Entrauchungskonzepte

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1 Werkstattbericht Entrauchungskonzepte Fyrabig-Brandschutz in Zürich/Bern/Sachseln April 2010 Frank Ritter

2 AFC Fyrabig Info Kennenlernen von AFC - Know-How & Dienstleistungen - Mitarbeiter Neuigkeiten bei AFC Kontaktpflege, Geselligkeit, Austausch & Networking In regelmässigen Abständen (alle 2 Monate) Jeweils in Zürich und Bern Programm & Daten auf Heute: Tipps und Tricks zu Entrauchungskonzepten Apéro und Diskussion 2

3 AFC Air Flow Consulting AG 3

4 AFC Brandschutz - Mehr Sicherheit für Ihr Gebäude Brandschutzkonzepte - Massgeschneiderte Lösungen. - Individuelle Konzepte nicht Brandschutz ab der Stange - Begleitung vom Wettbewerb bis zur Ausführung Entrauchung - Zum Schutz von Personen und Einrichtungen vor toxischen Gasen und Hitze - Entwicklung von Rauch- und Wärmeabzugskonzepte. - Nachweise mittels Strömungssimulationen - Rauchversuche am fertigen Objekt Fluchtwege - Gewährleistung der Personensicherheit. - Anordnung und Dimensionierung von Fluchtwegen - Nachweis mittels Evakuationssimulationen Integrale Sicherheit - Ganzheitliche Brandschutzkonzepte - Schnittstellen zu Arbeits-, Einbruch- und Sachwertschutz auf. Ausführung - Betrieb - Begleitung der Ausführung und überprüfen der korrekten Umsetzung. - Beurteilung des Sicherheitsstandart im bestehenden Gebäude 4

5 Über uns Geschichte 1995 Spin-Off, ETH Zürich 2000 AFC Air Flow Consulting AG Heute 20 Mitarbeiter Zürich - Bern Luzern (Sachseln) Chur ( Basel) 5

6 Fyrabig Info > Archiv 6

7 Fyrabig Info > Archiv 7

8 Weitere Veranstaltungen Fyrabig Infos - Bauklimatik: Doppelfassaden 1./2. Juni 2010 Sachseln/Zürich/Bern - Contaminant Control Reinraum 28./29 Sept Zürich/Bern - Brandschutz 2./3./9. Nov Zürich/Bern/Sachseln Seminare und Konferenzen - 5. Wissen Forum Bern; Brandschutz in historischen Gebäuden St. Gallen Ausstellungen / Messen - Power Building & Data Center Convetion 27./ Zürich - Ilmac 2010: Industriemesse für Umwelt- und Verfahrenstechnik in Pharma, Chemie und Biotechnologie Basel Infos: 8

9 Ausblick keine Brandschutz-Innovationen 2010 Brandschutz in historischen Bauten EU-Forschungsprojekt Unesco, Forschung, Behörde, Planer Themen - Sicherheit um Weltkulturerbe - Brandschutz in Europa - Rettung von Kunstgütern bei Brand - Verträglichkeit baulicher Massnahmen in geschützten Objekten - Organisatorische Massnahmen am Objekt Kloster St-Gallen 16. Juni

10 3. Übersicht zu einzelnen Themen Betrieb Abschluss Verrauchung ( ) Möblierung Innenhöfe (95-98) 11. Abnahme Integral-Test (73-78) 10. Konformitätsbestätigung (71) 12. Evakuation (80-81) 13. Unterhalt / zykl.test (83-85) 1. Vorschriften / wann ERK? 2. (28-30) BS-Konzept (32-34) Entrauchungskonzept Randbedingungen 3. Mögl. Entrauchungen (36) Vereinfachungen Nachweise (87-93) 4. Vord. RWA (38-40) FW-Pläne Bau / Betrieb Ausführung Baubewilligung 9. Ausführungsbegleitung (65-69) 8. RDA/RWA (62-63) 7. Dim. RWA (56-60) 6. Kosten (49-54) 5. Synergien (42-47) Vorprojekt 10

11 Grossbild 2 BS- Konzept 11

12 1. Randbedingungen ERK (RWA-RDA) als Teil eines BSK (Baueingabe) Teil Entrauchungs-Konzept Anlageprinzip, Zu-, Abluft Natürlich, Maschinell, Intervention Rechnerische Nachweise Leistungen / Grössen je Text + Grafik 12

13 Grossbild 3 Mögl. Entrauchungen 13

14 3. Mögliche Arten von Entrauchungen Entrauchungen Natürlich (Konvektion) Zuluft in Fassade über Boden Abluft über Oberlicht Maschinell (Ventilator, Kanäle) Zuluft; Entnahme über Boden / aus dem Freien, geführt, Auslass über Boden Absaugung; unter Decke wärmeresistent, geführt über Dach / ins Freie Intervention (Brandgasventilator) Überdruck ins Treppenhaus Druckentspannung über hoch liegendes Fenster (Fassade) ins Freie Brandraum 14

15 Grossbild 4 Vordimensionierung RWA 15

16 4. Vordimensionierung RWA Grundlagen Inhalte Entrauchungsnachweis Der im Anschluss an die Simulation zu verfassende Bericht muss mindestens die folgenden grundlegenden Elemente beinhalten: - Schutzziele - Berechnungsannahmen - Definition der Brandszenarien - Resultate der Simulationen - Schlussfolgerungen und Bericht Entrauchungsnachweis - RWA-Steuerung Allgemeine Schutzziele; Artikel 9 der VKF-Brandschutznorm Selbstrettung/Flucht, Rettung, Löschzeit) Recommandation ECA d'application des méthodes d'ingénierie lorsde l'utilisation de modèles de simulation 16

17 4. Vordimensionierung RWA Grundlagen Definition der Brandszenarien - Geometrie des Brandabschnittes - Brandort - Brandeigenschaften - Technische Anlagen (BMA, SP, RWA) - Anordnung der RWA und der Nachströmung - Einfluss von Wind und ungünstigen Aussentemperaturen Recommandation ECA d'application des méthodes d'ingénierie lorsde l'utilisation de modèles de simulation 17

18 4. Vordimensionierung RWA Schutzziele / Grenzwerte Für die Bewertung der Schutzziele sind folgende Kriterien massgebend: - Höhe der raucharmen Schicht (m) nach Zeit - Temperatur der Rauchschicht ( C) - Temperatur der raucharmen Schicht ( C) - Sichtweite in der raucharmen Schicht (m) - CO2-Konzentration in der raucharmen Schicht (Vol%) - CO-Konzentration in der raucharmen Schicht (ppm) - HCN-Konzentration in der raucharmen Schicht (ppm) - O2-Konzentration in der raucharmen Schicht (Vol%) - Wärmestrahlung in der raucharmen Schicht (kw/m2) Recommandation ECA d'application des méthodes d'ingénierie lorsde l'utilisation de modèles de simulation 18

19 4. Vordimensionierung RWA 19

20 Grossbild 7 Dimensionierung RWA 20

21 7. Dimensionierung RWA Projektablauf RWA-Konzept 1. Konzeptentwicklung Erfassung Randbedingungen, Geometrie, Unterteilungen Lüftung (Bestand, angedachtes Konzept, Ideen) Lösungsansätze mit Bauherr + HLK-Ing. diskutieren Entwicklung Konzept durch AFC Vorstellung + Genehmigung Konzept (intern + Behörde) Rechnerischer Nachweis (zeitliche Gliederung) 21

22 7. Dimensionierung RWA Projektablauf RWA-Konzept Konzeptentwicklung 2. Rechnerischer Nachweis (zeitliche Gliederung) Vorbereitung Nachweis; Bestimmung Schutzziele, Szenarien, Vorgehen Untersuchung Nachweis; Begründung, Simulation Besprechung Genehmigung Nachweis mit Behörde Vorgabe Ausführung durch AFC Interne Projektprüfung Ausführung überwachen (Stichproben) Konformität + Integraler Test 22

23 7. Dimensionierung RWA Methoden zur Erstellung rechnerischer Nachweise; Zonenmodelle Eignung für einfache Geometrien. Keine Berücksichtigung physikalischer Randbedingungen analytische Formel für unterschiedliche Strömungssituationen Codes: MRFC, CFAST Strömungssimulationen (CFD) Eignung für komplexe Geometrien. Berücksichtigung physikalischer Randbedingungen Bilanzgleichungen der Strömung auf Millionen von Rechenzellen Codes: FDS, CFX, Fluent 23

24 7. Dimensionierung RWA Zonenmodell Eignung für einfache Geometrien Keine Berücksichtigung Strömungsverhältnisse /Physikalischer Randbedingungen z.b. MRFC Modell Verlauf raucharme Schicht Variante: Zonenmodell 2 Absaugstellen, mit je m 3 /h 24

25 7. Dimensionierung RWA Strömungsmodell (CFD) Eignung für komplexe Geometrien Berücksichtigung Strömungsverhältnisse /Physikalischer Randbedingungen z.b. CFX Rauchverteilung = Sichtweiten Rauchverteilung auf vertikalen Schnitten Rauchverteilung horizontal auf 2.5 m Projekt mit CFD 25

26 7. Dimensionierung RWA Beispiel Projekt mit CFD Rauchverteilung auf 2.5 m 140 C Temperaturverteilung auf 2.5 m 100 C 60 C 20 C 26

27 7. Dimensionierung RWA Beispiel Projekt mit CFD: Nespresso Avenches 140 C Temperaturen an der Wand 100 C 60 C 20 C 6 kw/m 2 Wärmestrahlungsintensität auf 2.5m 4 kw/m 2 2 kw/m 2 0 kw/m 2 27

28 Grossbild Vereinfachungen rechn.nachweise Synergien 28

29 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Thun, Schönbühl, Brügg In Abweichung zur Norm / Aufzeigen der Gleichwertigkeit Statistischer Nachweis 1; Belegung, Personenströme Brandschutzkonzept Vorschriften VKF vs projektspez. Anforderungen Grundlage für Bemessung Fluchtwege +Notausgängen Personenzählung an Rekordtag (10%) 29

30 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Schönbühl In Abweichung zur Norm / Aufzeigen der Gleichwertigkeit Simulation / Nachweis 1; Belegung, Personenströme Personenbelegung / Konzentrationen Dimensionierung Fluchtwege + Notausgänge Berechnungsmodell Gehwege der Agenten Dichteverteilung 30

31 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Schönbühl In Abweichung zur Norm / Aufzeigen der Gleichwertigkeit Simulation / Nachweis 2; Entrauchung Läden Rauchdichte (Sichtweite) Temperaturen (Panik) 31

32 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Schönbühl In Abweichung zur Norm / Aufzeigen der Gleichwertigkeit Simulation / Nachweis 2; Entrauchung Mall Rauchdichte (Sichtweite) Temperaturen (Panik) 32

33 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Thun In Abweichung zur Norm / Aufzeigen der Gleichwertigkeit Simulation / Nachweis 3; CO-Ausbreitung Parking Verzicht auf verteiltes Lüftungsnetz in 3 geschossigem Parking 33

34 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Thun Projektspezifisch Simulation / Nachweis 4; Wind / Eingangssituation Aussenraum; Wind auf Eingang (Winter / Sommer) Innenraum; Zugerscheinungen Bereich SuperMarkt Massnahmen Windfang Luftvorhang / Säulen 34

35 13. Vereinfachungen = rechnerische Nachweise M in Schönbühl Schattenverlauf Projektspezifisch Simulation / Nachweis 5; Komfort Wärmeeintragung / Überhitzung / Blendung Massnahmen Beschattungseinrichtung Wahl der Gläser Berechnungsmodell Resultate 35

36 CO-Lüftung in Parking Problemstellung - Analyse der CO-Belastung in Parking - Evaluation kostengünstiger alternativen zu SWKI - Minimierung der Installationskosten Vorgehen - Basiskonzept ist Lüftung nach SWKI (Verteilte Zu- & Abluft) - 3D-Modellierung mit CFD - Auswertung der CO-Verteilung für optimiertes Konzept - Nachweis genügender Luftqualität bei reduzierter Luftmenge Kundennutzen - Personensicherheit gewährleistet dank tiefer CO- Belastung - Einsparung bei Installation durch Nutzung der RWA-Kanäle - Planungssicherheit 36

37 Resultate der CFD-Simulation müssen vergleichbar sein CO Verteilung auf 1.0m Höhe im UG1 nach SWKI CO Verteilung auf 1.0m Höhe im UG1 mit vereinfachtem System 37

38 Grossbild 9 Ausführungsbegleitung 38

39 9. Ausführungsbegleitung 39

40 Grossbild 10 Konformitätsbestätigung 40

41 10. Konformitätserklärung Grundlagenpapier für Abnahme Zu Inbetriebnahme; Korrekte Umsetzung der Planungsvorgaben (unterschriebenes Ausführungsprojekt / rechnerischer Nachweis) Fachgerechte Umsetzung Fertigstellung + Test des Einzelgewerks Später ; Wartung/Unterhalt (techn.spezifikationen) Umbau; was wurde eingebaut? (Produkt, Einbauart, Steuerungen) 41

42 10. Konformitätserklärung 42

43 Grossbild 11 Abnahme, Verrauchung 43

44 11. Abnahme Integraler Test (VKF) Verrauchung im Brandraum Visuelle Überprüfung Detektion Alarmierungen Intern/extern Brandfallsteuerungen A Test 1; BFS mit Normalnetz Test 2; BFS unter Notstrom Test 3; Sprinkler Zusätzlich; Evakuationsdurchsage 44

45 11. Abnahme Grundlagenpapier für Abnahme Brandfallsteuerungsmatrix Bestätigungen; Fertigstellung + Test des Einzelgewerks durch Unternehmer (Türen, Elektroinst., Entrauchung, BMA,..) Fertigstellung + Test der Steuerung durch Unternehmer/Programmierer) (Brandmeldeanlage oder/und Software) Softwaretest aller Brandfallsteuerungen durch Koord.HT/Programmierer) Dokumentation Test Bestätigung der erfolgreichen Test = unterschriebene Abnahmebescheinigung 45

46 Ausführung; Überprüfung vor Ort Test Verrauchung + Integral (Brandfallsteuerungen) Ziel (z.b. Heissgasverrauchung) BS-Ing. für Validierung Simulation Lüftung-Ing. für Entrauchung Elektro-Ing. für (Brandfall-) Steuerungen Bauherr als Kostenträger 46

47 Grossbild 13 Unterhalt / zykl.test 47

48 13. Betrieb und Unterhalt Wartung und Unterhalt Technischer Sicherheitseinrichtungen Wieso? / Gesetzl. Anforderungen Verschiedene Testmöglichkeiten + was passiert beim Test Je Einzelgewerk (BMA, SP, RWA, Evak, Notstrom, ) Steuerungen (BMA, SPS,..) Integraler Test Vorschlag zyklische Wartung übergeordneten Test Dokumentation zur Nachvollziehbarkeit Musterdokumente Notfall-Liste 48

49 13. Betrieb und Unterhalt Wartung und Unterhalt Technischer Sicherheitseinrichtungen Wieso? / Gesetzl. Anforderungen Verschiedene Testmöglichkeiten + was passiert beim Test Je Einzelgewerk (BMA, SP, RWA, Evak, Notstrom, ) Steuerungen (BMA, SPS,..) Integraler Test Vorschlag zyklische Wartung übergeordneten Test Dokumentation zur Nachvollziehbarkeit Musterdokumente Notfall-Liste 49

50 13. Betrieb und Unterhalt Wartung und Unterhalt Technischer Sicherheitseinrichtungen Wieso? / Gesetzl. Anforderungen Verschiedene Testmöglichkeiten + was passiert beim Test Je Einzelgewerk (BMA, SP, RWA, Evak, Notstrom, ) Steuerungen (BMA, SPS,..) Integraler Test Vorschlag zyklische Wartung übergeordneten Test Dokumentation zur Nachvollziehbarkeit Musterdokumente Notfall-Liste 50

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