Historische Palmengarten-Gesellschaftshaus in Frankfurt hat ein neues Brandschutzkonzept

Der Palmengarten ist bekannt als die grüne Lunge der Stadt Frankfurt am Main. Im Gesellschaftshaus mit seinem historischen Festsaal werden Bälle und Feste für bis zu 1200 Personen abgehalten – mit Ausblick auf riesige Palmen und tropische Pflanzen unter einem Glasdach im viktorianischen Stil. Gebaut wurde das Gesellschaftshaus 1871. Über das vor kurzem verwirklichte neue Brandschutzkonzept sprechen wir mit Walter Arnold vom Fachbereich Technische Dienste beim Hochbauamt der Stadt Frankfurt sowie mit Gerd Heetpas, Prüfsachverständiger für Löschanlagen bei VdS.  

Herr Arnold, Herr Heetpas, auch wenn die Ursachen dort noch nicht abschließend geklärt sind: Die Katastrophe in Notre-Dame in Paris hat sicherlich noch mal für den Brandschutz in denkmalgeschützten Gebäuden sensibilisiert?  

Walter Arnold: Das ist richtig. Zumindest werden gerade in historischen Gebäuden die erforderlichen brandschutztechnischen Anforderungen oft nicht erfüllt. Besonders kritisch ist dies, wenn es sich um Versammlungsstätten handelt. Diese Erfahrung mussten wir 2001 in Frankfurt machen. Damals wurden am denkmalgeschützten Palmengarten-Gesellschaftshaus bei einer Sonderbaukontrolle rund 120 brandschutztechnische Mängel festgestellt. Das Gesellschaftshaus musste deshalb geschlossen werden. 1878 brannte das Gesellschaftshaus übrigens bis auf die Grundmauern nieder. Interessanterweise blieb das angrenzende Palmenhaus damals als einziger Gebäudeteil verschont.

Gerd Heetpas: Grund dafür waren die Palmen: Sie benötigen eine sehr konstante Luftfeuchtigkeit von über 90 Prozent. Diese stellten die Frankfurter Ingenieure damals mit einer Technik sicher, die unserer heutigen Nebellöschtechnik durchaus ähnelt: Metallene  Verteilersiebe sorgten von an der Decke angebrachten Rohren aus für eine durchgängige Wasserbesprenklung. Da hatte der Brand im angrenzenden Palmenhaus keine Chance.

Walter Arnold: Wie erwähnt, musste das Gesellschaftshaus dann 2001 geschlossen werden. Sogar ein kompletter Abriss wurde diskutiert, aber Frankfurt hat im Krieg so schrecklich viel an historischer Bausubstanz verloren, dass man wenigstens das einzigartige Palmengarten-Gesellschaftshaus erhalten wollte.

Gerd Heetpas: Kurz gesagt hieß es: „Brandschutzexperten, überlegt euch was!“ Die alte Bausubstanz  des Gesellschaftshauses sollte restauriert und wieder belebt werden, aber eine solche Denkmalpflege erschwert natürlich den Brandschutz. Beispielsweise verwendet man für heutige Bauten üblicherweise schwer brennbares Material – das war im Gesellschaftshaus nicht möglich. Wir mussten uns u.a. mit den alten Gips-Holzkonstruktionen im Bereich des Festsaales arrangieren. Das Brandschutzkonzept musste also den Besonderheiten der historischen Bausubstanz und der modernen Anforderungen an eine Versammlungsstätte gerecht werden.     
Walter Arnold: Vor besondere Herausforderungen stellte uns z.B. auch die Galerie, die den Festsaal im ersten Stock komplett umläuft. Im Ernstfall ist sie der kritischste Gebäudeteil des Gesellschaftshauses. Da sie einen Fluchtweg darstellt, fordern die Vorschriften an sich eine F90-Ausbildung. Die Bauteile bleiben so im Brandfall funktionsfähig und ermöglichen ein sicheres Flüchten. Diese Art der Galerie-Ausbildung war im historischen Bestand jedoch nicht möglich, so dass der fehlende bauliche durch einen technischen Brandschutz kompensiert werden musste.

Gerd Heetpas: Die Verantwortlichen mussten mit zahlreichen F0-Materialien in der Bausubstanz zurechtkommen. Abgesehen vom Mauerwerk bestehen die Galerie, die restaurierte historische Decke sowie das darüber liegende Glasdach im Festsaal überwiegend aus brennbaren Materialien. Die Gesamtkonstruktion der Galerie aus lose auf Stahltragwerken aufgelegtem Holz leistet keinesfalls die allgemein geforderten 90 Minuten Feuerwiderstandskraft. Um den fehlenden oder unvollständigen baulichen Brandschutz zu kompensieren, sah das Brandschutzkonzept umfangreiche anlagentechnische Brandschutzmaßnahmen vor. In ausgewählten Bereichen befinden sich nun Wasserlöschanlagen. In Kombination mit einem ausgeklügelten Entrauchungskonzept wird damit allen Personen in der Versammlungsstätte ein sicheres Flüchten ermöglicht.

Walter Arnold: Wir mussten also mit Feuerlöschtechnik reagieren, da der bauliche Brandschutz aufgrund der zahlreichen Vorgaben zum Denkmalschutz eben nicht an den nationalen Sicherheitsstandard angepasst werden konnte. An sich hätte sich jetzt die übliche Sprinklertechnik empfohlen. Aber diese würde im Ernstfall die komplette historische Substanz – die wunderbaren Neo-Renaissance-Stuckarbeiten aus Gips, die wertvolle Wandbemalung,  etc. – durch große Wassermengen zerstören bzw. beschädigen. Aus diesem Grund arbeiten wir hier im Gesellschaftshaus in den meisten Bereichen mit einer Feinsprühlöschanlage.

Gerd Heetpas: Feinsprühlöschanlagen waren bei den Planungen seinerzeit nichts völlig Neues mehr, dennoch hat die Stadt Frankfurt hier Sicherheits-Neuland betreten. Die zuständigen Brandschutz-Experten haben sich abgesichert, indem VdS neben der Erstellung des Brandversuchskonzeptes und der Begleitung der Versuchsdurchführung in der Planungsphase mit der Prüfung von Projekt- und Planungsdaten betraut wurde.

Lassen Sie uns noch etwas näher mit der Feinsprühlöschtechnik im Palmenhaus befassen . . .

Gerd Heetpas: Zunächst einmal arbeitet diese Technik mit einem erheblich geringeren Wassereintrag als herkömmlichen Sprinkleranlagen. Der Arbeitsbereich von Sprinklern herkömmlicher Bauart liegt zwischen 0,35 und 12 bar Wasserdruck. Hier im Palmengarten-Gesellschaftshaus dagegen wird das Wasser mit 80 bis 120 bar aus den Sprinklern der Hochdruck-Feinsprühlöschanlage ausgetragen, was zu einer sehr feinen Zerstäubung und damit zur Bildung kleiner Tropfen führt. Der Tropfendurchmesser liegt im Schnitt bei Werten von unter 1 mm und ist damit etwa 30 Mal kleiner als der Durchmesser von Tropfen aus herkömmlichen Sprinklern.

In den historischen Bereichen sollte möglichst keine Technik sichtbar sein. Wie haben Sie diese Maßgabe erfüllt?

Walter Arnold: Gemeinsam mit dem Ingenieurbüro Pabst und Partner aus Bonn als Ersteller des Brandschutzkonzepts, den Architekten David Chipperfield Architects aus London/Berlin und den Prüfern von VdS  ist es uns gelungen, ein wirklich tolles Konzept zu entwickeln. Dieses Konzept wurde, nachdem die Firma Marioff den Auftrag erhielt, mit allen Beteiligten noch weiter verfeinert.

Wie sieht das Konzept genau aus?

Walter Arnold: Die moderne Technik erreicht alle geforderten Schutzziele, optimiert und erhält gleichzeitig die schöne Substanz des historischen Hauses. Im Festsaal wurden Leitungen und Kabel in den historischen Wänden weitgehend vermieden. Die Rohrleitungen der Feinsprüh-Löschanlage wurden geschickt hinter den Stuckelementen in den Wänden verlegt, unsichtbar für den Besucher. Nach oben hin haben wir die Technik in den Zwischendeckenbereich eingebaut und nach unten hin jeweils nur kleine Stiche durchgeführt. Die Sprühköpfe an der Decke des Festsaals sind hinter einer farblich passenden Gitterabdeckung versteckt. Wird ein Brand erkannt und der Sprühkopf löst aus, so fällt das von einem Magneten gehaltene Gitter herunter. Für die Feinsprüh-Löschanlage haben wir uns auch deshalb entschieden, weil im Vergleich zu herkömmlichen Sprinklern nur sehr filigrane Rohrleitungen verbaut werden müssen.

Gerd Heetpas: Aufgrund des höheren Arbeitsdrucks und der geringeren Löschwassermengen sind bei dieser Technik gegenüber herkömmlichen Sprinklern auch geringere Leitungsquerschnitte möglich. Die Rohrleitungen können daher leichter den baulichen Gegebenheiten angepasst werden. Das war insbesondere in diesem Gebäude von Vorteil.

Walter Arnold: Ja, denn ganz ohne Wasser geht es hier nicht. Feinsprühlöschanlagen fahren einen sogenannten Kontrollmodus: Brände werden nicht gelöscht, sondern durch Kühlung des Umfeldes unter Kontrolle gehalten. Die Löschung selbst erfolgt dann durch die Feuerwehr. Unser Schutzziel ist, dass die Feinsprüh-Löschanlage im Brandfall allen anwesenden Personen – unser Prunksaal ist zugelassen für bis zu 1.200 Gäste – die Flucht ermöglicht.

Gerd Heetpas: Aus Gründen des Denkmalschutzes beschränken wir den Schutzumfang der Löschanlagen auf genau die Bauteile und Bereiche, die im Brandfall nicht ausreichend standfest sind und damit den Personenschutz beeinträchtigen könnten.

Walter Arnold: Die besondere Herausforderung für unsere gemeinsamen Planungen lag darin, dass die VdS-Anerkennung  für die gewählte Hochdruck-Feinsprüh-Feuerlöschanlage  nur Deckenhöhen von bis zu maximal vier Metern zuließ. Der vertikale Abstand zwischen dem Boden des Festsaals und der umlaufenden Galerie ist jedoch teilweise deutlich höher.

Gerd Heetpas: Die Wirkung der Feinsprüh-Löschanlage beruht insbesondere darauf, dass mit den kleinen Tropfen eine sehr große Gesamtfläche für den Wärmeübergang erzeugt wird. Die schnell verdampfenden kleinen Tropfen wirken sich positiv auf den Löscherfolg aus, dem Brand wird sehr effektiv Wärme entzogen. Hierbei ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Tropfen die Reaktionszone erreichen. Aufgrund ihrer geringen Masse können die kleinen Tropfen jedoch durch aufsteigende Brandgase und Querluftströmungen abgelenkt werden. Diese stehen dann nicht oder nur noch reduziert für den Löschvorgang zur Verfügung. Der VdS wurde daher beauftragt, ein Brandversuchskonzept zu erstellen, das insbesondere die umlaufende Galerie, die große Raumhöhe und partielle Querströmungen durch die vorhandenen Entrauchungseinrichtungen berücksichtigt.  Hierbei sollten die Rahmenbedingungen für einen Brandversuch im Maßstab 1:1 festgelegt werden. Auf Basis des Brandversuchskonzepts konnten wir dann die Versuche in der großen Brandhalle der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin durchführen. Die Firma Marioff als Errichter der Löschanlage hatte hierzu einen Nachbau der Raum- und Bestuhlungssituation errichtet sowie die Hochdruck-Sprinkler gemäß den Vorgaben des Versuchskonzepts angeordnet. Unter Federführung des VdS und in Anwesenheit des Errichters und den Vertretern der Stadt Frankfurt führten wir die Versuche dann erfolgreich durch. So war der Wirksamkeitsnachweis auch für die Abweichungen zu den VdS-Anerkennungsparametern erbracht und wir begannen mit der Detailplanung  der Feinsprüh-Feuerlöschanlage.

Walter Arnold: Die Feinsprüh-Löschanlage sichert den größten Teil der denkmalgeschützten Bereiche im alten Neo-Renaissancestil-Bestand. Aufgrund der hohen Raumhöhe von annähernd 16 Metern mussten im Deckenbereich des Festsaals oberhalb der Galerie jedoch herkömmliche Sprinkler verwendet werden. Wie bereits von Herrn Heetpas erläutert, werden bei einer zu hohen Raumhöhe die kleinen Tropfen durch aufsteigende Brandgase und Querluftströmungen zu stark abgelenkt, so dass eine Ausführung mit der Feinsprüh-Löschanlage für den Bereich unterhalb der Saaldecke nicht möglich war.

Gerd Heetpas: Selbst im Zwischendeckenbereich des Festsaals sind Sprühköpfe der Feinsprühlöschanlage installiert, um auch dort den Wassereintrag möglichst gering zu halten. Der Zwischendeckenbereich im Palmengarten-Gesellschaftshaus galt für den Brandschutz als besonders kritisch, bevor wir die Technik optimiert hatten. Wäre es davor im Zwischendeckenbereich  zu einem Feuer gekommen, wäre dies manuell kaum zu löschen gewesen. Die Feuerwehr kann einen so abgeschlossenen Brandherd ja nur sehr schwer erreichen. In solchen Fällen helfen wirklich nur Brandschutzanlagen. Auch hier hat die Stadt Frankfurt sich für die Feinsprühtechnik entschieden, weil die Zwischenräume im Brandfall nur so gering wie möglich mit Wasser beaufschlagt werden. Hätte man herkömmliche Löschsysteme gewählt, hätte die Gefahr bestanden, dass die Zwischendecken durch die zusätzliche Last früher oder später herunterbrechen könnten. Diese baulichen Beschränkungen bedingten also auch im Dachraum die Installation von Feinsprühlöschtechnik.

Walter Arnold: Die historische Decke mit ihren Gemälden des Festsaals besteht aus einer Gips- und Holzkonstruktion und wurde an der originalen, historischen Stahlkonstruktion im Dachraum befestigt. Beide Materialien reagieren im negativen Sinne „gut“ auf Feuer und auf Wasser, was entsprechende Anforderungen an das Sicherheitskonzept stellte. In die nach einem kriegsbedingten Abbrand in den 1950iger Jahren neu gebauten, also nicht denkmalgeschützten, Gebäudeteile, haben wir natürlich den vollen baulichen und technischen Brandschutz eingebaut: von besonders feuerwiderstandsfähigen Materialien über selbstschließende Brandschutztüren und die Brandmeldeanlage bis hin zu einer Sonderlöschanlage in der Küche sowie Rauch- und Wärme-Abzugsanlagen in den Treppenhäusern. Im Gesellschaftshaus selbst schützt jetzt ein natürlicher Rauch-Wärme-Abzug durch Kamin-Wirkung, denn Ventilatoren oder sonstige automatische RWA-Teile passen nicht in das historische Dach. Hierfür wurden Rauchabzugselemente individuell designt, die exakt ins historische Lichtdeckenraster passen und deren Antriebe von unten nicht sichtbar sind, so dass die historische Anmutung der Lichtdecke gewährleistet bleibt.

Gerd Heetpas: Entrauchung ist so entscheidend, weil Brandrauch bis zu mehrere hundert verschiedener Giftstoffe enthält und auch große Mengen der Wärme speichert. Schon ein einziges Kilo Kunststoff bildet bei Verbrennung bis zu 2.500 Kubikmeter hochgiftigen Rauch. Immer noch sind deutschlandweit jedes Jahr rund 400 Brandtote zu beklagen – 95 % davon sterben nicht durch die Flammen an sich, sondern durch den Rauch. Deswegen müssen diese Giftgase so schnell wie möglich aus den betroffenen Gebäudeteilen abgeführt werden, was eine raucharme Schicht für die Personenrettung gewährleistet.

Walter Arnold: Ein realer Rauchversuch im Festsaal hat ergeben, dass unsere natürlichen Rauch-Wärme-Abzugsgeräte (NRWG) schon innerhalb einer Minute ab Beginn der Brandentwicklung vollständig geöffnet waren.

Und wie müssen wir uns aufgrund der angesprochenen baulichen Herausforderungen des Denkmalschutzes die Brandmeldetechnik vorstellen?

Walter Arnold: Aufgrund der angesprochenen Gefahren der Zerstörung von Kulturgut durch unnötigen Wassereintrag nutzen wir im Festsaal Zweikriterien-Melder. Mögliche Brände werden sowohl optisch als auch durch Rauchansaugung, die ständig Partikel auswertet, identifiziert. Die Melder reagieren primär auf Rauch, denn jedes Feuer beginnt ja mit Rauch. Die Mehrlinienabhängigkeit schützt uns effektiv gegen Fehlalarme - denn sollten wir aufgrund eines Fehlalarmes beispielsweise das Dach zum Entrauchen öffnen, während es gerade regnet, dann könnte es zu einem erheblichen Wasserschaden im Festsaal kommen und diesen ggf. zerstören. Und natürlich herrscht im gesamten Gebäude Rauchverbot, auch auf den Toiletten.

Was empfehlen Sie nach Ihrer Erfahrung, in denkmalgeschützen Gebäuden zu beachten?

Walter Arnold: Bei diesem besonderen Renomée-Objekt der Stadt Frankfurt und bei der Komplexität des Bauvorhabens war es uns besonders wichtig, von Anfang an die größtmögliche Planungssicherheit zu gewährleisten. Daher wurden bereits in einer frühen Planungsphase alle wichtigen Brandschutz- und weiteren Experten in den Planungsprozess eingebunden. Aus der Erfahrung des Gesellschaftshauses und weiteren Projekten können wir dieses Vorgehen jedem Auftraggeber nur empfehlen. Der Grundstein für den Erfolg eines Projekts wird bereits in der frühen Planungsphase gelegt. In der Bauphase selbst kann dann meist nur noch Schadensbegrenzung betrieben werden.

Unsere Gesprächspartner:
Gerd Heetpas studierte nach seiner Ausbildung zum Energieelektriker Elektrotechnik in Friedberg. Er ist Prüfsachverständiger für Löschanlagen sowie für Brandmelde- und Alarmierungsanlagen bei VdS.

Walter Arnold war u. a. in der Projektleitung, ­Planung und Bauleitung für Elektrotechnik bei der Ingenieurgesellschaft Lahmeyer International beschäftigt – und später Bereichsleiter Elektrotechnik bei ABB Gebäudetechnik. Seit 2000 leitet er den Fach­bereich Technische Dienste beim Hochbauamt der Stadt Frankfurt.