IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 7/1996, Seite 102 ff.

SANITÄR

Neue Wege in der Sprinklertechnik

Sprinkleranlagen mit angepaßter Wasserversorgung

Dipl.-Ing. Wolfgang Wilke

Sprinkleranlagen werden in Deutschland seit über 100 Jahren errichtet. Sie haben sich weltweit bei unzähligen Bränden bewährt und gehören seit jeher zu den wirkungsvollsten Brandschutz-Anlagen überhaupt. Die Technik wurde ständig optimiert, die Bauteile sind geprüft und anerkannt. Das erfolgreiche Prinzip der Sprinkleranlagen blieb dabei weitgehend unverändert.

Sprinkleranlagen sind "Brandmelder und Löschanlagen" in einer Einheit, sie sind in der Technik einfach, robust und vollautomatisch. Der Wasserbedarf richtet sich nach der Anzahl der geöffneten Sprinkler. Das Löschwasser wird gezielt eingesetzt, und der Wasserverbrauch ist - bezogen auf die manuelle Brandbekämpfung - gering.

Aus dieser Betrachtung sind Sprinkleranlagen nicht nur "Vorbeugender Brandschutz", sondern auch "Vorbeugender Umweltschutz" in bezug auf Löschwasserverbrauch und -rückhaltung.

Die Entwicklung der Sprinkleranlagentechnik ist von den Sachversicherern gefördert worden, die mit Richtlinienarbeit, Prüforganisation und Statistik die Wirksamkeit der Anlagentechnik erfolgreich begleitet haben. Aufgrund der nachgewiesenen Schadensminderung gewähren die Versicherer hohe Nachlässe auf die Feuer- und Betriebsunterbrechungsversicherung.

Bild 1: Wirksamkeit von Sprinkleranlagen
Auswertung der Sprinklerstatistik VdS 1980-88

Wie zuverlässig ist diese Löschanlagentechnik?

Die Statistik des Verbandes der Schadensversicherer e.V. über Sprinkleranlagen zeigt seit Jahrzehnten eine Erfolgsquote, die zwischen 95 und 98% liegt. Das heißt: In gesprinklerten Objekten werden bis zu 98% aller Brände durch die Sprinkleranlage beherrscht, und die Einsatzkräfte können die Nachlöscharbeiten im Schutz der Sprinkleranlage vornehmen.

In Bild 1 wurde eine Kurve für durchschnittliche Wasserverbrauchswerte in Abhängigkeit der geöffneten Sprinkler ermittelt und grafisch dargestellt. Diese Werte weisen eine Bandbreite auf, da die Ausflußraten aus verschiedenen Anlagentechniken zusammengefaßt wurden.

Betrachtet man den 10-Sprinklerfall, so ergeben sich folgende Bedarfswerte:

Q = 1000 l/min - 1600 l/min

Gemäß der Statistik beträgt die Erfolgsquote in diesem Fall 85 - 90%. Deutlich läßt sich erkennen, daß die letzten 10% der Erfolgsstatistik nur durch eine vergleichbar übermäßige Erhöhung der wirksamen Sprinkler möglich ist. Damit verbunden ist die Steigerung der Ausflußrate. Bei den Wirkflächen - gemäß VdS-Richtlinie - werden z.B. 30 Sprinkler und mehr hydraulisch berücksichtigt.

Bild 2: Brandverlaufskurve - Schematische Darstellung.

Durch die Entwicklung von schnellansprechenden Sprinklern mit einem RTI-Wert 50 - 80 und darunter, ist die Auslöseträgheit erheblich reduziert worden. Dies läßt eine Verbesserung in der Statistik dahingehend erwarten, daß die Anzahl der geöffneten Sprinkler im Brandfall sinken wird, da die Brandausbreitung durch die frühere Auslösung der Sprinkler reduziert wird.

Im Bild 2 ist die Brandverlaufskurve schematisch dargestellt. Der schnellansprechende Sprinkler ist dem Ansprechverhalten der automatischen Melder näher gekommen. Diese Erfahrungen gilt es sinnvoll zu nutzen und für Sprinkleranlagen in Gebäuden anzuwenden, die bisher in Deutschland weitgehend ungesprinklert sind.

In folgenden Bereichen sind in Deutschland im Gegensatz zu USA und GB Sprinkleranlagen nahezu unbekannt:

Hotels, Restaurants, Bars, Krankenhäuser, Kirchen, Schulen, Kindergärten, Museen, Landeskliniken, Altenheime, Freizeitzentren, Galerien, U-Bahnhöfe, Verkehrsdepots, Forschungsbetriebe, Bundes- und Länderdepots, Baumärkte, mittlere Gewerbebetriebe und Kleingewerbebetriebe, Garagen und Parkhäuser.

Bild 3: Beschreibung der Situation des vorbeugenden Brandschutzes in Industrie und Gewerbebetrieben der Bundesrepublik Deutschland.

In allen diesen genannten Bereichen übersehen die Betreiber und die auflagenerteilenden Behörden, daß Sprinklerschutz auch einen hervorragenden Personenschutz darstellt.

Bei den mittleren Industrie- und Gewerbebetrieben ist auffällig, daß die Sprinkleranlagen erst ab 15.000 bis 20.000 m2 Größe häufiger werden (Bild 3). Im Bereich von 5000 bis 15.000 m2 ist Sprinklerschutz sehr selten. Aber gerade dieser Bereich zeigt eine sehr hohe Schadensquote, was im Wesentlichen auf das Fehlen von Sprinkleranlagen zurückzuführen ist.

Wasserversorgung

Brandgefahrenklasse

Sprinklertyp Auslösetemp. 68°C

max. Sprinkleraufteilung [1 : m2]

Bemessung

DLW-Behälter

Betriebsdruck Wassernetz pdyn + Dh

Schutzfläche [m2]

Anschlüsse Einspeisung

BG 1

Spraysprinkler 3/8" RTI-Wert 50 - 80

1 : 21

3 Sprinkler 300 l/min

VW 10 m3 psü 1,0 bar

0,75 bar + Dh

20.000 m2

1 x B

BG 2 u. 3

Spraysprinkler 1/2" RTI-Wert 50 - 80

1 : 12 BG 2
1 : 9 BG 3

10 Sprinkler 700 l/min

VW 15 m3 psü 1,0 bar

1,0 bar + Dh

15.000 m2

2 x B

BG 4

Spraysprinkler 1/2" RTI-Wert 50 - 80

1 : 9

10 Sprinkler 1000 l/min

VW 15 m3 psü 1,0 bar

1,5 bar + Dh

10.000 m2 max. Regallagerhöhe 11,5 m max. Lagerhöhe bei Deckenschutz 5,0 m

3 x B

Die Hauptursache für die mangelnde Verbreitung von Sprinkleranlagen ist:

Zielsetzungen:

- Branderkennung

- automatische Brandbekämpfung

- keine Anforderungen an die Abtrennung zwischen gesprinklerten und ungesprinklerten Bereichen

- Feuerwehreinspeisung (außen)

- Rohrnetzbemessung nach VdS-Richtlinien

- Schutzziele für mittlere und Kleinbetriebe, sowie Krankenhäuser, Altenheime, Hotel, Verkehrsdepot, Wohn- und Hochhäuser, Büros usw.

- Überbrückung bis zum Feuerwehreinsatz ca. 30 min

- Rabattfähigkeit

Meldeanlage 10%

Löschanlage 10%

bei Feuerwehreinspeisung 5%

S 25%

Die Sprinklerrohrnetze vom Alarmventil bis zum Sprinkler bestehen aus den herkömmlich bekannten und geprüften Bauteilen. Die Sprinkler müssen schnellansprechend ausgeführt werden. Die VdS-Richtlinie Form 2092 / 6 / 87 wird für diese Anlagenteile voll übernommen, um bei Umbauten oder Erweiterungen die Möglichkeit der Nachrüstung zur 100%igen VdS-Anlage aufrecht zu erhalten.

Die Anforderungen an die Wasserquellen werden gemäß Blatt 4 reduziert. Folgende Wasserquellen sind denkbar:

Die Reduzierung der Anforderung an die Wasserversorgung macht das bewährte Anlagensystem für Betreiber kleiner und mittlerer Gebäude interessant und schafft somit die Möglichkeit, den vorbeugenden stationären Brandschutz auch für die angesprochenen Betriebe und öffentlichen Einrichtungen zu verbessern.

Mit der angepaßten Wasserversorgung wird eine deutliche Kostenreduzierung erreicht. Die Sprinkleranlage mit angepaßter Wasserversorgung kommt wieder den Kosten einer Brandmeldeanlage näher.

Mit der Feuerwehreinspeisung schaffen wir für die Einsatzkräfte die Möglichkeit, auch von außen das Brandgeschehen im Gebäude zu bekämpfen. Die Sprinkleranlage kann damit ein Handwerkzeug für die Feuerwehr werden.

Als häufigste Wasserquelle wird sich die öffentliche Wasserleitung mit Trennstation oder mit Pumpenanlage und Vorlagebehälter durchsetzen. Es spricht auch vieles dafür, einen Druckluftwasserbehälter als einzige Wasserquelle einzusetzen, um wasser- und energieunabhängig zu sein. Die Art der Wasserversorgung ist abhängig von der Verfügbarkeit, Anrückzeit und Ausstattung der zuständigen Feuerwehr.

Für den Betrieb des Druckluftwasserbehälters wurden einige Betriebszustände gerechnet:

1 Sprinkler geöffnet

bis 5 Sprinkler geöffnet

bis 10 Sprinkler geöffnet

Die Ausblaskurven stellen die Ergebnisse für Druck und Ausfluß nach der isothermen Gasgleichung dar. Bei einem vorgegebenen Programm läßt sich die Betriebszeit vorher genau bestimmen.

Damit die Restdruckluft nicht in das Rohrnetz eintreten kann, wird eine geeignete Ablaßvorrichtung mit automatischer Ansteuerung vorgesehen.

Zusätzlich werden zur Verbesserung der Installationstechnik folgende Maßnahmen vorgeschlagen:

Vorteile:

Vorteile:

Vorteile:

- Wartung und Installationskosten werden deutlich reduziert.

Brandschutzanlage für automatische Parkhäuser

Das Brandschutzkonzept für ein automatisches Parkhaus kann aus Erfahrung ebenfalls auf dieser Sprinklertechnik aufbauen. Im Grunde genommen ist ein automatisches Parkhaus mit einem herkömmlichen Hochregallager vergleichbar. Auf den Tablaren steht keine Ware, sondern Autos. Da es für Hochregalläger eine ausgereifte Brandschutztechnik gibt, kann diese auf Parkhäuser übertragen werden, wenn die objektspezifischen Besonderheiten berücksichtigt werden:

  1. Wasserundurchlässige Tablare
  2. Frostgefahr bis -10°C möglich
  3. Versicherungsschutz für die PKW’s wird durch den PKW-Halter erbracht. Somit ist die Brandschutzanlage für den Gebäudeversicherer von Interesse.

Wir schlagen folgendes Schutzkonzept vor:

  1. Sprinklernaßanlage mit Frostschutzmittel ca. 20% Zumischung von z.B. Antifrogen L im Rohrnetz.
  2. Schaumzumischung in der Sprinklerzentrale von 2 - 3 % z.B. AFFF
  3. Zwei Sprinkler pro PKW-Tablar
    T = 68°C, RTI 50 - 80, Spraysprinkler 1/2"
  4. Wasserversorgung für ein Gleichzeitigkeitsszenario von 5 Tablaren (10 Sprinkler)
  5. Betriebszeit 30 min
  6. Mindestdruck am Sprinkler
    Ps = 1,0 bar
  7. Wasserversorgung
    1 x DLW-Behälter
    1 x Pumpenanlage für 10 Sprinkler ca. 1.000 l/min mit Vorlagebehälter von 20 m³ und Nachspeisung aus dem öffentlichen Wassernetz
    1 x Feuerwehreinspeisung

Damit ist eine wirtschaftliche und brandschutztechnisch vernünftige Lösung erreicht, und ein bewährtes System ist auf die Besonderheiten des Parkhauses angepaßt.

Zusammenfassung:

Sprinkleranlagen haben sich in Industrie und Gewerbe bestens bewährt. Das Prinzip kann problemlos auf alle angesprochenen Bereiche übertragen werden. Durch Zumischung von Zusatzstoffen wie Antifrogen L oder Schaummittel kann jede individuelle Bedarfsanwendung optimiert werden.

Objektschutzanlagen mit Wasservernebelungstechnik kann kein Ersatz für flächendeckenden Sprinklerschutz sein. Alle bisherigen Alternativen zu Sprinkleranlagen wie Löschroboter, Chemische Löschkeule oder wie die z.Z. angepriesene Vernebelungstechnik haben und werden sich am Markt nicht durchsetzen, bzw. sind vom Anlagenkonzept so teuer, daß eine wirtschaftliche Nutzung nicht zu vertreten ist. Ähnlich hat sich der Versuch, in der ehemaligen DDR "Hochregalläger mit Sprühwasserlöschanlagen zu schützen", nicht am Markt durchsetzen können.

Bei allen vorgenannten Ersatztechniken ist ein zusätzliches Erkennungssystem erforderlich. Die Wartung des Erkennungssystems und die Prüfung der Anlage stellt die Betreiber vor enorme Kosten und bedeutet meist auch Störungen in laufenden Betrieben. Die Installations- und Wartungskosten sind deutlich höher, und die Funktionssicherheit sinkt mit der Anzahl der zur Funktion erforderlichen Systeme.

Insbesondere sind die Versicherer aufgefordert, diesen Weg mit abgestuften Rabatten zu begleiten.

Das Thema "offene Verbindung zwischen gesprinklertem und ungesprinklertem Bereich" soll wie in den USA gelöst werden, nach dem Motto, wo keine Brandbelastung ist, hat der Sprinkler seinen Sinn verloren. Eine Brandwand zwischen gesprinklerten und ungesprinklerten Bereichen ohne Brandlast ist damit auch nicht erforderlich.

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