„Wissen schafft Nutzen“ – unter diesem Leitsatz leistet das GKSS-Forschungszentrum am Standort Geesthacht bei Hamburg seit über fünf Jahrzehnten naturwissenschaftliche Grundlagenforschung. Unter dem Dach der größten deutschen Wissenschaftsorganisation, der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, verbinden die GKSS-Experten dabei wissenschaftliche Erkenntnisse mit konkreten Nutzungsoptionen für Gegenwart und Zukunft. Bei ihrer Arbeit können sich die Wissenschaftler auf eine hochentwickelte technische Infrastruktur stützen. Dass diese auch höchste Sicherheitsstandards erfüllen muss, ist selbstredend.
Besondere Anforderungen stellen in diesem Zusammenhang Laborbereiche, in denen mit leicht brennbaren Stoffen gearbeitet wird. Einen solchen Bereich nutzt das Institut für Polymerforschung (Bild 1). In dieser Einrichtung des GKSS-Forschungszentrums werden Membranen und Verfahren für umwelt- und ressourcenschonende Anwendungen in der chemischen Prozesstechnik und für die Brennstoffzellentechnik entwickelt. Für Labor-Experimente kommen dabei beispielsweise leicht entzündliche technische Gase wie Ethylenoxid und Butadien zum Einsatz.
Brandschutzkonzept
Speziell auf diese Situation hat Siemens ein Brandschutzkonzept zugeschnitten, das leistungsfähige Meldertechnik mit einer intelligenten Gaslöschanlage kombiniert. Die VdS-zugelassene Lösung erfüllt in vollem Umfang die gültigen Vorschriften nach DIN 146751), VDE 08332) und die BG-Regel 1343).
Ein zentraler Aspekt bei der Konzeption ist das einwandfreie Zusammenspiel von Branddetektion und zielgerichteter Löschung: Eine allgemeine Fehleranalyse4) des VdS lokalisiert Anlagenversagen am häufigsten bei der Schnittstelle, an der das Brandmeldesystem die mechanische Löschanlage elektronisch ansteuert. Um ein Feuer erst gar nicht ausbrechen zu lassen, gilt die Zeitspanne zwischen beginnender Brandentstehung und sicherer Detektion mit Aktivieren der Löschung als der kritische Faktor bei der Wirksamkeit des Schutzkonzepts. Lösungen aus einer Hand sind deswegen hier unbedingt zu empfehlen.
Gaslöschanlage auf der Basis von N2
Als Löschmittel kommt Stickstoff (N2) zum Einsatz. Das Naturgas ist preiswerter und leichter verfügbar als synthetische Produkte. Darüber hinaus ist Stickstoff Bestandteil der Umgebungsluft und wirkt als solcher umweltneutral. Bei der Löschung wird das Gas über Düsen in den Löschbereich eingebracht, wo es den Luftsauerstoff bis zum Erlöschen des entstehenden Feuers verdrängt. Stickstoff ist damit insbesondere für den zuverlässigen Schutz von Räumen geeignet.
Die Löschung im GKSS-Labor erfolgt über eine Gaslöschanlage Sinorix N2 von Siemens. Sie besteht zum einen aus einer Löschsteuerzentrale mit verschiedenen Folgeschaltungen. Die Flaschen zur Lagerung des Löschmittels sowie die Zentrale sind in einem kleinen Anbau an der Gebäude-Rückseite untergebracht (Bild 2). Zum anderen umfasst die Gaslöschanlage das Düsenrohrnetz und diverse Löschgasdüsen. Die richtige Auslegung der Düsen ist extrem wichtig, da diese für den gleichmäßigen und schnellen Löschmitteleintrag verantwortlich sind.
Die Löschsteuerzentrale (Bild 3) ist integraler Bestandteil des Brandschutzsystems, mit der sie über die Netzwerktechnologie FD-Net gekoppelt ist. Das existierende, ebenfalls von Siemens realisierte Brandmeldesystem besteht aus acht untereinander vernetzten Zentralen Sigmasys M sowie einem übergeordneten Managementsystem Topsis mit zwei Arbeitsplätzen. So lassen sich die Meldungen und Steuerungen der Löschanlage im Rahmen einer integrierten Gesamtlösung sicher und schnell verarbeiten.
Branddetektion
Die Voraussetzung für eine automatische Löschung bildet eine schnelle und sichere Branddetektion. Deshalb wurden die bestehenden Punktmelder für das Labor so angepasst bzw. ergänzt, dass sie nun eine Zwei-Melder-Abhängigkeit ermöglichen. Das bedeutet: Erkennt einer der beiden Melder Rauchpartikel, wird je nach Rauchkonzentration Voralarm bzw. Alarm ausgelöst. Damit wird zunächst automatisch die Lüftung ausgeschaltet, damit ein weiterer hochleistungsfähiger Brandmelder den Alarm verifizieren kann. Erst nach der Bestätigung des Alarms durch den zweiten Melder wird das Löschsystem aktiviert. Alternativ steht eine Handauslösung zur manuellen Sofortauslösung der Löschung zur Verfügung.
Nach der sicheren Detektion eines Brandes startet der Löschvorgang mit der automatischen Alarmierung der Umgebung: Personen werden optisch durch eine Blitzleuchte sowie akustisch durch je ein pneumatisches und ein elektrisches Horn als Alarmtongeber aufgefordert, den Löschbereich zu räumen. In den Nebenräumen signalisiert ein hinterleuchtetes Piktogramm die Auslösung der Gaslöschanlage. Gleichzeitig wird automatisch die Feuerwehr alarmiert.
Nach einer auf 30 Sekunden festgelegten Verzögerungszeit wird der Löschbereich dann mit Stickstoff geflutet. Die auf der Grundlage des Brandstoffes Methanol individuell ausgelegte Löschgas-Konzentration beträgt dabei 64,3 %. Daraus folgt, dass der Sauerstoff-Restgehalt nach vollständiger Flutung nur noch bei 6 % liegt. Dieser Wert gewährleistet ein zuverlässiges Ersticken der Flammen, bedeutet für den Menschen aber bereits eine Gefährdung. Alarmierung und Verzögerung stellen deshalb sicher, dass sämtliche Personen den Löschbereich vor Beginn der Flutung verlassen bzw. diesen niemand mehr betritt.
Die Steuerung aller Abläufe erfolgt automatisch über eine Löschsteuerzentrale X100. Auch zwei Druckentlastungsklappen über den beiden Außenfenstern (Bild 4) werden von der X100 automatisch angesteuert. Sie gewährleisten, dass die vorhandene Luft beim Einströmen des Stickstoffs nach außen entweichen kann. Als weitere Maßnahmen schaltet die Zentrale die vier Laborabzüge ab und unterbricht die Laborgas-Versorgung.
Fazit
Laborbereiche mit sensiblen Substanzen verlangen nach besonders leistungsfähigen Brandschutz-Lösungen. Für das Institut für Polymerforschung des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht hat Siemens ein Konzept entwickelt, das normenkonform Detektionssicherheit mit einer automatischen Stickstoff-Gaslöschanlage kombiniert. Damit erfüllt es auch die hohen Ansprüche an die technische Infrastruktur in der Spitzenforschung.
NEU
Mehr Infos zum Thema im
TGA-Online-Dossier
Auf https://www.tga-fachplaner.de/ einfach Webcode 724 eingeben.
1) DIN 14675 Brandmeldeanlagen – Aufbau und Betrieb, November 2003
2) DIN VDE 0833 Gefahrenmeldeanlagen für Brand, Einbruch und Überfall, Teile 1 bis 4
3) BGR 134 Einsatz von Feuerlöschanlagen mit sauerstoffverdrängenden Gasen
4) Schlosser, Ingeborg: Zuverlässigkeit und Wirksamkeit von Gaslöschanlagen unter Berücksichtigung systemanalytischer Methoden, VdS Kongress Feuerlöschanlagen, Köln, Dezember 1998
Kai Kliewer
Siemens, Building Technologies-Division, Hamburg, https://new.siemens.com/de/de/produkte/gebaeudetechnik.html
