Entrauchungskonzepte

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

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 www.afc.ch Heute: Tipps und Tricks zu Entrauchungskonzepten Apéro und Diskussion 2

AFC Air Flow Consulting AG 3

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

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

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Weitere Veranstaltungen Fyrabig Infos - Bauklimatik: Doppelfassaden 1./2. Juni 2010 Sachseln/Zürich/Bern - Contaminant Control Reinraum 28./29 Sept. 2010 Zürich/Bern - Brandschutz 2./3./9. Nov. 2010 Zürich/Bern/Sachseln Seminare und Konferenzen - 5. Wissen Forum Bern; Brandschutz in historischen Gebäuden 16.6.2010 St. Gallen Ausstellungen / Messen - Power Building & Data Center Convetion 27./28.4.2010 Zürich - Ilmac 2010: Industriemesse für Umwelt- und Verfahrenstechnik in Pharma, Chemie und Biotechnologie 21. -24.9.2010 Basel Infos: http://www.afc.ch/deutsch/news/veranstaltungen/ 8

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 2010 9

3. Übersicht zu einzelnen Themen Betrieb Abschluss Verrauchung (100-104) 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

Grossbild 2 BS- Konzept 11

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

Grossbild 3 Mögl. Entrauchungen 13

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

Grossbild 4 Vordimensionierung RWA 15

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 2003 - Selbstrettung/Flucht, Rettung, Löschzeit) Recommandation ECA d'application des méthodes d'ingénierie lorsde l'utilisation de modèles de simulation 16

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

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

4. Vordimensionierung RWA 19

Grossbild 7 Dimensionierung RWA 20

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

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

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

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 20 000 m 3 /h 24

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

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

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

Grossbild Vereinfachungen rechn.nachweise Synergien 28

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Grossbild 9 Ausführungsbegleitung 38

9. Ausführungsbegleitung 39

Grossbild 10 Konformitätsbestätigung 40

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

10. Konformitätserklärung 42

Grossbild 11 Abnahme, Verrauchung 43

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

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

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

Grossbild 13 Unterhalt / zykl.test 47

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