Ein 'Deep Dive' in Wassernebel-Systemen: Sichere, effektive und umweltfreundliche Brandschutzlösungen

Hochdruckwassernebel-Systeme werden weltweit seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt um Menschen und Eigentum zu schützen.

Die Hochdruckwassernebel-Technologie wurde erstmals in den frühen neunziger Jahren in Nordamerika vorgestellt. Seitdem hat sie sich in der Brandbekämpfung als Alternative zu herkömmlichen Sprinkleranlagen im Gebäudebrandschutz erwiesen.

Die Kontroll- und Unterdrückungsmechanismen wie auch die Eigenschaften des Wassernebels wurden im Laufe des letzten Jahrzehnts erforscht. Die Technologie wird u.a. zum Schutz von Museen, Hotels, Rechenzentren, Krankenhäuser und  Hochhäuser eingesetzt.

FUNKTIONSWEISE

Das Handbuch für Brandschutztechnik der Gesellschaft der Ingenieure für Brandschutz (Society of Fire Protection Engineers SPFE) gibt drei primäre und zwei sekundäre Mechanismen im Prozess des Löschens/der Unterdrückung an.

Die primären Mechanismen sind:

• Gasphasenkühlung
• Reduzierung von Sauerstoff und Verdünnung von entzündbaren Dämpfen
• Befeuchtung und Kühlung der Brennstoffoberfläche

Die sekundären Mechanismen sind:

• Absenkung der Strahlungshitze
• Kinetische Wirkungen

Die gestiegene Akzeptanz der Hochdruckwassernebelsysteme liegt vor allem an den Eigenschaften, Feststoff- und Flüssigkeitsbrände effizienter als herkömmliche Sprinkleranlagen zu bekämpfen, indem sie mehrere dieser Mechanismen nutzen.

Das System kontrolliert und unterdrückt den Brand indem es zwei der Hauptfaktoren, die Feuer zum Brennen braucht – Hitze und Sauerstoff – lokal am Brandherd bekämpft. Das HI-FOG System treibt mit Hochdruck reines Trinkwasser durch speziell entwickelte und patentierte Sprinklerdüsen.  Ausgelöst wird ein Nebel aus feinen Tröpfchen, die eine größere Oberfläche bieten und damit beim Verdampfen die Hitze effizient absorbieren. Der Sauerstoff wird lokal am Brandherd reduziert.

Brandversuche zum Vergleich von Wassernebelsystemen und herkömmlichen Sprinkleranlagen zeigen, dass das Marioff HI-FOG® Hochdruckwassernebelsystem bis zu 90 Prozent weniger Wasser verbraucht, um das gleiche Feuer unter Kontrolle zu bringen. Durch diesen Vorteil sind Wassernebelsysteme umweltfreundlicher als herkömmliche Sprinkleranlagen.

WASSERNEBEL SYSTEM TYPEN

Es gibt vorrangig zwei Typen von Wassernebelsystemen auf dem nordamerikanischen Markt: Hochdruck- (>500 psi/ > 35 bar) und Niederdrucksysteme (175 psi/12 bar oder weniger). Hochdrucksysteme brauchen weniger Wasser als Niederdrucksysteme und erheblich weniger als herkömmliche Sprinkleranlagen, um wirksam Brände zu kontrollieren und zu unterdrücken.

Einer der grundlegenden Vorteile von Wassernebelsystemen ist Flexibilität; Ingenieure, Architekten und Unternehmer können je nach Anwendung und Brandrisiko verschiedene Rohre, Ventile und Düsen konfigurieren. Dementsprechend kann ein Wassernebelsystem aus einer Einzelkonfiguration oder einer Kombination mehrerer Konfigurationen bestehen.

Die gebräuchlichsten Zusammenstellungen sind:

Nassrohrsystem: Ein Nassrohrsystem verfügt normalerweise über geschlossene, hitzeempfindliche Sprinklerköpfe. Wenn die Umgebungstemperatur an den Sprinklerköpfen den Nennwert der Aktivierungsröhrchen überschreitet, bersten diese. Daraufhin versprüht dieser Sprinklerkopf Wassernebel. Nassrohrsysteme sind das am häufigsten genutzte System, da sie für den Brandschutz von mittleren bis großen Räume die sparsamste Lösung sind. Sie bieten außerdem den Vorteil, dass sie den Wassernebel nur dort versprühen, wo der Temperaturanstieg auftritt. Nassrohrsysteme können u. a. in Krankenhäusern, Einkaufszentren und Fabriken installiert werden.

Sprühflutanlage: Ein Sprühflutsystem verwendet normalerweise offene Sprühköpfe, und der Wasserfluss wird meistens von einem geschlossenen Ventil kontrolliert. Wenn ein Systemventil geöffnet wird (meist durch ein Brandmeldesystem, aber auch manuell möglich), tritt der Wassernebel aus allen Sprühköpfen im Schutzbereich aus. Sprühflutsysteme werden meist zum Schutz von Maschinen genutzt, da sie einen umfassenden und gleichmäßigen Schutz der gesamten Anlagen bieten.

Trockenanlagen: Ein Trockenrohrsystem funktioniert ähnlich wie ein Nassrohrsystem, verwendet aber normalerweise ein geschlossenes Ventil, um die Rohre im normalen Betrieb nicht mit Wasser zu füllen. Die Rohrleitungen werden zwischen Ventil und Sprinkler mit Druckluft gefüllt. Es erfolgt eine permanente Überwachung. Wenn ein Sprinkler auslöst, entweicht die Druckluft über die offenen Sprinkler. Der Überwachungsschalter erkennt den Druckluftverlust und öffnet das Sektionsventil. Das Wasser dringt dann bis zu den Sprinklern in die Rohrleitungen und der aktivierte Sprinkler versprüht den Wassernebel. Dieses System wird vor allem in Bereichen eingesetzt, bei dem die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt sind.

Vorgesteuerte Trockensysteme (Pre-action Systeme): Ein Preaction-System ähnelt dem vorgesteuerten System, ist jedoch mit einem Brandmeldesystem gekoppelt. Normalerweise muss bei einem Ventil in einem Preaction-System sowohl das Sprinklerröhrchen bersten (und der Druckluftverlust erkannt werden) als auch ein Brand durch ein unabhängiges Brandmeldesystem gemeldet werden, bevor es geöffnet wird. Dieses System wird meistens zum Schutz von Räumen eingesetzt, in denen das Risiko einer Fehlaktivierung minimiert werden muss. Dies gilt beispielsweise für Rechenzentren und Museen.

Wassernebelsysteme werden aufgrund von Brandversuchen entwickelt, daher sollte, um Systemintegrität zu gewährleisten, bei der Entwicklung nie mit den Systemkomponenten eines Herstellers und den Testergebnisse eines anderen Herstellers gearbeitet werden. Das komplette System sollte auch jeweils für den Anwendungsbereich, für den es bestimmt ist, vollständig geprüft werden. Die HI-FOG Systeme von Marioff basieren auf dem breiten Spektrum von Zulassungen. In anderen Fällen wird HI-FOG® projektbezogen entwickelt und in Übereinstimmung mit den Brandversuchsergebnissen seitens Dritten dokumentiert. In den meisten Fällen müssen die Systementwürfe von den örtlichen Brandschutzbehörden abgenommen werden.

In einem Bürogebäude wäre beispielsweise das Nassrohrsystem das Hauptsystem, während ein Pre-action-System den Serverraum schützen würde und eine  Sprühflutanlage zum Schutz des Notstromaggregats installiert werden würde. Alle Systeme könnten von derselben Pumpeneinheit betrieben werden.

EINFACHE INSTALLATION

Hochdruckwassernebelsysteme sind leicht anpassbar und verfügen über kleine, biegsame Edelstahlrohre, die anpassungsfähiger sind als die Rohre von herkömmlichen Sprinkleranlagen und so die Installation vereinfachen, besonders in älteren Gebäuden mit weniger Platz. Durch ihre flexible und leichtgewichtige Beschaffenheit  benötigen Hochdruckwassernebel-Rohrleitungen weniger Platz, sind schnell installierbar und einfacher um spezielle Winkel, Ecken und architektonische Hindernisse zu legen. Das Rohrnetz ist klein genug, um unsichtbar zu bleiben, wobei eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten genutzt werden kann, um die Ästhetik des Gebäudes zu wahren, wie z.B. Zierleisten.

Pumpeneinheiten für Wassernebelsysteme können elektrisch, gas- oder dieselbetrieben sein. Alle Rohre in den Hochdruckkomponenten des Systems werden aus Edelstahl gefertigt und sind wesentlich kleiner als Schwarzeisenrohre, die größtenteils in herkömmlichen Sprinkleranlagen genutzt werden.

VERHINDERUNG VON WASSERSCHÄDEN

Ein zusätzlicher Vorteil von Wassernebelsystemen ist, dass sie Wasserschäden an Eigentum, die bei Systemaktivierung auftreten können, minimieren.

Wenn in einem Hotel Feuer ausbricht, können herkömmliche Sprinkleranlagen das Gebäude mit ca. 8300 bis 12700 Litern Wasser pro Raum überfluten – und einen Schaden erzeugen, den zu beheben Wochen oder Monate dauern kann. Wassernebel-Brandschutzsysteme dagegen können einen Brand effizienter kontrollieren oder unterdrücken mit nur 390 bis 1080 Litern pro Raum, indem sie unter Hochgeschwindigkeit Wassernebel auslösen. Die Wassernebel-Tröpfchen verdampfen sehr schneller, dadurch wird die Sauerstoffkonzentration lokal am Brandherd reduziert und der Brand unterdrückt. Der Wassernebel ist ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor, da die Tröpfchen auch den Rauch binden und damit einen besseren Schutz für Personen im Gebäude, Helfer vor Ort und das Eigentum bieten. 

Ein weiteres Problem, das durch Wasserschaden entstehen kann, ist Schimmel, und auch dies kommt bei Gebrauch von herkömmlichen Sprinkleranlagen häufiger vor. Schimmel kann ernstzunehmende Gesundheitsbeschwerden erzeugen wie Reizung von Lungen und Augen, Allergien, Asthma-Anfälle oder die Nasennebenhöhlen verstopfen. Wenn in einem Gebäude Wasserschaden entsteht, dauert es nur 24 bis 48 Stunden, bis sich Schimmel entwickelt. Im Gegensatz dazu löst HI-FOG® infolge eines Feuers einen minimalen Wasserschaden aus und reduziert damit die Gesamtbetriebskosten für Eigentümer von Gebäuden.

BREITERE AKZEPTANZ

Die Wassernebel-Brandschutztechnologie wurde vor mehr als einem Jahrzehnt in Nordamerika eingeführt. Nach und nach begannen Architekten, Ingenieure, Unternehmer und Gebäudeeigentümer, die Technologie in geplante Bauentwürfe einzubeziehen.

Im Dezember 2011 erreichte die Technologie einen entscheidenden Meilenstein, indem HI-FOG® als erstes Wassernebel-Brandschutz-Produkt von Underwriters Laboratory (UL) für die Ordinary Hazard Group 1 (OH1) Anwendungsbereiche gelistet wurde. Zusammen mit der Factory Mutual (FM) Light Hazard (LH) Zulassung für HI-FOG® hat dies für Wassernebelsysteme den Weg geebnet, eine komplette Brandschutzlösung für ein breites Anwendungsspektrum anzubieten, wie z.B. Rechenzentren, Hochhäuser, Krankenhäuser, Stätten des Kulturerbes und Hotels.

ÜBER DEN AUTOR

Lance D. Harry, P.E. ist Geschäftsführer von Marioff Nordamerika.

Mr. Harry ist umfassend an Entwurf, Entwicklung, Erprobung und Einsatz von Wassernebelsystemen weltweit beteiligt gewesen. Mit Tausenden von abgeschlossenen Realbrandversuchen ist das HI-FOG® Wassernebel-Brandschutzsystem das am häufigsten getestete Wassernebelsystem der Welt. HI-FOG® wurde für eine  große Bandbreite unterschiedlichster Anwendungen getestet und verfügt über zahlreiche Typenzulassungen von anerkannten Zulassungsstellen.

ÜBER MARIOFF UND HI-FOG®

Marioff ist führender Hersteller und Entwickler von Wassernebel-Systemen und bietet weltweit Systemlösungen an. Das Unternehmen entwickelt und fertigt alle Schlüsselkomponenten des Wassernebel-Systems unter dem Namen HI-FOG®. Das HI-FOG®-Wassernebel-System ist ein modernes, hocheffektives Brandschutzsystem, anwendbar auf die meisten Arten von Bränden an Land und auf See.

Indem es mit großer Geschwindigkeit einen feinen Wassernebel auslöst, kontrolliert und unterdrückt es Brände auf sichere Art und Weise. Es verbraucht bis zu 90 Prozent weniger Wasser als herkömmliche Sprinkleranlagen. Weniger Wasser bedeutet auch geringeren Wasserschaden und damit kürzere Aufräumarbeiten, was die betriebliche Ausfallzeit deutlich verringert.

Marioff ist ein Teil von UTC Climate, Controls & Security Systems, einer  Abteilung von United Technologies Corporation (UTC), die Hightech-Produkte und Dienstleistungen für die weltweite Bau-und Raumfahrtindustrie anbieten. Mehr Information über Marioff finden Sie auf der Internetseite: www.marioff.com