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Ausgewählte Ausgabe: 02-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Druckbelüftungsanlagen

Im Brandfall ist die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen von großer Bedeutung. Treppenräume dienen zur vertikalen Erschließung aller Nutzungsbereiche in einem Gebäude und zählen somit zum wichtigsten Teil von Flucht- und Rettungswegen. Mit einer Druckbelüftungsanlage (DBA) wird eine Rauchfreihaltung gewährleistet und ermöglicht eine Selbst- und Fremdrettung bei einer starken Rauchentwicklung im Brandfall. Der nachfolgende Beitrag handelt über das o.g. Thema und beschreibt zusätzlich ein excelbasierendes Berechnungsprogramm, womit eine DBA ausgelegt werden kann.


 Druckbelüftungsanlagen1) sind lüftungstechnische Anlagen, die einer Rauchausbreitung im Brandfall entgegen wirken. Eine Druckbelüftungsanlage saugt Außenluft an und bläst diese, je nach Höhe des Treppenraumes (TR), entweder an einer oder auch an mehreren Stellen im TR (Multiple Einblasung) aus. Infolge des Druckunterschiedes im Treppenraum und einer Abströmgeschwindigkeit ins Brandgeschoss (bei geöffneten Türen im Brandgeschoss), können keine gefährlichen Rauchgase die Flucht- und Rettungswege unpassierbar machen. Je nach Vorgaben, aus dem Brandschutzkonzept oder auch von der örtlichen Feuerwehr, werden verschiedene Brandbekämpfungsszenarien abgestimmt. Hierbei werden diverse Auslegungsbedingungen für die Dimensionierung festgelegt. Folgende Auslegungsbedingungen müssen bestimmt werden:
- Höhe des Gebäudes
- Druckdifferenz im TR
- Abströmgeschwindigkeiten vom TR in die Nutzungsbereiche
- Öffnungsverhalten von Türen im Brandfall (Selbstschließung und max. 100N Öffnungskraft)
- Multiple Einblasung
In der Regel werden die Auslegungsparameter im Brandschutzkonzept oder in einem gesonderten Funktionsgutachten festgelegt. Als Grundlage für die Auslegungsbedingungen dienen die DIN EN 12 101–6, die VDMA 24188 und – bei Hochhäusern – die Hochhausrichtlinie des entsprechenden Bundeslandes.
Somit wären eine Selbstrettung der betroffenen Personen im Gebäude und auch Brandbekämpfungen durch die Feuerwehr möglich (Schutzziel vgl. §14 MBO oder §17 Abs. 1 BauO NRW). Gerade in den letzten Jahren, seit der Entstehung von Hochhausprojekten sowie der Anhebung der sicherheitstechnischen Anforderungen in Deutschland, werden Druckbelüftungsanlagen standardisiert und auch baurechtlich gefordert ((„101 SBauVO NRW (für innenliegende SiTr und FW- Aufzüge) und 6.2 Muster- Hochhausrichtlinie)).

Ausgangslage

Im Rahmen eines Masterprojektes im Masterstudiengang „Green Building Engineering“ an der Technischen Hochschule Köln, wurde ein auf Excel basierendes Auslegungsprogramm entwickelt. In frühen Planungsphasen ist somit eine Dimensionierung einer solchen Anlage in wenigen Schritten möglich.
Das Berechnungsprogramm ist in vier Kategorien unterteilt. In der ersten Kategorie „Allgemeine Daten“ werden diverse Abfragen, wie z. B. Projektdaten, Geschossaufbau, Systemvarianten, Einbaukomponenten usw. vom Nutzer getätigt. Diese Eingaben sind Grundlage für die Auslegung der DBA. In der zweiten Kategorie „Berechnungen“ werden hauptsächlich alle Ergebnisse, mit geringfügigen Abfragen (z. B. Auslegungssicherheit), angezeigt. In der dritten Kategorie „Auswertung“ werden anhand von Diagrammen alle Ergebnisse aufgeführt und lassen sich somit analysieren. In der letzten Kategorie „Ausgabedatei“ werden die wichtigsten Informationen automatisch zusammengefasst und können letztendlich als PDF-Format exportiert werden.

Berechnungsgrundlagen

Ziel der Dimensionierung einer Druckbelüftungsanlage ist es, den erforderlichen Auslegungsvolumenstrom zu ermitteln. Hierbei wird der Luftvolumenstrom benötigt, um den gewünschten Druckunterschied zwischen TR und Nutzungseinheit aufrecht zu halten und eine Abströmung ins Brandgeschoss sicher zu stellen. Die Summe des Auslegungsvolumenstromes setzt sich unter anderem aus der Undichtigkeit von Fenstern, Türen, Überströmöffnungen und der Gebäudehülle zusammen. Überwiegend wird jedoch der Auslegungsvolumenstrom von der Abströmung durch offene Treppenraumtüren in einem Brandfall bestimmt. Daher ist es wichtig, zu Beginn einer Dimensionierung, die Anzahl an offenen Türen in einem Brandfall zu bestimmen. Hierfür werden diverse Brandszenarien durchgespielt, an denen man sich in einem Brandfall letztendlich zwingend halten muss, da sonst die Ventilatorleistung nicht ausreichend bemessen ist und der Druckunterschied nicht gehalten werden kann. Die Berechnung des Volumenstroms durch Undichtigkeiten erfolgt anhand Gl. (1) [1], die sich aus der Bernoulli-Gleichung herleiten lässt.

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Autoren

B. Eng. Matteo Totaro

Jahrgang 1990, Materstudent im Studiengang „Green Building Engineering“ an der TH Köln.

Prof. Dr.-Ing. Felix Hausmann

Jahrgang 1974, Professor im Institut für Technische Gebäudeausrüstung an der TH Köln.

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