WO2020034045A1 - Druckabschirmungssystem, differenzdruckanlage und gebäude - Google Patents

Druckabschirmungssystem, differenzdruckanlage und gebäude Download PDF

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WO2020034045A1
WO2020034045A1 PCT/CH2019/050016 CH2019050016W WO2020034045A1 WO 2020034045 A1 WO2020034045 A1 WO 2020034045A1 CH 2019050016 W CH2019050016 W CH 2019050016W WO 2020034045 A1 WO2020034045 A1 WO 2020034045A1
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opening
pressure
air
columns
shielding system
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PCT/CH2019/050016
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Inventor
Emanuel NIEDERHAUSER
Original Assignee
Jomos Brandschutz Ag
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Publication date
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F9/00—Use of air currents for screening, e.g. air curtains
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F2009/007—Use of air currents for screening, e.g. air curtains using more than one jet or band in the air curtain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/0001—Control or safety arrangements for ventilation
    • F24F2011/0002—Control or safety arrangements for ventilation for admittance of outside air
    • F24F2011/0004—Control or safety arrangements for ventilation for admittance of outside air to create overpressure in a room

Definitions

  • the present invention relates to a
  • Pressure shielding system for maintaining the pressure difference at an opening of a building between two areas with different pressure according to claim 1, a differential pressure system according to claim 9 and a building according to claim 10.
  • Typical security zones are escape, rescue and attack routes such as security stairwells, fire service lifts or vestibules.
  • Smoke and fire gases are kept away from the security zones by means of differential pressure systems, which generate an overpressure in the security zones.
  • an overpressure is required in the safety zone opposite the fire area, which is achieved by the constant supply of fresh air. This overpressure creates an air flow at each opening between the safety zone and the fire area or an outside area, which suppresses smoke and fire gases.
  • a disadvantage of the existing differential pressure systems is the fact that the constantly introduced air escapes from the safety zone not only through the opening to the fire area, but also through various types of leakage such as open exit doors or escape routes. This causes high air losses, due to which the required overpressure of the safety zone is difficult to build up and maintain.
  • EP1342959A1 describes a device for shielding openings, wherein two core air jet nozzles arranged in different edge regions of the opening generate air jets which are directed through the opening into the interior of the building.
  • a device for generating an air curtain is presented in US3157105, wherein two columns located on opposite sides of the opening generate air jets. These air jets are directed in the direction of the air flow to be prevented and directed against each other so that they meet in front of the opening and generate a counterflow that is to be prevented Counteracts airflow.
  • DE10005964A1 discloses a device for preventing the ingress of drafts through an opening in a building, with two fans arranged outside the building, which produce an air curtain in front of the opening. To generate the air curtain, the fans are spaced from the building and from the opening by an air gap.
  • EP2995876A2 presents a device for generating an air curtain, with which the escape of warm air from a warm room and the entry of cold air into the warm room can be avoided.
  • modular rotatable blowers are arranged on opposite sides of the opening, with which air is blown in different directions.
  • the air at the bottom of the opening can be blown in one direction against the entry of cold air and at the top of the opening in the opposite direction against the exit of warm air.
  • the object of the present invention is now to reduce and stabilize the leakage flow and the resulting air and pressure loss at openings in a security zone under excess pressure, without these openings and thus potential escape, attack and and having to permanently block escape routes.
  • Figure 1 shows a front view of the pressure shielding system
  • FIGS. 2a-d top views of the pressure shielding system
  • Figure 3 a front view of the pressure shielding system, in operation
  • the basis of the invention is a pressure shielding system for maintaining the pressure difference at a rectangular opening 11 of a building 1 between a security zone A with higher pressure, which is located in the building, and an area B with lower pressure, normally outside the building outdoors.
  • the pressure shielding system is put into operation and by means of air jets S generated, the leakage flow is restricted through the opening 11, the inner pressure region of the safety zone A is shielded from the region B, and the excess pressure of the safety zone A is maintained.
  • the pressure shielding system consists of two columns 2, which are attached on opposite sides of the rectangular opening 11 (FIGS. 1 to 4). According to the invention, with these columns 2 on opposite sides of the opening 11, air jets S are generated which are in front of the opening 11 within the
  • the velocity component of the air jets S in the direction opposite the leakage flow at the intersection line K must be at least as large as the velocity of the leakage flow at the intersection line K.
  • the opposite velocity components of the leakage flow and the air jets are equal .
  • the velocity component of the air jets S in the direction opposite to the leakage flow at the intersection line K can also be somewhat smaller or larger, e.g. depending on the required shielding effect or in summer / winter, in order to take into account existing pressure differences between the safety zone A and the area B, which may exist due to temperature differences and weather conditions.
  • the air jets S are parallel over the entire length of each column 2, with the same orientation and the same strength.
  • the crossing line K is therefore parallel to the columns 2.
  • the columns 2 on the one opposite sides of the opening 11 are attached, which are the least distant from each other, so that the air jets S must cover the shortest possible distance before they meet with the greatest possible force. So that the air jets S shield the entire area of the opening 11, the columns 2 must extend in one direction at least over the entire extent of the opening 11.
  • the columns 2 are arranged symmetrically mirrored on both sides of the opening 11 and generate symmetrically mirrored air jets S.
  • Each column 2 has at least one air inlet 21, at least one air outlet 22 and at least one flow drive.
  • Each air outlet 22 defines an outlet direction in which the air jet S is blown. So that the air jets S of the opposite columns 2 meet within the safety zone A at the intersection line K, the columns 2 and the air outlets 22 are oriented such that the exit directions of the air outlets 22 intersect in the safety zone A at the intersection line K.
  • the exit directions have an acute angle to the opening plane 11, preferably between 5 ° and 70 ° and the generated air jets S meet at the crossing line K with an angle ⁇ between 0 ° and 180 ° (FIG. 2a).
  • the alignment of the air outlets 22 with an optimal angle considerably improves the penetration effect of the air jet into the safety zone A against the leakage flow. Angles of approximately 45 ° are most efficient.
  • the air inlets 21 are therefore in the security zone A, for example on the sides of the columns 2 which face the security zone A (FIG. 2a) or on the sides of the columns 2 which face the opening 11 ( Figure 2b).
  • These design variants make it possible either to arrange the columns 2 in the security zone A on opposite sides of the opening 11 (FIGS. 2a-b), or to integrate them in a wall (see e.g. FIG. 2c).
  • the air outlets 22 are therefore in the safety zone A (FIGS. 2a-b) or in the opening
  • FIGS. 2a and 2c are directed away from the opening 11, so that the generated air jets S are directed away from the opening 11.
  • the embodiment variant of FIGS. 2a and 2c with the air inlets 21 on the sides of the columns 2, which face the security zone A, is preferred because the air is thereby sucked in at right angles to the plane of the opening 11 and a circulating convection current arises due to the air jets S ( Figure 2d), which effectively reduces the leakage current.
  • the columns 2 are arranged directly on or in the opening 11, without a gap between the columns 2 and the building 1 at the opening 11. This prevents undesirable air flows and pressure losses between the Pillars 2 and the opening 11 avoided. It is also advantageous if the air outlets 22 of the columns also bear directly on or in the opening 11 so that the air jets S produced counteract the leakage flow better and effectively prevent the pressure loss.
  • each column 2 with a single, continuous air outlet 22 which is designed as a slot. It is also conceivable that the width of each air outlet 22 depends on Adjust airflow to always have the perfect effect and
  • each air inlet 21 can be provided, which are distributed over the entire length of the columns 2.
  • the flow drives are electric fans, which may be individually controllable. The fan speed can be set or controlled as required.
  • the fans of one column 2 are not necessarily arranged symmetrically to the fans of the opposite column 2. It is advantageous if each column 2 contains at least two fans arranged over the entire length, so that the air is withdrawn from the safety zone A uniformly over the entire length of the columns 2.
  • the openings 11 for which the present invention is intended include Escape, rescue and
  • the shield in the upper region of the opening 11 has a triangular gap through which air and thus pressure can escape (FIG. 3a).
  • a cover 3 in the form of a roof 3 is arranged at the upper end of the columns 2, which is arranged between them at one end of the columns and thus completes the shielding (FIGS. 3b-c).
  • the screen 3 protrudes from the opening 11 at least to the intersection line K, where the opposite air jets meet, into the security zone A (FIG. 3c).
  • the diaphragm 3 is a flat rectangular plate which is arranged at right angles and horizontally at the end of the columns 2.
  • the panel 3 can be attached to those sides of the opening 11 on which there is no column. If the opening 11 is a door, no cover 3 is necessary at the lower end of the columns 2, since the room floor RB fulfills the role of a cover 3.
  • the columns 2 can be arranged vertically and in parallel on opposite sides of the door frame, and the cover 3 can be arranged at the upper end of the columns 2 and the door frame at right angles thereto in the horizontal direction.
  • the opening 11 is a window is, for example, the columns 2 can also be arranged horizontally on the upper and lower edge of the window, and two panels 3 arranged vertically on opposite sides of the window edge. If the opening 11 is a roof hatch or is in the floor, the columns 2 can be arranged on any opposite sides of the opening 11, and two panels 3 on the other two opposite sides.
  • the two columns 2 are connected to a third column 4, with which air jets S can be generated (FIG. 4).
  • the opening 11 is completely surrounded by the columns 2, 4 on 3 sides and the aforementioned gap in the shielding is also closed.
  • the third column 4 and the panel 3 can be combined.
  • the pressure shielding system according to the invention can be used in a differential pressure system.
  • a differential pressure system comprises a supply air fan for introducing fresh air from an area B, usually outdoors, with a lower pressure into a security zone A with a higher pressure, a flap between the security zone A and the area B, for pressure relief to the outside, and at least one door between security zone A and area B, which is provided with the pressure shielding system.
  • the flap is movable between an open position and a tightly closed position. In the open position, air and pressure can escape through the flap from safety zone A to prevent the pressure from becoming too high. In the tightly closed position, no air and no pressure can escape through the flap, so that it can be increased.
  • the flap can be provided with a spring, for example, which allows the flap to open spontaneously at high pressure in the safety zone A and closes it automatically and at least partially again as soon as the pressure drops again.
  • the flap is pressure-controlled by an electronic system.
  • Such a differential pressure system is used particularly advantageously in a building, for example in a security staircase (security zone A).
  • the building often also includes an anteroom, a fire chamber, an outflow channel and the differential pressure system a second flap, which are arranged as follows.
  • the anteroom is located between the stairwell and the fire room, the outflow channel connects the anteroom with an area outside the building (area B) and the second flap is between the anteroom and the
  • the pressure shielding system according to the invention was attached to an opening of a test room (security zone A), in which an overpressure was generated in relation to the outside atmosphere (area B).
  • the tests were carried out with a test room with a volume of 5.25 mx 4.6 mx 4 m (length x width x height) and with leakage through secondary openings of 200 m 3 / h at 50 Pa pressure difference with the outside atmosphere.
  • the opening to which the pressure shielding system is attached is a door opening with dimensions 0.9 mx 2.1 m (width x height).
  • An overpressure of approx. 4 Pa up to approx. 50 Pa was generated in the test room compared to the outside atmosphere and the resulting volume flow through the door opening was measured.
  • FIG. 3c shows the volume flow over the differential pressure for an opening without

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Abstract

Druckabschirmungssystem zur Aufrechterhaltung des Druckunterschieds an einer rechteckigen Öffnung eines Gebäudes zwischen einer Sicherheitszone mit höherem Druck und einem Bereich mit niedrigerem Druck, welches mindestens zwei Säulen umfasst, die innerhalb der Sicherheitszone auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung angeordnet sind und sich über die gesamte Ausdehnung der Öffnung erstrecken, wobei jede Säule mindestens einen über die ganze Länge der Säule ausgebildeten Luftaustritt aufweist, der eine Austrittsrichtung definiert. Die Säulen und die Luftaustritte sind derart ausgerichtet, dass die Austrittsrichtungen der Luftaustritte der gegenüberliegenden Säulen in der Sicherheitszone bei einer Kreuzungslinie kreuzen. An einem Ende der Öffnung ist eine Blende zwischen den Säulen angeordnet, welche von der Öffnung in die Sicherheitszone mindestens bis zur Kreuzungslinie hineinragt.

Description

Druckabschirmungssystem, Differenzdruckanlage und Gebäude
Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Druckabschirmungssystem zur Aufrechterhaltung des Druckunterschieds an einer Öffnung eines Gebäudes zwischen zwei Bereichen mit unterschiedlichem Druck gemäss Patentanspruch 1, eine Differenzdruckanlage gemäss Patentanspruch 9 sowie ein Gebäude gemäss Patentanspruch 10.
Um die Brandschutzanforderungen zu erfüllen, werden neue Gebäude, insbesondere Hochhäuser, mit sog.
Sicherheitszonen versehen, in welche im Brandfall das Eindringen von Feuer, Rauch und Brandgase verhindert ist. Typische Sicherheitszonen sind Flucht-, Rettungs- und Angriffswege wie Sicherheitstreppenräume, Feuerwehraufzüge oder Vorräume davon. Rauch und Brandgase werden von den Sicherheitszonen mittels Differenzdruckanlagen abgehalten, welche in den Sicherheitszonen einen Überdruck erzeugen. Um das Eindringen von Rauch und Brandgasen wirksam zu verhindern, ist in der Sicherheitszone gegenüber dem Brandraum einen Überdruck gefordert, welcher durch ständige Zuführung von frischer Luft erreicht wird. Dieser Überdruck erzeugt an jeder Öffnung zwischen der Sicherheitszone und dem Brandraum oder einem Aussenraum einen Luftstrom, welcher Rauch und Brandgase zurückdrängt. Nachteilig an den bestehenden Differenzdruckanlagen ist der Umstand, dass die ständig eingebrachte Luft von der Sicherheitszone nicht nur über die Öffnung zum Brandraum entweicht, sondern auch durch verschiedene Arten von Leckagen wie z.B. offen stehende Ausgangstüren oder Rettungswege. Dies verursacht hohe Luftverluste, aufgrund deren der geforderte Überdruck der Sicherheitszone schwer aufzubauen und aufrechtzuerhalten ist.
Im Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen bekannt, mit welchen der Austausch von Luft, Rauch oder Staub an Öffnungen eines Gebäudes vermieden oder verringert werden kann .
In der EP1342959A1 ist eine Vorrichtung zur Abschirmung von Öffnungen beschrieben, wobei zwei in verschiedenen Randbereichen der Öffnung angeordneten Kernluftstrahldüsen Luftstrahlen erzeugen, die durch die Öffnung hindurch in das innere des Gebäudes gerichtet sind.
In der US3157105 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftschleiers vorgestellt, wobei zwei, sich auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung befindende, Säulen Luftstrahlen erzeugen. Diese Luftstrahlen sind in der Richtung des zu verhindernden Luftstroms und gegeneinander gerichtet, so dass sie sich vor der Öffnung treffen und einen Gegenstrom erzeugen, der dem zu verhindernden Luftstrom entgegenwirkt.
In der DE10005964A1 ist eine Vorrichtung zum Verhindern des Eindringens von Zugluft durch eine Öffnung eines Gebäudes offenbart, mit zwei ausserhalb des Gebäudes angeordneten Gebläsen, die vor der Öffnung einen Luftschleier erzeugen. Zur Erzeugung des Luftschleiers sind die Gebläse über einen Luftspalt vom Gebäude und von der Öffnung beabstandet.
In der EP2995876A2 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftschleiers vorgestellt, mit welchem der Austritt von warmer Luft aus einem warmen Raum und der Eintritt von kalter Luft in den warmen Raum vermieden werden kann. Dafür sind auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung modulare drehbare Gebläse angeordnet, mit welchen Luft in verschiedene Richtungen geblasen wird. So kann die Luft am untersten Ende der Öffnung in einer Richtung gegen den Eintritt von kalter Luft geblasen werden und am obersten Ende der Öffnung in der entgegengesetzten Richtung gegen den Austritt von warmer Luft geblasen werden.
Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, den Leckagestrom und den daraus resultierenden Luft- und Druckverlust an Öffnungen einer unter Überdruck stehenden Sicherheitszone zu vermindern und zu stabilisieren, ohne diese Öffnungen und somit potenzielle Flucht-, Angriffs- und Rettungswege dauerhaft versperren zu müssen.
Diese Aufgabe lösen das Druckabschirmungssystem gemäss Patentanspruch 1, eine Differenzdruckanlage gemäss
Patentanspruch 9 und eine Gebäude gemäss Anspruch 10. Weitere Merkmale und Ausführungsbeispiele gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
In den Zeichnungen zeigt: Figur 1 Vorderansicht des Druckabschirmungssystems
Figuren 2a-d Draufsichten des Druckabschirmungssystems
Figur 3a Vorderansicht des Druckabschirmungssystems, in Betrieb
Figur 3b Perspektivansicht des
Druckabschirmungssystems mit Dach
Figur 3c Seitenansicht des
Druckabschirmungssystems mit Dach
Figur 3d Resultate der Versuche ohne
Druckabschirmungssystems, mit
Druckabschirmungssystem mit Dach und mit
Druckabschirmungssystem ohne Dach Figur 4 Vorderansicht des Druckabschirmungssystems, mit einer dritten Säule, in Betrieb
Die Figuren stellen mögliche Ausführungsbeispiele dar, welche in der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden.
Grundlage der Erfindung ist ein Druckabschirmungssystem zur Aufrechterhaltung des Druckunterschieds an einer rechteckigen Öffnung 11 eines Gebäudes 1 zwischen einer Sicherheitszone A mit höherem Druck, welche sich im Gebäude befindet, und einem Bereich B mit niedrigerem Druck, normalerweise ausserhalb des Gebäudes im Freien. Im Ereignisfall wird das Druckabschirmungssystem in Betrieb gesetzt und mittels erzeugter Luftstrahlen S wird der Leckagestrom durch die Öffnung 11 eingedämmt, der innere Druckbereich der Sicherheitszone A vom Bereich B abgeschirmt, und der Überdruck der Sicherheitszone A aufrechterhalten .
Das erfindungsgemässe Druckabschirmungssystem besteht aus zwei Säulen 2, welche auf gegenüberliegenden Seiten der rechteckigen Öffnung 11 angebracht sind (Figuren 1 bis 4) . Gemäss Erfindung werden mit diesen Säulen 2 auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 11 Luftstrahlen S erzeugt, die vor der Öffnung 11 innerhalb der
Sicherheitszone A entlang einer Kreuzungslinie K Zusammentreffen (Figur 2a) . Die Luftstrahlen S werden in
Richtung der Sicherheitszone A entgegen dem Leckagestrom eingeblasen, um diesen einzudämmen und den Überdruck der Sicherheitszone A aufrechtzuerhalten. Um dies zu erreichen, muss die Geschwindigkeitskomponente der Luftstrahlen S in der dem Leckagestrom entgegengesetzten Richtung an der Kreuzungslinie K zumindest so gross sein wie die Geschwindigkeit des Leckagestroms an der Kreuzungslinie K. In der bevorzugten Ausführungsvariante sind die entgegengesetzten Geschwindigkeitskomponenten des Leckagestroms und der Luftstrahlen gleich gross. Je nach Anwendung kann die Geschwindigkeitskomponente der Luftstrahlen S in der dem Leckagestrom entgegengesetzten Richtung an der Kreuzungslinie K auch etwas kleiner oder grösser sein, z.B. abhängig von der geforderten Abschirmwirkung oder im Sommer/Winter, um bestehende Druckunterschiede zwischen der Sicherheitszone A und dem Bereich B zu berücksichtigen, die aufgrund von Temperaturunterschieden und Wetterverhältnissen vorhanden sein können. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Luftstrahlen S über die gesamte Länge jeder Säule 2 parallel, mit der gleichen Ausrichtung und der gleichen Stärke. Die Kreuzungslinie K ist also parallel zu den Säulen 2.
Von Vorteil ist es, wenn die Säulen 2 auf denjenigen gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 11 angebracht sind, die am wenigsten voneinander entfernt sind, damit die Luftstrahlen S eine möglichst kurze Strecke zurücklegen müssen, bevor sie mit möglichst grosser Kraft Zusammentreffen. Damit die Luftstrahlen S den gesamten Bereich der Öffnung 11 abschirmen, müssen sich die Säulen 2 in einer Richtung mindestens über die gesamte Ausdehnung der Öffnung 11 erstrecken. In einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung sind die Säulen 2 beiderseits der Öffnung 11 symmetrisch gespiegelt angeordnet und erzeugen symmetrisch gespiegelte Luftstrahlen S.
Jede Säule 2 weist mindestens einen Lufteintritt 21, mindestens einen Luftaustritt 22 und mindestens einen Strömungsantrieb auf. Jeder Luftaustritt 22 definiert eine Austrittsrichtung, in welcher der Luftstrahl S geblasen wird. Damit die Luftstrahlen S der gegenüberliegenden Säulen 2 sich innerhalb der Sicherheitszone A an der Kreuzungslinie K Zusammentreffen, sind die Säulen 2 und die Luftaustritte 22 derart ausgerichtet, dass die Austrittsrichtungen der Luftaustritte 22 sich in der Sicherheitszone A an der Kreuzungslinie K kreuzen. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung weisen die Austrittsrichtungen einen spitzen Winkel zur Öffnungsebene 11, bevorzugterweise zwischen 5° und 70° auf und die erzeugten Luftstrahlen S treffen an der Kreuzungslinie K mit einem Winkel ß zwischen 0° und 180° zusammen (Figur 2a) . Die Ausrichtung der Luftaustritte 22 mit einem optimalen Winkel verbessert die Eindringwirkung des Luftstrahls in die Sicherheitszone A entgegen dem Leckagestrom erheblich. Am effizientesten sind Winkel von ungefähr 45°.
Versuche haben gezeigt, dass die Abschirmwirkung erhöht wird, wenn die Luft zur Bildung der Luftstrahlen S auf der Seite mit dem höheren Druck, also in der Sicherheitszone A angesogen wird. Dadurch wird lokal im Bereich der Luftstrahlen S der Druck vermindert, so dass der Druckunterschied etwas kleiner ist. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung befinden sich die Lufteintritte 21 daher in der Sicherheitszone A, beispielsweise auf den Seiten der Säulen 2, die der Sicherheitszone A zugewandt sind (Figur 2a) oder auf den Seiten der Säulen 2, die der Öffnung 11 zugewandt sind (Figur 2b) . Diese Ausführungsvarianten erlauben es, die Säulen 2 entweder in der Sicherheitszone A auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 11 anzuordnen (Figuren 2a-b) , oder in einer Wand zu integrieren (s. z.B. Figur 2c) . Die Luftaustritte 22 befinden sich also in der Sicherheitszone A (Figuren 2a-b) oder in der Öffnung
(Figur 2c) und sind von der Öffnung 11 weg gerichtet, so dass die erzeugten Luftstrahlen S von der Öffnung 11 weg gerichtet werden. Die Ausführungsvariante der Figuren 2a und 2c mit den Lufteintritten 21 auf den Seiten der Säulen 2, die der Sicherheitszone A zugewandt sind, ist bevorzugt, weil die Luft dadurch rechtwinklig zur Ebene der Öffnung 11 angesogen wird und aufgrund der Luftstrahlen S ein zirkulierender Konvektionsstrom entsteht (Figur 2d) , der den Leckagestrom effektiv vermindert .
Zur guten Abschirmung und Abdichtung der Öffnung 11 ist es von Vorteil, wenn die Säulen 2 direkt an oder in der Öffnung 11 angeordnet sind, ohne Abstand zwischen den Säulen 2 und dem Gebäude 1 an der Öffnung 11. Dadurch werden unerwünschte Luftströmungen und Druckverluste zwischen den Säulen 2 und der Öffnung 11 vermieden. Von Vorteil ist es ausserdem, wenn die Luftaustritte 22 der Säulen auch direkt an oder in der Öffnung 11 anliegen, damit die erzeugten Luftstrahlen S dem Leckagestrom besser entgegenwirken und den Druckverlust effektiv hindern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Luftaustritte 22 über die ganze Länge der Säulen 2 und der Öffnung 11 ausgebildet sind. Es ist denkbar, jede Säule 2 mit einem einzigen, durchgehenden Luftaustritt 22 zu versehen, welcher als Schlitz ausgebildet ist. Es ist ebenfalls denkbar, die Breite jedes Luftaustritts 22 abhängig vom Luftstrom anzupassen, um immer die perfekte Wirkung und
Eindringtiefe zu erreichen. Zur Erzeugung eines gleichmässig starken Luftstroms über die gesamte Ausdehnung der Öffnung 11 können mehrere Lufteintritte 21 vorgesehen werden, die über die gesamte Länge der Säulen 2 verteilt sind. Um einen möglichst starken Luftstrahl zu erzeugen, kann an jedem Lufteintritt 21 ein separater Strömungsantrieb angeordnet werden. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind die Strömungsantriebe elektrische Ventilatoren, die evtl, einzeln steuerbar sind. Je nach Bedarf kann die Drehzahl der Ventilatoren eingestellt bzw. gesteuert werden. In der Ausführungsvariante der Erfindung mit zwei Säulen 2, die beiderseits der Öffnung 11 symmetrisch gespiegelt angeordnet sind, sind die Ventilatoren einer Säule 2 nicht zwingend symmetrisch zu den Ventilatoren der gegenüberliegenden Säule 2 angeordnet. Vorteilhaft ist es, wenn jede Säule 2 mindestens zwei über die gesamte Länge angeordnete Ventilatoren beinhaltet, so dass die Luft aus der Sicherheitszone A gleichmässig über die gesamte Länge der Säulen 2 entzogen wird.
Die Öffnungen 11, für welche die vorliegende Erfindung gedacht ist, sind u.a. Flucht-, Rettungs- und
Angriffstüren, die meist nicht bis an die Raumdecke RD im
Innern gehen. Da die Luftstrahlen S in Richtung der Sicherheitszone A mit einem gewissen Winkel ungleich
Null zur Öffnung 11 gerichtet sind, weist die Abschirmung im oberen Bereich der Öffnung 11 eine dreieckige Lücke auf, durch welche Luft und somit Druck entweichen kann (Figur 3a) . Um diesen Druckverlust zu vermeiden, wird am oberen Ende der Säulen 2 eine Blende 3 in Form eines Dachs 3 angeordnet, welche an einem Ende der Säulen zwischen diesen angeordnet ist und die Abschirmung somit vervollständigt (Figuren 3b-c) . Zur guten Abschirmung der Öffnung 11 ragt die Blende 3 von der Öffnung 11 mindestens bis zur Kreuzungslinie K, wo die gegenüberliegenden Luftstrahlen sich treffen, in die Sicherheitszone A hinein (Figur 3c) . In der bevorzugten Ausführungsvariante ist die Blende 3 eine flache rechteckige Platte, die am Ende der Säulen 2 rechtwinklig und horizontal angeordnet ist.
Die Blende 3 kann an denjenigen Seiten der Öffnung 11 angebracht werden, an welchen keine Säule vorhanden ist. Falls die Öffnung 11 eine Tür ist, ist am unteren Ende der Säulen 2 keine Blende 3 nötig, da der Raumboden RB die Rolle einer Blende 3 erfüllt. Bei einer rechteckigen Tür können die Säulen 2 vertikal und parallel auf gegenüberliegenden Seiten des Türrahmens angeordnet werden, und die Blende 3 kann am oberen Ende der Säulen 2 und des Türrahmens rechtwinklig dazu in horizontaler Richtung angeordnet sein. Falls die Öffnung 11 ein Fenster ist, können beispielsweise die Säulen 2 auch horizontal am oberen und unteren Fensterrand angeordnet werden, und zwei Blenden 3 vertikal auf gegenüberliegen Seiten des Fensterrands angeordnet werden. Falls die Öffnung 11 eine Dachluke ist oder sich im Boden befindet, können die Säulen 2 auf zwei beliebigen gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 11 angeordnet werden, und zwei Blenden 3 auf den beiden anderen gegenüberliegenden Seiten.
In einer alternativen Ausführungsvariante sind die zwei Säulen 2 mit einer dritten Säule 4 verbunden, mit welcher Luftstrahlen S erzeugbar sind (Figur 4) . Somit ist die Öffnung 11 von den Säulen 2, 4 auf 3 Seiten vollständig umgeben und die erwähnte Lücke der Abschirmung ebenfalls geschlossen. In einer weiteren Ausführungsvariante können die dritte Säule 4 und die Blende 3 kombiniert werden.
Das erfindungsgemässe Druckabschirmungssystem kann in einer Differenzdruckanlage zum Einsatz kommen. Eine derartige Differenzdruckanlage umfasst einen Zuluftventilator zur Einführung von Frischluft aus einem Bereich B, meistens im Freien, mit niedrigerem Druck in eine Sicherheitszone A mit höherem Druck, eine Klappe zwischen der Sicherheitszone A und dem Bereich B, zur Druckentlastung ins Freie, und mindestens eine Tür zwischen der Sicherheitszone A und dem Bereich B, die mit dem Druckabschirmungssystem versehen ist. Die Klappe ist zwischen einer offenen Position und einer dicht geschlossenen Position bewegbar. In der offenen Position können Luft und Druck durch die Klappe aus der Sicherheitszone A entweichen, um zu vermeiden, dass der Druck zu gross wird. In der dicht geschlossenen Position kann keine Luft und kein Druck durch die Klappe entweichen, so dass dieser erhöht werden kann. Die Klappe kann beispielsweise mit einer Feder versehen sein, welche bei hohem Druck in der Sicherheitszone A die spontane Öffnung der Klappe zulässt und diese automatisch und zumindest teilweise wieder schliesst, sobald der Druck wieder fällt. In einer anderen Ausführungsvariante ist die Klappe durch ein elektronisches System druckgesteuert.
In einem Gebäude kommt eine derartige Differenzdruckanlage zum Beispiel bei einem Sicherheitstreppenhaus (Sicherheitszone A) besonders vorteilhaft zum Einsatz. Das Gebäude umfasst oft zusätzlich einen Vorraum, einen Brandraum, einen Abströmkanal und die Differenzdruckanlage eine zweite Klappe, die wie folgt angeordnet sind. Der Vorraum ist zwischen dem Treppenhaus und dem Brandraum angeordnet, der Abströmkanal verbindet den Vorraum mit einem Bereich ausserhalb des Gebäudes (Bereich B) und die zweite Klappe ist zwischen dem Vorraum und dem
Abströmkanal angeordnet. Wenn ein Brand im Brandraum ausbricht, wird die Differenzdruckanlage gestartet, um im Treppenhaus (Sicherheitszone A) und in dem Vorraum einen Überdruck zu erzeugen. Gleichzeitig wird die zweite Klappe geöffnet, damit der Rauch, der aus dem Brandraum allenfalls in den Vorraum eintritt, durch die zweite Klappe sofort beim öffnen der Türe in das Treppenhaus über den Abströmkanal aus dem Gebäude entweicht, ohne in das Treppenhaus zu gelangen.
Versuche
Das erfindungsgemässe Druckabschirmungssystem wurde an einer Öffnung eines Prüfungsraums (Sicherheitszone A) angebracht, in welchem gegenüber der Aussenatmosphäre (Bereich B) einen Überdruck erzeugt wurde. Die Versuche wurden mit einem Prüfungsraum mit Volumen 5,25 m x 4,6m x 4m (Länge x Breite x Höhe) und mit einer Leckage durch Sekundäröffnungen von 200m3/h bei 50 Pa Druckdifferenz mit der Aussenatmosphäre durchgeführt. Die Öffnung, an welcher das Druckabschirmungssystem angebracht ist, ist eine Türöffnung mit Abmessungen 0,9 m x 2,1 m (Breite x Höhe) . Es wurde im Prüfungsraum gegenüber der Aussenatmosphäre einen Überdruck von ca. 4 Pa bis zu ca. 50 Pa erzeugt und der resultierende Volumenstrom durch die Türöffnung wurde gemessen. Die Figur 3c zeigt den Volumenstrom über die Wirkdruckdifferenz für eine Öffnung ohne
Druckabschirmungssystem, mit Druckabschirmungssystem ohne
Dach und mit Druckabschirmungssystem mit Dach. Als Dach wurde eine horizontale Platte mit Abmessungen 1,4 m x 0,6 m (Länge x Breite) benutzt, die über der Türöffnung in einer Höhe von 2,2 m ab dem Raumboden angebracht wurde. Wie aus der Figur 3c ersichtlich erzielt das Druckabschirmungssystem ohne Dach eine Reduktion der Leckage von ca. 14 '000 m3/h bei gleicher Druckdifferenz, und eine Erhöhung der Druckdifferenz von 12 bis 33 Pa bei gleichem Leckagestrom. Mit dem Dach 3 wird eine weitere Reduktion der Leckage von 5 bis 13% bei gleicher Druckdifferenz und eine weitere Erhöhung der Druckdifferenz von 6 bis 10% bei gleichem Leckagestrom erzielt. Es hat sich bei den Versuchen auch gezeigt, dass die Luftstrahlen S durch die Führung des Dachs 3 und des Raumbodens RB über die gesamte Länge der Säulen 2 gleichmässig, parallel und stabil bleiben.
Diese Versuche zeigen, dass mit Einsatz des erfindungsgemässen Druckabschirmungssystems an einer Öffnung zwischen einer Sicherheitszone A und dem äusseren Bereich B eine sehr wirksame Abschirmung in Bezug auf Druck erreicht wird. Das vorgestellte Druckabschirmungssystem kann sowohl in Neubauten integriert werden wie auch bei bestehenden Gebäuden ohne grossen Aufwand nachgerüstet werden.

Claims

Ansprüche
1. Druckabschirmungssystem zur Aufrechterhaltung des
Druckunterschieds an einer rechteckigen Öffnung (11) eines Gebäudes (1) zwischen einer Sicherheitszone (A) mit höherem Druck und einem Bereich (B) mit niedrigerem Druck, welches mindestens zwei Säulen (2) umfasst, die innerhalb der Sicherheitszone (A) auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung (11) angeordnet sind und sich über die gesamte Ausdehnung der Öffnung (11) erstrecken, wobei jede Säule (2) mindestens einen über die ganze Länge der Säule (2) ausgebildeten Luftaustritt (22) aufweist, der in eine Austrittsrichtung zeigt,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftaustritte (22) der gegenüberliegenden Säulen (2) derart ausgerichtet sind, dass ihre Austrittsrichtungen sich in der Sicherheitszone (A) an einer Kreuzungslinie (K) kreuzen, und
an einem Ende der Säulen (2) eine Blende (3) zwischen den Säulen und am Rand der Öffnung (11) angeordnet ist, wobei die Blende (3) von der Öffnung (11) bis zur
Kreuzungslinie (K) in die Sicherheitszone (A) hineinragt.
2. Druckabschirmungssystem gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
jede Säule 2 mindestens einen Lufteintritt (21) aufweist, welcher sich innerhalb der Sicherheitszone (A) befindet, und die Luft rechtwinklig zur Ebene der Öffnung (11) ansaugbar ist.
3. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftaustritte (22) von der Öffnung (11) weg gerichtet sind .
4. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Austrittsrichtungen der Luftaustritte (22) einen spitzen Winkel ( ) zur Öffnungsebene (11) zwischen 5° und 70° aufweisen.
5. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Luftaustritte (22) direkt an oder in der Öffnung (11) angeordnet sind.
6. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Blende (3) eine dritte Säule (4) ist, mit welcher Luftstrahlen S erzeugbar sind, so dass die Öffnung (11) von den Säulen (2, 4) auf drei Seiten vollständig umgeben ist .
7. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (11) eine Tür ist, die Säulen (2) an den Seiten der Tür angebracht sind und die Blende (3) am oberen Ende der Tür angeordnet ist.
8. Druckabschirmungssystem gemäss einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Säule (2) mindestens zwei über die gesamte Länge angeordnete Ventilatoren beinhaltet, so dass die Luft aus der Sicherheitszone (A) gleichmässig über die gesamte Länge der Säulen (2) entzogen wird.
9. Differenzdruckanlage umfassend
einen Zuluftventilator zur Einführung von Frischluft aus einem Bereich (B) in eine Sicherheitszone (A) , um in der Sicherheitszone (A) einen höherem Druck als im Bereich (B) zu erzeugen,
eine erste Klappe zwischen der Sicherheitszone (A) und dem Bereich (B) und
mindestens eine Tür zwischen der Sicherheitszone (A) und dem Bereich (B) , die mit dem Druckabschirmungssystem gemäss Anspruch 1 versehen ist,
wobei bei einem Druckverlust in der Sicherheitszone (A) die erste Klappe automatisch und zumindest teilweise schliessbar ist.
10. Gebäude umfassend
ein Treppenhaus mit einem Vorraum,
einen Brandraum,
einen Abströmkanal und
einer Differenzdruckanlage gemäss Anspruch 9 mit einer zweiten Klappe,
wobei der Bereich (B) ausserhalb des Gebäudes liegt, die Sicherheitszone (A) das Treppenhaus ist,
der Vorraum zwischen dem Treppenhaus und dem Brandraum angeordnet ist,
der Abströmkanal den Vorraum mit dem Bereich (B)
verbindet,
die zweite Klappe zwischen dem Vorraum und dem
Abströmkanal angeordnet ist,
wobei die zweite Klappe derart gesteuert ist, dass sie bei einem Brand im Brandraum offen steht.
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