Rauch und Wärme im Brandfall

Sicherlich kennen Sie sich mit den in ihren Gebäuden vorhandenen RWA-, NRA-, MRA-, WA-, RDA- und DDA-Anlagen (vgl. Erläuterungen weiter unten) im Detail aus! Oder doch nicht? Das Thema Rauch- und Wärmeabzug als ein wirksames Instrument im Rahmen der Brandbekämpfungsmaßnahmen führt in der Planung gerade bei komplexen Funktionsanforderungen immer wieder zu Problemstellungen, die aber bei Wissen um die Wirkungsweise der einzelnen Anlagen und deren sinnvollen Einsatz durchaus zielführende Lösungen ergeben.

Erstes Schutzziel bei einem Brandereignis ist es, den Gebäudenutzern für deren Selbstrettung sowie für die Personenrettung und den Löschangriff durch die Feuerwehr möglichst lange die notwendigen Flucht- und Rettungswege raucharm zu halten. Zusätzlich hilft die gezielte Wärmeabführung, die Gebäudekonstruktion thermisch zu entlasten. Dadurch wird das Kollabieren des Gebäudes durch eine versagende Statik stark verzögert und diese gewonnene Zeit steht für die Menschenrettung und die Brandbekämpfung zusätzlich zur Verfügung.

Baurechtlich wird es dann von Bedeutung, wenn ein Rauch- und Wärmeabzug in der Bauordnung gefordert wird. Bezugnehmend auf die aktuelle Musterbauordnung der Bauministerkonferenz in Deutschland steht z. B. in § 35 „Notwendige Treppenräume“ unter Kapitel 8:

„Notwendige Treppenräume müssen belüftet und zur Unterstützung wirksamer Löscharbeiten entraucht werden können. Sie müssen in jedem oberirdischen Geschoss unmittelbar ins Freie führende Fenster mit einem freien Querschnitt von mindestens 0,50 m² haben, die geöffnet werden können, ODER an der obersten Stelle eine Öffnung zur Rauchableitung haben.“

sowie in §39 „Aufzüge“ in Kapitel 3:

„Fahrschächte müssen zu lüften sein und eine Öffnung zur Rauchableitung mit einem freien Querschnitt von mindestens 2,5 v. H. der Fahrschachtgrundfläche, mindestens jedoch 0,10 m² haben. Diese Öffnung darf einen Abschluss haben, der im Brandfall selbsttätig öffnet und von mindestens einer geeigneten Stelle aus bedient werden kann.“

Dies bedeutet, dass gerade bei Vorhaben, die der Gebäudeklasse 4 bzw. 5 zuzuordnen sind, aber auch bei Sonderbauten wie Garagen, Versammlungsstätten oder Flächen, die nach Industriebaurichtlinien herzustellen sind, um einige Beispiele aufzuzeigen, die Anforderungen an die Entrauchung und den Einsatz entsprechender Anlagen zur Ableitung von Rauch und Wärme im Rahmen des Baugenehmigungsverfahren entsprechend definiert werden.

Zusätzlich kann es weitere Schutzziele für eine Entrauchung geben, z. B. wenn der Sachwertschutz eine Rolle spielt. Aber auch bei Abweichungen von den Anforderungen des Baurechts kann es im Rahmen von Kompensationsmaßnahmen zu Forderungen nach solchen Anlagen kommen. Wir empfehlen, diese Abweichungen einschließlich Kompensationen sowie die Bemessungsparameter schutz-zielabhängig auf den jeweiligen Einzelfall mit den zuständigen Behörden abzustimmen.

Wenn man dann von „RWA“ spricht, meint man als „Oberbegriff“ eine komplette Rauch- und Wärmeabzugsanlage, die sich aus einzelnen Rauch- und Wärmeabzugsgeräten (RWG), den Auslöse- und Bedienelementen, der Energieversorgung, den Leitungen, der Zuluftversorgung und bei größeren Räumen möglicherweise auch zusätzlichen Rauchschürzen zusammensetzt. Folgende RWA-Anlagen werden unterschieden:

• Natürliche Rauchabzugsanlage (NRA)
• Maschinelle Rauchabzugsanlage (MRA)
• Rauch-Differenz­Druckanlagen (DDA) bzw. Rauchschutz­Druckanlagen (RDA)
• Garagenentrauchungen
• Aufzugsschachtentrauchungen
• Treppenhausentrauchungen
• Wärmeabzüge (WA)

Wenn man das physikalische Prinzip, das warme Luft nach oben steigt (thermischer Auftrieb), nutzt, sind dies natürliche Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (NRA). Sie funktionieren jedoch nur bei heißem Rauch, sind dann aber kostengünstiger als maschinelle Anlagen. Die NRA fungieren naturgemäß gleichzeitig als Wärmeabzug (WA). Hinweis: Wärmeabzüge funktionieren umgekehrt nicht zwangsläufig als NRA, da sie erst bei fortgeschrittenen Brandverläufen mit hohen Temperaturen ihre Öffnungsflächen freigeben. Ein Nachteil der NRA-Anlagen ist, dass diese Anlagen in der Regel nur bei niedrigen, meist eingeschossigen Gebäuden einsetzbar sind, da bei größeren Höhen eine negative Wirkung zwischen Zu- und Abluft auf Grund der Windverhältnisse oder Wetterinversionslage zu erwarten ist.

Sowohl Dachöffnungen als Öffnungen in Fassaden (Fenster) als Teil der natürlichen Rauch- und Wärmeabzugsanlage haben den Vor-teil, dass hier auch Anforderungen des physischen Einbruchschutzes umsetzbar sind. Geprüfte Systeme mit einer Klassifizierung nach RC2 bzw. RC3 nach DIN EN 1627 sind im Markt vorhanden.

Wenn man maschinelle Rauchabzugsanlagen (MRA) einsetzt, erfolgt ihre Funktion mit motorischem Antrieb. Die volle Luftleistung steht sofort bei Auslösung zur Verfügung. Auch ist von Vorteil, dass der Volumenstrom während der Branddauer annähernd konstant bleibt. Und das Schutzziel der größtmöglichen Rauchfreihaltung bei Flucht- und Rettungswegen wird auch sofort nach Auslösung an-nähernd erreicht. Als „Entrauchungs“-Ventilatoren können eingesetzt werden:

• Dachventilatoren
• Wandventilatoren
• Kanalventilatoren
• Axialventilatoren
• Radialventilatoren

Die Entrauchung kann dabei direkt (ohne Entrauchungsleitungen) oder mit Entrauchungsleitungen erfolgen. Die Prüfung der Temperaturfestigkeit der Ventilatoren erfolgt nach DIN EN 12101-3 Rauch- und Wärmefreihaltung – Teil 3: Bestimmungen für maschinelle Rauch- und Wärmeabzugsgeräte. Entsprechend Prüftemperatur und Prüfzeit gibt es eine Einteilung in verschiedene Temperaturklassen:

• Temperaturklasse F 200 (Prüftemperatur 200 °C, bei einer Prüfzeit von 120 Minuten)
• F300 (Prüftemperatur 300 °C, bei einer Prüfzeit von 60 Minuten)
• F 400 (90) (Prüftemperatur 400 °C, bei einer Prüfzeit von 90 Minuten)
• F 400 (120) (Prüftemperatur 400 °C, bei einer Prüfzeit von 120 Minuten)
• F 600 (60) (Prüftemperatur 600 °C, bei einer Prüfzeit von 60 Minuten)

Damit die beim Brand anwachsenden Rauchgastemperaturen nicht zu Funktionsstörungen des Ventilators führen, sollten im Regelfall immer Ventilatoren mit mindestens der Temperaturklasse F 600 eingesetzt werden. Es gilt zu beachten, dass Entrauchungsventilatoren Bestandteil der Bauregelliste B Teil 1 des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) sind und dem Geltungsbereich harmonisierter Normen nach der Bauproduktenverordnung unterliegen. Sie dürfen nur in den Geschäftsverkehr gebracht werden, wenn sie von einer notifizierten Prüf-, Überwachungs- und Zertifizierungsstelle zertifiziert sind und der Hersteller durch ein CE-Zeichen die Konformität mit DIN EN 12101-3 erklärt hat. Das Thema Einbruchschutz ist bei solchen Anlagen grundsätzlich integrierbar, jedoch meist als separate Sicherungsebene und unabhängig von der technischen Anlage. Dabei darf aber der freie Querschnitt der Entrauchungsöffnung nicht nachteilig verringert werden.

Bei Rauch-Differenzdruck-Anlagen (DDA) bzw. Rauchschutz­Druck-Anlagen (RDA) ist das Abführen von Rauch nur sekundär. Sie verhindern hauptsächlich das Eindringen von Rauch in Fluchtwege wie notwendige Flure und Sicherheitstreppenräume. Sie sorgen durch Ventilatoren, Klappenöffnungen, Drucksensoren, automatische Türschließer usw. für einen ständigen leichten Überdruck im zu schützenden Raum, sodass Rauch z. B. aus einem vorgelagerten Bereich nicht in den notwendigen Flur bzw. das Treppenhaus gelangen kann. Insbesondere auch dann, wenn die Türen dazwischen von flüchtenden Personen benutzt werden. Wichtig dabei: Es darf auf keinen Fall so viel Druck entstehen, dass sich die Türen ins Treppenhaus nicht mehr öffnen lassen.

Eine Garagenentrauchung als eine individuell geplante Rauchverdrängungs- und Entrauchungsanlage hat das Schutzziel der Unterstützung einer Selbst- und Fremdrettung, auch eines Löschangriffes, und dient dem Sachwertschutz. Die Auswahl eines Entrauchungssystems für Garagen hängt dabei von der Fläche und der Höhe des Garagenraums ab. Bei Tiefgaragen ist in der Regel die abgestufte Schichtung des Rauchs aufgrund der geringen Raumhöhe nur bedingt oder nicht möglich. Hier hat man die Möglichkeit, mittels Schubventilatoren den Rauch in vorbestimmte Bereiche zu drücken, aus denen er abgesaugt wird.

Im Gegensatz dazu erfüllt die Aufzugsschachtentrauchung zwei gesetzliche Bestimmungen: eine Entrauchung im Brandfall und eine Lüftung im Bedarfsfall. Im Aufzugsschacht sind Rauchmelder angeordnet und am oberen Ende Brandschutzklappen angebracht. Diese lösen im Brandfall aus und führen den Rauch nach oben aus dem Schachtkopf. Ziel ist es, den Rauchübertritt von einem Geschoss in ein anderes über den Fahrschacht zu vermeiden.

In Treppenhäusern durchströmt der nach oben steigende Rauch das ganze Treppenhaus von der Rauchquelle bis zur Ableitungsöffnung. Deshalb werden bei einer Treppenhausentrauchung bei relevanten Gebäuden brandlastfreie Treppenräume und selbstschließende rauchdichte Türen zu den Fluren verlangt. Bei Gebäuden ab 13 Metern Höhe bzw. ab fünf Geschossen sowie bei innen liegen-den Treppenräumen ist je nach Landesbauordnung eine Treppenhausentrauchung vorgeschrieben. Angeordnet werden öffenbare Lichtkuppeln oder ein Fenster im Flachdach sowie mindestens zwei Auslöse-RWA-Taster. Zur Spülung kann dann die Feuerwehr z. B. mobile Ventilatoren an den Eingangstüren einsetzen.

Der Wärmeabzug (WA) ist hingegen eine Wand- oder Dachfläche, die bei einer bestimmten Temperatur selbstständig eine Öffnung freigibt (z. B. durch Abschmelzen von thermoplastischen Dachlichtelementen.) Daraus können dann die gefährliche Brandhitze und der giftige Brandrauch entweichen.

Zusammenfassung

Wie in diesem Beitrag gezeigt existieren vielfältige Möglichkeiten der Rauch- und Wärmeableitung. Es ist spätestens im Rahmen der Genehmigungsplanung zu prüfen, welches System auf Grund ihrer funktionellen Abhängigkeiten das geeignete System ist. Und es erfordert bei Umsetzung den entsprechenden Sachverstand, um die entsprechenden Randbedingungen mit den Anforderungen und den Vorstellungen des Nutzers unter einen Hut zu bekommen.