DE10062405C2

DE10062405C2 - Rauch- und Wärmeabzugsanlage sowie Verfahren für dessen Betrieb

Info

Publication number: DE10062405C2
Application number: DE10062405A
Authority: DE
Inventors: Gerd Jung
Original assignee: Individual
Current assignee: Essmann GmbH
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: DE10062405A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rauch- und Wärme abzugsanlage für einen geschlossenen Raum, der zumindest eine im oberen Bereich angeordnete Lüftungsöffnung auf weist, sowie ein Verfahren für den Betrieb einer Rauch- und Wärmeabzugsanlage für einen geschlossenen Raum, der zumindest eine im oberen Bereich angeordnete Lüftungsöff nung aufweist, wobei Teil der Rauch- und Wärmeabzugsanla ge zumindest ein Ventilator ist.

Rauch- und Wärmeabzugsanlagen finden bei geschlossenen Räumen Anwendung, bei denen im Bedarfsfall, beispielswei se im Brandfall, im Raum vorhandener Rauch abgeführt wer den soll. Es ist bekannt, daß die meisten Todesursachen bei Bränden auf den beim Brand entstehenden Rauch zurück zuführen sind. Zum einen können im Rauch enthaltene toxi sche Stoffe und durch den Rauch hervorgerufene Erstickung direkt zum Tod bei den im Raum befindlichen Personen füh ren. Zum anderen können die durch den Rauch eingeschränk te Sicht und die durch die Reizstoffe des Rauchs hervor gerufenen Augenreizungen Orientierungslosigkeit bei die sen Personen zur Folge haben, so daß deren Flucht aus dem Raum erschwert wird und teilweise schwerwiegende Verlet zungen durch Kollisionen mit nicht wahrgenommenen Objek ten des Raums auftreten.

Des weiteren dienen Rauch- und Wärmeabzugsanlagen dazu, überschüssige Wärme in Form von warmer Luft aus dem Raum abzuführen. Sie finden beispielsweise als Teil einer Klimaanlage Einsatz zur Temperierung eines Gebäudes, wenn zur Kühlung des Raums diesem warme Luft entzogen wird.

Aus DE 297 06 030 U1 ist eine Rauch- und Wärmeabzugsanla ge für ein Treppenhaus bekannt, die an der obersten Stel le des Treppenhauses eine Lüftungsöffnung aufweist. Die Lüftungsöffnung ist mittels einer schwenkbaren Klappe verschlossen. Als Öffnungsmittel für die schwenkbare Klappe dient ein Zahnstangenmotor, dessen Zahnstange die Klappe öffnet. Über die geöffnete Klappe kann Rauch oder warme Luft aus dem Treppenhaus in die Umgebung entwei chen.

Nachteilig an der bekannten Rauch- und Wärmeabzugsanlage ist, daß die natürliche Konvektion nur eintritt, wenn die Umgebungstemperatur geringer ist als die Rauch- bzw. Raumlufttemperatur. Bei hohen Umgebungstemperaturen, bei spielsweise an Sommertagen, erfolgt ein Rauchabzug erst dann, wenn die durch den Brand erzeugte Wärme die Rauch temperatur über die Umgebungstemperatur anhebt. Die damit verbundene Verzögerung des Rauchabzugs stellt eine unnö tige Belastung der Gesundheit der im Raum befindlichen Personen durch Rauch dar.

Hinsichtlich des Abzugs warmer Luft erfolgt ein Wärmeab zug erst, wenn die Raumlufttemperatur die Umgebungstempe ratur übersteigt. Dies ist insbesondere bei einer Tempe rierung von Gebäuden (Klimatisierung) an Tagen hoher Um gebungstemperatur, beispielweise an Sommertagen, nicht zweckmäßig.

Ein von der Umgebungstemperatur unabhängiger Rauchabzug wird durch eine Rauchschutzeinrichtung für einen ge schlossenen Treppenraum gewährleistet, wie sie aus DE 94 09 176 U1 bekannt ist. Zusätzlich zu der bekannten, im oberen Bereich des Treppenhauses angeordneten, ver schließbaren Lüftungsöffnung ist bei der Rauchschutzein richtung zusätzlich ein Ventilator zur Herstellung eines Überdrucks im Treppenhaus vorgesehen. Bei Aktivierung der Rauchschutzeinrichtung wird mittels des Ventilators im Treppenhaus ein Überdruck erzeugt, der bei geöffneter Lüftungsöffnung zu einem umgebungstemperatur-unabhängigen Rauchabzug führt. Mittels eines Drucksensoren wird der Druck im Treppenraum ermittelt und mit einem vorbestimm ten Sollwert verglichen. Die Regelung des Drucks im Trep penraum auf den vorbestimmten Sollwert erfolgt, in dem der Ventilator langsamer oder schneller gedreht oder ab wechselnd ein- bzw. ausgeschaltet wird.

Allgemein sind mechanische Entrauchungsanlagen nachtei lig, da Ventilatoren unabhängig von der Temperatur des Gasgemisches gleiche Volumenströme transportieren. Steigt die Temperatur des Gasgemisches an, so werden dann immer geringer werdende Massenströme transportiert. Dieser Ef fekt ist kontraproduktiv und stellt somit einen Nachteil dar.

Die DE 198 22 335 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Abfüh ren von Rauch aus Tiefgaragen und ähnlichen Gebäuden, wo bei das Gebäude in sogenannte virtuelle Rauchabschnitte aufgeteilt wird. Im Falle eines Brandes wird mit der dort beschriebenen Vorrichtung Zuluft eingeführt und Rauch kann abgeführt werden. Eine derartige Vorrichtung behan delt die Belüftung von Gebäuden, in denen ständig Rauch bzw. Abgase entstehen. Es geht dabei nicht um das Abfüh ren von Brandgasen aus einem an sich geschlossenen Gebäu de. Außerdem wird der Aspekt der Hitzeentwicklung in Fol ge eines Brandes nicht mitberücksichtigt.

Die US 4,010,822 betrifft einen Rettungsschacht, der an die Außenwand eines Gebäudes montiert werden kann. Die Türen, durch die man von dem Gebäude in den Rettungs schacht gelangen kann, sind selbstschließend, damit so wenig wie möglich Rauch in den Rettungsschacht gelangen kann. Trotzdem in den Schacht gelangender Rauch kann ent weder durch eine Klappe entweichen oder wird durch einen Ventilator abgesogen, der im oberen Teil des Schachts an geordnet ist. In einem Rettungsschacht ist es aber nur vorgesehen, vergleichsweise geringe Mengen Rauch abzusau gen. Außerdem ist nicht vorgesehen, ein Entlüften auch dann zu ermöglichen, wenn der Ventilator in Folge hoher Temperaturen ausgefallen ist.

Die JP 07155388 offenbart eine Rauchabzugsvorrichtung, mit einem im oberen Teil eines Gebäudes angeordneten Ven tilator. Mit Hilfe der Vorrichtung kann im Brandfalle die Luft und damit der Rauch aus dem Inneren des Gebäudes hinaus befördert werden. Eine derartige Vorrichtung benö tigt aber einen Ventilator, der auch bei hohen Temperatu ren noch funktionstüchtig bleibt, da sonst ein Hinaus strömen des Rauchs nicht mehr gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, womit auf möglichst ein fache und damit kostengünstige Weise große Mengen Rauch oder Wärme aus einem geschlossenen Raum abgeführt werden können, wobei die Funktionstüchtigkeit auch bei hohen Temperaturen gewährleistet sein soll.

Dieses technische Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Abziehen von Rauch oder Warmluft aus einem geschlos senen Raum, wobei im oberen Teil des Raumes eine Lüf tungsöffnung und im Bereich der Lüftungsöffnung ein Ventilator vorgesehen sind, bei dem im Brandfall die Lüf tungsöffnung geöffnet wird, bei dem der Rauch oder die Warmluft durch den Ventilator angesogen und durch die Lüftungsöffnung gefördert wird und bei dem die Wirkung des Ventilators durch natürliche Konvektion unterstützt oder ersetzt wird, wenn in dem Raum und dessen Umgebung die entsprechenden Temperaturverhältnisse herrschen.

Durch den Betrieb des Ventilators wird zunächst Rauch bzw. Warmluft aus dem Gebäude gefördert und im Brandfalle erforderliche Rettungs- und Löscharbeiten im Inneren des Gebäudes werden ermöglicht bzw. erleichtert. Im Falle zu nehmender Temperaturen im Gebäude und nahezu konstanter Temperatur außerhalb des Gebäudes wird der Effekt der Konvektion zunehmend stärker. Wenn die Temperaturdiffe renz hinreichend hoch ist, kann die Wirkung aufgrund der Konvektion größer als die des Ventilators sein. Ein Ab schalten bzw. ein Ausfall des Ventilators hat keinen Ein fluss auf den Volumenstrom des Rauchs bzw. der Warmluft durch die Lüftungsöffnung. Durch den Betrieb des Ventila tor gleich nach dem Öffnen der Lüftungsöffnung ist ge währleistet, dass schon zu einem frühen Zeitpunkt bei vergleichsweise geringer Temperaturdifferenz Rauch bzw. Warmluft abgeführt werden.

Erreichen die Temperaturverhältnisse jedoch Werte, bei denen ein hinreichender Rauch- bzw. Luftvolumenstrom durch natürliche Konvektion bewirkt wird, so wird die Wirkung des Ventilators unterstützt. Gegebenenfalls kann der Ventilator unter diesen Bedingungen auch abgeschaltet werden.

Ferner wird bei einem im Bereich der Lüftungsöffnung an geordneten Ventilator der Rauch bzw. die warme Luft aus dem Raum gesogen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Erzeugung von Überdruck im Raum vermieden. Der oben dar gestellte Nachteil, daß Rauch in an einen Treppenraum an grenzende Räume aufgrund des dort herrschenden Überdrucks eindringt, wird somit vermieden. Vielmehr wird auch aus den angrenzenden Räumen Rauch bzw. erwärmte Luft abgezo gen.

Der Ventilator wird bevorzugt durch einen Rauch- oder Brandmelder aktiviert wird. Dieser kann beispielsweise ein manuell betätigter, in dem Raum angeordneter Rauch- oder Brandmelder sein. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines Rauch- oder Branddetektors, der selbst ständig Rauch oder Feuer erkennt. Damit wird eine Akti vierung der Rauch- und Wärmeabzugsanlage unabhängig von der Einflußnahme von Personen im Raum ermöglicht.

In bevorzugter Weise kann der Betrieb des Ventilators durch hitzebedingtes Versagen beendet werden. Bei großen Bränden in Räumen wird die Rauch- und Wärmeabzugsanlage, insbesondere der Ventilator, ersetzt, um Fehlfunktionen der möglicherweise durch den Brand geschädigten, Rauch- und Wärmeabzugsanalge zu vermeiden. Der ohnehin zu ent sorgende Ventilator kann somit unter Verzicht auf teure, hitzebeständige Materialien so konstruiert werden, daß er lediglich bis zu einer festzulegenden Maximaltemperatur funktionsfähig bleibt. Es reicht aus, daß der Ventilator solange funktionstüchtig bleibt, bis eine Raumtemperatur erreicht wird, die auch bei maximal in der Umgebung vor kommenden Temperaturen einen hinreichende Rauch- und Luftvolumenstrom durch natürliche Konvektion bewirkt. Bei Erreichen dieser Temperatur ist ein hitzebedingtes Versa gen des Ventilators unschädlich, da der weitere Rauchab zug durch die natürliche Konvektion bewirkt wird.

Alternativ kann der Betrieb des Ventilators durch eine Steuereinrichtung beendet werden, wenn zumindest ein der Steuereinrichtung zugeordnetes Meßelement Temperaturbe dingungen im Raum feststellt, die einen hinreichenden Rauch- oder Luftvolumenstrom durch natürliche Konvektion bewirken.

Bevorzugt wird der in der Lüftungsöffnung angeordnete Ventilator nach der Außerbetriebnahme zumindest teilweise aus der Lüftungsöffnung herausbewegt wird. Damit wird der unbehinderte Durchtrittsquerschnitt der Lüftungsöffnung vergrößert, so daß ein größerer Rauch- bzw. Luftvolumen strom aus dem Raum strömen kann.

Um das Eindringen von Regen in den Raum im Nichtbetriebs fall der Rauch- und Wärmeabzugsanlage zu vermeiden, wird die Lüftungsöffnung durch ein Verschlußelement, bei spielsweise eine Klappe oder eine Lichtkuppel, verschlos sen. Bevorzugt wird dieses Verschlußelement im Brandfall auf Grundlage eines Signals eines Rauch- und/oder Brand melders geöffnet.

Erfindungsgemäß wird das obige technische Problem eben falls gelöst durch eine Rauch- und Warmluftabzugsanlage für einen geschlossenen Raum, insbesondere zur Durchfüh rung des obigen Verfahrens, wobei der Raum zumindest eine im oberen Bereich angeordnete Lüftungsöffnung aufweist, mit einem im Bereich der Lüftungsöffnung angeordneten Ventilator, wobei der Ventilator derart im Bereich der Lüftungsöffnung angeordnet ist, dass der Ventilator die Querschnittsfläche der Lüftungsöffnung im wesentlichen unabgedeckt lässt und wobei ein Verschlusselement für die Lüftungsöffnung vorgesehen ist.

Durch die spezielle Anordnung des Ventilators ist gewähr leistet, dass der Ventilator beim Stillstand, also im Falle des Abschaltens bzw. des Ausfalls keinen großen Strömungswiderstand darstellt, durch den der Effekt durch Konvektion behindert würde.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die Zeichnung bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein mehrgeschossigen Hauses mit einer Rauch- und Wärmeabzugsanlage im Querschnitt und

Fig. 2 die Lüftungsöffnung mit Ventilator der Rauch- und Wärmeabzugsanlage in einer Draufsicht.

Fig. 1 zeigt ein Gebäude 1 mit mehreren Geschossen 2 und diese verbindende Treppen 3. Das Flachdach 4 des Gebäudes 1 weist eine Lüftungsöffnung 5 und einen darin angeordne ten Ventilator 6 auf. Am Rand der Lüftungsöffnung ange lenkt ist auf dem Flachdach 4 eine schwenkbare Lichtkup pel 7 angeordnet.

Jedem Geschoß 2 ist ein Rauchdetektor 8 zugeordnet. Die Rauchdetektoren 8 sind mit einer Steuereinrichtung 9 ver bunden. Die Steuereinrichtung 9 ist mit einem Schwenkantrieb der Lichtkuppel 7 und mit einem Antrieb des Venti lators 6 verbunden.

In der Nähe der Lüftungsöffnung 5 ist ein Temperaturfüh ler 10 vorgesehen, der mit der Steuereinrichtung 9 ver bunden ist.

Fig. 2 zeigt den in der Lüftungsöffnung angeordneten Ven tilator 6. Dieser ist in Richtung des Pfeils A mittels eines Schwenkantriebs verschwenkbar.

Im Brandfall wird der durch das Feuer entstehende Rauch durch einen der Rauchdetektoren 8 erkannt. Ein daraufhin vom Rauchdetektor 8 zur Steuereinrichtung 9 gesandtes Si gnal löst den Betrieb der Rauch- und Wärmeabzugsanlage aus. Die Steuereinrichtung 9 sendet Signale sowohl zum Schwenkantrieb der Lichtkuppel 7 als auch zum Antrieb des Ventilators 6 aus. Die Lichtkuppel 7 wird geöffnet und der Ventilator 6 aktiviert. Der Ventilator 6 zieht saug seitig Rauch aus dem Inneren des Gebäudes 1 an und drückt ihn druckseitig durch die Lüftungsöffnung 5 aus dem Ge bäude.

Der Temperaturfühler 10 ermittelt während des Betriebs des Ventilators 6 die Rauchtemperatur in der Nähe der Lüftungsöffnung 5. Erreicht die Rauchtemperatur einen vorher festgelegten Sollwert, wird der Betrieb des Venti lators 6 durch die Steuereinrichtung 9 beendet. Der Soll wert wird derart festgelegt, daß auch bei maximaler Umge bungstemperatur, beispielsweise der Maximaltemperatur an Sommertagen, bei Erreichen des Sollwerts die natürliche Konvektion einen Rauchvolumenstrom bewirkt, der eine aus reichende Entrauchung des Gebäudes sicherstellt.

Anschließend wird der Ventilator 6 teilweise in Richtung des Pfeils A aus der Lüftungsöffnung 5 geschwenkt, um de ren Öffnungsquerschnitt zu vergrößern.

Alternativ kann zusätzlich zu dem innen angeordneten Tem peraturfühler 10 an der Außenseite des Gebäudes ein wei terer Temperaturfühler vorgesehen werden. Auf Grundlage der Meßergebnisse der beiden Temperaturfühler kann die Steuereinrichtung ein Temperaturgefälle ermitteln. Ist das Temperaturgefälle zwischen Innenraum und Umgebung groß genug, um eine ausreichende Entrauchung des Gebäudes 1 sicherzustellen, wird der Betrieb des Ventilators 6 eingestellt. Nach der Außerbetriebnahme des Ventilators 6 wird dieser teilweise in Richtung des Pfeils A aus der Lüftungsöffnung geschwenkt, um deren Öffnungsquerschnitt zu vergrößern.

Die beschriebene Anlage kann zur Klimatisierung des Ge bäudes 1 eingesetzt werden, wenn den Geschossen 2 Tempe raturfühlern zugeordnet werden, die bei Überschreiten ei nes gewünschten Temperaturwertes den Betrieb der Rauch- und Wärmeabzugsanlage mittels der Steuereinrichtung wie beschrieben auslösen.

Claims

1. Verfahren zum Abziehen von Rauch oder Warmluft aus einem geschlossenen Raum, wobei im oberen Teil des Raumes eine Lüftungsöffnung (5) und im Bereich der Lüftungsöffnung (5) ein Ventilator (6) vorgesehen sind,
bei dem im Brandfall die Lüftungsöffnung (5) geöff net wird,
bei dem der Rauch oder die Warmluft durch den Venti lator (6) angesogen und durch die Lüftungsöffnung (5) gefördert wird und
bei dem die Wirkung des Ventilators (6) durch natür liche Konvektion unterstützt oder ersetzt wird, wenn in dem Raum und dessen Umgebung die entsprechenden Temperaturverhältnisse herrschen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Ventilator (6) durch einen Rauch- oder Brandmelder eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bei dem der Betrieb des Ventilators (6) durch hitze bedingtes Versagen des Ventilators (6) beendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Betrieb des Ventilators (6) durch eine Steuereinrichtung (9) beendet wird, wenn zumindest ein der Steuereinrichtung (9) zugeordnetes Meßele ment Temperaturbedingungen im Raum feststellt, die einen hinreichenden Rauch- oder Luftvolumenstrom durch natürliche Konvektion bewirken.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, bei dem der in der Lüftungsöffnung (5) angeordnete Ventilator (6) nach seiner Außerbetriebnahme zumin dest teilweise aus der Lüftungsöffnung (5) herausbe wegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lüftungsöffnung (5) ver schließendes Verschlußelement durch ein Signal eines Rauch- oder Brandmelders geöffnet wird.

7. Rauch- und Warmluftabzugsanlage für einen geschlos senen Raum, insbesondere zur Durchführung eines Ver fahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Raum zumindest eine im oberen Bereich an geordnete Lüftungsöffnung (5) aufweist und
mit einem im Bereich der Lüftungsöffnung angeordne ten Ventilator (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ventilator (6) derart im Bereich der Lüf tungsöffnung (5) angeordnet ist, daß der Ventilator (6) die Querschnittsfläche der Lüftungsöffnung (5) im wesentlichen unabgedeckt läßt und
daß ein Verschlußelement für die Lüftungsöffnung (5) vorgesehen ist.

8. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (6) aus der Lüftungsöffnung (5) zumindest teilweise herausschwenkbar angeordnet ist.

9. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (6) mittels eines Antriebes ver schwenkt werden kann.

10. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement als Klappe ausgebildet ist.

11. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement als Lichtkuppel (7) ausge bildet ist.

12. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement einen Antrieb zum Öffnen aufweist.

13. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (9) vorgesehen ist und die Steuereinrichtung (9) mit dem Antrieb des Venti lators (6) verbunden ist.

14. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum wenigstens ein Rauchdetektor (8) vorgesehen ist und der Rauchdetektor (8) mit der Steuereinrichtung (9) verbunden ist.

15. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Lüftungsöffnung (5) ein Tempera turfühler (10) vorgesehen ist, wobei der Temperatur fühler (10) mit der Steuereinrichtung (9) verbunden ist.

16. Rauch- und Warmluftabzugsanlage gemäß einem der An sprüche 7 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Temperaturfühler an der Außenseite eines den Raum enthaltenden Gebäudes angeordnet ist.