DE4036865A1

DE4036865A1 - Verfahren und vorrichtung zur begrenzung der brandausbreitung bei vorgehangenen fassadenverkleidungsplatten

Info

Publication number: DE4036865A1
Application number: DE19904036865
Authority: DE
Inventors: Johannes W Van Den Akker
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Trespa International BV
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-05-21
Anticipated expiration: 2010-11-20
Also published as: DE4036865C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Begrenzung und möglichst Verhinderung insbesondere der vertikalen Brandausbreitung bei vorgehangenen Fassadenverkleidungsplatten, insbesondere solchen, auf Basis von homogen mit Zellulosefasern verstärkten duroplastischen Kunstharzen, wie ®TRESPA VOLKERN SE-Platten.

Bei Untersuchungen an einer Versuchsfassade, die mit Verkleidungsplatten der Brandklasse B1 (gemäß DIN 4 102) verkleidet war, stellte sich heraus, daß sich ein Brand in vertikaler Richtung ausbreitet und die Fassade in ihrer gesamten Höhe erfaßt, so daß diese vollständig abbrennt. Dieses Durchbrennen in vertikaler Richtung erfolgte trotz der benutzten Fassadenverkleidung der Brandklasse B1 gemäß DIN 4 102. Es wurde gefunden, daß die vertikale Ausbreitung des Brandes durch die Luftströmung im Luftspalt zwischen Fassade und Verkleidungsplatte verursacht und gefördert wird (sogenannte Kaminwirkung). Bei einem völlig abgeschlossenen, nicht hinterlüfteten System (direktes Aufbringen der Verkleidungsplatten auf die Fassade) breitet sich das Feuer nicht weiter als auf die unmittelbare Nähe der Feuerbelastung aus. Aus bauphysikalischen Gründen muß jedoch der Hohlraum hinter den Fassaden platten durchlüftet werden.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Fassadenverkleidungs system zur Verfügung zu stellen, bei dem die bauphysikalischen Voraussetzungen der Hinterlüftung der Fassadenverkleidung erfüllt sind, andererseits aber im Falle eines Brandes die Ausdehnung des Brandherdes insbesondere in vertikaler Richtung unterbunden bzw. zumindest eingeschränkt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem im Brandfall die Hinterlüftung der Fassadenver kleidung in vertikaler Richtung an einer oder mehreren Stellen unterbrochen wird, wodurch die Kaminwirkung aufgehoben wird und der Brandherd auf die unmittelbare Nähe der Feuerbelastung beschränkt bleibt.

Die Erfindung betrifft dementsprechend:
1. Ein Verfahren zur Begrenzung der Brandausbreitung bei vorgehangenen, hinterlüfteten Fassadenverkleidungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß man im Brandfall die Hinterlüftung der Fassadenverkleidung an mindestens einer Stelle in vertikaler Richtung in horizontaler Ausdehnung unterbricht.
und
2. Eine Vorrichtung zur Begrenzung der Brandausdehnung bei vorgehangenen, hinterlüfteten Fassadenverkleidungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß infolge Überschreitung einer kritischen Temperatur, ein zwischen der Fassade und der Fassadenverkleidungsplatte befindlicher Luftspalt geschlossen wird.

Beim Aufbau bzw. bei der Umrüstung einer Fassadenverkleidung wird erfindungs gemäß an mindestens einer Stelle in der vertikalen Ausbreitungsrichtung der Fassa denverkleidung zwischen Fassade und Verkleidung, vorzugsweise über die gesamte horizontale Ausbreitungsrichtung der Fassadenverkleidung eine Vorrichtung installiert, welche im Brandfall den Luftspalt zwischen Fassade und Fassadenverkleidung abschließt und somit die Hinterlüftung der Fassadenverkleidung unterbricht (Auf hebung der Kaminwirkung). Je nach vertikaler Ausdehnung der Fassadenverkleidung kann diese Vorrichtung auch an zwei oder mehreren Stellen, also in verschiedenen Höhen (beispielsweise alle 2 m), entlang der horizontalen Ausbreitung der Verkleidung angebracht werden.

Unter "kritischer Temperatur" wird diejenige Temperatur verstanden, die im Bereich, vorzugsweise unterhalb der Entzündungstemperatur des Fassadenverkleidungs materials liegt. Als Richtwerte können kritische Temperaturen im Bereich von 150 bis 500°C, vorzugsweise 180 bis 300°C, dienen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Die Unterbindung der Kaminwirkung im Brandfall kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß über die gesamte horizontale Ausbreitung einer Fassadenverkleidung im Luftspalt (7) (s. Fig. 1) zwischen Fassade (1) und Fassadenverkleidung (2) auf der Rückseite der Verkleidungsplatten ein metallischer Lochstreifen (4) derart befestigt wird, daß er sich über den Luftspalt (7) erstreckt. Unter Normalbedingungen kann durch die Löcher des Metallstreifens die Luft hinter der Fassadenverkleidung frei zirkulieren. Oberhalb dieses Lochstreifens wird nun - entweder auf der Fassade oder auf der Rückwand der Verkleidungsplatten - ein Brandisolationselement in Form eines rechteckigen Rahmens (3) montiert, der sich ebenfalls über die gesamte horizontale Ausbreitung der Fassadenverkleidung ausdehnt. Die offenen Seitenflächen des Rahmens sind parallel zur Fassade und zur Fassadenverkleidung ausgerichtet. Die Ausdehnung (Stärke) des Rahmens in Richtung Fassade bzw. Verkleidungswand ist derart gewählt, daß der Luftspalt (7) zwischen Fassade (1) und Verkleidung (2) nicht vollständig geschlossen wird, so daß eine Luftzirkulation durch die Löcher des Metall streifens nach wie vor gewährleistet ist. Zumindest die offene Seitenfläche des Rah mens, die an den Luftspalt grenzt, ist mit einem Rahmenabdeckmaterial (5) - beispiels weise einer Kunststoffolie - abgedeckt, welches im Brandfall zerstört oder zumindest beschädigt wird, also beispielsweise schmilzt oder verbrennt. Der Rahmen ist mit einem nicht brennbaren Material (6), beispielsweise Perlitgestein oder Kies gefüllt, welches in dem Augenblick, in dem das Rahmenabdeckmaterial (5) durch hohe Temperatureinwirkung zerstört oder beschädigt wird, aus diesem herausfällt und sich auf der gesamten Breite des Lochstreifens (4) verteilt und dort aufgeschüttet wird, wodurch der Luftspalt (7) geschlossen wird und die Luftzirkulation unterbunden wird. Voraussetzung hierfür ist, daß das nicht brennbare Material (6) eine Körnung besitzt, die größer ist als der Durchmesser der Löcher in dem metallischen Lochstreifen, um zu verhindern, daß das nicht trennbare Material durch den Lochstreifen hindurchfällt.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung (s. Fig. 2) verfährt man so, daß man auf der Rückseite der Fassadenverkleidungsplatte (2) ein Paket (8), (9) aufbringt, welches durch Hitzeeinwirkung, wie sie durch einen Brand entsteht, auf ein mehrfaches seines ursprünglichen Volumens aufquillt, wodurch wiederum der Luftspalt (7) zwischen Verkleidungsplatte (2) und Fassade geschlossen wird. Das temperatur quellbare Material (8) des Pakets sollte vorzugsweise nicht, zumindest jedoch schwer entflammbar sein. Beispielsweise kann ein Intumenzenzmaterial aus Natriumsilikat, Glasfasern und einem Bindemittel (z. B. ®Palusol, BASF, Ludwigshafen, Deutschland) eingesetzt werden. Dieses Material schäumt bei einer Temperatur ab 180°C auf ca. das 7-fache seines ursprünglichen Volumens auf. Gegebenenfalls wird das tempera turquellbare Material (8) mit einer Umhüllung (9), die beispielsweise aus PVC bestehen kann, umgeben.

Des weiteren ist es möglich, wie Fig. 4 zeigt, entlang der horizontalen Ausdehnung der Fassade entweder an der Fassade oder an der Rückseite der Fassadenver kleidung (2) eine um ein Scharnier (11) klappbare Paneele (12) zu befestigen, die beispielsweise durch Befestigung mit einem Draht (13) aus thermoplastischem Materi al in annähernd senkrechter Position, d. h. annähernd parallel zur Fassade/Fassaden verkleidung gehalten wird. Durch Temperaturerhöhung im Brandfall schmilzt der thermoplastische Draht (13) und die Paneele schwenkt um ca. 90° und verschließt den Luftspalt (7).

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die Fassadenplatten (TRESPA VOLKERN Platten, Typ A/SE) werden auf Aluminium T-Profilen (14) montiert, die mit Hilfe von Stützen vertikal auf einer Konstruktionswand (15) montiert werden. Der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen den T-Profilen beträgt 600 mm. Der Abstand zwischen der Rückseite der Fassadenplatten (2) und der Kon struktionswand (15) ist 100 mm. Auf der Fassade ist eine 60 mm dicke Schicht Mineralwolle (16) befestigt. Direkt hinter den Fassadenplatten bleibt ein Luftspalt (7) von 40 mm.

Zwischen den Fassadenpaneelen werden Fugen (17) von 8 mm Breite offengehalten, dahinter wird vertikal ein Kunststoff und horizontal ein Fugenabdichtungsprofil (18) aus Metall verwendet.

Die Fassadenplatten werden mit Aluminiumblindnieten (19) auf dem T-Profil (14) befestigt. Auf der Rückseite des T-Profils hinter jeder horizontalen Fuge (Panee lenhöhe 2000 mm) wird ein Brandschutzelement (8) (Palusol, Dicke 8 mm, Höhe 58 mm) befestigt. Die Befestigung des Brandschutzelements geschieht mit Hilfe von Aluminiumträgern (s. Fig. 2 (10)), welche durch Stanzen und Umbiegen aus 1,6 mm dicken Aluminiumplatten hergestellt werden (s. Fig. 2). Dieses Aluminiumelement fixiert das Brandschutzelement so, daß die Hinterlüftung der Fassadenverkleidung intakt bleibt. Das Brandschutzelement kann im Fall eines Brandes frei aufschäumen, so daß der Luftspalt abgeschlossen wird. Die Zähne (22) des Aluminiumträgers (10), die in den Luftspalt (7) ragen, verhindern, daß das Brandschutzelement während des Aufschäumens in den Luftspalt hinunterfällt.

Der Luftdurchlaß entlang dieses Brandschutzelements beträgt 0,55 mal die Breite des Luftspalts (bei Luftspalt 4 cm: 22 cm²/m). Der Aluminiumträger behält seine tragende Wirkung bis zu einer Temperatur von 300 bis 350°C.

Beispiel 2

Die Fassadenverkleidungsplatten (2) werden analog Beispiel 1 auf der Fassade (1) befestigt. Hinter jeder horizontalen Fuge (17) (Paneelenhöhe 2000 mm) wird die Isolationsschicht (16) aus Mineralwolle über eine Höhe von 250 mm in einem horizon talen Streifen unterbrochen. In diesem Streifen wird ein rechteckiger Rahmen (3) (60 mm breit, 250 mm hoch und 10 mm dick), welcher aus Latten aus TRESPA-VOLKERN Type A/SE besteht, befestigt. Die Vorder- und Rückseite dieses Rahmens ist mit jeweils einem aufgeleimten Bogen Polyethylenfolie (5) (Dicke: 120 µm) abgeschlos sen. Zwischen diesen Folienbögen ist 150 mm vom Rande des Rahmens entfernt auf der linken und auf der rechten Seite und in der Mitte eine Verbindung (20). Diese Verbindung (20) besteht aus Polyethylenfolienstreifen (Dicke: 120 µm). Dieser folienabgedeckte Rahmen ist mit expandiertem vulkanischem Perlitstein (6) mit einer durchschnittlichen Korngröße von 7 mm gefüllt. An der horizontalen Unterseite des Rahmens ist ein Streifen perforiertes Aluminiumblech (4) (1,2 mm dick, 100 mm breit, ⌀ der Löcher 5 mm, Luftdurchlaß 40%) befestigt. Dieses gesamte Brandschutz element wird an einem Aluminiumstreifen (21) (2×30 mm) aufgehängt, der auf der Oberseite des Brandschutzelements befestigt ist.

Im Brandfall (starke Erhitzung) schmilzt die PE-Folie weg; hierdurch füllen die Perlitkör ner den Luftspalt und schließen so den Luftstrom durch das perforierte Aluminium profil (4) ab. Bei den in diesem Beispiel angegebenen Maßen beträgt die minimale Schichtdicke der Perlitkörner (6) auf dem perforierten Aluminiumblech (4) ungefähr 150 mm (Fig. 1).

Beispiel 3

Die Fassadenverkleidungsplatten (2) werden analog Beispiel 1 auf der Fassade (1) befestigt. Hinter jeder horizontalen Fuge (17) (Paneelenhöhe 2000 mm) werden Elemente (12) angebracht, die aus gelenkigen Paneelen aus TRESPA-VOLKERN Typ A/SE (Dicke: 13 mm) bestehen, die entlang der horizontalen Ausdehnung der Fassa denplatten durch einen Draht (13) aus thermoplastischem Material mit einem Schmelz punkt von 200°C festgehalten werden, so daß sie in etwa parallel zur Fassade/ Fassadenverkleidung ausgerichtet sind. Im Fall eines Brandes schmilzt der Faden weg und die Paneele dreht sich im Luftspalt um ein Scharnier (11), so daß der Luftstrom im Luftspalt (7) unterbrochen wird (Fig. 4).

In allen Beispielen wird die Brandausbreitung in horizontaler Richtung durch die Eigenschaften der verwendeten Materialien (TRESPA-VOLKERN Typ A/SE und Mineralwolle) bestimmt und bleibt auf maximal 100 cm seitwärts der externen Feuer belastung beschränkt.

Brandverhalten einer verkleideten Fassade mit und ohne Verwendung des erfindungs gemäßen Brandschutzelements

Es wurde eine Versuchsfassade aufgebaut, bei der die Verkleidungsplatten wie in Beispiel 1 beschrieben, befestigt wurden.

Abmessung der Fassade: 2400×8000 mm
Aufbau der Fassade:
  Gasbeton-Konstruktionswand
  60 mm Mineralwolle
  40 mm Luftspalt
   6 mm TRESPA VOLKERN A/SE Fassadenplatten

Brandbelastung

Vor der verkleideten Fassade wurde auf dem Boden in der Mitte ein Scheiterhaufen aus 25 kg Fichtenholz (Abmessungen des Scheiterhaufens: 1000 mm×500 mm; Verhältnis Holz : Luft = 1 : 1) aufgestellt und mit 500 ml Ethanol übergossen und angezündet.

Versuch 1: ohne Brandschutzelement

0 Min. Anzünden
3 Min. Fassadenverkleidung fängt an zu brennen
6 Min. Fassadenverkleidung beim Scheiterhaufen durchgebrannt
10 Min. Fassadenverkleidung brennt bis auf 2,5 m Höhe
15 Min. Fassadenverkleidung brennt bis auf 3,5 m Höhe
20 Min. Fassadenverkleidung brennt bis auf 4,0 m Höhe
22 Min. Scheiterhaufen gelöscht
30 Min. Fassadenverkleidung brennt selbständig bis auf 5,5 m Höhe
40 Min. Flammen bis auf 8,0 m Höhe
45 Min. Feuer erlischt

Die Fassadenverkleidungselemente sind bis auf eine Höhe von 8 m verbrannt.

Versuch 2: mit Brandschutzelement

Die Fassadenverkleidung wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit dem Brandschutz element aus Palusol versehen, welches in einer Höhe von 2 m über dem Boden eingebaut wurde.

0 Min. Anzünden
3 Min. Fassadenverkleidung fängt an zu brennen
6 Min. Fassadenverkleidung beim Scheiterhaufen durchgebrannt
8 Min. Intumenzenzmaterial im Brandschutzelement fängt an aufzuschäumen
9 Min. Der Luftspalt ist völlig abgeschlossen; die Temperatur im Luftspalt sinkt
10 Min. Fassadenverkleidung brennt bis in Höhe des horizontal abgeschlossenen Luftspalts
22 Min. Feuer erlischt

Die Fassadenverkleidungsplatten sind lediglich bis in Höhe des Brandschutzelements (Stelle an der der Luftspalt abgeschlossen wurde) verbrannt. Darüber sind die Platten unbeschädigt.

Fig. 3 zeigt die erreichte Brandhöhe in Abhängigkeit der Zeit für beide oben be schriebenen Brandversuche. Aus diesem Diagramm ist klar zu erkennen, daß durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Brandschutzvorrichtung eine vertikale Ausdehnung des Brandes vermieden wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Begrenzung der Brandausdehnung bei vorgehangenen, hinter lüfteten Fassadenverkleidungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß infolge Überschreitung einer kritischen Temperatur, ein zwischen der Fassade und der Fassadenverkleidungsplatte befindlicher Luftspalt geschlossen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt durch ein temperaturquellbares Material verschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das temperatur quellbare Material Natriumsilikat enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt durch eine Aufschüttung aus nicht brennbarem Material verschlossen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das nicht brennbare Material in einem Rahmen befindet, wobei mindestens eine der beiden offenen Seitenflächen des Rahmens mit einem Rahmenabdeckmaterial abgedeckt ist, welches im Brandfall zerstört oder beschädigt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt durch eine um ein Scharnier klappbare Paneele verschlossen wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur im Bereich von 150 bis 500°C liegt.

8. Verfahren zur Begrenzung der Brandausbreitung bei vorgehangenen, hinter lüfteten Fassadenverkleidungsplatten, dadurch gekennzeichnet, daß man im Brandfall die Hinterlüftung der Fassadenverkleidung an mindestens einer Stelle in vertikaler Richtung in horizontaler Ausdehnung unterbricht.

9. Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Begrenzung der Brand ausbreitung bei vorgehangenen, hinterlüfteten Fassadenverkleidungsplatten.