Benutzer:Wiki Klima Projekt4/Tiefgaragenlüftung
Um Aussagen zur Lüftung von Tiefgaragen machen zu können, ist es zunächst notwendig die baurechtlichen Richtlinien für Tiefgaragen zu kennen.
Baurechtliche Einordnung Bearbeiten
Der Begriff „Tiefgarage“ wird in den Bauordnungen als solches nicht erwähnt. In den einzelnen Verordnungen werden diese als geschlossene Garagen geführt. Als geschlossene Garagen gilt eine Garage dann, wenn ihre unmittelbaren Öffnungen ins Freie nicht mehr als ein Drittel der Gesamtfläche der umfassenden Wände beträgt,oder sich zwei gegenüberliegende unverschließbare Öffnungen ins Freie mehr als 70 m auseinanderliegen. Garagen gelten als unterirdisch, wenn sich ihr Fußboden im Mittel unter 1,5 m unterhalb der Geländeoberfläche befindet.
Garagen werden nach ihrer Fläche in drei Größenordnungen unterteilt:
- Kleingaragen bis 100 m²
- Mittelgaragen 100m² bis 1000m²
- Großgaragen über 1000m²
Eine Sonderform einer Garage ist eine automatische Garage. Dies ist eine Garage ohne Personen- und Fahrverkehr. Hier werden Fahrzeuge auf automatischen Förderbändern zu den Stellplätzen befördert, somit spielt die primäre Lüftung zum Personenschutz keine Rolle.
Aufgabe der Tiefgaragenlüftung Bearbeiten
Die Hauptaufgabe der Tiefgaragenlüftung ist das Abführen von Schadstoffen sicher zu stellen.
Die Höhe der abzuführenden Schadstoffkonzentration hängt von vielen Faktoren ab. Mögliche Einflussfaktoren sind die Antriebsart (Ottomotor oder Diesel), die Treibstoffqualität, der Betriebszustand (heiß oder kalt). Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die Schadstoffe ausschließlich durch Abgase der Fahrzeuge, die sich in der Garage befinden eingetragen werden.
Da Garagen nicht für den längeren Aufenthalt von Personen bestimmt sind, ist der Mindestluftwechsel nicht wie sonst in Wohngebäuden hauptsächlich abhängig von der CO2 -Konzentration, sondern von der Kohlenstoffmonoxid(CO) - Konzentration. Kohlenstoffmonoxid (CO) ist ein Produkt der unvollständigen Verbrennung und ist neben anderen Oxidationsprodukten wie Stickstoffoxid (NO2), Ruß- und Feinstaubpartikel unmittelbar toxisch für den Menschen und ist im Abgas vorhanden.
In den allgemein geltenden technischen Vorschriften wird allerdings nur das Kohlenstoffmonoxid (CO) als Grenzwert angegeben, da es als Pilotgas für die anderen Schadstoffe angesehen wird. Der CO- Grenzwert beträgt 100 ppm (cm³/m³) als halbstündlicher Mittelwert.
Dementsprechend ist die Abluft aus Garagen mit diesen Schadstoffen durchsetzt, welche bei unmittelbaren Anwohnern bei ungünstigen Ausbreitungsbedingungen auf lange Sicht gesundheitliche Schäden hervorrufen können. Darum ist Sorge zu tragen, dass Abluft nicht in der Nähe von Fenstern oder Spielplätzen und ähnlich sensiblen Bereichen abgeführt wird. Auch auf Zuluftöffnungen ist zu achten, da diese bei natürlicher (freie) Lüftung wie bei maschineller Lüftung je nach Temperatur und Windgegebenheiten als freie Emissionsquelle für Schadstoffe dienen. Im Zweifelsfall sollte für sensible Bereiche ein Prognosemodel erstellt werden um zu prüfen, ob die Emissionswerte für diesen relevant sind.
Arten der Lüftung Bearbeiten
Tiefgaragen können durch verschiedene Systeme be- und entlüftet werden. Je nach Garagengröße und in Abhängigkeit des Zu- und Abgangsverkehrs dürfen diese nur durch bestimmte Arten belüftet werden.
Natürliche Lüftung Bearbeiten
Bei geschlossenen Groß- und Mittelgaragen darf die natürlich Lüftung nur angewendet werden, wenn die Tiefgarage für einen geringen Zu- und Abgangsverkehr ausgelegt ist.
Ist diese Voraussetzung erfüllt, wird die Abluft aus der Garage über die vorhandenen Zu-und Abluftöffnungen ausgetauscht. Zu den Öffnungsflächen zählen alle nicht verschließbaren Öffnungen ins Freie,da über sie sichergestellt werden kann, dass es einen Luftaustausch gibt. Die Luft wird bei einer Freien bzw. Natürlichen Lüftung zwischen Tiefgarage und dem Außenbereich nur über natürliche Luftbewegungen ausgetauscht, dabei spielen die Temperaturen in der Garage sowie Windkräfte und Fahrbewegung in der Garage eine erhebliche Rolle.
Der geforderte Volumenstrom von 6m³/h pro m² Grundfläche ist nach den Bauordnungen dann erfüllt, wenn die freien Öffnungen einen Querschnitt von 0,15m² je Stellplatz aufweisen und nicht mehr als 35 m an der Oberfläche auseinanderliegen und der Abstand von gegenüberliegenden Öffnungen zur Querlüftung nicht mehr als 20m beträgt. Sollte eine Garage nicht mehr als 20 Meter tief sein darf sie auch natürlich einseitig belüftet werden. Dabei können Öffnungen sowohl durch Lüftungsschächte oder freie oberirdische Öffnungen in Decken oder Wänden umgesetzt werden.
Sollten die Lüftungsflächen über Lüftungsschächte realisiert werden so ist darauf zu achten, dass bei einer Schachtlänge bis zu 2 Meter bis zur Öffnung in die Garage ein Querschnitt von 0,15m² je Stellplatz erlaubt ist, über 2 Meter muss der freie Querschnitt verdoppelt werden.
Maschinelle Lüftung Bearbeiten
Kanalgeführte maschinelle Lüftung Bearbeiten
Kann durch unzureichende Zuluftöffnungen keine natürliche Lüftung realisiert, so muss eine maschinelle Lüftungsanlage vorgesehen werden um einen Schadstoffanstieg zu vermeiden. Die Anforderungen an die Lüftung hängen u.a. ab von der Bauweise (offen oder geschlossen), Lage (ober- oder unterirdisch), der Größe (Mittel- oder Großgarage) und der Nutzung (Wohnhausgarage oder öffentliche Garage) ab. Die maschinelle Lüftung zur Schadstoffabfuhr, ist so zu planen und zu betreiben, dass der CO-Halbstundenmittelwert bei anfallenden Zu- und Abgangsverkehrsverkehrsspitzen nicht mehr als 100 ppm beträgt. In der MGarVO und der VDI 2053, wird bereits 60 ppm als Viertelstundenmittelwert angesetzt. Nach der Muster-Garagenverordnung werden die Garagen nach Zu- und Abgangsverkehrsspitzen unterteilt. Eine Abluftanlage muss bei:
- bei geringen Zu- und Abgangsverkehr 6 m³ h/ m² je Garagennutzfläche und
- bei anderen Garagen 12 m³ h/ m² je Garagennutzfläche
Abluft abführen.
Bei Garagen mit besonders hohen Zu- und Abgangsverkehrsspitzen kann ein Nachweis nach der erforderlichen Leistung der Ventilatoren verlangt werden. Zudem schreibt die MGarVO vor,dass jede maschinelle Abluftanlage mit mindestens zwei gleich großen Ventilatoren zu installieren ist und diese wiederrum bei gleichzeitigem Betrieb den erforderlichen Gesamtvolumenstrom erbringen müssen. Des Weiteren muss jeder Ventilator aus Sicherheitstechnischen Gründen, an einem getrennten elektrisches Netz betrieben und so geschaltet sein, dass sich bei Ausfall eines Ventilators der andere selbsttätig einschaltet und ein Notbetriebt von 50 % garantiert wird (MGarVO).
Die Abluftanlagen müssen so konzipiert sein,
- dass bei Rauchentwicklung ein selbsttätiges Einschalten der Ventilatoren in höchster Stufe, bei Brandfall einen 10-fachen Luftwechsel in der Stunde leistet,
- die Beanspruchungstemperatur von 300°C für die Dauer von 60 min standhaltet,
- die elektrischen Anschlussleitungen bei äußerer Brandeinwirkung mind. 1 ½ Stunden funktionsfähig bleiben,
- Großgaragen mit CO-Warnanlage an einer Ersatzstromquelle angeschlossen werden und die Versorgungsdauer bei einem Brandfall mindestens einer Stunde beträgt,
- Zu- und Abluftöffnungen voneinander abgestimmt angeordnet sind und
- Lüftungskomponenten eine lichte Bauhöhe von 2 m nicht unterschreiten.
Zudem ist eine Funktionsüberwachung einer Abluftanlage empfehlenswert, dies kann durch
- Strömungsüberwachung aller Luftleitungsabschnitte
- Strömungsüberwachung der Hauptluftleitungen • Überwachung der Absperrvorrichtungen
- Antriebsüberwachung
realisiert werden.
Bei der Planung und Ausführung einer freien Zuluftzuführung und einer maschinellen Abluftabführung von Lüftungsanlagen muss die Art der Luftströmung über Querströmung oder Längsströmung erfolgen, dadurch wird die Schadstoff belastete Abluft über die Außenluft verdünnt. Mischformen sind zu vermeiden, da sonst Strömungskurzschlüsse zu ineffizienter Lüftung führen können.
Querströmung
Über die Variante der Querströmung können über direkte Öffnungen in Wänden, Decken oder über Schächte bis zum zu entlüftenden Abschnitt erfolgen. In der Regel wird die
Abluft gegenüberliegend möglichst gleichförmig ohne Totzonen abgeführt. Hierbei ist die richtige Dimensionierung der Zuluftöffnungen zu beachten. Diese sollten eine Eintrittsgeschwindigkeit zwischen 1 bis 2 m/s haben, um eine ausreichende Durchmischung sowie eine Eindringtiefe des Fischluftstrahls zu erzielen. Zudem sollten die Abstände der Zuluftöffnungen nicht mehr als 20 m betragen und zwischen Zu- und Abluftöffnungen nicht die 35 m überschreiten. Können diese Eckdaten eingehalten werden, wodurch sich eine gleichmäßige Durchströmung der Garage erzielt wird, brauch es kein ausgedehntes Abluftleitungsnetz. Zu berücksichtigen ist, die häufig offen stehenden Tore wegen der hohen Zu- und Abgangsverkehr, da ist es zu Prüfen, ob eine unerwünschte Nachströmung geben könnte. Denn die Nachströmung würde die gleichmäßige Durchströmung der Garage beeinträchtigen.
Längsströmung
Die Variante mit der Längsströmung ermöglicht die Zuluftführung über die Einfahrt der Garage z.B. Gittertor. Die Abluft hingegen wird am entgegengesetzten Ende angezogen. Hierfür müssen die baulichen Gegebenheiten in Form eines Tunnels sein. Um eine gerichtete Strömung zu erreichen, ist eine Mindestgeschwindigkeit im Fahrspurquerschnitt von 0,5 m/s anzustreben. Die Strömungsgeschwindigkeit der Zuluft soll 1 m/s nicht übersteigen.
Jet-Ventilatorsysteme Bearbeiten
Funktionsprinzip
Jet-Ventilatoren erzeugen sowohl eine Strahlwirkung, als auch eine Induktionswirkung, weshalb sie besonders effektiv arbeiten. Bei Ansauggeschwindigkeiten von 1,5-2,5 m/s
erzeugen sie Ausblasgeschwindigkeiten von durchschnittlich 18-25 m/s, wodurch sich eine hohe Strahlwirkung ergibt. Durch diese hohen Geschwindigkeiten und die Einbausituation unter der Decke kommt des Weiteren der Coanda-Effekt zum Tragen, sodass Abluft bzw. Rauch definiert zu Abluftöffnungen geleitet werden kann. Durch die Ebenfalls auftretende induktive Wirkung der Jet- Ventilatoren wird auch seitlich des Austrittstrahls die Luft „mitgerissen“ wodurch sich eine große Wirkfläche ergibt.
Vergleich Jet-Ventilatorsystem/ kanalgeführte Lüftung
Im Vergleich zu einer kanalgeführten Tiefgaragenlüftung fällt zunächst der höhere Anschaffungspreis der Jet-Ventilatoren auf, dieser relativiert sich aber, wenn man beachtet, dass das komplette Kanalsystem wegfällt. Des Weiteren bieten Jet-Ventilatoren auch den Vorteil der geringeren Einbaugröße wie auch deutliche energetische Vorteile, da quasi der gesamte Widerstand des Luftkanals wegfällt, da ja die Tiefgarage selbst der Luftkanal ist. Aus der Sicht des Bauherren ist der geringere Montage und Inbetriebnahme Aufwand ebenfalls positiv anzusehen. Auf der Nutzerseite ist ein positiver Nebeneffekt, dass die Jet-Ventilatoren durch den quasi nicht vorhandenen Kanalwiderstand sehr leise sind. Auch im Brandfall können Jet-Ventilatoren ihre Vorteile ausspielen, durch eine intelligente und abgestimmte Regelung ist es möglich virtuelle Brandabschnitte zu erzeugen um entstehenden Rauch im Brandfall optimal ableiten zu können. Die Jet Ventilatoren können dabei sogar ihre Laufrichtung ändern, um den Rauch optimal Richtung Abluftschacht zu befördern. Durch die bereits erwähnte auftretende Induktivwirkung ist im Entrauchungsfall durch das hohe Wirkvolumen, also die Vermischung von Rauch mit einem Teil des Raumvolumens ein weiterer Effekt festzustellen, der warme/heiße Rauch wird stark abgekühlt. Bei einer korrekten Auslegung der Jet-Ventilatoren wird in Absprache mit der Feuerwehr und Brandschutzgutachter zunehmend auf Sprinkleranlagen in Tiefgaragen verzichtet, da die Abkühlung durch die Jet-Ventilatoren zunächst ausreichend zur Selbstrettung von sich in der Garage befindlichen Personen ist und zum anderen noch schlechtere Sichtverhältnisse durch den entstehenden Wasserdampf vermieden werden. Um eine optimale Abführung der Abluft zu gewährleisten sieht man bei der Planung von Garagenlüftungen mittels Jet-Ventilatoren zumeist ein Abluftkanal mit zusätzlichem Abluftventilator, der der regelungstechnisch mit den einzelnen Jet-Ventilatoren verknüpft ist vor.
Entrauchungsfall Bearbeiten
Zur zielführenden Bekämpfung eines etwaigen Brandes ist es notwendig große Tiefgaragen in Brandabschnitte von jeweils maximal 2500 m² zu unterteilen, diese dürfen sich auch auf mehrere Geschosse überstrecken und müssen durch bauliche Maßnahmen(Rauchschürzen etc.) sichergestellt werden .Des Weiteren besteht die Möglichkeit mit Hilfe von Jet-Ventilatoren baulich unabhängige virtuelle Brandabschnitte zu erzeugen um den Rauch im Brandfall zielgerichtet auf dem jeweils kürzesten Weg zu einer Abluftöffnung zu leiten.
Quellen Bearbeiten
Muster-Garagenverordnung (M-GarVO)
VDI 2053 Blatt1 Raumlufttechnik Garagen