Natürliche Rauchabzugsflächen in Kellergeschossen

Kellerbrände unterscheiden sich von Bränden in oberirdischen Gebäudeteilen und stellen die Feuerwehr vor besondere Herausforderungen. Der Beitrag geht auf die Anforderungen an natürliche Rauchabzugsflächen in Kellergeschossen und einige besondere Eigenschaften von Kellerbränden ein.

Alter Keller aus Backsteinen, in den durch zwei Türen Licht fällt
Zu klein dimensionierte oder fehlende Rauchabzugsflächen in Kellern erschweren die Löscharbeiten und gefährden die Einsatzkräfte. (Quelle: Peter H auf Pixabay)

Von Simon Kermann und Roland Koenigsdorff. Da sich in Kellern nur selten Menschen aufhalten, stehen bei Kellerbränden statt der Personenrettung i.d.R. zunächst die wirksamen Löscharbeiten als Schutzziel voran, sofern sich der Brand noch nicht auf mit Personen belegte, angrenzende Räume bzw. Geschosse ausgebreitet hat. In vielen Gebäuden, vor allem in Bestandswohngebäuden, sind in den Kellern oft nur sehr kleine oder sogar gar keine Rauchabzugsflächen vorhanden, wie sie für eine kontrollierte Rauchableitung mittels Überdruckventilation durch die Feuerwehr notwendig wären. Die Gefahr eines Backdrafts bei Öffnen der Tür zum Raum mit dem Brandherd durch die Einsatzkräfte ist groß, da sich aufgrund der geringen bzw. fehlenden Sauerstoffzufuhr entzündliche Rauchgase ansammeln. Auch im Neubau fallen insbesondere bei Wohnungsbauten die Rauchabzugsöffnungen in Kellern meist klein aus oder sind schlicht nicht vorhanden – obwohl gerade in Kellerabteilen von Mietshäusern hohe Brandlasten zu erwarten sind.

Eine Hauptursache ist das Fehlen klarer Angaben zu den erforderlichen Rauchabzugsflächen, nach denen sich die Planenden richten könnten. In fast allen Landesbauordnungen wird lediglich eine Öffnungsfläche mit unbestimmter Größe gefordert. Insgesamt fehlen verbindliche, eindeutige sowie praktikable Regelungen und Anforderungen bezüglich Rauchabzugsflächen bei Räumen < 200 m² in Kellergeschossen.

Normen- und Literaturstand

Der aktuelle Normen- und Literaturstand in Bezug auf die natürliche Entrauchung bzw. zum Brandschutz von Kellerräumen im Allgemeinen ist mehr als dünn. Die Landesbauordnung (LBO) von Schleswig-Holstein [1] gibt als einzige Bauordnung in Deutschland einen expliziten Wert von 0,5 m² geometrisch freier Querschnittsfläche für jedes Kellergeschoss an.

Dieser Wert ist jedoch nicht auf die Raumfläche bezogen, was bedeutet, dass ein 5 m² großer Raum die gleiche Rauchabzugsfläche aufweisen muss wie ein Raum mit 195 m². Die Bauordnungen der anderen Bundesländer fordern lediglich eine Öffnung ohne explizite Angabe von Querschnittsflächen. Die Münchner Berufsfeuerwehr (BFE) nennt in einem veröffentlichten Informationsblatt [2] eine aus Erfahrungswerten herrührende Öffnungsfläche von 0,25 % der Kellergrundfläche bei einer Mindestöffnungsfläche von 0,5 m².

Betrachtet man die natürliche Entrauchung über Außenwände im Allgemeinen, beschreibt die Norm DIN 18232-2 [3] den Stand der Forschung folgendermaßen: "Die bislang noch nicht vollständig wissenschaftlich abgesicherten Grundlagen und fehlenden Praxiserfahrungen erlauben derzeit noch keine abschließenden normativen Festlegungen zu Rauchabzugsflächen in Außenwänden." 

Ferner heißt es in der aktuellen Richtlinie VDI6019-1 [4]: "In Räumen von weniger als 3 m Höhe wird sich im Regelfall keine ausreichend große raucharme Schicht ausbilden können, wie es zur Entfluchtung, Rettung und zum Löschangriff erforderlich ist. Hier sind dann gegebenenfalls spezielle Entrauchungskonzepte vorzusehen." Eine klare und wissenschaftlich bestätigte Angabe zur Rauchabzugsfläche in Kellerräumen oder Kellergeschossen ist somit zum Nachteil der Planenden und ggf. auch der Feuerwehr und der Betroffenen nicht vorhanden.

Tabelle: Normen / Literaturangaben zu Rauchabzugsflächen in Kellergeschossen
Quellen: Bundesland Schleswig-Holstein; Landesbauordnung (LBO); Kiel; 2016 [1]; Branddirektion München; Informationsblatt – Entrauchung von Kellergeschossen; München; 2017 [2]

Besonderheiten von Kellerbränden

Kellerbrände stellen in vielerlei Hinsicht eine besondere Herausforderung dar:

  • Die Räume sind oft schwer zugänglich, besonders in Bestandsgebäuden.
  • Die Brandlasten in den jeweiligen Kellerabteilen oder Räumen sind schwer einzuschätzen (Mehrparteienwohnhäuser oder Wohnblöcke) und entsprechend vielfältig gemischt, erfahrungsgemäß jedoch eher hoch.
  • Die Belüftung der Keller ist meist gering und nur über wenige Flächen möglich, da bauphysikalisch auch im Sommer Feuchte eingetragen wird, was im Winter zu Frostgefahr führen kann.
  • Im Brandfall kommt es daher zu einer raschen Verrauchung und einem unterventilierten Brand, d.h., der Raum wird von heißen Pyrolysegasen und Rauch gefüllt, die sich bei Sauerstoffzufuhr wieder entzünden können (die Bildung einer Rauchschicht ist aufgrund der Unterventilation und der meist geringen Deckenhöhe i.d.R. nicht möglich).
  • Die Gefahr eines Backdrafts bei Öffnung der Tür ist aufgrund des durch den Verbrennungsprozess und der fehlenden Sauerstoffnachströmung entstandenen Kohlenmonoxidgehalt im Rauchgas sehr hoch.
Diese Randbedingungen erschweren die Brandbekämpfung. Bei Kellerbränden setzt die Feuerwehr i.d.R. mobile Ventilatoren ein, die einen Überdruck im Treppenraum oder Flur vor dem Kellerraum erzeugen, wodurch die Rauchgase über die Rauchabzugsflächen aus dem Kellerraum entweichen können und regelrecht herausgedrückt werden.

Zudem lässt sich der den Wehrkräften sonst im oberen Türbereich entgegenströmende Rauch in den Brandraum zurückdrängen. Diese "Querlüftungsstrategie“ funktioniert jedoch nur, wenn ausreichend große Rauchabzugsflächen im Brandraum vorhanden sind.

Weiterlesen? Der vollständige Artikel ist in Ausgabe 2.2021 des FeuerTrutz Magazins erschienen. Darin werden außerdem die Ergebnisse von CFD-Simulationen beschrieben, außerdem geben die Autoren ein Fazit zur Planung von natürlichen Rauchabzugsflächen in Kellergeschossen.

Autoren

M.Sc. Simon Kermann ist Projektingenieur am I.F.I. Institut für Industrieaerodynamik (Aachen) im Bereich Windlasten/Entrauchung; die Simulationen wurden im Rahmen der Masterarbeit an der Hochschule Biberach (HBC) durchgeführt.

Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff ist Professor für Simulationstechnik, Energiekonzepte und Geothermie an der Hochschule Biberach

Literatur / Quellen

[1] Bundesland Schleswig-Holstein; Landesbauordnung (LBO); Kiel; 2016.

[2] Branddirektion München; Informationsblatt – Entrauchung von
Kellergeschossen; München; 2017

[3] Deutsches Institut für Normung, Din 18232-2: Rauch- und Wärmefreihaltung – Teil 2: Natürliche Rauchabzugsanlagen (NRA); Bemessung, Anforderungen und Einbau; Beuth Verlag; 2007

[4] Verein Deutscher Ingenieure; VDI-6019 teil 2: Ingenieurverfahren zur Bemessung der Rauchableitung aus Gebäuden – Ingenieurmethoden; Beuth Verlag; 2009

[5] Kermann, S.; Untersuchung der Wirkung von natürlichen Rauchabzugssystemen in Kellergeschossen; Masterarbeit; Hochschule Biberach, Biberach a. d. Riß; 2019; betreut von Prof. Dr. Roland Koenigsdorff und Dipl.-Ing. Manfred Oelmaier

[6] Tuomo Rinne, Jukka Hietaniemi, Simo Hostikka; Experimental validation of the fds simulations of smoke and toxic gas concentrations – vtt working paper w66; VTT – Technical Research Centre of Finland; 2007

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Letzte Aktualisierung: 08.06.2021