TGA Brandschutz

TGA Ausgabe 07-2015
Europäische Brandklassifizierung technischer Dämmstoffe

Eine geringe Rauchentwicklung kann lebensentscheidend sein


1 Dämmung mit Armaflex Ultima im Krankenhaus Uppsala, Schweden. In einigen europäischen Ländern dürfen aus Sicherheitsgründen für bestimmte Gebäude nur noch technische Dämmstoffe mit geringer Ra

1  Dämmung mit Armaflex Ultima im Krankenhaus Uppsala, Schweden. In einigen europäischen Ländern dürfen aus Sicherheitsgründen für bestimmte Gebäude nur noch technische Dämmstoffe mit geringer Rauchentwicklung eingesetzt werden.

Die europäische Brandklassifizierung prüft zur Beurteilung des Brandverhaltens von Baustoffen nicht nur die Brennbarkeit, sondern auch die Rauchdichte und das brennende Abtropfen. Denn eine geringe Rauchdichte kann im Brandfall lebensentscheidend sein, um eingeschlossenen Personen und Rettungskräften einen schnellen und sicheren Zugang zu Fluchtwegen zu ermöglichen. Technische Dämmstoffe mit einer geringen Rauchentwicklung tragen somit wesentlich zur Personensicherheit in Gebäuden bei.

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Um die Brandausbreitung in Gebäuden zu begrenzen, ist die Verwendung von brennbaren Bauprodukten in Gebäuden in der Regel eingeschränkt. Im TGA-Bereich kann jedoch aus technischen Gründen nicht vollständig auf den Einsatz brennbarer Baustoffe verzichtet werden.

Um das primäre Schutzziel des Brandschutzes (Rettung von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten ermöglichen) zu erfüllen, hat die Rauchentwicklung der eingesetzten Bauprodukte eine große Bedeutung.

Mit Armaflex Ultima steht für die TGA erstmalig ein flexibler technischer Dämmstoff mit äußerst geringer Rauchentwicklung zur Verfügung.

Geschäumte Elastomere (FEF: Flexible Elastomeric Foam) sind aus dem Baubereich nicht mehr wegzudenken. Dämmstoffe auf der Basis synthetischen Kautschuks haben sich aufgrund einer Vielzahl technischer Vorteile seit über 50 Jahren auf dem Markt durchgesetzt. Sie haben sich insbesondere zur Dämmung von Heizungs- und Sanitäranlagen und in der Kälte- und Klimatechnik bewährt.

Technische Dämmstoffe müssen Energieverluste und / oder Körperschallübertragung aus den Anlageteilen vermindern und in der Kälte- und Klimatechnik die Bildung von Tauwasser auf den Oberflächen der Anlageteile sicher verhindern. Zu diesen funktionsrelevanten Anforderungen treten sicherheitsrelevante Anforderungen, die für die Produktauswahl ebenfalls entscheidend sind: ökologische Verträglichkeit, gesundheitliche Unbedenklichkeit und überprüftes Brandverhalten.

Bei der Entwicklung und Weiterentwicklung von Dämmstoffprodukten besteht im Allgemeinen ein Zielkonflikt zwischen den verschiedenen Anforderungen. So verschlechtern beispielsweise eingesetzte Flammschutzmittel, die das Brandverhalten optimieren, häufig die Dämmeigenschaften der Produkte ganz erheblich. Was dagegen für die Wärmeleitfähigkeit eines Dämmstoffes gut ist, kann den Wasserdampfdiffusionswiderstand µ beeinträchtigen. Eine „Versiegelung der Zellen“ zur Verbesserung des µ-Wertes kann wiederum das Brandverhalten verschlechtern. Der Dämmstoff, der in allen Disziplinen „Weltmeister“ ist, muss erst noch erfunden werden. So gibt es derzeit beispielsweise keinen nichtbrennbaren Dämmstoff, der wirklich optimale Verarbeitungseigenschaften für Kältedämmungen besitzt.

Kenngrößen zur Beurteilung des Brandverhaltens

Um die Geschwindigkeit der Brandausbreitung zu begrenzen, ist die Verwendung von brennbaren Bauprodukten in Gebäuden in der Regel eingeschränkt. Es kann allerdings nicht komplett auf den Einsatz von Kunststoffen, beispielsweise auf Kabel(isolierungen) oder synthetische Dämmstoffe, verzichtet werden.

Der Beitrag brennbarer Baustoffe wird jedoch in Relation zum Gebäudeinhalt (Inneneinrichtung, Bücher, Akten, Kleidung, Waren etc.) häufig überbewertet und besitzt üblicherweise nur einen sehr geringen Anteil an der Brandlast. Aufgrund ihrer niedrigen Dichte enthalten Schaumstoffe nach Troitzsch zudem in der Regel nur 2 bis 3 Volumenprozent brennbares Material und stellen deshalb im Vergleich zu kompakten Materialien nur eine geringe Brandlast dar [1].

Entscheidend für die Beurteilung des Brandverhaltens von synthetischen Dämmstoffen ist die Brandentstehungsphase. Die charakteristischen Parameter für das Brandverhalten von Bauprodukten zeigt 2.

Europäische Anforderungen an technische Dämmstoffe

Während in Europa lange Zeit eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfverfahren zur Beurteilung des Brandverhaltens von Baustoffen genutzt wurde und die Klassifizierungen von technischen Dämmstoffen mitunter stark voneinander abwichen, gelten in den EU-Mitgliedstaaten mit der Verabschiedung von Produktnormen für „Wärmedämmstoffe für die technische Gebäudeausrüstung und für betriebstechnische Anlagen in der Industrie“ jetzt verbindlich einheitliche Prüfverfahren und eine europäische Brandklassifizierung.

Seit dem Ablauf der Übergangsphase am 1. August 2012 dürfen in den EU-Ländern nur noch technische Dämmstoffe vertrieben werden, die den europäischen Produktnormen (und damit der Bauproduktenverordnung, vormals Bauproduktenrichtlinie) entsprechen und das CE-Zeichen tragen. Über die Verwendung bzw. Verwendungsbeschränkungen oder anwendungsbezogene Mindestklassen entscheiden allerdings die lokalen Bauvorschriften.

Europäische Brandklassifizierung technischer Dämmstoffe

Im Jahr 2000 wurde in der EU ein neues System für die Klassifizierung des Brandverhaltens von Bauprodukten, die Grenzwerte und die maßgeblichen Prüfverfahren eingeführt [2]. Die Klassifizierungsnorm DIN EN 13 501-1 [3] unterscheidet die Brandklassen A1, A2, B, C, D, E, F, 3 zeigt die neuen Euroklassen, das angestrebte Sicherheitsziel sowie ihre Zuordnung zur bisherigen Brandklassifizierung nach DIN 4102-1.

Um die Euroklassen für lineare Produkte (beispielsweise Dämmschläuche) von ebenen Produkten (Dämmplatten) zu unterscheiden, werden diese mit einem tiefer gestellten „L“ (Kurzzeichen L für linear) gekennzeichnet. Abhängig von ihrem spezifischen Brandverhalten werden Dämmschläuche also mit BL, CL, DL etc. klassifiziert. Für viele Länder neu ist auch die Prüfung der Rauchentwicklung und des brennenden Abtropfens. Hierfür wurden zusätzliche Klassen entwickelt, die mit „s“ (Kurzzeichen s für smoke) und „d“ (Kurzzeichen d für droplets) bezeichnet werden 4. Die Testmethoden, die zur Erlangung der Euroklassen angewendet werden müssen, sind in 5 dargestellt.

Die Euroklasse E wird nach EN ISO 11 925-2 [4] im Entzündbarkeitstest geprüft. Für die Klassen A2 bis D ist eine Klassifizierung zusätzlich nach dem neuen SBI-Prüfverfahren (Single-Burning-Item-Test) nach EN 13 823 [5] erforderlich.

Der Entzündbarkeitstest bewertet die Entzündbarkeit eines Bauprodukts, indem es einer kleinen Flamme ausgesetzt wird. Beim SBI-Test wird der potenzielle Beitrag eines Bauproduktes zu einem sich entwickelnden Brand bei einer Brandsituation bewertet, die einen einzelnen, brennenden Gegenstand (Single Burning Item) in einer Raumecke nahe an diesem Bauprodukt simuliert 6. Der Test stellt eine realistische Brandsituation nach, wie sie beispielsweise durch einen brennenden Papierkorb in einer Ecke des Raumes entstehen kann. 7 zeigt den Prüfaufbau des SBI-Tests.

Für ebene Produkte sind die Grenzwerte der Tabelle 1 in EN 13 501-1 und für lineare Produkte die Werte der Tabelle 3 ebenda anzuwenden. Die für das Brandverhalten relevanten Grenzwerte für ebene Produkte sind im Vergleich zu den Klassifizierungswerten für lineare Produkte um einiges niedriger, also schwieriger zu erreichen.

Abhängig von der spezifischen Zusammensetzung des Produkts erreichen elastomere Dämmstoffe im SBI-Test die Anforderungen der Euroklasse „B oder C“ (schwerentflammbar) bzw. „D oder E“ (normalentflammbar). Standard-Elastomere neigen zu einer hohen Rauchentwicklung und erreichen daher nur eine „s3“-Klassifizierung. Die Einstufung der Klasse von brennendem Abtropfen/Abfallen ist bei elastomeren Dämmstoffen dagegen sehr gut, typischerweise „d0“. Elastomere zeichnen sich durch eine hohe Elastizität in einem breiten Temperaturbereich aus. Ihre molekulare Struktur gleicht einem dreidimensionalen, weitmaschigen Netzwerk. Aufgrund dieser Vernetzungsreaktion, auch Vulkanisation genannt, schmelzen Elastomere nicht, leiten den Brand nicht weiter und tropfen nicht brennend ab.

Elastomere Dämmstoffe mit geringer Rauchentwicklung

Wie alle organischen Dämmstoffe sind flexible elastomere Dämmstoffe (FEF) brennbar. Um eine optimale Brandschutzausrüstung des Dämmstoffs zu erreichen, werden unterschiedliche Flammschutzmittel zugegeben [6]. Flammschutzmittel sind Zuschlagstoffe, die durch physikalische und / oder chemische Wirkung die Entflammbarkeit und Abbrandgeschwindigkeit herabsetzen, die Brennbarkeit der Stoffe selbst aber nicht aufheben.

Bislang konnten technische Dämmstoffe auf organischer Basis die beste Baustoffklassifizierung für brennbare Baustoffe nur mithilfe halogenhaltiger Systeme erreichen, da andere Flammschutzmittel nur in relativ niedrigen Temperaturbereichen wirksam sind, während halogenhaltige Systeme im Temperaturbereich von 600…800 °C direkt in den Verbrennungsprozess eingreifen. Typische Bestandteile von Flammschutzmitteln sind Chlor und Brom. Bromierte Flammschutzmittel inhibieren im Brandfall zwar sehr effektiv die Verbrennung, führen aber durch ihren Wirkmechanismus und ihre Wirkung gerade in der Gasphase zu einer starken Rauchentwicklung.

Daher erreichen Standard-Elastomerprodukte im SBI-Test zwar eine gute Brandklassifizierung – die Mehrzahl der Premiumprodukte wird als „B“, also „schwerentflammbar“ eingestuft, sie neigen jedoch zu einer hohen Rauchentwicklung und wurden bislang bestenfalls als „s3“ klassifiziert. Elastomere Dämmstoffe mit einer niedrigeren Rauchentwicklung („s2“ oder sogar „s1“) erreichen dagegen nur die Brandklasse E oder allenfalls D. In der Praxis bedeutete dies für die Anwender also bislang die Wahl zwischen einem Dämmstoff mit einer guten Brandklassifizierung oder einer geringen Rauchentwicklung.

Durch einen neuen Ansatz ist es dem Dämmstoffhersteller Armacell gelungen, diesen Zielkonflikt zu lösen: Dank der Entwicklung neuartiger, intrinsisch („von innen her, aus eigenem Antrieb“) flammwidriger Polymere und des Einsatzes ablativer Schutzadditive kann auf die Zugabe von bromierten Flammschutzmitteln vollständig verzichtet werden. Damit vereint die Schaumqualität „Armaflex Ultima“ 8 erstmalig eine sehr hohe Flammwidrigkeit mit einer minimalen Rauchentwicklung. Der blaue Elastomerschaum erzielt die bis dahin mit flexiblen Dämmstoffen unerreichte Brandklasse BL-s1, d0 bzw. B-s2, d0. Das Produkt wurde auf der Basis der neuartigen Armaprene-Technologie entwickelt, die in den USA und in Europa patentiert ist.

Wie 9 zeigt, weist Armaflex Ultima im Vergleich zu einem Standard-Elastomerprodukt eine 10-mal geringere Rauchentwicklung auf. Das überlegene Brandverhalten von Armaflex Ultima wird auch sehr anschaulich in einem Video ( www.armacell.de/armaflexultima ) dokumentiert.

95 % der Brandtoten erliegen den Folgen einer Rauchvergiftung

Eine geringe Rauchdichte kann im Brandfall für eingeschlossene Menschen lebensentscheidend sein. Denn bei Ausbruch eines Feuers müssen Rettungswege schnell gefunden werden und das ist nur bei geringer Rauchentwicklung möglich. Die Bedeutung der Rauchentwicklung für die Personensicherheit in Gebäuden bestätigen auch die Statistiken der Feuerwehr: Jährlich sterben in Deutschland rund 600 Menschen an den Folgen von Bränden. Nur wenige werden Opfer der Flammen, die Mehrheit – 95 % der Brandtoten – erliegen den Folgen einer Rauchvergiftung.

Vom Rauch geht also ein ungleich höheres Gefahrenpotenzial als vom Feuer selbst aus. Viele europäische Länder tragen dieser Tatsache inzwischen Rechnung und haben die Anforderungen an die Rauchentwicklung der eingesetzten Bauprodukte deutlich verschärft. So dürfen beispielsweise in Schweden in Br1-Gebäuden – das sind Gebäude, die eines besonderen Brandschutzes bedürfen, wie Hotels oder auch Krankenhäuser – nur technische Dämmstoffe eingesetzt werden, die mindestens die Brandklasse BL-s1, d0 erreichen.

Zusammenfassung

Mit Einführung der europäischen Produktnormen und der entsprechenden CE-Kennzeichnung technischer Dämmstoffe wurden die bisherigen nationalen Brandklassifizierungen durch europäische Brandklassen ersetzt. Viele europäische Länder haben die gesetzlichen Anforderungen an die Rauchentwicklung von Bauprodukten im Zuge der Einführung der europäischen Brandklassifizierung verschärft. Mit Armaflex Ultima bietet Armacell als einziger Hersteller flexibler technischer Dämmstoffe ein geschlossenzelliges Produkt mit der Brandklassifizierung BL-s1, d0 bzw. B-s2, d0, mit dem diese Anforderungen erfüllt werden können.

Ein gutes Brandverhalten ist jedoch nur eine der zentralen Anforderungen an technische Dämmstoffe. Die Produkte müssen zudem über eine geringe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand verfügen. Sie sollen geschlossenzellig sein und sich auch unter schwierigen Baustellenbedingungen einfach und sicher verarbeiten lassen.

Literatur

[1] Troitzsch, Jürgen: Plastics Flammability Handbook – Principles, Regulations, Testing and Approval, 3rd Edition. München: Carl Hanser Verlag, 2004

[2] Entscheidung 2000/147/EG der Kommission vom 8. Februar 2000 zur Durchführung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates im Hinblick auf die Klassifizierung des Brandverhaltens von Bauprodukten (Download aus dem Amtsblatt der Europäischen Union) sowie Entscheidung der Kommission vom 26. August 2003 zur Änderung der Entscheidung 2000/147/EG zur Durchführung der Richtlinie 89/106/EWG des Rates im Hinblick auf die Klassifizierung des Brandverhaltens von Bauprodukten (Download aus dem Amtsblatt der Europäischen Union)

[3] DIN EN 13 501-1 Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten – Teil 1: Klassifizierung mit den Ergebnissen aus den Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten; Deutsche Fassung EN 13501-1:2007 + A1:2009. Berlin: Beuth Verlag, Januar 2010

[4] DIN EN ISO 11 925-2 Prüfungen zum Brandverhalten – Entzündbarkeit von Produkten bei direkter Flammeneinwirkung – Teil 2: Einzelflammentest (ISO 11925-2:2010); Deutsche Fassung EN ISO 11925-2:2010. Berlin: Beuth Verlag, Februar 2011

[5] DIN EN 13 823 Prüfungen zum Brandverhalten von Bauprodukten – Thermische Beanspruchung durch einen einzelnen brennenden Gegenstand für Bauprodukte mit Ausnahme von Bodenbelägen; Deutsche Fassung EN 13823:2010 + A1:2014. Berlin: Beuth Verlag, Februar 2015

[6] Störkmann, Michaela: „Brandverhalten elastomerer Dämmstoffe“, In: Isoliertechnik 5/2000

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Eine geringe Rauchentwicklung kann lebensentscheidend sein
  2. Teil: Armaflex Ultima
  3. Teil: Dipl. Ing. Michaela Störkmann
  • 2  Charakteristische Parameter für das Brandverhalten von Bauprodukten.

  • 3  Brandklassifizierung

  • 4  Zusätzliche Bewertungsklassen

    für Rauchentwicklung und brennendes Abtropfen / Abfallen

  • 5  Euroklassen und zugeordnete Prüfmethoden.

  • 6  Der SBI-Test – hier mit Armaflex-Schläuchen – vor, während und nach dem Test.

  • 7  Die SBI-Prüfanordnung (mit freundlicher Genehmigung des MPA NRW, Erwitte).

  • 9  Rauchentwicklung von Armaflex Ultima im Vergleich zu einem Standard-Elastomerprodukt.

Bild: Armacell

Bild: Armacell

Bild: Armacell

Bild: MPA NRW, Erwitte

Bild: Armacell

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