Brandschutz

 

Der wirklich neue Planungsansatz der KEMPEN KRAUSE INGENIEURE in dieser Fachdisziplin besteht darin, den Brandschutz nicht ausschließlich durch die Brille des Bauordnungsrechtes oder der Feuerwehr zu sehen, sondern sich ganzheitlich als Planer einzubringen. Durch die frühzeitige Einschaltung der KEMPEN KRAUSE INGENIEURE bereits in der Vorentwurfsphase können Synergien genutzt und brandschutztechnische Einsparpotentiale wirkungsvoll erzielt werden. So muss nicht später die fertige Genehmigungsplanung durch teure Brandschutztechnik "saniert" werden, nur weil dann keine Zeit mehr ist, die brandschutztechnisch wirtschaftlichste Lösung zu realisieren. Wir liefern Ihnen bereits in der Vorentwurfsphase Brandschutzzeichnungen, die zum jeweiligen Kenntnisstand alle brandschutztechnisch erforderlichen Angaben enthalten.

 


SELBSTVERSTÄNDNIS
Bei KEMPEN KRAUSE ist Brandschutz keine Gutachter- sondern eine Planungsdisziplin, dienen Brandschutzpläne als Medium zur Kommunikation und Abstimmung zwischen ... mehr ⟫  

LEISTUNGSBILD
 "Der Plan ist die Sprache des Ingenieurs", dies gilt bei uns auch für den Brandschutz. Unsere Brandschutz­zeich­nungen sind die nützliche Grundlage für die unumgängliche Abstimmung... mehr ⟫  

ARBEITSGRUPPE INGENIEURMETHODEN
Brandschutzingenieurmethoden zeichnen sich dadurch aus, für den Brandfall besondere Fragestellungen zu lösen, z.B. in den Bereichen Entrauchung, Temperaturverteilungen an ... mehr ⟫  
Ihre Ansprechpartner für Brandschutz in Aachen:
Dipl.-Ing. Guido Franken, Dipl.-Ing. Petra Rohe

Ihr Ansprechpartner in Köln:
Dipl.-Ing. Volker Wiescholek

Ihr Ansprechpartner in Düsseldorf:
Dr.-Ing. Ralf Hartmann-Linden

Ihr Ansprechpartner in Hamburg:
Dipl.-Ing. Alexander Lippa

Selbstverständnis als Brandschützer

Bei KEMPEN KRAUSE

  • ist Brandschutz keine Gutachter- sondern eine Planungsdisziplin.
  • dienen Brandschutzpläne als Medium zur Kommunikation und Abstimmung zwischen den Planungsbeteiligten.
  • ist interdisziplinäres Denken zur Kostenoptimierung und Konfliktreduktion Tagesgeschäft.
  • erfolgt Schnittstellenabbau durch fachübergreifende Planung.
  • liegt die Präferenz beim baulichen statt technischen Brandschutz durch Grundrissoptimierung.
  • erhalten Sie eine kompetente Begleitung bis zur Inbetriebnahme (Konformitätsbescheinigung).

Leistungsbild der Brandschutzplanung

"Der Plan ist die Sprache des Ingenieurs", dies gilt bei uns auch für den Brandschutz. Unsere Brandschutzzeichnungen sind die nützliche Grundlage für die unumgängliche Abstimmung des Brandschutzes zwischen den an der Planung und Genehmigung Beteiligten. Neben der Erarbeitung von Brandschutzkonzepten für Neubauten und für den Bestand erstellen wir mit ingenieurmäßigen Verfahren die Nachweise der Entrauchung durch Simulationen, Modellversuche oder Untersuchungen in situ. Fachbauleitung und Abnahmen runden das Leistungsbild ab:

  • Beratung
  • Planung
  • Brandschutzkonzepte
  • Brandschutzgutachten
  • Prüfung
  • Bestandsaufnahmen
  • Brandlasterhebungen
  • Due Diligence
  • Ingenieurmäßige Nachweise
  • CFD-Simulationen mit COBRA-3D und FDS
  • MRFC-Berechnungen
  • Entfluchtungssimulationen mit ASERI
  • Modellversuche
  • 1:1 Versuche
  • Fachbauleitung
  • Stichprobenhafte Kontrollen
  • Abnahmen
  • Begleitung von wiederkehrenden Prüfungen
  • Erstellen von Brandfallsteuertabellen
  • Mitwirken bei der Erstellung und Prüfung der Brandschutzmatrix
  • Begleitung der Zustimmung im Einzelfall
  • Bescheinigungen bei Fertigstellung
  • Flucht- und Rettungspläne
  • Feuerwehrpläne
  • Brandschutzordnungen
  • Brandschutzbeauftragter
  • Schulungen im betrieblichen Brandschutz

 

 

 

Arbeitsgruppe Ingenieurmethoden

Brandschutzingenieurmethoden zeichnen sich dadurch aus für den Brandfall besondere Fragestellungen zu lösen, z.B. in den Bereichen Entrauchung, Temperaturverteilungen an Bauteilen oder in Rettungswegen sowie der Entfluchtung mit der Hilfe von Berechnungen und Simulationen. Es geht bei den Ingenieurmethoden im Brandschutz nicht darum baulichen Brandschutz zu ersetzen. Im Gegenteil: Nur in Verbindung mit einer soliden baulichen Brandschutzplanung ergibt der Einsatz von Ingenieurmethoden Sinn. Bei einem erhöhten Gefährdungspotential oder wenn die bauliche Planung an ihre Grenzen stößt, z.B. bei architektonisch besonders anspruchsvollen Gebäuden und Räumen im Neubau sowie im Bestand, wo eine Umplanung des Gebäudegrundrisses unwirtschaftlich hohe Kosten verursachen würde, kommen die Ingenieurmethoden zum Einsatz.

Der besondere Mehrwert für den Kunden liegt dabei in der Umsetzbarkeit von Sonderfällen in baurechtlich festgefahrenen Situationen durch den Nachweis für die Wirksamkeit von Abweichungen von der Bauordnung oder dem Arbeitsschutz ohne dabei Abstriche im Sicherheitsniveau einbüßen zu müssen. Durch Brandschutzingenieurmethoden wird durch physikalische Lösungen ein maximaler Sicherheitsstandard erzielt und somit die Gewissheit geschaffen, für den Notfall gewappnet zu sein.

Die KEMPEN KRAUSE INGENIEURE bieten Ihnen in den Bereichen

  • Entrauchung,
  • Entfluchtung / Evakuierung,
  • Heißbemessung und Bauteiltemperaturen,
  • Überprüfung von Lüftungskonzepten und
  • RDA-Anlagen im Regelbetrieb und im Brandfall

besondere Leistungen auf Basis von analytischen Rechenmodellen bis hin zu komplexen Simulationen an.

Bei der Frage nach den verwendeten Werkzeugen bleibt unser Grundsatz stets die lösungsorientierte Herangehensweise an jedes Problem. Gemäß dem Leitsatz „nicht mit Kanonen auf Spatzen zu schießen“ verwenden wir stets angemessene Mittel, um das Ziel zu erreichen. Somit bleiben wir wirtschaftlich und kosteneffizient. 

 

 

Made withVisme

  • Bei dem Objekt aus der Grafik handelt es sich um das Cluster Biomedizintechnik am Campus Melaten, ein Gebäude der universitären Bildung der RWTH Aachen mit rund 25m Höhe. Das Gebäudekonzept basiert auf einem großen, die Geschosse übergreifendem Atrium mit offenem Zugang zu den Geschossen. Im Brandfall müssen über dieses offene Atrium eine Selbstrettung und der Einsatz der Feuerwehr sichergestellt sein. Über Simulationen zur Rauchentwicklung im Atrium und der gleichzeitigen Berechnung der Entfluchtungszeiten konnte dies nachgewiesen werden.

1. Entrauchung

  • Wir erstellen, überprüfen und optimieren Entrauchungskonzepte für natürliche und maschinelle Entrauchungsanlagen, die über die Möglichkeiten der DIN 18232-2 (natürliche Entrauchung) und die DIN 18232-5 (maschinelle Entrauchung) hinausgehen. Damit schaffen wir nicht nur einen hohen Grad an Planungssicherheit für teure und komplexe Entrauchungssysteme, unsere Gutachten dienen auch der Genehmigungsbehörde als Grundlage zur Erteilung des Bauantrags.
  • In Baugenehmigungsverfahren können sich aufgrund von architektonisch anspruchsvollen Gebäuden, besonderem Gefährdungspotential oder beim Bauen im Bestand baurechtlich nicht lösbar scheinende Sachverhalte ergeben. Durch die Bestätigung der Wirksamkeit von vorhandenen Abweichungen durch unsere Gutachten schaffen wir nicht nur Planungssicherheit für komplexe Entrauchungssysteme, sondern stoßen auf positive Resonanz beim Bauamt.
  • Die Einsatzgebiete erstrecken sich flexibel auf nahezu alle baulichen Anlagen von komplexen Atrien in Büro, Verwaltung und Gewerbe über sämtliche Industrieanlagen, Verkaufsstätten (u.a. Shoppingcenter, Kaufhäuser und Malls), Versammlungsstätten (u.a. Mensen, Cafeterien, Konzertsäle, Kinos, Theater, Veranstaltungen und Messen) bis hin zu komplexen Verkehrsanlagen wie Bahnhöfen, U-Bahnhöfen oder Flughäfen.


Typische Fragestellungen

  • Für welchen Zeitraum bleiben im Brandfall die Rettungswege rauchfrei? Wie lange haben wir raucharme Schichten im Rettungsweg?
  • Wie groß sind die Einwirkungen von Rauchgaskonzentrationen und Temperatureinwirkungen auf Personen auf Rettungswegen?
  • Wie ist die Qualität der Raumluft im Brandfall?
  • Wie groß sind die optischen Rauchdichten und die Gaskonzentrationen von CO, O2 und CO2 im Brandfall?
  • Wie beeinflusst die Toxizität des Brandrauchs im Rettungsweg die Flucht?
  • Wie hoch sind die Sichtweiten auf hinterleuchtete Rettungszeichen?
  • Beurteilung der Brandmeldung?


Mit welchen Werkzeugen arbeiten wir?

  • Im Bereich Entrauchung erstrecken sich die Werkzeuge unserer zertifizierten Fachplaner für Entrauchung deshalb von rechnerischer Nachweisführung mit analytischen Rechenmodellen über (Mehrraum-) Zonenmodelle zu der Königsklasse, der 3D-Entrauchungssimulation, den sogenannten Feldmodellen.

Rechnerische Nachweisführung

  • Die rechnerische Nachweisführung mit analytischen Rechenmodellen bietet sich bei übersichtlichen Problemstellungen an, z.B. einer einfachen Industriehalle oder einem übersichtlichen Atrium ohne komplexe Strömungsvorgänge.
  • Über sogenannte Plume-Formeln (u.a. auf Basis der VDI 6019) werden dabei Rauchgasmassenströme ermittelt, die durch das Feuer entstehen.
  • Auf Basis der Gebäudegeometrie können dabei unter anderem Aussagen zu raucharmen Schichthöhen und Temperaturen in der Rauchgasschicht für z.B. die Abschätzung der Sprinklerauslösung getätigt werden. (Mehrraum-)Zonenmodelle verknüpfen diese Herangehensweise automatisiert für komplexere Szenarien.

3D-Entrauchungssimulationen (Feldmodelle)

  • Bei architektonisch besonders anspruchsvollen Gebäudegeometrien, besonderem Gefährdungspotential und zu erwartenden komplexen Strömungsverhältnissen im Brandbereich empfehlen wir die Simulation der Verrauchung mit einer 3D-Entrauchungssimulation, einem sogenannten Feldmodell. Dabei wird der Raum in beliebig kleine Kontrollvolumen unterteilt (diskretisiert).
  • Für jedes der Kontrollvolumen werden u.a. Geschwindigkeiten, Temperaturen, Rauchgaskonzentrationen und Schadstoffkonzentrationen über die gesamte Zeit des Brandgeschehens simuliert.
  • Ergebnis der Simulationen sind detaillierte Informationen über alle notwendigen Strömungsparameter – für den gesamten Strömungsraum über die gesamte Simulationszeit.
  • Vorteile
    • detaillierte Geometrieabbildung
    • Möglichkeit der Berücksichtigung von komplexen Randbedingungen und deren Wirkung auf das Brandgeschehen und die Rauchverteilung im Raum.
      Hierbei können verschiedene Wettersituationen und deren speziellen Thermik- und Windverhältnisse, komplexe Zustrom- und Abstromsituationen, die Wirkung von Lüftungsanlagen oder der Einfluss von Sprinkleranlagen untersucht werden.


Eingesetzte Simulationssoftware

  • Je nach Einsatzgebiet und Aufgabenstellung simulieren wir Ihr Problem mit Kobra-3D oder dem vom NIST (National Institute of Standards and Technology) entwickelten FDS (Fire Dynamics Simulator) auf unserem hauseigenen Rechencluster.

 

 

Entrauchungssimulation einer Lagerhalle

2. Entfluchung und Evakuierung

  • Wir führen Personenstromanalysen auf der Basis von einfachen Strömungsmodellen bis hin zu komplexen Entfluchtungssimulationen, „mikroskopischen“ Individualmodellen, durch.
  • Die Einsatzgebiete erstrecken sich auf alle Bereiche, in denen sich periodisch große Menschenmengen konzentrieren. Dies betrifft gleichermaßen Veranstaltungsplätze und Festivals im öffentlichen Raum, Verkehrsanlagen wie Bahnhöfe und Flughäfen, aber auch besondere Fragestellungen im Baurecht und Arbeitsrecht für Gebäude.


Typische Fragestellungen

  • Wie lange dauert es im Notfall, bis alle Personen unser Gebäude verlassen haben?
  • Reichen unsere Rettungswegbreiten trotz Abweichungen zum Baurecht oder Arbeitsrecht aus?
  • Wie ist der Einfluss von Personen mit eingeschränkten Bewegungsmöglichkeiten auf die Flucht aus meinem Gebäude?
  • An welchen Stellen haben wir einen Stau bei einer Entfluchtung? Wie können wir den beheben?
  • Wie ordnen wir die Flucht- und Rettungswege optimal an?


Mit welchen Werkzeugen arbeiten wir?

Rechnerische Nachweisführung mit analytischen Strömungsmodellen

  • Die rechnerische Nachweisführung mit analytischen Strömungsmodellen bietet sich bei übersichtlichen Problemstellungen an, z. B. bei klar gerichteten Strömungsvorgängen über einen einzigen Fluchtweg, ohne individuelle Entscheidungsmöglichkeiten und übersichtlichen Grundrissen.
  • Über einfache statische Kapazitätsanalysen, z. B. gemäß dem vfdb-Leitfaden, bis hin zu beliebig komplexen Strömungsmodellen, z. B. nach Predtetschenski und Milinski, lassen sich Gesamtentfluchtungszeiten für ein homogenes Personenverhalten ermitteln und die maßgebenden Staupunkte analysieren.

Entfluchtungssimulationen („mikroskopische“ Individualmodelle)

  • Bei Entfluchtungssimulationen / Räumungssimulationen werden Gebäudegeometrie in einem virtuellen 3D-Modell abgebildet und Personen individuell dargestellt. Im Gegensatz zu den einfachen analytischen Strömungsmodellen berücksichtigen die sogenannten Individualmodelle definierte Personeneigenschaften und -merkmale wie Alter, Geschlecht, Körpermaße und die damit verbundenen Gehgeschwindigkeiten, Verhaltensweisen und Mobilitäten. Zudem ist es möglich, für komplexe Situationen wie große Veranstaltungsplätze oder Konzerträume mit mehreren Ausgängen Querströmungen, gegenseitige Beeinflussung und psychologische Effekte abzubilden, die wiederum die Fluchtwegentscheidung und damit die Räumungszeit beeinflussen.
  • Mit einer Räumungssimulation erhält man Informationen über individuelle Wartezeiten, Stauzeiten und Verzögerungen an jeder Position im Betrachtungsraum zu jedem Zeitpunkt der Räumung. Mit repräsentativen Szenarien kann das Sicherheitsniveau der Gesamtsituation abgeschätzt und Mängel können erkannt und beseitigt werden.
  • Je nach Einsatzgebiet und Aufgabenstellung simulieren wir Ihr Problem mit ASERI oder dem vom VTT (VTT Technical Research Centre of Finland Ltd) entwickelten FDS-EVAC auf unserem hauseigenen Rechencluster.


Besondere Fragestellungen im Baurecht und Arbeitsrecht

  • Der Umgang mit dem gesamten Thema der Personenrettung beschränkt sich im Baurecht im Wesentlichen auf die Sicherstellung des zweiten Rettungswegs, der maximalen Rettungsweglänge und deren nutzbare Breiten.
  • Um die aus psychologischen und physikalischen Gesichtspunkten komplexe Thematik der Entfluchtung auf ein handhabbares Niveau herunterzubrechen, werden dem Entwurfsverfasser überschaubare, pragmatische Lösungsansätze an die Hand gegeben, die für einen Großteil der praktischen Probleme ausreichen.
  • In Baugenehmigungsverfahren können sich aufgrund von architektonisch anspruchsvollen Gebäuden, besonderem Gefährdungspotential oder beim Bauen im Bestand baurechtlich nicht lösbar scheinende Sachverhalte ergeben. Durch die Überlagerung der baurechtlichen Anforderungen mit dem Arbeitsschutz und der Barrierefreiheit wird die Sachlage beliebig komplex.
  • Für diese komplexen Situationen im Baurecht ermöglichen uns rechnerische Nachweise und Entfluchtungssimulationen, die Entfluchtungssituation im Detail zu untersuchen und Lösungen für Ihr Problem zu finden.


Brand-Personen-Interaktion

  • Bei besonderen Fragestellungen zur Personenrettung werden die Entrauchungssimulationen mit Evakuierungs- bzw. Entfluchtungsmodellen kombiniert.
  • Dabei werden beispielsweise Einflüsse der Rauchausbreitung und der Brand- und Temperaturentwicklung auf den Menschen sowie strömungstechnische Einflüsse des Menschen auf den Brand und Rauch durch das Öffnen und Schließen von Türen und die Erzeugung von Querströmungen durch große Menschenbewegungen, z.B. im Flughafen oder Bahnhof, berücksichtigt.
  • Darüber hinaus kann festgestellt werden, wie viel Zeit den Personen zur Flucht zur Verfügung steht, bevor die Rettungswege verrauchen.

 

 

Entfluchtungssimulation eines Bürogebäudes

3. Heißbemessung und Bauteiltemperaturen

  • Der statisch-konstruktive Brandschutz umfasst den Nachweis der Einhaltung von konstruktiven Anforderungen an die Bauteile im Brandfall. Er wird vom Tragwerksplaner aufgestellt und ist Bestandteil des Nachweises über die Standsicherheit. Der Nachweis mit der ETK (Einheitstemperaturzeitkurve) führt in vielen Fällen zu sehr unwirtschaftlichen Lösungen. Die KEMPEN KRAUSE INGENIEURE führen die Heißbemessung nach DIN EN 1993-1-2 auf der Basis von Naturbrandszenarien durch, wodurch die Leistungsfähigkeit des Tragwerks voll ausgenutzt werden kann.
  • Vor allem im Bestand und bei Sanierungen kann durch die detaillierte Betrachtung die Tragfähigkeit des Bauteils nachgewiesen werden, ohne dabei Abstriche im Sicherheitsniveau einbüßen zu müssen. Gerade bei weitgespannten Tragwerken im Hallenbau ist der Einsatz von Stahlträgern meist wirtschaftlicher als der von Stahlbetonträgern. Durch eine Heißbemessung mit einem Naturbrand kann selbst für ungeschützte Stahlträger eine hohe Feuerwiderstandsklasse durch geringe Brandrauchtemperaturen im Deckenbereich möglich sein.

 

 

4. Überprüfung von Lüftungskonzepten und RDA

  • Wir überprüfen und optimieren die Planung von Lüftungskonzepten für natürlich und maschinell belüftete Hallen und Großgaragen sowie für Rauchschutzdruckanlagen (RDA) für den Regelbetrieb und den Brandfall. Wir schaffen so durch eine Sicherstellung der strömungstechnischen Funktionstüchtigkeit bereits im frühen Planungsstatus eine Absicherung der hohen Investitionskosten von Lüftungsanlagen.
  • Insbesondere bei Großgaragen ist die gleichmäßige Durchströmung von besonderer Bedeutung, damit im Regelbetrieb keine Totwassergebiete entstehen, in denen sich hohe CO-Konzentrationen bzw. Brandrauch im Brandfall sammeln. Die Wirksamkeit des Einsatzes von Jet-Ventiltoren, natürlichen oder maschinellen Lüftungssystemen sollte in jedem Fall mit zeitlich abhängigen 3D-Strömungssimulationen untersucht werden.
  • In Industriehallen liegt der Fokus meist auf dem Abzug von produktionsbedingt schädlichen Gasen vom Emissionsort und einer ausreichend hohen Luftwechselrate, ohne dabei in Bereichen mit Personenaufenthalt Einbußen im thermischen Komfort durch z.B. Zugerscheinungen hinnehmen zu müssen. 3D-Strömungssimulationen zeigen ein detailliertes Strömungsbild, auf dessen Basis wir den Luftaustausch in Ihrer Halle optimieren können.
  • Als Spezialgebiet für Lüftungsanlagen gelten die Rauchschutzdruckanlagen (RDA) bzw. Treppenraumdruckbelüftungsanlagen. Sie werden bei Hochhäusern und Gebäuden ohne 2. Rettungsweg für die Vermeidung des Raucheintritts in einen Sicherheitstreppenraum baurechtlich gefordert. Die Planung einer RDA ist zum Teil hochkomplex und erfordert ein breites Verständnis der komplexen strömungstechnischen und thermischen Zusammenhänge. Zudem gelten die Steuerung und Regelung dieser Systeme als große Herausforderung. Wir begleiten Sie als unabhängiger Berater und führen Konzeptprüfungen sowie 3D-Strömungssimulationen für Ihre RDA durch.

 

 

5. Unser Know-how

  • Interdisziplinäres Team aus Bauingenieuren, Brandschutzgutachtern, Architekten und Luft- und Raumfahrttechnikern
  • Arbeit auf höchstem Qualitätsniveau mit 6 zertifizierten Fachplanern Entrauchung
  • Mit über 50 Jahren Berufserfahrung im Fachbereich
  • Flexibel, freundlich und hocheffizient
  • Simulation auf modernstem Rechencluster und Server
  • Verwendung von Simulationssoftware nach aktuellem Stand der Technik