EP4357689B1 - System und verfahren zur rauchfreihaltung einer vertikalen zugangsverbindung eines mehrgeschossigen gebäudes - Google Patents

System und verfahren zur rauchfreihaltung einer vertikalen zugangsverbindung eines mehrgeschossigen gebäudes Download PDF

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EP4357689B1
EP4357689B1 EP23203908.1A EP23203908A EP4357689B1 EP 4357689 B1 EP4357689 B1 EP 4357689B1 EP 23203908 A EP23203908 A EP 23203908A EP 4357689 B1 EP4357689 B1 EP 4357689B1
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EP
European Patent Office
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shaft
vertical access
fan unit
air
passage
Prior art date
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Active
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EP23203908.1A
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English (en)
French (fr)
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EP4357689A1 (de
EP4357689C0 (de
Inventor
Emanuel NIEDERHAUSER
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Defors GmbH
Original Assignee
Defors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Defors GmbH filed Critical Defors GmbH
Publication of EP4357689A1 publication Critical patent/EP4357689A1/de
Application granted granted Critical
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Publication of EP4357689B1 publication Critical patent/EP4357689B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F17/00—Vertical ducts; Channels, e.g. for drainage
    • E04F17/04—Air-ducts or air channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke
    • F24F11/34—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke by opening air passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F24F2011/0002—Control or safety arrangements for ventilation for admittance of outside air
    • F24F2011/0004—Control or safety arrangements for ventilation for admittance of outside air to create overpressure in a room
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/50—HVAC for high buildings, e.g. thermal or pressure differences

Definitions

  • the present invention relates to a multi-story building with a system for keeping a vertical access connection of the multi-story building free from smoke by means of positive pressure ventilation according to claim 1 and a corresponding method for keeping a vertical access connection of a multi-story building free from smoke according to claim 8.
  • Buildings with more than one floor are provided with at least one staircase, which provides access to the various floors.
  • this staircase becomes an escape and rescue route and is therefore designed as a staircase with an airlock (safety staircase), which must be kept smoke-free.
  • smoke protection pressurisation systems positive pressure ventilation systems
  • This positive pressure prevents smoke from entering the staircase, for example when the doors are closed, via leaks (pressure criterion), or when the door between the staircase and the fire floor is additionally opened by means of airflow through this door (flow criterion).
  • a building is provided with a central smoke protection pressurisation system, which is typically located on the ground or Basement of the building, near the respective outside air intake.
  • the air flow generated by the smoke protection pressure system is then guided into the stairwell via horizontal supply air ducts and vertical shafts.
  • a high-rise building with such a system is, for example, in the DE202015009604U1 and in the DE20113242U1 described.
  • a disadvantage of the known systems is that high-rise buildings require powerful central smoke protection pressure systems, which often have to be housed in separate rooms because they require a lot of space. In addition to the loss of space, another disadvantage is that if the only central smoke protection pressure system fails, the smoke-free escape and rescue routes can no longer be guaranteed.
  • a further disadvantage is that such central smoke protection pressure systems are very slow to respond, as large changes in volume flow are required, which is also very demanding in terms of control technology. They are therefore not ideally suited for dynamic, real-time adaptation to the conditions in the escape and rescue route.
  • the KR20180109269A reveals a multi-story building with a Elevator shaft, which has an opening to the premises on each floor. Each opening is equipped with a fan, which can transport air from the elevator shaft to the premises.
  • the KR 2018 0109269 A a multi-storey building according to the preamble of claim 1.
  • the present invention now has the object of providing a reliable, space-saving, flexible and high-performance system for keeping a vertical access connection of a multi-story building smoke-free.
  • the multi-story building according to the invention comprises a vertical access connection (1) which represents a connecting route between at least two floors.
  • the vertical access connection 1 allows users to access the various floors of a building and is, for example, a stairwell or an elevator shaft.
  • the building according to the invention comprises at least one vertical shaft 2 with at least two passages 21 and a pressurization system ( Figure 1 ).
  • Each passage 21 is suitable for connecting the shaft 2 with the vertical access connection 1 and has, on the one hand, a shaft opening 211 which opens into the shaft 2 and, on the other hand, a connecting opening 212 which is suitable for connection with the vertical access connection 1.
  • the shaft openings 211 of the passages 21 are arranged at different heights of the shaft 2 and the connecting openings 212 are suitable for arrangement at different heights of the vertical access connection 1.
  • the pressurization system comprises at least one fan unit 3 for each passage 21, with which air can be selectively conveyed from the shaft 2 into the vertical Access connection 1 or from the vertical access connection 1 into the shaft 2.
  • Each fan unit 3 can be controlled individually and independently of the other fan units 3 and can convey air in both directions (not simultaneously, but selectively in one direction or the other).
  • the shaft 2 is also connected in its lower area via an air inlet 22 to an outside area of the building directly or via a duct, so that outside air can enter the shaft 2 through the air inlet.
  • This air inlet 22 can, if necessary, be provided with flaps or fans to close, control, or promote the passage of air.
  • the shaft 2 has a low aerodynamic impedance between the shaft openings 211 in order to ensure unhindered air movement in both directions within the shaft 2. This can be achieved by a uniform, for example, round or square diameter of the shaft 2 and by the absence of obstacles in the shaft 2.
  • the shaft 2 is not an elevator shaft in which an elevator car is located and in which, depending on the position and/or movement of the elevator car in the elevator shaft, the vertical movement of the air is severely impaired.
  • the shaft is an additional shaft for the purpose of air conveyance and distribution in the vertical Access connection 1.
  • the building is provided with a vertical ventilation duct 4 with air outlets 41 through which air can escape from the building.
  • the air outlets 41 are preferably located on each floor and in the room immediately adjacent to the vertical access connection 1. Additionally or alternatively, air can also flow out of the building via other routes, for example, via an open facade.
  • the fire floor is identified and a first fan unit 3, which is located near the fire floor, is put into operation in such a way that air is conveyed through a first passage 21 from the shaft 2 into the vertical access connection 1 ( Figure 2a ).
  • the invention provides for several smaller, independent fan units 3 that are specifically activated to generate an overpressure in the desired area of the vertical access connection 1 under the simultaneous influence of disruptive factors such as thermals, open doors, etc.
  • the advantage of this is that the fan units 3 can generate the same overpressure in the stairwell and on the fire floor with a lower output as a central smoke protection pressure system, and that no space is required for a bulky central smoke protection pressure system.
  • the fire floor can be identified using any conventional method from the prior art using fire sensors, etc.
  • At least one first fan unit 3, which is located near the fire floor, is put into operation in such a way that air is conveyed through a first passage 21 from the shaft 2 into the vertical access connection 1 and at least one supporting fan unit 3, which is remote from the fire floor, is operated in such a way that air is conveyed through a second passage 21 in reverse from the vertical access connection 1 into the shaft 2 ( Figure 3 ).
  • This overpressure supports the first fan unit 3 and increases the air flow through the first opening 21 and the overpressure generated in the vertical access connection 1 in the area of the fire floor. This also equalizes the pressure conditions in the access connection 1 compared to shaft 2.
  • the first and the supporting fan unit 3 therefore work together, and their outputs are added together.
  • the overall output of the pressurization system can be continually and flexibly increased. This results in a swarm effect, according to which individual small units work together to achieve a powerful overall effect.
  • the invention has the advantage over the prior art that a large number of small fan units 3 can be used, which are inexpensive, more compact and easier to install than a large, central Smoke protection pressurization system.
  • the vertical access connection 1 is connected to the shaft 2 via a passage 21 on several floors, preferably on each floor, and each passage 21 is provided with its own fan unit 3.
  • each passage 21 is provided with its own fan unit 3.
  • the fan units 3 of the vents on the two floors below can also transport air through the respective vent 21 from the shaft 2 into the vertical access connection 1.
  • the fan units 3 of the vents on the two floors above can also transport air through the respective vent 21 from the shaft 2 into the vertical access connection 1.
  • one or more further fan units 3, for example all other fan units 3 of the building can convey air through the respective passages 21 from the vertical access connection 1 into the shaft 2, as already described above.
  • the fan units 3 of two or more directly adjacent floors do not act against each other, ie that no fan unit 3 draws air from the shaft 2 into the vertical access connection 1 and the other, conversely, transports air from the vertical access connection 1 into the shaft 2.
  • the fan units 3 of two or more immediately adjacent floors would be so close to one another that their effects would virtually cancel each other out. To avoid this, it is advantageous if there is one or more neutral, non-acting fan units 3 between two opposing fan units 3.
  • each fan unit 3 is provided with a controllable flap with which the corresponding passage 21 can be closed in such a way that no passage of air can take place between the shaft 2 and the vertical access connection 1. It is therefore advantageous if the flap of a neutral fan unit is closed.
  • the damper or the fan speed control can also be used to regulate the performance of the fan unit, e.g., to create a slightly lower overpressure in the floor above and below the fire floor, or in a very tall building, only a defined number of fan units are activated, depending on the fire floor or other criteria.
  • the damper can be designed in a variety of ways and has, for example, a series of slats 32 arranged next to one another like a blind, which can be pivoted between an open and a closed position ( Figure 5 ).
  • a flap can further increase the reaction speed of the fan unit, since opening and closing the flap is much easier and faster than increasing and reducing the speed of the fan.
  • a fan unit 3 may comprise one or more fans 31.
  • a fan unit 3 comprises a plurality of fans 31 arranged side by side (see Figure 4 ).
  • the provision of a fan unit 3 with several small fans 31 is preferred because it would still be partially operational even if individual fans 31 fail and is therefore very reliable.
  • a fan unit 3 with a single fan 31, on the other hand, would no longer be operational if this single fan 31 fails.
  • the fans 31 can all be connected in parallel or can be controlled individually. In the embodiments of the invention with a flap, it can be advantageous to provide each fan 31 with its own flap.
  • the pressurization system comprises at least one pressure sensor for controlling/regulating the pressurization system. It is particularly advantageous if each fan unit is provided with a sensor for determining the pressure difference between the vertical access connection in the area of the corresponding connection opening 212 and/or the outside area of the building and/or the stairwell or the airlock or the usable areas.
  • the performance of the fan unit, the flap and the individual fans can be controlled according to a predefined setpoint and based on the determined pressure difference or based on another controlled variable, for example depending on a door position (for example by controlling the speed of the fans, by adjusting the air flow direction and/or by operating dampers).
  • the predefined setpoint can be selected, for example, from a predefined list of setpoints suitable for different situations, e.g., outside temperature, time of year.
  • a predefined list of setpoints suitable for different situations e.g., outside temperature, time of year.
  • One of these situations is, for example, when the fan unit is located on the fire floor.
  • the setpoint corresponds to the overpressure to be achieved on the fire floor.
  • Another situation is, for example, when the fan unit is located on a floor adjacent to the fire floor. In this case, the setpoint can be lower than the overpressure to be achieved on the fire floor.
  • all fans 31 of a fan unit 3 can be activated, for example.
  • the desired overpressure is reached, only a portion of the power of the fans 31 of the fan unit 3 is required to maintain the overpressure, so that some of the fans 1 can be switched off, or the speed of certain fans 31 can be reduced, or the associated damper can be completely or partially closed.
  • the pressure in the vertical access connection 1 may then also vary, especially if a door of the vertical access connection 1 is opened and air escapes quickly from the vertical access connection 1.
  • additional fans 31 can be dynamically switched on or off depending on the desired flow direction and/or individual flaps can be opened and closed more or less.
  • a central controller can be provided to control the pressurization system, or the fan units 3 can communicate with each other and operate in a coordinated manner. This is particularly advantageous because the fan units 3 are then not dependent on a controller and can operate autonomously.
  • Each fan unit 3 could be able to communicate with all other fan units 3 or only with the neighboring fan units 3. In the latter case, communications could propagate from fan unit 3 to fan unit 3.
  • each fan unit functions autonomously according to predetermined setpoints, so that they only receive an instruction when a fire signal is triggered, for example, which triggers the start-up of the fans and specifies the selection of the appropriate setpoint depending on the operating mode and the control system.
  • an advantageous embodiment of the invention provides for one or more fan units 3 to be provided with soundproofing, which serves to dampen the noise generated by the fans. This is achieved, for example, by optimizing the speeds and/or louvers 32 in front of the fan unit 3.
  • the passages 21 can be designed differently depending on the embodiment of the invention. In particular, they do not need to have a minimum length and can also be simple openings if the shaft 2 and the vertical access connection 1 are located directly adjacent to each other.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrgeschossiges Gebäude mit einem System zur Rauchfreihaltung mittels Überdruckbelüftung einer vertikalen Zugangsverbindung des mehrgeschossigen Gebäudes gemäss Patentanspruch 1 sowie ein entsprechendes Verfahren zur Rauchfreihaltung einer vertikalen Zugangsverbindung eines mehrgeschossigen Gebäudes gemäß Anspruch 8.
  • Gebäude mit mehr als einem Stockwerk sind mit mindestens einem Treppenhaus versehen, das als Zugang zu den verschiedenen Stockwerken dient. Im Brandfall wird dieses Treppenhaus zum Flucht- und Rettungsweg und ist daher als Treppenhaus mit Schleuse (Sicherheitstreppenhaus) gestaltet, welches rauchfrei gehalten werden muss. Dafür werden Rauchschutzdruckanlagen (Überdruckbelüftungsanlagen) eingesetzt, die Aussenluft in das Treppenhaus einbringen und es somit mit Überdruck beaufschlagen. Dieser Überdruck verhindert den Eintritt von Rauch bei z.B. geschlossenen Türen über Leckagen in das Treppenhaus (Druckkriterium), oder wenn die Tür zwischen dem Treppenhaus und dem Brandgeschoss zusätzlich geöffnet wird mittels Durchströmung durch diese Tür (Strömungskriterium). Im Stand der Technik wird ein Gebäude mit einer zentralen Rauchschutzdruckanlage versehen, die typischerweise im Erdoder Untergeschoss des Gebäudes, in der Nähe der jeweiligen Aussenluftfassung, angeordnet wird. Der durch die Rauchschutzdruckanlage erzeugte Luftstrom wird dann mittels horizontaler Zuluftkanäle und vertikaler Schächte in das Treppenhaus geleitet. Im Stand der Technik ist es bekannt, mehrere Luftaustritte an unterschiedlichen Stellen des Treppenhauses anzuordnen, beispielsweise ein Luftaustritt in jedem dritten, oder sogar in jedem Stockwerk, wobei jeder Luftaustritt mit einem Zuluftelement oder zusätzlich einer steuerbaren Klappe versehen ist. Auf diese Weise kann Luft aus der Rauchschutzdruckanlage an gezielten Stellen des Treppenhauses, insbesondere ins Brandgeschoss, eingebracht werden. Ein Hochhaus mit einem derartigen System wird beispielsweise in der DE202015009604U1 und in der DE20113242U1 beschrieben. Nachteilig an den bekannten Systemen ist, dass Hochhäuser leistungsstarke zentrale Rauchschutzdruckanlagen erfordern, die oft in gesonderten Räumlichkeiten untergebracht werden müssen, da sie viel Platz benötigen. Neben dem Platzverlust besteht ein weiterer Nachteil darin, dass bei einem Ausfall der einzigen zentralen Rauchschutzdruckanlage die Rauchfreihaltung der Flucht- und Rettungswege nicht mehr gewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass solche zentrale Rauchschutzdruckanlagen sehr träge sind, da grosse Veränderungen der Volumenströme erforderlich sind, was auch regeltechnisch sehr anspruchsvoll ist. Sie sind daher zur dynamischen Echtzeitanpassung an die Bedingungen im Flucht- und Rettungsweg nicht ideal geeignet.
  • Die KR20180109269A offenbart ein mehrgeschossiges Gebäude mit einem Aufzugsschacht, der in jedem Geschoss eine Öffnung zu den Räumlichkeiten aufweist. Jede Öffnung ist mit einem Ventilator versehen, mit welchem Luft vom Aufzugsschacht zu den Räumlichkeiten befördert werden kann. Dabei offenbart die KR 2018 0109269 A ein mehrgeschossiges Gebäude gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, ein zuverlässiges, platzsparendes, flexibles und leistungsstarkes System zur Rauchfreihaltung einer vertikalen Zugangsverbindung eines mehrgeschossigen Gebäudes bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein mehrgeschossiges Gebäude mit einem System zur Rauchfreihaltung einer vertikalen Zugangsverbindung des mehrgeschossigen Gebäudes mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Rauchfreihaltung eines mehrgeschossigen Gebäudes gemäss Anspruch 8.
  • Weitere Merkmale und Ausführungsbeispiele gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
  • Die Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1 Mehrgeschossiges Gebäude mit einem System zur Rauchfreihaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • Figuren 2a und 2b Mehrgeschossiges Gebäude gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein nicht unter die Erfindung fallendes Verfahren zur Rauchfreihaltung zum Einsatz kommt.
    • Figur 3 Mehrgeschossiges Gebäude gemäß der vorliegenden Erfindung wobei das erfindungsgemäße Verfahren zur Rauchfreihaltung zum Einsatz kommt.
    • Figur 4 Ventilatoreinheit
    • Figur 5 Ventilator mit Klappe
  • Die Figuren stellen mögliche Ausführungsbeispiele dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden.
  • Das erfindungsgemässe mehrgeschossige Gebäude umfasst eine vertikale Zugangsverbindung (1), die einen Verbindungsweg zwischen mindestens zwei Geschossen darstellt.
  • Die vertikale Zugangsverbindung 1 erlaubt Benutzern den Zugang zu den verschiedenen Geschossen eines Gebäudes und ist beispielsweise ein Treppenhaus oder ein Aufzugsschacht. Das erfindungsgemässe Gebäude umfasst mindestens einen vertikalen Schacht 2 mit mindestens zwei Durchlässen 21 und ein Druckbeaufschlagungssystem (Figur 1). Jeder Durchlass 21 ist zur Verbindung des Schachts 2 mit der vertikalen Zugangsverbindung 1 geeignet und hat einerseits eine Schachtöffnung 211, die in den Schacht 2 mündet und andererseits eine Verbindungsöffnung 212, die zur Verbindung mit der vertikalen Zugangsverbindung 1 geeignet ist. Die Schachtöffnungen 211 der Durchlässe 21 sind auf unterschiedlichen Höhen des Schachts 2 angeordnet und die Verbindungsöffnungen 212 sind zur Anordnung auf unterschiedlichen Höhen der vertikalen Zugangsverbindung 1 geeignet. Das Druckbeaufschlagungssystem umfasst mindestens eine Ventilatoreinheit 3 für jeden Durchlass 21, mit welcher Luft wahlweise vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 oder von der vertikalen Zugangsverbindung 1 in den Schacht 2 beförderbar ist. Jede Ventilatoreinheit 3 ist individuell und unabhängig von den anderen Ventilatoreinheiten 3 steuerbar und kann Luft in beide Richtungen befördern (nicht gleichzeitig, sondern wahlweise in die eine oder in die andere Richtung). Der Schacht 2 ist in seinem unteren Bereich ausserdem über einen Lufteintritt 22 mit einem Aussenbereich des Gebäudes direkt oder über eine Leitung verbunden, so dass Aussenluft durch den Lufteintritt in den Schacht 2 gelangen kann. Dieser Lufteintritt 22 kann bei Bedarf mit Klappen oder Ventilatoren versehen werden, um den Durchgang von Luft zu schliessen, zu steuern oder zu begünstigen. Vorteilhaft ist es, wenn der Schacht 2 zwischen den Schachtöffnungen 211 eine tiefe aerodynamische Impedanz aufweist, um die ungehinderte Luftbewegung in beide Richtungen innerhalb des Schachts 2 zu gewährleisten. Dies kann durch einen gleichmässigen, beispielsweise runden oder viereckigen Durchmesser des Schachts 2 und durch die Abwesenheit von Hindernissen im Schacht 2 erreicht werden. Insbesondere ist der Schacht 2 kein Aufzugsschacht, in welchem sich eine Aufzugskabine befindet und in welchem je nach Position und/oder Bewegung der Aufzugskabine im Aufzugsschacht die vertikale Bewegung der Luft stark beeinträchtigt ist. Vielmehr ist der Schacht ein zusätzlicher Schacht zum Zweck der Luftförderung und Verteilung in der vertikalen Zugangsverbindung 1. Von Vorteil ist es, wenn das Gebäude einen vertikalen Lüftungskanal 4 mit Luftaustritten 41 versehen ist, durch welchen Luft aus dem Gebäude entweichen kann. Die Luftaustritte 41 sind vorzugsweise in jedem Geschoss und im Raum unmittelbar neben der vertikalen Zugangsverbindung 1 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann Luft auch über andere Wege, beispielsweise über eine offene Fassade, ausserhalb des Gebäudes abströmen.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass im Brandfall das Brandgeschoss identifiziert wird und eine erste Ventilatoreinheit 3, die sich in der Nähe des Brandgeschosses befindet, derart in Betrieb gesetzt wird, dass Luft durch einen ersten Durchlass 21 vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördert wird (Figur 2a). Dadurch wird in der vertikalen Zugangsverbindung 1 im Bereich des Brandgeschosses ein definierter Überdruck erzeugt. Aufgrund dieses Überdrucks entsteht bei Öffnung der Tür zwischen der vertikalen Zugangsverbindung 1 und dem brennenden Bereich eine Luftströmung von der vertikalen Zugangsverbindung 1 durch diese Tür bis zum Luftaustritt 41 des Lüftungskanals 4 (Figur 2b). Diese Luftströmung bläst den vom brennenden Bereich herkommenden Rauch von der Tür zur vertikalen Zugangsverbindung 1 weg und befördert den Rauch über den Lüftungskanal 4 oder über anderweitige Abströmungen (offene Fassade) ausserhalb des Gebäudes. Der Eintritt von Rauch in die vertikale Zugangsverbindung 1 wird somit wirksam verhindert. Im Gegensatz zum Stand der Technik, in welchem eine einzige grosse Rauchschutzdruckanlage eingesetzt wird und die eingebrachte Luft mittels z.B. steuerbarer Klappen zum Brandgeschoss geleitet wird, sieht die Erfindung mehrere kleinere unabhängige Ventilatoreinheiten 3 vor, die gezielt in Betrieb gesetzt werden, um einen Überdruck im gewünschten Bereich der vertikalen Zugangsverbindung 1 unter gleichzeitiger Einwirkung von Störgrössen wie Thermik, offenen Türen etc. zu erzeugen. Vorteilhaft daran ist, dass die Ventilatoreinheiten 3 mit einer geringeren Leistung denselben Überdruck im Treppenhaus und im Brandgeschoss generieren können wie eine zentrale Rauchschutzdruckanlage, sowie, dass keine Räumlichkeiten für eine sperrige zentrale Rauchschutzdruckanlage benötigt werden. Die Identifizierung des Brandgeschosses kann mittels einer beliebigen herkömmlichen Methode aus dem Stand der Technik mit dem Einsatz von Brandsensoren usw. erfolgen.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem vorgesehen, dass im Brandfall mindestens eine erste Ventilatoreinheit 3, die sich in der Nähe des Brandgeschosses befindet, derart in Betrieb gesetzt wird, dass Luft durch einen ersten Durchlass 21 vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördert wird und mindestens eine unterstützende Ventilatoreinheit 3, die vom Brandgeschoss entfernt ist, derart in Betrieb gesetzt wird, dass Luft durch einen zweiten Durchlass 21 umgekehrt von der vertikalen Zugangsverbindung 1 in den Schacht 2 befördert wird (Figur 3). Dadurch wird im Schacht 2 im Bereich des zweiten Durchlasses 21 ein Überdruck erzeugt, der sich aufgrund der ungehinderten Luftbewegung im Schacht 2 schnell ausbreitet und der gesamte Schacht 2 wird somit mit Druck beaufschlagt. Dieser Überdruck unterstützt die erste Ventilatoreinheit 3, und verstärkt den durch den ersten Durchlass 21 fliessenden Luftstrom und den in der vertikalen Zugangsverbindung 1 im Bereich des Brandgeschosses erzeugten Überdruck. Damit werden auch die Druckverhältnisse in der Zugangsverbindung 1 gegenüber dem Schacht 2 ausgeglichen. Die erste und die unterstützende Ventilatoreinheit 3 wirken also zusammen und deren Leistungen summieren sich. Durch das Zuschalten von weiteren unterstützenden Ventilatoreinheiten 3 wird die Gesamtleistung des Druckbeaufschlagungssystems immer weiter flexibel erhöht. Es ergibt sich ein Schwarm-Effekt, gemäss welchem individuelle kleine Einheiten zusammenwirken und einen leistungsstarken Gesamteffekt erzielen. Die Erfindung hat gegenüber dem Stand der Technik somit den Vorteil, dass eine Vielzahl von kleinen Ventilatoreinheiten 3 eingesetzt werden können, die günstig, kompakter und einfacher einzubauen sind als eine große, zentrale Rauchschutzdruckanlage. Versuche haben beispielsweise gezeigt, dass Ventilatoreinheiten 3 mit einer Leistung von ca. einem Viertel bis zu einem Drittel der Leistung einer herkömmlichen Rauchschutzdruckanlage gut geeignet sind. Auch bei der Instandhaltung, sowie beim Ersatz einzelner Ventilatoreinheiten 3 gibt es Vorteile. Jede kleine Ventilatoreinheit 3 ist ausserdem viel reaktiver und kann schneller hochgefahren werden als eine träge zentrale Rauchschutzdruckanlage, um den gewünschten Überdruck lokal und mit sofortiger Wirkung herstellen. Das System eignet sich also besonders gut zur dynamischen Echtzeitanpassung in Reaktion auf plötzliche Änderungen in der vertikalen Zugangsverbindung 1 (Öffnung/Schliessen einer Tür usw.). Selbstverständlich erzeugt jede unterstützende Ventilatoreinheit 3 in der Nähe der entsprechenden Verbindungsöffnung 212 auch eine lokale Druckabsenkung in der vertikalen Zugangsverbindung 1. Diese vermag den durch die erste Ventilatoreinheit 3 erzeugten Überdruck jedoch nicht auszugleichen, auch nicht einmal teilweise, weil vertikale Zugangsverbindungen 1 wie Treppenhäuser und Liftschächte eine hohe aerodynamische Impedanz aufweisen. Bei Treppenhäusern sorgt die zick-zackartige Anordnung der Treppenläufe für eine schwierige Luftbewegung zwischen zwei Geschossen des Treppenhauses 1. Bei Aufzugsschächten kann die Aufzugskabine je nach ihrer Position im Aufzugsschacht die vertikale Bewegung der Luft ebenfalls stark beeinträchtigen. Die durch eine unterstützende Ventilatoreinheit 3 erzeugte geplante relative Druckabsenkung im Treppenhaus 1 bleibt also lokal und wird teilweise sogar durch Leckagen durch die umliegenden Türen ausgeglichen.
  • Erfindungsgemäß ist die vertikale Zugangsverbindung 1 in mehreren, Geschossen, bevorzugt in jedem Geschoss, über einen Durchlass 21 mit dem Schacht 2 verbunden und jeder Durchlass 21 ist dabei mit einer eigenen Ventilatoreinheit 3 versehen. Auf diese Weise kann im Brandfall durch Inbetriebnahme der entsprechenden Ventilatoreinheit 3 das Treppenhaus direkt und genau im gewünschten Bereich mit Druck beaufschlagt werden. Dadurch wird auch die hohe Reaktivität des Systems sichergestellt: Bei einem plötzlichen Druckabfall in der vertikalen Zugangsverbindung 1, beispielsweise wenn die Tür zum Brandgeschoss durch Flüchtende geöffnet wird, kann die entsprechende Ventilatoreinheit 3 den gewünschten Überdruck lokal und mit sofortiger Wirkung wiederherstellen.
  • Zur Unterstützung der Ventilatoreinheit 3 des Brandgeschosses können mehrere weitere Ventilatoreinheiten 3 von weiteren Durchlässen von angrenzenden Geschossen, beispielsweise jene der darüber- und/oder darunterliegenden Geschosse, derart aktiviert werden, dass die vertikale Zugangsverbindung 1 in einen grösseren Bereich in der Nähe des Brandgeschosses mit Druck beaufschlagt wird. Wenn der Brandgeschoss der oberste Geschoss ist, können neben der Ventilatoreinheit 3 im obersten Geschoss beispielsweise auch die Ventilatoreinheiten 3 der Durchlässe der zwei darunterliegenden Geschosse Luft durch den jeweiligen Durchlass 21 vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördern. Wenn der Brandgeschoss der unterste Geschoss ist, können neben der Ventilatoreinheit 3 im untersten Geschoss beispielsweise auch die Ventilatoreinheiten 3 der Durchlässe der zwei darüberliegenden Geschosse Luft durch den jeweiligen Durchlass 21 vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördern. Zusätzlich zu diesen Ventilatoreinheiten 3, die Luft vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördern, kann eine weitere Ventilatoreinheit 3 oder mehrere weiteren Ventilatoreinheiten 3, beispielsweise alle anderen Ventilatoreinheiten 3 des Gebäudes, Luft durch die jeweiligen Durchlässe 21 von der vertikalen Zugangsverbindung 1 in den Schacht 2 befördern, wie oben bereits beschrieben.
  • Ausserdem kann es von Vorteil sein, wenn die Ventilatoreinheiten 3 zweier oder mehrerer unmittelbar angrenzenden Geschosse nicht gegeneinander wirken, d.h., dass nicht eine Ventilatoreinheit 3 Luft vom Schacht 2 in die vertikale Zugangsverbindung 1 befördert und die andere umgekehrt Luft von der vertikalen Zugangsverbindung 1 in den Schacht 2 befördert. Die Ventilatoreinheiten 3 zweier oder mehrerer unmittelbar angrenzenden Geschosse wären so nah aneinander, dass deren Effekte sich quasi ausgleichen würden. Um dies zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn es zwischen zwei gegeneinander wirkenden Ventilatoreinheiten 3 eine oder mehrere neutrale, nicht-wirkende Ventilatoreinheit 3 gibt. Um ferner zu vermeiden, dass der in der vertikalen Zugangsverbindung 1 oder im Schacht 2 erzeugte Druck durch den Durchlass 21 einer nicht-wirkenden Ventilatoreinheit 3 entweicht, ist es besonders vorteilhaft, wenn jede Ventilatoreinheit 3 mit einer steuerbaren Klappe versehen ist, mit welcher der entsprechende Durchlass 21 derart geschlossen werden kann, dass kein Durchgang von Luft zwischen dem Schacht 2 und der vertikalen Zugangsverbindung 1 stattfinden kann. Von Vorteil ist es also, wenn die Klappe einer neutralen Ventilatoreinheit geschlossen wird. Die Klappe oder die Regelung der Drehzahl des Ventilators kann auch zur Regulierung der Leistung der Ventilatoreinheit verwendet werden, z.B. um einen etwas kleineren Überdruck im Geschoss ober- und unterhalb des Brandgeschosses zu erzeugen oder bei einem sehr hohen Gebäude werden nur eine definierte Anzahl der Ventilatoreinheiten aktiviert, in Abhängigkeit vom Brandgeschoss oder von weiteren Kriterien. Die Klappe kann vielfältig gestaltet werden und weist beispielsweise eine Reihe von jalousieartig nebeneinander angeordneten Lamellen 32 auf, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position schwenkbar sind (Figur 5). Durch eine derartige Klappe kann die Reaktionsgeschwindigkeit der Ventilatoreinheit zusätzlich erhöht werden, da das Öffnen und Schliessen der Klappe wesentlich einfacher und schneller ist als das Erhöhen und Reduzieren der Geschwindigkeit des Ventilators.
  • Eine Ventilatoreinheit 3 kann einen oder mehrere Ventilatoren 31 umfassen. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfasst eine Ventilatoreinheit 3 eine Vielzahl von Ventilatoren 31, die nebeneinander angeordnet sind (s. Figur 4). Die Bereitstellung einer Ventilatoreinheit 3 mit mehreren kleinen Ventilatoren 31 ist bevorzugt, weil diese auch beim Ausfall einzelner Ventilatoren 31 weiterhin teilweise betriebsfähig wäre und daher sehr zuverlässig ist. Eine Ventilatoreinheit 3 mit einem einzigen Ventilator 31 würde beim Ausfall dieses einzigen Ventilators 31 dagegen gar nicht mehr betriebsfähig sein. Die Ventilatoren 31 können alle parallel geschaltet oder einzeln ansteuerbar sein. In den Ausführungsvarianten der Erfindung mit Klappe kann es von Vorteil sein, jeden Ventilator 31 mit einer eigenen Klappe zu versehen. Wenn nur einen leichten Überdruck in der vertikalen Zugangsverbindung 1 zu erzeugen ist, könnten somit nur gewisse Ventilatoren 31 der Ventilatoreinheit 3 betrieben werden, deren Klappe geöffnet werden, während die Klappen der anderen, neutralen Ventilatoren 31 geschlossen werden. Alternativ kann auch die Drehzahl der Ventilatoren 31 angepasst werden. Individuelle Klappen pro Ventilator 31 sind auch von Vorteil, damit diese gezielt geschlossen werden können, falls eine Störung des entsprechenden Ventilators 31 vorliegt.
  • In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung umfasst das Druckbeaufschlagungssystem mindestens einen Drucksensor zur Steuerung/Regelung des Druckbeaufschlagungssystems. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Ventilatoreinheit mit einem Sensor versehen ist, zur Ermittlung der Druckdifferenz zwischen der vertikalen Zugangsverbindung im Bereich der entsprechenden Verbindungsöffnung 212 und/oder dem Aussenbereich des Gebäudes und/oder zum Treppenhaus bzw. zur Schleuse oder zu den Nutzungsflächen. Die Leistung der Ventilatoreinheit, der Klappe und der einzelnen Ventilatoren können gemäss einem vordefinierten Sollwert und aufgrund der ermittelten Druckdifferenz oder aufgrund einer anderen Regelgrösse, beispielsweise abhängig von einer Türstellung gesteuert werden (beispielsweise durch Regelung der Drehzahl der Ventilatoren, durch Anpassung der Förderrichtung und/oder durch die Betätigung von Klappen). Der vordefinierte Sollwert kann z.B. aus einer vordefinierten Liste von Sollwerten gewählt werden, die für unterschiedliche Situationen, z.B. Aussentemperatur, Jahreszeit, geeignet sind. Eine dieser Situationen ist beispielsweise, wenn die Ventilatoreinheit sich im Brandgeschoss befindet. In diesem Fall entspricht der Sollwert dem im Brandgeschoss zu erreichenden Überdruck. Eine andere Situation ist beispielsweise, wenn die Ventilatoreinheit sich in einem das Brandgeschoss angrenzenden Geschoss befindet. In diesem Fall kann der Sollwert beispielsweise tiefer sein als der im Brandgeschoss zu erreichende Überdruck. Zum raschen Aufbau des gewünschten Überdrucks beim Starten des Druckbeaufschlagungssystems können beispielsweise alle Ventilatoren 31 einer Ventilatoreinheit 3 aktiviert werden. Sobald der gewünschte Überdruck erreicht ist, wird für die Aufrechterhaltung des Überdrucks nur noch ein Teil der Leistung der Ventilatoren 31 der Ventilatoreinheit 3 benötigt, so dass ein Teil der Ventilatoren 1 ausgeschaltet oder die Drehzahl gewisser Ventilatoren 31 reduziert reduziert oder die dazugehörige Klappe ganz oder teilweise geschlossen werden kann. Der Druck in der vertikalen Zugangsverbindung 1 vermag dann auch noch zu variieren, insbesondere wenn eine Tür der vertikalen Zugangsverbindung 1 geöffnet wird und dadurch Luft aus der vertikalen Zugangsverbindung 1 rasch entweicht. Zur Aufrechterhaltung des gewünschten Überdrucks können zusätzliche Ventilatoren 31, je nach der gewünschten Strömungsrichtung dynamisch zuoder abgeschaltet werden und/oder einzelne Klappen mehr oder weniger geöffnet und geschlossen werden.
  • Zur Steuerung des Druckbeaufschlagungssystems kann eine zentrale Steuerung vorgesehen werden oder die Ventilatoreinheiten 3 sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren und koordiniert tätig zu werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil die Ventilatoreinheiten 3 dann nicht von einer Steuerung abhängig sind und autonom agieren können. Dabei könnte jede Ventilatoreinheit 3 in der Lage sein, mit allen anderen Ventilatoreinheiten 3 oder nur mit den benachbarten Ventilatoreinheiten 3 zu kommunizieren. Im letzteren Fall könnten sich Kommunikationen von Ventilatoreinheit 3 zu Ventilatoreinheit 3 propagieren. In einer vorteilhaften Ausführung funktioniert jede Ventilatoreinheit gemäss vorgegebenen Sollwerten autonom, so dass diese nur z.B. bei der Auslösung eines Brandsignals eine Anweisung erhalten, welche die Inbetriebnahme der Ventilatoren auslöst und die Auswahl des geeigneten Sollwerts abhängig vom Betriebsmodus und von der Regelung vorgibt.
  • Da die Ventilatoreinheiten 3 innerhalb des Gebäudes verteilt und nicht wie im Stand der Technik in gesonderten Räumlichkeiten im Erd- oder Untergeschoss des Gebäudes untergebracht sind, besteht die Problematik des dadurch erzeugten Lärms, welcher zu kontrollieren ist: Gemäss gültiger Normierungen darf der durch eine Ventilatoreinheit 3 erzeugte Lärm die 80 dB(A) bei der Bedienstelle der Feuerwehr nicht überschreiten. Um dieses Problem zu beheben, ist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, eine oder mehrere Ventilatoreinheiten 3 mit einem Schallschutz zu versehen, welcher der Dämpfung des durch die Ventilatoren erzeugten Lärms dient. Dies wird zum Beispiel durch Optimierung der Drehzahlen und/oder Lamellen 32 vor der Ventilatoreinheit 3 erreicht.
  • Die Durchlässe 21 können je nach Ausführungsvariante der Erfindung unterschiedlich gestaltet sein. Insbesondere müssen diese keine Mindestlänge aufweisen und können auch einfache Öffnungen sein, wenn der Schacht 2 und die vertikale Zugangsverbindung 1 sich unmittelbar nebeneinander befinden.
  • Im Winter und im Sommer kann es zu grossen Temperaturunterschieden zwischen dem Innen- und Aussenbereich des Gebäudes kommen, aufgrund welcher sich in der vertikalen Zugangsverbindung 1 auf- oder absteigende Luftströmungen spontan entstehen. Im Sommer ist die Innenluft des Gebäudes i.d.R. kühler als die Aussenluft, so dass in der vertikalen Zugangsverbindung 1 eine absteigende Luftströmung herrscht, und daher auch einen höheren Druck im unteren Bereich der vertikalen Zugangsverbindung 1 als im oberen Bereich. Umgekehrt ist im Winter die Innenluft des Gebäudes wärmer als die Aussenluft, so dass in der vertikalen Zugangsverbindung 1 eine aufsteigende Luftströmung herrscht, und daher auch einen höheren Druck im oberen Bereich der vertikalen Zugangsverbindung 1 als im unteren Bereich. Diese durch die Thermik bedingten Strömungen und Druckunterschiede in der vertikalen Zugangsverbindung 1 können ausgenutzt werden und das Druckbeaufschlagungssystem unterstützen, wenn sie in der richtigen Richtung erfolgen. Andernfalls muss das Druckbeaufschlagungssystem in der Lage sein, diesen Strömungen entgegenzuwirken und diese zu kompensieren, um die gewünschte Rauchschutzwirkung zu gewährleisten.

Claims (11)

  1. Mehrgeschossiges Gebäude mit einem System zur Rauchfreihaltung einer vertikalen Zugangsverbindung (1) des Gebäudes umfassend mindestens einen vertikalen Schacht (2) mit mindestens zwei Durchlässen (21) und einem Druckbeaufschlagungssystem,
    wobei jeder Durchlass (21) den Schacht (2) mit der vertikalen Zugangsverbindung (1) verbindet und einerseits eine Schachtöffnung (211), die in den Schacht (2) mündet und andererseits eine Verbindungsöffnung (212), die mit der vertikalen Zugangsverbindung (1) verbunden ist, aufweist,
    wobei die Schachtöffnungen (211) der Durchlässe (21) auf unterschiedlichen Höhen des Schachts (2) angeordnet sind und die Verbindungsöffnungen (212) in unterschiedlichen Höhen der vertikalen Zugangsverbindung (1) angeordnet sind
    wobei die vertikale Zugangsverbindung (1) in mehreren Geschossen über einen Durchlass (21) mit dem Schacht verbunden ist,
    wobei das Druckbeaufschlagungssystem mindestens eine Ventilatoreinheit (3) für jeden Durchlass (21) umfasst, mit welcher Luft vom Schacht (2) in die vertikale Zugangsverbindung (1) beförderbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    mindestens eine Ventilatoreinheit (3) auch zur Beförderung von Luft von der Zugangsverbindung (1) in den Schacht (2) eingerichtet ist, und zur Beförderung der Luft wahlweise in die eine oder in die andere Richtung steuerbar ist.
  2. Gebäude gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jede Ventilatoreinheit (3) individuell und unabhängig von den anderen Ventilatoreinheiten (3) steuerbar ist und Luft in beide Richtungen befördern kann.
  3. Gebäude gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schacht (2) für jedes Geschoss des Gebäudes einen Durchlass zur Verbindung mit der vertikalen Zugangsverbindung (1) aufweist.
  4. Gebäude gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Ventilatoreinheit (3) eine Vielzahl von Ventilatoren (31) aufweist, die nebeneinander in einer gleichen Ebene angeordnet sind.
  5. Gebäude gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Ventilatoreinheit (3) mit einer steuerbaren Klappe versehen ist, mit welcher der Durchlass (21) derart geschlossen werden kann, dass kein Durchgang von Luft zischen dem Schacht (2) und dem Treppenhaus (1) stattfinden kann.
  6. Gebäude gemäss Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Klappe eine Reihe von nebeneinander angeordneten Lamellen (32) aufweist, die zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position schwenkbar sind.
  7. Gebäude gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Ventilatoreinheit (3) mit einem Schallschutz versehen ist, der der Dämpfung des durch die Ventilatoren (31) erzeugten Lärms dient.
  8. Verfahren zur Rauchfreihaltung einer vertikalen Zugangsverbindung (1) eines mehrgeschossigen Gebäudes gemäss Anspruch 1 im Brandfall,
    gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
    • das Brandgeschoss wird identifiziert;
    • eine erste Ventilatoreinheit (3), die sich in der Nähe des Brandgeschosses befindet, wird derart in Betrieb gesetzt, dass Luft durch einen ersten Durchlass (21) vom Schacht (2) in die vertikale Zugangsverbindung (1) befördert wird; und
    • zusätzlich zur ersten Ventilatoreinheit (3) wird mindestens eine unterstützende Ventilatoreinheit (3), die vom Brandgeschoss entfernt ist, derart in Betrieb gesetzt, dass Luft durch einen zweiten Durchlass (21) von der vertikalen Zugangsverbindung (1) in den Schacht (2) befördert wird.
  9. Verfahren gemäss Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    es zwischen zwei gegeneinander wirkenden Ventilatoreinheiten (3) mindestens eine neutrale, nicht-wirkende Ventilatoreinheit (3) gibt,
    diese neutrale Ventilatoreinheit (3) mit einer steuerbaren Klappe versehen ist, mit welcher der entsprechende Durchlass (21) derart geschlossen wird, dass kein Durchgang von Luft zischen dem Schacht (2) und der vertikalen Zugangsverbindung (1) stattfinden kann.
  10. Verfahren gemäss Anspruch 8 oder gemäss Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Druckänderungen in der vertikalen Zugangsverbindung erkannt werden und die Leitung des Druckbeaufschlagungssystem in Reaktion darauf angepasst wird, indem Ventilatoreinheiten (3) dynamisch ein- oder abgeschaltet werden, und die Volumenströme verändern.
  11. Verfahren gemäss Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das im Winter und im Sommer das Druckbeaufschlagungssystem der in der vertikalen Zugangsverbindung (1) herrschenden spontanen, thermisch bedingten Luftströmung entgegenwirkt.
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