Numerische Simulation der Luftströmung. Zur Rauchfreihaltung von Fluchtwegen: Fid-Bau Portal

Numerische Simulation der Luftströmung. Zur Rauchfreihaltung von Fluchtwegen

Rahn, Bernd

Mit einer numerischen Simulation der Luftströmung wird die Rauchfreihaltung der Fluchtwege eines Bürogebäudes mit fünf, 15 und 45 Vollgeschossen getestet. Die Simulation verfolgt die Strömungs- und Druckverhältnisse einer Zuluft-Differenzdruckanlage vorrangig im Treppenraum unter den bedingungen Winterbetrieb. Dabei wird ein am Markt vorhandenes selbsttätig regelndes Abströmklappensystem angenommen. Diese Regelklappe ist am Treppenraumkopf montiert. Der Zuluftventilator hat eine Einblas-Stelle im Erdgeschoss unterhalb des ersten Treppenlaufes. Bei Überschreitung des geforderten Überdruckes von 50 Pa öffnet das Klappensystem und der überschüssige Frischluftvolumenstrom strömt in die Atmosphäre mit einem Abströmdruckverlust der wiederum dem geforderten Überdruck von 50 Pa im Treppenraum entspricht. Dieser Ablauf genügt den Abnahmebedingungen solcher Anlagen bei geschlossenen Nutzungstüren und dem Nachweis der Einhaltung zulässiger Türöffnungskräfte. Nun versucht der Frischluftvolumenstrom über die offene Nutzungseinheit abzuströmen. In offenen Türquerschnitten entsteht dabei eine Durchströmgeschwindigkeit, die die eigentliche physikalische Wirkung der Rauchzurückhaltung solcher Anlagen darstellt. Demzufolge ist der Nachweis des Aufbaus des Geschwindigkeitsbetrages in offenen Türquerschnitten ein weiteres, wesentliches Abnahmekriterium. In der Simulation wird der Winterbetrieb einer Differenzdruckanlage mit selbsttätig regelnden Klappensystemen untersucht. Bei fünf, 15 und 45 Vollgeschossen eines Bürokomplexes wird jeweils in einem Büro im Erdgeschoss nach Aufbau des zulässigen Differenzendruckes im Treppenraum eine Abströmfläche geöffnet. Unter Rücksicht auf reale Gebäudeverhältnisse wird in der Simulation eine zusätzliche permanente Leckagefläche von 0,03 Quadratmetr pro Geschoss geschaltet. Als Winterfall wurden eine Druckrauminnentemperatur von 18 Grad C und eine Außentemperatur von -15 Grad C vereinbart. Der stationäre Startzustand der Simulation wies im Druckraum die erzielbaren Überdrücke auf bei geöffneter Regelklappe am Treppenraumkopf. Durch das nachfolgende Öffnen eines Bürofensters im Bürotrakt des Erdgeschosses fiel der Überdruck im Druckraum auf Werte unterhalb des Schließdruckes der Regelklappe. Die Regelklappe schloss darauf hin, und der bisher das Gebäude am Treppenraumkopf abströmende Volumenstrom strömte nun über das Bürofenster abzüglich jeweiliger Leckagevolumenströme aus. Über den Simulationszeitraum von 30 s stellten sich am Bürofenster stabil abfließende Volumenströme ein.