Schäden an Sprinkleranlagen und Feuerlöschanlagen

Die Sachverständigen und Gutachter von Dr. Hövelmann & Rinsche begutachten regelmäßig Schäden an Sprinkler- und Feuerlöschanlagen. Dabei ist jeder einzelne Fall eine Besonderheit für sich. Jeder Schaden an einer Sprinkleranlage oder Feuerlöschanlage ist anders. Das liegt auch daran, dass jede dieser Anlagen ein Unikat ist. In diesem Artikel wird hierzu von spannenden Fällen aus unserer Begutachtungspraxis erzählt.

Sprinkleranlage wird aktiv obwohl es nicht brennt

Hier war es so, dass die Sprinkler einer Sprinkleranlage direkt unterhalb eines Glasdachs eingebaut worden waren. Unten links in der Abbildung sieht man einen dieser Sprinkler.

 

Nun ist es so, dass in einem jeden Sprinkler eine Glasampulle eingebaut ist (siehe die Abbildung unten in der Mitte, die den allgemeinen Aufbau eines Sprinklers zeigt).

 

Die Glasampulle verschließt den Öffnungsmechanismus des Sprinklers. Weiterhin ist es so, dass die Glasampullen jeweils mit einer bestimmten Flüssigkeit gefüllt sind. Die Färbungen dieser Flüssigkeiten zeigen an, bei welchen Temperaturen der Sprinkler jeweils auslöst.

 

Die Abbildung unten rechts zeigt, welche Farbe für welche Auslösetemperatur steht. Werden die entsprechenden Temperaturen erreicht, zum Beispiel wenn es brennt, dann dehnt sich die in der Glasampulle enthaltene Flüssigkeit aus. Die ausgedehnte Flüssigkeit übt dann einen Druck auf die Wände der Glasampulle aus, so dass diese zum Bersten gebracht bzw. gesprengt wird. Auf diese Weise wird der Sprinkler geöffnet, so dass Löschwasser auszutreten vermag.

 

Es kommt also darauf an zu bestimmen, bei welcher Temperatur die Sprinkler einer Sprinkleranlage auslösen sollen. Hierbei sind immer die gegebenen Umstände zu berücksichtigen. Im vorliegenden Fall enthielten die Glasampullen in den Sprinklern unter dem Glasdach eine rote Flüssigkeit. Daher sollten die Sprinkler bei einer 68 °C auslösen. Unter dem Glasdach kam es aber durch die Sonneneinstrahlung teilweise zu noch höheren Temperaturen. Dies hatte mit die Folge, dass die Sprinkler auslösten, obwohl es nicht brannte. Durch das austretende Löschwasser entstand ein entsprechender Wasserschaden am Gebäude.

 

Sprinkler

Korrosion führt zur Undichtigkeit

In diesem Fall, den die Gutachter und Sachverständige von Dr. Hövelmann & Rinsche zu begutachten hatten, waren in einer Sprinkleranlage zwei verschiedene Rohrleitungsmaterialien verwendet worden, nämlich Eisenstahl für die Hauptverteilerrohre und verzinkter Stahl für die Strangrohre. Gleichzeitig fanden ständig Umbauten an der Sprinkleranlage statt, bei denen das Rohrleitungssystem jeweils entleert und neu befüllt wurde. Schließlich stellte man fest, dass es zu Undichtigkeiten kam, und zwar an Dichtungen.

 

Im Rahmen der Begutachtung wurden Rohrstücke aus der Installation entnommen sowie Proben des Löschwassers, das sich innerhalb der Sprinkleranlage befand, gezogen. Hierbei wurde festgestellt, dass sich in der Sprinkleranlage nicht nur Löschwasser befand, sondern auch Gas. Insofern wurden auch Proben dieses Gases genommen.

 

Es ergab sich, dass sowohl die entnommenen Rohrstücke, die aus Eisenstahl bestanden, als auch diejenigen aus verzinktem Stahl, auf ihren Innenseiten (also auf den Löschwasser-berührten Seiten) korrodiert waren. Teilweise war bei den verzinkten Stahlrohren die Zinkschicht bereits vollständig abgetragen worden. Die Abbildung unten links zeigt die Korrosion an einem Rohrstück aus Eisenstahl, die Abbildung unten rechts diejenige des Rohrstücks aus verzinktem Stahl.

 

korrodierte Rohre

 

Die Analyse der gezogenen Wasserproben ergab, dass ein relativ hoher pH-Wert vorherrschte und dass das Löschwasser Eisen und Zink in bedeutenden Konzentrationen enthielt. Die Analyse der Gasproben zeigte, dass die Gase u.a. Wasserstoff und Methan enthielten.

 

Die Ergebnisse der o.a. Untersuchungen ergaben den folgenden Schadensmechanismus: Durch die beständige Neubefüllung der Sprinkleranlage mit Wasser wurde auch immer wieder Sauerstoff ins System eingetragen. Dieser führte zu einer andauernden Korrosion des Eisenstahls. Hierbei erfolgte eine permanente Erhöhung des pH-Wertes des Löschwassers („Eigenalkalisierung“ genannt). Es wurden dabei pH-Werte erreicht, die das Zink der verzinkten Stahlrohre korrodieren ließen (Zink ist ab einem bestimmten pH-Wert nicht mehr beständig). Das Zink korrodierte dabei in Form der so genannten „Wasserstoffkorrosion“, bei der es zur Bildung von gasförmigen Wasserstoff kam, das ja dann auch in der Gasphase des Löschwassers aufgefunden wurde. Der Wasserstoff wiederum muss in das Metallgefüge der Rohrleitungen eingedrungen sein. Dort reagierte er mit Zementit, einer Eisen-Kohlenstoff-Verbindung, die Bestandteil von Eisenstählen ist, unter Bildung von Methan, das ja auch vorgefunden wurde.

 

Der Umstand, dass sich bei den o.a. Vorgängen Gase gebildet hatten (Wasserstoff und Methan), führte zu einer Druckerhöhung im System. Diese Druckerhöhung führte dann zu den Undichtigkeiten an den bereits erwähnten Dichtungen.

Aus Druckminderern für Wandhydranten tritt Löschwasser aus

Wandhydrant

Hier ging es um ein Hochhaus, das auf jeder Etage mit Wandhydranten ausgerüstet worden war. Einer dieser Wandhydranten ist links in der Abbildung zu sehen.

 

Die Wandhydranten sind an ein Rohrleitungssystem angeschlossen, in dem permanent Löschwasser unter Druck vorgehalten wird – wie bei einer Sprinkleranlage. Da auch die Wandhydranten in den oberen Etagen mit einem ausreichenden Löschwasserdruck zu versorgen sind, musste ein entsprechender Gesamtdruck (28 bar) vom System erzeugt werden. Dieser hohe Gesamtdruck von 28 bar überstieg jedoch den maximal verträglichen Druck der Wandhydranten in den unteren Etagen. Daher waren für diese Wandhydranten Druckminderer eingebaut worden.

 

gerissene Membran eines Druckminderers

Aus mehreren dieser Druckminderer war nun Löschwasser ausgetreten, was einen entsprechenden Gebäudeschaden zur Folge hatte. Die Ursache für die Wasseraustritte aus den Druckminderern waren dabei Risse in den Membranen, die in sie eingebaut sind (siehe das Beispiel in der rechten Abbildung). Durch diese Risse vermochte Löschwasser von den wasserberührten Seiten der Membranen auf ihre „trockenen“ Seiten zu treten. Von hier aus kam es durch Öffnungen in den Gehäusen der Druckminderer zu einem Wasseraustritt nach außen hin ins Gebäude. Im Rahmen unserer Begutachtung war zu ermitteln, wie es zu den Rissen in den Membranen gekommen war.

 

Löschwasserpumpen

Durch Auswertung der Betriebsdaten der Löschwasserpumpen (siehe die Abbildung links) konnte festgestellt werden, dass diese sehr häufig von der Anlagensteuerung in Betrieb gesetzt worden sind. Der Grund hierfür waren Absenkungen im Betriebsdruck. Der Betriebsdruck fiel unter einen Sollwert, weshalb die Anlagensteuerung die Löschwasserpumpen veranlasste, den Solldruck wieder herzustellen. Bei der jeweiligen Inbetriebsetzung der Löschwasserpumpen pumpten diese allerdings in ein geschlossenes System hinein. Das sind optimale Bedingungen für die Erzeugung von Druckstößen.

 

Druckstöße entstehen in einer Rohrleitungsanlage dann, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit der transportierten Flüssigkeit schnell ändert. Das ist in der Regel der Fall, wenn Schieber bzw. Ventile zu rasch bzw. schlagartig geschlossen werden oder es zu einem plötzlichen Pumpenausfall oder zu einem abrupten Aus- oder Einschalten von Pumpen kommt. Infolge der Massenträgheit der transportierten Flüssigkeit kann sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitssäule als Ganzes dann nicht mehr dem neuen Zustand anpassen, die Flüssigkeit wird verformt, und dabei entstehen dynamische Druckänderungen – „Druckstöße“ genannt. Druckstöße stellen für die Bestandteile einer Rohrleitungsanlage eine besondere Gefahr dar. Es können Drücke (und Unterdrücke) auftreten, die die Standfestigkeit von Anlagenbestandteilen zu übersteigen vermögen. Druckstöße sind auch deshalb gefährlich, weil sie nahezu unabgemindert und mit Schallgeschwindigkeit jeden Ort einer Rohrleitungsanlage erreichen und dort ihre schädliche Wirkung entfalten können.

 

Die von den Löschwasserpumpen erzeugten Druckstöße dürften die Membranen in den Druckminderern überlastet haben. In der Folge kam es zu den Rissbildungen. Die Druckabsenkungen wiederum, die die Löschwasserpumpen im Grunde in Betrieb gesetzt haben, sind sehr wahrscheinlich durch eine Undichtigkeit in der Rückschlagklappe auf der Druckseite der Löschwasserpumpen entstanden. Immerhin steht auf dieser Rückschlagklappe der Gesamtdruck der gesamten Anlage an. Somit dürfte es zu einem Rücklauf von Löschwasser aus der Anlage in die Vorratsbecken für Löschwasser gekommen sein.

Das Sachverständigenbüro Dr. Hövelmann & Rinsche untersucht Schäden an Sprinkleranlagen und Feuerlöschanlagen

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