Basiswissen: Entrauchung und Brandschutzklappen

Brandschutzklappen sind sicherheitsrelevante Bauteile. Eingebaut in Lüftungsleitungen, die durch Wände und Decken dringen können, grenzen sie Brandabschnitte gegeneinander ab. Im Normalbetrieb sind Brandschutzklappen geöffnet und ermöglichen so das Strömen von Luft, z. B. zwischen verschiedenen Räumen. Im Brandfall werden Brandschutzklappen geschlossen und verhindern so die Ausbreitung von Feuer und Rauch. Der Beitrag geht auf die Kombination und Integration von Brandschutz- und Entrauchungssystemen in die Gebäudeautomation ein.

Als harmonisierte Bauprodukte werden Brandschutzklappen in verschiedenen Leistungsklassen klassifiziert und zertifiziert. Der Infokasten gibt dazu eine Übersicht. Brandschutzklappen können unterschiedlich betätigt werden:

• Die mechanische Brandschutzklappe schließt federbetrieben über ein Schmelzlot bei ca. 72 °C.
• Die motorisch betriebene Brandschutzklappe, Brandschutzklappen mit Halte- oder Impulsmagneten sowie pneumatisch betätigte Brandschutzklappen schließen über einen Thermofühler oder ein elektrisches Signal aus der Gebäudeleittechnik.

Stellmotoren der motorisch betriebenen Brandschutzklappen werden üblicherweise mit 24 Volt oder 230 Volt beaufschlagt. Sie haben i. d. R. zwei Schaltkontakte, mit denen die Auf- und Zustellung überwacht werden kann. Die Rückmeldung dient unter anderem zur Information, welche Brandschutzklappe ausgelöst hat, und schaltet dann, je nach Brandschutzkonzept, auch die Lüftungsanlage ab.

Nach Definition der Bauordnung müssen Brandschutzklappen nach der europäisch harmonisierten Norm EN 15650 zertifiziert sein. In diesem Fall bringt der Hersteller ein CE-Label auf die Brandschutzklappe auf und bescheinigt damit, dass das Produkt alle notwendigen Vorgaben erfüllt.

Dabei stellt sich das vermeintlich einfache „System Brandschutzklappe“ jedoch als durchaus komplex dar. Auch wenn notwendige Vorgaben, Richtlinien und Normen von Brandprüfungen über Reaktions- und Schließzeiten bis hin zur elektromagnetischen Verträglichkeit geprüft werden, bleibt die Grundfunktion „sicheres Schließen im Brandfall“ allein in der Verantwortung des Gebäudebetreibers. Wenn dieser nun erwartet hat, dass „CE-zertifiziert“ auch „bedenkenlos verwendbar“ bedeutet, so kann das durchaus ein Trugschluss sein, denn leider ist nicht jede zertifizierte Brandschutzklappe auch bedenkenlos verwendbar.

Unterschiede zwischen Brandschutzklappen: Kleine Ursache, große Wirkung

Es können nämlich risikobehaftete Unterschiede zwischen den verschiedenen Brandschutzklappen bestehen, die erst bei näherem Hinsehen zutage treten, letztlich aber durchaus maßgeblich sein können.

Ein Beispiel ist die Spannungsversorgung. Genügt für eine Brandschutzklappe mit einem 230-Volt-Antrieb auch tatsächlich diese eine Spannungsversorgung am Einbauort? Die Frage erscheint simpel, aber: Was tun, wenn sich die Spannungsversorgung der Endschalter von derjenigen des Antriebs unterscheidet? Bestenfalls sind dann Frust und Enttäuschung die Folge, im schlechtesten Fall jedoch eine Überlast der Endschalter.

Oder: Welche Funktion oder welches Signal ist zu erwarten, wenn der Thermofühler einer motorischen Brandschutzklappe entsprechend den Wartungsvorgaben demontiert wird? Wie eingangs erwähnt, sind Brandschutzklappen sicherheitsrelevante Bauteile; die Funktion „verbleibt in der Stellung geschlossen“ wäre also durchaus sinnvoll, denn eine Offenstellung ohne Thermofühler hebelt die Grundfunktion der Brandschutzklappe komplett aus.

Bleibt die Klappe aber offen oder gibt es gar keinen Hinweis an der Klappe beziehungsweise keine Rückkopplung an die Leitwarte und bestehen die programmierten Schließ- und Öffnungszyklen inklusive der Signale fort, dass die Brandschutzklappe ordentlich geöffnet oder geschlossen hat, wird das Fehlen des Thermofühlers bis zur nächsten Wartung eventuell gar nicht bemerkt. Die Klappe wird im Brandfall nicht schließen und kann ihrer eigentlichen Funktion also nicht nachkommen. Die Gebäudesicherheit ist somit nicht gegeben, von eventuellen Schadenersatzforderungen ganz zu schweigen.

Intelligente Steuerungssysteme

Konventionelle Systeme, in denen jeder Stellantrieb und jeder Regler einzeln verkabelt werden muss, werden heutzutage durch Bussysteme ersetzt, bei denen die Kommunikation über eine Busleitung erfolgt. Gegebenenfalls ist noch eine Spannungsversorgung für die Aktoren erforderlich. Damit spart man nicht nur Zeit bei der Installation, sondern auch eine Vielzahl an Leitungen, Klemmen, Verteilern und Schaltschrankvolumen. Das reduziert die Brandlast sowie die Installations- und Wartungskosten und unterstützt die Forderung der Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR/LAR). Sämtliche Signale der angeschlossenen Komponenten können in einer Zentrale abgefragt und protokolliert werden. Die Inspektion wird vereinfacht, und Mess-, Steuer- und Regelvorgänge werden verbessert.

Auch Funktionsläufe mit Busprotokollen sind heutzutage längst Stand der Technik. Aber auch dabei gibt es Grenzen. Wenn zukünftig weitere Informationen als nur „Stellung offen erreicht“ beziehungsweise „Stellung geschlossen erreicht“ ermittelt und weitergegeben werden könnten, wäre z. B. mit einem Abgleich der Laufzeit eine Diagnose des Zustands möglich. Gleiches gilt für eine Messung des Schließ-/Öffnungsmoments, mit der z. B. eine Deformation des Gehäuses aufgrund von Setzerscheinungen oder Ähnlichem festgestellt werden könnte.

Lüftungstechnischer Brandschutz integriert in die Gebäudeautomation

Brandschutz- und Entrauchungssysteme besitzen i. d. R. genormte Schnittstellen zur Gebäudeleittechnik. Im einfachsten Fall besteht die Schnittstelle aus diskreten Meldekontakten, die die wechselseitigen Eingänge und Ausgänge von Systemen und anderen Gebäudekomponenten verbinden.

Steuerungs- und Regelungssysteme gewährleisten, im Idealfall als Systemeinheit, ein energieeffizientes, sicheres und funktionales Konzept mit Flexibilität und hohem Komfort für eine Vielzahl unterschiedlicher Gebäudetypen. Auch bei zukünftigen Erweiterungen sollten neue Komponenten bestenfalls in das vorhandene System eingebunden und das System sollte modular erweitert werden können.

Anwendungsbeispiele

Kindertagesstätte

Für kleine Lüftungsanlagen, wie sie z. B. in Kindergärten zum Einsatz kommen, eignet sich eine kompakte Kleinsteuerung zur Ansteuerung und Überwachung von mit 24 V elektrisch angetriebenen Brandschutzklappen. Eine solche Steuerung sollte alle Anforderungen erfüllen, um die Systemkomponenten sicher überwachen zu können. Im Idealfall wird der Austausch von Informationen zu übergeordneten Systemen durch bereits in die Steckverbindungen integrierte, vorbelegte Funktionen vereinfacht. Das spart Planungsaufwand und verringert die Inbetriebnahmekosten. 

Supermarkt

Auch komplexere Systeme mit Anforderungen an den Brandschutz und die Entrauchung lassen sich durch Kombination von Standardkomponeten realisieren. Für kleinere und mittelgroße Anwendungen wie bei Supermärkten wird zur Klimatisierung ein RLT-Gerät eingesetzt. Auch dann kann eine kompakte Kleinsteuerung die Ansteuerung der notwendigen Brandschutzklappen übernehmen. Die Funktionen für einen maschinell zu entrauchenden Kellerraum können über eine Entrauchungssteuerung gesteuert werden. Sie verbindet alle Subsysteme untereinander und tauscht die für den sicheren Betrieb erforderlichen Informationen aus.

Eine solche Entrauchungssteuerung ist eine Lösung für kleinere Objekte mit einer oder mehreren Entrauchungszonen und der Möglichkeit, betriebsbedingt zu entlüften. Ein Entrauchungsventilator kann direkt über das integrierte Leistungsteil angeschlossen werden.

Der Entrauchungsbetrieb kann über Brandmeldezentrale (BMZ), Rauchmelder, Rauchabzugstaster oder Feuerwehrschalter ausgelöst werden, die Entrauchungssteuerung überwacht alle Meldeeingänge auf Drahtbruch und Kurzschluss. Die integrierte Elektronik unterstützt die Ansteuerung von Frequenzumformern oder EC-Motoren, zusätzlich sollten potenzialfreie Meldekontakte für die Übertragung von Statusmeldungen zur Verfügung stehen. 

Bürogebäude mit Produktionshalle: Variante 1

In einem Bürogebäude mit mehreren Brandabschnitten und einer angrenzenden Produktionshalle, die in drei Entrauchungszonen unterteilt ist, werden die unterschiedlichen Szenarien idealerweise über ein skalierbares Feldbussystem gesteuert. Somit können auch Rauchabschnitte unabhängig voneinander geplant und eingebunden werden. Solche Systeme sind für bis zu 1.700 motorisierte Entrauchungsklappen mit Kommunikationsschnittstellen zu übergeordneten Systemen (GLT-BACnet/Modbus) ausgelegt. Über ein Interface (Controllereinheit) wird die die unterste Feldbusebene an die übergeordnete Ebene angebunden. Auf der Feldbusebene sind die einzelnen Komponenten, z. B. Feldbusmodule, Repeater und weitere AS-i-kompatible Geräte, angeschlossen und miteinander verbunden.

Damit ist das System einfach skalierbar, gleichzeitig lässt sich die Belüftung einer Nutzungseinheit einfach realisieren. Ein solches System trägt damit nicht nur zur Sicherheit, sondern auch zur Luftqualität bei.

Bürogebäude mit Produktionshalle: Variante 2

In Variante 1 wird ein Entrauchungsventilator je Entrauchungszone angesteuert. Möglich wäre auch eine wirtschaftlichere Variante, bei der ein einziger Entrauchungsventilator über einen Frequenzumrichter betrieben wird. Der Frequenzumrichter (FU) ist mit einer eigens entwickelten Firmware ausgestattet, die speziell für die Entrauchung ausgelegt ist. Wichtig dabei: Die Kombination aus Frequenzumrichter und Entrauchungsventilator muss für die entsprechenden Temperaturklassen nach EN 12101-3 geprüft und zertifiziert sein.

Tiefgarage

Zur Unterstützung der Brandbekämpfung durch die Feuerwehr werden mithilfe von Jet-Ventilationssystemen rauchfreie Zonen (Rauchabschnittsbildung) geschaffen, sodass ein schnelles Vordringen der Feuerwehr an den Brandherd ermöglicht wird. Im Lüftungsbetrieb sorgen Jet-Ventilatoren mittels einer Kombination aus Strahl- und Induktionswirkung für eine gute Durchmischung der Luftvolumina, den Abtransport der CO-Gase und somit für frische Luft in der Tiefgarage. Wird Rauch detektiert, werden die Entrauchungsventilatoren eingeschaltet. Eine annähernd raucharme Schicht stellt sich ein. Flucht- und Rettungswege sind gut erkennbar, Personen können sich selbstständig retten. Die gesamte Steuermatrix wird durch ein intelligentes Steuerungssystem abgebildet.

Einkaufzentrum

Bei Treppenräumen in Shopping Malls ist die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen eine wesentliche Voraussetzung, um die Evakuierung von Menschen und einen Löschangriff der Feuerwehr auch über einen längeren Zeitraum zu ermöglichen. Beim Schutzziel „rauchfrei“ wird eine Rauchschutzdruckanlage (RDA) eingesetzt, die eine gesicherte Abströmung, z. B. über Entrauchungsklappen, in der betroffenen Nutzungseinheit zur Verfügung stellt. Diese Maßnahme sorgt dafür, dass im offenen Türquerschnitt eine konstante Türdurchströmung sichergestellt wird und der Treppenraum rauchfrei bleibt. Zwingend erforderlich ist, dass die Türöffnungskraft nicht mehr als 100 N aufweist. Durch das Schutzziel „rauchfrei“ werden die Eigenrettung von flüchtenden Personen und der rauchfreie Feuerwehrangriff sichergestellt.

Fazit

Bereits heute gibt es mannigfaltige und gut funktionierende Verfahren, um Brandschutz- und Entrauchungssysteme zu steuern und an die Gebäudeleittechnik anzubinden. Auch wenn die Möglichkeiten der Gebäudeautomation die Wartung schon recht gut abdecken, muss der Betreiber dennoch eine genaue Kenntnis über den Zustand der Lüftungsanlage haben. Insbesondere die Funktionsprüfung von Brandschutzklappen ist dabei ein wesentlicher Gesichtspunkt. Dies hat übrigens auch das DIBt erkannt und in der letzten Version der MVV TB die Funktionsprüfung von Brandschutzklappen zur erweiterten Bewertung eines ordnungsgemäßen Einbaus wieder in diese Erweiterung der Bauordnung aufgenommen.

Wichtig sind aber auch die Verantwortung und die Seriosität des Herstellers, denn eine Prüfnorm und/oder Produktnorm kann für Brandprüfungen optimiert werden, ohne für das „echte Leben“ zu taugen. Ein Antrieb, bei dem die Temperaturerkennung demontiert werden kann, ohne dass das Fehlen automatisch bemerkt wird, hat Schwachstellen.

Notwendige Vorgaben, Richtlinien und Normen, von Brandprüfungen über Reaktions- und Schließzeiten bis hin zur elektromagnetischen Verträglichkeit: Vieles, was wir für ein motorisches Bauteil bzw. für eine Brandschutzklappe als relevant ansehen, wird geprüft. Die Grundfunktion „sicheres Schließen im Brandfall“ jedoch bleibt in der Verantwortung des Gebäudebetreibers.