Brandschutztechnische Analyse für ein Hängewarenlager mittels Simulationen am Beispiel des Projektes Roy Robson, Lüneburg

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1 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 1 IWL Logistiktag /

2 Information Gruner Brandschutz > Geschäftsbereich Brandschutz über 65 Mitarbeiter > Gruner GmbH, Stuttgart 10 Mitarbeiter > Standorte Köln, Hamburg, Wien, Zürich, Bern > Hauptsitz in Basel 2 IWL Logistiktag /

3 Kompetenzen > Beratung > Brandschutzkonzepte > Fachbauleitung > Qualitätssicherung > Ingenieurmethoden > Rauchversuche > Planung 3 IWL Logistiktag /

4 Agenda > IndBauRL 2014 Grundlagen > Projektvorstellung > Brandschutzkonzept > Brandsimulation Grundlagen > Brandsimulation > Ergebnis 4 IWL Logistiktag /

5 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 5 IWL Logistiktag /

6 Sicherheitskategorien > K 1 ohne besondere Maßnahmen für Brandmeldung oder Brandbekämpfung > K 2 mit automatischer Brandmeldeanlage > K mit automatischer Brandmeldeanlage Werkfeuerwehr. > K 4 mit selbststätiger Feuerlöschanlage 6 IWL Logistiktag /

7 Nachweismethoden der IndBauRL Abschnitt 6 > Tabellenverfahren Abschnitt 7 > Rechenverfahren > Brandlastermittlung Ingenieurmethoden bocl1 > Brand- oder Rauchsimulation > Spezielle Fragestellungen 7 IWL Logistiktag /

8 Folie 7 bocl1 beispielweise Claudia Book;

9 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 8 IWL Logistiktag /

10 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 9 IWL Logistiktag /

11 Rettungswege > Industriebauten > 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 10 IWL Logistiktag /

12 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 m² eine Auslösegruppe > Zuluft 12 m² 11 IWL Logistiktag /

13 Visualisierung 12 IWL Logistiktag /

14 Projektvorstellung > Bruttogrundfläche: m² > Höhe Unterkante Trapezblech: ca. 11 m > Feuerwehrumfahrt > Selbsttätige Feuerlöschanlage (Sicherheitskategorie 4) > Bühnenanlage mit 2 Ebenen > Bundesland Niedersachsen > Brandmeldeanlage als Forderung der Versicherung (Sachwertschutz) 13 IWL Logistiktag /

15 Grundriss 14 IWL Logistiktag /

16 Bühnenanlage > 3 Ebene 15 IWL Logistiktag /

17 Bühnenanlage - Film Einlagerung Abhängelager 16 IWL Logistiktag /

18 Brandschutzkonzept > Alte Industriebaurichtlinie (2000) > Sicherheitskategorie K4 > Selbstständige Feuerlöschanlage > Brandabschnitt bis 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 17 IWL Logistiktag /

19 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 18 IWL Logistiktag /

20 Brandsimulation Grundlagen > Ingenieurverfahren zur Bemessung der Rauchableitung aus Gebäuden > VDI > VDI > 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 Brandmeldeanlagen - Ansaugrauchmelder 19 IWL Logistiktag /

21 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. 20 IWL Logistiktag /

22 Kritische Auseinandersetzung > Ungenaue Abbildung der Durchlässigkeit von Gitterrosten (genauere Betrachtung z. B. mit STAR CCM + nötig) > Vereinfachte Geometrie und Auswertung, um Rechenzeit zu sparen 21 IWL Logistiktag /

23 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) 22 IWL Logistiktag /

24 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 23 IWL Logistiktag / Zuluft FDS Modell

25 Modell FDS Brandort FDS Modell, Erdgeschoss FDS Modell, Ebene 24 IWL Logistiktag /

26 Design-Fire > Hochenergie Brand: αt² - Ansatz > Brandgut: Polyester: Heizwert = 21,1 MJ/kg ; spez. Wärmefreisetzungsrate = 268 kw/m² Wärmefreisetzungsrate Simulation bis Sprinklerauslösung Wärmefreisetzung [kw] langsam mittel schnell sehr schnell 0 Simulationszeit [s] 25 IWL Logistiktag /

27 Eingabewerte > Annahme: Standardsprinkler Geschwindigkeit der Brandentwicklung Wärmefreisetzungsrate Langsam 1,4 MW 5,3 m² Mittel 1,5 MW 5,5 m² Schnell 1,6 MW 6,0 m² Brandfläche Sehr schnell 2,7 MW 10,1 m² Maßgebende Annahmen Menge Brandlast 26 IWL Logistiktag /

28 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 27 IWL Logistiktag /

29 Ergebnis 28 IWL Logistiktag /

30 Ergebnis langsame Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 220 s, Detektion BMA 29 IWL Logistiktag /

31 Ergebnis langsam Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 90 s, Detektion BMA 30 IWL Logistiktag /

32 Ergebnis mittlere Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 140 s, Detektion BMA 31 IWL Logistiktag /

33 Ergebnis mittlere Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 60 s, Detektion BMA 32 IWL Logistiktag /

34 Ergebnis schnelle Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 95 s, Detektion BMA 33 IWL Logistiktag /

35 Ergebnis schnelle Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 30 s, Detektion BMA 34 IWL Logistiktag /

36 Ergebnis sehr schnelle Brandentwicklung Skala Extinktionskoeffizient Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 65 s, Detektion BMA 35 IWL Logistiktag /

37 Ergebnis sehr schnelle Brandentwicklung Extinktionskoeffizient nach Simulationssekunde 25 s, Detektion BMA 36 IWL Logistiktag /

38 Ergebnis Geschwindigkeit der Brandentwicklung Auslösezeit Sprinkler (Annahme) Auslösezeit BMA (inkl. 120 s Verzögerungszeit) Auslösezeit Sprinkler (Annahme) Auslösezeit BMA (inkl. 120 s Verzögerungszeit) Hängewarenlager 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 37 IWL Logistiktag /

39 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 38 IWL Logistiktag /

40 Vielen Dank Fragen? > Hier am Stand > > > + 49 (711) >. >. Linkedin 39 IWL Logistiktag /