Eingrenzen von Bränden durch Kompartiment

Bau- und Standortplanung

Brandschutztechnische Arbeiten sollten bereits in der Entwurfsphase beginnen, da die Brandschutzanforderungen die Gestaltung und Gestaltung des Gebäudes erheblich beeinflussen. Auf diese Weise kann der Planer den Brandschutz viel besser und kostengünstiger in das Gebäude integrieren. Der Gesamtansatz umfasst die Berücksichtigung sowohl der inneren Gebäudefunktionen und des Layouts als auch der Außengeländeplanung. Präskriptive Code-Anforderungen werden immer mehr durch funktional basierte Anforderungen ersetzt, was zu einem erhöhten Bedarf an Experten auf diesem Gebiet führt. Der Bauplaner sollte sich daher ab Beginn des Bauvorhabens an Brandschutzexperten wenden, um folgende Maßnahmen abzuklären:

• um das gebäudespezifische Brandproblem zu beschreiben

• verschiedene Alternativen zu beschreiben, um das erforderliche Brandschutzniveau zu erreichen

• Systemwahl hinsichtlich technischer Lösungen und Wirtschaftlichkeit zu analysieren

• Annahmen für technisch optimierte Systemwahlen zu schaffen.

Der Architekt muss beim Entwerfen des Gebäudes einen bestimmten Standort nutzen und die funktionalen und technischen Überlegungen an die besonderen Standortbedingungen anpassen, die vorhanden sind. In ähnlicher Weise sollte der Architekt Standortmerkmale berücksichtigen, wenn er Entscheidungen zum Brandschutz trifft. Eine bestimmte Reihe von Standortmerkmalen kann die vom Brandschutzberater vorgeschlagene Art des aktiven und passiven Schutzes erheblich beeinflussen. Konstruktionsmerkmale sollten die verfügbaren örtlichen Brandbekämpfungsmittel und die Zeit bis zum Erreichen des Gebäudes berücksichtigen. Von der Feuerwehr kann und sollte nicht erwartet werden, dass sie einen vollständigen Schutz für Gebäudenutzer und Eigentum bietet; es muss sowohl durch aktive als auch passive Gebäudefeuerwehren unterstützt werden, um angemessenen Schutz vor den Auswirkungen von Feuer zu bieten. Kurz gesagt, die Operationen können grob in Rettung, Feuerkontrolle und Eigentumsschutz eingeteilt werden. Die oberste Priorität jeder Brandbekämpfung besteht darin, sicherzustellen, dass alle Bewohner das Gebäude verlassen haben, bevor kritische Zustände eintreten.

Tragwerksplanung nach Klassifikation oder Berechnung

Ein bewährtes Mittel zur Kodifizierung von Brandschutz- und Brandschutzanforderungen für Gebäude ist die Klassifizierung nach Bauarten, basierend auf den für die tragenden Elemente verwendeten Materialien und dem Grad des Feuerwiderstands, den jedes Element bietet. Die Einstufung kann anhand von Ofenversuchen nach ISO 834 (Brandbeanspruchung wird durch die genormte Temperatur-Zeit-Kurve charakterisiert), Kombination aus Versuch und Berechnung oder rechnerisch erfolgen. Diese Verfahren bestimmen den Standard-Feuerwiderstand (die Fähigkeit, die erforderlichen Funktionen während 30, 60, 90 Minuten usw. zu erfüllen) eines tragenden und/oder trennenden Bauteils. Die Klassifizierung (insbesondere auf der Grundlage von Versuchen) ist eine vereinfachte und konservative Methode und wird zunehmend durch funktionsbasierte Berechnungsmethoden unter Berücksichtigung der Wirkung voll entwickelter natürlicher Brände ersetzt. Brandversuche werden jedoch immer erforderlich sein, können aber optimaler gestaltet und mit Computersimulationen kombiniert werden. Bei diesem Verfahren kann die Anzahl der Tests erheblich reduziert werden. Üblicherweise werden tragende Bauteile bei den Brandprüfverfahren mit 100 % der Bemessungslast belastet, in der Praxis liegt der Ausnutzungsgrad jedoch meist darunter. Akzeptanzkriterien sind spezifisch für die geprüfte Konstruktion oder das geprüfte Element. Standard-Feuerwiderstand ist die gemessene Zeit, in der das Bauteil dem Feuer ohne Versagen widerstehen kann.

Eine optimale brandtechnische Gestaltung, abgewogen gegen die zu erwartende Brandschwere, ist das Ziel der baulichen und brandschutztechnischen Anforderungen in modernen leistungsbasierten Vorschriften. Diese haben den Weg für eine brandschutztechnische Bemessung durch Berechnung mit Vorhersage der Temperatur und strukturellen Wirkung aufgrund eines vollständigen Brandvorgangs (Erwärmung und anschließende Abkühlung wird berücksichtigt) in einem Brandabschnitt geebnet. Berechnungen auf Basis von Naturbränden bedeuten, dass die für die Stabilität des Gebäudes wichtigen Bauteile und die gesamte Konstruktion während des gesamten Brandvorgangs einschließlich Abkühlung nicht einstürzen dürfen.

In den letzten 30 Jahren wurde umfassend geforscht. Es wurden verschiedene Computermodelle entwickelt. Diese Modelle nutzen die Grundlagenforschung zu mechanischen und thermischen Eigenschaften von Materialien bei erhöhten Temperaturen. Einige Computermodelle werden anhand einer großen Anzahl experimenteller Daten validiert, und man erhält eine gute Vorhersage des strukturellen Verhaltens im Brandfall.

Fach

Ein Brandabschnitt ist ein sich über ein oder mehrere Stockwerke erstreckender Raum innerhalb eines Gebäudes, der durch Trennbauteile so umschlossen ist, dass eine Brandausbreitung über den Abschnitt hinaus während der jeweiligen Brandeinwirkung verhindert wird. Die Abschottung ist wichtig, um zu verhindern, dass sich das Feuer auf zu große Räume oder auf das gesamte Gebäude ausbreitet. Personen und Sachwerte außerhalb des Brandabschnitts können dadurch geschützt werden, dass das Feuer von selbst erlischt bzw. ausbrennt oder durch die verzögernde Wirkung der Trennelemente auf die Ausbreitung von Feuer und Rauch bis zur Rettung der Insassen an einen sicheren Ort.

Der erforderliche Feuerwiderstand eines Brandabschnitts hängt von seinem Verwendungszweck und dem zu erwartenden Brand ab. Entweder müssen die den Raum umschließenden Trennelemente dem maximal zu erwartenden Feuer standhalten oder das Feuer eindämmen, bis die Insassen evakuiert sind. Die tragenden Elemente im Brandabschnitt müssen immer dem gesamten Brandprozess standhalten oder auf eine bestimmte, zeitlich bemessene Widerstandsfähigkeit eingestuft werden, die gleich oder länger ist als die Anforderung an die raumabschließenden Bauteile.

Strukturelle Integrität während eines Brandes

Die Anforderung zur Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität während eines Feuers ist die Vermeidung eines strukturellen Zusammenbruchs und die Fähigkeit der Trennelemente, eine Entzündung und Flammenausbreitung in benachbarte Räume zu verhindern. Es gibt verschiedene Ansätze, um die Bemessung für den Feuerwiderstand bereitzustellen. Es handelt sich um Klassifizierungen basierend auf Standard-Feuerwiderstandsprüfungen wie in ISO 834, einer Kombination aus Prüfung und Berechnung oder alleiniger Berechnung und der leistungsbasierten Verfahren-Computervorhersage auf der Grundlage einer realen Brandbelastung.

Innenausbau

Innenausbau ist das Material, das die exponierte Innenfläche von Wänden, Decken und Böden bildet. Es gibt viele Arten von Innenausbaumaterialien wie Putz, Gips, Holz und Kunststoffe. Sie erfüllen mehrere Funktionen. Einige Funktionen des Innenmaterials sind akustisch und isolierend sowie schützend vor Abnutzung und Abrieb.

Innenausbau hat auf vier verschiedene Arten mit Feuer zu tun. Es kann die Geschwindigkeit des Brandaufbaus bis hin zu Flashover-Bedingungen beeinflussen, zur Brandausbreitung durch Flammenausbreitung beitragen, die Wärmefreisetzung durch Hinzufügen von Brennstoff erhöhen und Rauch und giftige Gase erzeugen. Materialien, die hohe Flammenausbreitungsraten zeigen, Brennstoff zu einem Feuer beitragen oder gefährliche Mengen an Rauch und toxischen Gasen erzeugen, wären unerwünscht.

Rauchbewegung

Bei Gebäudebränden bewegt sich Rauch oft an Orte, die vom Brandraum entfernt sind. Treppenhäuser und Aufzugsschächte können verraucht werden, wodurch die Evakuierung blockiert und die Brandbekämpfung behindert wird. Heutzutage gilt Rauch als der Hauptkiller in Brandsituationen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Die Rauchentwicklung eines Feuers.

Zu den treibenden Kräften der Rauchbewegung gehören der natürlich auftretende Schornsteineffekt, der Auftrieb von Verbrennungsgasen, der Windeffekt, lüfterbetriebene Lüftungssysteme und der Aufzugskolbeneffekt.

Wenn es draußen kalt ist, bewegt sich die Luft in den Gebäudeschächten nach oben. Luft im Gebäude hat einen Auftrieb, weil sie wärmer und damit weniger dicht ist als Außenluft. Die Auftriebskraft bewirkt, dass Luft in Gebäudeschächten aufsteigt. Dieses Phänomen ist als bekannt Kamineffekt. Der Druckunterschied vom Schacht nach außen, der eine Rauchbewegung verursacht, ist unten dargestellt:

woher

_{= die Druckdifferenz von der Welle nach außen}

g = Erdbeschleunigung

= absoluter atmosphärischer Druck

R = Gaskonstante von Luft

_{= absolute Temperatur der Außenluft}

= absolute Lufttemperatur im Schacht

z = Höhe

Hochtemperaturrauch von einem Feuer hat aufgrund seiner verringerten Dichte eine Auftriebskraft. Die Gleichung für den Auftrieb von Verbrennungsgasen ähnelt der Gleichung für den Schornsteineffekt.

Zusätzlich zum Auftrieb kann die durch ein Feuer freigesetzte Energie aufgrund der Ausdehnung Rauchbewegungen verursachen. Luft strömt in den Brandabschnitt und heißer Rauch wird im Abschnitt verteilt. Unter Vernachlässigung der hinzugefügten Masse des Kraftstoffs kann das Verhältnis der Volumenströme einfach als Verhältnis der absoluten Temperatur ausgedrückt werden.

Wind hat einen ausgeprägten Einfluss auf die Rauchbewegung. Der Aufzugskolbeneffekt sollte nicht vernachlässigt werden. Wenn sich eine Aufzugskabine in einem Schacht bewegt, werden transiente Drücke erzeugt.

Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) transportieren Rauch bei Gebäudebränden. Wenn ein Feuer in einem unbewohnten Teil eines Gebäudes ausbricht, kann das HVAC-System Rauch in einen anderen bewohnten Raum transportieren. Das HLK-System sollte so ausgelegt sein, dass entweder die Ventilatoren abgeschaltet werden oder das System in einen speziellen Rauchabzugsmodusbetrieb übergeht.

Die Rauchbewegung kann durch Verwendung eines oder mehrerer der folgenden Mechanismen gesteuert werden: Kompartimentierung, Verdünnung, Luftstrom, Druckbeaufschlagung oder Auftrieb.

Evakuierung der Insassen

Austrittsdesign

Die Gestaltung von Ausgängen sollte auf einer Bewertung des gesamten Brandschutzsystems eines Gebäudes basieren (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. Prinzipien der Ausgangssicherheit.

Menschen, die aus einem brennenden Gebäude evakuiert werden, werden während ihrer Flucht von einer Reihe von Eindrücken beeinflusst. Die Insassen müssen während der Flucht mehrere Entscheidungen treffen, um in jeder Situation die richtigen Entscheidungen zu treffen. Diese Reaktionen können sehr unterschiedlich sein, abhängig von den körperlichen und geistigen Fähigkeiten und dem Zustand der Gebäudenutzer.

Das Gebäude wird auch die Entscheidungen der Bewohner durch seine Fluchtwege, Leitschilder und andere installierte Sicherheitssysteme beeinflussen. Die Ausbreitung von Feuer und Rauch wird den stärksten Einfluss darauf haben, wie die Bewohner ihre Entscheidungen treffen. Der Rauch schränkt die Sicht im Gebäude ein und schafft eine nicht haltbare Umgebung für die evakuierenden Personen. Die Strahlung von Feuer und Flammen schafft große Räume, die nicht zur Evakuierung genutzt werden können, was das Risiko erhöht.

Bei der Gestaltung von Fluchtwegen muss man zunächst mit der Reaktion von Menschen in Brandnotfällen vertraut sein. Bewegungsmuster von Menschen müssen verstanden werden.

Die drei Stufen der Evakuierungszeit sind Benachrichtigungszeit, Reaktionszeit und Evakuierungszeit. Die Benachrichtigungszeit hängt davon ab, ob im Gebäude eine Brandmeldeanlage vorhanden ist oder ob der Bewohner in der Lage ist, die Situation zu verstehen oder wie das Gebäude in Abteilungen aufgeteilt ist. Die Reaktionszeit hängt von der Entscheidungsfähigkeit des Bewohners, den Eigenschaften des Feuers (z. B. Hitze- und Rauchentwicklung) und der Planung des Fluchtsystems des Gebäudes ab. Schließlich hängt der Evakuierungszeitpunkt davon ab, wo sich im Gebäude Menschenansammlungen bilden und wie sich Menschen in verschiedenen Situationen bewegen.

In bestimmten Gebäuden mit mobilen Insassen beispielsweise haben Studien bestimmte reproduzierbare Strömungseigenschaften von Personen gezeigt, die die Gebäude verlassen. Diese vorhersagbaren Strömungseigenschaften haben Computersimulationen und Modellierung gefördert, um den Entwurfsprozess für den Ausgang zu unterstützen.

Die Evakuierungswege sind abhängig von der Brandgefahr des Inhalts. Je höher die Gefahr, desto kürzer die Fahrstrecke zu einem Ausgang.

Ein sicheres Verlassen eines Gebäudes erfordert einen sicheren Fluchtweg aus der Brandumgebung. Daher muss es eine Reihe von ordnungsgemäß konstruierten Fluchtwegen mit ausreichender Kapazität geben. Es sollte mindestens eine alternative Fluchtmöglichkeit vorhanden sein, da Feuer, Rauch und die Eigenschaften der Insassen usw. die Verwendung einer Fluchtmöglichkeit verhindern können. Die Fluchtwege müssen während der Fluchtzeit gegen Feuer, Hitze und Rauch geschützt sein. Daher sind Bauvorschriften erforderlich, die den passiven Schutz, die Evakuierung und natürlich den Brandschutz berücksichtigen. Ein Gebäude muss die kritischen Situationen bewältigen, die in den Evakuierungsvorschriften angegeben sind. Beispielsweise darf in den schwedischen Bauvorschriften die Rauchschicht nicht nach unten reichen

1.6 + 0.1H (H ist die gesamte Fachhöhe), maximale Strahlung 10 kW/m² von kurzer Dauer, und die Temperatur der Atemluft darf 80 °C nicht überschreiten.

Eine effektive Evakuierung kann erfolgen, wenn ein Brand frühzeitig entdeckt und die Bewohner umgehend mit einem Detektions- und Alarmsystem alarmiert werden. Eine ordnungsgemäße Kennzeichnung der Fluchtwege erleichtert sicherlich die Evakuierung. Es besteht auch die Notwendigkeit, Evakuierungsverfahren zu organisieren und zu üben.

Menschliches Verhalten bei Bränden

Wie man während eines Brandes reagiert, hängt von der übernommenen Rolle, der bisherigen Erfahrung, der Ausbildung und der Persönlichkeit ab; die wahrgenommene Bedrohung durch die Brandsituation; die physikalischen Eigenschaften und die innerhalb der Struktur verfügbaren Fluchtmöglichkeiten; und die Handlungen anderer, die die Erfahrung teilen. Ausführliche Interviews und Studien über einen Zeitraum von 30 Jahren haben gezeigt, dass Fälle von nicht adaptivem oder panischem Verhalten seltene Ereignisse sind, die unter bestimmten Bedingungen auftreten. Das meiste Verhalten bei Bränden wird durch Informationsanalyse bestimmt, was zu kooperativen und altruistischen Handlungen führt.

Menschliches Verhalten durchläuft eine Reihe identifizierter Stadien, mit der Möglichkeit verschiedener Wege von einem Stadium zum nächsten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Feuer drei allgemeine Stadien aufweist:

1. Das Individuum empfängt anfängliche Hinweise und untersucht oder interpretiert diese anfänglichen Hinweise falsch.
2. Sobald das Feuer offensichtlich ist, wird die Person versuchen, weitere Informationen zu erhalten, andere zu kontaktieren oder zu gehen.
3. Die Person wird sich danach mit dem Feuer befassen, mit anderen interagieren oder entkommen.

Die Aktivität vor dem Brand ist ein wichtiger Faktor. Wenn eine Person einer bekannten Aktivität nachgeht, zum Beispiel in einem Restaurant eine Mahlzeit einnimmt, sind die Auswirkungen auf das spätere Verhalten beträchtlich.

Der Cue-Empfang kann eine Funktion der Pre-Fire-Aktivität sein. Es gibt eine Tendenz zu geschlechtsspezifischen Unterschieden, wobei Frauen eher Empfänger von Geräuschen und Gerüchen sind, obwohl der Effekt nur gering ist. Es gibt Rollenunterschiede in den anfänglichen Reaktionen auf das Stichwort. Wenn das Weibchen bei häuslichen Bränden das Stichwort erhält und nachforscht, wird das Männchen, wenn es ihm gesagt wird, wahrscheinlich „nachsehen“ und weitere Maßnahmen verzögern. In größeren Einrichtungen kann der Hinweis eine Alarmwarnung sein. Informationen können von anderen stammen und haben sich für ein effektives Verhalten als unzureichend erwiesen.

Einzelpersonen können bemerkt haben oder nicht, dass es ein Feuer gibt. Ein Verständnis ihres Verhaltens muss berücksichtigen, ob sie ihre Situation richtig definiert haben.

Wenn das Feuer definiert wurde, tritt die „Vorbereitungs“-Phase ein. Die jeweilige Art der Belegung dürfte einen großen Einfluss darauf haben, wie sich diese Phase genau entwickelt. Die Phase „Vorbereiten“ umfasst in chronologischer Reihenfolge „Anweisen“, „Erkunden“ und „Zurückziehen“.

Die „Handlungs“-Phase, die die letzte Phase ist, hängt von der Rolle, der Besetzung und früheren Verhaltensweisen und Erfahrungen ab. Es kann möglich sein, dass eine frühzeitige Evakuierung oder eine wirksame Brandbekämpfung erfolgt.

Transportsysteme bauen

Gebäudetransportsysteme müssen während der Entwurfsphase berücksichtigt werden und sollten in das Brandschutzsystem des gesamten Gebäudes integriert werden. Die mit diesen Systemen verbundenen Gefahren müssen in jede Vorbrandplanung und Brandschutzbegutachtung einbezogen werden.

Gebäudetransportsysteme wie Aufzüge und Rolltreppen machen Hochhäuser realisierbar. Aufzugsschächte können zur Ausbreitung von Rauch und Feuer beitragen. Andererseits ist ein Aufzug ein notwendiges Hilfsmittel für Löscheinsätze in Hochhäusern.

Transportsysteme können zu gefährlichen und komplizierten Brandschutzproblemen beitragen, da ein umschlossener Aufzugsschacht aufgrund des Schornsteineffekts von heißem Rauch und Brandgasen als Schornstein oder Schornstein wirkt. Dies führt im Allgemeinen zur Bewegung von Rauch und Verbrennungsprodukten von den unteren in die oberen Stockwerke des Gebäudes.

Hochhäuser stellen Brandbekämpfungskräfte vor neue und andere Probleme, einschließlich der Verwendung von Aufzügen in Notfällen. Aufzüge sind im Brandfall aus mehreren Gründen unsicher:

1. Personen drücken möglicherweise einen Korridorknopf und müssen auf einen Aufzug warten, der möglicherweise nie reagiert, wodurch wertvolle Fluchtzeit verloren geht.
2. Aufzüge priorisieren keine Kabinen- und Korridorrufe, und einer der Rufe kann auf der Feueretage sein.
3. Aufzüge können erst starten, wenn die Aufzugs- und Schachttüren geschlossen sind, und Panik könnte zu einer Überfüllung eines Aufzugs und einer Blockierung der Türen führen, was somit ein Schließen verhindern würde.
4. Der Strom kann während eines Brandes jederzeit ausfallen und so zum Einklemmen führen. (Siehe Abbildung 3)

Abbildung 3. Ein Beispiel für eine piktografische Warnmeldung für die Verwendung von Aufzügen.

Brandschutzübungen und Insassenschulung

Eine ordnungsgemäße Kennzeichnung der Fluchtwege erleichtert die Evakuierung, gewährleistet jedoch keine Lebenssicherheit im Brandfall. Fluchtübungen sind notwendig, um eine geordnete Flucht zu ermöglichen. Sie werden besonders in Schulen, Verpflegungs- und Pflegeeinrichtungen und Industrien mit hoher Gefährdung benötigt. Mitarbeiterübungen werden beispielsweise in Hotel- und Großbetrieben benötigt. Ausgangsübungen sollten durchgeführt werden, um Verwirrung zu vermeiden und die Evakuierung aller Insassen sicherzustellen.

Alle Mitarbeiter sollten beauftragt werden, die Verfügbarkeit zu prüfen, die Bewohner zu zählen, wenn sie sich außerhalb des Brandbereichs befinden, nach Nachzüglern zu suchen und den Wiedereintritt zu kontrollieren. Sie sollten auch das Evakuierungssignal erkennen und den Fluchtweg kennen, dem sie folgen müssen. Es sollten primäre und alternative Routen eingerichtet werden, und alle Mitarbeiter sollten darin geschult werden, beide Routen zu verwenden. Nach jeder Ausstiegsübung sollte ein Treffen der verantwortlichen Manager abgehalten werden, um den Erfolg der Übung zu bewerten und alle möglichen Probleme zu lösen, die aufgetreten sein könnten.

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