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Die
Erfindung betrifft einen Abzugsschacht mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Anlage zum Abführen von Rauch und/oder Abluft
aus Gebäuden
mit einem derartigen Abzugsschacht.
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Zur
regulären
Entlüftung
eines Gebäudes sind
im Stand der Technik verschiedene Lüftungssysteme bekannt, bei
denen in den Räumen
des Gebäudes
entstehende Abluft ständig
durch offene Entlüftungskanalsysteme
bzw. Kaminschächte
nach außen abgeführt wird.
Weiterhin sind auch so genannte Notfall-Rauchabzüge bekannt, welche an Gebäuden vorgesehen
sind, um Rauch bzw. Abgase nur im Notfall, beispielsweise bei einem
Brand innerhalb des Gebäudes, über normalerweise
nach außen
geschlossene Entlüftungskanäle bzw.
Kaminschächte, die
lediglich im Notfall geöffnet
werden, nach außen abzuführen.
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Die
zum Abführen
von Abluft, Abgasen und Rauch aus geschlossenen Gebäuden im
Stand der Technik bekannten Entlüftungssysteme
basieren alle auf dem gleichen Prinzip der Entlüftung und machen sich dabei
den Kamineffekt zunutze. Der Kamineffekt bewirkt, dass ein erwärmtes Gas,
welches dem Entlüftungssystem
oder Kamin von unten zugeführt
wird, eine leichtere Gassäule
bildet als die umgebende Luft, und deshalb einen Auftrieb erfährt. Lüftungsströmungen sind
näherungsweise
als Rohrströmungen
zu betrachten auf die die Gesetzmäßigkeiten der Bernoullischen
Gleichung angewandt werden können.
So erzeugt die Strömung
des Gases erzeugt durch den Bernoullischen Effekt im Entlüftungssystem
bzw. Kamin einen niedrigeren Luftdruck, der z. B. verhindert, dass
Rauchgase aus Feuerstätten
in die Wohnbereiche dringen.
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Bei
herkömmlichen
regensicheren Lüftungssystemen
ist die im Abzugsschacht ausgebildete Abdeckung – meist in Form einer lamellenartigen
Abdeckung – im Regelfall
geschlossen. Somit erfolgt die Entlüftung über den im Abzugsschacht seitlich
neben der geschlossenen Abdeckung ausgebildeten Bereich. Oberhalb
der Abdeckung mündet
der seitliche Entlüftungsstrom
wieder in den Hauptabzugsstrom. Bei dieser Art von Entlüftung bewirkt
jedoch lediglich das Antriebsprinzip durch den Druckunterschied
das Abführen
der Abluft, was bei einer normalen Wetterlage ausreichend sein kann,
jedoch bei Seitenwind nicht ausreichend ist, da der Entlüftungsstrom
durch den Seitenwind gestört
oder sogar vollständig
unterbrochen wird. Entsprechendes gilt auch für den Fall einer geöffneten
Abdeckung.
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Auch
bei den herkömmlichen
aus dem Stand der Technik bekannten normalerweise geschlossenen
Rauchabzügen,
welche in den Dächern
von Gebäuden
für Notfälle vorgesehen
sind, wird der Wirkungsgrad der Entlüftung im Wesentlichen durch
die gewählte
Ausströmgeometrie
sowie durch den Druckunterschied zwischen dem warmen Rauch und der
Umgebungsluft bestimmt. Auch hier können Seitenwindeinflüsse bewirken,
dass der aus dem Entlüftungsschacht
austretende Rauch wieder in den Schacht zurückgeführt bzw. gedrückt wird.
Um eine solche Rückleitung
zu reduzieren, werden im Stand der Technik beispielsweise zusätzliche
Windleitwände
an der Oberkante der Ausströmöffnung des
Entlüftungssystems
vorgesehen.
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Unter
Berücksichtigung
der oben diskutieren Problematik bezüglich des Entlüftungseffekts
bei einer Schlechtwetterlage, insbesondere bei Seitenwind, ist es
Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Abzugsschacht zu schaffen,
welcher zum Aufbau auf einem Dach eines Gebäudes und zum Anschluss oder
als Fortführung
eines in einem Gebäude angeordneten
Entlüftungskanal
zum Abführen
von Rauch und/oder Abluft dient sowie eine Anlage mit einem Entlüftungskanal
und einem derartigen Abzugsschacht vorzusehen, welche auch bei starkem
Seitenwind eine ausreichende Entlüftung bietet.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Abzugsschacht mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie mit einer Anlage mit den Merkmalen gemäß Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen sind
in den jeweiligen Unteransprüchen
definiert.
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Erfindungsgemäß wird ein
Abzugsschacht, der auch als Aufbauelement bezeichnet werden kann,
insbesondere zum Aufbau auf einem Dach eines Gebäudes, vorgesehen, welcher an
einen aus einem Gebäude
austretenden Entlüftungskanal
zum Abführen
von Rauch und/oder Abluft aus dem Gebäude anschließbar ist
bzw. dessen Fortführung
darstellt, wobei der Abzugsschacht eine im Wesentlichen sich wetterseitig
vertikal nach oben erstreckende, umlaufende und somit in Umfangsrichtung
geschlossene Seitenwandung aufweist, wobei zumindest zwei sich gegenüberliegende
Abschnitte der Seitenwandung jeweils zumindest eine Öffnung aufweisen.
Durch die Anordnung von einander gegenüberliegenden Öffnungen
in der umlaufenden Seitenwandung des Abzugsschachts wird ein Massenstrom erzeugt,
der dem Rauch- bzw. Abluft- oder Abgasstrom einen zusätzlichen
Impuls verleiht, ihn beschleunigt und damit den Wirkungsgrad signifikant erhöht.
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Vorzugsweise
sind eine Vielzahl von Öffnungen
(13) entlang des Umfangs der Seitenwandung angeordnet und
jede Öffnung
ist vorzugsweise mit einer zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition
bewegbaren Klappe versehen. Die Klappen können darüber hinaus elektronisch ansteuerbar
sein. Beispielsweise können
die Klappen angesteuert werden, um die Öffnungen zu schließen, wenn
kein Seitenwind vorhanden ist und die Klappen können wieder geöffnet werden,
wenn ein Seitenwind detektiert wird.
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Dadurch,
dass die Klappen vorteilhafterweise nach oben öffnende Klappen sind, die oberhalb der Öffnungen
an der Seitenwandung angelenkt sind, bieten die Klappen bei geöffnetem
Zustand darüber hinaus
einen Schutz für
den Abzugsschacht gegen ein Eindringen von Regenwasser.
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Die
bewegbaren Klappen sind zweckmäßigerweise
elektronisch steuerbar, wobei die Steuerung der Klappen zum Öffnen und
Schließen
an die Steuerung von Lamellen einer zusätzlich im Endbereich des Abzugsschachts
angeordneten Lamellenanordnung gekoppelt sein kann, welche zum Öffnen und
Schließen
des Entlüftungskanals
in diesem vorgesehen sind und zwischen einer Öffnungs- und einer Schließposition
bewegbar sind. Die Steuerung der Lamellenanordnung und der Klappen
kann jedoch auch, je nach den Erfordernissen der Entlüftungsanlage,
getrennt voneinander erfolgen.
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Die
Lamellenanordnung dient in erster Linie als Regensicherung und kann
entweder innerhalb des Abzugsschachts oberhalb oder unterhalb der seitlichen Öffnungen
vorgesehen sein. Es ist jedoch ebenso möglich, die Lamellenanordnung
innerhalb des Entlüftungskanals
und somit innerhalb des Gebäudes
anzuordnen.
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Der
Abzugsschacht kann entweder an seinem oberen Endabschnitt offen
oder geschlossen ausgeführt
sein. Die geschlossene Ausführungsform wird
durch Vorsehen einer Deckplatte an dem oberen Endabschnitt realisiert,
welche als zusätzliches
Element auf der Seitenwandung aufliegt oder sie kann integral mit
der Seitenwandung ausgebildet sein. Die Deckplatte kann nach oben
gewölbt
ausgebildet sein, so dass Regenwasser, welches auf die Deckplatte auftrifft,
leichter abfließen
kann. Die oben geschlossene Ausführungsform
des Abzugsschachts sieht eine noch bessere Lüftungsleistung bei Seitenwind vor,
wobei die kinetische Energie der Außenluftströmungen genutzt wird, um den
Wirkungsgrad der Lüftungsanlage
signifikant zu erhöhen.
Diese noch weiter verbesserte Wirkung wird dadurch erzielt, dass bei
Seitenwind auf der Lee-Seite ein Unterdruck entsteht, der um ein
Vielfaches höher
ist als lediglich der Druckunterschied aus den oben beschriebenen
Temperaturdifferenzen von Abluft und Umgebungs- bzw. Außenluft.
Der entstehende Sog gibt der Strömung einen
Impuls und beschleunigt diese, wodurch sich der Volumenstrom und
damit der Wirkungsgrad proportional mit der Geschwindigkeit der
Strömung
bei gleich bleibendem Öffnungsquerschnitt
erhöht
und ein deutlich besserer Wirkungsgrad der Lüftung erzielt wird. Weiterhin
ist bei der oben geschlossenen Ausführungsform von Vorteil, dass
sie sowohl als Notfall-Rauchabzug dienen kann, indem die Klappen in
der Seitenwandung geschlossen werden, als auch als ständige Lüftungseinrichtung,
wenn die Öffnungen
nicht durch die Klappen verschlossen sind.
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Darüber hinaus
wird erfindungsgemäß eine Anlage
zum Abführen
von Rauch und/oder Abluft aus Gebäuden vorgeschlagen, welche
zumindest einen Entlüftungskanal,
der in einem Gebäude
angeordnet ist, und einen zu entlüftenden Raum mit der Außenumgebung
des Gebäudes
verbindet und einen erfindungsgemäßen Abzugsschacht aufweist.
Dabei sind der Entlüftungskanal
und der Abzugsschacht miteinander verbunden, so dass der Abzugsschacht
einen von dem Gebäude
nach außen
führenden
Fortsatz des Entlüftungskanals
bildet. Die erfindungsgemäße Anlage
bietet einen verbesserten Wirkungsgrad zur Gebäudeentlüftung und/oder zur Rauchabführung gemäß den oben
beschriebenen Prinzipien.
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Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Abzugsschachts
sowie eines Abzugsschacht gemäß dem Stand
der Technik sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und
werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
seitliche Querschnittsansicht eines regensicheren Abzugsschachts
gemäß Stand der
Technik;
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2 den
Abzugsschacht aus der 1 bei Seitenwind;
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3 eine
oben offene Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abzugsschachts
einer Entlüftungsanlage
eines Gebäudes;
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4 den
Abzugsschacht der 3 bei Seitenwind;
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5 eine
oben geschlossene Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abzugsschachts
einer Entlüftungsanlage
eines Gebäudes;
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6 den
Abzugsschacht der 5 bei Seitenwind.
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1 zeigt
eine seitliche Querschnittsansicht eines regensicheren Lüftungsaufbaus,
wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Abzugsschacht 1 ist
auf einem Dach 2 eines Gebäudes (nicht gezeigt) angeordnet
und bildet die Fortsetzung eines Entlüftungsschachts bzw. Entlüftungskanals 3 ist,
der einen Raum innerhalb des Gebäudes
mit dem Abzugsschacht 1 und damit mit der Umgebungs- bzw.
Außenluft
verbindet. An einem unteren Abschnitt 7 des Abzugsschachts 1,
welcher sich direkt an die Oberkante des Dachs 2 anschließt, sind
vier hinsichtlich der Längsachse
des Abzugsschachts 1 nach innen schräg gestellte Seitenwandabschnitte 4 vorgesehen,
so dass der Querschnitt des Abzugsschachts 1 nach oben
verjüngt
ist. An den unteren Abschnitt 7 schließt sich ein mittlerer kanalförmiger Abschnitt 5 mit
vier parallel verlaufenden Seitenwandabschnitten 6 an,
so dass der kanalförmige
Abschnitt 5 einen rechteckigen Querschnitt aufweist, der
jedoch kleiner ist als der des unteren Abschnitts 7. Nach
oben an den kanalförmigen
Abschnitt 5 anschließend
ist ein oberer Abschnitt 8 vorgesehen, welcher gegenüber dem
kanalförmigen
Abschnitt 5 als nach innen ragende Verjüngung ausgebildet ist und als
Ablauffläche 9 für Regenwasser
dient. Im Inneren des Abzugsschachts 1 ist in dem oberen
Abschnitt 8 eine Lamellenanordnung 10 vorgesehen, welche
eine Vielzahl von beweglichen Lamellen 11 umfasst. Die
Lamellen 11 sind von einer geschlossenen Position, in der
sie schräg
gestellt sind und sich gegenseitig überlappen, zu einer offenen
Position, in der sie im Wesentlichen in Richtung der Vertikalen ausgerichtet
sind, bewegbar. In geschlossenem Zustand dient die Lamellenanordnung 10 zum
Schutz vor in den Entlüftungskanal 3 einströmendem Regenwasser.
Durch zwischen der Lamellenanordnung 10 und den Seitenwandabschnitten 6 zusätzlich angebrachte
bewegbare Verschlußklappen 12 kann
der Abzugsschacht 1 bzw. der Entlüftungskanal 3 vollständig geschlossen
werden, so dass diese Konfiguration einen Notfall-Rauchabzug bildet.
Die Verschlußklappen 12 sowie
die Lamellen 11 der Lamellenanordnung 10 können zum Öffnen und
Schließen durch
einen Zylinder (nicht gezeigt) angesteuert werden. Durch die Pfeile
innerhalb des Abzugsschachts 1 wird die nach oben gerichtete
Luftströmung
gekennzeichnet, welche vorherrscht, wenn kein Seitenwind vorhanden
ist und welche, wie oben beschrieben, lediglich durch Druckunterschiede
hervorgerufen wird. Ein derartiger Druckunterschied beträgt z. B.
6 Pa, wenn im Inneren des Gebäudes
eine Temperatur von +20°C
und außerhalb
des Gebäudes
eine Außentemperatur
von –10°C herrscht.
Der beispielhaft genannte Druckunterschied erzielt nur einen unbefriedigenden
Wirkungsgrad mit niedrigen Volumenströmen.
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Bei
Seitenwind, der durch die parallelen Pfeile links und rechts des
Abzugsschachts 1 gemäß 2 angedeutet
ist, welcher von außen
auf die äußeren Seitenwände des
Abzugsschachts 1 auftrifft, kann der Entlüftungsstrom
gestört
bzw. sogar unterbrochen werden, so dass die an der Luv-Seite des Abzugsschachts 1 austretenden
Luft an der Lee-Seite desselben wieder in den Entlüftungskanal
zurückgeführt bzw.
herabgedrückt
wird. Somit kann mittels dieser aus dem Stand der Technik bekannten
Konfiguration eines Abzugsschachts 1 für eine Entlüftungsanlage eine ausreichende
Entlüftung
des Gebäudes
bei Seitenwind oft nicht erreicht werden.
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3 zeigt
eine oben offene Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abzugsschachts 1 für eine Entlüftungsanlage
eines Gebäudes
(nicht gezeigt). Der erfindungsgemäße Abzugsschacht 1 ist auf
dem Dach 2 des Gebäudes
auf einen Entlüftungskanal 3 einer
Gebäude-Entlüftungsanlage
aufgesetzt. Der sich an das Dach 2 anschließende untere
Abschnitt 7 und der sich wiederum an den unteren Abschnitt 7 anschließende kanalförmige Abschnitt 5 sind ähnlich zu
denen in Zusammenhang mit 1 beschriebenen
Abschnitten des Abzugsschachts 1 aufgebaut. Jedoch weist
im Gegensatz zum Stand der Technik die umlaufende Seitenwandung 18 an zwei
Seitenwandabschnitten 6 des kanalförmigen Abschnitts 5 zwei
sich im Wesentlichen gegenüberliegende
seitliche Öffnungen 13 auf.
In weiteren Ausführungsbeispielen
kann auch mehr als jeweils eine Öffnung 13 pro
Seitenwandabschnitt 6 vorgesehen sein, jedoch sollen jeweils
an gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten 6 Öffnungen,
vorzugsweise die gleiche Anzahl an Öffnungen 13, an sich
gegenüberliegenden
Positionen vorgesehen sein. Zum Schutz vor Regenwasser ist an der
Oberkante jeder der Öffnungen 13 eine
Klappe 14 vorgesehen, welche an dem Seitenwandabschnitt 6 angelenkt
ist und von einer geöffneten
Position zu einer geschlossenen Position bewegbar ist. Der Öffnungs-
und Schließvorgang
der Klappen 14 ist vorzugsweise steuerbar, insbesondere
elektronisch steuerbar. Der Abzugsschacht 1 ist nach oben
geöffnet,
so dass die Luftströmung,
welche durch die Pfeile innerhalb des Abzugsschachts 1 gekennzeichnet
ist, aus dem Gebäude
nach oben aus dem Abzugsschacht 1 abgeführt werden kann. Die Luftströmung wird
durch die seitlichen Öffnungen 13 auch
ohne Seitenwind bereits verstärkt.
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In 4 ist
die oben offene Ausführungsform der 3 in
einer Situation dargestellt, in der eine Seitenwindströmung, welche
durch die parallelen Pfeile außerhalb
des Abzugsschachts 1 dargestellt ist, auf die aus dem Entlüftungskanal 3 durch
eine erste Öffnung 17 und
der oberen zweiten Öffnung 15 des
Abzugsschachts 1 fließende
Luftströmung
beschleunigend einwirkt. Durch die zusätzlich in der Seitenwandung
bzw. bei rechteckförmiger
Ausbildung des Abzugsschachts 1 in den Seitenwandungen
ausgebildeten Öffnungen 13 wird
ein Massenstrom erzeugt, der dem Rauchstrom im Falle einer Notfallrauchabzugvorrichtung
bzw. dem kontinuierlichen Luftstrom im Falle einer regulären Gebäudelüftung einen
zusätzlichen
Impuls verleiht und den Wirkungsgrad somit signifikant erhöht. Zur
Regensicherung bzw. zum vollständigen
Schließen
des Abzugsschachts 1 kann eine Lamellenordnung (nicht gezeigt),
wie sie im Fall des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels
beschrieben wurde, vorgesehen sein. Diese kann oberhalb oder unterhalb
der Öffnungen 13 innerhalb
des Abzugsschachts 1 vorgesehen sein oder sie kann auch
erst unterhalb des Abzugsschachts 1 in dem Entlüftungskanal 3 innerhalb
des Gebäudes
angeordnet sein.
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5 zeigt
eine oben geschlossene Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Abzugsschachts 1 für eine Entlüftungsanlage.
Der oben geschlossene Abzugsschacht 1 entspricht in seiner Konstruktion
dem bereits in Zusammenhang mit 3 beschriebenen
Abzugsschacht 1, jedoch mit dem Unterschied, dass an der
Oberseite des Kanalabschnitts 5 eine Abdeckung 16 in
Form einer nach oben gewölbten
Deckplatte 16 zum Verschließen der oberen Öffnung 15 vorgesehen
ist. Die Deckplatte 16 kann zusätzlich auf den kanalförmigen Abschnitt 5 aufgesetzt
werden oder kann mit diesem integral ausgebildet sein. Die Öffnungen 13 stellen
bei dem oben geschlossenen Abzugsschacht 1 die Ausgangskanäle für den Luftstrom
dar und können
auch als Überstromöffnungen
bezeichnet werden, wobei durch die Öffnungen 13 separate
Kanäle
für den
Luftstrom bzw. Rauchabzugsstrom ausgebildet werden.
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Die
durch diese Ausführungsform
erzeugte Luftströmung
bei einer Situation, in der Seitenwind auf die Seiten- bzw. Außenwände des
Abzugsschachts 1 auftrifft, ist in 6 dargestellt.
Auf der Luv-Seite des Abzugsschachts 1 trifft der Seitenwind auf
den Seitenwandabschnitt 6, welcher die Öffnung 13 aufweist,
tritt durch die Öffnung 13 in
den kanalförmigen
Abschnitt 5 ein und tritt an der Lee-Seite des Abzugsschachts 1 wieder
aus. Auf der Lee-Seite entsteht dabei ein Unterdruck, der um ein
Vielfaches höher
ist als der Druckunterschied, der durch die Temperaturdifferenz
zwischen abzuführender
Raumluft und Außenluft
entsteht. Der entstehende Sog gibt der Strömung in dem Abzugsschacht 1 einen
zusätzlichen
Impuls und beschleunigt diese. Der Wirkungsgrad eines Entlüftungssystems
mit dem oben geschlossenen Abzugsschacht 1, welches in
kompakter Bauweise realisierbar ist, ist deutlich gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten Abzugsschacht 1 erhöht.
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Im
Querschnitt gesehen kann der erfindungsgemäße Abzugsschacht 1,
ob nun in seiner oben offenen oder geschlossenen Ausbildung, rechteckig,
rund oder auch quadratisch ausgebildet sein. Wesentlich ist dabei
lediglich, daß zumindest
zwei sich gegenüberliegende Öffnungen 13 ausgebildet sind,
wobei sich die Öffnungen
vorzugsweise auch über
den gesamten Umfang der Seitenwandung des Abzugsschachts 1 erstrecken
können.
Wie bei Abzugsschächten üblich, erstreckt
sich deren Seitenwandung grundsätzlich
vertikal nach oben, beginnend auf der Wetterseite an der Oberkante
des betreffenden Dachs bzw. der betreffenden Gebäudeabdeckung. Dabei können die
Seitenwandabschnitte, in deren sich nach oben erstreckenden Verlauf
aber auch bereichsweise schräg
zur Vertikalen hin ausgebildet sein, um Verjüngungen oder auch Erweiterungen
im Verlauf des Abzugsschachts 1 auszubilden.
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- 1
- Abzugsschacht
- 2
- Dachabschnitt
- 3
- Entlüftungskanal
- 4
- Seitenwandabschnitt
- 5
- Abschnitt
- 6
- Abschnitte
(der Seitenwandung 18)
- 7
- unterer
Abschnitt
- 8
- oberer
Abschnitt
- 9
- Ablauffläche
- 10
- Lamellenanordnung
- 11
- bewegbare
Lamellen
- 12
- Verschlußklappe
- 13
- Öffnung
- 14
- Klappe
- 15
- obere
zweite Öffnung
- 16
- Deckplatte
- 17
- erste Öffnung
- 18
- Seitenwandung