Waterscherm: wat het tegenhoudt en wat niet

Een waterscherm houdt een deel van de stralingswarmte van een brand tegen, niet alles. In een test van de Nederlandse Brandweeracademie uit 2015 warmde een stalen wand op 3 m van de brand ongeveer 180 °C op zonder waterscherm en ongeveer 130 °C achter een verticaal scherm. Werd ook de wand zelf nat gehouden, dan bleef de stijging bij ongeveer 25 °C. Stel het scherm dus zo op dat het nat maakt wat u wilt beschermen, en reken op 5 tot 8 bar aan het toestel en, naargelang het type, op 300 tot 1800 l/min.

Wat de Nederlandse test van 2015 heeft gemeten

Die cijfers komen van de Brandweeracademie van het Nederlandse Instituut Fysieke Veiligheid, het huidige NIPV. Het rapport Defensieve buiteninzet: warmtestraling en waterschermen van 26 november 2015 beschrijft negen proeven in een hangar, drie per opstelling. Brandende pallets in een opengewerkte zeecontainer verhitten de stalen achterwand tot een piek van gemiddeld 676 °C. Op 3 m daarvan stond een dunne staalplaat in de rol van het buurpand. Het waterscherm stond halverwege.

Zonder scherm ving de plaat 7 tot 11 kW/m² op. Bij de voorproeven vatte een van de houten balken waarop de plaat bevestigd was vuur bij een gemeten straling van 13,8 kW/m². Brandoverslag was op die afstand dus een reëel risico. Het verticale scherm hield iets meer dan de helft van de straling tegen, rond 55 %.

De derde opstelling zegt het meest over de praktijk. De onderzoekers wilden het scherm kantelen, zodat het water langs de aangestraalde wand zou lopen, maar de wand van de hangar kon niet tegen zoveel water. Ze lieten het scherm rechtop staan en lieten uit een gootje 13 l/min over de plaat van 2 m op 1 m stromen. Die waterfilm nam de straling op die het scherm had doorgelaten. Het rapport besluit dat een opstelling die ook de aangestraalde wand nat houdt het best werkt en de voorkeur verdient waar ze mogelijk is.

Hoe een waterscherm werkt

Een waterscherm is een korte buis met aan de ene kant een slangkoppeling en aan de andere kant een halfronde plaat. Het water botst haaks op die plaat en waaiert uit tot een rechtopstaand vlak. Het toestel ligt op de grond en heeft geen bediener nodig.

Vloeibaar water neemt infraroodstraling goed op. Volgens het rapport zit de warmtestraling van vlammen vooral bij golflengtes van 2 tot 3 µm, en juist die absorbeert water sterk. De zwakke plek is de vorm van het scherm. Dicht bij de plaat vormt het water een gesloten film. Verderop valt die uiteen in druppels, en tussen de druppels gaat de straling door.

De naam verschilt per land. Nederlandse en Duitse korpsen spreken van een hydroschild, in Frankrijk heet het toestel "lance queue de paon" (pauwenstaart) of "lance écran". Watergordijn en waterschild zijn andere woorden voor hetzelfde toestel. Onze aluminium waterschermen hebben naargelang het type een debiet van 300 tot 1800 l/min en DSP- of Storz-koppelingen; andere koppelingen zijn op aanvraag verkrijgbaar.

Debiet en druk: 5 tot 8 bar en veel water

Een waterscherm heeft 5 tot 8 bar aan de ingang nodig. Dat cijfer geeft het Luxemburgse brandweerkorps CGDIS in zijn cursustekst over watertransport (in het Duits). Met minder druk krimpt het scherm. In de Nederlandse test werkte het toestel op 2 bar: het verbruikte ongeveer 200 l/min en gaf een scherm van ongeveer 11 m breed en 3,4 m hoog.

Voor de Duitse types C en B geeft het Duitstalige Wikipedia-artikel over het Hydroschild de waarden hieronder. Lees ze als vuistregel: het zijn geen waarden uit de technische fiche van onze waterschermen.

Leg die debieten naast uw watervoorziening. Het Belgische ministerieel rondschrijven van 14 oktober 1975 over de bluswatervoorraden noemt 120 m³ water, gelijkmatig gespreid over twee uur, in de meeste gevallen voldoende voor de blussing. Dat is een debiet van 1000 l/min. Eén groot waterscherm verbruikt dat volledige debiet, of meer.

Ook de slang vraagt haar deel. Franse opleidingstabellen van de brandweer rekenen voor 100 m slang van 70 mm met 2,2 bar verlies bij 1000 l/min. Voor 6 bar aan het scherm moet de pomp op vlak terrein dan ongeveer 8,2 bar leveren. Voor slang van 45 mm geven dezelfde tabellen 6 bar per 100 m bij 500 l/min. Een lijn van 45 mm voedt dus alleen de kleine types, en over korte afstand. De volledige tabel staat in ons artikel over drukverlies in slangen van 45 en 70 mm.

Waar u het opstelt

Plaats het scherm tussen de brand en het object, en richt het zo dat het water terechtkomt op het oppervlak dat u koel wilt houden. Uit de test en uit de werking van het toestel volgen drie praktische punten.

• Zet het object achter het midden van het scherm. Bij de plaat is het watervlak gesloten, naar de randen toe is het open.
• Houd het oppervlak in het oog dat u beschermt. Blijft het droog, zet het scherm dan dichterbij of draai het naar de wand toe.
• Voed het scherm via een eigen uitgang van een verdeelstuk. U kunt de lijn dan droog uitleggen, het toestel neerzetten, teruglopen en de afsluiter openen op een koelere plek.

Kan het scherm het oppervlak niet nat maken, koel dat oppervlak dan rechtstreeks. Het rapport noemt een waterkanon dat op het aangestraalde gebouw gericht staat als een andere gangbare techniek, maar heeft die niet getest. In ons gamma monitoren oscilleert de MONTMIRAIL horizontaal over 55° en krijgt de POKET een optionele oscillatieadapter voor onbemande koeling. Het artikel over draagbare en vaste blusmonitoren zet ze naast elkaar.

Wat een waterscherm niet doet

Een waterscherm werkt op één weg van brandoverslag: stralingswarmte. De Nederlandse studie liet de andere wegen buiten beschouwing: hete gassen, vlamcontact en vliegvuur. Het was ook een laboratoriumproef. In de hangar stond geen wind, en de auteurs merken op dat een waterscherm kan verwaaien. Ze voegen eraan toe dat een echte gevel grillig van vorm is en ramen heeft, al dan niet gesprongen. Een egale waterfilm is daar niet zeker.

Dan is er het water. Met 800 tot 1800 l/min voor de grote types tapt een waterscherm uit dezelfde hydrant of pomp als de aanvalslijnen. Dat is een reden om het kleinste type te kiezen dat het object afdekt. De test wijst in dezelfde richting: de 13 l/min op de plaat bracht de stijging van ongeveer 130 °C naar ongeveer 25 °C, met veel minder water dan de ruwweg 200 l/min in de lucht. Of nat houden alleen had volstaan, is niet getest. Het rapport vraagt daar verder onderzoek naar.

Gas- en dampwolken: een beperkt effect

Een gas- of dampwolk wordt door een waterscherm verdund en verplaatst, maar ze verdwijnt niet. Dat is de uitkomst van de literatuurstudie Waterschermen en waterstralen van het NIPV van 22 december 2023. Enkele meters achter het scherm lieten proeven met ammoniak concentratiedalingen tot 90 % zien. Verder weg nam de daling sterk af, en bij hogere windsnelheden ook.

Het effect lijkt vooral mechanisch: het scherm duwt de wolk omhoog en opzij en mengt er lucht in. Bij Franse proeven uit de winter van 1998 op 1999 die de studie beschrijft, lagen de concentraties aan de randen van het scherm hoger dan zonder scherm. Gemiddeld loste ongeveer 15 % van de ammoniak op in het water, hoewel ammoniak goed oplosbaar is. Voor chloor, dat slecht oplost, vond de studie maar een beperkte daling. Haar besluit: het volledig mitigeren van een dampwolk "lijkt niet realistisch".

Voor Seveso-bedrijven is dat van belang. Bijlage II van de Seveso III-richtlijn 2012/18/EU, over de inhoud van het veiligheidsrapport, noemt "watersproeiers" en "dampschermen" als voorbeelden van apparatuur die de gevolgen van een zwaar ongeval beperkt. Staat een mobiel waterscherm in een van uw scenario's als verdedigingslijn, leg dat scenario dan naast de NIPV-studie.

Voor u bestelt

Drie gegevens bepalen welk type past:

• het koppelingssysteem en de maat van de lijn die het scherm voedt, in België normaal DSP 45 of 70;
• het debiet en de druk die uw pomp of hydrantennet ervoor kan missen;
• wat het moet afschermen, en hoe breed en hoe hoog dat object is.

Bezorg ons die gegevens en wij stellen een type voor, met debiet en schermgrootte.

Veelgestelde vragen