Sprinkler - Rundum geschützt

SPRINKLER SCHÜTZEN DAS HÖCHSTE HOLZHAUS DEUTSCHLANDS

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In Hamburg entsteht zurzeit das höchste Haus Deutschlands komplett in Holzbauweise. Da die Feuerwehr im Brandfall keine Möglichkeiten hat, von außen zu löschen oder den Einsatzkräften einen gesicherten Rückzugsweg zur Verfügung zu stellen, muss ein besonderes Augenmerk auf den Brandschutz gelegt werden. Hier kommt der Sprinklertechnologie für den Schutz der Innenräume und der Fassaden eine besondere Bedeutung zu.

65 Meter Höhe, 18 Geschosse, davon 16 komplett in Holzbauweise: Mit „Roots“ entsteht in der Hamburger Hafen-City zurzeit das höchste Holzhochhaus Deutschlands: Der Turm sowie der L-förmige siebengeschossige Anschlussbau beherbergt Ausstellungs- und Büroräume sowie insgesamt 181 Wohnungen.

Nicht alle Bauteile sind beim Roots aus Holz. Das Gebäude wird Hybridbauweise errichtet, das heißt, die Sockelgeschosse des Gebäudekomplexes und das erste und zweite Obergeschoss des Hochhauses werden ebenso wie die Treppenkerne in herkömmlicher Massivbauweise mit Stahlbetonbau errichtet. Alle weiteren Obergeschosse erhalten Decken und tragende Wände in Holzbauweise, auch die Fassade besteht aus Holz. Insgesamt werden bis zur geplanten Fertigstellung 2024 über 5.500 m3 Konstruktionsholz im Gebäudekomplex verbaut sein.

VOLLFLÄCHIGE SPRINKLERUNG IM GESAMTEN GEBÄUDE

Bedingt durch die Hybridbauweise wurden sehr hohe Ansprüche an den Brandschutz formuliert. Ein wesentlicher Bereich dieser Anforderungen betrifft die vollflächige Sprinklerung im gesamten Hochhaus. Konkret beinhaltet dies vor allem den Schutz der Wohnflächen.

Auch wenn Sprinkleranlagen als vorbeugender Brandschutz eine hervorragende Erfolgsbilanz aufweisen, sind sie in privat genutzten Wohngebäuden meist immer noch die Ausnahme. Dies hat vor allem zwei Gründe: Eine offene Leitungsverlegung mit sichtbarem Rohrnetz kann für das Raumdesign durchaus eine Herausforderung darstellen. Außerdem können sich Risiken ergeben, wenn durch Unachtsamkeit der Wohnungsnutzer Sprinklerköpfe beschädigt werden und die Anlage auslöst. Die Errichtung der Sprinklerung oberhalb einer gestalterischen Deckenbekleidung ist im Roots durch die Vorgabe des Bauherrn, die Geschoss- und Raumhöhen zu optimieren, nicht möglich.

FLEXIBLE LÖSUNG FÜR DIE VERLEGUNG DES LEITUNGSNETZES

Um einerseits den Zielen und Vorgaben des Brandschutzkonzeptes für das Roots nachzukommen und dabei andererseits den gestalterischen Spielraum für das Raumkonzept der Wohnungen nicht einzuengen, wurde die Lösung gefunden, die Sprinklerleitungen verdeckt auf der Holzdecke zu verlegen und jeweils stichweise in die darunter liegenden Wohnungen zu führen. Die speziellen Sprinklerköpfe werden dabei optisch verschwindend in die Gipsfaserplatten der Decke eingelassen, ähnlich wie Deckenspots.

Die Sprinklerung innerhalb des Gebäudes wird als Nassanlage nach VdS CEA 4001 ausgeführt. Bei Verlegung der Sprinklerleitungen direkt auf den Wohnungsdecken war es wichtig, das Risiko von Leckagen und Rohrbrüchen bestmöglich auszuschließen. Dies konnte durch eine Minimierung der Stöße in den Leitungen in Verbindung mit einer Überwachung durch empfindliche Strömungswächter erreicht werden.

MEHRFACH REDUNDANTE SICHERHEIT

An die gesamte Sprinklerung wurden durch die Bauaufsicht hohe Anforderungen hinsichtlich der Betriebssicherheit und -bereitschaft formuliert. Um die geforderte erhöhte Ausfallsicherheit zu realisieren, wird die Anlage in allen wesentlichen Bereichen redundant errichtet. Das beinhaltet u. a.:

  • ein redundantes Leitungsnetz bis in alle Geschosse,
  • zwei Sprinklertanks, die im Brandfall gleichzeitig genutzt werden und bei Reinigung oder Wartung eines Tanks jeweils als Sicherung zur Verfügung stehen,
  • jeweils zwei redundanten Pumpen an jedem Tank, sodass bei einem Ausfall eine zweite Pumpe jederzeit zur Verfügung steht, sowie
  • die gesicherte Stromversorgung über 90 Minuten für alle Pumpen.

SONDERLÖSUNG FÜR DIE FASSADE

Zusätzlich zur flächendeckenden Sprinklerung im Inneren des Gebäudes wird im Brandschutzkonzept aufgrund der geplanten Holzfassade des Hochhauses auch außenseitig eine Sprinklerung verlangt. Das stellt die Planung und Realisierung vor zwei Probleme: Sprinkler in Außenbereichen müssen auch bei tiefen Temperaturen frostsicher funktionieren. Deshalb werden in solchen Fällen meist statt Nassanlagen, bei denen das Rohrnetz ständig mit Wasser gefüllt ist, Trockenanlagen errichtet, die erst bei Auslösung in einem Brandfall geflutet werden.

VORGESTEUERTE TROCKENSPRINKLERANLAGE


Die Aktivierung der Sprinkler erfolgt hier meist durch eine Vorsteuerung über automatische Brandmelder, das heißt, es sind zwei Kriterien zur Auslösung notwendig: Der durch den Brandmelder detektiere Rauch sowie die Hitze des Entstehungsbrandes am Sprinkler.* In Innenräumen arbeitet eine solche vorgesteuerte Anlage mit hoher Betriebssicherheit. Beim Einsatz an der Hochhausfassade des Roots mit ihrer Höhe und der Lage des Gebäudes am Hamburger Hafen existieren für die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit einer vorgesteuerten Auslösung jedoch keine validen Erfahrungswerte. Eine Fehlauslösung würde immer zu sehr hohem Aufwand führen, da alle gefluteten Leitungen wieder vollständig geleert werden müssten. Als Alternative wäre eine Nassanlage mit Begleitheizung denkbar; auf diese Lösung wurde aber im Hinblick auf Nachhaltigkeitsaspekte und um den Energieverbrauch des Gebäudes zu reduzieren, verzichtet.

SICHERE AUSLÖSUNG DURCH WÄRMESENSOREN UND ANGEPASSTE FREIGABE DES SPRINKLERKOPFES


Um die Brandüberwachung und sichere Auslösung der Sprinkleranlage an der Fassade des Roots zu gewährleisten, wurden zwei wesentliche Elemente ausgearbeitet:

Die Anlage wird als Trockenanlage errichtet. Die Auslösesicherheit wird hergestellt durch:



Vorsteuerung der Anlage über ein Wärmesensorkabel.
Kriterium ist eine definierte Temperaturentwicklung über einen festgelegten maximalen Zeitraum.

 

Anpassung des Auslösekriteriums am Sprinklerkopf,* sodass eine erhöhte Sonneneinstrahlung nicht zum Bersten der Flüssigkeitsampulle am Sprinklerkopf und damit zur Auslösung führt.


* Im betriebsbereiten Zustand verschließt eine Glasampulle, die mit einer Flüssigkeit mit exakt definiertem Ausdehnungskoeffizienten gefüllt ist, den Sprinklerkopf. Bei einem ausbrechenden Feuer dehnt sich infolge des Temperaturanstiegs durch Brandwärme die Flüssigkeit wie berechnet aus und sprengt die Ampulle: Der Löschvorgang wird direkt am Sprinklerkopf automatisch und selbsttätig ohne manuelles Eingreifen gestartet, das Löschwasser wird gezielt auf den Brandherd verteilt. Mit Aktivierung der Sprinkler erfolgt gleichzeitig die Alarmierung interner und externer Rettungskräfte.

SCHUTZ VON MENSCHEN UND SACHWERTEN

Bauen mit Holz hat seine Vorzüge. Einer ist sicherlich der Klimaschutz. Holz bindet das Treibhausgas CO2, die geringe Wärmeleitfähigkeit von Holzwänden und -böden verringert den Wärmeverlust von Häusern. Gebäude in Holzbauweise sind, wie das Roots, auch jenseits der Hochhausgrenze längst realisierbar. Einem Faktor muss beim Bauen mit Holz allerdings immer Rechnung getragen werden: Holz brennt! Dies verlangt nach besonderen Vorkehrungen beim vorbeugenden Brandschutz. Wie bei der Errichtung des Roots, erweisen sich Sprinkleranlagen auch hier als flexibel an alle Anforderungen anpassbar und im Brandfall durch die unverzügliche Bekämpfung von Entstehungsbränden als sicherer Schutz für Menschen und Sachwerte.

 

 

Insgesamt werden beim Roots mehr als 5.500 m³ Nadelholz verarbeitet. Dies spart gegenüber der Herstellung, dem Transport und der Entsorgung konventioneller Baustoffe schätzungsweise 26.000 Tonnen CO2.

FAZIT:

Holzhäuser sind bei einem Brand nicht weniger sicher als solche aus Stahl und Beton. Im Brandfall erweisen sich Holzkonstruktionen als äußerst tragfähig, denn die Bauteile bleiben weitgehend formstabil. Bei einem Brand bildet sich an der Außenseite eine Verkohlungsschicht. Sie verzögert das Abbrennen und schützt den Holzkern über einen längeren Zeitraum vor Durchbrand und Einsturz. Hingegen verlieren Stahlträger bei hohen Temperaturen häufig ihre Stabilität, es kann sogar zur Schmelze kommen.