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Letzte Aktualisierung
am 11. 05. 2019

rauchmelder133

Automatische Feuerentlüftung

Max N. Locher, Kleve von 1970


Als im Jahre 1881 in Wien das Opernhaus ausbrannte, erstickten mehr als 200 Menschen im Rauch und Qualm. 1903 wiederholte sich im Chicagoer Theater eine ähnliche Katastrophe und 180 Menschen erstickten! Zwar fragte man sich, was für Vorbeugemaßnahmen zu treffen seien, um solche Unglücksfälle für die Zukunft zu verhindern, aber erst als 1954 das größte Industriefeuer bisher die General Motors in Livonia, Michigan (USA) zerstörte und einen Schaden von 33 Millionen $ verursachte, wurde eine Sonderkommission der „National Fire Protection Of America" gebildet, die die Ursache für die totale Zerstörung des Werkes erforschte.

Der Bericht besagt:

... „Die Tatsache, daß die großen Produktionshallen weder durch Wände getrennt waren und somit Hitze und Rauch auf Abschnitte begrenzt hätten, noch daß irgendwelche Abzugsmöglichkeiten für Hitze und Rauch im Dach vorhanden waren, dürfte die Ursache für das enorme Ausmaß des Brandes sein!" . .

Diese Aussage beinhaltet gleichzeitig die Antwort auf die Fragen, was zu tun ist, um die Menschen vor dem Erstickungstod zu bewahren und um Großbrände verhüten zu helfen: Automatische Feuerentlüftung und Brandwände beziehungsweise Rauchgasschürzen. Speziell in Großbritannien, das schon häufig von verheerenden Feuersbrünsten heimgesucht wurde, begannen -die Brandschutzbehörden großangelegte Versuchsreihen, deren Ergebnisse eindeutig den Nutzeffekt von Rauchabzugssystemen zeigten. So stellte sich beispielsweise sehr schnell heraus, daß es unmöglich ist, ein Feuer in einer Industriehalle durch Sauerstoffmangel ersticken zu wollen, wie dies unter Umständen bei einem Zimmerbrand möglich ist, da der in der Halle beinhaltete Sauerstoff meist ausreicht, ein Feuer stundenlang zu nähren.

Der Brandablauf in einer ungeschützten Lagerhalle wird sich so abspielen: Aus unbekannter Ursache beginnt zu einem Zeitpunkt, da niemand in der Halle ist, ein Schwelbrand, wodurch immer größere Rauch- und Hitzemengen sowie unverbrannte heiße Gase frei werden. Der Qualm steigt auf und breitet sich unter der Dachkonstruktion ungehindert nach allen Seiten hin aus. Mit zunehmender Ausdehnung des Feuers bilden sich immer größere Rauchmengen, und nach wenigen Minuten ist die gesamte Halle völlig verqualmt.

Durch die große Hitze werden auch weit entfernt vorn eigentlichen Brandherd gelegene Gebäudeteile aufgeheizt, und so bilden sich durch Zündung immer mehr Brandherde — das gesamte Gebäude steht in Flammen. Mit den immer höher steigenden Temperaturen wird der Verformungspunkt von Stahl erreicht und die Gebäudekonstruktion stürzt ein!

Selbst dann, wenn zu einem relativ frühen Zeitpunkt der Brand bemerkt wird, ist es wegen der Hitze und des Rauches oft nicht 'möglich, in die Halle einzudringen. Unter großen Gefahren werden von den Feuerwehrmännern Rauchabzugsöffnungen in das Dach geschlagen, um einen Teil des Rauches und der Hitze abziehen zu lassen. Und dann beginnt für die Feuerwehr unter Atemschutzgeräten die Suche nach dem Brandherd. Flammen und Hitze schlagen den Männern entgegen, herabstürzende Trümmer gefährden Gesundheit und Leben, und dicker Qualm verhindert jede Sicht und ein Vorankommen.

Mit einem automatischen Rauchabzugssystem und raumteilenden Rauchgasschürzen verläuft jedoch ein gleicher Brand erheblich anders:

Im Dach sind Entlüfter installiert, deren automatischer Öffnungsmechanismus durch Rauch oder Wärme ausgelöst wird. Der Dachraum selbst wird aufgeteilt, wobei die Größe der Felder und die Tiefe der Schürzen von dem Brandrisiko und den baulichen Gegebenheiten abhängen müssen. Des weiteren ist die Gesamtfläche der Feuerentlüfter nach speziellen Gesichtspunkten einzuteilen, worauf hier später noch eingegangen wird.

Sobald nun die Temperaturen im Dachraum eine vorbestimmte Gradzahl (meist 70° C) überschreiten, bricht die Lötverbindung der Schmelzsicherung des dem Feuer nächstgelegenen Lüfters und es entsteht augenblicklich eine Öffnung im Dach, so daß Hitze und Rauchgase unbehindert ins Freie abziehen können. Nach und nach öffnen proportional zur Hitzeentwicklung die weiteren Lüfter, so daß die Halle nicht verqualmt wird. Zwar wird die Stärke der Rauchgasschicht im Dachraum zunehmen, doch ein exakt kalkuliertes Rauchentlüftungssystem erhält in Bodennähe stets eine rauchfreie, sichtklare Zone, die relativ kühl bleibt. Durch die Rauchgasschürzen werden zwei Dinge bewirkt: Rauch und Hitze werden im Dachraum auf ein Feld begrenzt, so daß weitere Hallenteile nahezu rauchfrei bleiben und die Gefahr der Zündung durch Hitze vermieden wird. Des weiteren wird die vorbestimmte Temperatur zur Öffnung der Feuerentlüfter erheblich früher erreicht als ohne Schürzen.

Durch dieses System bleiben zwangsläufig die Raumtemperaturen relativ niedrig und die Einsturzgefahren werden verringert. Eine weithin sichtbare Rauchwolke macht schon kurze Zeit nach Ausbruch des Feuers auf die Gefahr aufmerksam.

Bei Eintreffen der Feuerwehr ist die Halle in der Regel ohne Atemschutzgeräte zu betreten, und der gut sichtbare Brandherd kann augenblicklich lokalisiert und wirksam bekämpft werden-

Von den Brandschutzbehörden wird meistens die Größe der erforderlichen Rauchabzugsöffnungen entsprechend dem Brandrisiko prozentual zur Bodenfläche der Halle gefordert. Soll zum Beispiel in einer Halle mit 470 qm ein Prozent Feuerentlüftungsfläche installiert werden, sind Geräte mit einer ärodynamisch freien Fläche von 4,7 qm vorzusehen. Bei der Berechnung der tatsächlich zu installierenden Öffnungsfläche ist von größter Bedeutung, daß der Einschnürungskoeffizient und andere strömungstechnische Einflüsse berücksichtigt werden, andernfalls ist im Ernstfall der Nutzeffekt des Systems nicht gewährleistet.

Die Forschungsergebnisse der Fire Research Station, Boreham Woods, Hearts, Großbritannien, geben eine weitgehend exakte Kalkulation der erforderlichen Lüftungsflächen in Abhängigkeit von 'der Raumhöhe, der Brandbelastung und anderen Faktoren. Die Ergebnisse wurden in Form leicht auswertbarer Nomogramme zusammengestellt. Anhand eines beigefügten Nomogramms und verschiedener Berechnungsbeispiele möge dieses Verfahren zur Ermittlung des notwendigen Öffnungsquerschnittes dargestellt werden.


Beispiele zur Anwendung des Nomogramms

Die effektive Deckenhöhe (hc) sei 6 m.

  • 1. Um die geometrisch freie Fläche und die ärodynamisch freie Fläche der Entlüftungsöffnungen zu finden, die erforderlich sind, um eine effektive Höhe der heißen Gasschicht von db = 3 m im Fall eines Brandes aufrechtzuerhalten, dessen Grundfläche 4,5 m x 4,5 m beträgt, zieht man zuerst im Nomogramm durch die Punkte db = 3 m auf der db-Skala eine Gerade, die die F-Skala im Punkt F = 0,43 m und die G-Skala im Punkt G = 0,26 schneidet.
  • Anschließend berechnet man den Umfang des Brandes (wf) wie folgt:
    • (wf) = 4x4,5 = 18 m
  • Die geometrisch freie Fläche der Entlüftungsöffnungen (Av) ist nun das Produkt aus dem Brandumfang und F:
  • (Av) = F x (wf) = 18 x 0,43 = 7,7 qm
  • Die ärodynamisch freie Fläche der Entlüftungsöffnungen (Av Cv) ist andererseits das Produkt aus dem Brandumfang und G
  • (AvCv) = Gx (wf) = 18x0,26 = 4,7 qm
  • 2. Um die Grundfläche eines Brandes zu erhalten, dessen heiße Gase bei einer geometrisch freien Fläche der Entlüftungsöffnungen Av = 7,7 m2 (bzw. bei einer ärodynamisch freien Fläche der Entlüftungsöffnungen Av Cv = 4,7 m2) eine Schicht mit der effektiven Höhe db = 3 m bilden, berechnet man zunächst mit Hilfe des Nomogramms F (oder G), wie es vorstehend in Beispiel 1 beschrieben wurde.

Hierbei ergibt sich wie oben: F = 0,43

        • G = 0,26.
  • Der Umfang des Brandes wird nun durch Division der geometrisch freien Fläche der Entlüftungsöffnungen mit F (bzw. der ärodynamisch freien Flächen der Entlüftungsöffnungen mit G) wie folgt berechnet:
  • (wf)  = (Av)/F = 7,7/0,43 = 18 m (wf)  =  (Av)/G  =4,7/0,26 = 18 m
  • Damit wird die Länge einer Seite eines Brandes mit quadratischer Grundfläche:

(wf)/4 = 18/4 = 4,5 m

 

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dieterrel