DE20115134U1

DE20115134U1 - Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen

Info

Publication number: DE20115134U1
Application number: DE20115134U
Authority: DE
Original assignee: Bahn Station & Service AG Deut
Current assignee: Kidde Brand und Explosionsschutz GmbH
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2011-09-14

Description

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Beschreibung

Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen
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Die Erfindung betrifft eine Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen. Sie ist dafür bestimmt, eine Ausbreitung von Feuer, Rauch und anderen möglicherweise giftigen Brandprodukten insbesondere an solchen baulichen Einrichtungen wirkungsvoll zu verhindern, die über Tunnelröhren untereinander oder mit einem Außenraum verbunden sind. In besonderer Weise ist die Erfindung anwendbar zur Abschottung von Tunnelöffnungen im Eisenbahnwesen sowie für eine Absicherung von Rolltreppenbereichen an tiefgelegten Bauwerksteilen, wie insbesondere U-Bahnhöfe, gegenüber höher liegenden Bereichen.

Bauliche Öffnungen in Gebäuden und Anlagen mit brandschutztechnischen Anforderungen müssen mit verschließbaren bzw. selbstschließenden Feuerschutzabschlüssen mit vorgeschriebener Mindestschutzwirkung ausgerüstet sein. Üblicherweise kommen dafür Brandschutztüren und -tore zum Einsatz, die eine bauaufsichtliche Zulassung besitzen.

Diese Forderungen an baulichen Anlagen des Eisenbahnwesens in adäquater Weise umzusetzen ist dagegen nicht unproblematisch. An Tunneln beispielsweise ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass ein Passieren von Zugeinheiten oder Wagen auch noch nach Ausbruch eines Feuers keinesfalls verhindert werden darf. Hinzu kommt ein mögliches Vorhandensein von Oberleitungssystemen.

Am Ausgang von tiefliegenden Bahnhofsbereichen, die zumeist über Rolltreppen zu verlassen sind, darf weiterhin aus Gründen eines immer im Vordergrund stehenden Personenschutzes kein Fluchtweg — auch und schon gar nicht nach Ausbruch eines Feuers - versperrt werden.

Gleichwohl muss die Ausbreitung eines entstandenen Brandherdes so weit wie möglich durch geeignete bauliche Maßnahmen verhindert werden. Tatsächlich sind an den geschilderten, regelmäßig tunnelförmig ausgebildeten Einrichtungen solche Forderungen wegen des darin oftmals vorgefundenen hohen Strömungs- oder Winddruckes, der eine Brandausbreitung eher begünstigt, sogar von besonderer Bedeutung.

Ein Ausweg aus diesen scheinbar unvereinbaren Anforderungen ist durch die mögliche Anwendung von Wasser als maßgebliches Medium zum Aufbau von in ihrer Beschaffenheit liquiden Feuerschutzbarrieren beschrieben worden. Derar-

tige Einrichtungen bieten den Vorteil, dass zumindest ein ungehinderter Durchgang durch eine solcherart errichtete Barriere gewährleistet ist, und mögliche Fluchtwege auch im Notfall nicht abgesperrt werden.

Es sind in diesem Sinne Anordnungen bekannt geworden, die über in bestimmter Weise gefährdete räumliche Bereiche einen Wassernebel legen, der sich gleichmäßig verteilt und sodann zu einem möglichst langsamen Absinken gebracht wird. Solche Anlagen sind geeignet, die infolge eines Brandes eintretenden hohen Belastungen an Rauch und Schadstoffen zu vermindern und etwaige Fluchtwege offen zuhalten, nicht aber, die weitere Ausbreitung eines Brandherdes zu verhindern. Um diese Zielstellung zu erfüllen, bedarf es einer liquiden Feuerschutzbarriere, die gleichsam eines Wasserschleiers in vertikaler Ausrichtung über das gesamte Profil einer zu schützenden tunnelförmigen Öffnung ausgebreitet ist.

Aus der JP 06190075 ist eine Vorrichtung für einen solcherart benannten Wasserschleier bekannt. Dieser wird geformt aus schlitzförmigen Öffnungen an der Oberseite eines Durchganges. Diese Öffnungen werden von einem Tank aus mit Wasser versorgt und erzeugen bei zweckgemäßer Einstellung der Öffnungen einen stabilen filmartigen Wasservorhang, der geeignet ist, einen gewissen Schutz gegen unerwünschte Gase aufzubauen. Eine weitere Anordnung für die Ausbildung eines vergleichbaren Wasserschleiers wird in JP 04319368 aufgezeigt. Durch diese Anordnung wird Wasser unter Ausnutzung der Schwerkraft über die gesamte Breite eines Raumes aus einer darüber angeordneten Düse in Richtung auf den Boden abgelassen. Auch hier entsteht ein filmartiger Wasserschleier, der in der Lage ist, eine Rauchausbreitung zu stoppen und gleichzeitig ungehinderten Durchgang für etwaige Flucht- oder Rettungsmaßnahmen zu ermöglichen. Es ist jedoch sehr unsicher, derartige mittels eines Wasserfilms geschlossene Wasserschleier auch für größere bauliche Öffnungen einzusetzen, da das Aufrechterhalten der so wichtigen Dichtheit insbesondere auf dem Wege der Ausnutzung der Schwerkraft dort nicht mehr praktikabel ist. Zudem würde der Wasserschleier an jedem in die Öffnung eingebrachten Hindernis aufreißen und somit allein daran scheitern. Auch eine Unvereinbarkeit eines solcherart geschlossenen Wasserschleiers gegenüber hochspannungsführenden Oberleitungssystemen schließt diese einfache Form für eine Anwendung letztendlich aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, mit der eine zuverlässig dichte und auch durch eingebrachte Hindernisse nicht unterbrechbare Abschottung von tunnelartigen baulichen Anlagen gegenüber einer Ausbreitung von Feuer, Rauch sowie gas- oder partikelförmigen

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Brandprodukten und von Strahlungswärme gewährleistet ist. Dabei soll der ungehinderte Durchgang von Personen und Objekten ohne eine Öffnung der Abschottung gewährleistet sein und keine Beeinträchtigung der Funktion von O-berleitungssystemen eintreten.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Ausführungen und vorteilhafte Lösungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der in besonderer Weise aufgebaute Wasserschleier setzt sich strukturell aus einer Vielzahl einzelner Wassertröpfchen und nicht aus einem geschlossenen Film zusammen. Herangezogene Brandgase werden durch die turbulierenden impulsartigen Strömungen erfasst, bleiben an den Wassertröpfchen haften und werden schließlich mit dem sich absenkenden Wasserschleier niedergeschlagen. Wegen der gleichmäßig in alle Richtungen erzeugten Bewegungsenergie der Wassertröpfchen ist ein Eindringen von Objekten oder aber von Personen in den Wasserschleier völlig unerheblich in Bezug auf die Kriterien einer stabilen und kontinuierlich dichten Abschottung gegenüber Feuer und Rauch. Der austretende Wassernebel mit seiner immens großen Oberfläche ist dabei zusätzlich in der Lage, Wärmestrahlung in einem beträchtlichen Umfang aufzunehmen und zu kompensieren. Es wird so bewirkt, dass auf der Schutzseite hinter einer in Betrieb gesetzten erfindungsgemäßen Anordnung nach einer sogenannten Wirkzone kein sicherheitsrelevanter Durchtritt von Hitze sowie sichtbaren und unsichtbaren Brandprodukten, wie Rauch, Brandgase und dergleichen nachweisbar ist.

Für eine Abschottung gegen Feuer und Rauch, die in ihrem Ausmaß typischerweise der Wärmefreisetzungsrate eines in Brand geratenen U-Bahn-Waggons entsprechen, genügt eine Wirkzone von 10m, um den daran angrenzenden Bereich völlig gefahrlos betreten zu können.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist auch, dass sich infolge der Zusammensetzung des Wasserschleiers aus einer Vielzahl von sehr kleinen Wassertröpfchen an spannungsführenden Teilen, die sich im Sprühbereich oder sogar direkt innerhalb des Wasserschleiers befinden, kein Spannungsdurchschlag einstellt. Ein solcher Nachweis konnte selbst an Oberleitungssystemen erbracht werden, die üblicherweise mit 15 kV bei 16 2/3 Hz betrieben werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ist somit für Tunnelanlagen, die von Eisenbahnfahrzeugen benutzt werden auch dann anwendbar, wenn darin Oberleitungen für Fahrstrom installiert sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung befindet sich unterhalb des Fußbodenniveaus ein Sammelbecken, welches das während des Sprühbetriebes anfallende Wasser aufnimmt. Von hier aus kann es dem Kreislauf des Wassers erneut zugeführt werden. Zur Reduzierung der in einem Vorratsbehälter bevorrateten Wassermenge ist eine Fremdeinspeisung, etwa aus einem gegebenenfalls vorhandenen Sprinklersystem oder aus dem Trinkwassernetz, vorgesehen. Hierdurch wird außerdem erreicht, dass einer Temperaturerhöhung des im Kreislauf befindlichen Wassers entgegengewirkt werden kann. Hierzu ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch eine Temperaturüberwachung oder -regelung vorhanden.

Untersuchungen zur Optimierung der Wirksamkeit von Anordnungen nach den erfindungsgemäßen Merkmalen haben gezeigt, dass die Aufstellung nur eines einzelnen Sprührohrbogens nicht ausreichend ist, einen vollständigen Schutz gegenüber einem Durchtritt von Brandprodukten herzustellen, da hinter diesem einzeln aufgestellten Sprührohrbogen geringe Mengen durchgebrochener Wärmestrahlung und/oder durchgebrochener Rauchpartikel zu verzeichnen sind. Die Aufstellung von Sprührohrbogen in Doppelanordnung dagegen erweist sich als einwandfrei sicher in Bezug zu den angestrebten Wirkungen. Zweckmäßig ist eine Aufstellung der Sprührohrbogen in etwa einem Meter Abstand zueinander. Ein Hinzufügen von noch weiteren Sprührohrbogen über diese Doppelanordnung hinaus, erbringt hingegen keinen zusätzlichen Sicherheitsgewinn, solange die erwartete Wärmefreisetzungsrate diejenige eines angenommenen U-Bahn-Waggons nicht wesentlich übersteigt.

Es wurde ferner gefunden, dass die Stabilität des mit den erfindungsgemäßen Mitteln aufgebauten Wasserschleiers Luftströmungen bis etwa 5 m/s standhält.

Zum Schutz der erfindungsgemäßen Anordnung vor Beschädigungen oder Vandalismus ist diese in einem speziellen Gehäuse untergebracht, welches im Auslösefall mechanisch, elektromechanisch oder pyrotechnisch angetrieben freigegeben wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zur
Abschottung von Feuer und Rauch,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Sprührohrbogens mit daran
angeordneten Mehrfachdüsen und die Struktur eines Wasserschleiers,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Sprührohrbogens mit Abdeckung und federbelastetem
Sperrmechanismus und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines Sprührohrbogens mit Abdeckung und pyrotechnisch
ausgelöstem Sperrmechanismus.

Ein Sprührohrbogen 2 mit einer Nennweite DN 50 ist gemäß Figur 1 in einem zu schützenden Bereich einer baulichen Öffnung 1 so eingebracht, dass der umgrenzenden Kontur folgend die Seitenwände und die Decke der baulichen Öffnung jeweils mit Abschnitten des Sprührohrbogens 2 belegt sind. In einem Abstand von einem Meter folgt diesem ersten Sprührohrbogen 2 in paralleler Ausrichtung ein zweiter, ansonsten ebenso aufgebauter Sprührohrbogen 2. Beide Sprührohrbogen 2 sind separat in einem U-förmigen Kanal 17 untergebracht, der mit einer Abdeckung 11 versehen ist. In einem regelmäßigen Abstand von 0,4 Metern befinden sich entlang der beiden Sprührohrbogen 2 Düsenanschlussstellen, an denen jeweils eine Mehrfachdüse 4 aufgesetzt ist. Die Mehrfachdüsen 4 sind an den horizontal verlaufenden Bereichen der Sprührohrbogen 2 um einen Anstellwinkel 9 von 30° nach unten geschwenkt ausgerichtet, während die an den vertikal verlaufenden Bereichen der Sprührohrbogen 2 aufgesetzten Mehrfachdüsen 4 um einen Anstellwinkel 9 von 45° jeweils nach innen zeigend geneigt sind. Alle Einbaulagen der Mehrfachdüsen 4 sind so gewählt, dass sie der zu erwartenden Brandseite 3 entgegengerichtet sind.

Am Boden der baulichen Öffnung 1 befindet sich unterhalb eines vergrößerten Bereiches um die Einbauposition der Sprührohrbogen 2 ein Sammelbecken 7, das mit einem Gitterrost abgedeckt ist. Von dem Sammelbecken 7 aus führt ein Ableitungssystem 14 zu einem Vorratsbehälter 8, der in seinem Volumen an die erforderliche Wassermenge der zu schützenden baulichen Öffnung 1 angepasst ist. Von dem Vorratsbehälter 8 führt ein Zuleitungssystem 15 zu den Sprührohrbogen 2. Innerhalb des Zuleitungssystems 15 befindet sich eine Pumpe 16. Das Zuleitungssystem 15 ist außerdem mit einer externen Wasser-Versorgung verbunden, die beispielsweise bei anderslautenden Einsatzbedingungen für die Einspeisung in eine ansonsten unabhängig arbeitende Sprinkleranlage bestimmt ist.

Aus der Figur 2 ist eine Anordnung der Mehrfachdüsen 4 und eine Struktur des Wasserschleiers 6 erkennbar. Der Wasserschleier 6 setzt sich aus turbulierenden impulsartigen Strömungen zusammen, die jeweils zu mehrfach gestaffelt ineinandergreifenden Hohlkegeln feinen Wassernebels 5 geformt sind. Sie bilden Kaskaden aus vielen sowohl in Längsrichtung zu den Mehrfachdüsen 4 als auch seitlich zu benachbarten Mehrfachdüsen 4 sich überlagernden Hohl-

kegeln feinen Wassernebels 5. Der Wasserschleier 6 ist somit errichtet aus direkten Einströmungen in die Hohlkegel feinen Wassernebels 5, aus Überschneidungen dieser Hohlkegel feinen Wassernebels 5 untereinander sowie aus dabei erzeugten Sekundärströmungen und Verwirbelungen. Es entsteht ein sich über den gesamten Querschnitt der baulichen Öffnung 1 erstreckender und alle Lücken ausfüllender dichter Wasserschleier 6.

Infolge der Zusammensetzung dieses Wasserschleiers 6 aus einer Vielzahl von kleinsten Wasserpartikeln (Wassertröpfchen), die im wesentlichen einen Durchmesser von etwa 10 bis 100 &mgr;&iacgr;&tgr;&igr; aufweisen, entsteht eine enorm große Oberfläche. Sie ist geeignet, beträchtliche Mengen von auf der Brandseite 3 erzeugter Wärmestrahlung zu absorbieren. Herangezogene Brandgase werden durch die innerhalb des Wasserschleiers 6 gezielt aufgebaute Bewegungsenergie ebenfalls turbuliert, bleiben an den Wasserpartikeln haften und werden schließlich mit dem sich absenkenden Wasserschleier 6 niedergeschlagen.

Wegen der gleichmäßig in alle Richtungen erzeugten Bewegungsenergie der Wasserpartikel ist ein Eindringen von Objekten oder aber von Personen in den Wasserschleier 6 ohne Nachteile für die Schutzwirkung des Wasserschleiers 6.

Ein solcherart erzeugter Wasserschleier 6 weist eine hohe Schutzwirkung

auf. Brände, die in ihrer freigesetzten Wärmeenergie etwa derjenigen eines in Brand geratenen U-Bahn-Waggons entsprechen, werden in ihren Emissionen soweit eingedämmt, dass nach einer mit etwa 10 Metern bemessenen Wirkzone hinter den Sprührohrbögen 2 gefährdende Brandprodukte bereits nicht mehr nachweisbar sind, wobei Luftströmungen bis zu einer Stärke von etwa 5 m/s die Qualität des Wasserschleiers 6 nicht mindern.

Beide Sprührohrbögen 2 sind separat in abgedeckten U-förmigen Kanälen 17 untergebracht. Die Abdeckungen 11 sind einseitig mit Scharnieren 18 befestigt. Auf der den Scharnieren 18 gegenüber liegenden Seite befindet sich gemäß der Figur 3 ein federbelasteter Sperrmechanismus 12, der elektromechanisch ausgelöst wird. Optional ist es auch möglich, einen pyrotechnischen Sperrmechanismus 13 gemäß Figur 4 zu verwenden.

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1	bauliche Öffnung
2	Sprührohrbogen
3	Brandseite
4	Mehrfachdüse
5	Hohlkegel feinen Wassernebels
6	Wasserschleier
7	Sammelbecken
8	Vorratsbehälter
9	Anstellwinkel

10 spannungsführender Leiter

11 Abdeckung

12 federbelasteter Sperrmechanismus 13 pyrotechnischer Sperrmechanismus

14 Ableitungssystem

15 Zuleitungssystem

16 Pumpe

17 U-förmiger Kanal 18 Scharnier

Claims

1. Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sprührohrbögen (2) in einem Abstand zueinander einer umgrenzenden Kontur einer baulichen Öffnung (1) an ihren Seiten sowie oberhalb dieser baulichen Öffnung (1) folgend angeordnet sind, und dass sich entlang dieser Sprührohrbögen (2) in regelmäßigen Abständen Mehrfachdüsen (4) befinden, die um einen Anstellwinkel (9) der zu erwartenden Brandseite (3) entgegengerichtet sind, dass sich der Wasserschleier (6) zusammensetzt aus turbulierenden impulsartigen Strömungen, die jeweils zu mehrfach gestaffelt ineinandergreifenden Hohlkegeln feinen Wassernebels (5) geformt sind und als Kaskaden vieler sowohl in Längsrichtung zu den Mehrfachdüsen (4) als auch seitlich zu benachbarten Mehrfachdüsen (4) sich überlagernden Hohlkegeln feinen Wassernebels (5) den gesamten Querschnitt der baulichen Öffnung (1) ausfüllen.

2. Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb der von den Sprührohrbögen (2) umschlossenen baulichen Öffnung (1) offene spannungsführende Leiter (10), insbesondere Oberleitungssysteme, befinden.

3. Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprührohrbögen (2), insbesondere bei einem Einbau in öffentlich zugänglichen baulichen Anlagen, durch eine Abdeckung (11) gesichert sind, die sie gegen unbefugten Zugriff schützt.

4. Wasserschleieranlage zur Abschottung von Feuer und Rauch an baulichen Anlagen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungseinheiten zum Auslösen des Wasserschleiers (6) auf derjenigen Seite der Sprührohrbögen (2) angeordnet sind, die der zu erwartenden Brandseite (3) abgewandt ist.