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Wärmeabzug
Eurolux
vfdb Ref. 14
Feuer und Rauch
   
  Im VDMA-Grundlagenpapier Entrauchung finden Sie eine gute Übersicht, in welchen Räumen und Nutzungen welche Entrauchungssysteme eingesetzt werden sollten und welche Schutzziele dabei erreichbar sind.
   
  Um eine MRA fachgerecht projektieren zu können, ist zuvor das jeweils gewünschte Entrauchungsprinzip auszuwählen.
   
 

Rauchableitung durch Verdünnung

Unter der Rauchableitung durch Verdünnung des Rauches versteht man das Vermischen des Brandrauches durch Einbringen von unkontaminierter Luft bei gleichzeitiger Abfuhr des Rauchgas-Luftgemisches. Dieses Prinzip ist gekennzeichnet durch die Ausbildung von turbulenten, hochinduzierenden Luftstrahlen, die zu einer Rauchgasverteilung in dem Raum führen.

Mit der Verdünnung kann eine Rauchableitung für kleinere, z. B. innenliegende Technik- und Lagerräume etc. betrieben werden. Der Luftaustausch und die Rauchableitung können durch Ventilatoren oder aber auch durch Öffnen von Fenstern und Türen erfolgen. Bei außenliegenden Öffnungen wird der Luftaustausch vor allem durch Windeinflüsse und die Energiefreisetzung des Brandherdes bestimmt.

Hierbei ist zu beachten, dass sich bei der Verdünnung keine raucharmen Schichten ausbilden, was aber bei kleineren Räumen (bis etwa 200 m²) anlagentechnisch auch sehr aufwändig wäre.

   
    Der Einsatz von so genannten Hochleistungsventilatoren der Feuerwehr (Feuerwehr-Überdruckbelüftung) erzeugt eine Verdünnung des Brandrauches mit gleichzeitiger Rauchabführung durch vorhandene oder im Brandfall geöffnete Abzugsmöglichkeiten.
       
    Die Entrauchung über vorhandene, maschinelle Lüftungsanlagen ist nur bei Schichtlüftungsanlagen ein sinnvolles Konzept. Bei den in der Regel vorhanden Mischlüftungsanlagen wird dagegen die Zuluft ständig vom Deckenbereich in den Raum eingeleitet, was zu einer kontinuierlichen Rückführung des Rauches in den Bodenbereich führt. Diese normalen Lüftungsanlagen, die im Regelfall auch nicht für den Brandfall (Standfestigkeit, Energieversorgung usw.) ausgelegt sind, können eine Rauchableitung nicht sicherstellen, ja Rauchgase werden dadurch oft noch in vorher nicht betroffene Bereiche geleitet. Lüftungsanlagen sollten deshalb im Brandfall abgeschaltet werden, möglichst schnell und automatisch!
       
  Auch Strahlventilatoren (Jet-Ventilatoren) erzeugen in Strömungsrichtung eine Verdünnung. Jet-Ventilatoren werden bspw. in Tiefgaragen (wegen der meist nur geringen Raumhöhe kann sich hier keine ausreichende Schicht bilden) oder Tunneln eingesetzt, um gerichtete Raumströmungen aufzubauen. Durch die große Impulsleistung der Ventilatoren ist auf der abströmenden Seite mit einer kompletten Verrauchung des Rauchabschnittes zu rechnen.  
  Der Einsatz von Jet-Ventilatoren erfolgt in Verbindung mit zusätzlichen, ausreichend bemessenen Maßnahmen zum Rauchabzug und zur Nachführung von unkontaminierter Luft. Die Rettungswege im Einflussbereich von solchen Systemen sind hierbei besonders zu betrachten.

Weitere Informationen siehe hier.
       
  Die Rauchabfuhr durch Verdünnung ist nicht zur Rauchfreihaltung für Flucht- und Rettungswege und auch nicht für den Sachschutz geeignet. Bei diesem Prinzip kann man auch keine Anforderungen bzw. Nachweise an die Luftqualität und die Entrauchungszeit stellen.
       
 

Rauchableitung durch Verdrängung

       
    Mit Rauchschutz-Druckanlagen (RDA) werden Rettungswege z. B. in Hochhäusern rauchfrei gehalten. Flure und Treppenräume werden dabei „aufgeblasen“, also unter Überdruck gesetzt, um bei geschlossenen Türen an den Leckageflächen eine vom Treppenraum zum Brandgeschoß gerichtete Durchströmung und somit Abdichtung zu erreichen. Dabei darf eine Türöffnungskraft von F = 100 N nicht überschritten werden. Kurze Reaktionszeiten sind für die Funktion der RDA-Anlagen sicherzustellen. Weitere Informationen siehe hier.
   
 

Rauchabzug durch Schichtung

Beim Rauchabzug durch Schichtung ist im zu entrauchenden Raum bzw. Rauchabschnitt eine Luftströmung aufzubauen, die eine Schichtenbildung innerhalb des Raumes ermöglicht.

Dieses Anlagenprinzip bildet in Räumen ab ca. 200 m² die Ausbildung von zwei Schichten innerhalb eines Rauchabschnittes. Dies ist zum einen die „Rauchgasschicht“, in der die Rauchgase, die über einem Brandherd aufsteigen, einströmen, und zum anderen die „raucharme Schicht“, die im günstigsten Fall völlig frei von Rauchgasen sein sollte. Entsprechend wird eine weitestgehend horizontale Schichtung bei der Dimensionierung einer Entrauchungsanlage angestrebt.

       
  Gemäß Kontinuitätsgesetz muss die Luftmasse, die über die Entrauchungsanlage dem Rauchabschnitt entnommen wird, diesem auch wieder zugeführt werden. Es müssen somit zwingend Abluft- und Zuluftöffnungen vorhanden sein. Zwischen den Abluftöffnungen und den Zuluftöffnungen muss eine Druckdifferenz vorliegen, damit sich überhaupt eine Strömung einstellen kann.  
  Diese Druckdifferenz wird bei einer natürlichen Entrauchungsanlage NRA allein über die Dichteunterschiede zwischen der Rauchgasschicht (heiß = geringe Dichte) und der Umgebungsluft (kalt = hohe Dichte) erzeugt. Bei maschinellen Rauchabzugsanlagen erzeugen Ventilatoren die erforderlichen Druckdifferenzen.
       
 

Bei der Schicht-Entrauchung wird aus der Rauchgasschicht ein Rauchgasvolumenstrom abgeführt. Der abgeführte Rauchgasstrom entspricht dabei dem in die Rauchgasschicht einströmenden Rauchgasmassenstrom, so dass die Rauchgasschichtdicke praktisch konstant bleibt. Da sich die über dem Brandherd aufsteigenden Rauchgase mit der Raumumgebungsluft im so genannten Plume (engl., aufsteigende Thermikströmung über dem Brandherd) vermischen, wird über den Plume auch eingemischte Umgebungsluft in die Rauchgasschicht eingetragen. Gegenüber dem Volumen der eigentlich unmittelbar am Brandherd produzierten Rauchgase stellt die eingemischte Raumumgebungsluft den maßgeblichen Anteil des Rauchgas-Luftgemisches dar. Diese eingemischte und damit über die Entrauchungsanlage abgeführte Umgebungsluft muss über die Zuluftöffnungen möglichst bodennah und impulsarm nachgeführt werden. Die Zuluft soll nach DIN 18232-5 mit max 1m/s in den Rauchabschnitt einströmen.

Damit sich bei diesem Zusammenspiel von Zu- und Abluft eine stabile Trennung zwischen der Rauchgasschicht und der raucharmen Schicht einstellen kann, müssen insbesondere nachfolgende Randbedingungen gegeben sein:

  1. Zwischen Rauchgasschicht und raucharmer Schicht muss an jeder Stelle der Trennfläche eine positive Temperaturdifferenz vorliegen.
  2. An der Trennfläche zwischen Rauchgasschicht und raucharmer Schicht sollten nur geringe Strömungsgeschwindigkeiten in vertikaler Richtung sowie in horizontaler Richtung vorliegen.

Durch die nachstehend aufgeführten Maßnahmen können die geforderten Randbedingungen eingehalten werden:

  • Die MRA wird automatisch (z. B. über eine BMA nach VDE 0833) in Betrieb genommen. Zusätzlich müssen Entrauchungsventilatoren über Schalteinrichtungen durch Handauslösung über Drucktaster in Betrieb gesetzt werden können.
  • Die MRA benötigt eine Ersatzstromversorgung. Die Art der Ersatzversorgung (Sprinklerpumpenschaltung, 2. Einspeisung o. ä.) ist objektbezogen mit der zuständigen Bauaufsicht abzustimmen.
  • Die Zuluftnachströmung in den relevanten Rauchabschnitt muss möglichst impulsarm (d. h. mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten) deutlich unterhalb der Rauchgasschicht erfolgen.
  • Die Rauchabzugsöffnungen sollten gleichmäßig verteilt an möglichst höchster Stelle des Rauchabschnittes angeordnet sein.
  • Die Rauchabschnittsflächen müssen in der Regel auf max. 1.600 m² begrenzt werden.
  • Technische Einrichtungen, wie z. B. Lüftungsanlagen mit Mischlüftungsprinzip, die einer Schichtströmung entgegenwirken, müssen im Brandfall schnellst möglich und am besten automatisch ausgeschaltet werden. Eine maschinelle Zuluft über Schichtluftauslässe kann normalerweise auch im Brandfall in Betrieb bleiben und unterstützt naturgemäß eher die Ausbildung einer Schichtströmung.

Die Energieversorgung der kompletten maschinellen Entrauchungsanlage muss im Brandfall sichergestellt sein. Elektrische Kabel müssen entweder außerhalb des zu entrauchenden Bereiches verlegt sein, oder für die elektrischen Kabelanlagen muss mindestens eine Funktionserhaltsklasse E30 nach DIN 4102-12 nachgewiesen werden.

Gemäß Muster-Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR) sind für maschinelle Entrauchungsanlagen folgende Mindestanforderungen festgelegt:

  • Die Dauer des Funktionserhalts muss mindestens 30 Minuten betragen.
  • Für Versammlungs- oder Verkaufsstätten muss der Funktionserhalt mindestens 90 Minuten, für darin angeordnete Treppenräume mindestens 30 Minuten betragen.

Die Anforderungen an die Ersatzstromversorgung sind jeweils objektbezogen mit der zuständigen Bauaufsichtsbehörde abzustimmen.
Zur Projektierung von maschinellen Entrauchungsanlagen, die auf dem Schichtströmungsprinzip basieren, liegen die Regelwerke DIN 18232 -5 und VDI 6019 vor. Hierin werden die baulichen und anlagentechnischen Randbedingungen beschrieben unter denen eine Schichtenströmung und somit eine stabile Rauchgasschicht innerhalb eines Rauchabschnittes erzielt werden kann.