Brandfluss-Rechner | Berechnung der erforderlichen GPM für Brandbekämpfung

Was ist der Löschwasserbedarf?

Ein Rechner für den Löschwasserbedarf schätzt, wie viel Wasser Feuerwehrleute benötigen, um einen Brand in einem bestimmten Gebäude unter Kontrolle zu bringen. Das Ergebnis wird als erforderlicher Löschwasserbedarf bezeichnet und in Gallonen pro Minute oder GPM angegeben. Feuerwehren, Ingenieure von Wasserversorgungsunternehmen und Gebäudeplaner verwenden diesen Wert, um Hydranten, Wasserleitungen und die Pumpenleistung zu planen.

Der erforderliche Löschwasserbedarf hängt von drei Dingen ab: von der Größe des Gebäudes, seinen Baustoffen und der Brennbarkeit seines Inhalts. Ein kleines Haus benötigt deutlich weniger Wasser als ein großes Lager voller brennbarer Waren.

So wird der Löschwasserbedarf berechnet

Dieser Rechner folgt der Methode aus dem Guide for Determination of Needed Fire Flow des Insurance Services Office (ISO), vereinfacht auf drei Gebäudetypen und drei Gefährdungsstufen. Er fragt nach Gebäudetyp, Geschossfläche, Anzahl der Geschosse und Gefährdungsstufe. Die meisten Gebäude durchlaufen eine zweistufige Formel. Kleine Wohnhäuser verwenden eine eigene Abstandstabelle, die weiter unten beschrieben wird.

Schritt 1: Den Baufaktor (Ci) bestimmen.

$C_i = 18 \times F \times \sqrt{\text{Fläche}}$

„Area“ ist die gesamte Geschossfläche des Gebäudes in Quadratfuß, über alle Ebenen addiert. Im ISO-Leitfaden hängt F von der Bauklasse ab: 1,5 für Holzrahmenbauten, 1,0 für Mauerwerksbauten mit Holzbalkendecken, 0,8 für nicht brennbare Bauten und nicht brennbares Mauerwerk und 0,6 für feuerbeständige Gebäude. Dieser Rechner fragt die Bauklasse nicht ab. Er ordnet die ersten drei Werte seinen drei Gebäudetypen zu:

Der Zusammenhang mit der Quadratwurzel und der Koeffizient 18 sind für alle Gebäudetypen gleich. Nur F ändert sich. Ci wird auf die nächsten 250 GPM gerundet und dann auf eine Untergrenze von 500 GPM und die oben gezeigte Obergrenze begrenzt. Die ISO begrenzt Ci auf 6.000 GPM für ein Gebäude mit 1 Geschoss jeder Bauklasse, daher erreicht ein eingeschossiges Gebäude nie die Obergrenze von 8.000 GPM. Die Eingabe der Geschosszahl ist standardmäßig auf 1 gesetzt.

Schritt 2: Den Gefahrenfaktor anwenden und den erforderlichen Löschwasserbedarf (NFF) bestimmen.

$\text{NFF} = C_i \times O$

O ist der Gefahrenfaktor für die Nutzung, der davon abhängt, wie brennbar der Inhalt ist:

Das Ergebnis wird auf die nächsten 250 GPM gerundet, wenn es unter 2.500 GPM liegt, oder auf die nächsten 500 GPM, wenn es 2.500 GPM oder mehr beträgt. Der endgültige erforderliche Löschwasserbedarf jedes Gebäudes wird unabhängig vom Gebäudetyp auf einen Wert zwischen 500 GPM und 12.000 GPM begrenzt.

Löschwasserbedarf für Ein- und Zweifamilienhäuser

Die ISO wendet die Formel nicht auf ein freistehendes Haus für eine oder zwei Familien mit höchstens 2 Geschossen an. Sie betrachtet nur den Abstand zum nächsten Gebäude. Der Rechner verfährt ebenso, wenn das Kästchen „1- oder 2-Familienhaus“ angekreuzt ist und das Haus 1 oder 2 Geschosse hat. Es erscheint ein Abstandsfeld, standardmäßig auf 30 Fuß (9,1 m) gesetzt. Geschossfläche und Gefährdungsstufe werden dann ignoriert.

Diese Werte stammen aus der Wohnhaustabelle der ISO, die sie für eine Dauer von 1 Stunde festlegt. Ein Wohnhaus mit mehr als 2 Geschossen fällt nicht unter die Tabelle. Für ein solches Haus greift der Rechner wieder auf die Formel zurück und zeigt einen kurzen Hinweis dazu an.

Beispiel: So wird der Löschwasserbedarf berechnet

Ein Haus mit 2.000 Quadratfuß, mäßige Gefährdungsstufe.

Ci = 18 × 1,5 × √2.000 = 18 × 1,5 × 44,7 ≈ 1.208, gerundet auf 1.250 GPM. Dieser Wert liegt unter der Obergrenze von 8.000 GPM für Wohngebäude und bleibt daher bestehen.

NFF = 1.250 × 1,00 = 1.250 GPM. Der Wert liegt bereits unter 2.500, wird also auf die nächsten 250 gerundet und bleibt bei 1.250 GPM. Das ist das Formelergebnis bei nicht angekreuztem Wohnhaus-Kästchen.

Dasselbe Haus, als 1-Familienhaus angekreuzt, 25 Fuß (7,62 m) vom nächsten Haus entfernt.

Das Haus hat 1 Geschoss, daher gilt die Wohnhaustabelle. Ein Abstand von 25 Fuß (7,62 m) fällt in den Bereich von 21 bis 30 ft (9,1 m) und ergibt 750 GPM. Bei einem Abstand von 8 Fuß läge das Ergebnis bei 1.500 GPM.

Ein Einzelhandelsgeschäft mit 25.000 Quadratfuß, mäßige Gefährdungsstufe.

Ci = 18 × 1,0 × √25.000 = 18 × 158,1 ≈ 2.846, gerundet auf 2.750 GPM.

NFF = 2.750 × 1,00 = 2.750 GPM. Da dieser Wert 2.500 oder mehr beträgt, wird er auf die nächsten 500 gerundet, sodass sich 3.000 GPM ergeben.

Eine Fabrik mit 75.000 Quadratfuß, hohe Gefährdungsstufe.

Ci = 18 × 0,8 × √75.000 = 14,4 × 273,9 ≈ 3.944, gerundet auf 4.000 GPM. Dieser Wert liegt unter der Obergrenze von 6.000 GPM für Industriegebäude, daher gilt hier keine Begrenzung.

NFF = 4.000 × 1,25 = 5.000 GPM und ist bereits ein Vielfaches von 500, sodass das Endergebnis 5.000 GPM beträgt.

Ein Geschäftsgebäude mit 150.000 Quadratfuß, mäßige Gefährdungsstufe.

Ci = 18 × 1,0 × √150.000 = 18 × 387,3 ≈ 6.971, gerundet auf 7.000 GPM. Hat das Gebäude 1 Geschoss, wird Ci auf 6.000 GPM begrenzt, und NFF = 6.000 × 1,00 = 6.000 GPM. Bei 2 Geschossen gilt stattdessen die Obergrenze von 8.000 GPM, sodass Ci bei 7.000 bleibt und das Ergebnis 7.000 GPM beträgt.

Warum der Löschwasserbedarf wichtig ist

Die Pumpe eines Feuerwehrautos liefert gewöhnlich 1.000 bis 1.500 GPM. Ein berechneter Bedarf von 4.000 GPM bedeutet, dass mehrere Fahrzeuge gleichzeitig Wasser zuführen müssen, nicht nur eines. Feuerwehren verwenden Angaben zum erforderlichen Löschwasserbedarf bei der Planung vorbeugender Brandschutzbegehungen, bei der Entscheidung, wie viele Einheiten zu einem Alarm geschickt werden, und bei der Prüfung, ob ein Hydrant tatsächlich die für ein Gebäude erforderliche Wassermenge liefern kann.

Ingenieure von Wasserversorgungsunternehmen verwenden dieselben Werte, um Rohrleitungen und Speichertanks zu dimensionieren. Eine Wasserleitung, die nur für den Haushaltsbedarf ausgelegt ist, führt im Brandfall möglicherweise nicht genug Wasser. Daher bestimmt häufig der Löschwasserbedarf, wie groß eine Hauptleitung sein muss, und nicht der tägliche Bedarf.

Gebäudeplaner führen diese Berechnungen früh in einem Projekt durch. Wenn ein geplantes Lager mehr Wasser benötigt, als das örtliche System liefern kann, sind die üblichen Möglichkeiten ein kleineres Gebäude, eine Sprinkleranlage oder eine kostspielige Ertüchtigung der Hauptwasserleitung.

Sprinkleranlagen und Verringerung des Löschwasserbedarfs

Viele Bau- und Brandschutzvorschriften erlauben einen geringeren Löschwasserbedarf, wenn ein Gebäude über eine automatische Sprinkleranlage nach NFPA 13 verfügt. Da Sprinkler einen Brand unter Kontrolle bringen können, bevor er sich stark ausbreitet, gestatten manche Behörden eine Verringerung des erforderlichen Löschwasserbedarfs für den manuellen Feuerwehreinsatz um 50 bis 75 Prozent. Der genaue Prozentsatz hängt von den örtlichen Vorschriften und der Genehmigung durch die zuständige Brandschutzbehörde ab und sollte daher im Einzelfall geprüft werden. Dieser Rechner berücksichtigt eine Sprinklerminderung nicht automatisch.

Löschwasserbedarf und Sprinklerbedarf im Vergleich

Löschwasserbedarf und Sprinklerbedarf sind zwei getrennte Werte. Der Löschwasserbedarf bezeichnet die Wassermenge, die Feuerwehrleute nach ihrem Eintreffen für Schläuche und Hydranten benötigen. Der Sprinklerbedarf bezeichnet die Wassermenge, die eine automatische Sprinkleranlage für ihren Betrieb benötigt; er wird nach NFPA 13 anhand der Art der gelagerten Waren, der Lagerhöhe und der Auslegung der Sprinkleranlage gesondert berechnet. Der Sprinklerbedarf ist gewöhnlich deutlich geringer und liegt oft im Bereich von einigen Dutzend bis wenigen tausend GPM. Die zuständige Behörde entscheidet, welcher Wert für die Auslegung der Wasserversorgung maßgeblich ist.

Was dieser Rechner nicht berücksichtigt

Dieses Werkzeug verwendet eine vereinfachte Version der ISO-Methode mit drei Gebäudetypen und drei Gefährdungsstufen statt der vollständigen sechs Bauklassen und fünf Gefährdungsgrade der ISO. Es berücksichtigt weder die Gefährdung durch benachbarte Gebäude noch Abminderungen für Sprinkleranlagen, örtliche Bauvorschriften oder Anforderungen an die Dauer der Wasserversorgung. Es wendet jedoch die ISO-Obergrenze von 6.000 GPM für Gebäude mit 1 Geschoss und die Abstandstabelle der ISO für 1- und 2-Familienhäuser mit bis zu 2 Geschossen an. Außerhalb dieser Tabelle hat der Abstand zu anderen Gebäuden keinen Einfluss auf das Ergebnis. Die Ergebnisse hier sind für die frühe Planung nützlich. Ein zugelassener Brandschutzingenieur und die zuständige örtliche Behörde sollten die endgültige Zahl bestätigen, die für Genehmigungen und den Bau verwendet wird.

Häufig gestellte Fragen

Wie lautet die Formel für den Löschwasserbedarf? Der erforderliche Löschwasserbedarf entspricht einem Baufaktor (Ci), multipliziert mit einem Nutzungsgefährdungsfaktor (O). Ci entspricht dem 18-Fachen eines Baufaktors F mal der Quadratwurzel der Geschossfläche des Gebäudes in Quadratfuß. F beträgt 1,5 für Wohngebäude, 1,0 für Geschäftsgebäude und 0,8 für Industriegebäude.

Wie hoch ist der mindestens erforderliche Löschwasserbedarf? Diese Methode setzt für jeden Gebäudetyp, ob Wohn-, Geschäfts- oder Industriegebäude, eine Untergrenze von 500 GPM an. Ein 1- oder 2-Familienhaus, das mehr als 30 Fuß (9,1 m) von anderen Gebäuden entfernt ist, erhält ebenfalls 500 GPM.

Wie viel Löschwasser braucht ein Einfamilienhaus? Bei einem Haus mit 1 oder 2 Geschossen verwendet die ISO den Abstand zum nächsten Gebäude: 500 GPM jenseits von 30 Fuß (9,1 m), bis zu 1.500 GPM innerhalb von 10 Fuß (3 m). Kreuzen Sie das Wohnhaus-Kästchen an, um diese Tabelle zu verwenden.

Wie hoch ist der maximale Löschwasserbedarf? Der endgültig erforderliche Löschwasserbedarf ist auf 12.000 GPM begrenzt. Zwischendurch wird der Baufaktor bei Wohn- und Geschäftsgebäuden auf 8.000 GPM und bei Industriegebäuden auf 6.000 GPM begrenzt. Jedes Gebäude mit 1 Geschoss ist unabhängig vom Typ auf 6.000 GPM begrenzt.

Warum ändert der Gebäudetyp das Ergebnis, obwohl die Formel gleich aussieht? Die Flächenformel (Quadratwurzel der Fläche mal 18) ist für jeden Typ identisch. Der Gebäudetyp beeinflusst das Ergebnis über den Baufaktor F und indirekt über eine andere Obergrenze für Ci.

Können Sprinkler den Löschwasserbedarf eines Gebäudes senken? Ja, in den meisten Rechtsgebieten, auch wenn dieser Rechner diese Reduzierung nicht automatisch anwendet. Ein Behördenvertreter prüft die Sprinkleranlage, bevor er eine Reduzierung gewährt.

Referenzen

1. Insurance Services Office. Guide for Determination of Needed Fire Flow (Edition 06-2014). Guide for Determination of Needed Fire Flow — die Formel C = 18F√A, die F-Werte 1,5, 1,0 und 0,8, die Obergrenzen von 8.000 und 6.000 GPM für C (einschließlich der Obergrenze von 6.000 GPM für jedes Gebäude mit 1 Geschoss), die Abstandstabelle für 1- und 2-Familienhäuser, die Nutzungsfaktoren 0,75 bis 1,25, die Grenzwerte von 500 bis 12.000 GPM und die Rundungsregel von 250/500 GPM.