Sprinklerschutz in Regalanlagen

Ob Sprinkleranlagen in Regalen richtig funktionieren, hängt von vielen Faktoren und ihrem Zusammenspiel ab. Den wenigsten Betreibern ist dies jedoch bei Planung, Errichtung und Nutzung bewusst. Deshalb kommt es im Betrieb oft zu unzulässigen Einlagerungen, die zu einem Versagen der Sprinkleranlagen führen können.

Januar 2019/ Von Joachim Lorösch. Die Regelwerke für Sprinkleranlagen werden durch die Versicherungsbranche dominiert. Dazu zählen VdS in Deutschland, FM (Factory Mutual) in Amerika und UL (Underwriters Laboratories) in Großbritannien. Erst seit 2016 existiert die DIN EN 12845 [1], nach der Sprinkleranlagen tatsächlich errichtet werden können.

Sie stellt ein Abbild der Richtlinie VdS CEA 4001 [3] dar, die in Deutschland im Wesentlichen zum Einsatz kommt. Lediglich in der Automobilbranche werden Sprinkleranlagen meist gemäß FM-Richtlinie ausgelegt.

FeuerTrutz Spezial 2018: Sicherheitssysteme

Der Artikel wurde im FeuerTrutz Spezial "Sicherheitssysteme" veröffentlicht. Das Spezial ist als Sonderteil zum FeuerTrutz Magazin 6.2018 im November 2018 erschienen.

Das Spezial zum Thema Sicherheitssysteme kann kostenlos als pdf heruntergeladen werden:


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Wichtige Kriterien zur Auslegung von Sprinkleranlagen in Regalanlagen

Die Auslegung der Sprinkleranlagen in Regalen bemisst sich anhand verschiedener Einflussgrößen. Ein wesentlicher Faktor ist die Einstufung in die Lagerartklasse: Dies geschieht sowohl bei den VdS(-CEA)- [2-5] als auch bei den FM-Richtlinien [6] anhand eines Flussdiagramms mit Ausschlusskriterien.

Hinzu kommen entsprechende Hinweise zur Einstufung in Abhängigkeit vom Kunststoffanteil

  • beim Lagergut (geschäumt oder ungeschäumt),
  • seiner Verpackung (kartoniert oder unkartoniert) sowie
  • den Einlagerungshilfen (Paletten, KLT-Behälter etc.).

Unterstützend stehen eine alphabetische Liste mit der Einstufung unterschiedlicher Lagergüter und eine weitere Methode (Anhang B gemäß VdS-CEA) zur Verfügung. Grundsätzlich ist immer die jeweils höhere ermittelte Brandgefahr zugrunde zu legen, im Zweifelsfall sollte eine Abstimmung mit dem VdS erfolgen. Bei den FM-Anlagen werden die Einstufung des Lagerguts sowie die Auslegung der Sprinkleranlage von den jeweils betreuenden FM-Inspektoren selbst vorgenommen.

Auch die Wahl der Sprinklerköpfe ist relevant. Diese unterscheiden sich hinsichtlich

  • der Ansprechempfindlichkeit (RTI-Faktor),
  • der Auslösetemperatur,
  • der Form des Sprinklerkopfes und
  • der Ausflussrate.

Die Ausflussrate stellt die wesentliche Bemessungsgröße dar.

Neben diesen sind weitere Einflussgrößen wie die Lager- und Gebäudegeometrie, die Wechselwirkungen mit anderen haustechnischen Gewerken, der Automatisierungsgrad des Lagers und insbesondere die erforderliche Flexibilität bei der Einlagerung relevant.

Sie sind alle in Einklang zu bringen, um eine wirkungsvolle und funktionsfähige Sprinkleranlage auch während des Betriebs sicherzustellen. Dies erfordert eine intensive Abstimmung aller am Bau Beteiligten inklusive des Nutzers bzw. des Bauherrn. Sofern nur einer der oben genannten Faktoren unzureichend berücksichtigt wird, besteht die Gefahr eines Vollbrandes des Lagers trotz Sprinkleranlage.

Sprinklerschutz in Regalanlagen: Fehlende Querschächte
Abb. 1: Fehlende Querschächte (Foto: Lorösch_umt)

Bauordnungsrechtliche Relevanz

Neben dem Verlust von Sachwerten und den Umweltschäden spielt vor allem die Genehmigungsfähigkeit der Anlagen eine Rolle: Eine funktionsfähige Sprinkleranlage ist meist bauordnungsrechtlich erforderlich. Dies ist z.B. der Fall bei der Auslegung im vereinfachten Verfahren nach Abschnitt 6 der Industriebaurichtlinie, um große Brandabschnitte von bis zu 10.000 m2 zu realisieren, oder bei Erleichterungen des Feuerwiderstands einer Tragkonstruktion. Bei Bekanntwerden von gravierenden Mängeln droht dem Betreiber eine Nutzungsuntersagung des Lagers durch die Behörde.

Unzureichende Kontrollen erhöhen die Vollbrandgefahr

Ein solches Bekanntwerden bei der Behörde ist derzeit sehr unwahrscheinlich, da in den Baugenehmigungen i.d.R. keine Wiederholungsprüfungen und teilweise auch keine Erstprüfungen bei den sicherheitstechnischen Anlagen durch Prüfsachverständige gefordert werden. Bei der Erstprüfung sind die Regalanlagen normalerweise noch nicht mit Lagergut befüllt, sodass eine unzulässige Lagerung nicht erkannt werden kann. Selbst gemäß der bayerischen Sicherheitsanlagen-Prüfverordnung (SPrüfV) – die es in dieser Form in den meisten anderen Bundesländern nicht gibt – sollen die Bauaufsichtsbehörden bei Industriebauten auf die Prüfungen durch Prüfsachverständige für sicherheitstechnische Anlagen verzichten, wenn Wirksamkeit und Betriebssicherheit auf andere Weise sichergestellt sind. Dies könnte z.B. durch die Vorgaben und Überprüfungen der Schadenversicherer oder einer Werkfeuerwehr der Fall sein. Eine Rückkoppelung zur Genehmigungsbehörde bei schwerwiegenden Mängeln ist damit nicht gewährleistet. Stattdessen erfolgt allenfalls eine Herabstufung durch die Versicherung mit höheren Feuerversicherungsbeiträgen. Im Fall einer Einstufung als nicht versicherbares Risiko kommt es zu einem Wechsel zu einem anderen Versicherer, der dieses Risiko noch trägt. Eine Brandverhütungs- bzw. Feuerbeschau könnte für Abhilfe sorgen, sofern diese tatsächlich konsequent alle fünf Jahre durchgeführt, die Prüfberichte auch gesichtet und die Mängel beseitigt würden.

Einsatz von ESFR-Sprinklern

Bis zum 01.12.1999 mussten Regalanlagen gemäß der damals gültigen VdS 2092 [4] bei herkömmlichen Lagerungen je nach Lagergut und Lagerart bereits ab einer Lagerhöhe von 3 m zusätzlich zum Deckenschutz mit einem Regalschutz ausgestattet werden. Bei geschlossenen, nach oben offenen Kleinladungsträgern (KLT), leeren Kunststoffpaletten, brennbaren Flüssigkeiten und bei Aerosolen ist die maximale Lagerhöhe sogar deutlich niedriger.

Insbesondere bei Lagern mit der Beschickung der Regalanlagen mit Gabelstablern, aber auch bei vollautomatischen Regalbediengeräten bestand die Gefahr, dass durch Fahr-, Bedien- oder Programmierfehler die Sprinklerköpfe im Regal abgerissen wurden. Dies führte zu hohen Wasserschäden und unnötigen Feuerwehreinsätzen.

Mit Inkrafttreten der VdS 2092 [5] am 01.12.1999 konnte auch bei höheren Regalanlagen auf einen Regalschutz verzichtet werden, wie dies z.B. bei FM-Anlagen amerikanischer Schadenversicherer schon lange möglich war. Den Betreibern von Regalanlagen wurde diese Alternative in den letzten Jahren besonders schmackhaft gemacht und entsprechend verkauft, zumal diese Sprinkleranlagen mit deutlich geringeren Herstellkosten zu realisieren sind.

Ermöglicht werden die deutlich höheren Lagerungen durch die sogenannten ESFR-Sprinkler („Early Suppression Fast Response“) mit einem ausschließlichen Sprinklerschutz an der Decke. Grundlage dafür war in erster Linie die höhere Wasserrate mit k-Faktoren von über 200 bis 360 gegenüber den sonst üblichen k 80. Die Einsatzmöglichkeiten sind allerdings von einer Vielzahl der nachfolgend aufgeführten Kriterien abhängig:

  • Gebäudekonstruktion (lichte Höhe, Dachkonstruktion etc.),
  • Einlagerungskonzept (offene vs. geschlossene Behälter, Material, Paletten etc.),
  • Lagerart, Geometrie und Ausführung (geschlossene vs. offene Böden, Schächte, Regalbreite, Regalhöhe, Ständerprofile, Blechbarrieren etc.),
  • Verpackungen (Kartonagen, Kunststofffolien, Holzkisten etc.).

Sprinklerschutz in Regalanlagen: Einlagerung im Längsschacht
Abb. 2: Einlagerung im Längsschacht (Foto: Lorösch_umt)

Einige Bedingungen schließen den Einsatz von ESFR-Sprinklern gänzlich aus: Entflammbare und brennbare Flüssigkeiten sowie oben offene, geschlossene Kunststoffbehälter (z.B. KLT) dürfen z.B. nicht eingelagert werden. Zudem dürfen keine geschlossenen Regalböden mit mehr als 2 m2 pro Regalboden zum Einsatz kommen, genauso wenig wie automatisch öffnende Rauchabzugsöffnungen im Dach.

Weitere Voraussetzung für den Einsatz von ESFR-Anlagen ist u.a., dass zwischen ESFR- und weiteren Sprinkleranlagen nichtbrennbare Rauchschürzen an der Decke angebracht werden müssen. Zudem sind im Regal selbst mindestens alle 3 m Querschächte mit einer über die gesamte Lagerhöhe unversetzten lichten Mindestbreite von 8 cm zwingend als Lichtraumprofil (keine überstehende Lagerung) freizuhalten. Ebenso sind Längsschächte mit einer über die gesamte Lagerhöhe und Regallänge unversetzten lichten Mindestbreite von 15 cm (siehe Abb. 1 mit unzulässigen Einlagerungen) notwendig.

Bei Einhaltung all dieser sowie weiterer Vorgaben kann die Lagerhöhe auf 6,1 m bis max. 10,6 m erhöht werden, im Vergleich zu 3,0 m bis max. 6,0 m ohne ESFR-Sprinkler.

Aufgrund der Fülle an Vorgaben ist die i.d.R. erforderliche Flexibilität bei der Einlagerung bei ESFR-Anlagen allerdings nahezu unmöglich. Dies trifft insbesondere für Speditionen zu. In den meisten Fällen wurde jedoch nicht auf die engen Einsatzgrenzen und Restriktionen bei den Einlagerungen hingewiesen. Dies führte dazu, dass in Deutschland in den letzten 20 Jahren vermehrt Regalanlagen mit Sprinkleranlagen ausgestattet wurden, die unzureichend bemessen sind und im Fall eines Brandes versagen können.

Zusätzliche Brisanz erhält die vorgenannte Problematik durch zwischenzeitlich vom VdS durchgeführte Brandversuche sowie aufgezeichnete Schadenereignisse. Diese zeigten, dass neben den ESFR-Sprinkleranlagen auch andere Sprinkleranlagen versagten. Dies waren zum einen Anlagen mit Zwischenebenensprinklern unter geschlossenen oder gelatteten Zwischenböden und wasserundurchlässigen Einbauten.

Zum anderen handelte es sich um Lagerungen bei Regalen mit Gesamtbreiten > 1,4 m und nur einem Sprinklerkopf in der Mitte sowie Sprinkleranlagen in Kleinteilelagern, die in Übereinstimmung mit den nicht mehr aktuellen VdS CEA 4001:2003-01 und VdS 2092:1999-08 bzw. 2092:2001-06 (09) ([2], [5]) ausgeführt wurden.

Schadenbegrenzung durch die aktuelle VdS-Richtlinie

Den vorgenannten Risiken, dem unzureichenden ESFR-Sprinklerschutz sowie der fehlenden Kontrolle während der Nutzung der Lager trägt nun die seit dem 01.09.2018 gültige und aktualisierte VdS CEA 4001:2018-01 [3] Rechnung. Sie wurde im Anhang L „ESFR-Sprinklerschutz“ grundlegend überarbeitet und hat sich den FM-Richtlinien angenähert.

Es werden insbesondere in einigen definierten Fällen zusätzliche Regalsprinkler in der Regalmitte an allen Kreuzungspunkten der Längs- und Querschächte erforderlich. Dies soll die bei bestimmten Konstellationen in Brandversuchen und bei Schadenfällen aufgetretenen Durchbrände verhindern. Des Weiteren müssen die Betriebe einen Sprinklerwart stellen sowie geeignete Verfahrensanweisungen entwickeln. Dies soll die Einhaltung und fortlaufende Prüfung der Anforderungen der aktuellen Richtlinie [3] sicherstellen.

Die Dokumentation dazu muss insbesondere enthalten:

  • Risikobewertungen für Wareneingänge,
  • Anweisungen für Routinekontroll- und -prüfverfahren,
  • Vorgaben für die Gebäudeplanung und den Brandschutz mit Protokollierung aller Änderungen, die Auswirkung auf die Leistung der Sprinkleranlage haben können,
  • regelmäßige Überprüfung der Lagerarten und der Brandgefahren mit Überprüfung der Einhaltung der Anforderungen für ESFR-Anlagen sowie
  • Umgang mit Abweichungen.

Die schriftlichen Verfahrensanweisungen sollten Maßnahmen definieren, die bei größeren Abweichungen erforderlich werden, z.B. Informationen an Brandschutzbehörden und den Versicherer.

Automatische Rauch- und Wärmeabzugsanlagen dürfen nunmehr eingesetzt werden, wenn deren Auslösetemperatur und der Response Time Index (RTI) des Auslöseelements mindestens eine Stufe höher sind, als die der Sprinkler. Die Lagerhöhe kann dann sogar in Abhängigkeit von Lagergut, Verpackung und Einlagerungshilfen bei geeigneter Deckenhöhe und Lagerart auf bis zu 12,2 m erhöht werden.

Es sind bereits ESFR-Sprinkler mit noch höheren k-Faktoren in der Entwicklung, deren Einsatz jedoch zwingend eine vorherige Abstimmung mit dem VdS erfordert.

Fazit

Mit Einführung der neuen VdS-CEA-Richtlinie [3], den damit verbundenen Korrekturen im Sprinklerkonzept sowie der Einführung eines Sprinklerwarts zur Überprüfung der Einlagerung auf Übereinstimmung mit dem Sprinklerkonzept wurde ein wichtiger Schritt zur Verringerung des Versagensrisikos von Sprinkleranlagen in Regalanlagen unternommen. Da die entscheidenden Kriterien bereits in der Planungsphase definiert werden, sollte der Sprinklerwart allerdings bereits in die Planung eingebunden sein.

Ungeklärt bleibt zudem die Frage, wie mit den ESFR-Anlagen umgegangen werden soll, die in den letzten 20 Jahren installiert wurden. Diese sind abweichend zu den aktuellen Richtlinien ausgeführt und werden meist nicht entsprechend der ursprünglichen Auslegung genutzt.

Dies gilt nicht nur für ESFR-Sprinkleranlagen, sondern auch für

  • Sprinkleranlagen mit Zwischenebenensprinklern unter geschlossenen oder gelatteten Zwischenböden sowie wasserundurchlässigen Einbauten,
  • Lagerungen bei Regalen mit Gesamtbreiten > 1,4 m und nur einem Sprinklerkopf in der Mitte und
  • Sprinkleranlagen in Kleinteilelagern, für die gemäß den aktuellen Richtlinien zusätzliche Sprinklerköpfe an den Außenseiten der Regale bzw. zwischen Regal und Wand gefordert werden.

Hier ist nicht zuletzt auch die Genehmigungsbehörde gefragt, sofern es sich um eine bauordnungsrechtlich erforderliche Sprinkleranlage handelt.

Autor

Dipl.-Ing. Joachim Lorösch: Prokurist bei umt Umweltingenieure; Sachverständiger für vorbeugenden und abwehrenden Brandschutz (Eipos/Akademie der Ingenieure); Fachmann für Sprinkleranlagen (VdS)

Literatur

[1] DIN EN 12845:2016-04 „Ortsfeste Brandbekämpfungsanlagen – Automatische Sprinkleranlagen – Planung, Installation und Instandhaltung“

[2] VdS CEA 4001:2003-01 „VdS CEA-Richtlinien für Sprinkleranlagen – Planung und Einbau“ mit Überarbeitungen und Ergänzungen einschließlich VdS CEA 4001:2014-04 (05)

[3] VdS CEA 4001:2018-01 (06) „VdS CEA-Richtlinien für Sprinkleranlagen – Planung und Einbau“

[4] VdS 2092:1987-06 mit Übergangsregelung S1/98 „VdS-Richt­linien für Sprinkleranlagen, Planung und Bau“

[5] VdS 2092:1999-08 und 2001-06 (09) „VdS-Richtlinien für Sprinkleranlagen, Planung und Bau“

[6] FFM Global Property Loss Prevention Data Sheets 8-9:2015-06 „STORAGE OF CLASS 1, 2, 3, 4 AND PLASTIC COMMODITIES“

Der Artikel ist im FeuerTrutz Spezial 2018 zum Thema Sicherheitssysteme (November 2018) erschienen. Das Spezial kann kostenlos als pdf heruntergeladen werden.
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Letzte Aktualisierung: 15.01.2019

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