Besonderheiten zum Brandschutz bei Passivhäusern

Passivhäuser brennen anders

Ein Passivhaus erfordert u. a. Lüftungskanäle und eine hochgedämmte Gebäudehülle, zusätzlich besitzt es oft eine PV-Anlage. Dass diese eigentlich »gut gemeinten« Maßnahmen aber neben vielen positiven Aspekten negative Auswirkungen auf das Brandverhalten haben und daher weitere, wenn auch gesetzlich nicht vorgeschriebene Brandschutzvorkehrungen und eine behutsame Planung sinnvoll sind, ist bislang nur wenigen bewusst.

Text: Marlene Markert, Werner Miller, Fotos: Thomas Kunz

Häuser werden mit einer Dämmschicht ummantelt, damit die Gebäudehülle eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt. So können Wärmeverluste minimiert und Energie und Kosten gespart werden. So weit, so gut. Kommt es allerdings zu einem Brand in einem hochgedämmten Gebäude wie etwa einem Passivhaus, folgt als Konsequenz, dass auch hier die Wärme im Gebäude bleibt. Es bildet sich ein Wärmestau, der mehrere negative Folgen nach sich zieht: Zum einen wird die mögliche Einsatzdauer der Feuerwehr aufgrund der hohen thermischen Belastung verkürzt, zum anderen hat dies auch Auswirkungen auf die Einrichtungsgegenstände. Bei einem brandschutzsicheren Tresor z. B. wird die Feuerwiderstandsdauer bei einer Temperatur von ca. 1 090 °C geprüft. Das bedeutet, dass sie bei noch höheren Temperaturen nicht mehr unbedingt die ausreichende Sicherheit bieten können.
Die dritte, weitaus größte Gefahr ist jedoch die einer Rauchgasdurchzündung (»roll-over«) oder einer Rauchgasexplosion (»backdraft«). Unter ersterem versteht man das plötzliche Durchzünden und Abbrennen, unter letzterem das explosionsartige Entzünden sogenannter Pyrolysegase. Dieses Gasgemisch entsteht immer dann, wenn Stoffe so lange erhitzt werden, dass sie brennbare Gase absondern, die – erst recht bei einem Wärmestau – schon bald ihre Zündtemperatur erreichen. Ist genügend Sauerstoff vorhanden, kommt es zum roll-over, herrscht ein Sauerstoffmangel, glimmt das Feuer herunter und explodiert schließlich bei plötzlicher Sauerstoffzufuhr.
Ist die Gebäudehülle nicht komplett luftdicht, kann durch Ritzen und Spalten Rauch und somit auch Wärme entweichen und Sauerstoff nachströmen. Die Verhinderung eines Wärmestaus wirkt einer Durchzündung und das Nachströmen des Sauerstoffs einer Explosion entgegen.
Herrscht im Innern hingegen Sauerstoffmangel, wie es bei luftdichten Gebäuden bei einem Brand der Fall ist, kann das Feuer auch wieder herunterglimmen. Die Feuerwehr, aufgrund des fehlenden Rauchaustritts oft erst spät alarmiert und folglich erst in fortgeschrittenem Stadium vor Ort, muss dann ggf. anders handeln als bei einer sichtbaren Flamme. Denn durch das Öffnen einer Tür oder eines Fensters – Dreifachverglasungen zerplatzen bei Bränden oft nicht von selbst – und somit einer schnellen Sauerstoffzufuhr ist die Gefahr einer plötzlichen Rauchgasdurchzündung oder gar einer Rauchgasexplosion hoch. Kommt es zu letzterem, spielt die Feuerwiderstandsklasse der Bauteile, die die Standsicherheit einer Konstruktion für eine bestimmte Zeit gewährleisten soll, eine untergeordnete Rolle – die Verpuffung bzw. der Feuerball allein, mit Temperaturen bis zu 2 500 °C, kann schon lebensgefährlich sein. Und selbst wenn glücklicherweise keine Explosion entsteht: Der fehlende Rauchabzug führt zu einer stärkeren Verrauchung und damit zu einer verschlechterten Sicht, erschwert die Orientierung und macht somit, neben der immensen Hitze, den Einsatz wesentlich komplizierter.
Um einer erst späten Brandentdeckung entgegenzuwirken und somit eine frühe Personenrettung zu gewährleisten, ist die Installation von Brandmeldern wichtig, auch wenn diese noch nicht in allen Bundesländern vorgeschrieben sind. Außerdem sollte darüber nachgedacht werden, alternativ auch bei Einfamilienhäusern einen Rauch- und Wärmeabzug einzuplanen.
Lüftungsleitungen als Rauchleiter
Eine Lüftungsanlage dient der Verteilung eines gasförmigen Mediums, was aber auch auf den Rauch und somit die Wärme während eines Gebäudebrands zutrifft. Bei öffentlichen Bauten oder Mehrfamilienhäuser greift die Musterlüftungsanlagen-
Richtlinie, die entsprechende Brandschutzmaßnahmen wie etwa Brandschutzklappen vorsieht. Betrachtet man allerdings die Lüftungsanlage in einem Einfamilienhaus, stößt man selten auf Brandschutzklappen – schließlich wird es vom Gesetzgeber bei Gebäudeklasse 1 nicht gefordert. Während eines Brands kann sich der Rauch folglich über die Kanäle und über Überstromöffnungen in andere Zimmer verteilen und sich somit vergleichsweise schnell ausbreiten. Die Lüftungskanäle können sich unter der Hitzeeinwirkung verformen und weitere Öffnungen freigeben. Auch die Löschwasserschäden können höher ausfallen, wenn beispielsweise beim Löschen das Wasser durch die Kanäle in eigentlich unbetroffene Bereiche gelangt. Dennoch ist es sinnvoll, auch in Einfamilienhäusern Brandschutzklappen einzuplanen, um die Verteilung des Rauchs zu unterbinden und dadurch für eine längere Zeit unverrauchte Bereiche zu erhalten, über die man sich retten kann.
Photovoltaik-Falle?
Von einer PV-Anlage, wie sie meist auf Passivhäusern verwendet wird, gehen mehrere brandschutztechnische Gefahren aus. Im Bereich der elektrischen Leitungen können aufgrund eines Defekts Brände entstehen. Bei einem Brand im Bereich der Anlage entstehen Atemgifte, es kommt zu einer Gefährdung durch zerplatzendes Glas und herabstürzenden Anlagenteilen. Die Anlage kann aber auch bei der Brandbekämpfung hinderlich sein: Brennt z. B. die Dachhaut unter den Modulen, kann der Brandherd nicht gezielt gelöscht werden und sich somit ungehindert weiter ausbreiten. Dieses Problem tritt auch bei der solarthermischen Anlage auf.
Die größte Gefahr birgt jedoch die elektrische Spannung einer PV-Anlage. Denn die Module produzieren Strom, sobald Licht auf die Zellen fällt. Dies ist auch bei einem Brand der Fall, es herrscht also ständig eine lebensgefährliche Spannung. Für die Feuerwehr bedeutet dies erschwerte Löscharbeiten. Lösungsansätze wie etwa das Abdecken der Module scheiterten bislang an den glatten Oberflächen. Eine Möglichkeit, die Gefahr etwas einzuschränken, ist der Einsatz eines automatischen oder ferngesteuerten DC-Freischalters, ›
› der die Anlage vor einer Überhitzung schützt, indem er die Stromzufuhr zwischen Modulen und Wechselrichter unterbindet. So kann der Strom auch im Brandfall gekappt werden. Der Anlagenabschnitt von den Modulen bis zu diesem Schalter steht allerdings weiterhin unter Spannung. Es ist also wichtig, den Schalter möglichst direkt hinter den Modulen zu positionieren.
Massiv oder hölzern?
In der Massivbauweise werden meistens nicht brennbare Materialien eingesetzt. Das bedeutet, dass die Gesamtkonstruktion eines Massivbaus eine größere Standsicherheit als die Holzbauweise (deren Werkstoffe der Brandschutzklasse B2 zugeordnet sind) gewährleisten kann und im Gegenteil zu dieser nicht zur Brandlast beiträgt. Auch kann eine massive Wand in der Regel mehr Wärme aufnehmen und speichern als eine Holzständerwand, d. h. massive Wände verzögern im Brandfall eher einen Wärmestau im Gebäudeinnern. Allerdings geben massive Bauteile nach den Löscharbeiten länger Wärme ab als Holzbauteile.
Die Bauweisen unterscheiden sich auch bezüglich ihrer verwendeten Dämmstoffarten: Bei massiven Wänden wird häufig ein WDVS mit Polystyrol eingesetzt. Polystyrol ist brennbar und besitzt ein negatives Brandverhalten: Ab ca. 100 °C fängt es an zu schmelzen, abzutropfen und neben einer starken Rauchentwicklung gefährliche Atemgifte zu produzieren, die sich bei ca. 500 °C entzünden. Wenn sich das Polystyrol während eines Brandes hinter dem nichtbrennbaren Putz auf 100 °C aufheizt und anfängt zu schmelzen sowie Gase zu entwickeln, kann sich ein Überdruck hinter dem Putz bilden. Durch diesen kann sich das WDVS teilweise von den Dübeln oder Klebungen lösen und den Pyrolysegasen somit den Weg freigeben, sich auszubreiten.
Neben der Gefahr herabstürzender Fassadenteile steht die Feuerwehr aber auch vor erschwerten Löscharbeiten: Um den Brandherd gezielt löschen zu können, muss sie die Brandherde zunächst lokalisieren und anschließend das System öffnen, um effektiv löschen zu können. Dies nimmt vergleichsweise viel Zeit in Anspruch. Aus rein brandschutztechnischer Sicht ist es also ratsam, auf andere Dämmungen umzusteigen wie etwa Mineralwolle.
Auch wenn eine positive Wirkung der nicht zerplatzenden Dreifach-Verglasung die Verhinderung der vertikalen Brandausbreitung über die Fassade ist: Der Schwachpunkt bei der Massivbauweise mit WDVS sind dennoch Öffnungen in der Außenwand, da hier die Wärme oder aber auch Feuer über den Sturz schnell ins WDVS gelangen kann. Eine Möglichkeit, der vertikalen Brandausbreitung entgegenzuwirken, ist der Einsatz von Brandriegeln aus Mineralwolle. Diese werden beispielsweise direkt über dem Fenster oder bei anderen Gebäudetypologien auch jeweils nach dem zweiten Geschoss eingesetzt.
Bei der Holzbauweise kommen dagegen oft natürliche Faserdämmstoffe zum Einsatz. Ohne Beimengungen sind diese leicht entflammbar. Während eines Brandes heizt die Wärmestrahlung die Dämmung hinter der nichtbrennbaren Gipskarton- oder Putzebene bis auf ihre Zündtemperatur auf und es entstehen Brandnester, die ebenfalls schwer zu lokalisieren und zu löschen sind. Auch können unentdeckte Glutnester einen Brand noch nach mehreren Stunden erneut entfachen. Inzwischen setzt die Feuerwehr aber immer häufiger Wärmebildkameras zum Lokalisieren der Glutnester ein.
Eine weitere Gefahr der Holzbauweise ist gegeben, wenn die Putzebene durch den Brand beschädigt wird. Das Feuer kann dann ins System gelangen, sich mithilfe des Kamineffekts schnell vertikal ausbreiten und auch die darüberliegenden Geschosse gefährden. Die Sogwirkung kann durch einen horizontalen Riegel unterbunden werden.
Mit kleinen MaSSnahmen entgegenwirken
Durch die luftdichte, gut gedämmte Gebäudehülle haben sich das Verhalten und die Auswirkungen eines Brandes negativ geändert. Diese negativen Folgen kann man jedoch auch schon mit kleinen Mitteln kompensieren. Wenn man Mehrkosten auf sich nimmt, um ein Passivhaus zu bauen, sollte man keine 15 Euro für einen Rauchmelder scheuen. Auch der Preis für einen Brandriegel liegt wohl deutlich unter dem, welchen die negativen Folgen eines Brandes hervorrufen würden. •

TEchnik aktuell (S. 66)
Werkgruppe Freiburg
Werner Miller
1962 in Rottweil geboren. 1988 Architekturdiplom an der FH Koblenz. Mitarbeit in verschiedenen Architekturbüros, u. a. 1991-97 bei Rolf Disch. 1998 Gründung der Werkgruppe Freiburg.
Marlene Markert
1987 in Freiburg i. Br. geboren. 2006-11 Architekturstudium an der HTWG Konstanz. Seit 2011 Mitarbeit bei der Werkgruppe Freiburg.