DE10237993A1

DE10237993A1 - Anordnung und Verfahren zur Entlüftung ein- und mehrgesschossiger Gebäude

Info

Publication number: DE10237993A1
Application number: DE10237993A
Authority: DE
Inventors: Joerg Pauls; Peter Vogel
Original assignee: GEBAEUDE TECHNIK DRESDEN GmbH
Current assignee: GEBAEUDE TECHNIK DRESDEN GmbH
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-08-15
Publication date: 2003-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Entlüftung ein- und mehrgeschossiger Gebäude, insbesondere mehrgeschossiger Garagen für Kraftfahrzeuge, aus denen verbrauchte und gegebenenfalls mit Schadstoffen kontaminierte Luft abgeführt und durch frische Zuluft ersetzt werden soll. Mit der erfindungsgemäßen Lösung soll dies effektiver mit relativ geringem Kostenaufwand erreicht werden. Hierzu ist innerhalb und/oder unmittelbar an einem Gebäude mindestens ein vertikal ausgerichteter Schacht vorhanden. Zu entlüftende Räume oder Geschossebenen weisen Öffnungen zu jeweils mindestens einem Schacht auf. In dem einen oder den mehreren Schacht/Schächten ist jeweils mindestens eine erste Gebläseeinrichtung vorhanden, mit dieser mindestens ein vertikal nach oben ausgerichteter Primärstrahl erzeugt wird, um Luft aus den zu entlüftenden Räumen, Geschossebenen oder aus der Umgebung anzusaugen. Für das Nachströmen von Zuluft sind jeweils in den Räumen oder Geschossebenen Nachströmöffnungen oder zweite Gebläseeinrichtungen für Zuluft vorhanden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Entlüftung ein- und mehrgeschossiger Gebäude, dabei kann verbrauchte und auch mit Schadstoffen kontaminierte Luft abgeführt und durch frische Zuluft in Räumen oder auch ganzen Geschossebenen von Gebäuden ersetzt werden.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zur Verringerung erhöhter Schadstoffkonzentrationen in der Raumluft mehrgeschossiger Gebäude durch Luftaustausch geeignet. Dabei können insbesondere kurzzeitig auftretende sehr hohe Schadstoffkonzentrationsspitzen innerhalb solcher auch mehrgeschossiger Gebäude, wie dies beispielsweise mehrgeschossige Garagen für Kraftfahrzeuge sind, unterhalb von Grenzwerten reduziert werden.
Bei der Veranstaltung von publikumswirksamen Ereignissen, in Arenen und Stadien gelangt ein großer Teil des Publikums in Kraftfahrzeugen zum jeweiligen Veranstaltungsort. In der Nähe werden häufig mehrgeschossige Garagen für das temporäre Abstellen dieser Kraftfahrzeuge auf relativ geringem Raum für das Parken der Kraftfahrzeuge zur Verfügung gestellt.
Am Ende der jeweiligen Veranstaltung kommt es funktionsbedingt für die Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und einem langsamen Verkehrsfluss der den Veranstaltungsort verlassenden Kraftfahrzeuge insbesondere zu einer gefährlichen Erhöhung der Kohlenmonoxidkonzentration in einer solchen mehrgeschossigen Garage. Die Erhöhung der Kohlenmonoxidkonzentration kann auch bei offener Bauweise einer solchen Garage nicht soweit reduziert werden, dass kritische Maximalkonzentrationen vermieden werden können.
Herkömmliche Entlüftungssysteme, wie sie auch für die Entlüftung anderer Gebäude benutzt werden, verwenden üblicherweise Absaugeinrichtungen für verbrauchte oder auch mit Schadstoffen kontaminierte Gebäude oder einzelne Räumlichkeiten in Gebäuden. Mit diesen bekannten Lösungen sind aber hohe Leistungen für den erforderlichen Luftaustausch erforderlich.
Dementsprechend sind der anlagentechnische Aufwand und die Anschaffungs- sowie die Betriebskosten erheblich.
Die Erfindung kann aber ohne weiteres auch bei mehrgeschossigen Gebäuden eingesetzt werden, bei denen es zumindest in einzelnen Geschossen oder Räumen kurzzeitig zur Erhöhung der maximalen Konzentration anderer Schadstoffe kommen kann, wie beispielsweise in Laboren.
Solche temporär kurzzeitig auftretenden erhöhten Schadstoffkonzentrationen können aber mit herkömmlichen Systemen, mit der die entsprechend kontaminierte Raumluft in der Regel mittels Gebläse abgesaugt wird und so ein Luftaustausch innerhalb des Gebäudes erreichbar ist, mit vertretbarem Kostenaufwand und einer nach wie vor ausreichenden Behaglichkeit von Personen, die sich innerhalb eines solchen Gebäudes aufhalten, wegen sehr stark erhöhter Luftströmungsgeschwindigkeiten nicht erreicht werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit vorzuschlagen, mit der eine Entlüfung ein- und mehrgeschossiger Gebäude effektiv und mit relativ geringem Kostenaufwand erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist und einem Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen erreicht werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung zur Entlüftung ein- und mehrgeschossiger Gebäude kommt das so genannte Induktionsprinzip zur Anwendung. Dabei bildet ein oder auch mehrere unmittelbar am oder innerhalb eines Gebäudes angeordneter vertikal ausgerichteter und oben offener Schacht einen "Ejektor", indem mittels einer ersten Gebläseeinrichtung mindestens ein vertikal nach oben durch den jeweiligen Schacht geführter Primärluftstrahl erzeugt wird. Dieser eine aber auch mehrere Primärluftstrahl(en) führen dazu, dass über Öffnungen aus zu entlüftenden Räumen oder Geschossebenen Sekundärluft aus diesen ab- und in den jeweiligen Schacht angesaugt und von dort mit dem/den Primärluftstrahl(en) aus dem Gebäude abgeführt wird.
Zur Erzeugung der Primärluftstrahlen kann von solchen ersten Gebläseeinrichtungen Luft aus der Umgebung angesaugt werden. Günstiger und effektiver ist es jedoch hierzu Luft unmittelbar aus zu entlüftenden Räumen oder Geschossebenen anzusaugen, so dass Entlüftung und Erzeugung von Primärluftstrahlen zumindest in einem Teil, in der Regel dem unteren Teil des Gebäudes kombiniert werden können.
Um Zuluft in die so entlüfteten Räume oder Geschossebenen nachzuführen sind an den jeweiligen Räumen oder Geschossebenen Nachströmöffnungen oder zusätzlich bzw. alternativ zweite Gebläseeinrichtungen für Zuluft vorhanden.
So können die Schächte innerhalb des Gebäudes angeordnet und von Geschossen umgeben aber auch unmittelbar am Rand oder an Aussenwänden angeordnet sein.
Die ersten Gebläseeinrichtungen sind bevorzugt so in einem Schacht angeordnet, dass sie mit ihren Ansaugseiten bzw. -einlässen unterhalb der untersten Geschossebene und besonders bevorzugt auf Höhe der untersten Geschossebene angeordnet sind. Im letzgenannten Fall kann dann durch die angesaugte Luft der eine oder auch mehrere Primärluftstrahl(en) erzeugt und gleichzeitig die Entlüftung in dieser Geschossebene realisiert werden.
Die hierfür eingesetzten Gebläseeinrichtungen sollten möglichst mehrere auch unabhängig voneinander angetriebene Rotorelemente aufweisen, um auch eine erhöhte Betriebssicherheit durch Redundanz zu erreichen.
Die Öffnungen durch die Sekundärluft in den jeweiligen Schacht angesaugt werden kann, können vorteilhaft auch temporär verschliessbar sein, so dass eine entsprechende Entlüftung nicht gleichzeitig in jedem an einen Schacht angeschlossenen Raum oder Geschossebene durchgeführt wird, sondern eine mögliche Beeinflussung durch Öffnen und Schliessen der einzelnen Öffnungen gegeben ist.
Die Schächte durch die die Luft an die Umgebung abgeführt wird, sind zumindest an ihren oberen Stirnseiten für Luft durchlässig, es können aber Abdeckungen vorhanden sein, die das Eindringen von Schmutz in Schächte zumindest behindern, angebracht sein.
Für den Fall, dass keine generelle Entlüftung erforderlich ist und diese z. B. lediglich zu bestimmten Zeiten erforderlich ist, wenn ggf. Schadstoffkonzentrationen ansteigen oder sogar Grenzwerte überschritten werden, kann ein Ein- und später wieder Ausschalten der Geblässeeinrichtungen bzw. das Öffnen von bis dahin verschlossenen Öffnungen zu Räumen oder Geschossebenen mit einer Steuerung, an die zumindest ein geeigneter Sensor angeschlossen ist, initiiert werden.
Solche Sensoren können einzeln im Gebäude, in den jeweiligen Räumen und Geschossebenen aber auch jeweils mehrere Sensoren vorhanden sein.
So kann beispielsweise mit solchen Sensoren die CO- Konzentration überwacht und bei einem Anstieg der Konzentration oder gar dem Erreichen bzw. Überschreiten gesetzlich zulässiger Grenzwerte das Einschalten ausgelöst und/oder die Leistung der für die Erzeugung von Primärluftstrahlen verwendeten Gebläseeinrichtungen erhöht werden.
Es kann aber auch mindestens ein Sensor zur Erfassung von Ereignissen innerhalb des Gebäudes angeordnet sein. Die mit einem oder mehreren solcher Sensoren erfassten Ereignisse können einer elektronischen Zähleinrichtung zugeführt werden, so dass bei Erreichen, Überschreiten oder auch Unterschreiten von Grenzwerten solcher erfassten Ereignisse die Gebläseeinrichtungen für Primärluftstrahlen ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
Dabei kann es sich bei entsprechenden Sensoren um optische, wie z. B. Lichtschranken, induktive oder auch kapazitive Sensoren handeln, wobei mit letztgenannten beispielsweise das Ein- oder Ausfahren von Kraftfahrzeugen in Park- oder Tiefgaragen erfasst werden kann.
Der Begriff Sensor soll aber auch etwas weiter gefasst und darunter insbesondere für die Park- und Tiefgaragen auch die dort üblicherweise vorhandenen Bezahl-, Ein- und Ausfahrtsysteme darunter fallen.
So kann mit Hilfe der Sensoren oder auch den Ein- und Ausfahrtsystemen bestimmt werden, wie viele Kraftfahrzeuge zum jeweiligen Zeitpunkt innerhalb des jeweiligen Gebäudes vorhanden sind.
Bei Überschreiten eines bestimmten vorgebbaren Grenzwertes für die Anzahl solcher Kraftfahrzeuge kann dann die eine oder auch mehrere Gebläseeinrichtung(en) für die Erzeugung von Primärluftstrahlen unmittelbar gegebenenfalls aber auch zeitversetzt eingeschaltet werden.
Eine zeitversetzte Einschaltung bietet sich insbesondere bei Beendigung von Großveranstaltungen an, wenn nahezu gleichzeitig eine große Anzahl von Kraftfahrzeugen eine Park- oder Tiefgarage verlassen will und infolge der begrenzten Ausfahrtkapazitäten in diesem Zeitraum die Kohlenmonoxidkonzentration stark ansteigt und die zulässigen Grenzwerte überschritten werden.
Das zeitversetzte Einschalten der Gebläseeinrichtung(en) für Primärluftstrahlen kann beispielsweise so eingeleitet werden, dass dies erfolgt, wenn innerhalb eines vorgebbaren relativ kurzen Zeitintervalls eine bestimmte Anzahl von Ausfahrten von Kraftfahrzeugen oder Zahlvorgänge an Bezahlsystemen (z. B. Parkscheinautomaten) erfasst worden ist. Dabei wurde vorher ermittelt, dass eine Mindestanzahl von Kraftfahrzeugen innerhalb der Park- oder Tiefgarage abgestellt worden sind.
Die Erfindung kann besonders vorteilhaft in Parkgaragen für Kraftfahrzeuge auch mehrgeschossige und auch Tiefgaragen eingesetzt werden.
Die freien Querschnitte der Schächte sowie die Volumenströme und Strömungsgeschwindigkeiten, inbesondere der Primärluftstrahlen können unter Berücksichtung der Volumina der zu entlüftenden Räume oder Geschossebenen und der jeweiligen Gebäudehöhe optimiert werden, so dass die Betriebskosten reduziert und die auftretenden Luftströmungen in den entlüfteten Räumen oder Geschossebenen für Bewohner oder Benutzer erträglich erträglich gehalten werden können. Dies trifft auf die Strömung in den Gebäuden oder Geschossebenen, wie auch auf die Luftströmungen in den Schächten zu, wobei letzteres insbesondere den Geräuschpegel betrifft.
Die Auslegung und Auswahl der für die Erzeugung von Primärluftstrahlen eingesetzten Gebläseeinrichtungen sollte auch berücksichtigen, dass die Strömungsgeschwindigkeit und Energie der Primärluftstrahlen mit steigendem Abstand vom Austritt aus der Gebläseeinrichtung verringert ist, so dass sich entsprechend die Ansaugwirkung reduziert. Dem könnte bei Bedarf durch eine bevorzugt kontinuierliche bzw. für Geschossebenen abgestufte Verkleinerung der freien Querschnitte der Schächte in Richtung ihrer oberen Stirnseite entgegengewirkt werden.
Mit der Erfindung kann ein Förderfaktor größer 1 bis hinzu 4 erreicht werden, so dass der Volumenstrom des Primärluftstrahls entsprechend kleiner als der insgesamt entlüftete Volumenstrom aus Räumen oder Geschossebenen sein kann, wobei der Förderfaktor mit steigender Geschossebenenanzahl ansteigen kann.
Die Förderleistung ist dabei proportional zum Volumenstrom des Primärluftstrahls und dem entsprechenden dynamischen Druck in der jeweiligen Geschossebene und indirekt proportional zum Druckverlust in der jeweiligen Geschossebene.
Es gelten:
ΔPdyn = ζ/2w² und

mit
ξ = f (mittlere freie aerodynamisch wirksame Querschnitsfläche, Länge von der Fassade um Lichthof)
A = mittlere Überströmfläche (freier Querschnitt für Entlüfung zwischen Raum/Geschossebene und Schacht)
Pdyn = dynamischer Druck
w = Strömungsgeschwindigkeit
≙ = Volumenstrom der jeweiligen Geschossebene
und
ζ = Luftdichte
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 in schematischer Form ein Beispiel für eine Entlüftung eines mehrgeschossigen Gebäudes, als Parkgarage und
Fig. 2 in schematischer Form das Strömungsverhalten von Primärluftstrahlen.
Mit Fig. 1 soll gezeigt werden, wie eine fünfgeschossige Parkgarage effizient entlüftet werden kann und ein Überschreiten eine kritischen Kohlenmonoxidkonzentration, die in Spitzen auftreten kann, vermeidbar ist.
Dabei ist bei diesem Beispiel lediglich ein vertikal ausgerichteter Schacht 1 dargestellt, der hier allseitig von Geschossebenen 2 eingeschlossen ist. Die geometrische Gestalt des freien Querschnittes des Schachtes 1 kann die äussere Gebäudekontur und dessen Dimensionierung berücksichtigend gewählt werden.
Auf der untersten Geschossebene 2' ist ebenfalls schematisch eine erste Gebläseeinrichtung 3 angeordnet durch deren Ansaugeinlässe Luft aus der untersten Geschossebene 2' angesaugt, dann verdichtet und vertikal nach oben als Primärluftstrahl 4 beschleunigt wird.
Durch Nutzung des Induktionsprinzips und dem Vorbeiführen des Primärluftstrahles 4 an Öffnungen zu den darüber angeordneten Geschossebenen 2 wird von dort Luft angesaugt durch die Öffnungen in den Schacht 1 geführt und mit dem Primärluftstrahl 4 aus Schacht 1 und Gebäude nach aussen geführt, was mit den entsprechenden Pfeilen in den Geschossebenen 2 und im Anschluss an die Öffnungen innerhalb des Schachtes 1 verdeutlicht werden soll.
Bei diesem Beispiel einer Parkgarage in offener Bauweise sind an den Gebäudeaussenseiten für die einzelnen Geschossebenen 2, 2' Nachströmöffnungen 5 für Zuluft ebenfalls schematisch angedeutet. So kann verbrauchte oder mit Schadstoffen kontaminierte Luft abgeführt und durch frische Zuluft ersetzt werden. Auch die Nachströmöffnungen 5 können temporär verschließbar sein.
Desweiteren ist bei dem hier gezeigten Beispiel die obere Stirnseite des Schachtes 1 mit einer luftdurchlässigen Abdeckung versehen.
Mit Fig. 2 sollen das Verhalten der Luftströmung eines Primärluftstrahles 4 verdeutlicht werden. Der Primärluftstrahl 4 zeigt divergentes Verhalten und weitet sich dementsprechend von unten nach oben auf, wodurch sich die Ansaugwirkung entsprechend für die einzelnen Geschossebenen ändert. Dies trifft auch auf die sich räumlich verändernden Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Primärluftstrahles 4 zu. Es sind sich von unten nach oben und in den einzelnen Ebenen von innen nach aussen verändernde Strömungsgeschwindigkeiten zu verzeichnen, was durch farbliche Gestaltung und daneben angeordneter Legende dokumentiert ist.

Claims

1. Anordnung zur Entlüftung ein- oder mehrgeschossiger Gebäude, bei der innerhalb und/oder unmittelbar an einem Gebäude mindestens ein vertikal ausgerichteter Schacht (1) vorhanden ist,
zu entlüftende Räume oder Geschossebenen (2, 2') weisen Öffnungen zu jeweils mindestens einem Schacht (1) auf,
in dem einen oder den mehreren Schacht/Schächten (1) ist jeweils mindestens eine erste Gebläseeinrichtung (3), durch Ansaugen von Luft aus zu entlüftenden Räumen, Geschossebenen (2') oder aus der Umgebung, für die Erzeugung mindestens eines vertikal nach oben ausgerichteten Primärluftstrahles (4) angeordnet,
mit dem/den Primärluftstrahl(en) (4) ist durch die Öffnungen aus den Räumen oder Geschossebenen (2) Sekundärluft in mindestens einen Schacht (1) ansaugbar,
für das Nachströmen von Zuluft sind jeweils in den Räumen oder Geschossebenen (2) Nachströmöffnungen (5) oder zweite Gebläseeinrichtungen für Zuluft vorhanden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste(n) Gebläseeinrichtung(en) (3) ansaugseitig unterhalb oder auf Höhe der untersten Geschossebene (2') angeordnet ist/sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen und/oder Nachströmöffnungen (5) verschließbar sind.

4. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Schacht/Schächte (1) an ihrer oberen Stirnseite luftdurchlässig verschlossen ist/sind.

5. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Schacht/Schächte (1) von den Geschossen des Gebäudes allseitig umschlossen ist/sind.

6. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor zur Bestimmung der Konzentration mindestens einer Schadstoffkomponente im Gebäude vorhanden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor je Geschoss oder zu entlüftendem Raum des Gebäudes vorhanden ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Sensor(en) die Konzentration von Kohlenmonoxid misst.

9. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor zur Erfassung von Ereignissen innerhalb des Gebäudes angeordnet und mit einer elektronischen Zähleinrichtung verbunden ist.

10. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Sensor(en) mit einer Steuerung für die erste(n) Gebläseeinrichtung(en) (3) verbunden ist/sind.

11. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Sensor(en) an eine elektronische Steuerung für die Öffnung und das Verschließen der Öffnungen in den einzelnen Räumen oder Geschossebenen (2) angeschlossen ist.

12. Anordnung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäude eine mehrgeschossige Garage für Kraftfahrzeuge ist.

13. Verfahren zur Entlüftung ein- oder mehrgeschossiger Gebäude,
bei der durch mindestens einen innerhalb und/oder unmittelbar am Gebäude angeordneten und vertikal ausgerichteten offenen Schacht (1) mittels mindestens einer ersten Gebläseeinrichtung (3) mindestens ein vertikal nach oben gerichteter Primärluftstrahl (4) erzeugt,
mit dem/den Primärluftstrahl(en) (4) aus zu entlüftenden Räumen oder Geschossebenen (2, 2') durch Öffnungen Sekundärluft angesaugt und
mit dem/den Primärluftstrahl(en) (4) aus dem Gebäude durch den/die Schacht/Schächte (1) entfernt wird sowie
Zuluft durch Nachströmöffnungen (5) oder mittels zweiter Gebläseeinrichtung in die zu entlüftenden Räume oder Geschossebenen (2, 2') gelangt.