Online-Shop für Schriften

Jetzt bei uns im Shop bestellen

Jetzt bestellen
6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Scheuermann
Scheuermann, Praxishandbuch Brandschutz, 2016
Autor: Hirsch
Titel: Praxishandbuch Brandschutz
Herausgeber: Scheuermann
Auflage: 2016
Autor: Hirsch
Abschnitt: 6 Anlagentechnischer Brandschutz → 6.6 Das Zusammenwirken von Wasserlöschanlagen und Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA)
 

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung

Schutzziele definiert

Brandschutz dient unter anderem dem Personen-, Sachwert und Umweltschutz. Um dieser Bandbreite des Brandschutzgedankens gerecht zu werden, müssen Schutzziele definiert werden. Mit Hilfe dieser Definition wird klargestellt, was technisch erreicht werden soll, um dem jeweils speziell definierten Interesse gerecht zu werden.

Brandschutzanlagen wie Sprinkleranlagen und RWA wirken unterschiedlich und leisten damit unterschiedliche Beiträge, wenn es darum geht, die Schutzziele zu erreichen.

Wasserlöschanlagen

Bei Wasserlöschanlagen wird Wasser eingesetzt, um das Feuer durch Kühlung zu löschen und um die Brandausbreitung durch Kühlung und Vorbenetzung zu begrenzen. Sie unterstützen damit die Löschmaßnahmen der Feuerwehr.

RWA

RWA dagegen wirken anders: In der Phase des Entstehungsbrandes wird Rauch abgeführt; in der Phase des fortentwickelten Brandes und des Vollbrandes kann durch Wärmeabzug eine zeitweilige thermische Entlastung der Bauteile erreicht werden.

Darüber hinaus muss der Schutzwert einer RWA vor allem im Zusammenhang mit schnellen und gezielten Löschmaßnahmen der Feuerwehr gesehen werden.

Vom Grundsatz her ist die Kombination von Wasserlöschanlagen und RWA von Vorteil. Der Kombination sind aber durch verschiedene Einflussfaktoren Grenzen gesetzt.

6.6.1.1 Wirkmechanismen und Einsatzgebiete/grenzen

Wirkmechanismen Wasserlöschanlagen

Die Löschwirkung einer Wasserlöschanlage entsteht, indem der Brandherd durch den Wärmeentzug, d.h. durch das Wärmeaufnahmevermögen des Wassers, abgekühlt wird. Die Verdampfung des Wassers kann zur Inertisierung der Brandzone beitragen.

Da die Erwärmung und Verdampfung des Wassers von der Oberfläche des Tropfens her erfolgt, sorgt eine größere Oberfläche für eine schnellere Erwärmung und Verdampfung. Kleinere Tröpfchen sind daher wirksamer als ein Wasserstrahl.

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 2 – 01.06.2008 >>

Zu bedenken ist dabei jedoch, dass große Tropfen die aufsteigenden Brandgase besser durchdringen und damit den Brandherd besser erreichen.

Die Benetzung von Nachbarbereichen durch das Versprühen von Wassertröpfchen über den Brandherd hinaus führt zur Begrenzung der Brandausbreitung.

Sprinkleranlage

Die Sprinkleranlage ist eine selektiv wirkende Löschanlage, die über den Konvektionswärmeanteil der Rauch- und Brandgase bei der Wechselwirkung mit den Düsen-Verschlusselementen (Glasfass oder Schmelzlot) ausgelöst wird.

Sprühwasser-Löschanlage

Gegenüber der selektiv wirkenden Sprinkleranlage wird bei der Sprühwasser-Löschanlage eine Löschgruppe bzw. -sektion gleichzeitig löschwirksam mit Wasser beaufschlagt. Für die Auslösung können alle detektierbaren Brandkenngrößen verwendet werden.

6.6.1.2 Einsatzgebiete und -grenzen von Wasserlöschanlagen

Stationäre Wasserlöschanlagen können je nach Schutzziel Brände löschen bzw. Brände kontrollieren.

Da Sprinkleranlagen über ein Thermoelement ausgelöst werden, ist es erforderlich, dass ein ausreichend großer Temperaturanstieg verbunden mit einer entsprechenden Luftströmung am Sprinkler gegeben ist. Problematisch sind Brände mit viel Rauch und wenig Wärmeentwicklung. Voraussetzung für einen Löscherfolg ist, dass das Wasser die Brandstelle erreicht.

Der Einsatz von Sprinkleranlagen ist wegen der beschriebenen Funktionsweise bei sehr hohen Räumen mit ausschließlichem Deckenschutz begrenzt.

Beim Einsatz in Hochregallagern stellen Regalsprinkler den Schutz sicher.

ESFR-Sprinkler

Bei ESFR-Sprinklern soll das Wasser in der frühen Entstehungsphase des Brandes den Brandherd erreichen, um das Feuer zu unterdrücken. Dafür ist eine schnelle Aktivierung der Sprinkler nach Brandbeginn wichtig.

Die Sprühwasser-Löschanlage ist auch bei Raumhöhen über 15 m geeignet. Neben dem Einsatz bei großen Raumhöhen können auch Bereiche mit schneller Brandausbreitung sowie Schüttgutläger sinnvoll mit einer Sprühwasser-Löschanlage geschützt werden.

Feinsprühlöschanlagen

Feinsprühlöschanlagen erzeugen kleine Wassertröpfchen, wodurch die Wärmeabfuhr verbessert wird. Zu beachten ist, dass die Anlage wegen der sehr kleinen Tröpfchen bei größeren Luftströmungen eventuell nicht löschwirksam ist.

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 3 – 01.06.2008 << >>

Ungeeignet sind Wasserlöschanlagen generell

  • bei Gasbränden,

  • wenn Stoffe mit Wasser exotherm reagieren oder

  • wenn Stoffe bei Kontakt mit Wasser gefährliche Stoffe freisetzen.

6.6.1.3 Wirkmechanismen von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA)

RWA entfernen das Brandprodukt Rauch

RWA entfernen das Brandprodukt Rauch und schaffen damit eine rauchfreie Schicht über dem Boden. Grundlage für den natürlichen Rauchabzug ist der thermische Auftrieb von Rauchgasen.

Er entsteht aufgrund der geringeren Dichte des heißen Rauchgases im Verhältnis zu der kälteren Umgebungsluft. Die Wärmeentwicklung des Brandes führt dazu, dass Rauchgas zur Decke des Brandraumes strömt. Die Differenz zwischen statischem Druck im Brandraum und dem Atmosphärendruck ist der Antrieb sowohl für die Rauchgasströmung durch die RWG als auch für die Zuluftströmung durch die Zuluftöffnungen.

Maschinelle Entrauchung

Die maschinelle Entrauchung hat die gleichen Aufgaben wie der natürliche Rauchabzug. Die rauchfreie Schicht wird jedoch nicht durch Thermik realisiert, sondern indem die Rauchgase mit Ventilatoren abgesaugt werden. Die Aktivierung der mechanischen Systeme muss unmittelbar nach Brandausbruch durch Ansteuerung über Temperatur- oder Rauchmelder erfolgen. Die Vorteile des maschinellen Abzuges sind, dass die volle Volumenleistung sofort zur Verfügung steht und die Leistungsfähigkeit auch bei kaltem Rauch gegeben ist. Als Nachteil ist zu sehen, dass der von den Ventilatoren geförderte Massenstrom geringer wird, wenn die Heißgase höhere Temperaturen aufweisen. Bei hohen Temperaturen ist daher die Leistungsfähigkeit des maschinellen Rauchabzugs geringer als die des natürlichen Rauchabzugs.

6.6.1.4 Einsatzgebiete und -grenzen von RWA

RWA sollen im Brandfall den entstehenden Rauch sowie die frei werdende Wärme aus dem Gebäudeinneren ins Freie befördern. In der Anfangsphase des Brandverlaufs steht die Rauchabführung im Vordergrund. Bei Fortentwicklung des Brandes bzw. bei Vollbrand kommt die Aufgabe der Wärmeabführung dazu, wodurch die tragende Konstruktion geschützt wird.

Natürliche RWA

Natürliche RWA werden in eingeschossigen Gebäuden eingesetzt sowie in Räumen mehrgeschossiger Gebäude, bei denen die Decke gleichzeitig als Dach dient. Es muss beachtet werden, dass mit der Höhe eines Raumes die Rauchgastemperatur unter der Decke abnimmt. Dadurch reicht die entstehende Thermik nicht aus, so dass die Rauchgasabführung negativ beeinflusst wird.

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 4 – 01.06.2008 << >>

Das System der natürlichen Entrauchung gerät daher bei hohen, offen verbundenen Gebäuden (Atrien) an seine Grenze.

Maschinelle Entrauchung

Bei dieser Problematik wird der Einsatz einer maschinellen Entrauchung sinnvoll, denn maschinelle Rauch- und Wärmeabzüge entwickeln ihre Leistungsfähigkeit auch bei mäßig warmem Rauch.

Des Weiteren sind diese Systeme besonders dann anzuwenden, wenn die Decke des betroffenen Raumes nicht gleichzeitig das Dach des Gebäudes darstellt (mehrgeschossige Gebäude, Räume unter Erdgleiche).

Ein frühzeitiges Auslösen der maschinellen Entrauchung wird durch Rauchmelder sichergestellt.

Für die Auslösung des natürlichen Rauchabzuges kommen in der Regel Thermoelemente am Gerät zum Einsatz. Sinnvoller ist die Auslösung über Rauchmelder, denn wenn Rauch entfernt werden soll, sollte auch die Auslösung aufgrund der Detektierung von Rauch erfolgen.

6.6.1.5 Beurteilung der Anlagen nach Schutzzielen

Die folgende Zusammenstellung stellt die positiven Beiträge der Wasserlöschanlage bzw. der RWA zur Erreichung eines bestimmten Schutzzieles dar. Vorausgesetzt wurde bei dieser Betrachtung der sinnvolle Einsatz der Anlagen, d.h. unter Berücksichtigung der in Abschnitt 2 beschriebenen Einsatzgebiete und -grenzen.

Personenschutz

 

Wasserlöschanlagen

RWA

Schäden infolge Brandwärme/Hitze

Verminderung der vom Brand freigesetzten Wärme

Ableitung von Brandwärme

Sicherung von Flucht und Rettungswegen

Begrenzung des Brandes und seiner Ausbreitung

Schaffung einer rauchfreien Schicht

Brandbekämpfung

Direkte Brandbekämpfung durch unmittelbare Auslösung der Anlage; Brandbegrenzung und Unterstützung der Löschmaßnahmen der Feuerwehr

Rauchfreie Schicht unterstützt Brandbekämpfung durch die Feuerwehr

Schadstofffreisetzung

Verminderung der Schadstoffbildung durch Brandbekämpfung

Abführen von Brandgasen

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 5 – 01.06.2008 << >>

Sachwertschutz

 

Wasserlöschanlagen

RWA

Schäden infolge Brandwärme/Hitze

Begrenzung der Brandausbreitung und Verminderung der Wärmefreisetzung durch direkte Brandbekämpfung mittels unmittelbarer Auslösung der Anlage

Ableitung von Brandwärme

Schäden durch Rauch

Verminderung der Schadstoffbildung durch Brandbekämpfung

Abführen von Brandgasen

Umweltschutz

 

Wasserlöschanlagen

RWA

Brandfolgeprodukte

Verminderung der Schadstoffbildung durch Brandbekämpfung

Indirekter Beitrag durch Unterstützung der Löschmaßnahmen der Feuerwehr

6.6.1.6 Kombination von Anlagentypen

Grundlagen

Frage nach der gegenseitigen Beeinflussung

Bei der Kombination von Anlagentypen stellt sich die Frage nach der gegenseitigen Beeinflussung. Die mögliche Beeinflussung hängt im Wesentlichen von der Art der Auslösung der Anlagen ab.

Sprinkleranlagen lösen temperaturabhängig aus. Neben der Auslösetemperatur beeinflusst die Ansprechempfindlichkeit des Sprinklers (RTI-Wert) das Auslöseverhalten. Sprühwasser-Löschanlagen lösen über Detektion der verschiedenen Brandkenngrößen (Rauch, Wärme, Strahlung) aus.

Auslösereihenfolge

In Kombination mit den verschiedenen Auslösemöglichkeiten des Rauch- und Wärmeabzugs (Handauslösung, Thermoelement, Rauchmelder) ergibt sich die Auslösereihenfolge. Dementsprechend werden unterschiedliche Schutzziele erfüllt.

Handauslösung

Bei Handauslösung wird die RWA in der Regel nach der Wasserlöschanlage aktiviert. In diesem Fall unterstützt der Rauchabzug die Löschmaßnahmen der Feuerwehr und entlastet durch Ableitung der Brandwärme die Konstruktion.

Ein nahezu gleichzeitiges Auslösen beider Anlagen wird bei der Kombination Sprühwasser-Löschanlage mit maschineller Entrauchung bzw. RWA mit Rauchmeldern angestrebt. Dies kann durch die Ansteuerung der maschinellen Entrauchung über die SP-Ventilstation bzw. über eine gekoppelte Auslösung mit Rauchmeldern umgesetzt werden.

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 6 – 01.06.2008 << >>

Sicherung von Flucht- und Rettungswegen

In einigen Anwendungsbereichen, z.B. wenn die Sicherung von Flucht- und Rettungswegen im Vordergrund steht, ist es sinnvoll, wenn die RWA vor der Wasserlöschanlage anspricht. Um dies zu gewährleisten, kann die Auslösung der RWA über Rauchmelder erfolgen. Dabei ist zu beachten, dass nach VdS 2098 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen – Richtlinien für Planung und Einbau eine Überwachungsfläche von 400 m2 pro Rauchmelder zulässig ist. Um das Ansprechen der Rauchmelder vor dem Thermoelement der Wasserlöschanlage sicherzustellen, sollte die Überwachungsfläche der Melder 200 m2 nicht überschreiten.

Da der Rauchabzug vor der Löschanlage auslöst, muss bei Anordnung der Geräte darauf geachtet werden, dass der Rauchabströmweg nicht zur Ausbildung eines Schneiseneffekts bei der Sprinklerauslösung führt.

Gleiches gilt auch für den maschinellen Rauchabzug, der immer über Rauchmelder ausgelöst wird.

Damit der Sprinkler in der Schicht der heißen Rauchgase liegt, ist bei Rauchabschnitten von > 2.000 m2 immer eine Rauchschürze erforderlich. Die Höhe dieser Rauchschürze muss mindestens 500 mm betragen.

ESFR-Technik

Bei der empfindlichen ESFR-Technik ist eine negative Beeinflussung der Anlage durch den Rauchabzug nicht auszuschließen, so dass die Kombination hier nur unter strengeren Randbedingungen möglich ist. Die Auslösung des natürlichen Rauchabzugs über Rauchmelder kommt in Kombination mit ESFR-Sprinklern nicht in Frage. Bei maschinellem Rauchabzug sollte die Auslösung nach den ESFR-Sprinklern erfolgen. Gleiches gilt für den natürlichen Rauchabzug bei Auslösung über Thermoelemente.

Noch kritischer als die Kombination ESFR-Sprinkler und RWA ist die Kombination Feinsprüh-Löschanlage mit Rauchabzug zu sehen. Hier besteht die Gefahr, dass die Luftströmung die kleinen Tröpfchen ablenkt. Lediglich bei Handauslösung der RWA ist die Kombination zur Unterstützung der Brandbekämpfung durch die Feuerwehr denkbar.

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 7 – 01.06.2008 << >>

Kombinationsmöglichkeiten

In der folgenden Tabelle sind die Kombinationsmöglichkeiten für Standardfälle unter Beachtung der o.g. Aspekte zusammengestellt.

 

Sprinkler

ESFR

Sprühwasser

Feinsprüh

Maschineller Rauchabzug

Unter Beachtung der Querlüftung möglich

Eingeschränkt möglich, siehe Vorgabe nach FM 2-2 für Lüftung

Bedingt möglich, Ansteuerung nur über SP-Ventilstation

Kombination in der Regel nicht sinnvoll

Natürlicher Rauchabzug Auslösung über Rauchmelder

Kombination möglich und sinnvoll unter Berücksichtigung der Anordnung1

Nicht sinnvoll

Kopplung möglich und sinnvoll unter Berücksichtigung der Anordnung und verknüpfter Auslösung

Kombination in der Regel nicht sinnvoll

Natürlicher Rauchabzug Auslösung über Thermoelemente

Kombination möglich und sinnvoll unter Berücksichtigung der Anordnung1

Auslösung RWA nach
ESFR
(ESFR 68˚C, RTI < 50;
RWA 141˚C, RTI > 80)

Kombination möglich und sinnvoll unter Berücksichtigung der Anordnung

Kombination in der Regel nicht sinnvoll

Konstruktive Anforderungen sind zu beachten

Natürlicher Rauchabzug Auslösung über Handmelder

Sinnvolle Kombination

Sinnvolle Kombination

Sinnvolle Kombination

Bedingt möglich

1 z.B. durch Verringerung des Deckenabstandes der Sprinkler

6.6.1 Brandschutztechnische Zielsetzung – Seite 8 – 01.06.2008 <<