Technik - Bandrauchentlüftung in Tiefgaragen

Brandrauchentlüftung in Tiefgaragen

OBR Dipl.-Ing. Raimund PAMLITSCHKA

„Kein Rauch ohne Feuer“ sagt ein bekanntes Sprichwort und will ausdrücken, daß hinter jeder sichtbaren, oft bedrohlichen Erscheinung eine Ursache – wenn auch manchmal unsichtbar – stecken muß. Für die von einem Brand betroffenen Personen – Opfer wie Brandbekämpfer – ist die Umkehrung dieses Sprichworts jedoch das entscheidende Faktum: KEIN FEUER OHNE RAUCH!1
Dieser Brandrauch ist es, von dem bei einem Brandgeschehen die größten Gefahren sowohl für Menschen als auch Sachwerte ausgehen:

Gefährdungen durch Brandrauch:

A) Toxische Wirkung
Bei der Verbrennung entstehen zahlreiche toxische Gase (CO, NOx etc.) die nach John (1) erst bei einer 200-fachen Verdünnung eine unmittelbare Gesundheitsgefährdung ausschließen lassen.
B) Sichtbehindernde Wirkung
Durch die im Brandrauch enthaltenen Aerosole und Rußpartikel wird Licht absorbiert und dadurch die Sicht stark eingeschränkt bis verhindert. Durch Sichtbehinderung geht die Orientierung verloren, was die Fluchtmöglichkeit für Personen und das Auffinden des Brandherdes und den Löscheinsatz durch die Feuerwehr erschwert oder verhindert. Nach John (2) und Jin (3) wäre eine Verdünnung mit Faktor 1400 erforderlich, sodaß keine wesentliche Beeinträchtigung von Personen durch Sichtbehinderung zu erwarten ist. Durch entsprechendes Training und spezielle Ausrüstung (Kleidung, Atemschutz) ist jedoch ein Feuerwehreinsatz bei wesentlich geringeren Verdünnungsraten bereits möglich.
C) Wärmetransport durch Rauchgase
Durch diesen physikalisch als Konvektion bezeichneten Vorgang wird Energie durch den Brandrauch vom Brandherd wegtransportiert und kann somit auch in großer Entfernung vom eigentlichen Brand Personen verletzen, Gebäudeteile oder Gegenstände aufheizen und so beschädigen oder in Brand setzen. Auch Personen oder Gegenstände, die nicht vom Rauch umschlossen sind, können durch die Wärmestrahlung aus einer ober ihnen schwebenden heißen Rauchschicht verletzt bzw. zerstört werden.
D) Schlagartiges Durchzünden der Rauchgase – Flash Over
Findet der Brand wegen Fehlens einer ausreichenden Verbrennungsluftzufuhr unter Sauerstoffmangel statt, enthält der Brandrauch unvollständig verbrannte gasförmige Verbrennungsprodukte, die bei plötzlicher Luftzufuhr (z.B. durch Öffnen von Türen) schlagartig durchzünden. Der dadurch rasante Druckanstieg und Temperaturanstieg unter Bildung von Stichflammen gefährdet oder tötet Löschmannschaften, alle im Brandraum befindliche (z.B. bewußtlose oder verunfallte) Personen und kann zu schweren Gebäudeschäden führen.
E) Folgeschäden durch korrosive und verun reinigende Wirkung
Durch die im Brandrauch enthaltenen Säureanhydride, die selbst in Bauteile diffundieren können, bilden sich in Verbindung mit dem Löschwasser aber auch mit dem natürlichen Feuchtigkeitsgehalt der Luft noch lange nach dem Brand aggressive Reagenzien die Sofort- und Langzeitschäden verursachen. Auch eine bloße Verunreinigung durch den Brandrauch kann Sachwerte empfindlich schädigen.

Anwendung des Gefährdungsbildes auf Garagen

Sonderstellung von Garagen
Diese Gefährdungen durch Brandrauch kommen naturgemäß in geschlossenen Räumen besonders zum Tragen, soferne der Rauch nicht in einem Ausmaß abgeführt werden kann, daß Verhältnisse wie bei einem Brand im Freien herrschen. Dies gilt selbstverständlich nicht nur für Tiefgaragen, sondern auch für alle anderen geschlossenen fensterlosen oder mit unzureichend dimensionierten Rauchabzugsöffnungen versehene quasi geschlossene Räume also auch für geschlossene oberirdische Garagen.
Garagen nehmen nur aufgrund ihrer normalerweise geringen Raumhöhe (oft nur 2,5 m) und des für PKW typischen Brandverlaufs eine Sonderstellung ein.
Brandverlauf bei PKW-Bränden:
Der Brandverlauf eines PKW wurde anhand von Versuchsserien durch reale PKW Brände, bei denen u.a. die Energiefreisetzungsrate gemessen wurde, ermittelt (4,5,6). Die ermittelten Wärmefreisetzungsraten zeigen dabei während der ersten fünf Minuten einen relativ schwachen dann aber bis zu 15 min. einen rasanten Anstieg der Energiefreisetzung bis ca. 4 MW (6), der bei Kunststoffkarosserien innerhalb von 8-12 min. auf 6 MW ansteigen kann um nach 15 min. ebenfalls auf 4 MW abzufallen (4). Nach 15 min. ist die Energiefreisetzung tendenziell abnehmend. Die Wahrscheinlichkeit einer Brandübertragung auf benachbarte in einem Abstand von 0,4 m – 0,8 m geparkte PKW ist aus der Versuchserfahrung (7,8) nach Meldungen realer Brände und Sichtung der Literatur als gering zu betrachten. Diese Wahrscheinlichkeit wird jedoch bei PKW mit Kunststoffkarosserien erheblich größer. Bei einem PKW Brand in einer Tiefgarage in Leipzig, bei dem ein Trabant beteiligt war, zeigte sich, daß der Brand zwar auf benachbarte PKW übergriff, diese jedoch durch einen möglichen Löscheinsatz nicht in Vollbrand gerieten (9).
Der zeitliche Verlauf der Energiefreisetzung eines solchen Brandes ist die Summe der Energiefreisetzungsraten der zeitlich versetzt brennenden Einzel-PKW. Es ergibt sich im Wesentlichen der gleiche Brandverlauf innerhalb von 15 min. wie beim Brand eines PKW danach steigt die Energiefreisetzung aber weiter an und kann nach 30 min. die 7 MW Grenze überschreiten.

Folgerungen aus dem Gefährdungsbild für Garagen

Auslösezeitpunkt für Rauch- und Wärmeabzugsanlagen
Übereinstimmend kann festgestellt werden, daß bis ca. 5 min. nach Brandausbruch die Sicht und Temperaturverhältnisse im allgemeinen für die Flucht oder einen Löschangriff nicht bedrohlich sind. Zwischen 10 min. und 15 min., also unter Umständen gerade beim Beginn eines Löschangriffes treten die größten Energiefreisetzungsraten und damit die höchsten Rauchgastemperaturen und die stärkste Rauchgasproduktion auf.
Eine möglichst frühe, möglichst durch Rauchdetektion ausgelöste ausreichende Abfuhr der Rauchgase ist deshalb für einen wirkungsvollen Feuerwehreinsatz unerläßlich.
Dimensionierung von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen unter Berücksichtung der Brandabschnittsgröße und sonstiger brandschutztechnischer Einrichtungen
Umfangreiche Brandsimulationsrechnungen haben hinsichtlich des Rauch- und Wärmeabzugs für Garagen folgendes ergeben (10):
Kleinere Garagen(brandabschnitte) sind hinsichtlich der Gefährdung durch Brandrauch (und Energiefreisetzung) wesentlich gefährlicher als große. Die o.a. Gefährdungen A-E wirken sich bei mangelhafter oder fehlender Rauchabfuhr wegen der rascheren Auffüllung des kleineren Volumens mit Brandrauch durch den in kleinen wie großen Volumina gleichartigen Brandverlauf eines PKW drastischer aus.
Ein natürlicher Rauchabzug kommt wegen der erforderlichen großen Zuluft- und Rauchabzugsöffnungen für Tiefgaragen wegen der resultierenden großen Schachtflächen realistischerweise nicht in Frage. Tiefgaragen mit einer Nettonutzfläche (Summe aus Stellplätzen und Rangierflächen) sollten deshalb immer mit einer mechanischen Rauch- und Wärmeabzugsanlage, die durch rauchempfindliche Detektoren automatisch ausgelöst wird, ausgestattet werden. Diese ist als Brandrauchabsauganlage (BRA) gemäß ÖNORM H 6029, Vornorm 01.05.1997, auszuführen (Das bedeutet einen 12-fachen stündlichen Luftwechsel bezogen auf eine Berechungshöhe von mindestens 3 m, falls die Garage weniger als 3 m hoch ist).
Damit die BRA ihre Wirksamkeit entfalten kann und wegen einer ausreichend raschen Aktivierung durch rauchempfindliche Detektoren , die mindestens je 200 m² Deckenfläche anzuordnen sind, sollen allfällige Unterzüge nicht mehr als 15 % der lichten Durchfahrtshöhe von der Decke herabreichen oder es soll durch eine mindestens brandhemmende und nicht brennbare ebene Deckenuntersicht oder andere geeignete Maßnahmen die ungehinderte Rauch- und Wärmeausbreitung unter der Decke ermöglicht werden.
Bis 1500 m² Garagen(brandabschnitts)größe scheint durch eine wie o.a. aktivierte BRA wegen der Übersichtlichkeit und der Distanzen innerhalb des Brandabschnitts eine erfolgreiche Flucht von Personen und ein wirkungsvoller Feuerwehreinsatz möglich.
Bei Brandabschnitten über 1500 m² ist jedoch eine Brandfrüherkennung durch eine Brandmeldeanlage gemäß TRVB S 123 zur frühen Warnung von Personen und raschen Einleitung der Brandbekämpfung durch die Feuerwehr sowie zur frühestmöglichen Aktivierung der BRA unbedingt erforderlich. Nur so kann aufgrund der Melderanzeige an der Brandmeldeanlage in Verbindung mit der Rauchabfuhr schon in der Entstehungsphase des Brandes auch in einem großen unübersichtlicheren Brandabschnitt mit größeren Wegdistanzen eine gezielte wirkungsvolle Brandbekämpfung und eine rechtzeitige Flucht von Garageninsassen eingeleitet werden.
Selbstverständlich sind wie in anderen Objekten auch in Tiefgaragen Anlagen zur Rauch- und Wärmeabfuhr nur dann sinnvoll, wenn der Feuerwehreinsatz rasch durchgeführt werden kann.
Neben sicheren Zugängen (über Schleusen) muß deshalb auch ausreichend Löschwasser, welches über stationäre Löschhilfeeinrichtungen wie „Steig“leitungen oder Wandhydranten in die Brandabschnitte der Tiefgarage gelangt, bereitgestellt werden.
Die im vorliegenden Artikel dargelegten Überlegungen basieren auf Brandversuchen, rechnerischen Brandsimulationen, Literaturauswertungen und der persönlichen Einsatzerfahrung des Verfassers und sollen in die laufende Novellierung des Wiener Garagengesetzes Eingang finden.

1 Bei Bränden mancher Flüssigkeiten (z.B. Alkohol) tritt nur scheinbar kein Rauch auf, da die heißen und toxischen Verbrennungsgase keine Rußpartikel enthalten und somit „durchsichtig“ sind.

Literatur: (1) John R: Ermittlung der erforderlichen Luftvolumenströme zur Verdünnung von Rauchgasen auf ein die Sicht und Gesundheit in Rettungswegen gewährleistendes Maß. Teil 2: Optische Brandrauchdichte Forschungsbericht Nr. 50, Dez. 1983, der Forschungsstelle für Brandschutztechnik an der Universität Karlsruhe (TH) (2) John R: Ermittlung der erforderlichen Luftvolumenströme zur Verdünnung von Rauchgasen auf ein die Sicht und Gesundheit in Rettungswegen gewährleistendes Maß. Teil 3: Optische Brandrauchdichte, Fortsetzung von Teil 2 Forschungsbericht Nr. 59, Jän. 1987, der Forschungsstelle für Brandschutztechnik an der Universität Karlsruhe (TH) (3) Jin T: Studies of emotional instability in smoke from fires Journal of Fire and Flammability Vol. 12 (April 1981) S 130-142 (4) EUREKA Bericht zum Projekt „EU 499 Firetun“: Fires in Transport Tunnels. Studiengesellschaft für Stahlanwendung e.V. Düsseldorf, 1996. (5) Mangs.J; Keski-Rahkonen O: Characterization of the Fire Behaviour of a Burning Passenger Car. Part II: Parametrization of Measured Rate of Heat Release Curves. Fire Safety Journal 23.p 37-49, 1994. (6) Schneider U: Grundlagen zur Festlegung von Brandschutzszenarien für den Brandentwurf. Aus vfdb 3/95 S 92-100, 1995. (7) Bürgi H: Brandversuche an parkierten Fahrzeugen in einem geschlossenen Gebäude vom 10.04.1970 im Gebäude der ehemaligen Schokoladenfabrik „Amor“ in Bern. Geo 04.05.88, 1988. (8) Bericht über Brandversuche durchgeführt in der Parkgarage Steinenschanze, Basel, 24.04.1969. Geo 04.05.88, 1988. (9) Carola Steinert: Feuerübersprung beim PKW-Brand in einer Tiefgarage in Leipzig am 13.02.1996 vfdb 4/97 S 162-169. (10) Lebeda Ch, Pamlitschka R: Private Kommunikation bei der Erstellung wirksamer Brandschutzkonzepte für Garagen mit Hilfe des Brandsimulationscodes MRFL anläßlich der Novellierung des Wiener Garagengesetzes