Dimensionierung Überdruckbelüftungssysteme am Beispiel eines Hochhauses in der Stadt Zürich

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1 SICHERHEITS-FACHKONGRESS 2009 Dimensionierung Überdruckbelüftungssysteme am Beispiel eines Hochhauses in der Stadt Zürich Grundlagen und Schutzziele von Überdruckbelüftungssystemen Dimensionierung und Nachweis zu Überdruckbelüftungssystemen Überwachung der Ausführung / Abnahme / Garantie Zusammenarbeit mit anderen Fachplanern / Definition Schnittstellen Einleitung Emanuel Niederhauser 1

2 Einleitung 24 Einleitung Die Schweiz ist im Bezug auf Hochhäuser ein Entwicklungsland. Zwischenzeitlich sind viele Hochhausprojekte in der Planung und/oder Realisierung. Viele davon in der Stadt Zürich. Emanuel Niederhauser 2

3 Rechtliche Grundlage in der Schweiz Bis in das Jahr 2004 wurde in der Schweiz eine Lüftung (Schleusenlüftung) der Schleuse gefordert (teilweise mit kantonalen Abweichungen). Mit dem Erscheinen der neuen VKF Richtlinien im Jahr 2005, konnte in Zusammenarbeit mit dem SWKI eine bessere Definition gefunden werden. Dazu Absatz 4.3.1, aus VKF-BSR 22-03d Rechtliche Grundlage in der Schweiz Mit diesen Grundlagen (VKF), den gültigen Normen und dem entsprechenden Fachwissen können ÜDBS für Hochhäuser ausgelegt und bemessen werden. In der Schweiz wird dazu üblicherweise die SN EN Festlegungen für Differenzdrucksysteme Bausätze, Ausgabe , hinzugezogen. Über diese Norm wollen wir uns an dieser Stelle nicht weiter unterhalten. Emanuel Niederhauser 3

4 Allgemeine Grundlagen Aufgaben eines Überdruckbelüftungssystemes (ÜDBS/RDA): Rauchgase im Brandfall effizient und effektiv aus einem zum Voraus definierten Bereich fernzuhalten (mittels Druck und/oder Geschwindigkeit), ohne dass dabei weitere Bereiche von einem Gebäude zusätzlich gefährdet werden. Wo ein Überdruckbelüftungssystem zum Schutz des Rettungsweges zum Einsatz kommt, geht aus der BSR-VKF Artikel 4 hervor (z.b. Hochhäuser / Altersheime / Hotel und andere Nutzungen). Allgemeine Grundlagen Funktion eines Überdruckbelüftungssystemes: Abströmung Emanuel Niederhauser 4

5 Allgemeine Grundlagen Die Schutzziele nach SN EN (z.b. Klasse D): Vorarbeiten für die Bemessung Festlegen der Bemessungsmethode Mit einer Handbemessung kann die Nachweisführung der üblicherweise geforderten Schutzziele nicht einfach gemacht werden. Sind projektspezifische Schutzziele für ein Winter- oder Sommerfall nachzuweisen, wird es mittels einer Handmethode äusserst schwierig, wenn nicht unmöglich. Mit Berechnungsmodellen können komplexe Zusammenhänge einfacher und verständlicher aufgezeigt und nachgewiesen werden. Emanuel Niederhauser 5

6 Vorarbeiten für die Bemessung Mit den zuständigen Behörden und dem Bauherren sind die folgenden Punkte zu definieren: Die Schutzziele sind festzuhalten Abweichungen zu den aktuellen Normen sind festzuhalten und darzustellen Möglichkeiten und Grenzen der ÜDBS sind aufzuzeigen Vorarbeiten für die Bemessung Welche Grundlagen zum Gebäude müssen für die Bemessung eines ÜDBS vorhanden sein: Einflüsse eines ÜDBS auf das Gebäude sind abzuschätzen Vorhandene gebäudetechnischen Ausrüstungen bekannt Ausgestaltung der Abströmungen und deren Lage Weg von Fluchttreppenraum zu Abströmung Grössen und Art der Türen und deren Türschliesser Ausgestaltung des Fluchttreppenraumes Einblasstellen der Frischluft im Fluchttreppenraum Fassung der Aussenluft für die ÜDBS Emanuel Niederhauser 6

7 Projekt X Definieren der Anforderungen mit Behörden (objektspezifisch) Grundlagen zu Gebäude zusammen tragen mit beteiligten Planern Basis für Bemessung (Nachweis) Bemessung mit Simulations programm Optimierungen in die Planung aufnehmen Ja Sind die Anforderungen erfüllt? Nein Opt. baulich möglich? Nein Ja Nachweis erbracht Grundlage für Ausschreibung Projekt X Definieren der Anforderungen mit Behörden (objektspezifisch) Grundlagen zu Gebäude zusammen tragen mit beteiligten Planern Basis für Bemessung (Nachweis) Bemessung mit Simulations programm Optimierungen in die Planung aufnehmen Ja Sind die Anforderungen erfüllt? Nein Opt. baulich möglich? Nein Ja Nachweis erbracht Grundlage für Ausschreibung Emanuel Niederhauser 7

8 Die Bemessung an einem Projekt Das Projekt: Die Bemessung Das Projekt, Regelgeschoss: TK 2 TK 3 TK 1 Emanuel Niederhauser 8

9 Vorarbeiten für die Bemessung am Projekt Was sollte in diesem Projekt nachgewiesen werden: Klasse D, nach SN EN , unter anderem; 0.75m/s bei offener Ausgangstüre ins Freie im Brandgeschoss 100N Türöffnungskräfte Können die Schutzziele mit der bisher geplanten Anlage eingehalten werden (Prüfung GU Projekt) Die notwendigen Abströmflächen Schutzziele bei unterschiedlichen Aussenbedingungen: 1. Isotherm (innen und aussen gleiche Temperaturen), 2. Sommer (aussen warm, innen kalt) 3. Winter (innen warm, aussen kalt) Die Bemessung Der Aufbau eines Modells, hier am Beispiel des Untergeschosses: Grundrisse darstellen TK 2 Emanuel Niederhauser 9

10 Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Emanuel Niederhauser 10

11 Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Die Leckagen und Leckagenwege sind zu definieren Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Die Leckagen und Leckagenwege sind zu definieren Anlagentechnische Infrastruktur ist zu definieren Emanuel Niederhauser 11

12 Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Die Leckagen und Leckagenwege sind zu definieren Anlagentechnische Infrastruktur ist zu definieren Zudem sind nun noch die Fassaden, Wände, Steigzonenabschlüsse, Abschottungen etc. festzulegen Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Die Leckagen und Leckagenwege sind zu definieren Anlagentechnische Infrastruktur ist zu definieren Zudem sind nun noch die Fassaden, Wände, Steigzonenabschlüsse, Abschottungen etc. festzulegen Die vertikalen Raumbeziehungen sind zu definieren Emanuel Niederhauser 12

13 Die Bemessung Der Aufbau eines Modells: Grundrisse darstellen Die geschützten Bereiche sind zu definieren Die Räume sind zu definieren Die Leckagen und Leckagenwege sind zu definieren Anlagentechnische Infrastruktur ist zu definieren Zudem sind nun noch die Fassaden, Wände, Steigzonenabschlüsse, Abschottungen etc. festzulegen Die vertikalen Raumbeziehungen sind zu definieren Mit dem Abschluss dieser Arbeiten ist das Berechnungsmodell erstellt. Anforderungen erfüllt? Anhanden des nun erstellen Modells sind die verschiedenen Fälle nach SN EN für die Nachweisführung durchzuspielen und auf die Übereinstimmung mit den zu Beginn der Arbeiten definierten Schutzzielen hin zu überprüfen. Auf eine einfache und übersichtliche Darstellung der Resultate ist zu achten. Emanuel Niederhauser 13

14 Der Nachweis Sommer / Kriterium Druckunterschied (alle Türen zu) / TK 2+3 Der Nachweis Sommer / Kriterium Druckunterschied (Ausgang offen) / TK 2+3 Emanuel Niederhauser 14

15 Der Nachweis Sommer / Kriterium Luftgeschwindigkeit (BG 34.OG ) / TK 2+3 Brandgeschoss, w=0.72m/s Der Nachweis Winter / Kriterium Druckunterschied (alle Türen zu) / TK 2+3 Emanuel Niederhauser 15

16 Der Nachweis Winter / Kriterium Druckunterschied (Ausgang offen) / TK 2+3 Der Nachweis Winter / Kriterium Luftgeschwindigkeit (BG 4.OG ) / TK 2+3 Brandgeschoss, w=1.4 m/s Emanuel Niederhauser 16

17 Der Nachweis Konsequenzen aus diesen Resultaten für das Objekt: Schutzziele sind objektspezifisch anzupassen Die Türöffnungskräfte steigen über 100N, die zulässigen Türöffnungskräfte sind auf <133N festzulegen. Dabei ist auch der minimal zulässige Druck im Treppenraum von 50Pa, auf >20Pa abzusenken (siehe dazu auch TRVB S 112) Baulich: Die Zuluftschächte für die ÜDBS mussten auf eine einheitliche Grösse angepasst werden Aussenluftfassung der ÜDBS musste angepasst werden Grundlagen für Ausschreibung Diese Grundlagen und Erkenntnisse sind nun entsprechend genau zu dokumentieren, damit die Bauteile und die Anforderungen an das ÜDBS in der Realisierung auch entsprechend umgesetzt werden können. Es empfiehlt sich auch, diese Dokumente von den Architekten / Behörden und/oder dem Sachverständigen unterzeichnen zu lassen. In den Ausschreibungen müssen auf die im Nachweis gewonnenen Erkenntnisse hingewiesen werden. Emanuel Niederhauser 17

18 Ausführung der Anlagen Erkenntnis aus den Arbeiten: Die Schnittstellen der Verantwortlichkeiten sind genau zu definieren Die Leistungen in den Ausschreibungen sind entsprechend zu definieren Standort und Art der Sicherheitsstromversorgung sind frühzeitig zu klären Die Bedingungen für die Abnahmen sollten genau(er) definiert werden Ausführung der Anlagen In der Ausführung ist folgendes zu beachten: Der Systemlieferant muss vor der Realisierung der/n zuständigen Behörde/n ein Projektdossier zukommen lassen, darin sind die entsprechend vorgesehenen Produkte mit den Zulassungen enthalten; Beschrieb wie die Schutzziele mit der vorgesehenen Anlage erreicht werden sollen; Beschrieb der vorgesehenen Art der Regulierung der Anlage; Siehe dazu zum Beispiel auch den Leitfaden der GVZ Emanuel Niederhauser 18

19 Ausführung der Anlagen Begleitung der Ausführung, was ist zu beachten: Die definierten Schnittstellen sind auf die Umsetzung hin zu überprüfen Sind die entsprechend dokumentierten Komponenten verwendet worden Werden die Komponenten fach- und zulassungskonform eingesetzt Ausführung der Anlagen In der Abnahmephase ist folgendes zu beachten: Liegen die Konformitätserklärungen vom Systemlieferanten vor? Sind die geforderten Schutzziele am Bauwerk mit den entsprechenden Messungen nachgewiesen? Messung der geforderten Türöffnungskräfte Messung der Luftgeschwindigkeiten bei der/n offenen Türe/n im Brandgeschoss (welche BG sind kritisch?) Messung für Sommer- und Winterfall (Thermik) Werden die definierten Ziele nicht erreicht, ist die Anlage richtigzustellen Die Systemgarantie ist vom Systemlieferanten abzugeben Die Wartungs- und Instandsetzungarbeiten sind vom Betreiber entsprechend zu organisieren Emanuel Niederhauser 19

20 Zusammenfassung Erkenntnis aus den Arbeiten: Mit dem Beizug von Berechnungsmodellen werden auch die vertikalen Luftausbreitungen wie z.b. über Aufzugsschächte sichtbar Eine Beurteilung für den Sommer- und Winterfall wird möglich und ist in der Realisierung vom Systemlieferanten entsprechend nachzuweisen Risiken können frühzeitig erkannt werden (z.b. Vereinfachung der Abströmung, Gestaltung der Treppenhäuser oder Fluchtwege etc.), keine Überraschungen in der Realisierung Schnittstellen sind zu einem frühen Zeitpunkt zu definieren, dies führt zu klaren Verantwortlichkeiten in der Realisierung Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Emanuel Niederhauser 20

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