WO2003038283A2 - Rauchschutz für räume - Google Patents

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WO2003038283A2 PCT/DE2002/004058 DE0204058W WO03038283A2 WO 2003038283 A2 WO2003038283 A2 WO 2003038283A2 DE 0204058 W DE0204058 W DE 0204058W WO 03038283 A2 WO03038283 A2 WO 03038283A2
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Bernd Rahn
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Alfred Eichelberger Gmbh & Co. Kg
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    • F24F2013/146—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with springs

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for keeping escape and rescue routes smoke-free, taking into account permissible pressure differences in the air in adjacent corridors and stairwells with an overpressure system.
  • Stairwells and corridors are not fire rooms.
  • possible fire areas are represented by the adjacent usage units such as apartments, offices and the like.
  • Mechanical smoke extraction always creates a negative pressure in the exposed room. This can cause fire smoke to be sucked into the stairwell or the hallway from the usage units and make the escape route impassable.
  • Escape and rescue routes should therefore always be treated in conjunction with a supply air fan in order to create an overpressure in the escape route in relation to the usage unit and thus prevent smoke from entering the escape route.
  • the system must generate a controlled overpressure in the escape route in the event of closed doors.
  • the overpressure can prevent smoke from entering as long as all doors are closed. If a door opens, the pressure is equalized in less than a second because the pressure drop propagates at the speed of sound. At this moment it is important to ensure that the door cross-section is flowed through at a sufficient speed. Depending on whether a hallway, a lock or the usage unit is connected, this required speed is between 0.75 and 2 m / s. In order to ensure the flow through the open doors, it is necessary that there are drainage options from the usage units.
  • the overpressure system is therefore required to switch from the volume flow, which is only required to cover the leakage, to the rated volume flow in less than a second in order to achieve sufficient speeds in the open door.
  • V kxwxh 1, 5 in m 3 / s with
  • the flow rate for the door flow of 10,000 m 3 / h is to be set in accordance with the model high-rise directive applicable in Germany, correspondingly more for large stairwells.
  • a security staircase is known in which an overflow opening, which is provided with valve flaps, is provided above the door in each lock and is ventilated by means of a fan with excess pressure at a predeterminable volume flow.
  • EP 0 995 955 A2 has proposed a similarly functioning overpressure flap between a stairwell and a downstream room to maintain the constant pressure in the stairwell.
  • a spring-loaded fire damper for a ventilation duct is also known from the publication DE 198 49 863 A1.
  • a melting element should melt and then move the flap from a rest position to an irreversible closing position.
  • the invention is therefore based on the problem of proposing an improved method and an improved device, with which a fast and weather-independent continuous reaction of the system can be guaranteed in less than a second.
  • the solution according to the invention comprises a fan with a guide device and stabilizer and moving blades which can be adjusted at a standstill, integrated in a housing within an overpressure apparatus;
  • a drivable axial fan is installed centrally in the centrally arranged housing and a bypass with at least one self-closing flap is arranged around this housing.
  • the bypass can also be arranged in the vicinity of the overpressure apparatus if there is a possibility for the air to flow back to the suction side of the fan.
  • a characteristic-stabilized axial fan with an electric drive is used as the fan.
  • the characteristic curve stabilization prevents the demolition area in the left-hand part of the characteristic curve that is common with axial fans. This selection allows use in parallel operation.
  • the bypass has a preferably even number of symmetrical individual flaps with axes of rotation that are preferably perpendicular to one another, the flaps being designed in such a way that they enable bypass flow around the axial fan in the open state and the maximum pressure loss of the bypass flow in the overpressure apparatus with the same size as the required overpressure in Escape route lies and the flow effective Surfaces of the flaps are designed in a certain ratio to the cross-sectional area of the housing.
  • a light system with symmetrical flows and designs is thus proposed, a prerequisite for a self-regulating smoke control system that responds as quickly as possible and is low in maintenance.
  • the flap system is designed in such a way that the flaps can be opened or closed by air force moments or by means of a mechanical tension-compression spring system, the torque curve decreasing depending on the increasing flap opening angle, and a stable working point (intersection) of the curve Spring moments with decreasing air force moments develop above 50 degrees, preferably at about 55-80 degrees flap opening angle.
  • flaps When using several flaps, these preferably have axes of rotation that are perpendicular to one another; in the case of even-numbered bypass flaps, the axes are positively connected; for the sake of simplicity and because of the more favorable flow conditions, all flaps should have a pivoting direction in the same direction. This makes it easier to set and calculate the moments and to design the device easily.
  • the axes of rotation of the flaps are preferably positively connected by means of bevel gears, ideally gear wheels.
  • the process for keeping smoke free, in particular of escape and rescue routes, taking into account permissible pressure differences in the air in adjacent corridors and stairwells with an overpressure system therefore provides for a bypass flow through an axial fan around a, preferably central housing in the overpressure apparatus self-closing system of flaps is generated, ensuring that the flaps open under the effect of a predetermined pressure in the escape route and release the bypass. This regulates the smoke-free arrangement automatically and continuously without external sensors or measuring devices.
  • the method also provides that the necessary moments for opening the flaps are set so that the pressure forces or air forces of the flow in the bypass are sufficient and the moments for closing the flaps are provided by a mechanical tension or compression spring system, the The intersection of both torque curves determines the maximum opening area of the flaps, which creates an automatically acting control system as a result of pressure changes in the escape route, which opens with a reaction time corresponding to the max. Escape route height or escape route length (usually stairwell) taking into account the speed of sound and closing with a reaction time proportional to the moment of inertia / restoring moment of the spring system of the flaps.
  • the system can therefore automatically regulate the following operating states: All doors are closed.
  • An outflow surface is provided in the upper part of the stairwell.
  • the secured outflow can, however, be severely impaired by the flow around the building or by the direct influence of wind, with the result that the pressure builds up too high and the doors can no longer be opened.
  • bypass flaps inside the device ensure that this condition cannot occur.
  • All reactions of the system take place automatically. Additional sensors, pressure regulators, actuators, clamping and transfer points for the pressure system as required in the prior art can be omitted. This means minimizing possible failure components and reducing the probability of failure.
  • Figure 1 is a front view of an overpressure apparatus according to the invention.
  • FIG. 2 shows a simplified longitudinal section through an apparatus according to FIG. 1, showing the effect of a fan when the bypass is closed;
  • FIG. 3 shows a simplified longitudinal section through an apparatus according to FIG. 1, showing the effect of a fan when the bypass is open;
  • FIG. 5 shows a typical escape route / staircase arrangement with downstream fire rooms and a positive pressure smoke control system
  • Fig. 6 perspective top view of a real version of an overpressure apparatus.
  • Each flap 3.1 has a rotational or swiveling axis 3.2, about which it is opened in the same direction by the bypass flow 4 or the prevailing air forces and air moments in short-circuit operation against the restoring moments of the spring system 6 (FIG. 3) or by means of spring forces or moments the spring system 6 is reset (Fig.2).
  • the opening force of the bypass flaps 3.1 is applied by an overpressure in the stairwell / escape route 5 (FIG. 5). This is offset by a spring system 6 with a closing force / restoring force or torque. Via the variation of the spring force by changing e.g. The preload length or other parameters familiar to the person skilled in the art can be used to set the pressure difference at which the flaps are opened. With the flaps open, part of the air quantity 4 circulates within the apparatus in this embodiment of the invention.
  • the pressure is kept constant by automatic pressure relief flaps 3.1 within the overpressure apparatus, which provide bypass areas 3 to the suction side of the device when the permissible pressure difference is exceeded.
  • the system is activated, for example, by smoke detectors 11, which are arranged in front of each access door in the hallway or the lock 9 of the rooms / offices 10 connected downstream outside the protected area. Doors to Stairwell 5 and to lock 9 must be self-closing and at least fire-retardant.
  • each floor E represents a detector line.
  • windows 13 are opened automatically via an actuator.
  • the outflow can also take place via a conventional L90 shaft, to which smoke extraction dampers are connected on each floor.
  • the equipment also typically includes: control cabinet 15, optical smoke switch 11, alarm horn / flashing light combination 12, free-wheeling door closer, weather protection grille / shutter flap combination 14 for air supply to the fan 2, actuator (for window or smoke extraction flap 13).
  • Fig. 4 shows the torque curve in different functional situations
  • Air moment (50 Pa) 1 ⁇ Air moment (50 Pa) 2a Air moment (100 Pa) 3B Air moment (150 Pa) 4 «Air moment (200 Pa)
  • Fig. 6 shows a specific embodiment of the overpressure apparatus 1 with fan 2 in the central housing as it can be used for smoke-free escape routes 5.
  • the bypass 3 is composed of four flaps 3.1 around the housing.
  • the flaps 3.1 pivot about the axes 3.2, the synchronism of which is ensured by bevel gears 3.3. So that the spring 6, adjusted in its effect / resilience for the flaps 3.1 by choosing a suitable length and tensile force over e.g. wire thicknesses of a helical spring that can be used variably, are functional at every opening angle of the flaps, they are connected to the flaps 3.1 via guide links 3.4.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen unter Berücksichtigung von zulässigen Druckdifferenzen in angrenzenden Fluren und Treppenräumen mit einer Überdruckanlage, wobei um ein Gehäuse mit einem Axialventilator (2) eine Bypassströmung durch ein selbstschliessfähiges System von Klappen (3, 3.1) erzeugt wird, wobei sichergestellt wird, dass die Klappen unter der Wirkung eines vorbestimmbaren Überdrucks im Fluchtweg öffnen und den Bypass freigeben. Dabei werden die Momente für das Öffnen der Klappen so eingestellt, dass die Druckkräfte bzw. Luftkräfte der Strömung im Bypass ausreichen und die Momente für das Schliessen der Klappen durch ein mechanisches Zug- oder Druckfedersystem (6) bereitgestellt werden, wodurch ein selbsttätig unmittelbar wirkendes Regelsystem infolge Druckänderung im Fluchtweg entsteht, welches öffnend mit einer Reaktionszeit entsprechend der max. Fluchtweghöhe oder Fluchtweglänge unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit und schließend mit einer Reaktionszeit proportional zum Massenträgheitsmoment / Rückstellmoment des Federsystems (6) der Klappen arbeitet.

Description

Rauchschutz für Räume
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen unter Berücksichtigung von zulässigen Druckdifferenzen der Luft in angrenzenden Fluren und Treppenräumen mit einer Überdruckanlage.
Die Rauchfreihaltung von notwendigen Treppenräumen ist eine wichtige Voraussetzung, um eine Evakuierung von Menschen und einen Löschangriff der Feuerwehr zu ermöglichen. Treppenräume und Flure sind keine Brandräume. Mögliche Brandräume stellen dagegen die angrenzenden Nutzungseinheiten wie Wohnungen, Büros und ähnliches dar. Eine maschinelle Entrauchung erzeugt immer einen Unterdruck im beaufschlagten Raum. Dies kann bewirken, dass aus den Nutzungseinheiten Brandrauch in das Treppenhaus oder den Flur gesaugt und der Rettungsweg unpassierbar wird. Bei Anwendung natürlicher Entrauchung über Rauch-Wärmeabzüge wächst die Gefahr, dass mit abkühlendem Rauch die Anlage unwirksam wird. Die Behandlung von Flucht- und Rettungswegen sollte deshalb immer in Verbindung mit einem Zuluftventilator erfolgen, um im Rettungsweg einen Überdruck gegenüber der Nutzungseinheit zu erzielen und somit das Eindringen von Rauch in den Fluchtweg zu verhindern.
Im Brandfall darf die Druckdifferenz an angrenzenden Standard-Türen von etwa 2m2 Fläche einen Atmosphärenüberdruck von 50 Pa nicht überschreiten, da die maximal zugelassene Tür-Öffnungskraft 100 N beträgt. Sonst besteht das Risiko, dass die Tür im Brandfall von schmächtigen oder behinderten Personen nicht mehr zu öffnen ist. Grundsätzlich zu unterscheiden sind Rauchschutz-Druckanlagen zur Verhinderung eines Raucheintritts sowie Spülanlagen. Während Druckanlagen die Aufgabe haben, einen Raucheintritt vollständig zu verhindern, soll eine Spülanlage eingedrungene Rauchgase verdünnen und abführen.
Im Folgenden werden im Wesentlichen nur Druckanlagen betrachtet. Die Anlage muss einen kontrollierten Überdruck in dem Fluchtweg für den Fall geschlossener Türen erzeugen. Der Überdruck kann einen Raucheintritt verhindern solange alle Türen geschlossen sind. Öffnet sich eine Tür, so erfolgt in einem Zeitraum weniger als einer Sekunde der Druckausgleich, da sich der Druckabfall mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzt. In diesem Moment gilt es sicherzustellen, dass der offene Türquerschnitt mit einer ausreichenden Geschwindigkeit durchströmt wird. Je nachdem, ob sich ein Flur, eine Schleuse oder die Nutzungseinheit anschließt, liegt diese erforderliche Geschwindigkeit zwischen 0,75 und 2 m/s. Um die Durchströmung der offenen Türen sicherzustellen ist es erforderlich, dass Abströmmöglichkeiten aus den Nutzungseinheiten vorhanden sind.
Für die Überdruckanlage gilt also die Forderung, dass sie in weniger als einer Sekunde von dem Volumenstrom, der nur zur Deckung der Leckage erforderlich ist, umschalten muss auf den Bemessungsvolumenstrom, um ausreichende Geschwindigkeiten in der offenen Tür zu erzielen.
Für die Bemessung gilt:
Gemäß der in Deutschland geltenden Muster-Hochhausrichtlinie ist der
Volumenstrom für die Türdurchströmung nach folgender Gleichung anzusetzen:
V = k x b x h 1 ,5 in m3/s mit
V = Volumenstrom k: Faktor, der die Temperaturdifferenz berücksichtigt: k = 1 ,5 wenn sich ein Flur anschließt ; k = 1 ,8 wenn sich eine Nutzungseinheit anschließt b: Türbreite in m h: Türhöhe in m
Daraus ergibt sich für die Dimensionierung der Druck-Anlage: Bemessungsvolumenstrom = Volumenstrom für die Tür-Durchströmung + Leckagevolumenstrom über Undichtigkeitsstellen
Für eine gebräuchliche Spülanlage ist gemäß der in Deutschland geltenden Muster-Hochhausrichtlinie ist der Volumenstrom für die Türdurchströmung von 10.000 m3/h anzusetzen, bei großen Treppenhäusern entsprechend mehr.
Aus der DE 198 41 540 A1 ist ein Sicherheitstreppenhaus bekannt bei dem in jeder Schleuse eine Überströmöffnung, die mit Ventilklappen versehen sind, über der Tür angebracht ist und der mittels Ventilator mit Überdruck bei vorbestimmbarem Volumenstrom belüftet wird.
Mit der Druckschrift EP 0 995 955 A2 wurde eine ähnlich funktionierende Überdruckklappe zwischen einem Treppenraum und einem nachgeschalteten Raum zur Aufrechterhaltung des konstanten Druckes im Treppenhaus vorgeschlagen.
Über die notwendigen extrem kurzen Reaktionszeiten ist nichts berichtet worden, vielmehr scheinen beide Einrichtungen sehr träge zu sein.
Die Druckschriften DE 198 56 193 A1 ; DE 199 37 530 A1 und DE 199 37 532 A1 berichten über Spülanlagen mit Dachentlüftungen, die eine motorische Stelleinrichtung haben. Derartige Rauchentlüftungen sind stör- und wartungsanfällig; sie benötigen elektronische oder elektrische Baugruppen mit einiger Ausfallwahrscheinlichkeit, haben lange Reaktionszeiten und sind wetterabhängig.
Aus der Druckschrift DE 198 49 863 A1 ist noch eine federbelastete Feuerschutzklappe für einen Lüftungskanal bekannt. Bei Feuer soll ein Schmelzelement schmelzen und dann die Klappe aus einer Ruheposition in eine irreversible Schließposition bringen.
Mit der DE 199 19 701 A1 wurde schließlich eine durch Luftdruck zu öffnende Überdruckklappe offenbart, die ein Rückstellmoment über Gewichte erhält. Bisherige regelbare Systeme weisen eine relativ unzuverlässige und träge oder vom Wetter abhängige Bauteilanordnung mit zu hoher Ausfallwahrscheinlichkeit auf.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung vorzuschlagen, womit eine schnelle und vom Wetter unabhängige stetige Reaktion des Systems in weniger als einer Sekunde garantiert werden kann.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Bei einer gattungsgemäßen Überdruckanlage umfasst die erfindungsgemäße Lösung einen Ventilator mit Nachleitapparat und Stabilisator und im Stillstand verstellbaren Laufschaufeln, integriert in ein Gehäuse innerhalb eines Überdruckapparates; in dem zentrisch angeordneten Gehäuse ist ein antreibbarer Axialventilator zentrisch installiert und um dieses Gehäuse ist ein Bypass mit mindestens einer selbstschließfähige Klappe angeordnet. Der Bypass kann auch in einer anderen erfindungsgemäßen Version in der Nähe des Überdruckapparates angeordnet sein, wenn von dort eine Rückströmmöglichkeit der Luft zur Saugseite des Ventilators besteht.
Als Ventilator kommt ein kennlinienstabilisierter Axialventilator mit Elektroantrieb zur Anwendung. Die Kennlinienstabilisierung verhindert das bei Axialventilatoren übliche Abrissgebiet im linken Teil der Kennlinie. Diese Auswahl erlaubt einen Einsatz im Parallelbetrieb.
Der Bypass hat eine vorzugsweise geradzahlige Menge symmetrischer Einzelklappen mit vorzugsweise senkrecht zueinander stehenden Drehachsen, wobei die Klappen so gestaltet sind, dass sie im geöffneten Zustand eine Bypassströmung um den Axialventilator ermöglichen und der maximale Druckverlust der Bypassströmung im Überdruckapparat bei gleicher Größe wie der geforderte Überdruck im Fluchtweg liegt und die strömungswirksamen Flächen der Klappen in einem bestimmten Verhältnis zur Gehäuse- Querschnittsfläche ausgeführt sind.
Damit ist ein leichtes System mit symmetrischen Strömungen und Bauformen vorgeschlagen, eine Voraussetzung für ein möglichst schnell reagierendes sich selbst regelndes Rauchfreihaltungssystem und geringe Wartungsanfälligkeit.
Das Klappensystem ist so gestaltet, dass das Öffnen bzw. das Schließen der Klappen durch Luftkraftmomente bzw. mittels eines mechanischen Zug-Druck- Federsystems möglich ist, wobei der Momentenverlauf in Abhängigkeit vom zunehmenden Klappenöffnungswinkel abnimmt, und ein stabiler Arbeitspunkt (Schnittpunkt) des Verlaufs der Federmomente mit den abnehmenden Luftkraftmomenten sich oberhalb 50 Grad, vorzugsweise bei etwa 55 - 80 Grad Klappenöffnungswinkel ausbildet.
Bei Verwendung mehrerer Klappen haben diese vorzugsweise senkrecht aufeinander stehende Drehachsen; bei geradzahligen Bypass-Klappen sind die Achsen formschlüssig verbunden; alle Klappen sollten der Einfachheit halber und wegen günstigerer Strömungsverhältnisse eine gleichsinnige Schwenkrichtung haben. Damit lassen sich die Momente einfacher einstellen und berechnen und der Apparat einfach gestalten.
Vorzugsweise sind die Drehachsen der Klappen mittels Kegelräder, am besten Zahnräder, formschlüssig verbunden.
Das Verfahren zur die Rauchfreihaltung, insbesondere von Flucht- und Rettungswegen unter Berücksichtigung von zulässigen Druckdifferenzen der Luft in angrenzenden Fluren und Treppenräumen mit einer Überdruckanlage, sieht daher vor, dass um ein, vorzugsweise zentrales Gehäuse in dem Überdruckapparat, mit einem Axialventilator eine Bypassströmung durch ein selbstschließfähiges System von Klappen erzeugt wird, wobei sichergestellt wird, dass die Klappen unter der Wirkung eines vorbestimmbaren Überdrucks im Fluchtweg öffnen und den Bypass freigeben. Damit regelt sich die Rauchfreihalteaniage ohne externe Sensoren oder Messgeräte selbsttätig und stetig. Das Verfahren sieht auch vor, dass die notwendigen Momente für das Öffnen der Klappen so eingestellt werden, dass die Druckkräfte bzw. Luftkräfte der Strömung im Bypass ausreichen und die Momente für das Schließen der Klappen durch ein mechanisches Zug- oder Druckfedersystem bereitgestellt werden, wobei der Schnittpunkt beider Momentenverläufe so die maximal sich einstellende Öffnungsfläche der Klappen bestimmt, wodurch ein selbsttätig unmittelbar wirkendes Regelsystem infolge Druckänderungen im Fluchtweg entsteht, welches öffnend mit einer Reaktionszeit entsprechend der max. Fluchtweghöhe oder Fluchtweglänge ( in der Regel Treppenhaus) unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit und schließend mit einer Reaktionszeit proportional zum Massenträgheitsmoment / Rückstellmoment des Federsystems der Klappen arbeitet.
Die Anlage kann somit folgende Betriebszustände selbsttätig ausregeln: Alle Türen sind geschlossen.
Zur Erzielung des gewünschten vorbestimmbaren Überdrucks wird nur soviel Luft in den Druckraum (Fluchtweg) gebracht, wie zur Deckung bauseitiger Leckagen erforderlich ist. Die Bypass-Klappen sind in diesem Betriebszustand offen. Eine Tür ist geöffnet.
Sofern aus den nachgeschalteten Räumen eine Abströmung erfolgen kann, führt der Druckabfall zu einem sofortigen Schließen der Klappen und der offene Türquerschnitt wird nun in Richtung Brandraum durchströmt. Einsatz in Spülanlagen.
Im oberen Teil des Treppenhauses wird eine Abströmfläche bereitgestellt. Die gesicherte Abströmung kann allerdings im Betriebsfall durch die Gebäudeumströmung oder durch direkten Windeinfluss stark beeinträchtigt werden, mit der Folge eines zu hohen Druckaufbaus und damit nicht mehr zu öffnender Türen.
Die Bypassklappen innerhalb des Gerätes stellen sicher, dass dieser Zustand nicht eintreten kann. Die Vorteile des Systems sind offensichtlich. Alle Reaktionen der Anlage erfolgen selbsttätig. Zusätzliche Messwertgeber, Druckregler, Stellantriebe, Klemm- und Übergabestellen für die Überdruckanlage wie im Stand der Technik erforderlich, können entfallen. Dies bedeutet eine Minimierung möglicher Ausfallkomponenten und Verringerung der Ausfallwahrscheinlichkeiten.
Anhand einer Zeichnung sollen die Probleme und Lösungen sowie Vorteile der Erfindung näher dargestellt werden. Es zeigen
Fig. 1 die Vorderansicht eines Überdruckapparates gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen simplifizierten Längsschnitt durch einen Apparat gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Wirkung eines Ventilators bei geschlossenem Bypass;
Fig. 3 einen simplifizierten Längsschnitt durch einen Apparat gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Wirkung eines Ventilators bei geöffnetem Bypass;
Fig. 4 eine Momentendarstellung der Luftkräfte und Federkräfte über verschiedenen Öffnungswinkeln der Klappen des Bypass;
Fig. 5 eine typische Fluchtweg / Treppenhausanordnung mit nachgeschalteten Brandräumen und einer Überdruck-Rauchfreihaltungsanlage;
Fig. 6 perspektivische Draufsicht auf eine reale Ausführung eines Überdruckapparates.
Gleiche Bezugszeichen in der folgenden Beschreibung beziehen sich auf identische oder funktionsgleiche Teile.
Übersicht zu den Fig. 1 -3 und 5.
Innerhalb des Kastengerätes / Überdruckapparates 1 sind sowohl der Zuluftventilator 2 in einem zentrischen Gehäuse als auch die über einen Federmechanismus 6 selbsttätig wirkenden Druckentlastungs-Klappen 3, 3.1 angeordnet. Diese Klappen öffnen selbsttätig, wenn der Überdruck den angestrebten Wert überschreitet und schaffen einen Bypass 4 zur Saugseite des Ventilators 2.
Fig. 1 zeigt dabei 4 symmetrisch um das Gehäuse mit dem Ventilator angeordnete Klappen 3.1 , die gemeinsam das Bypasssystem 3 bilden. Jede Klappe 3.1 weist eine Dreh- oder Schwenkachse 3.2 auf, um die sie gleichsinnig durch den Bypassstrom 4 bzw. die herrschenden Luftkräfte und Luftmomente im Kurzschlussbetrieb gegen die Rückstellmomente des Federsystems 6 geöffnet wird (Fig. 3) oder durch Federkräfte bzw, -momente mittels des Federsystems 6 rückgestellt wird (Fig.2).
Die Öffnungskraft der Bypassklappen 3.1 wird durch einen Überdruck im Treppenraum/Fluchtweg 5 (Fig. 5) aufgebracht. Dem steht über ein Federsystem 6 mit einer Schließkraft / Rückstellkraft bzw. -Moment gegenüber. Über die Variation der Federkraft durch Verändern von z.B. der Vorspannlänge oder dem Fachmann geläufigen anderen Parametern lässt sich die Druckdifferenz einstellen, bei der die Öffnung der Klappen erfolgt. Bei geöffneten Klappen zirkuliert ein Teil der Luftmenge 4 innerhalb des Apparates bei dieser Ausführungsform der Erfindung.
Wenn durch sich öffnende Türen 7 der Überduck abfällt, bewirkt das Federsystem 6 eine sofortige Schließbewegung der Klappen 3. Gefördert wird mit dem Ventilator 2 nun der Bemessungsvolumenstrom V zur Aufrechterhaltung des vorbestimmbaren Überdruckes.
Durch den Überdruckapparat 1 wird im Treppenraum 5 ein kontrollierter Überdruck von z.B. 50 Pa aufgebaut. Die Druck-Konstanthaltung erfolgt durch selbsttätig wirkende Druckentlastungsklappen 3.1 innerhalb des Überdruckapparates, die beim Überschreiten der zulässigen Druckdifferenz Bypass-FIächen 3 zur Saugseite des Gerätes bereitstellen.
Die Ansteuerung der Anlage erfolgt z.B. über Rauchmelder 11 , die vor jeder Zugangstür im Flur oder der Schleuse 9 der nachgeschalteten Räume / Büros 10 außerhalb des geschützten Bereichs angeordnet werden. Türen zum Treppenraum 5 und zur Schleuse 9 müssen selbstschließend und mindestens feuerhemmend sein.
Bei Rauchdetektierung der Rauchmelder 11 wird die Rauchschutz- Druckanlage, der Überdruckapparat 1 in Betrieb gesetzt. Gleichzeitig können Signalhupen und Freilauf-Türschließer an den Türen 7 aktiviert werden. Jede Etage E stellt eine Melder-Linie dar. In dem vom Brand betroffenen Geschoss werden automatisch über einen Stellantrieb Fenster 13 geöffnet. Die Abströmung kann auch über einen üblichen L90-Schacht, an dem geschossweise Entrauchungsklappen angeschlossen sind, erfolgen.
Nur wenn eine Abströmmöglichkeit aus dem Brandraum 10 bzw. aus zwischengeschalteten Einheiten gegeben ist, kann gewährleistet werden, dass bei geöffneten Treppenraum-Türen 7 eine Durchströmung in Richtung Brandraum erfolgen kann.
Die Ausstattung umfasst des Weiteren typischerweise: Schaltschrank 15, optische Rauchschalter 11 , Alarmhupen-Blitzleuchten- Kombination 12, Freilauf-Türschließer, Wetterschutzgitter-Jalousieklappen- Kombination 14 für Luftzufuhr zum Ventilator 2, Stellantrieb (für Fenster oder Entrauchungsklappe 13).
Fig. 4 zeigt den Momentenverlauf in verschiedenen Funktionssituationen der
Druckanlage.
Dargestellt sind sechs verschiedene Verläufe von Momenten M in Ncm und eine Arbeitslinie des erfindungsgemäßen Systems neben verschiedenen
Luftkraftmomenten bei geschlossenem Bypass, jeweils über dem
Öffnungswinkel a in Gradstufen vom 0 - 90 Grad.
Legende zu Fig. 4: Öffnungsmoment „Tür zu", frei ansaugend (220 Pa Druck) u Öffnungsmoment frei ausblasend saugseitig (70 - 80 Pa) Δ Öffnungsmoment frei ausblasend saugseitig (200 Pa) x Öffnungsmoment frei ansaugend druckseitig, Bypass offen * Öffnungsmoment mit Saugleitung, druckseitig geschlossen • Öffnungsmoment mit Saugleitung; Bypass offen □ Arbeitslinie
1 ■ Luftkraftmoment (50 Pa) 2a Luftkraftmoment (100 Pa) 3B Luftkraftmoment (150 Pa) 4« Luftkraftmoment (200 Pa)
Es ergeben sich durch die fachmännische Auslegung des Apparates mit Bypass jeweils klare Schnittpunkte der Arbeitslinie mit allen Momentenverläufen / Öffnungsmomenten.
Fig. 6 zeigt eine konkrete Ausführungsform des Überdruckapparates 1 mit Ventilator 2 im zentrischen Gehäuse wie er für Rauchfreihaltung der Fluchtwege 5 nutzbar ist.
Der Bypass 3 setzt sich aus vier Klappen 3.1 um das Gehäuse zusammen. Die Klappen 3.1 schwenken um die Achsen 3.2, deren Gleichlauf durch Kegelzahnräder 3.3 sichergestellt wird. Damit die Feder 6, eingestellt in ihrer Wirkung / Rückstellfähigkeit für die Klappen 3.1 durch Wahl einer geeigneten Länge und Zugkraft über z.B. variabel verwendbare Drahtstärken einer Schraubenfeder, bei jedem Öffnungswinkel der Klappen in Funktion sind, werden sie über Führungskulissen 3.4 mit den Klappen 3.1 verbunden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtungssystem für die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen unter Berücksichtigung von zulässigen Druckdifferenzen der Luft in angrenzenden Fluren und Treppenräumen mit einer Überdruckanlage, umfassend einen Ventilator mit Nachleitapparat und Stabilisator und im Stillstand verstellbaren Laufschaufeln, integriert in ein Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Überdruckapparates (1) in dem zentrisch angeordneten Gehäuse ein antreibbarer Axialventilator (2) zehtrisch installiert und um dieses Gehäuse oder in der Nähe des Überdruckapparates mit einer Rückströmmöglichkeit für die Luft zur Saugseite des Ventilators ein Bypass mit mindestens einer selbstschließfähigen Klappe (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass eine geradzahlige Menge symmetrischer Einzelklappen (3.1) mit Drehachsen (3.2) umfasst, wobei die Klappen so gestaltet sind, dass sie im geöffneten Zustand eine Bypassströmung (4) um den Axialventilator (2) ermöglichen und der maximale Druckverlust der Bypassströmung im Überdruckapparat bei gleicher Größe wie der geforderte Überdruck im Fluchtweg (5) liegt und die strömungswirksamen Flächen der Klappen (3) in einem bestimmten Verhältnis zur strömungswirksamen Querschnittsfläche des Gehäuses ausgeführt sind.
3. Vorrichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der strömungswirksamen Querschnittsfläche des Gehäuses zur strömungswirksamen Bypassfläche >1 ,4, vorzugsweise 1 ,6 bis 2,1 , und das Verhältnis Gehäuselänge zu Gehäusehöhe >1 ,1 , vorzugsweise 1 ,15 bis 1 ,3 beträgt .
4.. Vorrichtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klappensystem so gestaltet ist, dass das Öffnen bzw. das Schließen der Klappen durch Luftkraftmomente bzw. mittels eines mechanischen Zug-Druck-Federsystems möglich ist, wobei der Momentenverlauf in Abhängigkeit vom zunehmenden Klappenöffnungswinkel abnimmt, und ein stabiler Arbeitspunkt (Schnittpunkt) des Verlaufs der Federmomente mit den abnehmenden Luftkraftmomenten sich oberhalb 50 Grad, vorzugsweise bei etwa 55 - 80 Grad, Klappenöffnungswinkel (a) ausbildet.
5. Vorrichtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht aufeinander stehende Drehachsen der geradzahligen Bypass-Klappen formschlüssig verbunden sind.
6. Vorrichtungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Klappen mittels Kegelräder formschlüssig verbindbar sind.
7. Vorrichtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Klappen für eine gleichsinnige Schwenkrichtung ausgelegt sind.
8. Vorrichtungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei horizontaler Anordnung der Überdruckanlage die Bypassklappen gewichtskompensiert gestaltet sind.
9. Verfahren zur die Rauchfreihaltung von Flucht- und Rettungswegen unter Berücksichtigung von zulässigen Druckdifferenzen der Luft in angrenzenden Fluren und Treppenräumen mit einem Überdruckapparat mit Axialventilator in einem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass um das Gehäuse mit dem Axialventilator (2) oder in der Nähe des Überdruckapparates mit einer Rückströmmöglichkeit der Luft zur Saugseite des Ventilators eine Bypassströmung (4) mittels eines selbstschließfähigen Systems von Klappen (3) erzeugt wird, wobei sichergestellt wird, dass die Klappen (3) unter der Wirkung eines vorbestimmbaren Überdrucks im Fluchtweg (5) öffnen und den Bypass (4) freigeben.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Momente für das Öffnen der Klappen so eingestellt werden, dass die Druckkräfte bzw. Luftkrafte der Strömung im Bypass (4) ausreichen und die Momente für das Schließen der Klappen durch ein mechanisches Zug- oder Druckfedersystem (6) bereitgestellt werden, wobei der Schnittpunkt beider Momentenverläufe so die maximal sich einstellende Öffnungsfläche der Klappen bestimmt, wodurch ein selbstätig unmittelbar wirkendes Regelsystem infolge Druckänderungen im Fluchtweg entsteht, welches öffnend mit einer Reaktionszeit entsprechend der max. Fluchtweghöhe oder Fluchtweglänge unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit und schließend mit einer Reaktionszeit proportional zum Massenträgheitsmoment / Rückstellmoment des Federsystems der Klappen arbeitet.
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