Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk

Qualifizierte RWA-Anlagen sind ein wesentlicher Bestandteil des vorbeugenden Brandschutzes – so auch im Bauprojekt des Kölner ICE-Werks. Neben dem Wunsch der Bahn, das Werk CO2-neutral zu konzipieren, war eine Vielzahl anderer Erfordernisse hinsichtlich des Brandschutzes zu berücksichtigen

Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk
Das Kölner ICE-Werk in Nippes. Hier wurde eine Kombination aus natürlichem Lichteintrag und künstlicher Beleuchtung geschaffen. (Bild: Colt/Dennis Driessen)

Februar 2020 / Von Marius van Benthum. Das neue ICE-Instandhaltungswerk der Deutschen Bahn in Köln-Nippes beeindruckt schon durch seine Ausmaße: die Werkhalle ist knapp einen halben Kilometer lang; auf den vier Gleisen können jeweils zwei komplette Zugsegmente aller ICE-Baureihen gewartet und repariert werden. Den vorbeugenden Brandschutz entsprechend den baurechtlichen Anforderungen sicherzustellen war eine Herausforderung. Neben dem Wunsch der Bahn, das Werk CO2-neutral zu konzipieren, war eine Vielzahl anderer Erfordernisse hinsichtlich des Brandschutzes (Rauchschürzen, Lichtbänder, Haubenlüfter, Lüftungsklappen etc.) zu berücksichtigen. Zum Einsatz kommen durften nur nach EN 12101-2 [1] geprüfte und zugelassene Rauchabzüge, die auch den entsprechenden Schnee- und Windlasten standhalten. Die Teile, die mit der Witterung in Berührung kommen, waren korrosionsbeständig auszulegen.

Grundsätzlich übernehmen RWA-Anlagen zwei Aufgaben: Einerseits das Abführen von Hitze und Wärme und andererseits das Abführen von Brand- und Rauchgasen. Generell können mit einer RWA-Anlage dabei drei unterschiedliche Schutzziele erreicht und sichergestellt werden:

  • Das höchste Schutzziel ist der Personenschutz, also die Sicherung von Flucht- und Rettungswegen durch Verhinderung einer Verqualmung im Gebäude.
  • Ein weiteres Schutzziel ist der Sachwerteschutz. Damit verbindet man in erster Linie die Reduzierung der Brandauswirkungen durch Wärme und Wärmestrahlung. Dazu gehören die thermische Entlastung der Gebäudekonstruktion sowie die Reduzierung der Wärmestrahlung auf gelagerte Gegenstände oder installierte Maschinen. RWA-Anlagen mit dem Schutzziel "Personenschutz" erfüllen auch gleichzeitig das Schutzziel "Sachwerteschutz".
  • Das dritte Schutzziel ist der Umweltschutz, also durch qualifizierte Löschangriffe den Löschmitteleinsatz zu reduzieren und damit verbunden die Löschschäden zu reduzieren.

Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk
Rauchabschnittstrennung durch mobile Rauchschürzen (Bild: Colt/Dennis Driessen)

Als rechtliche Grundlagen dienen die Industriebau-Richtlinie in ihrer damals aktuellen Fassung aus dem Jahr 2015 [2] und die entsprechenden Landesbauordnungen, die aufeinander fußen. Ziel der Industriebau-Richtlinie ist es, "die Mindestanforderungen an den Brandschutz von Industriebauten zu regeln". Industriebauten, die den Anforderungen der Industriebau-Richtlinie entsprechen, erfüllen auch z.B. die Schutzziele des § 14 MBO oder des § 14 Bauordnung für das Land Nordrhein-Westfalen [3].
Bei genauer Betrachtung fällt in diesem Zusammenhang auf, dass die Bauordnung für das Land Nordrhein-Westfalen in ihrer Zieldefinition dem Schutzziel Rettung von Menschenleben einen deutlich höheren Stellenwert beimisst, diesen allerdings nicht weiter bau- oder anlagentechnisch erläutert, denn "Anlagen sind so anzuordnen, zu errichten, zu ändern und instand zu halten, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von Feuer und Rauch (Brandausbreitung) vorgebeugt wird und bei einem Brand die Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich sind".

Übersicht Produktlösungen
Colt konzipierte und verbaute in dem ­Gebäudekomplex Systeme zum Brandschutz, zur Belüftung und zum Lichteinlass.

Zum ­Einsatz kamen:
- 9 Rauchschürzen Smokemaster (ca. 35 × 3,5 m)
- 68 Cosmotron Lichtstraßen (2,7 × 12,95 m)
- 170 Haubenlüfter Apollo
- 10 pneumatische Schaltkästen
- 2 regensicher entlüftende Sockelmodule Weatherlite für die Treppenhäuser
- 7 Lüftungsklappen (Druckentlastungs­systeme) Securex

Die oben genannten Schutzziele sind nur erreichbar, wenn im Zuge der Planung eine ausreichend hohe raucharme Schicht berücksichtigt wird. Dazu wird in der Regel die DIN 18232-2 [4] herangezogen. Die Industriebau-Richtlinie hingegen definiert unter 5.7.1.1 und 5.7.1.3 Rauchableitungsflächen und Volumenströme mit reinem Bezug auf die Grundfläche eines Gebäudes. Sie vernachlässigt dabei elementare Parameter zur Berechnung einer qualifizierten RWA-Anlage, wie z.B. die Höhe eines Gebäudes oder Arbeitshöhen von Mensch und Maschinen sowie Brandlasten und Brandausbreitungen.

Daher obliegt es final dem Brandschutzgutachter und dessen Schutzzieldefinition, wie die Auslegung der Brandschutzmaßnahmen erfolgen soll.

Schon sehr früh definierte die Deutsche Bahn AG für ihr ICE-Instandhaltungswerk in Köln Nippes, dass eine Rauchableitung gemäß Industriebau-Richtlinie nicht ausreichend sein würde.

Die Anforderungen an den Brandschutz wurden daraufhin in eine sogenannte qualifizierte RWA-Anlage gemäß DIN 18232-2 überführt. Als oberstes Schutzziel wurde der Personenschutz angesetzt und alle weiteren Berechnungen wie die raucharme Schicht und die maximale Rauchgastemperatur wurden entsprechend berechnet und ausgelegt. So wurde als raucharme Schicht eine Höhe von 2 m über den ICE-Zügen festgelegt, um die Fluchtmöglichkeit von Mitarbeitern, die auf den Zügen arbeiten, sicherzustellen.

Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk
Hier sind in den jweiligen Rauchabschnitten die eingebauten Lichtstraßensysteme (gelb markiert) sowie die automatischen Brandlüftungssysteme (grün markiert) zu sehen. (Bild: Colt/Dennis Driessen)

Einsatz von Rauchschürzen

Rauchschürzen erfüllen in großen Hallen eine wichtige Funktion beim Brandschutz, da sie die Rauchentwicklung auf die dann abgetrennten Segmente begrenzen können. Im ICE-Werk wurden 9 Rauchschürzen verbaut. Gemäß den Anforderungen der EN 12101-1 [5] hält die hitzebeständige Schürze mindestens 2 h Temperaturen von 600 °C stand. Das Schürzentuch besteht aus einem Glasfilamentgewebe mit einer schwer entflammbaren Polyurethanbeschichtung. Eingelagerte Aluminiumpigmente gewährleisten eine hohe Wärmereflexion.

Da bei einem Brand nicht unbedingt davon auszugehen ist, dass die Stromversorgung bestehen bleibt, funktioniert die Rauchschürze automatisch und unabhängig von der Energiezufuhr unter Ausnutzung der natürlichen Schwerkraft (gravity fail safe function).

Ein wesentlicher Baustein des Brandschutzkonzepts war zudem eine leistungsstarke Lösung zur Abführung von Rauch und heißen Brandgasen. Für die Umsetzung setzte die Deutsche Bahn auf 170 Haubenlüfter, die pneumatisch öffnen und energiefrei den thermischen Auftrieb nutzen.

Für Wärmedämmung und Witterungsschutz sorgt eine umlaufende Schlauchprofildichtung.

Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk
Durchsturzsichere Lichtbänder und RWA-Doppelklappensysteme (Colt/Dennis Driessen)

Tageslicht senkt Energieverbrauch

Als Bestandteil des CO2-neutralen Betriebs sah die Planung vor, möglichst viel Tageslicht zu nutzen, um den Energieverbrauch und die Kosten für Beleuchtung gering zu halten. Dazu erstellte Colt für die einzelnen Hallenbereiche die Lichtberechnungen. Zum Einsatz kam letztlich ein Lichtstraßensystem aus einer gewölbten Aluminiumkonstruktion mit lichtdurchlässigen und durchsturzsicheren Platten in Leichtbauweise. Die Polycarbonatplatten sorgen für eine gleichmäßige und nahezu blendfreie Raumbeleuchtung mit Tageslicht. Zusätzliche Vorteile bringen der geringe Fugendurchlasskoeffizient sowie die wärmebrückenfreie Sprossenkonstruktionen, die daraus resultiert, dass die Deckleisten gespannt und nicht in die Tragsprosse verschraubt werden. Daraus resultiert eine ausgezeichnete Wärmedämmung. Das System ist ohne zusätzliche Einbauten nach GS-Bau-18 [6] dauerhaft durchsturzsicher getestet.

Rauch- und Wärmeabzug im Kölner ICE-Werk
Dachdraufsicht auf das neue ICE-Wartungswerk der Deutschen Bahn in Köln-Nippes (Bild: Colt/Dennis Driessen)

Projektabschluss Meilenstein für die Deutsche Bahn

"Mit dem ersten CO2-neutralen ICE-Werk in Köln-Nippes stärkt die Deutsche Bahn ihre Vorreiterrolle im Klimaschutz", sagte Berthold Huber, Vorstand Personenverkehr der Deutschen Bahn, zur Eröffnung des Werks. Die 400 in Köln-Nippes beschäftigten Mitarbeiter finden optimale Arbeitsbedingungen vor. Die DB hat in das grüne ICE-Werk rund 220 Millionen Euro investiert. Verbaut wurden vornehmlich regionale Baustoffe. Im laufenden Betrieb ist das Werk CO₂-neutral und spart jährlich somit 1.000 Tonnen Kohlendioxid ein.

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Autor

Marius van Benthum: seit 2010 technischer Berater Außendienst Brandschutz/Lüftungstechnik der Colt International GmbH. Der Dipl.-Kaufmann fungiert seit 2014 als Verkaufsgruppenleiter in NRW, Hessen, Rheinland-Pfalz, Bayern, dem Saarland, Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen

Literatur

[1] DIN EN 12101-2 Rauch- und Wärmefreihaltung – Teil 2: Natürliche Rauch- und Wärmeabzugsgeräte

[2] Muster-Richtlinie über den baulichen Brandschutz im Industriebau (Muster-Industriebau-Richtlinie – MIndBauRL), Stand Mai 2019

[3] Bauordnung für das Land Nordrhein-Westfalen (Landesbauordnung 2018 – BauO NRW 2018) vom 21.07.2018

[4] DIN 18232-2 (11-2007). Rauch- und Wärmefreihaltung – Teil 2: Natürliche Rauchabzugsanlagen (NRA); Bemessung, Anforderungen und Einbau.

[5] E DIN EN 12101-1 (10-2018). Entwurf. Rauch- und Wärmefreihaltung – Teil 1: Bestimmungen für Rauchschürzen

[6] Grundsätze für die Prüfung und Zertifizierung der Durchsturzsicherheit von Bauteilen bei Bau- oder Instandhaltungsarbeiten, Stand 2.2015, DGUV Test, Prüf- und Zertifizierungsstelle

Der Artikel ist im FeuerTrutz Spezial - Band 10: Entrauchung und Evakuierung (November 2019) erschienen.
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Letzte Aktualisierung: 17.02.2020

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