Trinkwasser-Trennstation für Hochhäuser

Trinkwasser-Trennstation Serie 300

  • Hygienische Sicherheit für Betreiber, Planer und Ausführenden
  • Aufstellung unterhalb der Rückstauebene ohne redundante Hebeanlage möglich¹
  • Eine Pumpe² – eine Leitung für das System
  • TÜV SÜD zertifiziert
  • DEKRA geprüft [172094181-02] akkreditierte Prüfgesellschaft in Deutschland
  • DVGW zertifiziert [AS-0625BT0575] akkreditierte Prüfgesellschaft in Deutschland
  • Gesamtaufstellungsfläche ab 0,64 qm

    ¹ nur mit Zusatzmodul Pumpen-Notentwässerung
    ² exkl. Reservepumpe

Verzicht auf Druckminderer

In der Muster-Hochhaus-Richtlinie und DIN 14462 wird der maximale Fließdruck am Hydranten auf 8 bar begrenzt.

WILO IndustrieSysteme setzt bewusst auf Technologien, die ein Sicherheitsrisiko, wie von Druckminderern ausgehend, ausschließen. Das Regelwerk 14462 benennt seit 2012 zur Druckregulierung nicht normativ den Einsatz von Druckminderern und Stauscheiben.

Aufgrund folgender Auffassung externer Institutionen bietet WILO IndustrieSysteme Lösungen an, um auf diese Bauteile zu verzichten. Nach Erläuterung der MHHR durch die Fachkommission Bauaufsicht sind die Komponenten redundant auszuführen.

Auch bei Ausfall von Bauteilen ist die Löschwasserversorgung zu gewährleisten.

Gründe zur Vermeidung von Druckregelarmaturen – Auszug

  • Druckminderer in europäischen Sprinkleranlagen nicht zulässig
  • seit 49 Jahren weist DIN 1988 auf Ausfallwahrscheinlichkeit von Druckminderern hin

Vermeidung von Druckminderern empfohlen

  • seit 23 Jahren in Löschanlagen, nach DIN 1988 bis 2011
  • DIN EN 806 Teil 2, 2005
  • nach Stellungnahme Fachausschuss TGA der Bauministerkonferenz, 2011
  • Landesausschüsse der Berufsfeuerwehren, 2011
  • nach internationalen versicherungstechnischen Richtlinien, FM Global
  • gesetzliches Verbot in ausgewählten Staaten der USA
  • Los Angeles-Studie, 75 % und Henderson-Studie bis 80 % der geprüften Druckminderer in Löschwasseranlagen sind nicht einsatzfähig
  • eine Sicherung der Löschwasserversorgung durch redundante Armaturen ist nur bedingt möglich
  • Stauscheiben stellen einen statischen Strömungskörper dar, eine Drucküberschreitung ist folglich

Die bisher vertraute und unbestrittene sichere Funktion des Druckminderers in der Trinkwasserinstallation ist stark vom Schmutzeintrag in derartigen Armaturen abhängig.

Aus diesem Grund schreiben alle führenden Hersteller für Druckminderer unterschiedlichster Bauart vor, grundsätzlich diese Armatur durch vorgeschaltete Filter zu schützen.

Schmutzpartikel im Löschwasserssystem

Die zuständige Norm verweist im Besonderen auf den Umstand, dass nur Bauteile in Löschwasseranlagen einzusetzen sind, die speziell für die Löschwasserversorgung geeignet sind. Ein Einsatz derartiger Armaturen im Löschwasserleitungsnetz setzt den Nachweis der Betriebssicherheit als technisches Gutachten einer akkreditierten Prüfstelle oder die Anwendung einer Produktnorm voraus.

Filter in der Löschwasserleitung zur Funktionssicherheit der Druckminderer stellen im Einsatzfall ein hohes Hemmnis dar, das zum Ausfall der gesamten Löschwasseranlage führen kann. Folglich sind nur großkörnige Filter, die auch als Steinfänger bezeichnet werden, z. B. für Wandhydranten größer 1 mm* oder für Sprinkleranlagen größer 5 mm zulässig.

1 mm Steinfänger nach 10 Minuten Wirksamkeitsprüfung

Ein Verzicht auf den Einbau von Filtern vor Druckminderern, entgegen den Herstellerforderungen, kann zum vollständigen Ausfall der Steuerarmatur bzw. zur vollständigen Wasserunterbrechung führen.

Schmutzpartikel in Löschwasserleitungen können ein extremes Ausmaß annehmen, das in der Trinkwasserinstallation in einer solchen Art nicht bekannt ist. Bedingt durch die lange Verweilzeit des Löschwassers im Leitungssystem und der damit verbundenen Korrosion treten insbesondere bei feuerverzinkten Eisenwerkstoffen erhebliche Korrosionsprodukte bzw. Inkrustationen auf, die sich bei Wasserentnahme lösen. Zusätzlich zu Ablagerungen und Korrosionsprodukten im häuslichen Leitungssystem werden Partikel über die Hausanschlussleitung eingetragen.

Filter vor Druckminderer

Im Brandfall treten hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Hausanschlussleitung auf. Dadurch kommt es besonders bei älteren öffentlichen Versorgungsleitungen zu einem massiven Schmutzeintrag in das Löschwasser-Leitungssystem.

* Nach Auffassung des Autors sollten auch für Wandhydranten größere Durchlässigkeiten gewählt werden.

Grenztasterregelung

Ausführungsarten und brandschutztechnische Anforderungen an das Meldekabel

Grenztaster sind kleine Schaltelemente, die beim Öffnen des Wandhydranten oder bei Betätigung des Schlauchanschlussventils ein Signal abgeben. Hierbei ist das elektrische Leitungssystem dauerhaft auf Kurzschluss, Kabelbruch und Auslösung zu überwachen. Eine elektrische Einteilung des Gebäudes in mehrere Gruppen, z. B. alle 8 Etagen, ermöglicht bei Auslösung der Grenztaster individuelle Betriebspunkte durch die Druckerhöhung bereitzustellen. Wird beispielhaft ein Wandhydrant in der 20. Etage betätigt, stellt die Pumpe einen Versorgungsdruck von 12 bar zur Verfügung. Wird hingegen, ein Wandhydrant in der Tiefgarage ausgelöst, wird nur ein Versorgungsdruck von 5 bar zur Verfügung gestellt. Voraussetzung für derartige Technologien ist, dass neben dem entsprechend schnellen Druckaufbau auch ein sicherer Druckabbau unabhängig von der Leitungsnetzgröße innerhalb von 2,5 Sekunden erfolgt.

Um unzulässige Drücke sicherzustellen, ist die vorstehende Reaktionszeit nach Werksnorm von WILO IndustrieSysteme mit einem Sicherheitsfaktor belegt. Dieser ergibt sich aus der kleinsten notwendigen Zeitspanne um ein Schlauchanschlussventils zu öffnen und den angeschlossenen formstabilen Schlauch zu füllen.

Einzeletagenanbindung

Werden mehrere Steigleitungen, z. B. im A- und D-Flügel angebunden, empfehlen wir für die A- und D-Flügel bezogen auf jede einzelne Etage, eine Mess-Schleifenanbindung vorzusehen.

Gruppenanbindung

In Einzelfällen ist es nach Rücksprache mit den Herstellern möglich, mehrere Etagen in einer Gruppe als Mess-Schleife zusammenzuführen. WILO IndustrieSysteme empfiehlt ausdrücklich diese Installationsweise nicht, da sich eine Fehlererkennung bzw. Auslöseort-Bestimmung im späteren Betrieb schwierig gestaltet.

Funktionserhalt

Hinsichtlich des Funktionserhaltes der Meldekabel bestehen seitens des Normenwerkes keine Anforderungen. In der praktischen Anwendung wird oft die Situation vorgefunden, dass sich der Aufstellungraum der Trinkwasser Trennstation zentral im Gebäude befindet und erst in einem gewissen Abstand Steigleitungen, z. B. in Treppenaufgängen oder Teigschächten, nach oben geführt werden. Sinnvoll im Rahmen einer effektiven Installation wird vorgeschlagen, vom Steuerschrank der Trennstation bis zum unteren Punkt der Steigleitung eine Mehrfachmeldeleitung, z. B. 20 x 2 x 0,75 zu verlegen. Am unteren Punkt der Steigleitung sollte ein Klemmkasten Verwendung finden, an dem die einzelnen Etagen mit Kabel 3 x 0,75 etagenbezogen aufgeklemmt werden.

Redundantes Sicherheits-BusSystem

Die Kabelführung [1] des redundanten Sicherheits-BusSystems erfolgt im Versorgungskreis in unterschiedlichen Brandabschnitten (siehe Grafik).

Bei Kurzschluss, Kabelunterbrechung oder Mehrfachauslösung [1] ist die Funktionssicherheit fortlaufend sichergestellt. Jeder Hydrant erhält einen

speziellen Grenztaster, in dem ein ihm individuell zugeordneter Drucksollwert hinterlegt ist. Eine Ringleitung versorgt bis zu 256 Druckstufen.

Das redundante Sicherheits-BusSystem wertet alle Betriebszustände [1] mit einer zugesicherten Highspeed-Reaktionszeit von ≤ 1 s aus. Dies ermöglicht hydraulisch innerhalb der zulässigen Zeitspanne [2] von maximal 2,0 Sekunden, die geforderten Grenzwerte [3] durch Druckauf- oder -abbau sicherzustellen.

Auslöseüberwachung von Löschwasser-Hydrantensystemen

Zur Druckreduzierung in Löschanlagen finden CR-Regelung oder Realdruckverfahren Anwendung. Sind mehrere Druckstufen zu versorgen, erfordern diese Technologien eine Auslösemeldung des Hydranten.

In der Regel kommen als Technologie zur Auslösemeldung Messschleifen oder spezielle Sicherheits-Bus-Systeme zum Einsatz. Brandschutztechnische Anforderungen an die Kabelqualität bestehen nicht.

Standardfall Anbindung aller Wandhydranten

Für die Auslösemeldung [1] von Löschwasseranlagen ist eine Überwachung aller einzelnen im Gebäude integrierten Wandhydranten zu bevorzugen.

Diese ermöglicht eine speziell auf den Hydrantenstandort optimierte Löschwasserversorgung, z. B. mit 6 bar (+/– 300 mbar), und schließt eine nicht registrierte Nutzung der Löschanlage, wie z. B. für Reinigungsarbeiten, aus.

Abb.: Einzelanbindung aller Hydranten, Meldekabel ohne brandschutztechnische Anforderungen

Gruppenanbindung in Teilbereichen

Bei Bestandsanlagen ist bautechnisch eine Anbindung aller im Gebäude integrierten Hydranten nicht immer verhältnismäßig. Unter diesen Umständen kann nach Rücksprache mit dem Hersteller auf die Anbindung der geodätisch höchsten Druckzone verzichtet werden. Brandschutztechnische Anforderungen an das Kabel bestehen nicht. Erfolgt eine sicherheitstechnische Meldung [1] durch Kabelbruch, Kurzschluss oder Auslösung, wird der entsprechende Druck am Schlauchanschlussventil zur Verfügung gestellt.

Abb.: Anschluss unterste Druckzone, Meldekabel ohne brandschutztechnische Anforderungen

Sonderlösung

Ist aus baulichen Gründen die Teilanbindung der Meldeleitung in den unteren Etagen nicht möglich, kann im Ausnahmefall auch die Anbindung der oberen Etagen in Betracht gezogen werden.

Bei vorstehender Variante ist sicherzustellen, dass bei einem Brand im Untergeschoss die Meldeleitung nicht unterbrochen wird. Um dies zu ermöglichen, ist das Brandmeldekabel in Funktionserhalt E90 auszuführen.

Abb.: Anschluss oberste Druckzone, Brandmeldekabel in E90-Ausführung

Maximaler Druck, klassische Druckegrenzung

Maximaler Druck- klassische Druckbegrenzung

Aufgrund vieler Sanierungen hinsichtlich der Trinkwasserhygiene in Bestandsanlagen wurden in den letzten Jahren eine Vielzahl von Löschwasseranlagen in großen Liegenschaften und Hochhäusern vom Trinkwassernetz abgetrennt. Hierbei stellt sich, bedingt durch die physikalischen Einflussgrößen wie Gebäudehöhe oder Netzgröße, für Fachplaner und Ausführende gleichermaßen die Aufgabe, wie sachgerecht zu sanieren oder neu zu bauen ist

Es sind Technologien einzusetzen, die einen definierten Mindestversorgungsdruck am hydraulisch ungünstigsten Hydranten sicherstellen und dabei den maximalen Grenzwert von 8 bar nicht überschreiten. In nahezu allen Bundesländern fällt ein Großteil solcher Gebäude und Liegenschaften unter den Geltungsbereich der Prüfverordnungen der Länder. Für diesen schreibt der Gesetzgeber vor, dass Löschwasseranlagen in regelmäßigen Abständen durch bauaufsichtlich anerkannte Sachverständige zu prüfen sind, um die Wirksamkeit der Löschwasseranlage unter Einhaltung der beispielhaft vorstehenden Grenzwerte sicherzustellen.

Die nachfolgenden Informationen sollen einen Überblick über die zurzeit möglichen hydraulischen einsetzbaren Technologien aufzeigen.

Maximaler Druck- klassische Druckbegrenzung

Aufgrund vieler Sanierungen hinsichtlich der Trinkwasserhygiene in Bestandsanlagen wurden in den letzten Jahren eine Vielzahl von Löschwasseranlagen in großen Liegenschaften und Hochhäusern vom Trinkwassernetz abgetrennt. Hierbei stellt sich, bedingt durch die physikalischen Einflussgrößen wie Gebäudehöhe oder Netzgröße, für Fachplaner und Ausführende gleichermaßen die Aufgabe, wie sachgerecht zu sanieren oder neu zu bauen ist

Es sind Technologien einzusetzen, die einen definierten Mindestversorgungsdruck am hydraulisch ungünstigsten Hydranten sicherstellen und dabei den maximalen Grenzwert von 8 bar nicht überschreiten. In nahezu allen Bundesländern fällt ein Großteil solcher Gebäude und Liegenschaften unter den Geltungsbereich der Prüfverordnungen der Länder. Für diesen schreibt der Gesetzgeber vor, dass Löschwasseranlagen in regelmäßigen Abständen durch bauaufsichtlich anerkannte Sachverständige zu prüfen sind, um die Wirksamkeit der Löschwasseranlage unter Einhaltung der beispielhaft vorstehenden Grenzwerte sicherzustellen.

Die nachfolgenden Informationen sollen einen Überblick über die zurzeit möglichen hydraulischen einsetzbaren Technologien aufzeigen.

Ausrede "Bestandsschutz"

Werden bei der technischen Abnahmeprüfung durch den staatlich anerkannten Sachverständigen Fließdrücke an Hydranten über 8 bar vorgefunden, ist die Auffassung weit verbreitet, dass die zu prüfende Anlage doch noch Bestandsschutz genieße. Eine Interpretation, die von den allgemein Anerkannten Regeln der Technik sowie vom Gesetzgeber nicht getragen wird. Hinsichtlich des maximalen Versorgungsdrucks sind die entsprechenden Regularien der Hochhausrichtlinie der Länder bzw. Muster-Hochhausrichtlinie und die DIN 14462 von Bedeutung. In der Kommentierung zur Muster-Hochhausrichtlinie ist eigens ein Absatz den Bestandsanlagen gewidmet, indem Aussagen zur Minderung des Mindestvolumenstroms oder des Mindestversorgungsdruckes in Abstimmung mit der zuständigen Brandschutzbehörde getroffen werden. Hinsichtlich des maximalen Versorgungsdruckes, der auch arbeitssicherungstechnisch von Bedeutung ist, ist eine Abweichung vom Grenzwert nicht zu finden. Vielmehr war bereits bei älteren Anlagen über die allgemein Anerkannten Regeln der Technik der maximale Fließdruck auf 7 bar begrenzt. Erst mit Erscheinen der neuen Verordnung MBO in 2008 wurde der vorstehende Grenzwert auf 8 bar angehoben und in die nachfolgenden Anwendungsnormen der DIN 14462 übernommen.

Ungeeigneter Lösungsansatz / Druckminderer

Um im ersten Blick eine preiswerte Technologie einzusetzen, ist immer wieder in der Praxis vorzufinden, dass Druckminderer in Löschwasserleitungen eingesetzt werden. Vielen Anwendern ist nicht bewusst, dass vom Einsatz dieser Armaturenart in der Löschwasserversorgung ein erhebliches Gefahrenrisiko für den Ausfall der Löschwasseranlage ausgeht. Eine Installationsart, die eine Gefährdung des Personen- und Sachschutzes hervorruft. Nicht umsonst raten die entsprechenden Anwendungsnormen, z. B. die DIN 1988 bzw. 14462, seit Jahrzehnten vom Einsatz der Druckminderer in Löschwasserleitungen ab.

Die bisher vertraute und unbestrittene sichere Funktion des Druckminderers in der Trinkwasserinstallation ist stark vom Schmutzeintrag in derartigen Armaturen abhängig.

Aus diesem Grund schreiben alle führenden Hersteller für Druckminderer unterschiedlichster Bauart vor, grundsätzlich diese Armatur durch vorgeschaltete Filter zu schützen.

Die zuständige Norm verweist im Besonderen auf den Umstand, dass nur Bauteile in Löschwasseranlagen einzusetzen sind, die speziell für die Löschwasserversorgung geeignet sind. Ein Einsatz derartiger Armaturen im Löschwasserleitungsnetz setzt den Nachweis der Betriebssicherheit als technisches Gutachten einer akkreditierten Prüfstelle oder die Anwendung einer Produktnorm voraus. Filter in der Löschwasserleitung zur Funktionssicherheit der Druckminderer stellen im Einsatzfall ein hohes Hemmnis dar, das zum Ausfall der gesamten Löschwasseranlage führen kann. Folglich sind nur großkörnige Filter, die auch als Steinfänger bezeichnet werden, z. B. für Wandhydranten größer 1 mm* oder für Sprinkleranlagen größer 5 mm zulässig. Ein Verzicht auf den Einbau von Filtern vor Druckminderern, entgegen den Herstellerforderungen, kann zum vollständigen Ausfall der Steuerarmatur bzw. zur vollständigen Wasserunterbrechung führen. Schmutzpartikel in Löschwasserleitungen können ein extremes Ausmaß annehmen, das in der Trinkwasserinstallation in einer solchen Art nicht bekannt ist. Bedingt durch die lange Verweilzeit des Löschwassers im Leitungssystem und der damit verbundenen Korrosion treten insbesondere bei feuerverzinkten Eisenwerkstoffen erhebliche Korrosionsprodukte bzw. Inkrustationen auf, die sich bei Wasserentnahme lösen. Zusätzlich zu Ablagerungen und Korrosionsprodukten im häuslichen Leitungssystem werden Partikel über die Hausanschlussleitung eingetragen.

Im Brandfall treten hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Hausanschlussleitung auf.

Dadurch kommt es besonders bei älteren öffentlichen Versorgungsleitungen zu einem massiven Schmutzeintrag in das Löschwasser-Leitungssystem.

Schmutzpartikel im Löschwasserleitungssystem

Umstrittene Verwendung von Stauscheiben in Hydranten

Was ist eine Stau- oder Drosselscheibe?

Stauscheiben sind strömungstechnisch feste Baukörper, die in Leitungssystemen zur statischen Druck- und Volumenstromminderung eingesetzt werden. Bildhaft sind Stauscheiben wie große Unterlegscheiben zu betrachten, die inmitten eines Rohr- oder Kanalsystems zur Querschnittsverengung dienen und somit zur festen Druck- und Mengenreduzierung beitragen.

Die strömungstechnische Berechnung der Bohrung in der Mitte der „Unterlegscheibe“ erfolgt nach der Bernoulli-Gleichung. In Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit vor dem Baukörper kann durch Reduzierung des Leitungsquerschnittes nach diesem ein fester Druck bzw. eine feste Wassermenge erzeugt werden.

Stauscheibe DN 50 zur Reduzierung des Fließdruckes von 12 auf 6 bar bei 200 l/min.

Beispielhaft ist bei einem Fließdruck von 12 bar in einer Leitung DN 50 mit einer Durchmesserverengung auf ca. 11 mm ein Druck an der Rohrwandung von 6 bar bei 200 l/min zu erzielen.

Durch die feste Leitungs-Querschnittsverengung ist es physikalisch nach Bernoulli gegeben, dass bei Erhöhung des Volumenstromes der Druck sinkt und entgegengesetzt bei Reduzierung der Menge der Fließdruck steigt.

Auswirkung auf die brandschutztechnische Verwendung durch die Einsatzkräfte der Feuerwehr

Nur für festen Abnahmewert

Werden in Löschwasseranlagen Stauscheiben zur Querschnittsreduzierung eingesetzt, werden diese auf die feste Wassermenge von 3 x 200 l/min bei einem Fließdruck zwischen 4,5 bis 8,0 bar dimensioniert. Folglich kann entgegen den geforderten Grenzwerten nach MHHR physikalisch bei einer Löschwasserentnahme am Wandhydranten unter 200 l/min der Fließdruck erheblich auf über 8,0 bar ansteigen und entgegengesetzt bei einer Wasserentnahme (soweit überhaupt noch möglich) über 200 l/min der Fließdruck von 4,5 bar nicht mehr zur Verfügung stehen.

Vermeidung von Überdruck durch Sicherheitsventil

Im Einsatzfall ist das Schließen des Strahlrohres langsam zu realisieren, um Druckstöße über

30 bar und das Platzen des Schlauches zu vermeiden. Der Einsatz von Stauscheiben oder Druckminderern kann einen Druckabbau durch Druckstöße nicht realisieren, lediglich behindern.

Um unzulässige Drücke auszuschließen, sind geeignete Sicherheitsventile nach der Stauscheibe einzusetzen.

Bei Ansprechen des Sicherheitsventils ist durch die Verwendung einer Armatur mit linearem Regelverhalten die Sicherstellung der Löschwassermenge von 3 x 200 l/min zu gewähren. Um Wasserschäden im Gebäude zu vermeiden, ist die Abblasleitung des Sicherheitsventils an eine geeignete Entwässerung anzuschließen. Die Abwasserleitung muss vollständig die anfallenden Wassermengen aufnehmen.

Herausforderung durch Druckdifferenz zwischen Pumpen-Ein- und Ausschaltdruck

Praktisch stellt sich bei der Technologie der Stauscheiben auch die Dimensionierung dieser in Verbindung mit direkt eingeschalteten Pumpen als nahezu unlösbare Herausforderung dar.

Durch die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausschaltdruck der Löschwasserpumpe kann meist kein einheitlicher Wert für die Bohrung in der Stauscheibe festgelegt werden. Dies hat eine Abweichung der Sollwerte zur Folge.

Umstrittene Verwendung von Stauscheiben in Hydranten – Löschwasseranlagen zur Druckminderung

Aufgabe ist es eine sichere Löschwasserversorgung unter den normativen Vorgaben hinsichtlich Druck und Wassermenge sicher zu stellen. „Der vorgeschriebene Druck muss jederzeit auch bei Ausfall von Komponenten der Druckerhöhung gewährleistet sein (redundante Ausführung).“ *

In Verbindung mit Hochhäusern regelt die MHHR und DIN 14462, dass bei einer gleichzeitigen Nutzung von drei Wandhydranten Typ F an jedem einzelnen Wandhydranten eine Wassermenge von 200 l/min bei einem Fließdruck von 4,5 bis 8,0 bar bereit zu stellen ist.

Diese Technologie der Stau- und Drosselscheiben reduziert nach Auffassung von WILO IndustrieSysteme die Löschwasserversorgung erheblich und sollte vermieden werden.

Alternative Technologien, die bewusst auf Druckminderer und Stauscheiben verzichten, werden seit den 50er Jahren von den verschiedensten Herstellern verwendet und haben sich bewährt.

Alternative Technologien

  • Drehzahlregelung / CR-Regelung
  • Eine Steigleitung
  • Keine Leitungsreduzierung
  • Keine Druckschläge
  • Wasserentnahme von 0 bis 600 l/min mit mind. 4,5 bis 8 bar
  • Keine Druckminderer
  • Keine Stauscheibe
  • Eine Pumpe exkl. Redundanz

Fließdruckreduzierung am Schlauchanschlußventil zur Montage an der 2"-C-Kupplung

Ist entgegen der Empfehlung keine CR- oder Drehzahlregelung ausdrücklich erwünscht, bietet GEP IndustrieSysteme zur Reduzierung des Fließdruckes bis 0-Forderhöhe 12,00 bar Stauscheiben mit folgenden Durchmesserverengungen an:

4,0 mm | 6,0 mm | 8,5 mm | 11,0 mm | 12,0 mm | 15,5 mm

*Quelle: Erläuterung; Fachkommission Bauaufsicht zur MHHR, April 2008

Der aufwendige Klassiker- Druckzonen

Der aufwendige Klassiker, der zum Beispiel in der Trinkwasserversorgung nach DIN 1988 Teil 500 üblicherweise Anwendung findet, geht von der Aufteilung der Gebäudekomplexe in Druckzonen aus. Diese werden dann, von je einer einzelnen redundanten Druckerhöhungsanlage mit einer eigenen Steigleitung versorgt.

Kommt diese zulässige Konstruktion in der Löschwasserversorgung zum Einsatz, werden zusätzliche technische Anforderungen gestellt. Durch den erheblichen Platzbedarf am Aufstellungsort und im Installationsschacht, der geforderten Redundanz aller Mess-, Stell- und Regelglieder und der Notwendigkeit mindestens einer zweiten Steigleitung handelt es sich um ein sehr aufwendiges Verfahren, das in der Praxis nur bedingt Anwendung findet.

Abb.: Löschwasserversorgung über Druckzonen mit separaten Druckerhöhungen

Praktische Lösungen

Praktisch gliedern sich die üblichen Technologien in drei Hauptbereiche:

  • Hochhäuser mit einem Betriebspunkt ≤ 8 bar
  • Hochhäuser mit einem Betriebspunkt > 8 bar
  • Größere Gebäude bzw. Lilegenschaften mit verzweigten Netzen und mehr als 50 Wandhydranten

Zusammenfassung

Nach den allgemein Anerkannten Regeln der Technik und länderspezifisch nach den gesetzlichen Baugrundlagen sind Drücke über 8 bar in Löschwasseranlagen auszuschließen.

Druckminderer gefährden nach Auffassung des Autors die Löschwasserversorgung für Personen- und Sachschutz. Dieser Umstand ist bedingt durch die massive Belastung der Armatur durch Schmutz und Partikelfracht im Löschwasserleitungssystem gegeben. Nach den allgemein Anerkannten Regeln der Technik ist zum jetzigen Zeitpunkt der Einsatz von Druckminderern in Löschwasseranlagen seit Jahrzehnten zu umgehen.

Bekannte Technologien der Pumpen-Drehzahlregelung oder CR-Regelung bieten sichere, kostengünstige und regelkonforme Lösungen für Neubau und Bestandsanlagen.

Muster-Hochhaus-Richtlinie (MHHR)

Übersicht Hochhaus-Richtlinien Bundesrepublik Deutschland

Die Anforderungen an den baulichen Brandschutz ergeben sich in Deutschland aus den Landesbauordnungen, da das Bauordnungsrecht in der Bundesrepublik Deutschland Länderrecht ist. Bedauerlicherweise beinhalten die Landesbauordnungen und die zugehörigen Ausführungsbestimmungen zum Teil unterschiedliche Anforderungen für den baulichen Brandschutz, die sich auch auf die brandschutztechnischen Anforderungen in Hochhäusern auswirken können. Diese Unterschiede sind vorhanden, obgleich sich die Landesbauordnungen immer stärker an der MBO bzw. an Muster Richtlinien (Muster-HochhausRichtlinie) orientiet.

Die MHHR wurde teilweise in den einzelnen Ländern als separate Sonderbaurichtlinie übernommen. Andere Bundesländer wie z.B. NRW haben spezielle Anforderungen für Hochhäuser in Ihren allgemeinen Baurichtlinien integriert. Das Bundesland Bayern hingegen setzt seit 1982 klassisch auf eine eigene Hochhausrichtlinie, die unverändert auf Anforderungen der ARGE Bau aus dem Jahr 1980 beruhen. Die ARGE Bau ist Ersteller der Muster HochhausRichtlinie.

Hochhausregelung im Realdruckverfahren

Schematische Darstellung der Hochhausregelung im Realdruckverfahren

Im Realdruckverfahren wird bei Auslösen des Löschwassermodus, z. B. in der 20. Etage der Anlage, ein definierter Druck hinterlegt, der an der gewünschten Entnahmestelle die geforderten 4,5 bar zur Verfügung stellt.

Wird beispielhaft in der 30. Etage der Löschwasseralarm ausgelöst, muss die TrinkwasserTrennstation einen Versorgungsdruck von z. B. 15 bar erzeugen. Wird hingegen ein Hydrant in der Tiefgarage betätigt, hat die Trennstation lediglich einen Versorgungsdruck von beispielsweise 5 bar herzustellen. Diese einfache Regelungsart ermöglicht, einen für den speziellen Bandfall zugeschnittenen Versorgungsdruck sicherzustellen.

  • Keine Druckminderer und immer < 8 bar
  • Optional Frostsicherheit in der Tiefgarage
  • Aufstellung unterhalb der Rückstauebene*
  • Aufstellungsfläche ab 1,3 m² (1,60 x 0,8 m)
  • Redundanz der Stell- und Regelglieder, Stufe III
  • Eine Druckerhöhung mit zwei Pumpen, eine Löschleitung für das gesamte Gebäude

*Aufstellung einer TrinkwasserTrennstation unterhalb der Rückstauebene | Löschwasser-

versorgung mit einer drehzahlgesteuerten Hochhausregelung | Etagenabhängige Auslösung und symmetrische Redundanz Stufe III |

Grundlage: Deutsche-Hochhaus-Richtlinie – Ausgabe 08

Sicherheitsanforderungen an die Software

  • Die Software muss auch bei Stromausfall und Unterbrechung erhalten bleiben.
  • Erfolgt eine Auslösung am Grenztaster, ist an dieser Position der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen.
  • Werden durch einen Brand außerhalb des Aufstellungsraumes der Druckerhöhung die Meldeleitungen [5] vollständig oder teilweise unterbrochen, ist diese Position zu detektieren und der geforderte Volumenstrom und Druck [4] an der Brandstelle zu gewährleisten.
  • Werden durch einen Brand außerhalb des Aufstellungsraumes der Druckerhöhung die Meldeleitungen teilweise unterbrochen und es erfolgt eine Auslösung am Grenztaster, ist an der Brandstelle der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen.
  • Bei Mehrfachauslösungen am Grenztaster ist an der höchstgelegenen Auslösestelle der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen.
  • Nach Abschaltung einer Löschanforderung oder Störung muss sich die optimale Betriebsbereitschaft für das gesamte System automatisch herstellen.
  • Hinsichtlich des Arbeitsschutzes ist sicherzustellen, dass bei der Wasserabnahme sowie der Abgabe von Sprühstößen durch die Einsatzkraft der Feuerwehr und den damit verbundenen Druckstößen eine Personengefährdung ausgeschlossen ist.
  • Pumpen, die über einen Frequenzumrichter geregelt werden, dürfen auch bei Überstrom nicht abschalten, sondern diesen Fehler nur melden.

Automatische Abschottung

Das Zusatzmodul „Automatische Abschottung“ ermöglicht im Brandfall nach DIN 1988 relevante Trink- und Betriebswasserverbraucher automatisch abzuschalten.
Bei Auslösung der Trinkwasser-Trennstation wird die Armatur für 2 Stunden automatisch geschlossen.

Somit steht der volle Volumenstrom trink- und betriebswasserseitig für die Löschwasserversorgung zur Verfügung. Die Armaturen werden über das Zusatzmodul „Automatische Abschottung” wöchentlich geschalten.

  • Automatische Absperrung
  • Keine Kabelverlegungen zu Hydranten
  • Tägliche Ansteuerung der automatischen Abschottung


Löschwasserleitungen einschließlich der Abzweigungsleitungen
in Fließrichtung sind bis zur automatischen Abschottung aus
metallischen Werkstoffen zu verlegen

¹ Nur mit Zusatzmodul Druckhaltepumpe und nur bei Bestandsanlagen; nach DIN 14462 in Neuanlagen nicht zulässig

Drehzahlregelung / CR-Regelung

Der Versorgungsdruck in Löschwasserleitungen ist normativ auf 8 bar begrenzt. Bei Anlagen mit einem Betriebspunkt von 8 bar wird dieser in Richtung Null-Fördermenge überschritten. Das Zusatzmodul Drehzahlregelung ermöglicht es, als energetisch günstigste Regelungsart einen defi nierten und individuell gewählten Anlagendruck im System zu fahren.

Alternativ zur Drehzahlregelung realisiert das Zusatzmodul CR-Regelung mit einer klassischen Überströmtechnik Versorgungsdrücke über 80 Meter auszuschließen. Dieses System ermöglicht es über einen Pumpenbypass im Nebenstromverfahren eine definierte Wassermenge im Kreislauf zu leiten um die Druckgrenze von max. 8 bar sicherzustellen.

Pumpenkennlinie mit Drehzahlregelung

Pumpenkennlinie mit CR-Regelung

Löschwassereinspeisung / Ersatz für Notstromversorgung

Die DIN 14462 fordert seit 2012, unabhängig von einer vorhandenen Sicherheitsstromversorgung für alle Löschwasseranlagen mit integrierten Pumpen, eine Einspeisemöglichkeit nach DIN 14461-2 durch die Feuerwehr. Zur sicheren Funktion ist diese dauerhaft für die Feuerwehr frostsicher zu halten.

Fremdwassereinspeisungen in Betriebswasseranlagen, welche in Verbindung zum Trinkwassernetz stehen, sind nach Gesetzgebung¹ ausschließlich über eine Trinkwasser-Trennstation mit „Freiem Auslauf“ abzusichern.

Die Zusatzausstattung Löschwassereinspeisung gewährt über die Einspeisearmaturengruppe von WILO IndustrieSysteme eine sichere externe Löschwasserzuführung und automatischer Entleerung.

¹ nur mit Zusatzmodul Druckhaltepumpe und nur bei Bestandsanlagen;
nach DIN 14462 in Neuanlagen nicht zulässig

Löschwassereinspeisung für Feuerwehr in Nassleitungen nach DIN 14462 mit automatischer Entleerung

Unterputzschrank

  • Einspeiseschrank DIN 14461 mit Feuerwehrschloss DIN 14925 und Schlauch- sowie Blindkupplung, einschließlich Armaturenstrecke zur Montage im Gebäude mit Rückschlagventil und automatischer Entleerung
  • B-Kupplung mit Übergang auf 2" IG aus Aluminium zur Montage im Unterputzschrank B x H x T 400 mm x 500 mm x 180 mm
  • Stahlblech verzinkt, pulverbeschichtet RAL 3001, mögliche Anschlussposition oben oder unten
  • Armaturenstrecke mit Rückschlagventil zur automatischen, hydraulischen Entleerung, min. statischer Druck 0,3 bar

Aufputzschrank

  • Einspeiseschrank DIN 14461 mit Feuerwehrschloss DIN 14925 und Schlauch- sowie Blindkupplung, einschließlich Armaturenstrecke zur Montage im Gebäude mit Rückschlagventil und automatischer Entleerung
  • B-Kupplung mit Übergang auf 2" IG aus Aluminium zur Montage im Unterputzschrank B x H x T 400 mm x 500 mm x 180 mm
  • Stahlblech verzinkt, pulverbeschichtet RAL 3001, mögliche Anschlussposition oben oder unten
  • Armaturenstrecke mit Rückschlagventil zur automatischen, hydraulischen Entleerung, min. statischer Druck 0,3 bar

Löschwassereinspeisung ohne Schrank, mit Anschluss unten

Einspeiseschrank mit Anschluss oben

Nass-Trocken-Modul

Für den Einsatz bei besonderen hygienischen Anforderungen oder für die Verwendung bei bestehender Frostgefahr haben wir unsere Sonderlösungen mit Nass-Trocken-Modul entwickelt.

Nass-Trocken-Modul im Detail

Nass-Trocken-Anlage entleert

Nass-Trocken-Anlage geflutet

Vorteile

  • Kosteneffektiv
  • Frostsicherheit
  • Automatischer Testlauf wöchentlich
  • Geringe Spülwasserverluste
  • Höchste hygienische Sicherheit

1 Automatisches Spülventil
2 Automatisches Entleerungsventil
3 Belüftungsventil
A Automatische Füll- und Entleerstation
B Absperrarmaturen
C Rückflussverhinderer
D Steuerung automatische Füll- und Entleerstation

Netzumschaltgerät

Ersatzstromeinspeisung

Die Ersatzstromeinspeisung hat ausschließlich über ein automatisches Netzumschaltgerät zu erfolgen. Der Betrieb vorstehender Einrichtung, darf nicht im Aufstellungsraum der Stromerzeugung erfolgen.

Das Netzumschaltgerät ist in einem gesonderten F90 Raum oder bevorzugt im Aufstellungsraum der Löschwasseranlage zu betreiben.

Netzumschaltgerät

Hochwertige Netzumschaltgeräte sind kombinierte motorbetriebene Netzumschalter mit Umschaltautomatik. Diese ermöglichen eine Netzüberwachung mit vollautomatischer Netzumschaltung nach parametrierbaren Sequenzen:

  • Umschaltung auf Reserve-Netz bei Phasenausfall im Normal-Netz
  • Rückschaltung von Normal-Netz bei Ausfall des Reserve-Netzes
  • Anlaufsteuerung für Notstromaggregat
  • Nachlaufsteuerung für Notstromaggregat
  • Lastabwurf und erneute Zuschaltung von Stromkreisen mit geringerer Priorität
  • Handauslösung
  • Statusanzeige
  • Potentialfreie Fehlerkontaktmeldung
  • Individuelle Einstellung der maximal zulässigen Anlaufzeit für Reserve-Netz

Abbildungen können in Farbe und Ausführung abweichen.

Notstromversorgung

Notstrombereitstellung für die Löschwasserversorgung

Die Kompaktbauweise des Zusatzmodules Notstromversorgung (NF) ermöglicht die redundante Energieversorgung von Löschwasseranlagen.
Die robuste Gerätekonstruktion gestattet eine dauerhafte Aufstellung im Außenbereich.

Die unter anderem im Zusatzmodul NF integrierte Software gewährleistet einen automatischen wöchentlichen Geräteanlauf zur Erhöhung der Betriebssicherheit.
Mit einem permanenten Netzanschluss des öffentlichen Energieversorgers über 230 V sichert die integrierte Steuerung die Batterieerhaltung.

Um eine hohe Versorgungssicherheit auch im Hinblick auf die angeschlossenen sicherheitsrelevanten elektronischen Steuergeräte zu erhalten, sind die Maschinen zusätzlich mit einer Spannungsregelung ausgestattet.

Diese gewährt unabhängig vom Lastfall eine Nennspannungstoleranz von + / –1 %.

Ausstattungsmerkmale

  • Dualfrequenz-Regelung / ∆ Nennspannung +/- 1 %
  • Schallgedämpftes Gehäuse
  • Rahmen mit geschlossener Bodenwanne
  • Doppelluftfilter
  • Doppelkraftstofffilter / Diesel
  • Batterieladegerät, Ladeüberwachung
  • Motor- und Kühlwasserheizung
  • Inklusive Netzumschaltgerät (beiliegend)

Abbildungen können in Farbe und Ausführung abweichen.

Pumpen-Notentwässerung

Die Aufgabe: Sichere Entwässerung

Eine Installation von Sicherungseinrichtung für Betriebs- und Löschwasseranlagen wie Trinkwasser-Trennstationen oder Nass-Trocken-Stationen ist nach dem geltenden Normenwerk wie z. B. DIN EN 1717 nur in überflutungssicheren Räumen möglich. Hier ist zu berücksichtigen, dass die Forderung nach Überflutungssicherheit nicht mit rückstausicher zu verwechseln ist.

Bei Entwässerungsanlagen, bei denen der Abwasserzufluss nicht unterbrochen werden darf, ist eine Doppelhebeanlage entsprechend dem Anwendungsfall nach DIN EN 12050-1 bzw. DIN EN 12050-2 einzubauen.

Standard

Für die Verwendung einer Trinkwasser-Trennstation schreiben die DIN 1988, DIN 12056 und DIN 14462 eine sichere Entwässerung der maximal anfallenden Wassermengen über einen Notüberlauf und eine Geräteaufstellung oberhalb der Rückstauebene oder in überflutungssicheren Räumen vor.


Aufstellung unterhalb der Rückstauebene nur im überflutungssicheren Aufstellungsraum!

Funktion Überlauf eines freien Auslaufs AB bei verschlossenem Notüberlauf

Beispiele für nicht überflutungssichere Räume

Lösungen Geräteaufstellung: Oberhalb der Rückstauebene / Unterdruckentwässerung

Bei Anspringen des Notüberlaufs erfolgt die Entwässerung im Unterdrucksystem nach DIN 12056 Teil 3 mit einer bauseitigen Druckleitung DN 80.
Die Anbindung der Druckleitung sollte mindestens DN 100 für einen Entwässerungsvolumenstrom von > 50 m³/h (reduzierbar bis max. Löschwasservolumenstrom) betragen.

Der Siphon ist in der Trinkwasser-Trennstation von WILO IndustrieSysteme integriert.

Bevorzugt und am sichersten ist es, die anfallenden großen Wassermengen über die Standard-Druckentwässerung mit Siphon und ohne Hilfsenergie in das nachgeschaltete bauseitige Kanalnetz abzuführen.

Voraussetzung hierfür ist ein ausreichender objektbezogener Kanalanschluss oder die Möglichkeit einer Entwässerung auf eine Freifläche.
Ein geeigneter Geruchsverschluss ist in der Trinkwasser-Trennstation von WILO IndustrieSysteme bereits integriert.

Details aus der Montageanleitung

Mehrfachanschluss

Vorlagebehälter, Zwischenbehälter, Behälter, die für Volumenströme über 50 m³/h geeignet sind, verfügen über mehrere Unterdruckentwässerungssysteme mit Siphon. Diese befinden sich an der Rückseite des Gerätes und sind zu dem um 1 cm horizontal versetzt angeordnet.

Teilanschluss von Notüberläufen

Die Leistung eines Notüberlaufanschlusses mit Siphon beträgt ca. 50 m³/h. Produktionsbedingt werden die Vorlagebehälter mit der maximalen Anzahl von Notüberlaufanschlüssen ausgestattet. Werden bedingt durch die objektbezogene Löschwassermenge nicht alle Anschlüsse benötigt, so sind die am tiefsten gelegenen Anschlüsse zuerst anzubinden und die verbleibenden durch Endkappen zu verschließen.

Anschlussbedingungen Unterdruckentwässerung

Bilder aus der Praxis

Bei der Geräteaufstellung oberhalb der Rückstauebene ist bei der Anbindung des Notüberlaufs mit Siphon auf ein hydraulisch ausreichendes nachgeschaltetes Kanalnetz zu achten. EN 12056 schreiben die Ableitung der maximal anfallenden Abwassermengen (z. B. 18 m³/h) bei einem Teilfüllungsgrad der Grundleitung vor. Praktisch in den seltensten Fällen anwendbar.

Entwässerung auf Freifläche

Lösungen Geräteaufstellung: Unterhalb der Rückstauebene / Pumpen-Notentwässerung

Die Installation von Sicherungsarmaturen unterhalb der Rückstauebene verlangt nach o. g. Normenwerken unter beson­derer Hervorhebung eine Aufstellung in überflutungssicheren Räumen. Als überflutungssicheren Aufstellungsort versteht man im Allgemeinen die vollständige Entwässerung aller möglich und maximal anfallenden Wässer (z. B. 18 m³/h) über eine kostenaufwendige redundante Hebeanlage¹ abzuleiten. Ein Rückstauverschluss in Grundleitungen ist in diesem Zusammenhang nach den anerkannten Regeln der Technik ausgeschlossen.

Ist bauseitig keine Standard-Notentwässerung oder keine Aufstellung oberhalb der Rückstauebene möglich, kann alternativ auf das Verfahren von WILO IndustrieSysteme „Pumpen-Notentwässerung“ zurückgegriffen werden. Bei dieser Technologie werden in der Druckleitung Flut-Ventile geöffnet, die bei einem kritischen Wasserpegel im Vorlagebehälter der TrinkwasserTrennstation die maximal anfallenden Wassermengen ableiten. Die Abblasöffnung der Flut-Ventile kann in ein ausreichendes Kanalnetz oder als Freileitung nach außen geführt werden.

Sicherheit

Bei Betätigung der Ventile von Hand oder bei tatsächlich kritischem Wasserspiegel im Vorlagebehälter kommt es zum Austritt größerer Wassermengen an der Ventil-Abblasöffnung. Dabei ist sicherzustellen, dass Schäden an Personen und Sachwerten vermieden werden.

Die Alternative

Trinkwasser-Trennstationen von WILO IndustrieSysteme

Anschluss an das Entwässerungsnetz

Standardfall Entwässerung in Kanalnetz oder Schachtbauwerk

Bei weiten Entfernungen kann die Elektrozuleitung durch ein externes Standard-Elektronetz erfolgen.

Sind durch unterschiedliche Zusatzmodule mehr als zwei Drucklufterzeuger vorhanden, sollte das gesamte System im Aufstellungraum mit nur zwei Drucklufterzeugern ausgestattet werden. Die Verwendung von bauseitiger Druckluftversorgung ist möglich.

Stauraumbedarf / Rohrinhalt

Sonderlösung: Entwässerung auf Freifläche

Werden Notüberläufe auf Freiflächen geführt, wird im Regelfall seitens des Bauherren erwartet, dass ein Wasseraustritt nur im Notfall erfolgt. Gleichfalls ist es praktisch erforderlich, Funktionstests durchzuführen oder das Wasser der wöchentlich vorgeschriebenen Hygienespülung¹ der Geräteanschlussleitung abzuführen. In der Installationstechnik wird dies über einen kleinen künstlichen Stauraum gelöst. Rohrsysteme aus Gussrohr, PE- oder verzinktem Stahlrohr mit Victaulic-System bieten hierzu ideale Voraussetzungen. Die Entleerung des Stauraums kann dann innerhalb des Gebäudes mit einem Nenndurchmesser DN 10 in die häusliche Entwässerung erfolgen.

Die Spülwassermenge ist bei der Dimensionierung des Stauraumbedarfs zu beachten.

Sp = vL × lL × n (Sp = Spülvolumen, vL = spezifisches Volumen – Anschlussleitung, lL = Leitungslänge,
n = 1-facheroder 3-facher Wasseraustausch in der Anschlussleitung)

¹ Die geforderte Spülung nach DIN 1988-600
(1 × pro Woche 3-facher Leitungsinhalt) kann zur Reduzierung der momentanen Spülwassermenge nach VDI / DVGW 6023 (alle 72 h, einfacher Leitungsinhalt) auf mehrere Zyklen pro Woche verteilt werden.

² Stauraum Nutzvolumen siehe Tabelle

Bilder aus der Praxis

Entwässerung auf Freifläche

Auslaufbauwerk auf Gehweg, Gefahr der Eisbildung

Integration in Fassade – Ableitung auf Freifläche

Integration im Dach – Ableitung auf Dach

Redundanz

Fordern Sie die richtige Redundanz für Ihr Objekt

Als Redundanz wird die Mehrfachauslegung technischer Geräte zum Schutz vor Ausfallerscheinungen bezeichnet. Unterschieden wird z. B. in symmetrische und asymmetrische Redundanz. Im Gegensatz zu symmetrisch geschützten Anlagen erfolgt die Absicherung bei asymmetrischer Redundanz durch den Einsatz unterschiedlicher Teilsysteme verschiedener Zulieferer.

Die technische Ausstattung von Löschwasseranlagen in Hochhäuser unterliegt in der Regel dem Landesbaurecht. Ein Großteil der Bundesländer mit signifikantem Hochhausanteil haben bereits die Hochhausmusterrichtlinie in 2008 im Landesbaurecht verankert. Für den Anwender ist zu berücksichtigen, dass die Hochhausrichtlinie mit der amtlichen Kommentierung Anwendung findet.

Anforderungen für Hydrantenanlage

Hinsichtlich der Hydrantentechnik wird in Hochhäusern ausschließlich die höchste Verfügbarkeit mit nassen Wandhydranten Typ F gefordert. Zusätzlich wird eine redundante Ausführungsart der Trinkwasser-Trennstation verlangt. Nach Protokoll¹ wird unter Redundanz neben der doppelten Energieversorgung die doppelte Verfügbarkeit aller relevanten Mess-, Steuer- und Regelungsglieder verstanden. Eine Ersatzpumpe ist unzureichend.¹

Sicherheits-Bus-System

Redundantes Sicherheit-Bus-System

Die Kabelführung [1] des redundanten Sicherheits-Bus-Systems erfolgt im Versorgungskreis in unterschiedlichen Brandabschnitten (siehe Grafik).

Bei Kurzschluss, Kabelunterbrechung oder Mehrfachauslösung [1] ist die Funktionssicherheit fortlaufend sichergestellt. Jeder Hydrant erhält einen speziellen Grenztaster, in dem ein ihm individuell zugeordneter Drucksollwert hinterlegt ist.
Eine Ringleitung versorgt bis zu 256 Druckstufen.

Abb.: Redundantes Wilo-GEP Sicherheits-Bus-System in Highspeed-Ausführung, max. 1.000 m, Reaktionszeiten ≤ 1 s

Das redundante Sicherheits-Bus-System wertet alle Betriebszustände [1] mit einer zugesicherten Highspeed-Reaktionszeit von ≤ 1 s aus. Dies ermöglicht hydraulisch innerhalb der zulässigen Zeitspanne [2] von maximal 2,0 Sekunden, die geforderten Grenzwerte [3] durch Druckauf- oder -abbau sicherzustellen.

Technische Grenzwerte pro Highspeed-Ringleitung

  • maximale Länge der Leitung 1.000 m
  • Anbindung von bis zu 256 Wandhydranten über max. 64 Switches
  • Bus-Systemverlegung als Ringleitung mit speziellem Meldekabel für Highspeedverfahren

Ein anderes Beispiel bieten größere medizinische Einrichtungen. Ihre Areale erstrecken sich über mehrere Hektar Grundfläche. Auf diesen befinden sich neben unterschiedlichen Verwaltungsgebäuden, Bettenhäuser, Hochhäuser und anderweitige Objekte, die mit Löschwasser zu versorgen sind. Eine klassische Lösung hätte die Versorgung über mehrere Druckerhöhungsanlagen im gesamten Gelände zur Folge. Durch die Verwendung des Realdruckverfahrens kann mit nur einer Pumpen- und Leitungsanlage die gesamte Löschwasserversorgung einschließlich der Außenhydranten sichergestellt werden.

Auch in der Zentrale der Deutschen Bank Frankfurt am Main, einem der höchsten Gebäude Deutschlands, werden ca. 200 Wandhydranten mit nur je einer Steigleitung pro Gebäude überwacht und mit nur einer Pumpe zuzüglich Reservepumpe sicher versorgt.

Schaltsschrank zur Auswertung der Grenztastereinheiten

Die Schaltschrankeinheit zur Auswertung und Standortvisualisierung von Löschwasser-Hydranten ermöglicht eine dauerhafte Überwachung dieser für Großobjekte. Kabelbruch, Kurzschluss und Auslösung werden einzeln dedektiert und auf dem integrierten Großdisplay dargestellt. Die Anzeige erfolgt am grafisch-schematischen und objektspezifischen abgebildeten Gebäudegrundriss im Display des Schaltschranks. Dies ermöglicht dem Gebäudemanagement einen Überblick über den Bestimmungsort der Auslösung und überwacht Fehlbetätigungen. Das Auslösesignal mit dem definierten Bestimmungsort kann zur Weiterleitung an die Betriebsfeuerwehr genutzt werden.

Sicherheitsanforderungen an die Software

  • Die Software muss auch bei Stromausfall und Unterbrechung erhalten bleiben.
  • Erfolgt eine Auslösung am Grenztaster, ist an dieser Position der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen.
  • Werden durch einen Brand außerhalb des Aufstellungsraumes der Druckerhöhung die Meldeleitungen [5] vollständig oder teilweise unterbrochen, ist diese Position zu detektieren und der geforderte Volumenstrom und Druck [4] an der Brandstelle zu gewährleisten.
  • Werden durch einen Brand außerhalb des Aufstellungsraumes der Druckerhöhung die Meldeleitungen teilweise unterbrochen und es erfolgt eine Auslösung am Grenztaster, ist an der Brandstelle der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen.
  • Bei Mehrfachauslösungen am Grenztaster ist an der höchstgelegenen Auslösestelle der geforderte Volumenstrom und Druck [4] innerhalb von < 2 s sicherzustellen
  • Nach Abschaltung einer Löschanforderung oder Störung muss sich die optimale Betriebsbereitschaft für das gesamte System automatisch herstellen.
  • Hinsichtlich des Arbeitsschutzes ist sicherzustellen, dass bei der Wasserabnahme sowie der Abgabe von Sprühstößen durch die Einsatzkraft der Feuerwehr und den damit verbundenen Druckstößen eine Personengefährdung ausgeschlossen ist.
  • Pumpen, die über einen Frequenzumrichter geregelt werden, dürfen auch bei Überstrom nicht abschalten, sondern diesen Fehler nur melden.

Umluftkühlung

Aufgabenstellung

Mit Hinblick auf den Aufstellungsraum von Trinkwasser-Trennstationen für die Löschwasserversorgung ist der Berücksichtigung der Maximal-Raumtemperatur besondere Bedeutung beizumessen.In der Löschwasserversorgung werden in der Regel Pumpen mit größerer elektrischer Leistung eingesetzt, bei deren Betrieb Abwärme zwischen 10 % und 20 % der Nennleistungen entsteht.Rechnerisch ist nachzuweisen, dass bei der vorgegebenen Betriebszeit der Löschwasseranlage die maximal zulässige Raumtemperatur, z. B. + 30 °C, nicht überschritten wird.Praktisch wird in diesem Zusammenhang der Betreiber lüftungs- und brandschutztechnisch vor große Herausforderungen gestellt.

Umgebungstemperatur bei Innenraumaufstellung

Die Raumtemperatur von Aufstellungsräumen für elektrische Anlagen ist in den unterschiedlichsten Normenwerken definiert.

Nach DIN EN 60439-1 darf die Umgebungstemperatur nicht höher als +40 °C und ihr Mittelwert über eine Dauer von 24 Stunden nicht höher als +35 °C betragen. Die untere Grenze der Umgebungstemperatur befindet sich bei -5 °C (mit Verkleidung).

Grenzen klassischer Lösungen

Klassische Lüftungssysteme, wie Splittanlagen oder einfache Abluftsysteme, können meist aus brandschutztechnischer Sicht nicht eingesetzt werden. Kommt es z. B. bei einem klassischen Ab- und Zuluftsystem zu einem Brandfall außerhalb des Aufstellungsraums, verhindern oftmals Brandschutzklappen das sichere Nachströmen der Luft. Auch Splittgeräte sind bei vorstehender Betrachtung meist ungeeignet.

Die Lösung

Bei WILO IndustrieSysteme wird diese Herausforderung durch eine Umluftkühlanlage gelöst, die die notwendige Kühlleistung durch das sichere Löschwasser realisiert. Stellt sich z. B. durch Betrieb der Löschwasseranlage eine kritische Raumtemperatur im Aufstellungsraum ein, öffnet eine Zusatzarmatur und die automatische Umluftkühlung wird zugeschaltet. Das als Kühlmedium verwendete Betriebswasser wird über einen bauseitigen Siphon in das Kanalnetz abgeschlagen. Ein wöchentlicher Funktionstest gewährleistet den Betrieb der Umluftkühlung im Einsatzfall.

Übersicht Umluftkühlgeräte, max. Raumtemperatur 30 °C

Bilder aus der Praxis: Umluftkühlung

Container- / Schachtaufstellung

Ober- und Unterflurausführung

In größeren Liegenschaften ist es oft Aufgabe des Fachplaners, die Betriebs- und Löschwasserversorgung bereits an der Grundstücksgrenze abzutrennen. Oft sollen hierzu Zählerschächte verwendet werden, die sich an der Grundstücksgrenze befinden. Bedingt durch die geringen Abmaße der Trinkwasser Trennstationen ist es möglich, diese in Bauwerke zu integrieren.

Praktisch unterscheidet man die Integration der Trinkwasser Trennstation in Ober- und Unterflurbauwerke.

Bei der Unterflurvariante bleibt für den Betrachter nur noch die Einstiegsöffnung sichtbar. Spezielle Technologien ermöglichen es, die Aufstellung der Geräte unterhalb der Rückstauebene in kleinsten Aufstellungsräumen zu realisieren.

Die Oberflurvariante bietet hingegen eine preiswerte Lösung an, die oft auch als Interimlösung Anwendung findet. In einem fertig vormontierten Beton- oder Containerbauwerk ist die Trinkwasser Trennstation steckfertig montiert. Bei Betoneinhausungen ist es auch üblich, in einem abgetrennten Bereich die Transformatorenstation der Liegenschaft mit zu integrieren.

  • Steckfertig
  • Rostfrei
  • Transportabel

Trinkwasser-Trennstation, Unterflur

Trinkwasser-Trennstation, Oberflur

Trinkwasser-Trennstation für Hochhäuser mit Betriebspunkt ≤ 8 bar

Zur Gruppe der Hochhäuser mit Betriebspunkt ≤ 8 bar zählen Gebäude, die nach Baugesetz geringfügig über dem Schwellenwert von 22 m Anlegeleiterhöhe liegen und somit Kraft Gesetzes als Hochhaus deklariert werden.

Die geodätische Gebäudehöhe, gemessen vom Aufstellungsort der Druckerhöhung bis zum hydraulisch ungünstigsten Wandhydranten beträgt ca. 30 m bzw. erfordert einen Betriebspunkt der Pumpe von ≤ 8 bar.

Bei derartigen Anlagen ist lediglich zu gewähren, dass am Hydranten bei geringerer Abnahmemenge, z. B. 24 l/min der Förderdruck der Pumpe nicht über 8 bar steigt.

Hydraulisch finden hierzu zwei bekannte Systeme Anwen­dung. Dies ist einerseits die feste Drehzahlregelung oder die Überströmtechnik, die als CR-Regelung bezeichnet wird.

Abb.: Hochhausanlagen mit einem Betriebspunkt ≤ 8 bar; ΔhGEO < 30 Meter

CR-Regelung

Die eher klassische Variante der CR-Regelung ermöglicht es über einen Pumpenbypass im Nebenstromverfahren eine definierte Wassermenge im Kreislauf zu leiten um die Druckgrenze von maximal 8 bar sicherzustellen.

VE-Regelung

Bei der Drehzahlregelung ermöglicht ein Frequenzum­richter durch die Veränderung der Drehzahl der Pumpe

die maximale ­Versorgungsdruckgrenze sicherzustellen.

Die Drehzahlregelung ist die energetisch günstigste Variante.

Abb.: Hydraulische Darstellung einer CR-Regelung

Trinkwasser-Trennstation für Hochhäuser mit Betriebspunkt > 8 bar

Die Gruppe der Hochhäuser mit Betriebspunkt > 8 bar ist dadurch gekennzeichnet, dass die geodätische Höhe vom Aufstellungsort der Druckerhöhungsanlage bis zum hydrau­lisch ungünstigsten Wandhydranten im Mittel über 30 m liegt und somit ein Betriebspunkt der Pumpen über 8 bar notwendig ist.

Bei der weiteren Betrachtung der Technologien findet der baurechtliche Grundsatz Anwendung [3], dass in einem Gebäude nur zu einem Zeitpunkt an einer Stelle von einem Brandereignis auszugehen ist.

Dieses kann dann unter Zuhilfenahme von bis zu ­drei Wand­hydranten bekämpft werden (z. B. Brand­­be­kämp­fung in der 22., 23. und 24. Etage). Die ­zeit­gleiche Brandbekämpfung an unterschied­lichen Orten innerhalb ­eines Gebäudes ist nicht zu berück­­sich­tigen [3];[4].

Auch bei Hochhäusern mit einem Betriebspunkt > 8 bar kommt die Technologie der CR-Regelung und VEG-­Regelung zum ­Einsatz. Diese unterscheiden sich zur ­Ausführung in kleinen Hochhäusern mit einem Betriebs­punkt ≤ 8 bar lediglich dadurch, dass der notwendige Betriebsdruck in mehreren Hauptdruck­stufen ­bereit­gestellt werden kann.

Abb.: Hochhäuser mit einem Betriebspunkt ≥ 8 bar und weniger als 50 Wandhydranten; ΔhGEO > 30 m

Bei der VEG-Regelung ermöglicht ein Frequenz­umrichter durch die Veränderung der Drehzahl der Pumpe die maxi­male Versorgungsdruckgrenze sicherzustellen.

Die VEG-Regelung ist die energetisch günstigste Variante.

Die eher klassische Variante der Mehrfach-CR-Regelung ermöglicht es über einen Pumpenbypass im Nebenstromverfahren eine definierte Wassermenge im Kreislauf zu leiten um die Druckgrenze von max. 8 bar sicherzustellen.

Im vorstehenden Verfahren ist die maximale Anzahl auf drei Hauptdruckstufen begrenzt.

Hydraulische Darstellung Mehrfach-CR-Regelung

Grenztaster

Bei Hochhäusern mit einem Betriebspunkt > 8 bar ist es notwendig, dass mindestens ­ein Teil der Wandhydranten mit Grenz­tastern ausgestattet sind. Grenz­taster sind kleine Schalt­elemente, die beim Öffnen des Wand­hydranten oder bei Betäti­gung des Schlauchanschluss­ventils ein Signal abgeben. Hierbei ist das elektrische Leitungssystem dauerhaft auf Kurzschluss, Kabelbruch und Auslösung zu überwachen.

Informationen zum Schlauchanschlussventil

Eine elektrische Einteilung des Gebäudes in mehrere Gruppen, z. B. alle 8 Etagen, ermöglicht bei Auslösung der Grenz­taster indivi­duelle Betriebspunkte durch die Druck­erhöhung bereitzustellen. Wird beispielhaft ein Wand­hydrant in der

20. Etage betätigt, stellt die Pumpe einen Versorgungsdruck von 12 bar zur Verfügung. Wird hingegen, ein Wand­hydrant in der Tiefgarage ausgelöst, wird nur ein Versorgungsdruck von 5 bar zur Verfügung gestellt.

Druckabbau

Voraussetzung für derartige richtungs­weisende Technologien ist, dass neben dem entsprechend schnellen Druckaufbau auch ein sicherer Druckabbau, unabhängig von ­der ­Leitungsnetzgröße innerhalb von 2,5 s erfolgt.

Um unzulässige Drücke sicher­zustellen, ist die vorstehende Reak­tionszeit mit einem Sicherheits­faktor belegt. Dieser ergibt sich aus der kleinsten notwendigen Zeitspanne um ein Schlauch­anschlussventils zu öffnen und den angeschlossenen formstabilen Schlauch zu füllen.

Große Gebäude, größere Liegenschaften mit verzweigten Netzen

Wilo-GEP Bus-System

Komplexere Hochhäuser oder umfangreiche Liegenschaften erfordern neben der standortspezifischen Betriebspunktzu­ordnung der Pumpe in Abhängigkeit der geodätischen Höhe auch eine automatische Überwachung der Löschwasser­hydranten bzw. Brandschutz­anlage. Liegenschaften vorstehender Größe bzw. Hochhäuser sind in dieser Gruppe im Allgemeinen dadurch gekennzeichnet, dass durch ­verzweigte Netze mehr als 50 Hydranten mit Löschwasser über größere Distanzen zu versorgen sind.

Vorteile

  • Eine Steigleitung
  • Keine Druckminderer
  • Energetisch günstig
  • Eine Pumpe exkl. Redundanz

VE-Regelung

Die Drehzahlregelung ermöglicht für jeden einzelnen Hydrantenstandort einen beliebigen und frei wählbaren Fließdruck sicherzustellen.

Diese Anwendung wird als Realdruckverfahren bezeichnet.

Redundantes Sicherheits-Bus-System

In dieser Gebäude- und Liegenschaftskategorie, gleich welcher Größe oder Ausdehnung, findet das Realdruckverfahren Anwendung. Ein spezielles elektronisches Bussystem mit bis zu 1.000 Meter Leitungslänge und zugesicherten Reaktionszeiten < 1 Sekunde ermöglicht es, hunderte und im gesamten Objekt verteilte Hydrantenanlagen zu überwachen und den notwendigen standortspezi­fischen Hydranten-Fließdruck mit nur einem hydraulisch wie elektrischen Leitungssystem zur Verfügung zu stellen.

Beispielhaft werden in einem der höchsten Gebäude Deutschlands, der Zentrale der Deutschen Bank Frankfurt am Main, ca. 200 Wandhydranten mit nur je einer Steigleitung pro Gebäude überwacht und mit nur einer Pumpe zuzüglich Reserve­pumpe sicher versorgt.

Ein anderes Beispiel bieten größere medizinische Einrichtungen. Ihre Areale erstrecken sich über mehrere Hektar Grund­fläche. Auf diesen befinden sich neben unterschiedlichen Verwaltungsgebäuden, Bettenhäuser, Hochhäuser und ander­wei­tige Objekte, die mit Löschwasser zu versorgen sind.

Eine klassische Lösung hätte die Versorgung über mehrere ­Drucker­höhungsanlagen im gesamten Gelände zur Folge. Durch die Verwendung des Realdruckverfahrens kann mit nur einer Pumpen- und Leitungsanlage die gesamte Lösch­wasser­­ver­sorgung einschließlich der Außenhydranten sichergestellt werden.