De biobased revolutie en daarmee ook het bouwen met hout is in volle kracht gearriveerd in het ‘brandlab’. Het aantal brandtesten aan bouwmaterialen vervaardigd met hout heeft de afgelopen jaren een vlucht genomen. En daarmee bedoelt Harm Leenders, Hoofd Peutz Laboratorium voor Brandveiligheid geen duikvlucht!
Ook binnen de bouw wordt nagestreefd zo snel als mogelijk CO2-neutraal te zijn. Zo heeft de Rijksoverheid de doelstelling geformuleerd om in 2030 minstens 30 procent van de nieuwbouwwoningen met minimaal 30 procent biobased materialen te realiseren. Het bouwen met hout draagt substantieel bij aan deze doelstelling. Gebouwen worden steeds vaker gerealiseerd middels houtskeletbouw, CLT, gelamineerd-gevingerlast hout of er wordt houten gevelbekleding toegepast. Gesteld kan worden dat de biobased revolutie en daarmee ook het bouwen met hout in volle kracht is gearriveerd in het ‘brandlab’. In dit artikel delen we de ervaringen uit het Peutz Laboratorium voor Brandveiligheid.
In Nederland is via verschillende normen vastgelegd welke prestaties bouwmaterialen en bouwproducten moeten hebben bij brand. Deze generieke benadering geldt dus ook voor bouwmaterialen en bouwproducten geproduceerd van of met hout.
De prestaties met betrekking tot brand worden aangetoond via de classificatie van de brandwerendheid van een constructie volgens EN 13501-2 en de classificatie van het brandgedrag van een materiaal volgens EN 13501-1. In Europa worden de prestaties bepaald door onafhankelijke brandlaboratoria die geaccrediteerd zijn volgens ISO/IEC 17025. Indien er van een bepaald type product een geharmoniseerde productnorm is aangewezen, dienen de testen ook door een door Europa genotificeerd testinstituut (Notified Body) uitgevoerd te worden.
Massief houten of gevingerlaste brandwerende deuren en ramen in de buitenschil zijn een goed voorbeeld, deze vallen sinds 2019 onder de productnorm EN 16034. Via het Besluit Bouwwerken Leefomgeving (Bbl) en meerdere NEN-normen worden de twee Europese classificatienormen aangestuurd die op hun beurt verwijzen naar Europese beproevingsmethodes.
De in elkaar grijpende en naar elkaar verwijzende wetten, regels en normen maken het aantonen dat het gebouw met alle producten voldoet soms zeer complex. In de tabel zijn de meest relevante normen opgesomd waarnaar in dit artikel wordt verwezen.
Gebruikte normen in Nederland.
De brandwerendheid (fire resistance) geeft aan hoe lang een constructie een brand kan tegenhouden. Om de brandwerendheid van een verticale constructie te bepalen, wordt de constructie zoals bijvoorbeeld een wand of deur voor een brandoven geplaatst. Bij een horizontale constructie zoals een vloer wordt de constructie op de oven gelegd. Vervolgens wordt de temperatuur in de oven meestal volgens de gestandaardiseerde brandcurve verhoogd (standard heating curve). Hierbij is na een half uur de temperatuur al ruim 800 °C, na een uur zelfs bijna 1000 °C. Andere brandcurves (bijvoorbeeld de buitenbrandcurve, de natuurlijke-, de Rijkswaterstaat-, of de koolwaterstof-curve) zijn ook mogelijk. Tijdens de proef worden diverse prestaties beoordeeld. Voorbeelden daarvan zijn onder andere de oppervlaktetemperatuur, straling en vlamdichtheid.
De opbouw van diverse proefstukken voor een brandwerendheidstest in een volledig houten wand van CLT is in foto 1 weergegeven. In deze specifieke test wordt beproefd of de afdichtingsmaterialen voor leidingen, kabels en buizen voldoen in een dergelijke wand. Daarvoor worden in de wand sparingen opgenomen zoals die ook in het gebouw kunnen worden gemaakt. Het is goed voor te stellen dat de testresultaten in bijvoorbeeld een steenachtige wand anders zullen zijn. Daarom zullen de producenten van dergelijke materialen separaat testen in dergelijke houten ondersteuningsconstructies.
Foto 1. Opbouw wand van CLT voor Mulcol Fire Protection.
Binnen het Europese classificatiesysteem wordt verwezen naar verschillende specifieke testnormen. Bijvoorbeeld daken en vloeren volgens EN 1365-2, doorvoeringen volgens EN 1366-3 en niet dragende buitengevels worden beproefd volgens EN 1364-1, zoals in foto 2.
Foto 2. Opbouw houtskeletbouw buitengevel door JamesHardie/Fermacell.
Foto 3 geeft een voorbeeld van een test aan een hout-aluminium raamconstructie. Op de constructie zijn de meetsensoren (thermokoppels en stralingsmeters) aangebracht voor het meten van de verschillende prestaties. Deuren en ramen voor toepassing in de buitengevel worden beproefd volgens EN 1634-1 en dienen te voldoen aan de geldende geharmoniseerde productnorm EN 16034. De resultaten zijn noodzakelijk voor CE-markering van het product. In de certificaten is duidelijk omschreven welke biobased ondersteuningsconstructies zijn toegestaan. Denk hierbij aan de steeds meer voorkomende gevels van HSB of CLT. Deze kunnen separaat worden beproefd en vallen niet standaard onder het toepassingsgebied van een test in een steenachtige wand.
Foto 3. Brandwerendheidstest hout-aluminium raamconstructie voor WEBO.
Brandgedrag van materialen
In de Nederlandse regelgeving (Bbl) worden eisen gesteld aan het brandgedrag van bouwmaterialen om zo bij brand de risico’s te beperken. Sinds 2012 worden deze eisen uitgedrukt in de Euroklasse (ook nog brandklasse genoemd). Hiermee sluit het Bbl aan bij het Europese stelsel van productclassificatie, waarbij op basis van geharmoniseerde testmethoden het brandgedrag wordt bepaald. De classificatie van het brandgedrag maakt deel uit van de CE-markering die inmiddels voor veel bouwproducten vereist is.
De meeste bouwproducten die worden toegepast in Nederland moeten voldoen aan de Euroklasse B, C, D of E. Daarvoor zijn twee testen nodig: de Single Bruning Item (SBI) test en de Small Flame-test. Voor Euroklasse E kan worden volstaan met alleen de Small Flame test. Zie foto 4 voor een test volgens de Small Flame test aan mos. In foto 5 is een SBI-test aan houten gevelbekleding weergegeven.
Foto 4. Small Flame-test EN/ISO 11925-2 voor MossFactory.
Foto 5. SBI test EN 13823 voor Paulussen Houthandel.
Vergrootglas op houten gevelbekleding
Brandgedrag
Voor houten gevelbekleding is CE-markering verplicht op basis van de geharmoniseerde productnorm EN 14915. Dit betekent dat de essentiële productkenmerken die genoemd staan in EN 14915 moeten worden onderzocht. Eén van die essentiële kenmerken is brandgedrag. Zoals voor de meeste productnormen geldt, verwijst de productnorm voor de bepaling van het brandgedrag direct door naar EN 13501-1, de classificatienorm voor bouwproducten en bouwdelen. Echter, als de prestaties van bepaalde bouwproducten al voldoende zijn aangetoond aan de hand van stabiele testresultaten of andere bestaande gegevens, kunnen fabrikanten een prestatieklasse aangeven zonder deze producten te testen, ofwel ‘classified without futher testing’ (CWFT). Deze vereenvoudigde procedure vermindert de administratieve lasten en testkosten voor fabrikanten.
CWFT-procedure
Om gebruik te kunnen maken van de CWFT-procedure dienen de producten te voldoen aan een aantal specifieke en strikte voorwaarden. Dit zijn bijvoorbeeld een minimale volumieke massa of een minimale dikte van de houten gevelbekleding en ook bijvoorbeeld mate van ventilatie achter gevelbekleding. Alleen onder de in de productnorm gestelde voorwaarden heeft houten gevelbekleding een voorspelbaar brandgedrag en bewezen stabiele prestatie en kan het brandgedrag geclassificeerd worden zonder te testen. Essentieel hierbij is dat het brandgedrag van de houten gevelbekleding onder de vastgestelde voorwaarden alleen een stabiel en voorspelbaar brandgedrag heeft als de massief houten delen onbehandeld zijn.
De CWFT-procedure is niet bedoeld voor verduurzaamd hout, geacytyleerd, thermisch of chemisch gemodificeerd hout of hout dat is afgewerkt met een olie, beits of coating. Omdat de CWFT-procedure in de praktijk behoorlijk ruim werd geïnterpreteerd, is deze in november 2023 aangepast en is nu daarbij expliciet aangegeven dat de procedure alleen betrekking heeft op onbehandeld hout, en dat is maar goed ook!
Mate van behandeling
In het brandlab zien we vrijwel dagelijks dat er veel factoren van invloed zijn op het brandgedrag van houten gevels. Voor behandeld hout geldt dat de prestatie grotendeels afhangt van de mate van behandeling. We zien hout dat thermisch behandeld is een klasse B kan halen, maar ook zien we testen die we voortijdig moeten afbreken. Het is dan ook niet evident dat thermisch behandeld hout een goede prestatie behaalt. Wel is duidelijk dat de mate van behandeling de prestatie voor een groot deel bepaalt. Dit geldt eveneens voor het toepassen van coating. Hout dat zonder coating een klasse D haalt, kan door toepassing van coating een verslechtering laten zien. Kortom, de mate van behandeling bepaalt voor een groot deel de uiteindelijke prestatie. Daarom is het noodzakelijk om behandeld hout te onderzoeken en te classificeren conform EN 13501-1. En dan rijst de vraag: waar moet je dan op letten? Daarnaast heeft de levensduur van de behandeling ook nog effect op de brandklasse (zie kader).
Bij houten gevelbekleding is het vertrekpunt in de meeste gevallen de vereiste brandklasse. Moet de gevel voldoen aan brandklasse D? Of is brandklasse B vereist? Er kan wel gesteld worden dat brandklasse B voor puur onbehandeld hout eigenlijk niet mogelijk is. Voor B zal vrijwel altijd een brandvertragende behandeling noodzakelijk zijn, of zal de hoeveelheid hout moeten worden beperkt. Een brandklasse D behoort bij hardhout goed tot de mogelijkheden en ook in geval van Europees naaldhout is een brandklasse D goed mogelijk.
Is bekend welke brandklasse vereist is, dan zal een keuze moeten worden gemaakt voor een passende houtsoort en een bepaalde samenstelling en toepassing (end-use parameters). Hardhout of Europees naaldhout? Open of gesloten gevelbekleding? Horizontale oriëntatie of verticale oriëntatie?
Houtsoort
Allereerst de houtsoort. De prestaties van verschillende houtsoorten kunnen uiteenlopen en zelfs binnen een bepaalde houtsoort kan de prestatie verschillen, omdat het hout bijvoorbeeld uit een ander groeigebied komt. Voor het brandgedrag van houtsoorten is het belangrijk om te kijken naar de volumieke massa, de brandbare inhoudsstoffen en ook naar de structuur en de chemische opbouw van het hout. De verhouding tussen lignine, cellulose en hemi-cellulose – de drie bouwstenen van hout – is een belangrijke parameter voor het brandgedrag.
Oppervlakte
Ook de oppervlakteafwerking en het houtoppervlak spelen een grote rol in het brandgedrag. Uitgangspunt is hoe kleiner het oppervlak, hoe beter het brandgedrag. Daarbij gaat het dan niet alleen om open gevelbekleding (waarbij het blootgestelde houten oppervlak groter is dan het geveloppervlak) maar ook om de ‘gladheid’ van het product. Een geschaafd oppervlak heeft minder aangrijpingspunten dan een bezaagd oppervlak en zal daarom over het algemeen een wat betere prestatie hebben.
Oppervlakteafwerking
De oppervlakteafwerking van aangebrachte verven, coatings, oliën en beitsen, het soort product en de toegepaste kleur en laagdikte zijn bijvoorbeeld belangrijke parameters die van invloed zijn op de testresultaten. Bij laagdikte is voorstelbaar dat dit aspect een rol speelt, maar ons wordt vaak gevraagd waarom kleur een rol kan spelen. Kort gezegd is kleur grotendeels afhankelijk van de hoeveelheid (organisch) pigment. Hoe helderder de kleur (rood, blauw, groen e.d.), hoe meer organisch materiaal en hoe groter de bijdrage aan de ontwikkeling van brand. Tevens speelt kleur een rol vanwege transmissie van warmtestraling. Wit reflecteert meer warmtestraling dan zwart en een donkere kleur absorbeert warmtestraling beter dan wit.
End-use parameters
Ten slotte is er nog een scala aan end-use parameters die van invloed zijn op het brandgedrag van de constructie: de toegepaste achterconstructie, de folie en het regelwerk. Open gevelbekleding heeft een oppervlak dat een keer groter is dan gesloten gevelbekleding maar geeft ook een groter ‘schoorsteeneffect’. Verder is de afstand tussen de verticale delen van invloed op het resultaat, maar ook de breedte en de dikte van de delen. En wat te denken van hoge gevels, hoe staat dat in verhouding tot de testmethoden die beschikbaar zijn? Is de relatief kleine SBI-test daarvoor voldoende geschikt? Om het brandgedrag van gevels beter te kunnen bepalen, is er een nieuwe richtlijn in ontwikkeling (zie kader).
Het bouwen met hout biedt voordelen voor duurzaamheid en CO2-reductie, maar brengt ook enkele ‘hete hangijzers’ met zich mee. De brandveiligheid van houten constructies blijft een cruciaal aandachtspunt. Om de constructies veilig te kunnen toepassen, is het essentieel dat alle betrokken partijen, van producenten tot bouwers, zich bewust zijn van de uitdagingen en de noodzaak om te voldoen aan de geldende normen en testmethoden en van de risico’s als de toepassing of zelfs afwerking van de materialen niet overeenkomt met de geclassificeerde producten.
