Systemübergreifende Steuerung von Brandschutzeinrichtungen?

Brandmeldeanlagen (BMA) erkennen einen Brand in kürzester Zeit und alarmieren die Rettungskräfte, damit sie den Brand rechtzeitig löschen bzw. Personen retten können. Doch Brandmeldeanlagen können mehr. Manche Brandschutzkonzepte, aber auch Baugenehmigungsbescheide weisen den Brandmeldeanlagen weitere wichtige Funktionen zu, um den Brandschutz sicherzustellen: So können BMA zur Steuerung von Feuerlöschanlagen (z.B. Sprühwasser oder Gaslöschanlagen) herangezogen werden, oder BMA steuern maschinelle oder natürliche Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, flexible Rauchschürzen oder Brand- und/oder Rauchschutzklappen an. Darüber hinaus werden BMA zur Ansteuerung von Signalgebern oder Sprachalarmanlagen zur Personenalarmierung verwendet.

Gebäudeleittechnik

In modernen Gebäuden wird nicht nur der Brandschutz durch automatisierte Anlagen geregelt. Auch Klima-, Beleuchtungsanlagen, Aufzüge, Energieerfassungs- und Regelanlagen sind oft weitgehend automatisiert. Verantwortlich dafür ist die Gebäudeleittechnik bzw. die Gebäudeautomation. Sie führt Überwachungs-, Steuer-, Regel- und Optimierungsaufgaben in Gebäuden aus. Dabei werden über Sensoren z.B. Wetter-, Klima-, Energie- und Raumlichtwerte erfasst und ggf. in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Personen ­genutzt, um energieeffiziente Regelungen aus­zuführen.

Die Gebäudeautomation wird (funktional) in drei Ebenen unterteilt: Die Feldebene, die Auto­mationsebene und die Managementebene. Diese klassische Aufteilung wird infolge der zunehmenden Integration microprozessorgesteuerter Komponenten bis hin zu Sensoren und Aktoren ­zunehmend unscharf.

In der Feldebene werden Sensoren, Aktoren, Bedienelemente, Verbraucher und andere technische Einheiten im Gebäude mit den Steuerungseinheiten (DDC) der Automatisierungsebene verbunden. Letztere sind über einen Feldbus miteinander vernetzt.

In der Automatisierungsebene sind neben noch gelegentlich eingesetzten proprietären Bussystemen standardisierte Bussysteme z.B. LON oder BACnet im Einsatz. Diese physikalischen und logischen Schnittstellendefinitionen legen die ­Basis für eine herstellerunabhängige Kommunikation zwischen den Steuerungseinheiten und der Gebäudeleittechnik, deren PCs die Prozessdaten für den Benutzer grafisch darstellen.

In dieser Managementebene sind als unabhängige Bussysteme z.B. OPC, aber auch BACnet zu finden (Bild 1).

Neben dieser etwas engen Beschreibung zählen allerdings heute auch Gewerke der gesamten Gebäudetechnik inklusive der Steuerungen von Lüftungs- und Brandschutzanlagen zur Gebäudeautomation. Dies hat zum Teil erhebliche technische Konsequenzen.

GA-Ansteuerungen durch BMA

Wenn die Gebäudeautomation (GA) durch Brandmeldezentralen mit Signalen für baurechtlich geforderte Brandfallsteuerungen angesteuert werden soll, müssen eine Reihe technischer ­Vorgaben erfüllt sein (Bild 1). Als Beispiel seien die Übertragungswege als äußere Verbindung von Anlagenteilen, die der Übertragung von Informationen bzw. Meldungen in einer Gefahrenmeldeanlage dient, genannt. Diese müssen wie bei der „reinen“ Brandmeldetechnik DIN VDE 0833-1 und -2 entsprechen und damit überwacht werden. Auszug aus DIN VDE 0833-2 Abschnitt 4.3 (Überwachte Übertragungswege [Primärleitungen]):

„Die Übertragungswege … zwischen Zentrale und bestimmten Steuereinrichtungen bzw. ‚bestimmten‘ Signalgebern sowie die Übertragungswege zwischen Ansteuereinrichtungen und Übertragungseinrichtungen … müssen bestimmungsgemäß verfügbar sein und überwacht werden.

Kann bei Übertragungswegen, die nicht ausschließlich für Gefahrenmeldeanlagen verwendet werden, die bestimmungsgemäße Funktion durch fremde Signale gestört werden, so muss eine zweite Übertragungsmöglichkeit vorgesehen werden.“

Die „bestimmten“ Signalgeber sind dabei diejenigen, die zur Erfüllung baurechtlicher Anforderungen notwendiger Sicherheitseinrichtungen installiert werden müssen, sinngemäß gelten diese Forderungen dann auch für die Ansteuerung über Komponenten der Gebäudeleittechnik. Neben diesen grundsätzlichen Anforderungen an die Übertragungswege sind darüber hinaus Festlegungen und Begrenzungen der Auswirkungen im Falle eines Fehlers getroffen: So darf der Übertragungsweg (Auszug aus DIN VDE 0833-2 Abschnitt 6.2.5 [Übertragungswege])

„…mehrere Brandabschnitte überschreiten. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, dass durch einen Fehler (Unterbrechung, Kurzschluss oder Fehler gleicher Wirkung in einem Übertragungsweg, z.B. fehlerhafte Informationsübertragung) nicht mehr ausfällt, als entweder ein Meldebereich mit höchs­tens 1600 m² mit maximal

• <i> 32 automatische Brandmelder; oder </i>
• <i> 32 Punkten eines mehrpunktförmigen Wärmemelders; oder </i>
• <i> …</i>

mit den diesen Meldern zugeordneten Funktionen; oder … eine diesem Übertragungsweg zugeordnete Funktionsgruppe. Übertragungs­wegen zugeordnete Funktionsgruppen können sein:

• <i> ...</i>
• <i> das Steuern von Rauch- und Wärmeabzugsanlagen für jeweils einen Brandabschnitt; </i>
• <i> das Steuern von je einem Löschbereich; </i>
• <i> das Steuern anderer Brandschutzeinrichtungen je Brandabschnitt; …“</i>

Dies muss ebenfalls als Mindestbedingung für den Fall der baurechtlich geforderten Ansteuerung der Gebäudeleittechnik durch die BMA gelten. Zu diesen Anforderungen kommen – falls die betreffende Landesbauordnung beachtet werden muss – die Regelungen bezüglich des Funktionserhalts von Leitungsanlagen im Brandfall ergänzend hinzu. Sind mehrere unterschiedliche Regelungen anzuwenden, gelten die höherwertigen Festlegungen.

Für die Übertragung des Fernalarms sind die Festlegungen in DIN 14675 A2, auf Basis von DIN EN 50136-1-1, einzuhalten. Es sind hierfür die Anforderungen z.B. der Feuerwehr einzuhalten, insbesondere was die Verfügbarkeit und die Erkennung von Störungen der Verbindung betrifft. Diese Störungsmeldung ist an den Betreiber der Alarm­übertragungsanlage und/oder an die Feuerwehr bzw. an eine andere behördlich benannte alarmauslösende Stelle unverzüglich weiterzuleiten.

Brandfallsteuerung über GLT/GA?

Beachtet man die zuvor genannten Voraus­setzungen, stellen sich folgende Fragen:

a) Können Übertragungswege der Gebäudeleittechnik (GLT) / Gebäudeautomation (GA) genutzt werden?

Bislang konnten den Regelwerken keine eindeutigen Aussagen hierzu entnommen werden. Hilfestellung geben nun die Richtlinien für auto­matische Brandmeldeanlagen VdS 3531 „Anlagen­übergreifende Vernetzung“. Auf Basis dieses VdS-Regelwerks wurde der Entwurf zur DIN 14674 zur gleichen Thematik erstellt. Hier werden drei Klassen von Übertragungswegen entsprechend ihrer Verfügbarkeit definiert:

• ÜW 1 nicht überwachter Übertragungsweg
• ÜW 2 überwachter Übertragungsweg mit Auswirkung einer Störung auf die Funktionalität der anzusteuernden Anlage (Signalsenke), (z.B. Stichleitung)
• ÜW 3 überwachter Übertragungsweg ohne Auswirkung einer Störung auf die Funktionalität der anzusteuernden Anlage (Signalsenke), (z.B. Ringleitung)

Die Auswahl der Übertragungswege ist davon abhängig, ob die zu übertragenden Informationen in der anzusteuernden Anlage (Signalsenke) ­sicherheitsrelevante Funktionen auslösen sollen. Unter sicherheitsrelevanten Funktionen versteht man solche, die der Vermeidung oder Verringerung von Personen- und/oder Sachgefährdung/bzw. -schäden dienen. Ob eine sicherheitsrelevante Funktion gefordert ist, kann sich aus einer allgemein geltenden Vorschrift, aus dem Baugenehmigungsbescheid oder durch Anforderungen des Betreibers ergeben. Das Konzept ist am besten vor Planungsbeginn zwischen den Beteiligten abzustimmen.

Um das gleiche Sicherheitsniveau der Brandmelde­anlage auch bei der Weiterleitung zur Brandfallsteuerung zu erhalten, lässt sich folgende Grundregel aufstellen: Der nach dem betreffenden Regelwerk geforderte Zustand der Signalsenke muss im ungestörten und im gestörten Zustand des Übertragungsweges zwischen der Brandmeldeanlage und anderen Anlagen erreicht werden oder erhalten bleiben.

Da anlagenübergreifende Vernetzungen unter sicherheitsrelevanten Anforderungen betrachtet werden, kann ein Übertragungsweg der Klasse ÜW 1 nur dann zur Anwendung kommen, wenn bei Ausfall eines Übertragungswegs in der anzusteuernden Anlage keine bestimmte (im Brandschutzkonzept geforderte; siehe DIN 14675) Funktion beeinträchtigt wird oder die anzusteuernde Anlage in einen sicheren Zustand fällt, (z.B. eine zusätzliche Ansteuerung einer Feststellanlage oder eine Umsteuerung einer vorgesteuerten Sprinkleralarmventilstation).

Es stellt sich also die Frage, ob die Übertragungswege der Gebäudeleittechnik/Gebäudeautomation diese Bedingungen erfüllen. Für die meis­ten Leitungswege selbst wäre dies sicherlich zu bejahen. Wie werden aber die Signale eingespeist? Welche Informationen laufen noch über diese Leitungen? Mit welchen Prioritäten? Was geschieht bei Datenkollisionen und sonstigen Konflikten? Besteht Datenintegrität? Über welche Komponenten der Gebäudeautomation verlaufen die Signale? Es ergibt sich die nächste Frage:

b) Können Komponenten der Gebäudeleittechnik/Gebäudeautomation genutzt werden?

Komponenten der Brandmeldeanlage werden nach den Normen der Reihe DIN EN 54 geprüft ­(siehe Kasten). Verlaufen die Signale der Brand­fallsteuerung über andere, systemfremde elektronische Komponenten, so müssen diese Komponenten konsequenterweise die gleichen klimatischen, mechanischen, EMV- sowie Unter- und Überspannungsbedingungen erfüllen. Da in der Regel „gefahrenmeldefremde“ Funktionen ausgeführt werden, kommen zu diesen Anforderungen „worst-case“-Bedingungen, wie

• zulässige Reaktionszeit (Auslastung des externen Netzes, z.B. bei Datensicherungen, Volllast, Instandhaltung, Ausfall von Komponenten, Datenüberflutung, Schadsoftware),
• ausreichende Netzausfallüberbrückungszeit,
• hinreichende Betriebssicherheit im Falle eines Ausfalls von Komponenten,
• Zugriffschutz für Unbefugte (z.B. Schutz vor ungeprüfter Software) und
• Priorisierung von Signalen der Brandfallsteuerung hinzu.

Um das gleiche Sicherheitsniveau der Brandmeldeanlage für die extern genutzten Komponenten, die sich im Zuge des Übertragungsweges zur elektrischen Steuereinrichtung der Brandschutzeinrichtung befinden, sicherzustellen, müssen an diese konsequenterweise die gleichen Bedingungen nach EN 54-18 („Ein-/ Ausgangsgeräte“) gestellt werden.

c) Wer prüft die Brandfallsteuerung nach einer Änderung der Gebäudeleittechnik?

Nicht zuletzt muss das Thema Instandhaltung betrachtet werden. Die Brandmeldeanlage und die von ihr angesteuerten Brandschutzeinrichtungen werden von i.d.R. zertifizierten Fach- bzw. Errichterfirmen instand gehalten. Neben Inspektion, Wartung und Instandsetzung gehört auch die Verbesserung (Maßnahmen zur Steigerung der Funktionssicherheit) sowie Änderungen und Erweiterungen zu den Aufgaben dieser Fachunternehmen.

Nach solchen Arbeiten muss die Funktion der gesamten Anlage geprüft werden. Bei einfachen Steuerungen ist das sicher nicht als großes Problem anzusehen. Bei komplexen Anlagenstrukturen mit zusätzlich in den Übertragungswegen befindlichen, softwaregesteuerten Komponenten kann jedoch die Zahl der zu prüfenden Kombinationen und damit auch Fehlermöglichkeiten schnell auf einen wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren Aufwand ansteigen. Hierzu ist zu beachten, dass nur die für die entsprechenden Gewerke zuständigen und verantwortlichen Fachfirmen Eingriffe in die Anlagen tätigen dürfen. ­Daraus resultiert u.U. eine nur schwierig herbei­zuführende Termin­abstimmung mit drei und mehr Firmen.

d) Darstellung von Meldungen und Zuständen (Bild 2), sowie Bedienungsvorgänge der Brandmeldeanlage auf Geräten der Gebäudeleittechnik (z.B. Bildschirme).

Sind die Komponenten als Bestandteil des Brandmeldesystems nach der Normenreihe EN 54 anerkannt, gibt es keine weiteren Einschränkungen für die Anwendung. Ist dies nicht der Fall, ist die Anzeige und Bedienung grundsätzlich zulässig, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind (siehe auch VdS 2347):

• durch die Verbindungen mit der Brandmeldeanlage und/oder durch andere Nutzungen der Komponenten der Gebäudeleittechnik (z.B. Steuerungen, Textverarbeitung, Buchhaltung) dürfen keine negativen Rückwirkungen auf die Brandmeldeanlage entstehen
• Bedienungen und Anzeigen dürfen nur bis zur Zugangsebene 2 (ZE2, EN 54-2) möglich sein
• es dürfen keine sicherheitsmindernden Verknüpfungen und Veränderungen von BMA-spezifischen Daten oder Meldungen möglich sein
• Störungen in der Gebäudeleittechnik dürfen nicht zu negativen Rückwirkungen auf die Brandmeldeanlage führen
• werden die normativ geforderten Anzeigen und Bedienungen der Brandmelderzentrale an der Gebäudeleittechnik vorgenommen (Bild 3), so muss sich im selben Raum die Brandmelderzentrale (BMZ), ein Anzeige- und Bedienfeld (ABF) der Brandmelderzentrale oder über eine entsprechende Kombination ein Feuerwehranzeigetableau (FAT)/Feuerwehrbedienfeld (FBF) befinden.

Zusammenfassung

Eine parallele Darstellung von Ereignissen und/oder die Bedienung von Brandmeldeanlagen unter den genannten Bedingungen ist aufgrund der vorhandenen normativen Bedienungen und Anzeigen an der Erstinformationsstelle der Feuerwehr ohne Probleme zu realisieren.

Im Falle der Brandfallsteuerung zur Erfüllung der geforderten Schutzziele kann eine Abweichung von den Anforderungen der relevanten europäischen und nationalen Regelwerke allerdings nicht unerhebliche Konsequenzen für Planer und Anwender haben. Die gemeinsame Nutzung von Übertragungs­wegen, Steuerungen und Komponenten der ­Gebäudeleittechnik/Gebäudeautomation zwischen der Brandmeldeanlage und den elektrischen Steuereinrichtungen der geforderten Brand­fallsteuerungen wirft eine Reihe von ­technischen Problemen auf, die nicht selten eine ­umfangreiche labortechnische Prüfung ­erfordern. Ein bloßer Funktionstest kann in ­keinem Fall eine zuverlässige Aussage über die Funktionssicherheit in allen Betriebssitua­tionen darstellen.

Nach einem Brandausbruch erfolgt die Erkennung durch Brandmelder. Nach Weiterleitung des ­Signals an die Brandmelderzentrale und Aus­wertung als Brandalarm erfolgt die Weiterleitung der Alarmmeldung an die Interventionskräfte, z.B. die Feuerwehr, der sogenannte Fernalarm, über eine Alarmübertragungsanlage.

Um die Falschalarmhäufigkeit auf ein Minimum zu beschränken und gleichzeitig die ordnungs­gemäße Branderkennung und Alarmierung ­sicherzustellen, werden die einzelnen Bestandteile von Brandmelde­anlagen im Rahmen einer Baumusterprüfung im Labor geprüft. Die Prüfungen ­erfolgen nach der Normenreihe EN 54, die in den EU-Mitgliedsstaaten jeweils in nationale Regelwerke (z.B. DIN EN 54) übernommen wurde. Teile der Normenreihe EN 54 sind harmonisiert und ­befinden sich aufgrund einer Einordnung in das Bauproduktengesetz im gesetzlich ­geregelten ­Bereich. Die Übereinstimmung mit diesen Regelwerken muss daher über ein Konformitäts­bewertungsverfahren bei einer benannten Stelle nachgewiesen werden. Über das vom Hersteller ­aufzubringende CE-Zeichen wird die Konformität mit den Normen bestätigt.

Aber nicht nur die einzelnen Bauteile müssen geprüft und ggf. CE-­gekennzeichnet werden. Wichtig ist insbesondere das bestimmungs­gemäße Zusammenwirken der einzelnen Bauteile. Dieses wird als Brandmeldesystem nach DIN EN 54-13 geprüft und in einem weiteren Zertifikat dokumentiert. Nur jene Bauteile, deren Zusammenwirken geprüft und nachgewiesen ist, werden in diesem Zertifikat aufgeführt und dürfen ­sodann zu einem Brandmeldesystem verbaut werden.

Nach DIN EN 54 werden neben den rein funktionalen Gesichtspunkten und den Aspekten der Betriebs­sicherheit sogenannte „worst-case“-Untersuchungen unter z.B. klimatischen, mechanischen, EMV- sowie Unter- und Überspannungs-Bedingungen ausgeführt. Bei softwaregesteuerten Bau­gruppen muss der Speicherinhalt periodisch auf Vollständigkeit geprüft und der ordnungsgemäße Programmablauf z.B. mit einer „watch-dog“-Schaltung überwacht werden. Brandmeldeanlagen ­werden aus geprüften Bauteilen, deren ordnungsgemäßes Zusammenwirken wie zuvor genannt nachgewiesen wird, zusammengestellt und nach Planung- und Einbaurichtlinien eingebaut. Folgende Regelwerke kommen zur Anwendung:

• VdS 2095
• DIN VDE 0833-1 und -2 (ggf. -4)
• DIN 14675
• TS 4-14 (diese Technische Spezifikation wird derzeit als europäische Norm mit nationalen Anhängen erstellt).

Mit Kompetenz und langjähriger Erfahrung prüft und zertifiziert VdS Produkte und Dienstleister des Sicherheitsmarktes. Die Bereiche Brandschutz und Einbruchdiebstahlschutz ­bilden dabei den Mittelpunkt. VdS Schaden­verhütung verfügt bundesweit über bauordnungsrechtlich anerkannte Sachverständige. Darüber hinaus bieten die Experten der Technischen Prüfstelle umfassende Betreuung in allen Fragen des Brandschutzes. Mit der fachtechnischen Begleitung bei der Planung und Ausführung sicherheitstechnisch relevanter Anlagen werden Leistungen auf einem besonders hohen Niveau angeboten. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass sich eine frühzeitige ­Einbindung und Koordination aller Beteiligten, sei es Sachverständiger, Behörde, Feuerwehr, Versicherer, Planer, Bauherr und Nutzer, bei der Realisierung von Brandschutz auszahlt.

ist Produktbeauftragter BMA bei der VdS Schadenverhütung GmbH, Telefon (02 21) 7 76 61 25, hberger@vds.de, https://vds.de/ und steht für Fragen zu den genannten ­Problemstellungen sowie Plan-, Erst- und Wiederholungsprüfungen von Brandschutzanlagen zur Verfügung.