Brandschutz bei Doppelfassaden

Die Doppelfassade verfügt über zwei Fassadenebenen. Die äußere Ebene (Sekundärfassade) dient vor allem als Witterungs- und Lärmschutz und gewährleistet die Funktion der Sonnenschutzanlagen auch bei hohen Windgeschwindigkeiten. Die innere Ebene (Primärfassade) übernimmt maßgeblich die Funktionen der Wärmedämmung sowie der Abdichtung gegen Luft- und Schlagregendurchtritt. Der Zwischenraum von mindestens 20 Zentimetern bis zu mehreren Metern wird u.a. für die Belüftung genutzt. Neben diesen bauphysikalischen Aufgaben beeinflussen Zweck und Art der Gebäudenutzung sowie – ganz wesentlich – architektonische Aspekte die Konzeption einer Doppelfassade. Soweit die verkürzt wiedergegebene Definition aus den Lehrbüchern für Architekten und Planer. Zunächst aber eine begriffliche Klarstellung: Hat ein Gebäude zwei Fassadenebenen bezeichnet man diese umgangssprachlich üblicherweise als Doppelfassade. Der Fachbegriff‚ zweischalige Hochhausfassade‘ beschreibt dies wesentlich umfassender. In diesem Artikel ist daher in der Regel von zweischaligen Fassaden die Rede, auch wenn der Üblichkeit halber an einigen Stellen der Begriff Doppelfassade verwendet wird.
Außerdem werden nur sogenannte Hochwertimmobilien mit zweischaligen Fassaden betrachtet, also Gebäude mit moderner, meist spektakulärer Architektur. Für diese einmaligen Bauwerke werden die Fassaden jeweils individuell entwickelt. Es handelt sich also nie um Objekte bzw. Fassaden mit mehrfacher Wiederholung. Da nicht nur die Konzeption und Planung, sondern auch die Umsetzung und notwendigen Prüfungen solcher Sonderfassaden aufwändig und kostenintensiv sind, ist der Gebäudegröße oft eine wirtschaftliche Untergrenze gesetzt. Typischerweise liegen daher Hochhäuser mit ca. 60 bis 200 Meter Höhe für die Anwendung solcher zweischaliger Fassaden im Fokus.

Individuelle Konzepte und Lösungen. Dipl.-Ing. Elmar Jochheim ist Experte für die Konzeption und Planung für Fassaden und betreibt ein Ingenieurbüro mit 15 Mitarbeitern. Er hat mit seinem Team bis dato mehr als 20 zweischalige Fassaden für architektonisch herausragende Gebäude konzipiert und geplant, verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung auf diesem Gebiet und ist auch als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Fenster- und Fassadenkonstruktionen und Bauphysik gefragt. Er sagt kurz und knapp: „Für die Konzeption einer Doppelfassade gibt es keine umfassende Normung, auch nicht in Bezug auf den Brandschutz.“ Die zurzeit in Überarbeitung befindliche prEN 13830 ist für ihn daher nicht von besonderer Relevanz für zweischalige Fassaden. Normen gibt es hingegen für sämtliche Komponenten und Einzelelemente einer Fassade, die deren Werkstoffe, physikalischen Eigenschaften etc. beschreiben und festlegen. Hier werden beispielsweise Bedingungen für die Absturzsicherheit, für das Brandverhalten und für den Windlastwiderstand der Bauteile definiert. „Über diese Einzelnormen hinaus ist das Gesamtsystem einer zweischaligen Fassade nicht beschreibbar“, sagt Jochheim und ergänzt: „Der Grund liegt in der Individualität dieser Doppelfassaden, die für jedes Gebäude projektbezogen entwickelt werden und deren individuelle Anforderungen nicht umfassend in einer Norm abgebildet sind.“
Dies bestätigen die beiden Systemanbieter Wicona und Schüco. In ihren Portfolios bieten sie Systemprodukte zum Bau zweischaliger Fassaden an, die auf die jeweiligen kundenspezifischen Projekte individuell angepasst werden. Doch darunter findet sich keine den Brandschutz betreffend standardisierte Lösung. Dipl.-Ing. (FH) Christoph Bauder, Teamleiter Sicherheitstechnik bei Wicona, räumt deshalb folgerichtig ein, dass eine zweischalige Fassade „als brandschutztechnisch schwierig einzustufen ist und eine besondere Herausforderung darstellt“.

Gefahr Doppelfassade? Niemand möchte sich gern ein Szenario vorstellen, dass in einem dichtbebauten Innenstadtbezirk wie dem Frankfurter oder Londoner Bankenviertel ein Feuer im 20. Stock eines Gebäudes ausbricht, das sich durch die Kaminwirkung in der Doppelfassade und der engen Bebauung schnell ausbreitet, nach vielleicht zehn Minuten erste Glasscheiben bersten, das Feuer innerhalb der Fassade auf benachbarte Zimmer und darüber liegende Stockwerke übergreift, Fassadenelemente brennend auf den Bürgersteig abstürzen und die Feuerwehr mit ihren Löschfahrzeugen maximal die weitere Brandausbreitung auf andere Gebäude bekämpfen kann. Und was wäre, wenn dann außerdem die Rettung von Menschen wegen der fest installierten doppelten Fassade und extremer Rauchentwicklung von außen nicht möglich wäre?
Ist also jedes architektonische Highlight mit zweischaliger Fassade ein potentieller, höchst gefährlicher Brandherd, der am besten nie betreten werden sollte? „Definitiv nein“, sagt Christoph Bauder und betont: „Ein solcher schwerwiegender, katastrophaler Fall ist mir außerdem nicht bekannt.“ Die Tatsache, dass Hochhäuser mit zweischaliger Fassade seit über zwanzig Jahren gebaut und erfolgreich betrieben werden, belegt, dass es bewährte, funktionierende Lösungen gibt. Gerade bei hohen Gebäuden wird dem Brandschutz eine besondere Bedeutung beigemessen, erläutert der Fassadenexperte Elmar Jochheim und zeigt die übliche Vorgehensweise bei der Konzeption und Planung einer zweischaligen Fassade auf.

Systematisch projektieren. Zunächst muss klar sein, dass erst nach dem Gebäudeentwurf des Architekten von den Fassadeningenieuren ein Grobkonzept entwickelt wird. Dieses Fassadengrundkonzept wird zwischen Architekten, Fassadeningenieuren und Brandschutzfachleuten diskutiert und weiterentwickelt. Parallel dazu entwerfen Brandschutzexperten gemeinsam mit den zuständigen Feuerwehren und Genehmigungsbehörden ein Rettungskonzept, dessen Ergebnisse dann wieder in das Brandschutzkonzept einfließen. „Dies ist ein Zusammenspiel architektonischer und technischer Aspekte. Also wie man die Fassade konzipiert, plant und baut – und zwar geometrisch, mit welchen Werkstoffen usw. und welche brandschutztechnischen Details und Schutzmaßnahmen im Einzelfall angemessen und erforderlich sind“, sagt Jochheim. Damit das anfangs beschriebene Gefahrenszenario im Brandfall nicht eintritt, wird folgenden Aspekten bzw. Fragen besonders intensiv nachgegangen: 

1. Welche Verrauchungsszenarien können im Fassadenzwischenraum und an der Fassade im Brandfall auftreten?

2. Wie wird ein Brandüberschlag in das nächsthöhere Geschoss nach dem Bersten der Fassadenverglasung verhindert? 

3. Wie wird der direkte Branddurchschlag zwischen Deckenkopf und Fassade verhindert?

4. Wie wird das statische Bauteilversagen der Elementfassadenstruktur samt deren Verankerungen unterbunden?

Kunst der Konstruktion. Die Definition konkreter Brandschutzmaßnahmen, die individuell auf die jeweiligen Projekterfordernisse abgestimmt sind, beruht im Wesentlichen auf den Erkenntnissen aus 1:1 Brandversuchen, die beispielsweise in den Materialprüfanstalten Braunschweig und Leipzig durchgeführt werden, so Jochheim. „Diese Versuche werden typischerweise an Prototypelementen von Fassaden gemacht.“ Dafür werden ganze Räume und in der Regel zwei Etagen mit den tatsächlichen Abmessungen gebaut, um das Brandverhalten an und in der Fassade detailgenau nachzubilden. Solche Versuche sind aufwändig, sie kosten um die 200.000 € oder mehr. Deshalb werden sie sehr systematisch angelegt und ausgewertet, sodass allgemeingültige Erkenntnisse daraus abzuleiten sind.
Kritisch ist im Brandfall die blitzartige Verrauchung der Zwischenzone einer zweischaligen Fassade. Denn die dient im Normalfall als natürliche Durchlüftungszone und reduziert aufwändige Lüftungstechnik. „Gerade hier liegen Ziel und Kunst einer kreativen Fassadenplanung“, erklärt Elmar Jochheim. Denn es muss unbedingt verhindert werden, dass beispielsweise in einem über dem Brandherd liegenden Geschoss trotz gekippter Fenster eine Vollverrauchung stattfindet. Die für solche Fälle speziell entwickelten Bauelemente werden in enger Zusammenarbeit mit Bauwerks-Aerophysikern wie Prof. Hans Ruscheweyh und führenden Brandschutzexperten wie Prof. Wolfram Klingsch, Ingolf Kotthoff, Udo Kirchner, Paul Corall und Dr. Jürgen Wesche ausgetüftelt. „Diese oft hochkomplexen Aufgabenstellungen haben nach jahrelanger Forschung zu funktionierenden Lösungen in Form von speziell angeordneten Schottungssystemen mit minimaler Rezirkulation geführt“, berichtet Jochheim.
Der Systemanbieter Schüco verweist hier auf seine Mini-Doppelfassade, die jeweils im Deckenbereich eine Trennung durch eine Fensterbank bietet, sodass keine durchgehende Schachtwirkung eintritt, die brandschutztechnisch betrachtet werden muss. Eine Trennung des Zwischenraumes kann außerdem durch sogenannte vertikale Lisenenprofile erreicht werden.

Gratwanderung zwischen Prioritäten. Sicherheitsexperte Bauder rät ganz praktisch, „mit einem gesunden technischen Verstand die beste Lösung zu finden“. Systemanbieter wie Wicona passen jede Fassadenkonstruktion individuell an das Objekt an, inklusive aktivem und passivem Brandschutz. Dazu Christoph Bauder: „Oberste Priorität haben immer die Brandverhinderung und eine schnelle Branderkennung über funktionierende Detektions- und Sprinkler-Systeme. Passiert ein Zimmerbrand trotzdem, dann muss verhindert werden, dass die Flammen in den zweischaligen Bereich eindringen. Das lässt sich zum Beispiel mit einer verdichteten Sprinkleranlage im Bereich der Fenster erreichen. Sollten die Flammen trotzdem in diesen Bereich eindringen, müssen sie dort sinnvoll bekämpft werden. Sprinkler haben in der Zweischaligkeit vor allem bei Kälte eine gewisse Schwäche. Wichtig ist also immer, die Brandenergie schnell zu senken oder auszuleiten und die Brandlast im zweischaligen Bereich sehr gering zu halten. Das muss man dann konstruktiv lösen. „Allerdings“, fügt Bauder beruhigend hinzu, „wird normalerweise die Fassadenkonstruktion im Brüstungsbereich EI90 (W90) ausgeführt“. Aus Brand- und Schallschutzgründen wäre eine geschossweise Trennung bis zur Vorderkante der Außenfassade immer besser, meint Christoph Bauder, allerdings sei das mit einer Doppelfassade in durchgehend zweischaliger Ausführung nicht machbar: „Eine nach außen gehende Betonplatte entspricht nicht mehr heutiger Bauweise, ist wärmetechnischer Unfug und würde die Montagezeiten von zweischaligen Fassaden enorm erhöhen.“ Architekten, Planer, Bauherren und Genehmigungsbehörden müssen also Kompromisse schließen und bei dieser Gratwanderung bestimmte bauphysikalische oder architektonische Aspekte priorisieren. „Die Gesamtkonstruktion muss im Einklang mit der Architektur und dem Gebäudekonzept ein definiertes Schutzziel erreichen“, erklärt Bauder.

Kritische Gebäudeversicherer. Noch vor einigen Jahren äußerten sich Gebäudeversicherer zum Brandverhalten von zweischaligen Fassaden recht kritisch. Sie bemängelten vor allem die Gefahren einer schnellen Brandausbreitung und eingeschränkten Brandbekämpfung. Die Argumente aus dem Brandschutz-Newsletter 03-2007 der schweizerischen Aargauischen Gebäudeversicherung AGV sind typisch:

- „Die visuelle Wahrnehmung des Brandgeschehens und bedrohter Personen ist von außen kaum möglich.

- Eine Intervention über die Fassade (Rettungs- und Angriffswege) ist für die Feuerwehrkräfte besonders in der Anfangsphase eines Brandes nicht möglich.

- Die wirksame thermische Zerstörung der Außenfassade wird je nach Konstruktion und Glasart sehr spät oder unter Umständen gar nicht erreicht werden.

- Die Interventionskräfte können insbesondere bei einem voll entwickelten Brand durch herabfallende Konstruktionsteile wie Glas, Metallprofile etc. gefährdet werden.

In Doppelfassaden, deren Zwischenräume (Pufferzonen) nicht durch entsprechende feuerwiderstandsfähige Abschottungen segmentiert sind, können sich Brände und Brandgase ungehindert ausbreiten, horizontale (geschossweise) und vertikale Brandabschnitte (Brandabschnitte auf dem gleichen Geschoss) werden kurzgeschlossen und unwirksam gemacht, was zur Folge hat, dass Brände in Kürze auf darüber liegende Geschosse und auf benachbarte Brandabschnitte weitergeleitet werden.“

Mittlerweile setzen Gebäudeversicherer immer mehr auf vorbeugenden und aktiven Brandschutz, zum Beispiel mit intelligenten Brandmeldesystemen und wirksamen Sprinkleranlagen. So können die Personensicherheit sowie der Gebäude- und Sachwertschutz mit relativ geringem Kostenaufwand wesentlich erhöht werden. Versicherer tendieren gern zu umfangreicheren Brandschutzmaßnahmen und winken im Gegenzug mit geringeren Prämien. Damit sind sie sich auch mit den Systemanbietern und Fassadenbauern einig, die die Konstruktionen komplett aus nicht brennbaren Materialien errichten (müssen – bei Komponenten ist das Normvorgabe!) und mit den genannten konstruktiven, brandhemmenden Details ausstatten.
Eigenverantwortung wird also groß geschrieben und liefert einen wichtigen Beitrag zur Brandverhütung. Denn keiner hat ja ein Interesse daran, dass hochwertige Immobilien durch ihre Fassadenkonstruktion zu einer Brandfalle werden. 

Metallbauer müssen aufpassen. Zielkonflikte seien da nicht immer auszuschließen, meint Christoph Bauder, „denn das bestehende Baurecht gibt für die Doppelfassade nur Anhaltspunkte“. Die Entscheidung, welche Brandschutzmaßnahmen sinnvoll und notwendig, welche überdimensioniert oder überflüssig sind, müssen alle Verantwortlichen gemeinsam festlegen. Der ausführende Metallbauer kann hier schnell in Streitfälle mit hohen Regressforderungen kommen, setzt er die maximal möglichen Maßnahmen aus Vorsicht von sich aus um. „Solche Streitfälle kommen immer wieder vor“, bestätigt Bauder. Besser ist es, wenn über eine Risikoanalyse klare Vorgaben definiert werden können bzw. wenn die oben genannten Abstimmungszyklen zwischen Architekten, Fassadeningenieuren und Brandschutzfachleuten dem Fassadenbauer sämtliche konstruktiven Details vorgeben.

Im Fokus: Norm EN 13830. EN- und länderspezifische Normen gelten in Bezug auf den Brandschutz immer für einzelne Fassadenkomponenten. Eine verbindliche Norm für komplette Fassadensysteme gibt es dagegen nicht. Für den Personen- und Sachwertschutz gelten bestimmte gesetzliche Vorgaben, um die Menschen in den Gebäuden zu schützen und die Brandausbreitung zu verhindern oder einzudämmen. Wie diese Vorgaben umgesetzt werden, wird für jedes Gebäude objektspezifisch definiert und ggf. in speziellen Versuchen getestet. Die für Vorhangfassaden gültige Europäische Norm EN 13830 ist eine Produktnorm und wird derzeit überarbeitet. Der Entwurf führt die Bezeichnung prEN 13830:2013. Er erweitert u.a. den Begriff Fassade zu Fassadenbausätzen und trägt damit dem tendenziell modularen, individuellen Bauen Rechnung. Die überarbeitete Norm legt die technischen Merkmale von Vorhangfassadenbausätzen fest und enthält Anforderungen, Prüfverfahren und Konformitätskriterien. Als Vorhangfassadenbausatz wird ein festgelegter Satz von Komponenten und/oder Bauteilen bezeichnet, die nach Einbau in einem Gebäude eine Vorhangfassade als Teil der Gebäudehülle bilden. Die Norm berücksichtigt vertikale Konstruktionen bis hin zu Konstruktionen mit einer Neigung von bis zu 15 ° von der Vertikalen. Der Normenentwurf legt das Brandverhalten von einzelnen Bauteilen sowie den Feuerwiderstand und die Brandausbreitung des Vorhangfassadenbausatzes auf höhere Ebenen fest, gibt Prüfverfahren an und bestimmt die Klassifizierung der Prüfergebnisse nach EN 13501-1 und EN 13501-2 in Feuerwiderstandsklassen. Dabei muss die Einstufung des Brandverhaltens von Vorhangfassaden nur für die maßgeblichen Bauteile ermittelt werden.
In Österreich ergänzt die ÖNORM B 3800-6:2013 die bestehenden Normen ÖNORM B 3800-5 zur Beurteilung von Fassaden und die ÖNORM EN 13830 für Vorhangfassaden. Die neue Norm stellt ein Prüfverfahren zur brandschutztechnischen Beurteilung von Kasten-Doppelfassaden zur Verfügung. Es wird keine Feuerwiderstandsdauer ermittelt, sondern ausschließlich die Erfüllung folgender drei Schutzziele beurteilt:

- Verhinderung der Brandweiterleitung im Zwischenraum von Kasten-Doppelfassaden

- kein Herabfallen von Teilen und Elementen

- keine Gefährdung von flüchtenden Personen und Rettungsmannschaften

Feuertrutz ist brandaktuell. Im Februar hat die Veranstaltung „Feuertrutz-Kongress und -Messe“ in Nürnberg den Blick auf ganzheitliche Brandschutzkonzepte gelenkt. Die komplexer werdenden Anforderungen bei Neu- wie Bestandsbauten sollen künftig mit verbessertem anlagentechnischen Brandschutz noch wirksamer unterstützt werden. Dies lässt sich über intelligente Branderkennung, die Vernetzung unterschiedlicher sicherheitsrelevanter Gewerke und die zeitgemäße Organisation von Brandschutzabläufen erreichen.