DE10227194A1

DE10227194A1 - Method to maintain pressure in safety staircase esp. in tall buildings calculates pressure filed within building, taking into consideration unretentiveness, floor on fire, and losses at throttle flap, to secure access

Info

Publication number: DE10227194A1
Application number: DE2002127194
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Prof. Dr.-Ing. Gerhardt; Bernd Dipl.-Ing. Konrath
Original assignee: I F I INST fur INDUSTRIEAEROD; Ifi Institut fur Industrieaerodynamik GmbH
Current assignee: I F I INST fur INDUSTRIEAEROD; Ifi Institut fur Industrieaerodynamik GmbH
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-15

Abstract

The staircase is reached from individual floors via safety locks with air pressure maintenance, the windows on all floors not affected by the fire are closed, and at least one window (3) in a fire-affected floor is opened. The staircase (1) is supplied with air via a ventilator (5). The pressure distribution in relevant areas of the building is calculated dependent upon position and construction of the floor on fire (4) and atmospheric conditions. Pressure is adjusted via a pneumatic or electric throttle flap (8) so that a pressure differential according to legal demands, is created at the lock (2) of the floor on fire, when the doors are closed. The pressure differential is 15-50Pa.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines gewünschten Druckverlaufs in Sicherheitstreppenräumen, insbesondere für Hochhäuser. Die sicherheitstechnischen Anforderungen an druckbelüftete Treppenräume sind in der Bundesrepublik Deutschland in bauaufsichtlichen Regelungen angegeben. Die Regelungen sehen vor, dass der Treppenraum von unten nach oben hinreichend durchströmt wird und dass der Zugang zum Treppenraum über Sicherheitsschleusen mit Drucklufthaltung erfolgt. Beide Forderungen sollen sicherstellen, dass die Schutzziele, nämlich die Vermeidung des Eintritts von Rauchgasen vom Brandgeschoss in den Treppenraum und die Erreichbarkeit des Treppenraumes, sichergestellt sind. Es werden Hinweise zur Berechnung des erforderlichen Luftvolumenstroms, der im Allgemeinen durch Ventilatoren dem Treppenraum im unteren Bereich zugeführt wird, gegeben und es wird die Druckdifferenz, die im ungünstigsten Fall an den Schleusentüren anstehen darf, festgelegt. Zu äußeren, atmosphärischen Einflüssen, z. B. der Winddruckverteilung am betrachteten Gebäude und der Außentemperatur, von denen die Druckverteilung im Gebäudeinnern abhängt, werden in den Regelwerken keine Angaben gemacht.The invention relates to a method to set a desired one Pressure curve in security stairwells, especially for high-rise buildings. The safety requirements for pressurized ventilation staircases in the Federal Republic of Germany in building regulations specified. The regulations provide that the stairwell from below sufficiently flowed upwards and that access to the staircase via security gates with Compressed air is maintained. Both claims are designed to ensure that the protection goals, namely avoiding the entry of smoke gases from the fire level in the stairwell and the accessibility of the stairwell are. Instructions for calculating the required air volume flow, which is generally ventilated by the stairwell in the lower Area fed is given, and there is the pressure difference, which is the worst Fall on the lock doors may be queued. To outer, atmospheric influences, z. B. the wind pressure distribution on the building under consideration and the outside temperature, on which the pressure distribution inside the building depends no information given in the regulations.

In der Gebrauchsmusterschrift DE 201 13242 U1 wird erstmals auf das Problem des Temperatureinflusses auf die Druckverteilung im Gebäudeinnern hingewiesen. Die Erläuterungen in dieser Schrift gehen von der irrigen Meinung aus, dass die Gebäudeaußenwände große Undichtigkeiten aufweisen, die bei großen Temperaturunterschieden zwischen Treppenraum und Atmosphäre zu großen Druckdifferenzen führen, die im Wesentlichen an den Treppenraumtüren abgebaut werden müssen. Moderne Hochhausbauten verfügen in der Regel über motorisch betätigte Fenster. Diese können im Brandfall, mit Ausnahme derjenigen im Brandgeschoss, geschlos sen werden. Man erhält dann eine Außenwand, welche erheblich dichter ist als die Türen im Innern des Gebäudes.In the utility model DE 201 13242 U1 For the first time, the problem of the influence of temperature on the pressure distribution inside the building is pointed out. The explanations in this document are based on the erroneous opinion that the outer walls of the building have large leaks, which lead to large pressure differences when there are large temperature differences between the stairwell and the atmosphere, which essentially have to be removed from the stairwell doors. Modern high-rise buildings generally have motorized windows. These can be closed in the event of a fire, with the exception of those on the fire floor. An outer wall is then obtained, which is considerably denser than the doors inside the building.

Nur unter der für die Baupraxis irrelevanten Annahme großer Durchlässigkeiten in der Außenwand sind die in DE 201 13242 U1 gemachten Aussagen richtig. Zur gewünschten Druckhaltung im Sicherheitstreppenraum sind unter dieser irrigen Annahme eine geregelte Zuluftströmung und eine geregelte Überdruckklappe im Kopfbereich des Treppenraumes erforderlich. Da sich die beiden Regelkreise – Zuluftführung und Überdruckklappe – gegenseitig beeinflussen und zusätzlich Druckschwankungen im Gebäude durch Windböen, Öffnen von Türen und/oder Fenstern auftreten können, ist ersichtlich, dass das dort angegebene Verfahren nicht zu dem gewünschten stabilen Druckverlauf im Treppenraum führen kann. Vielmehr ist mit Sicherheit davon auszugehen, dass es zu instabilem Regelverhalten kommt und somit das geforderte Ziel nicht erreicht wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gewünschte Druckverteilung im Treppenraum unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse, insbesondere der äußeren Lufttemperatur, und unter Beachtung der im Bauwesen vorhandenen, nur geringen Undichtigkeiten von Fassaden einzustellen.Only under the assumption of large permeability in the outer wall, which is irrelevant for building practice, are the in DE 201 13242 U1 statements made correctly. Under this erroneous assumption, a regulated supply air flow and a regulated pressure flap in the head area of the stairwell are required to maintain the desired pressure in the safety stairwell. Since the two control loops - supply air duct and overpressure flap - influence each other and additional pressure fluctuations can occur in the building due to gusts of wind, opening doors and / or windows, it can be seen that the procedure specified there cannot lead to the desired stable pressure curve in the stairwell. Rather, it can be assumed with certainty that the control behavior will be unstable and the required goal will not be achieved. The object of the present invention is to set the desired pressure distribution in the stairwell taking into account the external influences, in particular the external air temperature, and taking into account the minor leaks in facades present in the building industry.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the solved in the characterizing part of claim 1 specified features.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.Appropriate embodiments are by the Characteristics of the subclaims Are defined.

Die Erfindung vermeidet den Nachteil der instabilen Regelung, die sich bei Verwendung der Vorrichtung gemäß der angegebenen Gebrauchsmusterschrift ergibt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ferner darin, dass die baupraktischen Randbedingungen – unterschiedliche Undichtigkeiten der Fassaden und Türen – berücksichtigt werden. Zur Einstellung des gewünschten Druckes im Treppenraum ist die Berechnung des Druckfeldes im Gebäude unter Berücksichtigung der Undichtigkeiten, die Kenntnis des vom Brand betroffenen Geschosses und des Druckverlustes an der Drosselklappe, die im Bereich der Abströmöffnung vom Treppenraum zur Atmosphäre am Hochhauskopf eingebaut werden muss, erforderlich.The invention avoids the disadvantage the unstable regulation that arises when using the device according to the specified Utility model font results. The advantages achieved with the invention also consist in the fact that the practical building boundary conditions - different Leaks in the facades and doors - must be taken into account. For setting of the desired one Pressure in the stairwell is the calculation of the pressure field in the building consideration of leaks, knowledge of the floor affected by the fire and the pressure loss at the throttle valve in the area of the outflow opening Stairwell to the atmosphere must be installed on the high-rise head.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below of an embodiment with reference to the accompanying schematic drawings explained in more detail.

1 zeigt einen schematisierten Schnitt durch ein Hochhaus mit Sicherheitstreppenraum, 2 die horizontale Druckverteilung für einen typischen Grundriss eines nicht vom Brand betroffenen Geschosses, 3 den Druckverlauf in einem typischen Grundriss eines von einem Brandereignis betroffenen Hochhausgeschosses. 1 shows a schematic section through a high-rise building with security staircase, 2 the horizontal pressure distribution for a typical floor plan of a floor not affected by the fire, 3 the pressure curve in a typical floor plan of a high-rise floor affected by a fire.

Das in 1 dargestellte Sicherheitstreppenhaus 1 ist über Schleusen 2 mit den einzelnen Gebäudegeschossen verbunden. Im Brandfall werden alle Fenster mit Ausnahme des Fensters 3 im Brandgeschoss 4 geschlossen. Über den Ventilator 5 wird dem Treppenraum 1 Luft zugeführt. Durch die geöffneten Schleusentüren 6 im Brandgeschoss 4 strömt dem Brandgeschoss der Teilvolumenstrom 7 der vom Ventilator 5 dem Treppenraum 1 zugeführten Luft zu. Der Teilvolumenstrom 7 verhindert, dass dem Treppenraum 1 Brandgas zuströmen kann. Die Teilstrommenge 7 wird durch die Drosselklappe 8 am Hochhauskopf in Abhängigkeit von der Lage des Brandgeschosses und den Atmosphärenbedingungen eingestellt.This in 1 security staircase shown 1 is over locks 2 connected to the individual building floors. In the event of a fire, all windows except the window 3 on the fire floor 4 closed. About the fan 5 becomes the stairwell 1 Air supplied. Through the open lock doors 6 on the fire floor 4 the partial volume flow flows to the fire level 7 that of the fan 5 the stairwell 1 supplied air to. The partial volume flow 7 prevents the stairwell 1 Fire gas can flow in. The partial flow amount 7 is through the throttle 8th on the high-rise head depending on the location of the fire level and the atmospheric conditions.

2 zeigt die mit einem speziell für diesen Anwendungsfall erstellten numerischen Programm berechnete Druckverteilung in einem typischen Hochhausgeschoss, das nicht vom Brand betroffen ist. Die Fenster in den Außenwänden und die Schleusentüren 6 sind geschlossen, die Bürotüren 9 und Flurtüren 10 sind geöffent. Die Druckverteilung wurde für den ungünstigen Winterfall mit besonders großen Druckdifferenzen zwischen Treppenraum und Atmosphäre berechnet. Man erkennt, dass der bei weitem größte Teil der Druckdifferenz zwischen Treppenraum und Atmosphäre an der vergleichsweise dichten, aber mit Leckagen versehenen Fassade abgebaut wird. Die Druckdifferenz an den Schleusentüren ist deutlich kleiner als 50 Pa. Die Gefahr, dass die Türen von Flüchtenden nicht geöffnet werden können, ist nicht gegeben. Dies gilt auch für die Schleusentüren in allen anderen, nicht vom Brand betroffenen Geschossen. Der Drosselvorgang an der Drosselklappe 8 in 1 ist also unabhängig von den Druckverläufen in den nicht vom Brandgeschehen betroffenen Geschossen. 2 shows the pressure distribution in a typical high-rise floor, which was calculated with a numerical program specially created for this application and is not affected by the fire. The windows in the outer walls and the lock doors 6 the office doors are closed 9 and hall doors 10 are open. The pressure distribution was especially large for the unfavorable winter Pressure differences between the stairwell and atmosphere are calculated. It can be seen that the vast majority of the pressure difference between the stairwell and the atmosphere is reduced on the comparatively dense, but leaked facade. The pressure difference at the lock doors is significantly less than 50 Pa. There is no danger that the doors of refugees cannot be opened. This also applies to the lock doors on all other floors that are not affected by the fire. The throttle process on the throttle valve 8th in 1 is therefore independent of the pressure profiles in the floors not affected by the fire.

3 zeigt die berechnete Druckverteilung für das Brandgeschoss im mittleren Höhenbereich kurz nach Brandbeginn. Die temperaturbedingte Druckdifferenz zwischen Treppenraum und Atmosphäre beträgt 60 Pa. Das Fenster 3 des Brandraumes 11 sowie die Bürotür 9 und die Gangtür 10 sind geöffnet. Die Schleusentüren 6 sind noch geschlossen. Der Treppenraum 1a wird bereits druckbelüftet. Die Drosselklappe 8 in 1 wurde entsprechend dem geförderten Lüftungsvolumenstrom und der temperaturbedingten Druckdifferenz zwischen Treppenraum und Atmosphäre so geregelt, dass sich an der Schleusentür zum Treppenraum eine Druckdifferenz Δp = 49 Pa einstellt. 3 shows the calculated pressure distribution for the fire level in the middle height range shortly after the start of the fire. The temperature-related pressure difference between the stairwell and the atmosphere is 60 Pa. The window 3 of the fire room 11 as well as the office door 9 and the gangway door 10 are opened. The lock doors 6 are still closed. The stairwell 1a is already pressurized. The throttle valve 8th in 1 was regulated in accordance with the subsidized ventilation volume flow and the temperature-related pressure difference between the stairwell and atmosphere in such a way that a pressure difference Δp = 49 Pa is established at the lock door to the stairwell.

Claims

Process for maintaining pressure in a pressure-ventilated stairwell of a high-rise building, whereby the stairwell can be reached from the individual floors via security locks with compressed air control, the windows of all storeys of the high-rise building that are not affected by the fire are closed and at least one window in the storey affected by the fire is opened is characterized in that the staircase 1 via a fan 5 Air is supplied, the pressure distribution in relevant areas of the building is calculated depending on the location and design of the fire level and the atmospheric conditions and via a throttle valve 8th the pressure in the stairwell is set so that it is at the lock 2 of the fire projectile with closed doors gives a pressure difference Δp in accordance with the legal requirements.

A method according to claim 1, characterized in that the pressure difference at the closed lock door 2 of the floor affected by the fire is Δp = 15 to 50 Pa.

A method according to claim 1, characterized in that the throttle valve 8th is operated pneumatically or electrically.