Das Wasserfeinsprüh-Feuerlöschsystem im Niederdruckverfahren (4 bis 8 bar) – Brandschutz News

Wasserfeinsprüh-Löschanlagen finden seit 40 Jahren immer mehr Anwendungsgebiete. Entweder werden sie alternativ zu bisherigen Löschverfahren oder in besonderen Einzellfällen als einzig machbare Lösung angewendet.

Aus der Vielzahl der vorhandenen Feuerlöschverfahren soll hier das Wasserfeinsprühniederdruck– Feuerlöschverfahren (WNF-Verfahren) mit seinen Besonderheiten und einzigartigen Einsatzmöglichkeiten, beschrieben werden.

Seine Besonderheit in der Löschwirkung und gleichzeitigen Einfachheit im Aufbau sprechen in vielen Fällen für seinen Einsatz.

Um dies besser zu veranschaulichen, muss man seine Verfahrenszielrichtungen näher betrachten. Für die Anwendung des WNF-Verfahren sind verschiedene Zielrichtungen bekannt und möglich, wie

• Strahlungswärmeabsorption,
• Brandniederhaltung/Begrenzung der Brandausbreitung,
• Rauchabsorption/- ableitung (Rauchpartikelbindung bis 97 %; Rauchgasneutralisierung bis 75 %),
• Brandlöschung,
• Gebäude-/Anlagenschutz vor Brandein-/- auswirkungen u.a.,

wobei mehrere Zielrichtungen mit unterschiedlichem Anteil/unterschiedlicher Wirkung gleichzeitig erreicht werden. Dieses WNF-Verfahren ist ein Wasserlöschverfahren, bei dem Wassertröpfchen mit einem Durchmesser von 0,05 bis 0,4 mm erzeugt und in ein zu löschendes/zu schützendes Volumen ein- und auf die Brandoberfläche aufgebracht wird.

Im Hinblick auf die Tropfengröße kann dieses Löschsystem in die Reihe der Wasserlöschverfahren wie folgt eingeordnet werden:

• Großtropfen (Sprühflut)
• Mittlerer Tropfendurchmesser ca. 1mm (Sprinkler-/Sprühstrahl)
• Feinsprühstrahl
• Vernebelung (Feinsprühnebel)
• Wasseraerosol
• Wasserdampf (Sattdampf; Trockendampf)

In diesem Bereich liegend, wirken bei dieser Anwendung insbesondere der Stick- und der Kühleffekt, wobei bei abnehmendem Tröpfchendurchmesser der Stickeffekt zunimmt.

Da die Kühlwirkung zur Herabsetzung der Brandtemperatur nur aus der Oberfläche des Tropfens kommt, es sich hierbei um ein vielfaches an kleinsten Wassertropfen handelt, entsteht im Gegensatz zu Sprinkleranlagen eine sehr große Oberfläche. Dabei wird der Kühleffekt um ein Wesentliches erhöht. Dies bewirkt nicht nur die Kühlung der Flammenzone, sondern reduziert die Brandreaktion durch Verdünnen des Sauerstoffanteils in der Luftströmung zur Reaktionszone ( Stickeffekt ), vergrößert die Wärmeabfuhr und unterbindet die Rückkopplung der Strahlungswärme.

Betrachtet man speziell die Brandlöschung bei vorrangiger Ausnutzung des Stickeffektes bzw. der Volumen- und Flammenlöschung so sind deren Grenzen abhängig vom Brandstoff, vom Brandwärmestrom, von der Tropfengröße, sowie der Raumgröße. Diese Grenzen müssen sehr genau definiert und in der Anwendung akribisch ausgelegt werden, um letztendlich eine schnelle und effektive Brand- und Rauchbekämpfung erreichen zu können.

Es werden zur Ausnutzung des Stickeffektes ein Mindestbrand- Wärmestrom bzw. eine Mindestbrandwärmestromdichte benötigt. Brände, die weniger Wärme freisetzen als zur Verdampfung von Wasser erforderlich ist, können nicht durch Erstickung sondern nur durch Kühlung gelöscht werden. Je größer der Brandwärmestrom und je größer die Brandintensität, desto wirksamer wirkt der Stickeffekt.

Dies heißt, dass man nicht bedingungslos dieses Wasserfeinsprühsystem an Stelle herkömmlicher Wasserlöschanlagen (Sprinkler, Wasserfeinsprühanlagen) einsetzen kann. Dies stellt demzufolge sehr hohe Anforderungen in der Anwendung von WNF-Anlagen bei der Bestimmung von Schutzobjekten.

Dabei sollten Ihre Besonderheiten, wie sehr geringer Wasserbedarf (sehr geringe Wasserschäden), nicht elektrisch leitend, große Rauchpartikelbindung, Rauchgasrückhaltung und Temperatur-absenkung unter 40 °C eine große Entscheidungshilfen sein.

All diese Eigenschaften werden in verschiedenen Anlagenkonfigurationen genutzt. Je nach Brandgefahr oder örtlichen Gegebenheiten kommen die unterschiedlichsten Wasserfeinsprühanlagen zum Einsatz. Hierbei werden diese in zwei Hauptkategorien unterschieden:

• Kategorie A      Sprinklerfeinsprüh-Niederdruck-Feuerlöschanlage (SNF – Alle Düsen sind durch Glasfaß oder Schmelzlot geschlossen)
• Kategorie B      Feinsprüh-Niederdruckanlage-Feuerlöschanlage (FNF – alle Düsen sind offen)  

Die Kategorie A ist eine sinnvolle Alternative zu den seit 100 Jahren bestehenden Sprinkleranlagen.

Die Auslösung erfolgt ebenfalls über das Glasfaß oder Schmelzlot thermisch. Der dabei ausgebrachte Schwebnebel verteilt sich gleichmäßig im Schutzraum bzw. am Schutzobjekt.

Mit nur ca. 15 % Wasseranteil, gegenüber konventionellen Sprinkleranlagen, reduziert sich der Wasser-, Vor- und Rückhalteanteil entsprechend. Auch die Wasserschäden werden dadurch wesentlich in Grenzen gehalten. Hinzu kommt, dass hierbei nicht nur der Kühleffekt, sondern hauptsächlich der Stickeffekt ausschlaggebend ist. Der Brand wird in Sekundenschnelle gelöscht.

Die SNF-Anlage kann in den meisten Bereichen (Bürohäuser; Einkaufscenter; Tiefgaragen, Hochhäuser, Hochregallager u.s.w. eingesetzt werden, welche bisher durch konventionelle Sprinkleranlagen geschützt wurden.

Die Kategorie B ist vielfach eine geeignete Alternative zu Sprühwasser-Feuerlöschanlagen. Entsprechend der Brandausbreitungsgeschwindigkeit vernebeln alle Düsen den angeregten Bereich gleichzeitig. Damit wird der gesamte Wirkbereich aktiviert, welches zur schnellen Löschung führt.

Diese Kategorie B wird, entsprechend seines Schutzzieles in Unterkategorien unterteilt:

• Kategorie B1    Feuerlöschanlage (Brandklasse B; C; F)
• Kategorie B2    Brandunterdrückungsanlage (Brandklasse A)
• Kategorie B3    Brandabschottungsanlage ( u.a. technologisch nicht zu verschließende Brandwandöffnungen)
• Kategorie B4    Schutz von Tragwerkskonstruktionen (Temperaturabsenkung < 500 °C)
• Kategorie B5    Fassadenüberschlagschutz
• Kategorie B6    Fluchtwegsicherung/Personenschutz               

Außer den bereits bekannten Anwendungen von WNF-Anlagen gibt es weitere prädestinierte Anwendungen, welche bei der Bestimmung in Betracht gezogen werden sollten.

Diese wären zum Beispiel die Rauchabschnittsbildungen nicht brandschutzmäßig verschließbarer Bereiche bzw. Fluchtwege in stark Personen frequentierten historischen Gebäuden (Denkmalsschutz), Sicherung von Fluchttreppen in höheren Bauwerken (Besichtigungstürme, Leuchtturm usw.) oder den Säulenschutz (z.B. Holzverkleidete Eisenträger) zur Aufrechterhaltung der Statik in Hallen (Kritische Temperatur > 500 °C).

Bei der Bauplanung kommt dem vorbeugenden Brandschutz in zunehmenden Maß eine zentrale Bedeutung zu. In den vergangenen Jahren zeigten die Analyse der Brandereignisse und Brandkatastrophen eindeutig, dass Brandrauch die Hauptursachen für Todesfälle ist.

Eine gesicherte Rauchableitung oder Rauch- und Rauchgastrennung kommt also bei der Erarbeitung von Brandschutzkonzepten eine zentrale Bedeutung zu.

Daher wird – insbesondere bei der Planung von Sonderbauwerken im Rahmen der Baugenehmigung – der Nachweis verlangt, dass die Flucht- und Rettungswege über einen hinreichend langen Zeitraum Rauch arm bleiben. Diese Forderung ist nur dann zu erfüllen, wenn eine effektive Rauchableitung oder Trennung gegeben ist.

Zum Beispiel ergab ein praktischer Rauchversuch in einem Atrium, dass trotz ausreichender Be-und Entlüftung durch Zugangstüren und Rauchabzugsklappen, der Rauch im mittleren Atriumbereich stehen blieb. Sämtliche umliegende Galerien waren über mehrere Etagen verraucht, wodurch die Personen in den angrenzenden Büros von den rettenden Fluchttreppen abgeschnitten waren.

Aus diesem Grunde wurde in vielen Fällen die Nutzung von Atrien zu Präsentationszwecken, Events und anderen Veranstaltungen untersagt. Es durften auch keine brennbaren Einrichtungsgegenstände dauerhaft aufgestellt werden (Versammlungsstättenverordnung).

Der gewollte eigentliche Zweck der Architekten, eine optimale Empfangs- und Begegnungsstätte durch ein imposantes Atrium zu schaffen, war nicht mehr gegeben.

Versuche, die Trennung von Atrium und Galerien durch Brandschutzverglasung oder Feuerschutzvorhänge zu gewährleisten, scheiterten am allgemein optischen Eindruck oder aus Kostengründen.

Um die Fluchtwege für Personen aus Arbeitsräumen über die Galerien zu den Treppen zu gewährleisten und den Wunsch des Betreibers auf maximale Nutzung des Atriums Genüge zu tun, sind gezielte Brandschutztechnische Maßnahmen unerlässlich. Eine wirkungsvolle Methode zur Rauch- und Rauchgastrennung von Bereichen ist dieses FNF-Verfahren.

Die dabei gewonnenen Ergebnisse des Temperatur abschirmenden und Rauchgas auswaschenden Charakters lassen unter Beachtung entsprechender vielfältiger Auslegungsparameter eine Anwendung im Atrium als Öffnungsschutz zu. Wie im Bild ersichtlich ist, werden die Wassernebeldüsen über den Öffnungen zwischen Galerie und

Atrium ab 1. Etage angeordnet. Es wird um das gesamte Atrium in den unteren Etagen Wassernebelkäfige gebildet, welche das sichere Entfernen von Personen aus den Galerie angrenzenden Räumlichkeiten zu den Fluchttreppen ermöglicht.

Da die Düsen sehr Zielgerichtet angeordnet werden, können die gesamten vertikalen offenen Flächen zwischen dem Atrium und den Galerien , evtl. vorhandene offene , den Fahrstuhltüren und andere technologisch oder architektonisch nicht zu verschließende Öffnungen abgeschottet werden.

Dadurch erreicht man für die flüchtenden Personen eine ausreichende Sichtfreiheit in den oberen Galerien. Sollte die Breite des Atriums < 10 Meter sein, bietet sich der Einsatz von horizontal gegeneinander sprühender Wassernebeldüsen an.

Die horizontal angeordneten Düsen bewirken eine Flammenlöschung bzw. Brandniederhaltung bis zum Eintreffen der Feuerwehr. Gleichzeitig werden die ersten Rauchpartikel gebunden. Um die o.g. Effekte zu erreichen ist die genaue Auslegung der Düsen in der Anzahl, dem Abstand, dem K – Wert und dem Ausgangsdruck von großer Bedeutung. Erst wenn diese Parameter eingehalten wurden, ist der Öffnungsschutz gegeben.

Auch gewinnt die Forderung einer zweiten Fluchttreppe immer mehr an Bedeutung. Viele bestehende Objekte können diese Forderung schwer oder nicht erfüllen, ohne den spezifischen Charakter des Gebäudes zu zerstören.

Oft trifft man historische Bauwerke an, bei welchem die offene Treppe vom Foyer bis in die oberen Etagen reicht. Die fehlenden geschlossenen Treppenabsätze werden durch den Flur ersetzt. Um das Problem zu lösen, werden Einhausungen mit Brandschutzverglasung gefordert und realisiert…….

Niederdruck Wassernebel Löschanlage (5185 Downloads )

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