Fluchtweg- und Treppensicherung mittels Wassernebel-Niederdruck

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Das Problem, Menschen aus rauchgefährdeten Bereichen rechtzeitig zu evakuieren, ist schon ziemlich alt.
Rauchdichte Türen in Fluchtbereichen sind so lange wirkungsvoll, wie sie geschlossen sind. Passieren aber Personen in Massen und unter Panik diese Türen und stürzen dabei Personen, ist der Sinn und Zweck dieser Türen hinfällig. Der Rauch breitet sich in den fortsetzenden Fluchtbereichen aus und nachfolgenden Personen haben kaum eine Chance.
Nicht so, wenn Wasserschleier–Nebelanlagen zum Einsatz kommen. Diese sollen nachfolgend näher erläutert werden:
Wasserfeinsprüh–Niederdruck–Feuerlöschanlagen (WNF-Verfahren) existieren seit ca. 40 Jahren und finden immer mehr Anwendungsgebiete. Entweder werden sie alternativ zu bisherigen Löschverfahren oder in besonderen Einzelfällen als einzig machbare Lösung angewendet.




Aus der Vielzahl der vorhandenen Feuerlöschverfahren soll hier das WNF-Verfahren mit seinen Besonderheiten und einzigartigen Einsatzmöglichkeiten beschrieben werden.
Um dies besser zu veranschaulichen, muss man seine Verfahrenszielrichtungen näher betrachten. Für die Anwendung des WNF-Verfahren sind verschiedene Zielorientierungen bekannt und möglich, wie:

  • Strahlungswärmeabsorption,
  • Brandniederhaltung und Begrenzung der Brandausbreitung,
  • Rauchabsorption/- ableitung,
  • Rauchgasneutralisierung,
  • Brandlöschung,
  • Gebäude-und Anlagenschutz vor Brandeinwirkungen und Auswirkungen u.a.,


Es werden mehrere Zielorientierungen mit unterschiedlichem Anteil und unterschiedlicher Wirkung gleichzeitig erreicht. Sie weist folgende Löscheffekte auf:

  • Kühlwirkung durch Verdampfung in der Reaktionszone und an der Grenzfläche Flammensäule und Brandgasströmung,
  • Ausbildung einer lokalen Inertisierung (Sauerstoffverdrängung) am Brandherd infolge Verdampfung mit einer entsprechenden Teilchendichte an Wassertropfen,
  • Verdünnung der Reaktionszone durch Verdampfung,
  • Rauchpartikelbindung bis zu 97%,
  • Auswaschung toxischer Gase bis 75%,
  • Heterogene Inhibition in der Mischzone der Flamme durch die Erzeugung eines Wandeffektes mit einem Löschmittelstrahl entsprechender Tropfendichte durch Energieentzug. Dies führt zu Kettenabbruchreaktionen und zum Verlöschen der Flammen Verhinderung der Strahlungswärmerückkopplung durch Sedimentation der Wassertropfen in der Verbrennungszone oder durch Erreichen des Trenneffektes.


Dieses WNF-Verfahren ist ein Wasserlöschverfahren, bei dem Wassertröpfchen mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,4 mm erzeugt und in ein zu löschendes oder zu schützendes Volumen eingebracht und auf die Brandoberfläche mit ca. 85 % weniger Wasser als konventionelle Sprinkleranlage aufgebracht wird.

Im Hinblick auf die Tropfengröße kann dieses WNF-Verfahren in die Reihe der Wasserlöschverfahren wie folgt eingeordnet werden:

  • Großtropfen > 1 mm
  • Mittlerer Tropfendurchmesser ca. 1mm (Sprinkler-/Sprühstrahl)
  • Feinsprühstrahl ca. 0,5 mm
  • Vernebelung (Sprühnebel) 0,05 bis 0,4 mm
  • Wasseraerosol < 0,05 mm
  • Wasserdampf (Sattdampf; Trockendampf)


In diesem Bereich liegend, wirken bei dieser Anwendung insbesondere der Stickeffekt, wobei bei abnehmendem Tröpfchendurchmesser der Stickeffekt zunimmt. Da die Kühlwirkung zur Herabsetzung der Brandtemperatur nur aus der Oberfläche des Tropfens kommt, es sich hier um ein Vielfaches an kleinsten Wassertropfen handelt, entsteht im Gegensatz zu Sprinkleranlagen eine sehr große Oberfläche, welche den Kühleffekt um ein Wesentliches erhöht.

Dies bewirkt nicht nur die Kühlung der Flammenzone, sondern reduziert die Brandreaktion durch Verdünnen des Sauerstoffanteils in der Luftströmung zur Reaktionszone ( Stickeffekt ), vergrößert die Wärmeabfuhr und unterbindet die Rückkopplung der Strahlungswärme.
Betrachtet man speziell die Brandlöschung bei vorrangiger Ausnutzung des Stickeffektes bzw. der Volumen- und Flammenlöschung so sind deren Grenzen abhängig vom Brandstoff, vom Brandwärmestrom, von der Tropfengröße sowie der Raumgröße. Diese Grenzen müssen sehr genau definiert und in der Anwendung akribisch ausgelegt werden, um letztendlich eine schnelle und effektive Brand- und Rauchbekämpfung erreichen zu können.
Dabei sollten ihre Besonderheiten, wie sehr geringer Wasserbedarf (sehr geringe Wasserschäden), nicht elektrisch leitend, große Rauchpartikelbindung, Rauchgasrückhaltung und Temperaturabsenkung unter 40°C eine große Entscheidungshilfe sein.
All diese Eigenschaften werden in verschiedenen Anlagenkonfigurationen genutzt. Je nach Brandgefahr oder örtlichen Gegebenheiten kommen die unterschiedlichsten WNF-Verfahren zum Einsatz.

Hierbei werden diese WNF-Verfahren in zwei Hauptkategorien unterschieden:

Kategorie A Sprinklerfeinsprüh-Niederdruck-Feuerlöschanlage (SNF)
Kategorie B Feinsprüh-Niederdruckanlage-Feuerlöschanlage (FNF)


Die Kategorie A ist eine sinnvolle Alternative zu der seit 100 Jahren bestehenden Sprinkleranlage.
Die Auslösung erfolgt ebenfalls thermisch über das Glasfaß oder Schmelzlot. Der dabei ausgebrachte Schwebnebel verteilt sich gleichmäßig im Schutzraum bzw. am Schutzobjekt. Mit nur ca. 15% Wasseranteil, gegenüber konventionellen Sprinkleranlagen, reduziert sich der Wasser-, Vor- und Rückhalteanteil entsprechend.
Auch die Wasserschäden werden dadurch wesentlich in Grenzen gehalten. Hinzu kommt, dass hierbei nicht nur der Kühleffekt, sondern hauptsächlich der Stickeffekt ausschlaggebend ist. Der Brand wird in Sekundenschnelle gelöscht. Die SNF-Anlage kann in den meisten Bereichen (Bürohäuser; Einkaufscenter; Tiefgaragen, Hochhäuser, historische Bauwerke u.v.m. eingesetzt werden, welche bisher durch konventionelle Sprinkleranlagen geschützt wurden.
Außer den o.g. Anwendungen des WNF-Verfahren als SNF Löschsystems gibt es weitere prädestinierte Einsatzmöglichkeiten, welche bei der Bestimmung in Betracht gezogen werden sollten. Es handelt sich hierbei um das Feinsprüh-Niederdruckanlage-Feuerlöschanlage (FNF) (Kategorie B).
Dies wären zum Beispiel die Rauchabschnittsbildungen nicht brandschutzmäßig verschließbarer Bereiche/Öffnungen.

Bild 1 Vergleich: Brandschutzverglasung (links) und Wassernebelrauchsperre


bzw. Fluchtwege in stark Personen frequentierten Gebäuden (Denkmalsschutz), Sicherung von Fluchttreppen als Kompensationsmaßnahme für eine zweite Fluchttreppe (mehrstöckige offene historischen Treppenhäuser).

Bild 2 Fluchttreppensicherung mittels Wassernebelrauchsperre


Bei der Bauplanung kommt dem anlagentechnischen Brandschutz in zunehmenden Maß eine zentrale Bedeutung zu. In den vergangenen Jahren zeigten die Analyse der Brandereignisse und Brandkatastrophen eindeutig, dass Brandrauch die Hauptursachen für Todesfälle ist. Eine gesicherte Rauchableitung oder Rauch- und Rauchgastrennung kommt also bei der Erarbeitung von Brandschutzkonzepten eine zentrale Bedeutung zu.

Bild 3 Rauch- und Feuerabschottung mittels Wassernebel
Bild 4 Sicherung der zweiten Fluchttreppe





















Daher wird, insbesondere bei der Planung von Sonderbauwerken im Rahmen der Baugenehmigung, der Nachweis verlangt, dass die Flucht- und Rettungswege über einen hinreichend langen Zeitraum raucharm bleiben. Diese Forderung ist nur dann zu erfüllen, wenn eine effektive Rauchableitung oder Trennung gegeben ist. Mittels des FNF-Verfahren (offene Düsen mit Staubkappen) können in den Fluchtwegen und Fluchttreppen beim anfallenden Rauch die Rauchpartikel bis 97% gebunden werden. Die toxischen Gase werden durch den Wassernebel bis zu 75% ausgewaschen bzw. neutralisiert.
Auch die Temperatur im Fluchtbereich wird unter 40°C gesenkt, so dass dieser Bereich passiert werden kann. Über die Lautsprecheranlage sollten die Personen wie folgt informiert werden: „Bitte verlassen sie das Objekt durch die Wasser vernebelte Treppe bzw. den Fluchtgang“.
Die diesen Wassernebel erzeugenden Düsen befinden sich bündig in den Wänden und Decken und sind durch ihre farbgleichen Staubkappen optisch kaum von der Schutzbereichsdecke zu unterscheiden.
Praktisch sind alle Fluchtwegauflagen erfüllt, ohne dass der bauliche optische Zustand sich ändert.


Fazit

Mit Hilfe des Wassernebel–Sprinklerlöschsystems kann man mit einem Bruchteil von Wassereinsatz (nur ca. 15%) gegenüber konventionellen Sprinkleranlagen den Brand beherrschen und hat den zusätzlichen Stickeffekt durch Dampfbildung. Besonders eignet sich dieses System zur Rauch-, Hitze- und toxischen Gasfreihaltung in Flucht- und Angriffswegen, wobei der historische Charakter optisch bewahrt bleibt.


Quelle:

Dipl.-Wirt.-Ing.(FH) Günter Knopf


siehe auch.:




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