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Wie funktioniert Maschinelle Entrauchung? – DIN, Wartung und Stromversorgung

© Andrey – stock.adobe.com

Die maschinelle Entrauchung in Form einer mechanischen Rauabzugsanlage ist ein wichtiger Bestandteil der Gebäudesicherheit und des Brandschutzes. Im Brandfall sollen durch sie Rauch und giftige Gase schnell entfernt und dadurch u.a. die Evakuierung und Rettung unterstützt werden. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die Wirkungsweise maschineller Entrauchung, ihre Anwendungsmöglichkeiten sowie Vor- und Nachteile.

Inhaltsverzeichnis

  1. Wirkungsmechanismen einer maschinellen Rauchabzugsanlage
  2. Vorteile der maschinellen Entrauchung (MRA)
  3. Schwachstellen der maschinellen gegenüber der natürlichen Entrauchung (NRA)
  4. Fazit: MRA und NRA

Wirkungsmechanismen einer maschinellen Rauchabzugsanlage?

Durch spezialisierte Ventilatoren und computergestützte Steuerungssysteme werden Rauch und Gase aus einem Gebäude abgeleitet. Dabei erzeugen die Ventilatoren einen gezielten Luftstrom, der den Rauch durch Abluftöffnungen ableitet. Durch diese Art der Rauchabsaugung wird in den betroffenen Bereichen die Rauchlast drastisch verringert – zusammen mit automatischen Rauchschutztüren kann der Rauchfluss im Brandfall bewusst gelenkt, die Gefährdung durch toxische Gase reduziert und die Evakuierung unterstützt werden.

→ Durch die Rauchabzugsanlagen werden nicht nur potenziell gefährliche Gase, sondern auch Wärme aus den Gefahrenzonen entfernt, weshalb in der Praxis oft auch von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen die Rede ist. Dies hat den weiteren Vorteil, dass die Temperaturen in den betroffenen Räumen längerer Zeit reduziert und die Funktionsfähigkeit der Haustechnik intakt sowie die Rettungswege betretbar bleiben.

Grundsätzlich lässt sich der Aufbau einer MRA-Anlage auf ihre Bestandteile reduzieren, da je nach Gebäudetyp und Schutzzielen die entsprechende Anlage variieren sollte. Das wird anhand eines Beispiels einer Rauchfreihaltungsanlage mit rauchgasarmer Zone deutlich, bei deren Planung und unter Berücksichtigung aller Schutzziele zu aller erst die Bauwerkseigenschaften im Fokus stehen:

1. Eingeschossiges Gebäude mit zwei Rauchabschnitten: Im Brandfall wird über einzelne Brandgasventilatoren ohne zusätzlichen Entrauchungskanal abgeleitet.

2. Entrauchung eines Gebäudes mit zwei Stockwerken: Das Erdgeschoß verfügt über einen maschinellen Rauchabzug, das Obergeschoß über einen natürlichen Rauchabzug. Die Entrauchung im Erdgeschoss erfolgt im Brandfall über Brandgasventilatoren mit zusätzlichem Entrauchungskanal (DIN EN 12101-7).

3. Entrauchung eines Gebäudes mit zwei Stockwerken: Erdgeschoß und Obergeschoß mit maschinellem Rauchabzug. Im Brandfall wird über Brandgasventilatoren und einen Entrauchungskanal abgeleitet.

→ Wie effektiv das jeweilige Modell ist, hängt auch von der Platzierung und dem Umfang der Brandgasventilatoren ab. Zu den häufig verwendeten Entrauchungsventilatoren gehören: Dachventilatoren, Wandventilatoren, Kanalventilatoren, Axialventilatoren und Radialventilatoren.

Anwendungsmöglichkeiten

Gewerbliche Gebäude: In großen gewerblichen Gebäuden, wie Einkaufszentren, Bürokomplexen oder Fabriken, kann die maschinelle Entrauchung dazu beitragen, Fluchtwege offen zu halten und die Evakuierung zu erleichtern.

Wohngebäude: In Wohngebäuden kann die Entrauchungsanlage dazu beitragen, die Rettungsbedingungen der Bewohner im Brandfall zu verbessern, indem sie die Sichtbarkeit erhöht und die Ausbreitung von giftigen Rauchgasen minimiert.

Tunnel und Parkhäuser: In unterirdischen Bereichen, wie Tunneln und Parkhäusern, kann die Rauchausbreitung besonders gefährlich werden, weswegen es keine moderne Anlage dieser Art gibt, die nicht über ein umfassendes Entrauchungssystem verfügt.

Bei den genannten Beispielen besteht das Rauchkontroll-System aus den folgenden Komponenten:

  • Steuerung
  • Rauchschürzen
  • Abluftsysteme (NRA – natürlich; MRA – maschinell)
  • Zuluftsysteme

Diese sind auf das Garantieren von drei Schutzzielen ausgelegt:

→ All diese Schutzziele können nur durch eine qualifizierte RWA erreicht werden. Wenn dabei die thermische Entrauchung ihre maximale Leistung erreicht hat, muss maschinell entraucht werden.

Ausgelöst werden können die Rauchabzugsgeräte entweder durch ein Thermoauslösegerät (TAG) oder durch eine systemweite Fernauslösung via Alarmkasten (vgl. hierzu Aufbau und Steuerung RWA | Brandschutz | Rauch-Wärme-Abzüge | Baunetz_Wissen (baunetzwissen.de).

Vorteile der maschinellen Entrauchung (MRA)

Wenn das Leistungskontingent des natürlichen Rauchabzugs erreicht ist, muss der maschinelle Rauchabzug Abhilfe schaffen. Das kann in folgenden Szenarien der Fall sein:

  • Ungünstige äußere Windverhältnisse
  • Fensterlose Räume oder Gebäudeteile ohne Entrauchungsmöglichkeit
  • Niedrige Räume mit Fenstern, jedoch mit großen Raumtiefen
  • Gebäudeteile mit niedrigen Brandlasten
  • Hohe Räume mit kalten Umfassungswänden
  • Gebäude mit besonderen Anforderungen hinsichtlich der Luftdichtheit

→ Spätestens dann, wenn das Schutzziel "Personenschutz" gewährleistet sein soll, muss zwangsläufig eine Anlage zur maschinellen Entrauchung existieren.

Aufgeständerte PV-Dachanlagen und MRA? – kein Problem

Zwar fordert die FVLR bei Dachaufbauten, deren Oberkante unter der Austrittsöffnung der Rauch- und Wärmeabzugsgeräte liegt, einen Mindestabstand von fünf Meter umlaufend um die einzelnen Geräte. Bei gleichzeitiger maschineller Entrauchung hingegen, greift dieser Passus nicht.

Mittlerweile befinden sich auf einem Drittel aller Industriebauten bereits Dachanlagen. Bei deren Inbetriebnahme oder Normalbetrieb muss der Brandschutzbeauftragte dafür sorgen, dass dies sicher vonstatten läuft.

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Maximaler Volumenstrom

Bei thermischer und natürlicher Entrauchung muss erst die Rauchkonzentration steigen, um einen maximalen Abrauchvolumenstrom zu erreichen. Bei der MRA hingegen wird von Beginn der Entlüftungsmaßnahme an der maximale Austauschwert erreicht. Die Folge davon ist, dass die volumenstarke Absaugung bereits in der Brandanfangsphase und damit in der Fluchtphase startet.

Vor allem bei Schwelbränden und Bränden in hohen Räumen – aber mit geringen Brandlasten – ist die maschinelle Entrauchung äußert effektiv.

Schwachstelle der maschinellen gegenüber der natürlichen Entrauchung (NRA)

Mit steigender Brandgastemperatur sinkt der durch Ventilatoren geförderten Massenstrom. Im Vergleich zur NRA ist der Performance-Breakpoint 300 Grad Celsius. Ab dieser Temperatur ist die natürliche Entrauchung der MRA vom geförderten Volumen her überlegen.

Wie wird der Massenstrom berechnet?

Der temperaturabhängige Massenstrom (kg/s) ist das Produkt aus Volumenstrom (m2/h) multipliziert mit der Dichte der Luft (rT-Rauch) bei unterschiedlichen Rauchschichttemperaturen.

m = V x rT-Rauch 

→ Bei der Ermittlung qualifizierter maschineller Entlüftung sind die Rauchschichttemperaturunterschiede bereits gemäß DIN 18232-5 berücksichtigt.

Weitere Herausforderungen

Kosten: Die Installation und Wartung von maschinellen Entrauchungssystemen können kostspielig sein, insbesondere bei Bestandsanierungen. Hier ist es manchmal schlicht nicht möglich beispielsweise einen zusätzlichen Entlüftungsschacht zu integrieren. In derartigen Fällen muss durch den Fachplaner und/oder Brandschutzexperten eine valide Alternative gefunden werden, die die geforderten Schutzziele ohne Abstriche erfüllt.

Stromausfälle: Da die Technologie größtenteils auf elektrische Energie angewiesen ist, kann ein Stromausfall die Funktionsfähigkeit der Anlage beeinträchtigen. In kritischer Infrastruktur (KRITIS) werden maschinelle Entrauchungssysteme oft an ein Sicherheitsstromversorgungsnetz angeschlossen, um deren Einsatz im Brandfall zu garantieren.

Komplexität: Die Einrichtung und Wartung solcher Systeme erfordern spezialisierte Fachkenntnisse. Denn dank modernster Technik, wie künstlicher Intelligenz, lassen sich MRA-Systeme in Echtzeit überprüfen und dank Sensortechnik mögliche Fehlerquellen bereits vor deren Entstehen lokalisieren und unkompliziert beheben.

Fazit: MRA und NRA

Insgesamt kann die maschinelle Entrauchungstechnologie im Brandfall Leben retten. Die effiziente Rauchabsaugung und die Sicherstellung von klaren Fluchtwegen sind von entscheidender Bedeutung, um die Evakuierung zu erleichtern und Rettungseinsätze zu unterstützen. Trotz einiger Herausforderungen bleibt diese Technologie eine wertvolle Ergänzung in modernen Sicherheitssystemen für Gebäude.

Dabei ist „Ergänzung“ das Schlüsselwort, denn nur mit einer Kombination aus maschineller und natürlicher Entrauchungsanlage lässt sich ein Höchstmaß an Effizienz und Sicherheit erreichen.

Damit dies unkompliziert, nachhaltig und sicher geschieht, bietet das Fachmagazin „der Brandschutzbeauftragte“ eine Vielzahl an Praxisbeispielen, Expertenstimmen und Fachwissen. Sichern Sie sich Ihr kostenloses Probeexemplar und bringen Sie Ihren Brandschutz auf die nächste Stufe.

Quelle: Der Brandschutzbeauftragte

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