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Am 29. Juli 2016 eröffnete der Elektroauto-Hersteller Tesla in der Wüste von Nevada seine neue Gigafactory – mit mehr als einer Million Quadratmetern Fläche eine der größten und modernsten Fabriken der Welt. Dort produziert der Konzern Batteriezellen, Motoren und komplette Fahrzeuge für die Elektromobilität der Zukunft – eine einzigartige Herausforderung für Planer und Errichter.

Auch in Deutschland entstehen industrielle Bauten, die ganz neue Anforderungen stellen als alles bisher Dagewesene. Etwa der Thyssenkrupp-Turm bei Rottweil: ein 246 Meter hohes Gebäude – errichtet, um Hochgeschwindigkeits-Aufzüge zu testen. Denn rund um den Globus entstehen derzeit Mega-Cities. Ihr rasantes Wachstum verlangt nach immer höheren Büro- und Wohngebäuden. Und entsprechenden Aufzugssystemen.

Kein Zweifel: Unsere Lebensbedingungen und mit ihnen Märkte und Produktionsumgebungen verändern sich mit einer nie dagewesenen Dynamik. Die Auswirkungen bekommen auch die Errichter und Planer von Gebäuden zu spüren. Sie müssen sich mit immer neuen, oft sehr spezifischen Anforderungen auseinandersetzen.

Dynamischer Wandel braucht Sonderlösungen

Brandschutzsysteme müssen exakt zu diesen Anforderungen passen. Nur so kann die Industrie sicher produzieren. An der Entwicklung des Onlinehandels lässt sich zeigen, wie der Wandel mit dem Brandschutz zusammenhängt. So kauften die Verbraucher in Deutschland im Jahr 2017 nach Angaben des Bundesverbandes E-Commerce und Versandhandel (bevh) Waren für 58,5 Milliarden Euro im Internet. Das entspricht einer Steigerung gegenüber 2016 um knapp elf Prozent. Und der Boom ist ungebrochen. „Dieses Wachstum beschert auch der Logistikbranche Hochkonjunktur“, erklärt Thomas Merkt, Leiter Projektierung bei Hekatron Brandschutz.

Auch die Digitalisierung stellt neue Anforderungen an die Fachkompetenz der Brandschutzspezialisten. Das Datenvolumen steigt rasant. Wurden nach Angaben des Statistischen Bundesamtes 2016 weltweit 16,1 Zettabyte (16,1 Billionen Gigabytes) an Daten generiert, so prognostizieren die Statistiker bis zum Jahr 2025 eine Verzehnfachung des Volumens auf dann 163 Zettabyte.

Entsprechend wächst der Bedarf an Rechner- und Speicherkapazitäten, weltweit entstehen riesige Serverfarmen. Weil in diesen Räumen die Luft zur ständigen Kühlung sehr stark umgewälzt wird, sind Brandschutzlösungen erforderlich, die auch kleinste Rauchmengen zuverlässig detektieren.

Beispiel Nummer drei ist die Urbanisierung unserer Gesellschaft. Während heute 55 Prozent der 7,62 Milliarden Menschen Stadtbewohner sind, werden es im Jahr 2050 voraussichtlich mehr als zwei Drittel sein. Bis 2030 wird es nach Einschätzung der Vereinten Nationen viermal so viele Ballungsgebiete mit mindestens zehn Millionen Einwohnern geben wie im Jahr 1990. Neben immer höheren Gebäuden sorgt diese Entwicklung weltweit für den Ausbau öffentlicher Nahverkehrssysteme, allen voran U- und S-Bahnen mit den dazugehörigen Stationen. Auch hier sind Sonderlösungen an der Tagesordnung.

Neu Anforderungen für Fachplaner 

Die Liste der Anwender und Szenarien ist lang. Da finden sich Landwirtschaftsbetriebe mit Stallungen und Recyclingfirmen ebenso wie Galvanikbetriebe, Tiefkühllager oder Wäschereien. Aber auch Lebensmittelhersteller oder Unternehmen, die Arzneimittel oder andere chemische Stoffe in Reinräumen produzieren.

Nicht nur Firmen, die mit schwierigen Werkstoffen oder in speziellen Umgebungen arbeiten, benötigen maßgeschneiderte Sonderlösungen, sondern auch Tiefgaragen- und Schwimmbadbetreiber, Nahverkehrsunternehmen oder öffentliche Einrichtungen wie Kirchen oder Veranstaltungshallen.

Fachplaner und Errichter von Gebäuden müssen sich deshalb heute mehr denn je Gedanken darüber machen, wie sie im Brandschutz zwei Dinge vereinen: Spezifische Anforderungen, die das jeweilige Geschäftsmodell des Anwenders mit sich bringt, und Standardlösungen, wie sie zum Beispiel häufig in Bürogebäuden verbaut werden.

Anforderungen jedenfalls, die weit über den standardisierten Brandschutz und den Einsatz punktförmiger Brandmelder hinaus gehen. Schließlich gilt es auch unter schwierigen Bedingungen wie extremen Temperaturen, verschmutzter Luft, korrosiven Gasen oder hoher Luftfeuchtigkeit eine zuverlässige Alarmierung sicherzustellen. Dabei sind die Anwendungsumgebung und Störpotenziale – im Fachjargon „Störgrößen“ – zu berücksichtigen. Außerdem spielen Umwelteinflüsse und die spezifischen Eigenschaften der Gebäude und Produktionsanlagen eine wesentliche Rolle.

Komplexes Zusammenwirken viele Faktoren

„Da ist jeder Fall anders gelagert, und oft ist das Zusammenwirken der verschiedenen Einflussgrößen sehr komplex“, sagt Thomas Merkt. „In Serverräumen zum Beispiel wird Rauch durch die starke Luftumwälzung schnell verdünnt. Deshalb brauchen wir hier besonders empfindliche Brandmelder, die sehr schnell reagieren. Andererseits sollen die Melder keinen Fehlalarm auslösen. Das gilt im Grunde auch für jede andere Anwendungsumgebung. Um das auszubalancieren, muss man genau wissen, welche Anforderungen die räumlichen Bedingungen stellen, welche Detektionstechnolgie geeignet ist und was die Software leisten muss.“

Ein ganz anderes Beispiel sind holzverarbeitende Betriebe oder Baumärkte mit Holzzuschnitt. Staub und Sägemehl, aber auch Öle, Fette und die Abwärme von Maschinen sorgen hier für hohes Störpotenzial, das die Funktionsweise der Brandmelder erschwert. Außerdem entsteht in solchen Räumen immer wieder Rauch durch heiß laufende Sägeblätter. Die ideale Lösung besteht häufig aus einer Kombination aus Ansaugrauchmeldern und linearen Infrarotlicht-Rauchmeldern.

Ansaugrauchmelder saugen über ein Rohrsystem permanent Umgebungsluft aus dem Gebäude an und analysieren diese Luft mit hochempfindlichen Rauchsensoren. Die Öffnungen der Ansaugrohre sind mit rund fünf Millimetern kaum sichtbar, weshalb diese „unsichtbare Lösung“ auch gerne in Kirchen, Museen oder Konzerthallen eingesetzt wird. Denn auch das Gerät selbst lässt sich verdeckt installieren.

Hekatron Brandschutz ermöglicht asymmetrische Rohrverlegung

Bei vielen Ansaugrauchmeldern ist es erforderlich, die beiden Rohre symmetrisch zu verlegen. Beide Stränge müssen hier gleich lang und die Zahl ihrer Bohrungen identisch sein, damit das System zuverlässig arbeitet.

Allerdings erschweren die baulichen Gegebenheiten oft eine symmetrische Verlegung. Zum Beispiel, wenn verwinkelte Bauwerke an ein System angeschlossen werden sollen. Um dieses Problem aus der Welt zu schaffen, haben die Entwickler bei Hekatron Brandschutz eine Lösung gefunden: eine Software, die die Unterschiede beider Rohrstränge rechnerisch ausgleicht. Dadurch lassen sie sich auch asymmetrisch verlegen – eine erhebliche Erleichterung für Fachplaner und Errichter.

Lineare Infrarotlicht-Rauchmelder hingegen arbeiten mit einem Sender-Empfänger-System. Der Sender schickt Infrarotlicht auf die gegenüberliegende Seite des Raumes. Dort trifft der Lichtstrahl entweder auf ein Empfangsgerät, das ihn direkt auswertet, oder ein Reflektor sendet ihn wieder zurück. In diesem Fall fungiert der Sender auch als Empfänger und analysiert das zurückgesandte Signal. Das funktioniert selbst in sehr hohen Räumen wie etwa einer Kirche problemlos.

Moderne Systeme orientieren sich an zwei  Faktoren: zum einen daran, ob – im Brandfall – der Lichtstrahl durch Rauch abgeschwächt wird. Zum anderen erfasst der Melder die Veränderung der Frequenzen, das Flackern also, das bei einem Brand auftritt. Da die Geräte eine Distanz bis zu 200 Metern überbrücken, sind sie für den Einsatz selbst in sehr großen Hallen geeignet. Außerdem lassen sie sich auch vertikal anordnen, etwa in Schachtanlagen.

Trends in der Gebäudenutzung

Resistenz gegen Verschmutzung, Hitze und Gasentwicklung

In vielen Industrieanlagen oder in Stallungen ist die Luft verunreinigt, aber auch Wasserdampf in Wäschereien oder chemisch-aggressive Stoffe in Lackierereien stellen erhebliche Störgrößen dar. Trotz dieser Bedingungen muss der Brandschutz zuverlässig funktionieren. Mit linienförmigen Rauchmeldern zum Beispiel, die mit nanoversiegelten Scheiben ausgestattet sind, um einer Verschmutzung entgegenzuwirken.

Rauchmelder mit Ansaug- oder Durchlichttechnik – oft auch miteinander kombiniert – kommen zum Beispiel in Betrieben mit Maschinen, Laboreinrichtungen oder Elektroschränken, in Trafostationen oder Sende- und Übermittlungsanlagen zum Einsatz.

In Trocknungsanlagen von Lackierstraßen  mit extrem hohen Temperaturen bis zu 300 Grad sind linienförmige Wärmemelder gefragt. Ihr Wirkprinzip ist einfach: Die Fühlerrohre erfassen permanent die Umgebungstemperatur. Durch eine Erhöhung der Temperatur steigt auch der Luftdruck im Fühlerrohr, welcher dann mit einstellbaren Druckschwellen ab einer vordefinierten Temperatur zur Alarmauslösung führt.

Statt aus Edelstahl oder Kupfer lassen sich auch Fühlerrohre aus Teflon einsetzen. Teflonschläuche sind äußerst robust und resistent gegen fast alle Chemikalien. Hinzu kommt, dass sie besonders einfach zu verlegen sind.

Typische Anwendungsbereiche für linienförmige Wärmemelder sind nicht nur Räume mit extremen Temperaturen wie Gießereien, sondern auch Umgebungen mit hohen Temperaturschwankungen – z. B. Industrieküchen, Lagerhallen oder Motorenprüfstände. Aber auch bei extremen Störgrößen wie Stallungen mit starker Gasentwicklung – in diesem Fall vor allem Ammoniak – sind diese Lösungen optimal.

Ein technischer Meilenstein: Hitzeüberwachung per Algorithmus

Ansaugrauchmelder ASD besitzen Partikelfilter. Speziell Magnetfilter filtern selbst kleinste metallurgische Staubpartikel aus, die wegen ihrer sehr geringen Abmessungen unter Umständen den Staubfilter passieren.

Moderne Geräte filtern kurzfristige Temperaturschwankungen über eine spezielle Filterfunktion aus. Hekatron Brandschutz hat hier mit dem Dynamic-Heat–Watch-Algorithmus (DHW) einen technischen Meilenstein gesetzt. Durch ihn ist der Wärmemelder ADW in der Lage, sehr zuverlässig zwischen einer Störung und einer tatsächlichen Gefahrensituation zu unterscheiden.

Sicher ist: Sonderbrandlösungen erfordern viel Erfahrung und Know-how. Die Projektplaner müssen alle relevanten Anwendungs-Szenarien und Techniken kennen, sie brauchen Beratungskompetenz und Verständnis für das Gesamtsystem. Und natürlich ist es wichtig, immer mit den neuesten Entwicklungen im Brandschutz vertraut zu sein.

In der Kombination dieser Faktoren ist es möglich, den ständig steigenden Anforderungen durch sichere und wirtschaftliche Lösungen gerecht zu werden. Wirtschaftlich heißt unter anderem, dass der bauliche Aufwand für die Installation der Brandmeldesysteme möglichst niedrig sein sollte. Und dass die Systeme auch unter anspruchsvollen Bedingungen über einen langen Zeitraum stabil funktionieren und wenig Aufwand für Instandhaltung und Wartung benötigen.