TGA Raumlufttechnik

TGA Ausgabe 09-2012
Jet-Ventilation in Parkgaragen

Mehr Luft schon in der Planung

Abb. 1 Offen, freundlich, hell und sicher – Belüftungssysteme mit Jet-Ventilatoren eröffnen neue Spielräume im Zuschnitt und der Gestaltung von Tiefgaragen. (Quelle: Systemair)
Abb. 1 Offen, freundlich, hell und sicher – Belüftungssysteme mit Jet-Ventilatoren eröffnen neue Spielräume im Zuschnitt und der Gestaltung von Tiefgaragen.

Die Entlüftung und Entrauchung von Parkgaragen ist ein sensibles Thema. Die Gesundheitsgefährdung durch eine etwaige Kohlenmonoxid-Konzentration ist erheblich. Und im Brandfall würde eine Parkpalette ohne Entrauchung schnell zur tödlichen Falle werden. Belüftungsszenarien von Garagenanlagen über die Regelkonformität hinaus zu betrachten, erhöht nicht nur die Sicherheit der Nutzer im Unglücksfall. Durch eine frühzeitige und sorgfältige Planung schon in der Findungsphase des Grundrisses und durch eine sorgfältige Auswahl der Entlüftungstechnik lassen sich auch Bau-, ­Investitions- und Betriebskosten deutlich senken.

Tiefgaragen sind Objekte vielfältiger Ambivalenzen – mit Rückkopplungen auf ihre Planung: Kaum jemand möchte auf den Komfort verzichten, nahe am Ziel sein Auto zu parken, und doch herrscht bei vielen Nutzern in Tiefgaragen ein beklemmendes Gefühl der Unsicherheit. Einkaufszentren animieren mit poliertem Granit, glänzendem Edelstahl und imponierender Architektur zum Verbleiben und Geldausgeben, und doch werden ihre Besucher mancherorts in tristen und verwinkelten Parkhäusern empfangen.

Kaum ein öffentlich genutzter und frei zugänglicher Gebäudeteil beherbergt so viel Gefährdungspotenzial aufgrund giftiger Abgase und Kraftstoffe wie eine Parkgarage, und doch sind die normativen Vorgaben in puncto Entrauchung und Brandschutz rudimentär. Und obwohl nahezu jede Position der Technischen Gebäudeausrüstung bei einer Objektauslegung auf dem wirtschaftlichen Prüfstand steht, werden die Einsparpotenziale, die in den „Tiefen“ öffentlicher Garagen liegen, häufig übersehen.

Ein Schlüssel, um diese Ambivalenzen aufzulösen, ist die Wahl einer optimalen Entlüftungstechnik für Tiefgaragen Abb. 1. Denn die Nutzbarkeit, gestalterische Freiheit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit werden durch das Belüftungskonzept maßgeblich mitbestimmt. Voraussetzung für den TGA-Ingenieur hierbei ist, einige Planungsklippen im Vorfeld zu kennen und zu umschiffen sowie das Wissen um das Strömungs- und Steuerungsverhalten verschiedener auf dem Markt befindlicher Lösungen.

Kanalentlüftung oder Jet-Ventilatoren?

Die Systemfrage nach dem wirtschaftlichsten Belüftungskonzept für eine Tiefgarage überhaupt zu stellen, ist in vielen Fällen schon ein Fortschritt. Denn häufig wird „traditionell“ ein Kanalsystem vorgegeben, ohne die Alternative – den Einsatz von Jet-Ventilatoren – zu kennen.

Ob für ein spezifisches Objekt die Kanalentlüftung der Tiefgarage sinnvoll ist oder die Installation von Jet-Ventilatoren, lässt sich nicht pauschal beantworten. Nach Aussage von Reiner Kelch Abb. 2, erfahrener Experte auf diesem Gebiet und als System und Application Manager bei Systemair für Car-Parks verantwortlich, gibt es jedoch eine recht zuverlässige Faustformel. Systemair, weltweit agierender Hersteller von Ventilatoren, verfügt über ein Kompetenzteam für die Belüftung von Tiefgaragen und bietet beides an – Zu-/Abluftventilatoren und Jet-Ventilatoren. Die Erfahrungswerte aus Hunderten von Projekten fasst Kelch so zusammen: „Garagen bis 500 m2 lassen sich in der Regel wirtschaftlicher mit einem Kanalsystem entlüften, bei Flächen zwischen 500 und 1000 m2 ist eine genaue Analyse erforderlich. Bei Parkhäusern über 1000 m2 schlägt das ‚Sicherheits- und Kosten-Pendel‘ meistens sehr deutlich zugunsten von Jet-Ventilatoren aus.“

Auch spielen bei großflächigen Garagen die Freiräume im Zuschnitt eine bedeutendere Rolle. Jet-Ventilatoren eröffnen diese Freiräume, weil sie andere Brandschutzkonzepte möglich machen.

Anforderungen bei kleinen Tiefgaragen

Tiefgaragen bis 500 m2 werden in der Regel nicht öffentlich genutzt, also seltener frequentiert. Damit sind die gesetzlichen Anforderungen an den Luftaustausch geringer, was auch den Energiebedarf des Lüftungssystems in Grenzen hält. Laut den Garagenverordnungen der meisten Bundesländer liegt die stündliche Luftaustauschrate unterirdisch gelegener Garagen mit geringem Zu- und Abgangsverkehr bei 6 m3/(m2 h). Außerdem sind zusätzliche Rauch- und Brandschutzabschnitte aufgrund der kleinen Zellengröße nicht erforderlich. Ebenso wenig ist hier die Ausführung des Kanalsystems aus teurem feuerhemmendem oder feuerbeständigem Material notwendig – in der Regel sind kostengünstige Lüftungsleitungen aus verzinktem Blech ausreichend.

Unter diesen Prämissen stellen Kanalsysteme häufig die wirtschaftlichste Lösung dar. Denn die Einsparpotenziale von Jet-Ventilatoren durch eine geringere Aufnahme elektrischer Leistung erreichen bei Klein- und Mittelgaragen bis 500 m2 keine rechenbare Amortisationszeit und auch der Mehraufwand für die Installation eines Kanalsystems ist weniger gravierend.

Großgaragen, große Einsparpotenziale

Was bei Tiefgaragen zwischen 500 und 1000 m2 Nutzfläche noch eine detaillierte Wirtschaftlichkeitsberechnung erfordert, ist bei unterirdischen Großgaragen nahezu in jedem Fall eindeutig: Jet-Ventilatoren bilden das günstigste Entlüftungs- und Entrauchungskonzept in puncto Bau-, Investitions- und Betriebskosten sowie Sicherheit und Gestaltungsfreiheit von Parkdecks.

Gerade bei großen geschlossenen Parkhäusern ist es daher lohnend, das Belüftungskonzept bereits in der Planungsphase des Grundrisses miteinzubeziehen: Sitzen Architekt, TGA-Planer und Fachingenieure des Herstellers von Belüftungsanlagen frühzeitig an einem Tisch, lassen sich die besten Ergebnisse erzielen, wenn folgende Eckpunkte abgestimmt werden:

Positionierung der Zu- und Abluftpunkte. Einsparungspotenzial: Energiekosten. Bei einer aerodynamisch optimalen Anordnung der Zu- und Abluftöffnungen Abb. 3 lässt sich die erforderliche Leistungsaufnahme pro Lüfter reduzieren. Wird eine Garage zum Beispiel in strömungsgünstiger Längsausrichtung luftdurchspült statt in der Breite, verringert sich die Stromaufnahme der Schublüfter im Normalbetrieb um bis zu 22 %.

Auswirkung von Treppenräumen, Zwischenwänden, Unterzügen, Rampen etc. auf Strömungsverhalten. Einsparungspotenzial: Bau-, Investitions- und Energiekosten. Die von Jet-Ventilatoren erzeugten Impulse zur Luftbeschleunigung lassen sich zwischen den Zuluft- und Abluftpunkten gezielt ausrichten und stellen so die geforderten Luftaustauschraten innerhalb des Objekts sicher. Können durch überlegte Planung beispielsweise Einfahrten oder Rampen als Zuluftöffnungen genutzt werden Abb. 4, erübrigt sich eventuell der Bau von Schächten (mit den ggf. erforderlichen Zuluftventilatoren). Die in der Planungsphase noch mögliche strömungsgünstige Platzierung von Wänden und Räumen auf dem Parkdeck hat zudem unmittelbare Auswirkung auf die Anzahl der benötigten Jet-Ventilatoren Abb. 5 in der Fläche. Je weniger Schublüfter installiert werden müssen, desto geringer sind die Investitionskosten und natürlich auch der Energiebedarf im laufenden Betrieb.

Virtuelle Rauchabschnitte durch Jet-Ventilatoren. Einsparpotenzial: Bau-, Investitions-, und Betriebskosten. Die Garagenverordnungen der Bundesländer schreiben mehrheitlich für Rauch- und Brandschutzabschnitte in geschlossenen Parkhäusern eine maximale Fläche von 2500 m2 vor. Wird eine automatische Löschanlage installiert, ist ein doppelt so großer Rauchabschnitt erlaubt. Ein möglichst offener Garagenzuschnitt lässt sich jedoch auch über Jet-Ventilatoren herstellen, denn mit der fachmännischen Platzierung von Schublüftern lassen sich „virtuelle“ Rauchabschnitte bilden. Der Wegfall von Brandschutzwänden und einer Sprinkleranlage verringert die Bau- und Investitionskosten und senkt auch die Betriebskosten – die jährliche Wartung von Sprinkleranlagen ist relativ kostenintensiv.

Nach Berechnungen von Systemair lassen sich durch eine frühzeitige Einbindung der Belüftungstechnik in die Gesamtplanung und eine entsprechend fachkompetente Auslegung allein die Energiekosten um rund 80 % senken.

CO-Ansammlungen werden verhindert

Die Frage, welches Belüftungskonzept einer Tiefgarage – ein Kanalnetz oder Jet-Ventilatoren – die wirtschaftlichere Lösung bietet, ist im Zweifelsfall durch eine Rentabilitätsrechnung zu klären. In Sicherheitsfragen sprechen die Antworten allerdings eindeutig für den Einsatz von Schublüftern.

Im Normalbetrieb steht der Schutz vor CO-Vergiftung in einer Tiefgarage im Mittelpunkt. Garagenverordnungen schreiben in der Regel als Obergrenze einen CO-Halbstundenmittelwert unter Berücksichtigung der regelmäßig zu erwartenden Verkehrsspitzen von nicht mehr als 100 ppm (100 cm3/m3) in einer Höhe von 1,5 m über dem Fußboden vor. Diese gesetzliche Vorgabe gilt pauschal als erfüllt, wenn in stark frequentierten geschlossenen Großgaragen die maschinelle Entlüftung einen Luftaustausch von 12 m3/(m2 h) gewährleistet. Empirische Messungen werden als Leistungsnachweis nicht verlangt. Da Kanalnetze lediglich an ihren Lufteinlässen einen Unterdruck erzeugen und Schadluft abziehen, bleiben so die typischen „Toträume“, in denen sich Kohlenmonoxid ansammeln kann, unentdeckt.

Jet-Ventilatoren sorgen hingegen überall für Luftbewegung, durchspülen sozusagen den gesamten Raum. Dabei werden CO-Emissionen nicht nur „aus allen Ecken“ sicher nach draußen transportiert, sondern auf dem Weg zur Abluftöffnung auch zusätzlich verdünnt. Die Luftqualität auf dem Parkdeck verbessert sich insgesamt durch dieses Prinzip, und CO-Ansammlungen werden zuverlässig verhindert.

In Verbindung mit CO-Sensoren, vorgeschrieben für Großgaragen, lässt sich durch die intelligente Steuerung der Jet-Ventilatoren außerdem zusätzlich Energie sparen. Detektiert ein Sensor den partiellen Anstieg der CO-Konzentration, lokalisiert die Steuerung den betroffenen Bereich und erhöht temporär die Schubkraft des dortigen Jet-Ventilators. Im Gegensatz dazu wird bei einem Kanalsystem im Falle erhöhter CO-Werte die Drehzahl aller Abluftventilatoren heraufgesetzt, da sich eine gesteuerte Abtrennung des Kanalnetzes kaum rechnet.

Dynamischer Brandschutz

Vornehmliche Aufgabe eines Lüftungssystems im Brandfall ist es, Rauchfreiheit zum Atmen und freie Sicht zur Eigen- und Fremdrettung herzustellen. Auch hier zeigen Schublüfter Sicherheitsvorteile, wie folgendes Szenario verdeutlicht:

Die Brandmeldeanlage (BMA) der Tiefgarage registriert auf dem Parkdeck U2, Stellplatz 263, Rauchentwicklung – ein Motorenbrand, wie sich später herausstellt. Die BMA gibt diese Information als potenzialfreies Signal an die Steuerung der Jet-Ventilatoren weiter. Hier wird in Sekundenbruchteilen der kürzeste Weg zur Abluftöffnung ausgewertet, allerdings ­unter Berücksichtigung des rauchfrei zu haltenden Verlaufs der Flucht- und Rettungswege. Daran angepasst fahren im betroffenen Bereich die Schublüfter mit dynamisch berechneter Drehzahl hoch und leiten auf gezielt ­erzeugtem Strömungsweg Rauch und Wärme zum Abluftpunkt ab.

Dynamisch ist dabei nicht nur die Drehzahlregelung, sondern auch die Luftrichtung der Schublüfter. Bei dem geschilderten Brandfall schaltet die Steuerung nämlich einige der reversiblen Jet-Ventilatoren automatisch um. Die zur ursprünglichen Ausrichtung entgegengesetzte Schubrichtung hält so einen Hauptfluchtweg rauchfrei.

Im Vergleich von kanal- zu strömungsbasierter Entrauchung belegen zahlreiche Versuche – von unabhängigen Instituten ebenso wie von Herstellern wie Systemair – eine drastisch verbesserte Sichtfreiheit durch den Einsatz von Jet-Ventilatoren. Das kommt auch dem Feuerwehrangriff zugute. Weitere Vorteile ergeben sich aus geringeren Folgeschäden durch einen Brand: Die Luftströmung kühlt die Gebäudekonstruk­tion wirkungsvoll und Wasserschäden infolge von Sprinklerauslösung entstehen nicht. Viele Feuerversicherungen honorieren daher ein solches Brandschutzkonzept durch reduzierte Beiträge.

Fazit

Jet-Ventilatoren ermöglichen gerade in geschlossenen Tiefgaragen eine deutliche Reduzierung der Bau- und Investitionskosten und zugleich ein nachhaltiges Absenken der Betriebskosten. Hinzu kommen zahlreiche Sicherheitsvorteile und gestalterische Freiräume. Sinnvollerweise sollten TGA-Ingenieure die Fachkompetenz der Hersteller Abb. 6 in Anspruch nehmen und bei Architekten für die frühzeitige Einbindung noch während der Planungsphase des Grundrisses plädieren. So entsteht statt eines tristen und verwinkelten Parkhauses eine einladende und großzügige „Empfangshalle“, die im Normalbetrieb CO-Ansammlungen zuverlässig verhindert und im Brandfall Rauch leistungsstark ableitet.  

Mehr Infos zum Thema im TGAdossier Brandschutz: Webcode 724

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Mehr Luft schon in der Planung
  2. Teil: Kontakt zum Anbieter
  3. Teil: Wichtig für TGA-Planer, Anlagenbauer und Bauherren
  • Abb. 2 Reiner Kelch: „Die größten Ersparnisse durch Jet-Ventilatoren in Tiefgaragen lassen sich durch gute und frühzeitige Planung erzielen – bezogen auf die Energiekosten in der Spitze sogar 80 %. Doch auch bei Modernisierungen im Bestand sind Schublüfter eine sehr gute Lösung. Sie können frei positioniert werden und damit auf bauliche Gegebenheiten Rücksicht nehmen.“
  • Abb. 3 Vorrangig bestimmt die optimale Platzierung der Zu- und Abluftpunkte das gewünschte Strömungsverhalten und den dazu erforderlichen Energiebedarf. Zu- und Abluft sind auch gleichzeitig die Bezugspunkte zur Verteilung der Jet-Ventilatoren auf der Parkebene.
  • Abb. 4 Lassen sich beispielsweise Einfahrten oder Rampen als „natürliche“ Zuluftöffnungen nutzen, kann auf entsprechende Schächte mit zusätzlichen Lüftern verzichtet werden; ein Beitrag zur Baukostensenkung.
  • Abb. 5 Jet-Ventilatoren nehmen im Durchschnitt nur 0,5 % der Deckenfläche einer Parkgarage ein. Im Gegensatz zu Kanalsystemen müssen auch keine Unterzüge und Trassen überwunden werden. Auch lassen sich durch die dynamische Steuerung der Lüfter (Drehzahl und Schubrichtung) Fluchtwege wirkungsvoll rauchfrei halten.
  • Abb. 6 Bei großflächigen Parkgaragen trägt ­Systemair als Hersteller von Jet-Ventilatoren schon in der Planungsphase zur Findung ­eines strömungs- und damit betriebskostengünstigen Grundrisses bei. Unterstützend wird dabei die Simulation per Computerized Fluid Dynamics (CFD) eingesetzt.
Systemair
Systemair
Systemair
Systemair
Systemair
  • Zurück
  • Druckansicht
  • Versenden

Weitere TGA online Inhalte

Nach Schlagworten:

› Jetventilator (59%) › Schublüfter (39%) › Tiefgarage (33%)

Weitere Links zum Thema:

 
tga Wissenscheck

Testen Sie Ihr Wissen
und lernen Sie dazu!

Jetzt Wissen checken