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Feuer und Rauch
 
         
   

Wir haben hier für Sie einige ausgewählte Beiträge zu folgenden Themen zusammengestellt:

 

   
   
Prof. Dr.-Ing. H. Gerhardt

Aufteilung von NRWG

In vielen deutschen und europäischen Regelwerken ist beim Einbau von natürlichen Rauchabzugsgeräten (NRWG) darauf zu achten, dass diese möglichst gleichmäßig und nicht in zu großem Abstand zueinander installiert werden.
Es hat sich bewährt, mindestens 1 NRWG pro 200 m²-Grundfläche einzuplanen. Eine Vergrößerung der pro NRWG zu entrauchenden Fläche auf zum Beispiel 400 m² wird besonders in möblierten Räumen (z. B. auch Regale, Maschinen usw.) und in der Brandentstehungspase dazu führen, dass diese Räume vollständig verrauchen.

Im Januar 2011 hat Herr Prof. Dr.-Ing. H. J. Gerhardt ein Gutachten veröffentlicht, dass die technischen Grundlagen, die dieser Anforderung zugrundeliegen, zusammenfaßt und veranschaulicht.

Exemplare dieses Gutachtens können gegen eine Schutzgebühr von 50,-- € / Stück beim FVLR angefordert werden. Zur Bestellung hier klicken.

   
Prof. Dr.-Ing. R. Detzer
Rauchabschnittsgrößen

Mit Erscheinen der VdS CEA 4020 (Nov. 2003) und DIN 18232-2 (Nov. 2007) ist bis auf wenige Ausnahmen die Größe des möglichen Rauchabschnitts auf max. 1.600 m² begrenzt. Diese Begrenzung wurde von einigen Anwendern als zu streng bemängelt, da sich mit dem Einsatz von computergestützten Zonenmodellen auch größere Rauchabschnitte nachweisen lassen sollen. Da in solchen Zonenmodellen aber nur die Massen- und Energiebilanzen, nicht aber die besonders im Entstehungsbrand relevanten Raumströmungen berücksichtigt werden, wurde diese Frage jetzt noch einmal in umfangreichen strömungstechnischen Untersuchungen betrachtet.

Ein Team rund um Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Detzer (Hamburg) hat als Ergebnis eine Parameterstudie zur Überprüfung der Rauchabschnittsgröße vorgelegt. Prof. Detzer kommt nach diesen Untersuchungen eindeutig zu dem Schluss, dass die für den Regelfall vorgegebene Begrenzung des Rauchabschnitts auf 1.600m² unbedingt erforderlich ist, um einen unkontrollierten Raucheintrag in den unteren Personenbereich (raucharme Schicht) zu verhindern. Die in der DIN 18232-2 darüber hinaus gehenden möglichen Erleichterungen A und B wurden ebenfalls im Rahmen dieser Arbeiten untersucht und bestätigt.

Die Studie kann für 100,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   



Evakuierungsqualität

Mit computergestützter dynamischer Evakuierungs-
simulation lassen sich Räumungszeiten unterschied-
lichster Gebäude bereits im Genehmigungsverfahren berechnen. Laufzeiten für unterschiedlichste Situationen und Personenzusammensetzungen sind so zu bestimmen. Neben diesen Laufzeiten sind für die gesamte Evakuierung noch entsprechende Zeiträume für die Brandentdeckung und -meldung, für Regie- und Entscheidungsprozesse sowie für die Reaktion der Betroffenen hinzuzurechnen.

Voraussetzung für die Berechenbarkeit von Evakuierungen ist es immer, dass diese ohne Panik erfolgen können. Und damit ist die Rauchfreihaltung eine der wesentlichen Grundvoraussetzungen für eine geordnete Evakuierung.

Ein Team um Prof. Dr.-Ing. Wolfram Klingsch hat unter der Verwendung von 3 verschiedenen Grundverbrauchermarkttypen verschiedene dynamische Evakuierungssimulationen durchgeführt. Dabei wurde in einer alternativen Berechnung auch untersucht, wie sich die Evakuierungszeiten verändern, wenn z. B. ein Fluchtweg (Ausgang) versperrt bleibt.

Der Forschungsbericht kann für 100,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

 

   
   


Rauchausbreitung in Räumen

Ein Team um Prof. Dr.-Ing. Detzer hat die Rauchausbreitung in verschieden großen Innenräumen untersucht und ermittelt, dass es in nicht entrauchten Räumen (ohne RWA) nur etwa 2 bis 3 Minuten dauert, bis der Rauch von oben wieder in den Aufenthaltsbereich zurückströmt.
Der Forschungsbericht kann für 50,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
   


Zusammenwirken von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen mit automatischen Löschwasseranlagen (Sprinklern)


In Zusammenarbeit mit dem VdS (VdS Schadenverhütung GmbH, vormals Verband der Sachversicherer) und dem bvfa (Bundesverband für Feuerlöschgeräte und -anlagen e.V.) hat der FVLR ein Grundlagenpapier erarbeitet, dass kostenlos beim FVLR e.V. bestellt oder als Download heruntergeladen werden kann. Damit ist jetzt endgültig festgestellt, dass RWA- und Sprinkleranlagen sich in der Regel nicht gegenseitig behindern, sondern vielmehr in ihrer Wirkweise ergänzen.

Mehr Informationen zu diesem Thema finden Sie auch hier.

 

   
   

Lichttechnische Bewertungsmethodik für Verschattungssysteme von Dachoberlichtern

Gebäude über Dachoberlichter natürlich zu beleuchten ist lichttechnisch, energetisch und wirtschaftlich die effizienteste Art der Tageslichtnutzung. Dachoberlichter wurden bisher zumeist als rein statische Systeme ohne variablen Sonnenschutz ausgeführt. Mittlerweile werden zunehmend Lösungen mit zusätzlichen Verschattungssystemen eingesetzt, die je nach Besonnungszustand der Dachflächen aktiviert oder deaktiviert werden. Hierbei sind z. B. konventionelle technische Lösungen wie textile Verschattungen bereits seit längerem am Markt verfügbar; innovativere integrierte Systeme, wie etwa speziell in die Zwischenräume von Stegmehrfachplatten eingebrachte Lamellensysteme oder in Tonnenlichtbändern verfahrbare Textilrollos werden erst seit relativ kurzer Zeit vertrieben.

Generell ermöglichen Dachverglasungssysteme mit variabler Verschattungsfunktionalität eine andere Gestaltung von Dachflächen. Sie bieten im Allgemeinen in den strahlungsreichen Zeiten einen effizienteren Sonnen- und Blendschutz als statische Systeme. Die Planungsempfehlung eines maximalen Tageslichtquotienten von 10 % [siehe DIN 5034-6], die aus Gründen des sommerlichen Wärmeschutzes, nicht aber lichttechnisch motiviert ist, kann damit gelockert werden. Lösungen mit variabler Verschattungsfunktionalität können damit allgemein größere lichtdurchlässige Flächenanteile aufweisen als Lösungen mit rein statischen Oberlichtern. Somit kann an bedeckten Tagen oder in den lichtarmen Jahreszeiten mehr Licht in die Gebäude gelassen werden.
Ungleich der Bewertungsmethodiken für vertikale Fassaden, wie in der DIN V 18599-4, existieren für derartige Dachfassaden weder Rechenmodell noch geeignete Kennwerte. In dem vom BMVBS/BBSR geförderten Vorhaben („BBR-Az: SF – 10.08.17.7 - 10.10: Weiterentwicklung von Verfahren für die Bewertung der Energieeffizienz von Beleuchtungsanlagen im Rahmen der EnEV-Methode einschließlich der Festlegung von Mindestanforderungen - Teilprojekt 4 Innovative Dachoberlichter“, ) wurde eine entsprechende neue Bewertungsmethode in Abstimmung mit dem bisherigen Bewertungsmodell für Fassaden nach DIN V 18599-4 für die oben genannten dynamischen Systeme erstellt. Dieses Modell wurde ausschließlich für einen Standort (eine Klimazone) in Deutschland (Frankfurt am Main) parametriert und ist damit in der Anwendung limitiert.

Das Modell zur lichttechnisch - energetischen Bewertung dynamischer Dachoberlichtlösungen wurde in diesem Vorhaben für die Anwendung in weiteren Klimazonen erweitert. Es kann als Verfahrenserweiterung unter anderem für die bevorstehende Überarbeitung der EN-Norm 15193 vorgeschlagen werden. Das Modell wäre somit im europäischen Raum anwendbar.

Der Forschungsbericht kann für 100,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

   
   
Dr.-Ing. Udo Fischer

Lichtkuppeln, Lichtbänder und Tageslichtquotient

Die Planung und Dimensionierung von Dachoberlichtern gehört grundsätzlich in die Hand von Fachleuten. Dennoch ist es oftmals hilfreich frühzeitig zu wissen, welche Lichtflächen in Dächern ungefähr erforderlich werden, um in den Räumen darunter einen vorgegebenen Tageslichtquotienten zu erreichen.

Zu diesem Zweck hat der FVLR e.V. 1998 den ausgewiesenen Tageslichtexperten und ehemaligen Obmann des entsprechenden DIN-Fachnormenausschusses Dr. Udo Fischer aus Darmstadt beauftragt, eine Studie anzufertigen.

Hier die Aufgabenstellung:
Planern und Architekten soll eine schnelle, orientierende, überschlägliche Dimensionierung der Beleuchtung von Räumen mit Tageslicht durch Lichtkuppeln und Lichtbänder ermöglicht werden. Dazu ist zu überprüfen, ob die häufig angewandte Regel genügend genau ist, wonach das Verhältnis der Summe der lichten Öffnungsflächen der Lichtkuppeln bzw. der Dachlichtbänder zur Grundfläche eines Raumes etwa doppelt so groß sein soll wie der mittlere Tageslichtquotient in diesem Raum.

Außerdem sollen Hinweise gegeben werden, wie die Tageslicht-Beleuchtung von Räumen durch Lichtkuppeln und Dachlichtbänder befriedigend gleichmäßig gestaltet werden kann, welche Einsparungen sich bei der Beleuchtung mit Kunstlicht infolge des Einsatzes der Dachoberlichter erzielen lassen und welche Wärmegewinne durch die eindringende Globalstrahlung möglich sind.

Obwohl die Studie bereits im Jahre 1998 erstellt wurde, sind deren Ergebnisse selbst vor dem Hintergrund der neuen Arbeitsstättenrichtlinie ASR A3.4 Beleuchtung vom Juni 2011 nach wie vor aktuell und weiterhin gültig.

Die Studie kann für 30,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.


   
   

Tageslicht schützt vor Kurzsichtigkeit

Einer australischen Studie zufolge könnten Kinder durch tägliche ausgedehnte Aufenthalte im Freien vor Kurzsichtigkeit bewahrt werden. Das Wachstum der Augen werde reguliert, wenn die Augen täglich zwei bis drei Stunden hellem Licht ausgesetzt sind, haben Forscher des Australia Research Council herausgefunden. Damit werde das Risiko für Kurzsichtigkeit dramatisch gesenkt.
Mehr können Sie hier lesen.

   
   

Tageslicht verbessert schulische Leistungen

Die Beleuchtung von Räumen mit natürlichem Tageslicht wird immer populärer und in der Regel in vielen Bauentwürfen einschließlich solchen von Schulen berücksichtigt.
Jüngste Untersuchungen in den USA haben aber gezeigt, dass Schulkinder signifikant höhere Punktezahlen bei Prüfungen in solchen Klassenräumen erreichten, die ausreichend tageslichtversorgt waren, im Gegensatz zu solchen, die es nicht waren. Dies macht eine gute Tageslichtversorgung zu einer der besten Investitionen in der Lernumgebung. Allerdings können nicht alle Klassenräume mit Fenstern automatisch als "ausreichend tageslichtversorgt" bezeichnet werden. Den wesentlichen Ausschlag für die festgestellten Verbesserungen bei den Leistungen gaben nur solche Räume, die trotz Vorhandensein von Fenstern zusätzlich durch Dachoberlichter mit natürlichem Tageslicht beleuchtet wurden.
In einem Videofilm in englischer Sprache mit der Division of the State Architect gibt Lisa Heschong von der Heschong Mahone Group, Fair Oaks, Kalifornien, Auskünfte über die Schlußfolgerungen aus der umfangreichen Studie "Daylighting in Schools".

 

   
   

Tageslichtversorgung und MBO 2002
Die Musterbauordnung (MBO) Stand November 2002 regelt die Abstandsflächen (= notwendiger Abstand zwischen Gebäude und Grundstücksgrenze) für Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäude neu. Sie soll bei der Novellierung aller bundesdeutschen Landesbauordnungen (LBO) als Vorbild dienen. Der FVLR e.V. hat hierzu das Lichtlabor des Fachbereichs Architektur und Innenarchitektur der FH Lippe und Höxter unter der Leitung von Herrn Prof. Gräßer beauftragt, anhand von lichttechnischen Untersuchungen an Modellen und Berechnungen aus dem Bereich des Gewerbe- und Industriebaues die sich in Innenräumen ergebenden Änderungen, die durch die neue MBO vorgegeben werden, herauszuarbeiten, darzustellen und zu visualisieren.

Die sich nach MBO 2002 ergebende zulässige ungünstigste Situation, d. h. ein 15,00 m hohes Gebäude mit einer ebenso hohen Verbauung in 6,00 m Entfernung, wurde für die Messungen im Lichtlabor mit einem Modell im Maßstab 1:33 1/3 bei Variation der Abstandsflächen (0,2 H, 0,25 H, 0,3 H, 0,5 H) nachgestellt. Das Modell soll ein Bürogebäude mit verschiedenen Fensteröffnungen auf der einen Seite, sowie einer Verbauung auf der gegenüberliegenden Seite darstellen.
Die FH Lippe kommt in ihrer Studie abschließend zu den Ergebnissen, dass bei einer Abstandsfläche von 0,2 H die Werte in Fensternähe im EG nur noch ca. 20 % der Werte des 3. OG betragen ; im 1. OG sind es lediglich 30 %. Bei einer Abstandsfläche von 0,5 H hingegen betragen die Werte in Fensternähe im 1. OG ca. 80 bis 90 % der Werte des 3. OG; im EG sind es immerhin noch ca. 65 %. Der Wert bei 0,2 H im 1.OG in Fensternähe beträgt ca. 30 %, in der Raummitte ca. 50 % und in der Tiefe ca. 55 % der gemessenen Werte bei 0,5 H. Nur der zu Vergleichszwecken betrachtete Raum mit einer Lichtkuppel in der Raumtiefe lieferte insgesamt ausreichende Beleuchtungsverhältnisse.

Interessant ist aus den Ergebnissen die Erkenntnis, dass erst eine erhebliche Vergrößerung der Abstandsfläche (auf 0,5 H) zu einer spürbaren Verbesserung der Beleuchtungsverhältnisse im EG sowie im 1. OG bei der gewählten Konstellation führt. Heißt das doch, dass selbst die alte Regelung der MBO (0,25 H) im vorgestellten Extremfall unbefriedigend war, und die neue Regelung erst recht unzureichend ist.

Werden die Regelungen der MBO 2002, wie von den Bundesländern angedacht, übernommen, können insbesondere bei dichter Bebauung im Industriebau Räume nur noch von oben, also durch Lichtkuppeln oder Lichtbänder ausreichend mit Tageslicht versorgt werden.

Die Studie der FH Lippe kann für 50,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.

 

   
   

Dachoberlichtflächen und DIN V 18599
Mit Dachoberlichtern, Lichtkuppeln oder Lichtbändern, können Innenräume in großflächigen Nichtwohngebäuden (Büro-, Verwaltungs- und Industriebau) betriebskostenfrei beleuchtet werden. Wie ist es dabei grundsätzlich um die energetische Bilanz von Dachoberlichtern bestellt? Einerseits gibt es Gewinne durch Einsparungen bei der künstlichen Beleuchtung, andererseits sind da Verluste durch schlechtere Wärmedämmeigenschaften der transparenten Flächen gegenüber der dunklen Dachfläche. Es macht betriebswirtschaftlich durchaus Sinn, sich mit diesem Thema ausführlicher zu beschäftigen. Für eine Analyse ist das ganzheitliche Bilanzierungsverfahren der 10-teiligen DIN V 18599 "Energetische Bewertung von Gebäuden, Berechnung des Nutz-, End- und Primärenergiebedarfs für Heizung, Kühlung, Lüftung, Trinkwarmwasser und Beleuchtung" unter Verwendung eines EDV-Programms bestens geeignet.

Der FVLR e.V. hat das Zentrum für Umweltbewusstes Bauen (ZUB) an der Universität Kassel unter der Leitung von Herrn Prof. Maas beauftragt, den End- bzw. Primärenergiebedarf verschiedener Dachoberlichtanordnungen (Flächen und Ausführungen) in einer Musterhalle zu ermitteln und gegenüber zu stellen.
Weiter sollte der Einfluss von Dachoberlichtern auf den sommerlichen Wärmeschutz geklärt werden (Berechnung des Nutzenergiebedarfs für das Kühlen / Ermittlung der Sonneneintragskennwerte gemäß DIN 4108-2).

Basis ist das Beispiel der Produktionshalle aus Anhang A.4.2 der DIN V 18599-4. Für die Abbildung der baulichen Hülle sowie der anlagentechnischen Ausstattung wurden die Vorgaben aus dem Referenzgebäude aus dem Entwurf der Verordnung zur Änderung der Energieeinsparverordnung (EnEV), Stand 18.06.2008), übernommen.
Zunächst wurden 12 Dachoberlichter mit den Abmessungen 1,0 m x 10,00 m (= 120 m² Gesamtfläche) untersucht. Anschließend wurde die Fläche verdoppelt (12 Stück mit 2,0 m x 10,00 m). Zudem wurde der U-Wert der Dachoberlichter in den Berechnungen ausgehend von 2,4 W/(m²K) über 2,0 W/(m²K) auf 1,5 W/(m²K) reduziert und die energetischen Auswirkungen betrachtet.

  • Erwartungsgemäß sinkt bei einem erhöhten Tageslichtanteil der Primärenergiebedarf für die Beleuchtung.

  • Die Veränderungen hinsichtlich des Primärenergiebedarfs für die Beheizung der Gewerbehalle sind vergleichsweise gering, wobei diese mehreren Einflüssen unterliegen. Wird die Fläche der Dachoberlichter wie im Beispiel verdoppelt, erhöht sich der mittlere Transmissionswärmetransferkoeffizient um knapp 22 %. was eine Erhöhung des Nutzenergiebedarfs Heizung zur Folge hat. Gleichzeitig wird durch die Reduktion des Kunstlichtbedarfs die daraus resultierende interne Wärmequelle verringert.
  • Diese beiden Effekte werden durch die gestiegenen solaren Wärmeeinträge fast kompensiert, so dass der Primärenergiebedarf Heizung letztlich nur etwas ansteigt.

  • In Kombination von Beleuchtung und Heizung nimmt der Primärenergiebedarf bei wachsender Dachoberlichtfläche sogar deutlich ab.


  • Aus den durchgeführten Berechnungen und den untersuchten Parametervariationen können folgende Aussagen getroffen werden:
    • Heizenergiebedarf
      Eine Vergrößerung der Dachoberlichtfläche bei konstantem U-Wert führt zu einer geringen Zunahme des Heizenergiebedarfs, konkret hat die Veränderung der Fläche einen Einfluss von weniger als 3 %.

    • U-Wert
      Eine Verbesserung des U-Wertes der Dachoberlichter bei konstanter Fläche führt zu einer Reduzierung des Heizenergiebedarfs (max. - 6 %).

    • Gesamtenergiebedarf
      Eine Vergrößerung der Dachoberlichtfläche (hier Verdoppelung) führt unabhängig vom U-Wert immer zu einer Reduzierung des gesamten spezifischen Primärenergiebedarfs, und bei einem niedrigeren U-Wert der Dachoberlichter wirkt sich eine Vergrößerung der Dachoberlichtfläche positiv auf den Gesamtenergiebedarf aus.

    • Sommerlicher Wärmeschutz
      Verschattungseinrichtungen sind geeignet und erforderlich, um im Sommer eine Überhitzung der Gewerbehalle zu vermeiden und damit positive Auswirkungen hinsichtlich des sommerlichen Wärmeschutzes erzielen zu können.

    Die Studie des ZUB, Kassel, kann für 30,-- € / Stück beim FVLR bestellt werden.