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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Brandschutzeinrichtung zur Gewährleistung
eines lichtdurchlässigen,
feuerwiderstandsfähigen
Raumabschlusses in einem Gebäude.
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Bei
zahlreichen Gebäudeteilen
verfangen die gesetzlichen Brandschutzbestimmungen Feuerschutzbarrieren.
Bei Anwendung von Verglasungen in diesen Gebäudeteilen, z. B. als Tür- bzw.
Fensterverglasungen, müssen
diese ebenfalls den Brandschutzbestimmungen genügen.
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Stand der Technik
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Herkömmliche
Fenstergläser,
d. h. Kalk/Natron-Gläser,
sind als Feuerschutzbarrieren ungeeignet, weil sie bei jeder stärkeren thermischen
Belastung zerplatzen. Das Feuer und die entstehende Wärmestrahlung
könnten
sich ungehemmt ausbreiten. Der Grund dafür liegt in ihrem relativ hohen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ihrer relativ geringen
Zugfestigkeit.
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Von
der Industrie wurde daher eine Vielfalt von Brandschutz-Verglasungen
entwickelt, die einem Feuer zumindest für eine gewisse Zeit einen Widerstand
entgegensetzen. Diese Brandschutzverglasungen sind Gegenstand zahlreicher,
einschlägiger Schutzrechtsschriften,
die auf dem Prinzip basieren, durch Verwendung von besonders hitzefesten
transparenten Brandschutz-Scheiben, z. B. aus Glaskeramik oder gehärtetem Glas
und vorgegebenen Anordnungen bzw. Halterungen, einen Feuerschutz
zu erreichen. Unter dem Begriff Brandschutzverglasungen werden daher
Bauteile und Systeme verstanden, die aus einem oder mehreren lichtdurchlässigen Glasscheibenfeldern
bestehen, die mit Halterungen und Dichtungen in einem Rahmen eingebaut
sind.
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Brandschutzverglasungen
haben nicht alle den gleichen Feuerwiderstand. Diese wird auf den Einsatzfall
abgestimmt und in den einschlägigen
Bestimmungen durch die sogenannte Feuerwiderstandsklasse zum Ausdruck
gebracht. Hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklassen unterscheidet
man EI-, EW- und E-Verglasungen. Durch die Angabe ihrer Feuerwiderstandsdauer
in Minuten werden sie zusätzlich
charakterisiert (z. B. EW 30, EI 90, E 30). E-Verglasungen verhindern
für die
entsprechende Zeit nur die Ausbreitung von Feuer und Rauch. EW-Verglasungen
müssen
zusätzlich
den Durchtritt der Wärmestrahlung
verhindern. Bei EI-Verglasungen wird darüber hinaus gefordert, dass
die Erhöhung
der Glasoberflächentemperatur
auf der zum Brand abgewandten Seite ein bestimmtes Maß nicht übersteigt.
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Die
marktüblichen
E-Verglasungen besitzen zwar den Vorteil einer großflächigen schlanken
Konstruktion und einer hohen Transparenz, weisen im Brandfall jedoch
erhebliche Nachteile auf. Große
Teile der brandseitig anfallenden Wärmelast passieren die transparente
Verglasung in Form von Wärmestrahlung
(0,8–400 μm) und wirken
daher auch feuerabgekehrt noch auf Mensch und Umgebung in der potentiellen
Rettungszone ein. Je nach Strahlungsenergiedichte werden Menschen
geschädigt
und es können
sich sogar brennbare Gegenstände
entzünden.
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EW-
und EI-Verglasungen reduzieren diese Wärmestrahlung, jedoch ist ihre
Herstellung aufwändig
und kostenintensiv. Die Verglasungen sind dicker, weniger transparent
und unterliegen Alterungs- und Stabilitätsproblemen. Die maximalen
Scheibenabmessungen sind fertigungstechnisch und funktionell begrenzt.
Je nach Art der Verglasung bilden sich im Brandfall auch toxische
Rauchgase.
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Aufgabenstellung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Brandschutzeinrichtung
so auszubilden, dass sie die Vorteile der E-Verglasung mit dem für Rettungswege
und Fluchträume
notwendigen Strahlungswärmeschutz
vereint.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Brandschutzeinrichtung
zur Gewährleistung
eines lichtdurchlässigen,
feuerwiderstandsfähigen
Raumabschlusses in einem Gebäude, mit
- – einer
Brandschutzverglasung der Feuerwiderstandsklasse E, als erste Feuerschutzbarriere, und,
aus monolithischen Glasscheiben
- – einer
im Gebäude
installierten, durch einen Brand aktivierbaren Wasservernebelungsanordnung
mit Austritts-Düsen
auf der feuerabgewandten Seite der Brandschutzverglasung, die so
in Bezug auf die Brandschutzverglasung ausgerichtet sind, dass ein
vorhangähnlicher
Wassernebelschleier als zusätzliche,
lichtdurchlässige
Feuerschutzbarriere zur Wärmebindung
unmittelbar vor die Brandschutzverglasung legbar ist.
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Die
Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Kühlung und
Strahlungsabsorption im feuerabgekehrten Raum, d. h. der notwendige
Strahlungswärmeschutz,
durch feinverteilte Wassertröpfchen erfolgen
kann, wenn es gelingt, vor der dem Brandraum abgewandten Fläche der
Brandschutz-Verglasung einen dauerhaften Wasservorhang auszubilden.
Da ein Kontakt von kalten Wasserpartikeln mit der heißen Scheibe
der Brandschutzverglasung dabei nicht zu vermeiden ist, wird der
resultierende starke Temperaturgradient im Glas in der Regel zum
Bruch des Glases der Brandschutzverglasung und damit zum Verlust
des Brandraumabschlusses führen. Überraschenderweise
hat sich jedoch gezeigt, dass bei Einsatz insbesondere monolithischer
Gläser
für die
Brandschutzverglasung in Kombination mit einem Schleier aus feinstem
Wassernebel gemäß der Erfindung
kein kühlungsbedingter
Bruch der Brandschutzverglasung auftritt. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist
somit den zentralen Vorteil auf, dass im Brandfall ein Wärme bindender
Wassernebelschleier unmittelbar vor die Brandschutzverglasung gelegt
werden kann, ohne daß die
Verglasung zu Bruch geht. Ferner wird der Vorteil erreicht, dass
toxische Rauchgase ausgewaschen werden sowie eine Kühlung der Brandschutzverglasung
eintritt. Menschen können somit
aufgrund des erfindungsgemäßen Wassernebels
nicht geschädigt
werden, Fluchtwege werden dadurch freigehalten.
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Durch
den vor die Brandschutzverglasung gelegten Wassernebelschleier kann
somit mit großem
Vorteil eine Einstufung der Brandschutzeinrichtung in die nächst höhere Klassifizierung
EW ermöglicht
werden, ohne die baulichen Nachteile einer EW-Verglasung in Kauf
nehmen zu müssen.
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Die
erfindungsgemäße Brandschutzeinrichtung
ist nicht mit einer Sprinkler-Anlage zu vergleichen, die im Brandfall
Wasser in einem Raum in einem großen Volumen verteilend versprengt,
so wie es z. B. in der
DE
196 40 537 C2 beschrieben wird, und die auch Sprinkler
zeigt, die entlang einer Glasfassade angeordnet sind. Die Sprinkler
erzeugen typischerweise keinen Wassernebel, von dem die Brandschutzbestimmungen
erst dann sprechen, wenn die Wassertröpfchen-Größe < 1000 μm ist. Im Fall der Erfindung
dagegen wird im Brandfall auf relativ schmalem Raum eine zusätzliche
transparente, vorhangähnliche
Feuerschutzbarriere aus feinsten Nebeltröpfchen vor der Brandschutzverglasung
erzeugt.
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Durch
die
DE 101 45 136
A1 ist eine Anordnung zur Abschottung von Feuer und Rauch
in baulichen Anlagen des Eisenbahnwesens, wie z. B. in einem Tunnel,
bekannt geworden, die zwei im vorgegebenen Abstand zueinander angeordnete,
dem zu schützenden
Raumprofil angepasste Sprührohrbögen aufweist,
denen Wasser stetig und unter erhöhtem Druck zugeführt wird,
und die dabei über
das Raumprofil einen Wassernebelvorhang legen. Diese Brandschutzbarriere
setzt jedoch zwingend voraus, daß keine Brandschutztüren und
-tore, und damit auch keine Brandschutzverglasungen, zum Einsatz kommen
dürfen;
der Wasservorhang soll sie bestimmungsgemäß ersetzen.
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Eine
vergleichbare Feuerschutzbarriere mit einem Wassernebelvorhang zeigt
auch das Abstract
JP
2003/111 858 A1 , wobei die Wassertröpfchen des Nebels eine mittlere
Größe von 40
bis 400 μm
aufweisen sollen. Durch die
DE
32 34 968 A1 ist eine Brandschutz-Flügeltür bekannt geworden, bei der Türrahmen
und -profil durch Wasser gekühlt
werden, das durch entsprechende Hohlräume geleitet wird. Zusätzlich kann
die Türfüllung mit
Wasser von außen besprüht werden.
Mit diesen Maßnahmen
soll ein Verwerten bzw. Verziehen der Brandschutztür im Brandfall
verhindert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird für
die Brandschutzeinrichtung eine Brandschutzverglasung insbesondere
aus thermisch vorgespanntem Borosilikatglas, gewählt, welche im Brandfall von
einem Hochdruckwassernebel auch benetzt und bedeckt wird. In dieser
Konfiguration wird mit großem
Vorteil die Wärmestrahlung
des Brandbereiches durch den schleierartigen Wassernebel gebunden;
dabei werden auch toxische Rauchgase ausgewaschen. Gleichzeitig
wird durch die simultane Kühlung
eine hohe Feuerwiderstandsdauer der Brandschutzverglasung erzielt.
Auch vorgespannte Kalk-Natron-Silikat-Gläser sind einsetzbar. Vorgespannte
monolithische Brandschutzgläser
sind z. B. durch die
DE
197 10 289 C1 bekannt geworden.
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Im
Rahmen der Erfindung können
sowohl reine Glastrennwände
als auch deren Kombinationen mit Türen ausgeführt werden. Eine bevorzugte
Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine verglaste Tür mit Oberlicht
und Seitenteil an eine Glastrennwand anschließt. Solche Glastrennwände sind
z. B. durch die
EP
0658 677 A1 bekannt geworden.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet, sowie
ergeben sich auch aus der Figurenbeschreibung.
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Ausführungsbeispiel
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Anhand
von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Brandschutzeinrichtung
wird die Erfindung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 In
einem Längsschnitt
durch einen Gebäudetrakt
einen Brandraum und einen feuerabgewandeten Raum, die beide durch
eine Brandschutzverglasung in Form einer Glastrennwand abgetrennt sind,
der unter Bildung der erfindungsgemäßen Brandschutzeinrichtung
eine Hochdruck-Wasservernebelungsanlage zur Erzeugung eines Wassernebelvorhanges
vor der Glastrennwand zugeordnet ist, die im Bereitschaftszustand
dargestellt ist,
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2 in
einer Frontalansicht die Glastrennwand und die ihr zugeordnete Hochdruck-Wasser vernebelungsanlage
nach 1,
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3 die
erste Ausführungsform
der Brandschutzeinrichtung nach 1 im Brandfall,
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4 die
Frontalansicht nach 2 ebenso im Brandfall,
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5 in
einer Längsschnitt-Darstellung
entsprechend 1 eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Brandschutzeinrichtung
im Bereitschaftszustand, die als Brandschutzverglasung eine zweiflügelige Tür und Oberlicht
aufweist,
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6 eine
Frontalansicht der Brandschutzeinrichtung nach 1 und
die ihr zugeordnete Hochdruck-Wasservernebelungsanlage,
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7 die
zweite Ausführungsform
der Brandschutzeinrichtung nach 5 im Brandfall,
und
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8 die
Frontalansicht nach 6 ebenso im Brandfall.
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Die 1 bis 4 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung in
einem Geschoss eines Bürogebäudes mit
abgehängter
Decke 6, mit einem Bürotrakt,
dem Brandraum 5 und mit einem feuerabgewandten Raum 4,
der als Flucht- und Rettungsweg dient. Beide Räume sind durch eine Brandschutzverglasung
E 60 in Form einer statisch nicht tragenden Glastrennwand abgetrennt,
die den feuerabgewandten Raum 4 schützt. Diese Glastrennwand ist
beispielsweise neunteilig in einem Drei-Meter-Rahmenelement ausgebildet.
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Die
Brandschutzverglasung besteht aus einer Vielzahl von monolithischen
Glasscheiben 1 aus Borosilikatglas mit zugehöriger Rahmung,
Dichtung und Halterung 3. Sie ist in den 1 und 3 im Querschnitt
und in den 2 und 4 in einer Frontansicht
dargestellt.
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Der
Begriff „monolitische
Glasscheibe” soll zum
Ausdruck bringen, daß jeweils
eine durchgehend einstückige
Glasscheibe, d. h. kein Verbundglas, verwendet wird.
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Neben
dieser Brandschutzverglasung, bestehend aus monolitischen Borosilikatglasscheiben, weist
die erfindungsgemäße Einrichtung
Düsen 2 zum
Zerstäuben
von Wasser zu einem Wassernebel bzw. Nebelschleier 7 auf,
die Teil einer Hochdruck-Wasservernebelungsanlage sind, die im Raum oberhalb
der abgehängten
Decke 6 mit den gesamten Zuleitungen, Steuerungssystemen
und Auslösemechanismen
integriert ist. Diese das zugeführte Wasser
zu einem Hochdruck-Wassernebel zerstäubenden (oder verdüsenden)
Düsen 2 sind
parallel zur Glastrennwand im Abstand „A” wie beispielsweise 80 cm
bis 1 m, leistenförmig
an der abgehängten
Zwischendecke 6 angebracht. Die Zwischendecke 6 ist dabei
oberhalb der Glastrennwand durch ein Brandschutzpaneel 8 abgeteilt,
das als Oberblende zur Abschottung des feuerabgewandten Raumes 4 dient.
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Die
Düsen 2 werden
durch spezielle Hochdruck-Wassernebeldüsen mit einem definierten Volumenstrom
gebildet. Der Düsenabstand
innerhalb der Leiste beträgt
ca. ein Meter, das entspricht einer Düse je laufenden Meter Trennwand.
Der Betriebsdruck wird durch Pumpensysteme in einer Höhe bereitgestellt,
daß an
der drucktechnisch ungünstigsten Düse ein Mindestdruck
von 100 bar anliegt. Im Mittel wird das Wasser bei Drücken von
10 bis 200 bar zum Erzeugen des Wassernebelschleiers verdüst. Die Zerstäubung des
Wassers erfolgt über
spezielle Micro-Düsen
im Düsenkopf,
mit denen das Sprühbild (Sprühwinkel),
der Durchfluß und
das Tropfenspektrum eingestellt wird. Die Zerstäubung erfolgt dabei vorzugsweise
in der Form, daß 90%
des verdüsten Wassers
in Tropfen < 200 μm enthalten
ist.
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Im
Brandfall (Brandversuch als Normbrand gemäß DIN EN 1363, 1364, 1634)
erhöht
sich die Temperatur im Brandraum 5 sehr stark und es resultiert
daraus eine intensive Wärmestrahlung 9a,
die zusätzlich
zur Wärmekonvektion
auf den angrenzenden Fluchtraum 4 wirkt. Die transparente
Borosilikatscheibe 1 läßt einen
Großteil
der IR-Strahlung passieren. Die Wärmewirkung auf der feuerabgewandten
Seite löst
die Hochdruck-Wassernnebelanlage aus. Durch das Verdüsen von
Wasser wird unmittelbar vor der Brandschutzverglasung ein Wassernebelvorhang 7 der
Breite „B” erzeugt,
welcher die Wärmestrahlung
bindet und die Scheiben der Brandschutzverglasung sowie den feuerabgewandten
Raum kühlt.
Im Brandfall wird daher einmal Integrität und Transparenz der Brandschutzverglasung
im Rahmen der Feuerwiderstandsklasse dauerhaft gewährleistet. Ferner
wird die Konzentration toxischer Rauchgase im feuerabgewandten Raum
durch Auswaschung im Nebelschleier reduziert.
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Im
Brandversuch wurde die Verminderung der Wärmestrahlung durch eine Messung
der Strahlungsenergiedichte nachgewiesen. Nach 60 min betrug die
resultierende Wärmestrahlung
im feuerabgewandten Raum 4 weniger als 15 kW/m2 in
einem Scheibenabstand von 1 m. Gegenüber einem aufbaugleichen Brandversuch
ohne den Einsatz des Wassernebels reduziert sich Wärmestrahlung
somit auf ca. 25% des konventionellen Wertes.
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In
den 5–8 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Brandschutzeinrichtung
dargestellt, das gebäudemäßig (mit
Ausnahme des abgehängten
Zwischenbodens 6) mit dem jenigen nach dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmt,
jedoch als Brandschutzverglasung E 60 keine Glastrennwand, sondern
eine zweiflügelige Tür mit Stahlrahmen 3 und
Oberlicht, die beide jeweils Scheiben 1 aus einem monolithischen
Glas besitzen, aufweist. Diese Brandschutzverglasung schützt primär wie im
ersten Fall den feuerabgewandten Raum 4, der als Flucht-
und Rettungsweg dient. Parallel zum Türelement, das eine Breite von ca.
3 m hat, sind die Düsen 2 der
Hochdruck-Wassernebelungsanlage im Abstand von ca. 80 cm mit ihrer Zuleitung
unmittelbar an der Geschossdecke installiert. Im übrigen gilt
hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise der Brandschutzeinrichtung
das zu den 1 bis 4 gesagte
entsprechend.
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In
den beiden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
wird daher eine Anlage beschrieben, bestehend aus einer Brandschutzverglasung
mit monolithischen Glasscheiben und einer Vorrichtung zum Verdüsen von
Wasser zu Wassernebel, welche im Brandfall eine zusätzliche
transparente Feuerschutzbarriere gewährt, Wärme und Rauchgase feuerabgekehrt
bindet und so exponierte Rettungswege vor gefährlicher Wärmestrahlung und toxischem
Rauch schützt.
Die erfindungsgemäße Anlage
kann in verschiedensten Einsatzbereichen, z. B. für Innenraumverglasungen,
Türen und
Abschottungen eingesetzt werden.
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- 1
- Monolithische
Glasscheibe, Teil der Brandschutzverglasung
- 2
- Düse, als
Teil der Vorrichtung zum Verdüsen von
Hochdruckwassernebel
- 3
- Profilrahmen
mit Dichtung und Halterung, Teil der Brandschutzverglasung
- 4
- Feuerabgewandter
Raum, Rettungsweg
- 5
- Brandraum
- 6
- Abgehängte Zwischendecke
- 7
- Hochdruckwassernebel,
Nebelschleier
- 8
- Oberblende
zur Abschottung des Raumes oberhalb der Zwischendecke (Brandschutzpaneel)
- 9
- Wärmestrahlung