Feuer und Rauch gehören schon seit den Anfängen menschlicher Zivilisation nicht nur zu den wichtigsten Werkzeugen des Menschen, sondern auch zu seinen größten Feinden. Die zunehmende Zahl der Brandkatastrophen, die nicht nur enorme Sachschäden verursachen und unzählige Menschenleben fordern, erklären die zunehmende Bedeutung der Feuerbekämpfung. Da Brände in Gebäuden grundsätzlich nicht verhindert werden können, erhalten Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) eine zentrale Bedeutung innerhalb des vorbeugenden Brandschutzes.
Im Brandfall geht die Bedrohung nicht nur von Feuer und Hitze, sondern besonders vom Rauch und den entstehenden giftigen Brandgasen aus. An erster Stelle bedroht Rauch Leben und Gesundheit des Menschen. Die wichtigste Aufgabe des vorbeugenden Brandschutzes besteht darin Flucht- und Rettungswege rauchfrei zu halten. Personen in brennenden Gebäuden muss ermöglicht werden, sich selbst in Sicherheit zu bringen. Rettungsmannschaften müssen Menschen, Tiere und Sachwerte retten sowie Brandfolgeschäden vermindern können.
Der bauliche Brandschutz ist zwar so weit entwickelt, dass in einem brennenden Gebäude in der bei uns üblichen massiven Bausubstanz kaum noch Personen direkt durch Feuer verletzt oder getötet werden ? wohl aber durch den extrem toxischen Brandrauch. Rauch und Brandgase, die die Bausubstanz angreifen, Rettungs- und Löschwege blockieren, das Feuer in andere, nicht brennende Teile des Gebäudes übertragen können, sind zu fast 90% die Ursache für ?Brandopfer?. Brandopfer sind Rauchopfer! Denn das Inhalieren von nur einer Lungenfüllung heißen Brandrauchs kann den sicheren Tod bedeuten. Der unmittelbaren Orientierungslosigkeit folgt die Panik, der Bewusstseinsverlust und schließlich die absolute Hilflosigkeit.
Ursachen für den Tod durch Brandrauch sind zum einen die im Rauch enthaltenden, tödlich wirkenden toxischen Bestandteile. Die so genannten ?korrosiv wirkenden Bestandteile? führen zum anderen schon beim Einatmen zu Verätzungen von Lunge und Atemwegen. Meistens ist ein Zusammenwirken dieser beiden Ursachen der Grund für die Vergiftung und die erheblichen inneren Verletzungen der Brandopfer.
Es ist also besonders wichtig, dass der sich in sehr kurzer Zeit in enormen Mengen bildende Rauch ? auch schon bei kleinen Schadensfeuern – schnell und gezielt abgeführt wird. Denn besonders brennbare Baustoffe, die zur Wärme- oder Schalldämmung verwendet werden, erzeugen beim Abbrand sehr hohe Rauchgasmengen. 10 kg brennendes Schaumgummi beispielsweise produzieren 25.000 m³ Rauchgas in nur einer Stunde, d.h. ein Treppenhaus mit einer Höhe von 15 m wird über 100 mal völlig mit Rauch gefüllt, wenn nur etwas Schaumgummi verbrennt.
Der Gefahr der bei einem Brand entstehenden Verbrennungsprodukte wie Rauchgas, Oxide und Wärmeenergie begegnet man am besten durch eine Abführung des Rauches ins Freie. Diese wichtige Aufgabe übernehmen Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, die den Rauch effektiv aus dem Gebäude abführen. Räume und Gebäude ohne RWA werden in wenigen Minuten vollständig mit Rauchgasen ausgefüllt. Diese Rauchgasschicht macht eine aktive und passive Rettung unmöglich! Die thermische Beanspruchung des Baukörpers durch heiße Brandgase kann zum Einsturz des Gebäudes führen. Rauch- und Wärmeabzugseinrichtungen sind somit zu einem unverzichtbaren Bestandteil von Brandschutzkonzepten geworden.
Wie funktioniert Rauchabführung eigentlich?
Die natürliche Entrauchung nutzt den thermischen Auftrieb – mit Zuluftöffnungen im unteren Wandbereich und Abluftöffnungen möglichst im oberen Wand- oder Deckenbereich – um den Rauch in einer stabilen Rauchschichtgrenze oberhalb des Aufenthaltsbereiches des Menschen zu binden. Unter dieser Grenze befindet sich die raucharme, darüber die schwarze, giftige Rauchgasschicht.
Wichtig bei dieser Methode der Rauchabführung ist, dass es an der Rauchschichtgrenze nicht zu einer Verwirbelung kommt, denn das könnte zu einer Absenkung der giftigen Rauchschicht in den raucharmen Bereich führen.
Zur Abführung des Rauches kann man die natürlich wirkenden (NRA) oder die maschinell wirkenden Rauchabzugsanlagen (MRA) verwenden.
Die bei einem Brand entstehenden Verbrennungsprodukte wie Rauch, Wärme und heiße Brandgase steigen im Raum nach oben und bilden unterhalb der Decke eine Schicht aus Rauch und Brandgasen. Diese Rauchgasschicht wird mit fortschreitender Branddauer immer dichter und innerhalb kürzester Zeit ist der gesamte Raum ausgefüllt. Mit Hilfe der NRA wird diese Schicht mittels des thermischen Auftriebsprinzips bereits in der Entstehungsphase des Brandes direkt ins Freie abtransportiert. Die notwendigen Zuluftöffnungen sorgen für den erforderlichen Ausgleich des Massenstroms und verstärken den Effekt des thermischen Auftriebs (Kamin-Effekt). Die entsprechenden Rauchabzugsgeräte müssen allerdings gegen äußere Windeinflüsse ausreichend geschützt sein. Denn die Ausbreitung und Ableitung von Rauchgasen hängt ? insbesondere bei Bränden in großen Räumen ? wesentlich von der Raumströmung ab. Diese wird wiederum von der äußeren Winddruckverteilung beeinflusst. So genannte Zonenmodelle zur Beschreibung der Rauchausbreitung eignen sich in der Regel aufgrund dieser Wechselwirkung nicht. Studien zur Rauchausbreitung über Seitenwände unter Berücksichtigung des Windeinflusses lassen sich aber gut im Windkanal an Modellobjekten im verkleinerten Maßstab durchführen. Solche Untersuchungen zeigen, dass eine windrichtungsabhängige Öffnung von Ab- und Zuluftflächen in den Seitenwänden unumgänglich ist. Da sich diese Öffnungen immer an der Wind abgewandten Seite befinden müssen, ist der Einbau von NRA- und Zuluftflächen in mindestens zwei gegenüberliegenden Gebäudewänden erforderlich. Ausführlich beschreibt die DIN 18232 Teil 2 die Anforderungen und Bemessungen an Natürliche Rauch- und Wärmeabzugsanlagen.
Der Vorteil der NRA liegt darin, dass sie bei zunehmenden Temperaturen durch höhere Abzugsleistung die zusätzlich entstehenden Rauchgasvolumen abtransportieren kann. Bei der MRA werden die Rauchgase mechanisch über Ventilatoren bei einem konstanten Fördervolumen abgeleitet. Dieses Verfahren ist gut geeignet für niedrige Brandtemperaturen. Bei höheren Temperaturen dagegen kann es vorkommen, dass das konstante Fördervolumen der Ventilatoren die durch die Temperatur wachsenden Volumenströme nicht ausreichend abführen kann.
Lichtkuppeln, Lichtbänder, Glaspyramiden, Kipp- oder Klappflügel…
Je nach Gebäudeart und Architektur sind verschiedene Formen des Einbaus von RWA-Öffnungen möglich. Bei Flachdachbauten können RWA-Öffnungen in Form von Lichtkuppeln, Lichtbändern oder Glaspyramiden ausgeführt werden. Im geneigten Dach oder Sheddach ist der Einbau als Kipp- oder Klappflügel möglich. Am häufigsten werden RWA-Öffnungen mit den unterschiedlichsten Flügelformen in die Außenwand eingebaut. Um die optimale Wirkung der natürlichen Entrauchung zu gewährleisten, müssen Größe, Art und Anordnung des Öffnungselements beachtet werden. Wichtig ist, dass die Rauchgase möglichst ungehindert aus dem Gebäude ins Freie ausströmen können, weder der Fensterflügel selbst, noch bauliche Gegebenheiten ? wie Mauervorsprünge, Treppen, Lüftungskanäle etc. ? dürfen das Ausströmen behindern.
Komponenten eines Rauchabzuges
Zum Öffnen und Schließen von RWA-Öffnungen benötigt man einen RWA-Sicherheitsantrieb. Man kann dafür elektromotorische 24V-Antriebe wie z.B. Spindelantriebe, Kettenantriebe und Zahnstangenantriebe verwenden. Die Auswahl ist objektabhängig.
Durch ein elektrisch oder pneumatisch angetriebenes Gasfedersystem lassen sich die Ab- und Zuluftklappen schnell öffnen. Dieses System eignet sich allerdings nicht für die tägliche Lüftung.
Ein Pneumatikzylinder öffnet mittels Druckluft oder CO2 ? Gas die Öffnung.
Die RWA-Zentrale ist die Steuereinheit für die RWA-Antriebe. Sie nimmt die Meldung der Brandmelder auf, überwacht Störungen und steuert die Lüftungsfunktion. Integrierte Notstrombatterien sorgen bei Netzausfall für eine 72 Stunden währende Betriebsbereitschaft.
Die pneumatische Bedienstation enthält CO2 – Kapseln. Nach Einschlagen der Glasscheibe und Betätigung des Handknopfes erfolgt die Auslösung.
Manuelle Brandmelder dienen zur Meldung einer durch Hand erfolgten RWA-Auslösung. Die Zustände ?Betriebsbereitschaft?, ?RWA-Auslösung? und ?Störung? werden über Leuchtanzeigen signalisiert. Automatische Brandmelder erkennen einen Brand selbständig. Ob manueller oder automatischer Brandmelder, die Ausführung richtet sich u.a. nach dem Brandschutzkonzept und den örtlichen Gegebenheiten.
Ein Windmessgerät, das die Windgeschwindigkeit und Windrichtung aufnimmt, gewährleistet, dass bei der Entrauchung nur die windabgewandten Flächen öffnen. Die Auswertung der Messwerte übernimmt die angeschlossene RWA-Zentrale.
Da sich die 24V-RWA-Sicherheitsantriebe auch für Lüftungszwecke eignen, können die Antriebe mit Lüftungstastern zur manuellen Lüftung, Thermostaten und Hygrostaten zur automatischen Lüftung sowie Anschlüssen zur rechnergesteuerten Lüftung über eine zentrale Leittechnik (ZLT/GLT) ausgelöst werden.
Einbau von RWA und Lüftungs-Systemkomponenten
Die Ab- und Zuluftöffnungen müssen so bemessen sein, dass im geöffneten Zustand die geforderte geometrische bzw. aerodynamische Fläche erreicht wird. Zu beachten sind Behinderungen, wie z. B. durch Blendrahmen und Stürze sowie die Profilstärken der Fenster sind.
Bei der Öffnungsmotorik müssen die Antriebe und die Befestigungselemente für die benötigten Kräfte ausgelegt sein. Die geforderten Ausstellweiten der Fenster sind zu erreichen. Es darf in keinem Fall zu Kollisionen mit den Fensterprofilen kommen. Die Zuleitungen müssen den örtlichen Brandschutzbestimmungen entsprechen und vom Querschnitt den benötigten Motorströmen bzw. Volumen angepasst sein.
Die elektrische RWA-Zentrale sollte in einen dafür vorgesehenen belüfteten Technikraum eingebaut werden. Um eine sofortige Auslösung bei einem Brand in diesen Räumen zu gewährleisten, sind hier automatische Brandmelder empfehlenswert.
Manuelle Brandmelder müssen gut sichtbar sein und sollten an zentralen Stellen wie an Eingangs- oder Empfangsbereichen montiert werden. Es ist sinnvoll, den Einbauort mit einem Schild ?Rauchabzug? zu kennzeichnen. Automatische Brandmelder sind so zu platzieren, dass das Auslösekriterium, wie z. B. Rauch oder Hitze, den Melder erreichen kann. Um Fehlauslösungen zu vermeiden, muss bekannt sein, welche Gegebenheiten in dem entsprechenden Gebäudeteil im Normalbetrieb herrschen. Hierzu gehören u. a. Staub, Wasserdampf oder auch höhere Temperaturen unter Glasflächen. Abstände zu Wandflächen sowie die Überwachungsfläche der Melder sind bei der Planung und beim Einbau zu beachten.
Um eine einwandfreie Funktion des Windmessgerätes zu gewährleisten, muss es an einer verwirbelungsfreien, aber dem Wind zugänglichen Stelle auf dem Dach montiert werden.
Innovation, Flexibilität und Beweglichkeit
RWA-Anlagen sind im Hinblick auf die Rettung von Menschenleben und Materialien eine zwingende Notwendigkeit. Nur die Installation einer RWA-Anlage kann die Gefahr durch Rauch- und Brandgase bannen. Nicht ohne Grund ist die Forderung nach einer RWA-Anlage Bestandteil jeder Bauordnung der Bundesrepublik Deutschland. Baulicher Brandschutz erreichte durch die Gestaltung der Gebäude zwar wichtige Fortschritte, doch die individuelle Konzipierung bringt diese Art des Brandschutzes schnell an seine Grenzen. Wesentlich mehr Innovation, Flexibilität und Beweglichkeit bieten anlagentechnische Lösungen. Zuletzt ist nicht zu vergessen, dass jede elektromotorische RWA-Anlage automatisch den Zusatznutzen der täglichen Lüftung bietet.
