#102 – Hausbrand-Sprinkleranlagen: Leitfaden für die Installation von Hausbrand-Sprinkleranlagen (Teil 2)

Ein Überblick über die wichtigsten Komponenten von Hausbrand-Sprinkleranlagen

Hausbrand-Sprinkleranlagen bestehen aus einer Reihe von Komponenten, und die Komplexität eines gegebenen Aufbaus hängt von mehreren Faktoren ab, einschließlich der Frage, ob es sich um ein eigenständiges System oder ein Mehrzweck-System handelt; der Wasserversorgung zu den Sprinklern und ob diese von Natur aus einen ausreichenden Druck liefert; der verwendeten Rohrleitung; und etwaigen Anforderungen der örtlichen oder staatlichen Behörden.

Im ersten Teil unserer Serie über die Installation von Haussprinklern haben wir die Funktionsweise dieser Systeme vorgestellt, die beiden Haupttypen von Haussystemen erklärt und Hinweise zur Suche nach einem qualifizierten Installationsunternehmen gegeben. In diesem Teil werden wir die Hauptkomponenten von Sprinkleranlagen für Wohngebäude besprechen, einschließlich spezieller Überlegungen, die Hausbesitzer bei der Installation eines Systems beachten sollten.

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Unterschiedliche Wasserquellen benötigen unterschiedliche Komponenten

Die National Fire Protection Association (NFPA) hat bei der Erstellung ihrer Konstruktions- und Installationsnorm der Rettung von Menschenleben Vorrang vor dem Eigentum gegeben: NFPA 13D: Standard for the Installation of Sprinkler Systems in One- and Two-Family Dwellings and Manufactured Homes. Um den Bewohnern Zeit zu geben, einem Feuer zu entkommen, schreibt die NFPA vor, dass Sprinkleranlagen in den meisten Häusern über eine ausreichende Wasserversorgung verfügen müssen, um mindestens 10 Minuten bei dem erforderlichen Druck und Durchfluss zu gewährleisten. Es gibt eine Ausnahme für einstöckige Wohnhäuser unter 2.000 Quadratfuß, die nur genug Wasser für 7 Minuten Betrieb benötigen:

Aus der 2016er Ausgabe von NFPA 13D

6.1.1 Jede automatische Sprinkleranlage muss mindestens eine automatische Wasserversorgung haben.

6.1.2 Wenn gespeichertes Wasser als einzige Versorgungsquelle verwendet wird, muss die Mindestmenge der Wasserbedarfsrate mal 10 Minuten entsprechen, es sei denn, 6.1.3 erlaubt etwas anderes. 6.1.3 Bei Verwendung von gespeichertem Wasser als alleinige Versorgungsquelle ist die Mindestmenge gleich der Wasserbedarfsmenge für zwei Sprinkler mal 7 Minuten zulässig, wenn die Wohneinheiten die folgenden Kriterien erfüllen:

(1) Ein Stockwerk in der Höhe
(2) Weniger als 186 m2 Fläche

NFPA umreißt auch fünf mögliche Wasserquellen für ein Wohnsystem, aber die Auswahl läuft normalerweise auf drei Hauptkategorien hinaus: die kommunale Wasserversorgung, ein Brunnen oder eine Art Tank, der ausschließlich Wasser für das Sprinklersystem speichert.

Aus der 2016er Ausgabe von NFPA 13D

Die folgenden Wasserversorgungsquellen werden von dieser Norm als akzeptabel angesehen:

(1) Ein Anschluss an ein zuverlässiges Wasserwerkssystem mit oder ohne automatisch betriebene Pumpe
(2) Ein Hochbehälter
(3) Ein Druckbehälter, der nach den Standards der American Society of Mechanical Engineers (ASME) für einen Druckbehälter mit einer zuverlässigen Druckquelle konstruiert ist
(4) Eine gespeicherte Wasserquelle mit einer automatisch (4) Eine gespeicherte Wasserquelle mit einer automatisch betriebenen Pumpe
(5) Ein Brunnen mit einer Pumpe mit ausreichender Kapazität und ausreichendem Druck, um den Bedarf der Sprinkleranlage zu decken

Eines der ersten Dinge, die ein Installateur tun wird, wenn er ein bestehendes Wohnhaus oder ein neues Hausgrundstück begutachtet, ist die Überprüfung des Drucks der städtischen Wasserversorgung (wenn es eine gibt), da dies die Standardoption für die Versorgung einer Sprinkleranlage ist. Dies kann einfach bedeuten, dass man ein Manometer an einem Schlauchanschluss anbringt und diesen aufdreht. Wenn die Wasserleitung keinen ausreichenden Druck liefert (ca. 100 psi ist eine sehr sichere Zahl), muss der Auftragnehmer alternative Optionen in Betracht ziehen, sei es das Hinzufügen einer Pumpe, um den Druck des Stadtwassers zu erhöhen, oder die Verwendung eines Hochbehälters, eines Druckbehälters oder eines Standardbehälters mit einer Pumpe.

Hochtanks nutzen die Schwerkraft, um das Wasser zu transportieren, und sind in Wohnanlagen sehr selten. Drucktanks verwenden eine Druckgasquelle (z. B. Stickstoff), um die Durchflussanforderungen zu erfüllen, und können eine Option in einer Umgebung mit einem unzuverlässigen Stromnetz sein. Die meisten Tanks verwenden eine elektrische Pumpe, um das Wasser zu transportieren. Während die genaue Größe des Tanks von der Größe des Hauses und den Durchflussanforderungen abhängt, „benötigen die meisten Wasserspeichersysteme weniger als 1136 Liter gespeichertes Wasser, um den 10-Minuten-Bedarf zu decken.“

Wenn ein Tank notwendig ist, bedeutet dies normalerweise, dass der Hausbesitzer eher ein eigenständiges System als ein Mehrzwecksystem installiert. Häuser, die nur über einen Brunnen versorgt werden, werden wahrscheinlich diese Wasserquelle mit Hilfe einer Pumpe nutzen, und Brunnensysteme mit ausreichendem Druck können sowohl Mehrzweck- als auch Einzelsysteme bedienen. Es ist auch möglich, einen separaten Tank zu verwenden, wenn das Haus von einem Brunnen versorgt wird.

Wenn Stadtwasser die Quelle ist, verlangen die örtlichen Vorschriften oft einen Wasserzähler, um den Wasserverbrauch zu messen, sowie einen Rückflussverhinderer, der ein Einwegventil ist, das verhindert, dass das stehende Wasser im Sprinklersystem seinen Weg zurück in die Trinkwasserversorgung findet. Leider fügt jedes dieser zusätzlichen Teile Reibung hinzu, die den verfügbaren Druck im System reduziert. Daher muss ein Sprinklerbauer größere Wasserhähne und Zähler (mindestens 1″) installieren, um diese Auswirkungen zu minimieren, und das Vorhandensein dieser Vorrichtungen in den hydraulischen Berechnungen für das System berücksichtigen.

Zudem „bestehen einige Wasserversorgungsunternehmen bei Sprinkleranlagen auf separaten Wasserhähnen und Versorgungsleitungen von der Wasserversorgung zur Wohneinheit … aufgrund von Bedenken, die Wasserversorgung bei Nichtbezahlung von Rechnungen abzuschalten, und dem Wunsch, den Brandschutz nicht abzuschalten, falls dies jemals eintritt.“ Prüfen Sie Ihre lokalen Anforderungen.

Die NFPA rät Regierungen dringend davon ab, separate Versorgungsleitungen zu verlangen. Die Organisation führt die potenziellen Gesundheits- und Sicherheitsprobleme an, die mit dem Abschalten jeglicher Wasserversorgung einhergehen – unabhängig davon, ob sie für eine Sprinkleranlage oder für reguläre Sanitäranlagen verwendet wird – sowie die Tatsache, dass separate Versorgungsleitungen die Kosten für Sprinkleranlagen erheblich erhöhen.

Besondere Überlegungen für Hausbrand-Sprinklerpumpen

Das Hinzufügen einer Pumpe erhöht die Komplexität eines Systems. NFPA umreißt mehrere Anforderungen, wenn eine Pumpe verwendet wird, die nur die Wasserversorgung für die Sprinkler unter Druck setzt:

Aus der 2016er Ausgabe von NFPA 13D

(1) Ein Testanschluss muss stromabwärts der Pumpe vorgesehen werden, der einen Wasserfluss erzeugt, der dem kleinsten Sprinkler-K-Faktor des Systems entspricht.
(2) Pumpenmotoren, die mit Wechselstrom betrieben werden, müssen für 240 V ausgelegt und gemäß NEC (NFPA 70) verdrahtet sein.
(3) Alle Trennvorrichtungen für die Pumpe müssen zugelassen sein.
(4) Die Pumpe muss sich mindestens 1,5 Zoll über dem Boden befinden.

Ein Testanschluss ist ein Auslass (wie ein Gartenschlauchzapfen), der es dem Hausbesitzer ermöglicht, zu testen, ob das Wasser zur Sprinkleranlage fließt, sowie einen Wasserflussalarm zu testen, falls einer vorhanden ist. Er simuliert den Durchfluss zu einem einzelnen Sprinklerkopf, und „der kleinste Sprinkler-K-Faktor“ bedeutet im Wesentlichen „die kleinste Abflussrate für einen Sprinkler“

Ein Testanschluss ist in den Pumpenanforderungen vorgeschrieben, weil er im Grunde überprüft, ob die Pumpe ihre Aufgabe erfüllt. Wenn eine Pumpe in Verbindung mit einem Tank in einem eigenständigen System verwendet wird, sollte der Testanschluss idealerweise so konstruiert sein, dass das Testwasser in den Tank zurückgeführt wird, damit dieser voll bleibt.

Nach Angaben der NFPA besteht die 240-V-Anforderung, weil „die Erfahrung gezeigt hat, dass Pumpen mit einer Nennspannung von 240 V die Wahrscheinlichkeit verringern, dass die Pumpe zu viel Strom zieht, was zum Auslösen der zugehörigen Schutzschalter in der elektrischen Schalttafel führen kann und die Pumpe nicht funktioniert.“ Diese elektrische Anforderung gilt eigentlich für alle Pumpen, nicht nur für die, die in eigenständigen Systemen verwendet werden.

Und die Pumpe 1,5″ über dem Boden zu halten, soll einfach sicherstellen, dass stehendes Wasser keinen Kurzschluss verursachen oder die Pumpe anderweitig beeinträchtigen kann. Es gibt eine Reihe von Herstellern, die relativ preiswerte Pumpen herstellen, die diese Standards erfüllen.

Sprinklerköpfe in Sprinkleranlagen für Wohngebäude

Die Hauptklassifizierungen von Sprinklerköpfen für Wohngebäude bestimmen, wo die Köpfe platziert werden und wie sie funktionieren: hängend, stehend und an der Wand.

Es gibt noch weitere Varianten von Sprinklerköpfen, wie z.B. Sprinkler, die für „trockene“ Systeme erforderlich sind, oder andere Varianten für spezielle Orte wie Saunen, Dampfbäder und mechanische Schränke – aber die überwiegende Mehrheit der Sprinkleranlagen in Wohngebäuden sind „nass“ (Wasser ist immer in der Leitung) und diese speziellen Bereiche erfordern oft keine Sprinklerabdeckung.

Die wichtigsten Arten von Hausbrand-Sprinklern:

Hängende Sprinklerköpfe hängen an der Unterseite des Rohrs, das das Wasser liefert. Sie werden in Decken installiert und verwenden einen Defektor, der das Wasser kreisförmig nach unten sprüht.

Aufrechtstehende Sprinklerköpfe sitzen aufrecht vom Versorgungsrohr. Sie werden häufiger in kommerziellen Anwendungen gesehen, obwohl sie auch in einem Haus installiert werden können; sie werden „meist an Orten eingesetzt, wo Hindernisse den Wasserstrahl während eines Feuers blockieren könnten, und ihre Höhe erlaubt es ihnen, das Wasser um mögliche Hindernisse herum zu richten.“ Sie können auch Räume abdecken, in denen es keinen Platz gibt, um das Rohr an den Wänden oder in der Decke hochzuziehen.

Seitenwand-Sprinkler, wie Sie wahrscheinlich schon erraten haben, ragen aus einem vertikal verlaufenden Rohr und den Seiten der Wände heraus. Sie haben einen Deflektor, der das Wasser halbmondförmig in einem Winkel versprüht. Seitenwandregner werden in Bereichen installiert, in denen sie eine bessere Option als Hängesprinkler sein können. Zum Beispiel können sie in den obersten Stockwerken eines Hauses eingesetzt werden, um zu vermeiden, dass Rohre in einem Dachboden verlegt werden müssen, der eisigen Temperaturen ausgesetzt ist, oder in anderen Räumen, in denen die Rohre nicht in die Decke passen.

Verdeckte Sprinkler verwenden eine ästhetisch ansprechende Abdeckplatte, die auf hohe Temperaturen reagiert. Sobald die Platte eine bestimmte Temperatur abtastet, fällt sie ab und der Sprinklerkopf wird freigelegt. Eine wichtige Warnung bei der Verwendung von verdeckten Sprinklern ist, die Abdeckplatten niemals zu überstreichen, da getrocknete Farbe über den Nähten zum Versagen führt.

Temperaturwerte sind ebenfalls wichtige Faktoren:

• Sprinklerköpfe mit einem normalen Temperaturwert lösen aus, wenn die Temperatur um den Auslöser herum 135°F bis 170°F (57°C bis 77°C) erreicht.
• Sprinklerköpfe mit einer mittleren Temperaturklasse lösen aus, wenn die Temperatur zwischen 79°C und 107°C liegt.

Es gibt Sprinklerköpfe mit einer höheren Temperaturklasse, die in einem Wohngebäude verwendet werden können, aber dies ist angesichts der hohen Obergrenze der oben genannten Temperaturbereiche ungewöhnlich. NFPA 13D spezifiziert die Verwendung von Sprinklern mit normaler oder mittlerer Temperaturklasse in Räumen, „in denen die maximalen Umgebungstemperaturen an der Decke 38°C (100°F) nicht überschreiten“, und erlaubt die Verwendung von Sprinklern mit mittlerer Temperaturklasse nur in Räumen, „in denen die maximalen Umgebungstemperaturen an der Decke zwischen 38°C und 65°C (101°F und 150°F) liegen“

Warum sollte ein Installateur einen Sprinkler mit mittlerer Temperaturklasse in einem normalen Raum verwenden? Um sich auf bestimmte Wärmequellen einzustellen, so die NFPA:

1. Sprinkler unter Glas- oder Kunststoff-Dachfenstern, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind
2. Sprinkler in einem unbelüfteten, verborgenen Raum unter einem ungedämmten Dach oder auf einem unbelüfteten Dachboden
3. Sprinkler, die in der Nähe bestimmter Wärmequellen installiert sind

Es gibt auch die Möglichkeit, Sprinklerköpfe mit normaler Temperaturklasse weiter von Wärmequellen in einem Raum entfernt zu installieren, und NFPA 13D umreißt Mindestabstände von diesen Wärmequellen, um eine versehentliche Entladung zu vermeiden.

Wie viele Sprinklerköpfe sind notwendig?

Das Wichtigste, was man wissen muss, ist die allgemeine Anleitung von NFPA 13D, die eine „Sprinklerung aller Bereiche in einer Wohnung“ empfiehlt, aber nicht vorschreibt. Im Wesentlichen müssen Sprinkler nur Räume mit einer bestimmten Größe abdecken, die als Wohnbereich gelten. Standard-Sprinkler decken einen Bereich von 12′ x 12′ ab und Sprinkler mit erweiterter Abdeckung decken einen Bereich von 20′ x 20′ ab, und jeder Sprinklerkopf muss in einem Abstand von mindestens 8′ platziert werden; daher benötigen viele Räume nur einen oder zwei Sprinklerköpfe.

Zu den Bereichen eines Hauses, die nach NFPA-Standards von der Abdeckung ausgeschlossen werden können, gehören kleine Badezimmer, Garagen, Schränke und andere Lagerräume. Der Grund? „Die historischen Verlustdaten im Zusammenhang mit Bränden in Wohngebäuden dienen als vernünftige Rechtfertigung, um das Weglassen von Sprinklern in Räumen zu erlauben, in denen eine geringe Anzahl von Brandtoten aufgetreten ist, um so die Kosten zu senken.“

Aus der 2016er Ausgabe von NFPA 13D

8.3.2 Sprinkler sind in Badezimmern mit einer Fläche von 5,1 m2 (55 ft2) und weniger nicht erforderlich.

8.3.

8.3.4* Sprinkler sind nicht erforderlich in Garagen, offenen Veranden, Carports und ähnlichen Konstruktionen.

8.3.5 Sprinkler sind nicht erforderlich in Dachböden mit oder ohne Abstellraum, Dachgeschoss-Geräteräumen, Aufzugsmaschinenräumen, verborgenen Räumen, die ausschließlich für die Belüftungsanlagen von Wohneinheiten bestimmt sind und diese enthalten, Boden-/Deckenräumen, Aufzugsschächten, Kriechräumen und anderen verborgenen Räumen, die nicht für Wohnzwecke genutzt werden oder bestimmt sind.

8.3.6 Sprinkler sind in überdachten, unbeheizten Vorsprüngen des Gebäudes an Eingängen/Ausgängen nicht erforderlich, solange die Wohneinheit über einen anderen Fluchtweg verfügt.

8.3.8 Sprinkler sind nicht erforderlich in Schränken in Garagen und Außenschränken (unabhängig von ihrer Größe), die sich auf Außenbalkonen, Außengängen/Korridoren befinden oder von außen zugänglich sind, wenn der Schrank keine Türen oder ungeschützten Durchgänge direkt in die Wohneinheit hat.

8.3.9 Sprinkler müssen in allen Schränken installiert werden, die für Heizungs- und/oder Klimaanlagen, Waschmaschinen und/oder Trockner oder Warmwasserbereiter verwendet werden, mit Ausnahme der in 8.3.8 erlaubten Fälle.

Trotz dieser Richtlinien kann Ihre örtliche Behörde in einigen oder allen dieser Bereiche eine zusätzliche Absicherung verlangen. Überprüfen Sie unbedingt die örtlichen Vorschriften und beauftragen Sie einen sachkundigen Installateur, der Erfahrung damit hat.

NFPA 13D zielt auch darauf ab, versehentliche Entladungen durch normale Wärmequellen, die Auslösung eines Sprinklers, der die Auslösung eines anderen blockiert, jegliche Hindernisse (wie Deckenventilatoren und Beleuchtungskörper) und große „Schattenbereiche“ zu vermeiden, die „Abschnitte der Bodenfläche sind, die von der Sprinklerentladung behindert werden und relativ trocken bleiben.“

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Fortsetzen: Ein Leitfaden für die Installation von Hausbrand-Sprinklern

In der nächsten Folge dieser Serie runden wir die wichtigsten Systemkomponenten einer Hausbrand-Sprinkleranlage ab und untersuchen die Rohroptionen, die in Einzel- und Mehrzwecksystemen verwendet werden können.