Brandschutz IIIFachgebiet Baulicher Brandschutz
Rauch- und Wärmeabzugsanlagen RWA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
A: Ziele der Rauchableitung
B: RWA im Bauordnungsrecht
C: Wirkungsweisen der Rauchableitung
D: natürliche RWA - NRA
E: maschinelle RWA – MRA
F: besondere Anlagen
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Baulicher Brandschutz III
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o DIN 18232 – 5:2012-11
Anforderungen und Bemessung
o DIN EN 12101 – 3:2003-12
Prüfanforderungen für Ventilatoren;
o DIN EN 12101 – 9:2004 / - 10:2009
Prüfanforderungen für Energieversorgung und Steuereinrichtung;
o DIN EN 12101 – 7:2011 / - 8:2011 und DIN V 18232-6
Prüfanforderungen für Entrauchungskanäle und –klappen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Anwendungsbereich
Räume mit stationären Gaslöschanlagen;
Gefahrstofflager;
Explosionsgefährdete Räume;
Flure;
Treppenräume;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Verfahren nach DIN 18232-5
o Abhängigkeiten
Brandleistung;
Rechnerische Brandfläche Bemessungsgruppe;
Angestrebte Dicke der raucharmen Schicht;
Raumhöhe;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Verfahren nach DIN 18232-5
o Voraussetzungen
Frühzeitiges aktivieren der Anlage (automatische BMA oder ständig anwesendes und eingewiesenes Personal);
Mittlere Brandausbreitungsgeschwindigkeit bei einer Entwicklungsdauer von etwa 10 Minuten;
Zuluft (bodennah, gleichmäßig verteilt und ausreichend dimensioniert) Nachströmgeschwindigkeit ≤ 1 m/s;
Unterteilung größerer Räume in Rauchabschnitte;
Feststoffbrände und Brandfläche ≤ 80 m² zu Beginn der Löschmaßnahmen;
Rauchgastemperatur unterhalb Flasch-Over;Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Raumhöhe h
Der mittlere Abstand zwischen Fußboden und Dach/Decke;
Rauchoffene Decken (50%) gelten nicht als Decke;
o Raucharme Schicht d
d ≥ 2,50 m;
Schutzziele:
• Wirksame Brandbekämpfung;
• Brandfolgeschäden (Rauchgase und Zersetzungsprodukte) reduzieren;
• Unterstützung der Selbst- und Fremdrettung;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Rauchabschnittsfläche AR
Grundsatz: AR ≤ 1.600 m²;
Größere Räume durch Rauchschürzen in Rauchabschnitte einteilen;
Maximaler Abstand zwischen Rauchschürzen oder zu Wänden aSch ≤ 60 m;
AR kann auch maximal 2.600 m² ausgedehnt werden;
• Voraussetzung: je 100 m² Abluftvolumenstrom um 10 % erhöhen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Zuluft allgemein
Unverzüglich nach Auslösen der MRA zur Verfügung stehen = gleichzeitig;
Bodennahe Nachströmung;
Abstand Zuluftöffnung zur Rauchgrenzschicht 1 m (Ausnahme: 0,5 m);
Freie Nachströmung über Öffnungen in Außenwänden;
Maschinelle Nachströmung über Ventilatoren;
Kombination freie und maschinelle Nachströmung möglich;
Nachströmgeschwindigkeit ≤ 1 m/s;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Zuluft, natürliche Nachströmung
Eigenständige Zuluftvorrichtungen mit Ansteuerung über eine automatische Brandmeldeanlage und automatischer Auslösung;
Tore, Türen oder Fenster, die zerstörungsfrei von innen und außen öffenbar sind;
Kennzeichnung „Zuluft für MRA“;
Durch Nutzung nicht eingeschränkt in der Wirksamkeit;
o Zuluft, maschinelle Nachströmung
Maschineller Zuluftstrom = maschineller Abluftstrom nach DIN 18232-5;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Brandentwicklungsdauer - BED
Zeit von der Brandentstehung bis zum Beginn der Brandbekämpfung;
Zeit von der Brandentstehung bis zur Branderkennung = unberücksichtigt;
• Frühzeitiges Aktivieren durch automatische BMA oder Personal;
Brandentwicklungsdauer grundsätzlich: BED = 10 Minuten;
• Günstige Verhältnisse, z.B. Werkfeuerwehr: BED = 5 Minuten;
• Ungünstige Verhältnisse BED = 15 Minuten;
• Außergewöhnlich ungünstige Verhältnisse BED = 20 Minuten;
BED > 20 Minuten ggf. automatische Löschanlage planen oder NRA;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessungsgruppe - BMG
BMG entspricht einer rechnerischen Brandfläche;
BMG ergibt sich aus der BED und der Brandausbreitungsgeschwindigkeit;
Brandausbreitungsgeschwindigkeit nach Tabelle 2;
• Ohne besonderen Nachweis Werte der mittleren Brandausbreitungsgeschwindigkeit;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessungsgruppe - BMG
BMG entspricht einer rechnerischen Brandfläche;
BMG ergibt sich aus der BED und der Brandausbreitungsgeschwindigkeit;
Brandausbreitungsgeschwindigkeit nach Tabelle 2;
• Ohne besonderen Nachweis Werte der mittleren Brandausbreitungsgeschwindigkeit;
BMG nach Tabelle 1;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessungsgruppe - BMG
BMG nach Tabelle 1;
Grundsatz: BED = 10 Minuten BMG 3;
Brennbare Stoffe in nichtbrennbarer Verpackung Spalte 2;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessungsgruppe - BMG
BMG nach Tabelle 1;
Grundsatz: BED = 10 Minuten BMG 3;
Brennbare Stoffe in nichtbrennbarer Verpackung Spalte 2;
Stoffe mit hoher Geschwindigkeit (z.B. Holzspäne, Zellulose etc.) Spalte 4;
BMG um eine Stufe reduzieren, wenn automatische Löschanlage vorhanden;
Lagerguthöhe > 1,50 m BMG um eine Stufe erhöhen;
Lagerguthöhe = 1,50 m bei BMG 5;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessung
Werte aus Tabellen 3 und 4 gelten für:
• Räume mit einer Fläche A = 400 m²;
• Spezifische Energiefreisetzung ℎ″𝑐 = 300 kW/m²;
Grundsätzlich gelten die fett gedruckten Werten;
Tabelle 3:
• Der Rauchgasvolumenstrom wird abgelesen;
• Die Ventilatoren der MRA müssen dieses Volumen fördern können;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Bemessung
Werte aus Tabellen 3 und 4 gelten für:
• Räume mit einer Fläche A = 400 m²;
• Spezifische Energiefreisetzung ℎ″𝑐 = 300 kW/m²;
Grundsätzlich gelten die fett gedruckten Werten;
Tabelle 4
• Die mittlere Rauchgastemperatur wird abgelesen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Wahl des Ventilators
Minimale Temperaturklasse F200 (F300, F600) ;
Klassifizierung nach DIN EN 13501-4, Anforderungen DIN EN 12101-3;
Ventilator entsprechend Tabelle 5;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Dimensionierung und Nachweise
o Wahl des Ventilators
Minimale Temperaturklasse F200 (F300, F600) ;
Klassifizierung nach DIN EN 13501-4, Anforderungen DIN EN 12101-3;
Ventilator entsprechend Tabelle 5;
In Tabelle 5 Rauchgastemperaturspitzen berücksichtigt;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Räume > 400 m²
o Korrektur des Rauchgasvolumenstroms
𝑉𝑅𝑆, 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑒𝑟𝑡= 𝑉𝑅𝑆 − d 𝑉
• d 𝑉: Korrekturwert nach Bild 4;
• 𝑉𝑅𝑆, 𝑘𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑒𝑟𝑡: korrigierter Rauchgasvolumenstrom;
• 𝑉𝑅𝑆: nach Tabelle 3 oder Bild 2;
Eine Korrektur der Rauchgasschichttemperatur nicht im vereinfachten Verfahren;
• Bemessungstemperatur der Ventilatoren auf der sicheren Seite;
Räume > 1.600 m² in Rauchabschnitte einteilen (Rauchschürzen);
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Berücksichtigung von Wärmeverlusten
o Korrekturverfahren für Räume > 400 m²
Entrauchungsvolumenströme (Tab.3) und Rauchschichttemperaturen (Tab.4) berücksichtigen keine Wärmeverluste aus dem Rauchgas;
• Werte liegen auf der sicheren Seite;
Wärmeverluste sorgen für niedrigere Rauchgastemperaturen durch:
• Strahlungsverluste;
• Wärmeableitung an Umgebungsbauteile;
Rauchgasdicht ist von der Temperatur abhängig;
• Folgen: Temperaturreduzierung Volumenreduzierung (Ventilatoren),
geringere Temperaturanforderungen an Bauteile
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Temperaturklassen der Bauteile
o Rausgasbeständigkeit
Ventilatoren nach Tabelle 5;
Andere Bauteile nach Tabelle 6 in Abhängigkeit der Ventilatoranforderung;
Andere Bauteile:
• Elastische Stutzen;
• Entrauchungsleitungen;
• Entrauchungsklappen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Regeln für den Einbau
o Einbausituationen
Einzelventilator ohne Leitung im Wandeinbau mit einer Absaugstelle;
Einzelventilator ohne Leitung im Dacheinbau mit einer Absaugstelle;
Einzelventilator zum Einbau im Rauchabschnitt mit geschlossenem Leitungssystem;
Zentralventilatoren mit Leitungen zur Entrauchung von Einzel- und Mehrfachabschnitten mit Entrauchungsklappen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Regeln für den Einbau
o Einbausituationen
Zentralventilatoren mit Leitungen zur Entrauchung mit Sammelleitungen;
• Entrauchungsklappen, die regelmäßig geschlossen sind;
• Ansteuerung über Zentraltechnik;
• Verbindung der Rauchabschnitte über Leitungen mit Ventilator;
Entrauchungsklappen nach DIN EN 12101-8 oder DIN EN 13501-4;
Absaugstellen (Einzelventilator oder Leitungen) gleichmäßig verteilen;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Regeln für den Einbau
o Einbausituationen
Ermittlung der Mindestanzahl von Absaugstellen;
N ≥ 𝑎𝑏𝑧𝑢𝑓üℎ𝑟𝑒𝑛𝑑𝑒𝑟 𝐺𝑒𝑠𝑎𝑚𝑡𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑡𝑟𝑜𝑚
𝑧𝑢𝑙ä𝑠𝑠𝑖𝑔𝑒𝑟 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑠𝑡𝑟𝑜𝑚 𝑗𝑒 𝐴𝑏𝑠𝑎𝑢𝑔𝑠𝑡𝑒𝑙𝑙𝑒;
Zulässiger Volumenstrom je Absaugstelle Nomogramm Bild 6;
Eingangsgrößen:
• ΔdS
• ϑRS
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
gegeben:ΔdS = 1mϑRS = 550°C
abgelesen: 𝑉 ∗ 𝑖, 𝑚𝑎𝑥
= 20000 m³/h
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Regeln für den Einbau
o Einbausituationen
Mindestabstand zwischen zwei Absaugstellen;
Smin ≥ 0,015 𝑉𝑖;
𝑉𝑖 in m³/h;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Smin
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Regeln für den Einbau
o Einbausituationen
Zentralventilatoren nicht in den versorgten Rauchabschnitten aufstellen;
Ausnahme: Anforderungen nach Tabelle 6 sind erfüllt;
Rauchaustrittstelle so, dass Rauch über Zuluft nicht wieder eintritt:
• Austrittstelle > 2,5m über Ansaugstelle/Zuluftöffnung oder
• Wänden ein horizontaler Abstand von > 8 m oder
• Flachdächer ein horizontaler Abstand von > 8 m und Absaugstelle unterhalb oder
• Unterschiedliche Fassadenseiten, horizontaler Abstand von > 2,5 m und Absaugstelle unterhalb der Austrittstelle;
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Energieversorgung
o Betrieb und Gesamtsteuerung
Ventilatoren, Klappen und Ansteuerung;
Sicherheitsstromversorgung (VDE 0100 – Teil 560);
Leitungsführung mit Funktionserhalt (MLAR);
Prof. Dr. Dirk Lorenz
Teil
III
Maschinelle RWA - MRA
Ansteuerung
o MRA frühzeitig einschalten
Automatisch durch BMA;
Manuell durch ständig anwesendes, geschultes Personal;
o Entrauchungsklappen
In Kanälen für unterschiedliche Geschosse oder Nutzungseinheiten;
Steuerbar und mit erforderlichem Feuerwiderstand Tabelle 6;
Prof. Dr. Dirk Lorenz