Heißrauchversuche: Grundlagen, Verfahren, Validierung

Entrauchung hat den Sinn und Zweck, zuvor festgelegte Schutzziele für Gebäude im Zusammenhang mit einem Brand erreichen zu können. Solche Schutzziele, die im Brandfall Menschen retten und Sachschäden vermeiden sollen, können z. B. sein:

  • Flucht-, Rettungs- und Angriffswege nutzbar zu halten.
  • Unkontrollierte Rauchausbreitung zu verhindern.
  • Räume, Inventar und Einrichtungen zu schützen.
  • durch Leistungskriterien Funktionen aufrecht zu erhalten.

Ein besonderes Schutzziel kann die Einhaltung einer raucharmen Schicht darstellen. Dies ist häufig wichtig, wenn z. B.:

  • Abweichungen von den materiellen Anforderungen des Baurechts vorliegen, wie etwa längere Flucht- und Rettungswege.
  • Selbst- oder Fremdrettungszeiträume verlängert werden sollen.
  • der Feuerwehrinnenangriff wirksam unterstützt werden soll.
  • es gilt, sicherheitsrelevante Funktionen wie beispielsweise den Leitstand länger aufrechtzuerhalten.
  • der Sachschutz zur Reduzierung von Rauschschäden an Gebäuden, Maschinen, Einrichtungen oder Vorräten optimiert werden soll.
  • Decken und Wände geringeren Temperaturbelastungen ausgesetzt werden sollen.

Warum überhaupt Brandrauchversuche durchführen?

Brandrauchversuche können aus mehreren Gründen sinnvoll sein. Sie können durchgeführt werden, um:

  • den Nachweis der Funktion von Detektions- und Steuerungsketten zu erbringen,
  • Brandrauchströmungen im Raum sichtbar zu machen und
  • um Bemessungen außerhalb der DIN 18232 nachzuweisen.

Der eigentliche Versuch wird dann durchgeführt, indem die Brände durch eine zum Brandfall deutlich reduzierte Wärmefreisetzung dargestellt werden und der Brandrauch durch Aerosole, die aus Nebelfluid entstanden sind, sichtbar gemacht wird. Dies ermöglicht eine sehr aufschlussreiche Simulation potenzieller Brände.

Grenzen und Grundlagen von Brandrauchversuchen

Einige allgemeine Aspekte von Brandrauchversuchen sind sehr hilfreich, um einen Überblick zu bekommen, wann ein solcher durchgeführt wird und wann nicht. Wenn in einem Gebäude beispielsweise lediglich „Öffnungen zur Rauchableitungen“ eingebaut sind, können Brandrauchversuche deren Wirkung nicht nachweisen. Denn diese Öffnungen können keine vorhersagbare Entrauchungsleistung und –wirkung sicherstellen.

Wenn sowohl Rauchabzugsanlagen entsprechend der allgemeinen Regeln der Technik (DIN EN 12101) eingebaut sind als auch deren Randbedingungen eingehalten werden, muss die Wirksamkeit der RWA nicht durch Brandrauchversuche nachgewiesen werden. Wird die Bemessung andererseits nach anderen Vorgaben durchgeführt, kann deren Wirksamkeit durchaus durch Brandrauchversuche gezeigt werden.
Überaus sinnvoll kann ein Brandrauchversuch allerdings sein, wenn die Wirkung einer installierten Anlage untersucht werden soll. Dabei ergibt sich die Frage danach, ab wann eine Entrauchung ausreichend wirksam ist, aus den jeweils gestellten Anforderungen des Brandschutzkonzeptes. Doch auch ohne vorliegendes Brandschutzkonzept oder mit weiteren Anforderungen bzw. Szenarien im Hintergrund kann ein Brandrauchversuch nützlich sein.

Worauf es bei richtig durchgeführten Brandrauchversuche ankommt

Damit ein Brandrauchversuch zuverlässige Ergebnisse hervorbringt, müssen zahlreiche Aspekte und Details beachtet werden. Das bedeutet, dass der Versuch die vom Feuer ausgehende Strömung unbedingt als turbulent abbilden muss. Denn alle Methoden, die sich auf eine eher laminare Strömung beziehen, würden im realen Brandfall versagen, da sie unrealistisch sind.

Um die Wärmeströmung sichtbar zu machen, wird ein Nebelfluid beigegeben. Die Bemessungsbrandszenarien, wie sie in der Baugenehmigung festgehalten sind, müssen ebenso bekannt sein wie die Schutzziele. Auch die Art der Entrauchungsanlage, die Randbedingungen des Gebäudes und die fundamentalen Brandszenarien müssen Eingang in die Versuchsgestaltung und die gewählte Methode finden.

Die folgenden Randbedingungen sind zu beachten:

  • Sämtliche notwendigen Einrichtungen zur Entrauchungsanlage wie Zuluftöffnungen, Rauchschürzen u. ä. müssen funktionsbereit sein und in die Untersuchung miteinbezogen werden.
  • Nachstromöffnungen müssen wie geplant vorhanden sein und vorgabengerecht angesteuert werden.
  • Die Simulation muss hinsichtlich der Form der endgültigen Bauausführung entsprechen.
  • Alle Details im Raum, die die Strömung beeinflussen, müssen vorhanden oder in anderer Form simuliert werden.
  • Raumlufttechnische Anlagen, Raumlufttemperaturen und Gebäudehülle müssen den Bedingungen der realen Nutzung entsprechen.

Geeignete Methoden

Im Laufe der Zeit haben sich diverse Methoden entwickelt, mit deren Hilfe sich realistische Brandrauchversuche durchführen lassen:

  • Flüssigkeitspools
  • Pools Wasser & Gas
  • Kompakte Gasbrenner
  • Gas-Ringbrenner
  • Einzel-Gasbrenner

Hier sehen Sie Kernmerkmale und Grundlage der einzelnen Verfahren im Überblick:

Abbildung 1: Überblick zu den wesentlichen Merkmalen der Verfahren

Qualitative Bewertung bei Brandrauchversuchen

Einen Brandrauchversuch qualitativ zu bewerten, erlaubt es, ein entsprechendes Entrauchungskonzept auch ohne einen der hier aufgeführten vollständigen Brandrauchversuche zu überprüfen. Ein solcher qualitativer Brandversuch kann beispielsweise eingesetzt werden, um Strömungen zu untersuchen oder Steuermatrixen zu überprüfen.

Die qualitative Vorgehensweise lässt darauf schließen, dass an den Stellen des Raumen, wo im Brandrauchversuch Nebelfluid festgestellt wird, im Realbrand Rauch sein wird.

Abbildung 2: So eine Situation mag zur Unterstützung der Brandbekämpfung noch hilfreich sein, für den Sachschutz ist es hier nicht mehr ausreichend.

Quantitative Bewertung bei Brandrauchversuchen

Um eine quantitative Bewertung vorzunehmen, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder müssen die heranzuziehenden Größen beim Brandrauchversuch unbedingt in gleichem Umfang wie beim Bemessungsbrand ausgeführt werden. Dies ist aber in den meisten Gebäuden gar nicht umsetzbar. Oder die Ergebnisse der Versuche mit reduzierter Wärmefreisetzung werden auf das Bemessungsbrandergebnis umgerechnet.

Der Vorteil der quantitativen Methode ist, dass sie darauf schließen lässt, dass an den Stellen des Raumes, wo sich im Brandrauchversuch nach Umrechnung kein Nebelfluid feststellen lässt, im Realbrand ergo auch kein Rauch sein wird.

Die raucharme Schicht – Nützliche Lösung oder Schnee von gestern?

Grundsätzlich gilt, dass das Baurecht sowie ein ihm entsprechendes Brandschutzkonzept der Erlangung einer Baugenehmigung dienen. Doch das Baurecht verzichtet immer öfter auf die Einhaltung einer raucharmen Schicht. Ein Regelbeispielskatalog tendiert zu Öffnungen zur Rauchableitung. Das Problem: Anhand dieser können keine definierten sicheren Zustände, wie beispielsweise raucharme Schichten, abgeleitet werden.

Doch diese Öffnungen zur Rauchableitung haben zusätzlich den Mangel, dass sie nur unter bestimmten Umständen zum Erlangen der Baugenehmigung ausreichen: Wenn das gewünschte Schutzziel nur der „Unterstützung des Löschangriffs“ dienen soll und keine gravierenden Abweichungen vom Baurecht vorliegen, genügen diese Öffnungen. In allen anderen Fällen braucht es mehr: die allgemein anerkannten Regeln der Technik – und das bedeutet nichts anderes als beim Rauchabzug eine raucharme Schicht einzuhalten.

Eine raucharme Schicht hat viele andere Vorteile. So dient sie der Erreichung vieler weiterführender Schutzziele, die jedoch im Baurecht nicht geregelt sind. Viele Brandschäden werden erst durch die Auswirkungen von Rauch und Brandfolgeprodukten verursacht. Insbesondere rauchempfindliche Güter oder Einrichtungen können durch eine raucharme Schicht effektiv geschützt werden – und nicht zuletzt kann sie gesundheitsschädigende Folgen für den Menschen verhindern.

Die raucharme Schicht bleibt also eine bedeutende Standardlösung im Rauchschutz und es kann im Rahmen von Brandrauchversuchen als Bemessungsnachweis nicht auf sie verzichtet werden.

Fazit: Brandrauchversuche im kleinen Maßstab können auf das Rauchgasverhalten im realen Brand schließen lassen. Es müssen jedoch zahlreiche Randbedingungen berücksichtigt und Einschränkungen bedacht werden.

 

Autor des Artikels:

Thomas Hegger, Geschäftsführer, Fachverband Tageslicht und Rauchschutz e.V.