Brandschutztechnische Analyse für ein Hängewarenlager mittels

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Brandschutztechnische Analyse für ein
Hängewarenlager mittels Simulationen am
Beispiel des Projektes Roy Robson, Lüneburg
IWL Logistiktag, Ulm
10. Juni 2016
Dipl. Ing. Carsten Willmann
B. Sc. Claudia Book
Gruner GmbH, Stuttgart
Ein Unternehmen der Gruner Gruppe, Schweiz
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IWL Logistiktag / 10.06.2016
Information Gruner Brandschutz
> Geschäftsbereich Brandschutz über 65 Mitarbeiter
> Gruner GmbH, Stuttgart 10 Mitarbeiter
> Standorte
Köln, Hamburg, Wien, Zürich, Bern
> Hauptsitz in Basel
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Kompetenzen
> Beratung
> Brandschutzkonzepte
> Fachbauleitung
> Qualitätssicherung
> Ingenieurmethoden
> Rauchversuche
> Planung
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Agenda
> IndBauRL 2014 Grundlagen
> Projektvorstellung
> Brandschutzkonzept
> Brandsimulation Grundlagen
> Brandsimulation
> Ergebnis
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Grundlagen
> Richtlinie als Erleichterungen für Sonderbauten
(z. B.: Baden-Württemberg §38 LBO)
> Industriebaurichtlinie (alt 2000, neu 2014)
> Hochregallager über 9,0 m möglich
> Ab 9,0 m Lagergut OK zusätzliche Anforderungen
> Ab Lagerguthöhe von 7,5 m selbsttätige für das Brandgut
geeignete Feuerlöschanlage
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Sicherheitskategorien
>K1
ohne besondere Maßnahmen
für Brandmeldung oder Brandbekämpfung
>K2
mit automatischer Brandmeldeanlage
> K 3.1-3.3
mit automatischer Brandmeldeanlage
Werkfeuerwehr ….
>K4
mit selbststätiger Feuerlöschanlage
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Nachweismethoden der IndBauRL
Abschnitt 6
> Tabellenverfahren
Abschnitt 7
> Rechenverfahren
> Brandlastermittlung
Ingenieurmethoden
bocl1
> Brand- oder Rauchsimulation
> Spezielle Fragestellungen
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Folie 7
bocl1
beispielweise
Claudia Book; 01.06.2016
Einbau, Ebene, Geschoss, Regal
> Einbau ohne Anforderung an Feuerwiderstand
> Ebene mit Anforderung an Feuerwiderstand
> Geschosse mit Anforderung an Feuerwiderstand
> Regale sind keine Bauteile, ohne Feuerwiderstand
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Einbau, Ebene, Geschoss, Regal
> Regale haben keine Erschließungsfunktion von anderen
Bauteilen
> Regale sind Arbeitsmittel (Arbeitsschutz, Gefährdungsbeurteilung)
> Anforderungen an Rettungswege:
Hauptgang in max. 15 m zu erreichen
> Regale mit Gitterrostebene
dürfen nicht als Rettungsweg
von anderen Bereichen
dienen
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Rettungswege
> Industriebauten > 1.600 m² je Geschoss:
•
mind. 2 bauliche Rettungswege, möglichst entgegengesetzt
> Ebene und Einbauten > 200 m²:
•
mind. 2 bauliche Rettungswege, möglichst entgegengesetzt
> Räume > 200 m²:
•
mind. 2 Ausgänge
> 2 m breiter Hauptgang nach
max. 15 m Lauflänge erreichbar
> Rettungsweglänge zwischen 35 m bis 70 m
> Laufweglänge 1,5-fache der Rettungsweglänge
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Entrauchung
> Rauchableitung ab Raum größer 200 m²
> Raum ohne Ebene
> Je 400 m² Grundfläche mind. 1,5 m² aerodynamisch
wirksame Rauchabzugsfläche
> Im oberen Drittel Außenwand oder Dach
> Je 1.600 m² eine Auslösegruppe
> Zuluft 12 m²
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Visualisierung
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Projektvorstellung
> Bruttogrundfläche: 8.100 m²
> Höhe Unterkante Trapezblech: ca. 11 m
> Feuerwehrumfahrt
> Selbsttätige Feuerlöschanlage (Sicherheitskategorie 4)
> Bühnenanlage mit 2 Ebenen
> Bundesland Niedersachsen
> Brandmeldeanlage als Forderung der Versicherung
(Sachwertschutz)
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Grundriss
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Bühnenanlage
> 3 Ebene
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Bühnenanlage - Film
Einlagerung Abhängelager
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Brandschutzkonzept
> Alte Industriebaurichtlinie (2000)
> Sicherheitskategorie K4
> Selbstständige Feuerlöschanlage
> Brandabschnitt bis 10.000 m²
> Tragwerk ohne Feuerwiderstand (F0)
> Bühnenebene und Decke gesprinklert
> Rettungsweglänge
• Grundebene:
70 m (Radius), 105 m (Laufweg)
• 1. Regalebene: 58 m (Radius), 87 m (Laufweg)
• 2. Regalebene: 50 m (Radius), 75 m (Laufweg)
> Außentreppen
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Brandschutzkonzept
> Hier: Rauchableitung 0,5% aerodynamische wirksame
Fläche bezogen auf die Grundfläche
> Neu: 1,5 m² aerodynamische wirksame Fläche je 400 m²
entspricht aerodynamische wirksame Fläche 0,375 %
bezogen auf die Grundfläche
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Brandsimulation Grundlagen
> Ingenieurverfahren zur Bemessung der Rauchableitung
aus Gebäuden
> VDI 6019-1
> VDI 6019-2
> Vfdb Leitfaden Ingenieurmethoden
(Verein zur Förderung des deutschen Brandschutzes)
> Klote, J. H.; Milke, J. A.: Principles of Smoke Management
> Schneider, Ulrich: Systematische Zusammenstellung von
Bemessungsbrandszenarien für den Brandschutzentwurf
> DIN EN 54 - 20 Brandmeldeanlagen - Ansaugrauchmelder
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Ziele Brandsimulation
> Festlegung des Überwachungsumfangs der
Brandmeldeanlage (Forderung Versicherung)
> Optimierung der Brandmeldeanlage
> Nachweis der generellen Rauchableitung
> Weitere Nachweise möglich:
> Temperaturen einzelner Bauteile/Bereiche
> Temperaturschichtung
> Nachweis raucharme Schicht
> etc.
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Kritische Auseinandersetzung
> Ungenaue Abbildung der Durchlässigkeit von Gitterrosten
(genauere Betrachtung z. B. mit STAR CCM + nötig)
> Vereinfachte Geometrie und Auswertung,
um Rechenzeit zu sparen
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Kritische Auseinandersetzung
> Nichtbetrachtung des Sommerfalls
(genauere Auseinandersetzung der unter dem Dach
herrschenden Temperaturen nötig,
Temperaturschichtungen)
> Auslösezeit der Sprinkleranlage aus Literatur
(Nachweis Auslösezeitpunkt mittels Simulation nötig)
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Modell FDS
> RWA: 0,5 % der Grundfläche = 13,5 m²
> Zuluft: 12 m², verteilt auf 2 Öffnungen
> Detektion Rauch: K = 0,2 m-1 (Extinktionskoeffizient )
FDS Modell, Innenansicht Hängewarenlager
RWA
FDS Modell, Innenansicht Vergleichshalle
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Zuluft
FDS Modell
Modell FDS
Brandort
FDS Modell, Erdgeschoss
FDS Modell, Ebene
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Design-Fire
> Hochenergie Brand: αt² - Ansatz
> Brandgut: Polyester: Heizwert = 21,1 MJ/kg ;
spez. Wärmefreisetzungsrate = 268 kW/m²
Wärmefreisetzungsrate
Simulation bis
Sprinklerauslösung
3000
Wärmefreisetzung [kW]
2500
2000
langsam
1500
mittel
schnell
1000
sehr schnell
500
0
Simulationszeit [s]
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Eingabewerte
> Annahme: Standardsprinkler
Geschwindigkeit
der
Brandentwicklung
Wärmefreisetzungsrate
Brandfläche
Langsam
1,4 MW
5,3 m²
Mittel
1,5 MW
5,5 m²
Schnell
1,6 MW
6,0 m²
Sehr schnell
2,7 MW
10,1 m²
Maßgebende Annahmen
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Menge
Brandlast
Extinktionskoeffizient
> Die sichttrübende Wirkung von Brandrauch wird
durch die Extinktion und Streuung des Lichts
hervorgerufen.
> Der Extinktionskoeffizient K (in [1/m]) ist eine
Funktion der optischen Eigenschaften des
Brandrauchs und der Rauchbeladung der
Atmosphäre.
> Die Empfindlichkeit eines Brandmelder
(Rauchmelder) bestimmt sich über die optischer
Dichte (Umrechnung zum Extinktionskoeffizienten)
> „Sichttrübung“
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Ergebnis
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Ergebnis langsame Brandentwicklung
Skala Extinktionskoeffizient
Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 220 s, Detektion BMA
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Ergebnis langsam Brandentwicklung
30
Ergebnis mittlere Brandentwicklung
31
Ergebnis mittlere Brandentwicklung
32
Ergebnis schnelle Brandentwicklung
33
Ergebnis schnelle Brandentwicklung
34
Ergebnis sehr schnelle Brandentwicklung
35
Ergebnis sehr schnelle Brandentwicklung
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Ergebnis
Geschwindigkeit
der Brandentwicklung
Auslösezeit
Sprinkler
(Annahme)
Auslösezeit
BMA
(inkl. 120 s
Verzögerungszeit)
Auslösezeit
Sprinkler
(Annahme)
Hängewarenlager
Auslösezeit
BMA
(inkl. 120 s
Verzögerungszeit)
Vergleichshalle
Langsam
700 s
340 s
1075 s
210 s
Mittel
350 s
260 s
555 s
180 s
Schnell
185 s
215 s
300 s
150 s
Sehr schnell
120 s
185 s
170 s
145 s
> Sprinkler in allen Regal/Bühnenebenen
> Brandmelder nur unter dem Hallendach
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Ergebnisdiskussion
> Nachweis der Wirksamkeit der Brandmeldeanlage
> Reduzierung des Überwachungsumfangs der
Brandmelder
> Prinzipieller Nachweis der Rauchableitung
> Weitere Nachweismöglichkeiten:
Reduzierung der Anzahl Brandmelder an der Decke
> Überprüfung der Simulation mittels Rauchversuch
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Vielen Dank
Fragen?
> Hier am Stand
> [email protected]
> www.gruner.eu
> + 49 (711) 7207 119 – 0
>.
>.
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