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 Gefahrenstufen. Die Berechnung erfolgt in zwei Schritten.

Schritt 1: Den Baufaktor (Ci) bestimmen.

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

Die Fläche ist die wirksame Fläche in Quadratfuß. Bei einem einstöckigen Gebäude entspricht sie einfach der Grundfläche. Bei einem höheren, nicht feuerbeständigen Gebäude berücksichtigt die ISO die größte Geschossfläche plus die Hälfte der Fläche jedes weiteren Geschosses. F ist ein Baufaktor, der vom Gebäudetyp abhängt:

Die Quadratwurzelbeziehung und der Koeffizient 18 sind für alle Gebäudetypen gleich. Nur F ändert sich. Jeder Typ steht für eine ISO-Bauklasse. Wohngebäude bedeuten Holzrahmenbau (Klasse 1). Gewerbegebäude bedeuten Mauerwerksbau mit Holzbalkendecken (Klasse 2). Industriegebäude bedeuten nicht brennbare Bauweise (Klasse 3). Die Klasse legt auch die Obergrenze für Ci fest. Ci wird auf die nächsten 250 GPM gerundet und anschließend auf mindestens 500 GPM sowie auf die oben angegebene Obergrenze begrenzt.

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.

Beispiel: So wird der Löschwasserbedarf berechnet

Ein Haus mit 2.000 Quadratfuß, mittlere Gefahrenstufe.

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 und wird daher auf die nächsten 250 gerundet; er bleibt bei 1.250 GPM.

Ein Einzelhandelsgeschäft mit 25.000 Quadratfuß, mittlere Gefahrenstufe.

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 Gefahrenstufe.

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.

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 Gefahrenstufen statt der vollständigen Einteilung der ISO in sechs Bauklassen und fünf Gefahrengrade. Es berücksichtigt nicht die Gefährdung durch benachbarte Gebäude, Anrechnungen für Sprinkleranlagen, örtliche Änderungen der Vorschriften oder Anforderungen an die Dauer der Wasserversorgung. Die Ergebnisse eignen sich für eine frühe Planung. Ein zugelassener Brandschutzingenieur und die örtlich zuständige Behörde sollten die endgültige Zahl bestätigen, die für Genehmigungen und Bauarbeiten verwendet wird.

Häufig gestellte Fragen

Wie lautet die Formel für den Löschwasserbedarf? Der erforderliche Löschwasserbedarf entspricht dem Baufaktor (Ci) multipliziert mit dem Gefahrenfaktor der Nutzung (O). Ci entspricht 18 multipliziert mit dem Baufaktor F und der Quadratwurzel der Geschossfläche des Gebäudes in Quadratfuß. F beträgt 1,5 für Wohngebäude, 1,0 für Gewerbegebäude und 0,8 für Industriegebäude.

Welcher Mindestlöschwasserbedarf ist erforderlich? Diese Methode legt für jeden Gebäudetyp, also für Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäude, einen Mindestwert von 500 GPM fest.

Wie hoch ist der maximale Löschwasserbedarf? Der endgültige erforderliche Löschwasserbedarf ist auf 12.000 GPM begrenzt. Im Berechnungsverlauf wird außerdem der Baufaktor selbst für Wohn- und Gewerbegebäude auf 8.000 GPM und für Industriegebäude auf 6.000 GPM begrenzt.

Warum ändert der Gebäudetyp das Ergebnis, obwohl die Formel gleich aussieht? Die Flächenformel, also Quadratwurzel der Fläche mal 18, ist für alle Typen identisch. Der Gebäudetyp verändert das Ergebnis durch den Baufaktor F und indirekt durch eine unterschiedliche Obergrenze für Ci.

Können Sprinkler den für ein Gebäude erforderlichen Löschwasserbedarf verringern? Ja, in den meisten Rechtsgebieten, obwohl dieser Rechner die Verringerung nicht automatisch berücksichtigt. Die zuständige Behörde prüft die Sprinkleranlage, bevor eine Verringerung genehmigt wird.

Wie unterscheidet sich dieser Wert vom Sprinklerbedarf? Der Löschwasserbedarf umfasst Wasser für Schläuche und Hydranten, die von Feuerwehrleuten verwendet werden. Der Sprinklerbedarf umfasst Wasser für eine automatische Sprinkleranlage und ist eine gesonderte, gewöhnlich kleinere Berechnung nach NFPA 13.

Referenzen

1. Insurance Services Office (2014). Guide for Determination of Needed Fire Flow. Jersey City, NJ: ISO.
2. International Code Council (2021). International Fire Code, Anhang B.
3. National Fire Protection Association. NFPA 13: Standard for the Installation of Sprinkler Systems.
4. National Fire Protection Association. NFPA 1142: Standard on Water Supplies for Suburban and Rural Fire Fighting.
5. American Water Works Association (2017). M31: Distribution System Requirements for Fire Protection, 5. Ausgabe. Denver, CO: AWWA.