Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochhaus mit einem Treppenraum, einem Zuluftschacht, Einströmöffnungen, die den Zuluftschacht mit dem Treppenraum verbinden und einer Druckanlage zur Rauchfreihaltung des Treppenraums, dadurch gekennzeichnet, dass der Treppenraum durch mindestens ein Schott vertikal in mehrere Teilräume unterteilt ist, und dass jedes Schott eine Tür hat, die eine Passage von einem Teilraum des Treppenraums in den benachbarten Teilraum ermöglicht.

Bei Hochhäusern bis etwa 60 m, also mit etwa 15-20 Geschossen, kann eine Rauchfreihaltung des Treppenraums durch relativ homogenen Überdruck sicher hergestellt werden, wenn z.B. die Einblasung von Zuluft an unterster Stelle des Treppenhauses und parallel dazu über den Zuluftschacht über die Einströmöffnungen in den Treppenraum erfolgt. Diese Technik ist Stand der Technik, von der die Erfindung ausgeht.

Wenn die Gebäude höher werden, wird es jedoch wesentlich schwieriger, eine relativ homogene Drucksäule über die gesamte Höhe des Treppenraums herzustellen. Der Grund liegt in der Geometrie des Treppenraumes. Die Wendel der Treppe und das Treppengeländer, aber auch weitere Teile des Treppenraumes, bilden Strömungswiderstände. Dies führt dazu, dass im Mittel etwa 2 Pa Druck je Ge- schoss verloren werden.

Nach der europäischen Norm EN 12101, Teil 6, Ausgabe 09/2005 ist für rauchfreie Rettungswege in Gebäuden folgendes festgelegt:

- Türöffnungskraft maximal 100 N,

- Überdruck im Treppenraum bei geschlossenen Türen gegenüber den Geschossen 50 Pa ± 10% und

- mittlere Luftgeschwindigkeit in der geöffneten Eingangstür zwischen Treppenraum und Nutzungseinheit > 2 m/s für den Fall des Löschungsangriffs durch die Feuerwehr.

Da der zulässige Druckbereich somit zwischen 45 und 55 Pa liegt, sind im obigen Beispiel lediglich fünf der 15-20 Geschosse mit dem richtigen Druck beauf- schlagt. Alle darüber liegenden Geschosse haben einen geringeren Druck als 45 Pa.

Nach dem Stand der Technik kann man diesem Problem dadurch begegnen, dass man etwa ab der 8. Etage die bereits erwähnten Einströmöffnungen vorsieht, sie sind beispielsweise alle drei Etagen ausgebildet. Über sie wird Luft aus dem üblicherweise an den Treppenraum angrenzenden Zuluftschacht in den Treppenraum eingelassen. Damit kann man eine stabile Homogenität des Druckes über die gesamte Höhe des Gebäudes erhalten.

Dies gilt jedoch nur für Gebäude bis zu einer gewissen Höhe. Mit dem Streben nach immer höheren Hochhäusern, beispielsweise jenseits 120 m, können physikalische Effekte wie der Schachteffekt nicht länger unberücksichtigt bleiben. Insbesondere wirkt der durch die Temperaturdifferenz von Innen- und Außentemperatur (beispielsweise im Sommer und im Winter) verursachte Schachteffekt negativ auf die Kräfte für die Öffnung einer Tür, und dies bereits im Normalbetrieb des Gebäudes, nicht nur im Randfall.

In der nachstehenden Tabelle ist ein Rechenbeispiel für ein Hochhaus mit 42 Geschossen angegeben, die Tabelle zeigt, wie sich die Drücke zwischen Treppenraum und Nutzungseinheit im Normalbetrieb, im Sommer und im Winter einstellen. Bei Drücken oberhalb 50 Pa ist es im Regelfall für eine normalgewichtige und normalkräftige Person schwierig, wenn nicht gar unmöglich, eine Tür zu öffnen. Die oben genannte Türöffnungskraft nach der Norm EN 12101-6, die auf maximal 100 N begrenzt ist, wird überschritten.

Tabelle:

Überdrücke der Treppenräume gegenüber den Geschossen im Notfall- und im Normal- lüftungsbetrieb bei Einhaltung eines Miπdestüberdmcks von 10 Pa und unterschiedli- chen Tem eraturverhältnissen

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, auch für relativ hohe Hochhäuser, beispielsweise auch oberhalb von 120 m Gesamthöhe, jedenfalls über ca. 60 m, eine homogene Druckhaltung im Brandfall und damit eine Begrenzung der Türöffnungskraft auf Normwerte zu erreichen, wobei eine Strömungsgeschwindigkeit nach der Norm, beispielsweise von > 2 m/s, zwischen Treppenraum und Nutzungseinheit auf der Brandetage gewährleistet ist und der Schachteffekt für den Normalbetrieb und auch für den Brandfall des Gebäudes nicht berücksichtigt werden muss. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Hochhaus mit einem Treppenraum, mit einem Zuluftschacht, mit Einströmöffnungen, die den Zuluftschacht mit dem Treppenraum verbinden und mit einer Druckanlage zur Rauchfreihaltung des Treppenraums, bei der der Treppenraum durch mindestens ein Schott vertikal in mehrere Teilräume unterteilt ist und jedes Schott eine Tür hat, die eine für Personen geeignete Passage von einem Teilraum des Treppenraums in den benachbarten Teilraum ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird der Treppenraum in vertikaler Richtung in Teilräume unterteilt. Es erfolgt also eine Abschnittsbildung. Die einzelnen Teilräume sind durch jeweils einen Schott voneinander getrennt. Die Unterteilung ist nicht notwendigerweise dicht, sie hat aber nur eine kleine Leckrate. Kleine Leckrate bedeutet klein im Verhältnis zu der Zufuhr von Luft, die Leckrate ist insbesondere kleiner als 5%, vorzugsweise 1% der Zuluftzufuhr bzw. kleiner als 0,1 m/s. Pro Sekunde soll weniger als 1 m3 an Luft durch die Leckagen verloren gehen.

Der Zuluftschacht bleibt wie im Stand der Technik durchgehend. Die Einströmöffnungen bleiben erhalten. Geändert wird gegenüber dem Stand der Technik somit im Wesentlichen der Treppenraum. Geändert wird auch die Art der Steuerung des Einleitens von Luft in den Zuluftschacht und vom Zuluftschacht in den Treppenraum.

Die Unterteilung des Treppenraums erfolgt vorzugsweise außerhalb der Treppenstufen, beispielsweise parallel zu einzelnen Treppen und z.B. an einem Treppenpodest bzw. einer -kehre. Es kann an einer Stelle, wo auch die Eingangstüren für den Übergang in die Nutzungseinheit angeordnet sind. Es kann aber auch hierzu um eine halbe Etage versetzt erfolgen.

Der Luftraum des Treppenraums wird alle 10 bis 30 Geschosse, insbesondere aller 15 bis 20 Geschosse durch jeweils einen Schott unterteilt. Anders ausgedrückt werden Abschnitte zwischen 30 bis 70 m gebildet. Der Schott ist sowohl ein Druckschott als auch ein Strömungsschott. Hat das Hochhaus beispielsweise 48 Geschosse, so wird es zweckmäßigerweise durch zwei Schotten in drei Teilräume bzw. Druckzonen unterteilt. Eine untere Druckzone reicht vom Erdge- schoss bis zum Geschoss 16, eine mittlere Druckzone deckt die Geschosse 17 - 32 ab, die obere Druckzone beinhaltet die Geschosse 32 - 48. Die Unterteilung des Treppenraums in einzelne Teilräume bzw. Druckbereiche hat folgende Vorteile:

1. Mit der Erfassung von Brandrauch aktiviert die Brandmeldeanlage die Ü- berdruckanlage. Diese hat eine Steuerungseinheit, die die Zuluftströme steuert, die Steuerung erfolgt so, dass nur der Teilraum, in dem sich der Brand befindet, mit Zuluft und damit Überdruck beaufschlagt wird.

Dadurch bleibt die Anzahl der Ventilatoren für die Zuluft im Wesentlichen gleich, da lediglich der Luftstrom über den Zuluftschacht zugeführt werden muss, der im jeweiligen Drucksegment benötigt wird. Es werden ausreichend Ventilatoren vorgehalten, damit ein gesicherter Druckaufbau in dem betrachteten Teilraum gewährleistet ist. Wie im Stand der Technik sind die Mittel redundant.

2. Zwischen Treppenraum und Nutzungseinheit besteht im Brandfall immer der vorgegebene, von der Norm vorgesehene Überdruck, um Raucheintritt in den Treppenraum zu verhindern.

3. Der Treppenraum als Rettungsweg steht in den Teilräumen des Treppenraums, die außerhalb des Brandbereichs liegen, nach wie vor zur Verfügung, in diesen Teilräumen herrscht kein Überdruck. Wenn oberhalb der Brandebene befindliche Geschosse evakuiert werden müssen, können die Personen den druckbeaufschlagten Treppenbereich passieren, hierzu müssen die Türen in den Schotten jeweils geöffnet werden.

Der Schott ist vorzugsweise eine Leichtbauwand, der den Treppenraum mehr o- der weniger dicht unterteilt. Er hat die Funktion, den Luftraum des Treppenraumes zu unterteilen bzw. zu trennen. Da sich der Schott im Brandabschnitt „Treppenraum" befindet, werden keine brandschutztechnischen Anforderungen an die verwendeten Baustoffe, Türen oder Regelgeräte gestellt. Vorzugsweise werden für den Schott Materialien verwendet, die selbst nicht brennbar sind bzw. eine ausreichende Brandklasse haben. Die Tür des Schotts wird in Fluchtrichtung, d.h. dem Weg von oben nach unten folgend, eingebaut. Vorzugsweise ist ihr ein automatischer Türschließer zugeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass die Tür normalerweise geschlossen ist. Die Tür des Schotts kann beispielsweise auch als Pendeltür mit entsprechender Belastung in die Schließstellung ausgeführt sein.

Vorzugsweise sind barometrische Klappen in der Schottwand vorgesehen, die insbesondere ohne Hilfsenergie unmittelbar einen Druckausgleich zwischen den vom Brand betroffenen Teilraum und einen darüber liegend angrenzenden bzw. darunter anliegend angrenzenden Teilraum gewährleisten. Barometrische Klappen können als mechanische Regeleinheiten ausgeführt werden. Je nach Bauart, beispielsweise mit Gewichten oder mit Federkraft, können sie auf die geforderte Druckvorgabe eingestellt werden. Vorzugsweise werden zwei barometrische Klappen in eine Schottwand eingebaut, sie erlauben die Strömung der Luft in beiden Richtungen. Die barometrischen Klappen sind vorzugsweise neben und oberhalb der Tür angeordnet. Sie können auch in der Tür ausgebildet sein, sie können mehr oder weniger von der Tür, z.B. Schwingtür, gebildet sein.

Die Auslegung der barometrischen Klappen nach Größe und Druckdifferenz ist abhängig vom Brandschutzkonzept. Insbesondere kommt es darauf an, welche Druckdifferenz zwischen Treppenraum und Nutzungseinheit gefordert wird. Die barometrischen Klappen können nach dem Stand der Technik ausgeführt werden.

Wenn beispielsweise ein Brand in der 24. Etage eines Hochhauses entsteht, wird er erfasst und wird Zuluft aus dem Zuluftschacht in den entsprechenden Teilraum, beispielsweise begrenzt durch die 16. und 32. Etage, des Treppenraums gefördert. Hierzu werden vorteilhafterweise entsprechende Ventile, die jeweils in einer Verbindung zwischen Zuluftschacht und Treppenraum angeordnet sind, gezielt geöffnet. Es werden nur die Ventile geöffnet, die im betroffenen Teilraum liegen. Um eine Druckdifferenz von beispielsweise 50 Pa zwischen dem betrachteten Teilraum des Treppenraums und der Nutzungseinheit zu erreichen bzw. eine Luftströmung von > 2 m/s in die Brandetage zu erzeugen, benötigt man ein Luftvolumen von etwa 20.000 m ³ /h. Um ausreichend Sicherheit zu haben, beispielsweise hinsichtlich ungeplanter Leckagen, werden in der Praxis etwa 30.000 m ³ /h dem betrachteten Teilraum des Treppenraums zugeführt. Falls durch das Schließen von Türen der Druck die maximalen 50 Pa übersteigt, wirken die barometrischen Klappen als Druckentlastungsklappen, und dies in zwei Richtungen : Die nach oben öffnende barometrische Klappe im oberen Schott des Teilraums bewirkt eine Abströmung nach oben in den nicht druckbeaufschlagten, darüber liegenden Teilraum. Die nach oben öffnende barometrische Klappe im unteren Schott des Teilraums ermöglicht eine Abströmung in den benachbarten, nicht druckbeaufschlagten, darunter liegenden Teilraum. Somit ist jederzeit gewährleistet, dass die maximale Druckdifferenz im Teilraum über dessen gesamte Höhe eingehalten wird.

Der Vorteil des Schotts stellt sich nicht nur im Brandfall ein, sondern bereits im normalen Betriebszustand. In diesem liegt der statische Luftdruck im Treppenraum vor. Eine zusätzliche Einspeisung von Luft in den Treppenraum erfolgt in der Regel nicht.

Bei sehr hohen Gebäuden mit durchgehenden Treppenräumen, die immer über definierte oder unbekannte Leckagen verfügen, tritt ein Schachteffekt auf. Der Schachteffekt wird durch die Temperaturunterschiede von innen und außen wirksam. Die auftretenden Druckdifferenzen können recht beachtlich sein, siehe obige Tabelle, so dass die auf die Türen wirkenden Kräfte verhindern, dass die Türen zu jeder Zeit von jedermann geöffnet werden können. Damit kritische Grenzwerte gar nicht erst erreicht werden, unterbrechen die Schotten den Schachteffekt. Über die Höhe einer Sektion, also von etwa 60 Meter vertikal, stellt sich erfahrungsgemäß kein wirksamer Schachteffekt ein. Damit wird durch die Erfindung auch der Schachteffekt neutralisiert. Dies ist unabhängig vom Brandzustand. Der Schachteffekt wird im Normalzustand unterbrochen.

Im Brandzustand wird in den Zuluftschaft in bekannter weise über Ventilatoren Luft eingeblasen. Dies kann an beliebiger Stelle erfolgen. Es kann beispielsweise im Erdgeschoss erfolgen, es kann im obersten Geschoss erfolgen, es kann aber auch an einer Zwischenstelle erfolgen, beispielsweise in einem Technikgeschoss.

Mit steigender Höhe nimmt der Luftdruck ab, dies kann mittels der barometrischen Höhenformel berechnet werden. In der obersten Etage des Gebäudes ist die Luft daher dünner als im Erdgeschoss. In dünnerer Luft fördert ein Ventilator bei gleicher Drehzahl ein geringeres Luftvolumen. Der barometrische Effekt kann computertechnisch korrigiert werden. Da man die Höhe der Brandetage kennt, können die Ventilatoren mit der entsprechenden Drehzahl betrieben werden, um den Volumenabfall nach der barometrische Höhenformel auszugleichen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, das unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im folgenden näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen :

Fig. 1 : ein Schnittbild durch ein Teilstück eines Treppenraums eines Hochhauses mit einer Schnittlinie gemäß I-I in Figur 2,

Fig. 2: ein Teilstück eines Etagenplans des Hochhauses für ein Geschoss, in dem sich ein Schott befindet, entsprechend der Schnittlinie H-II in Figur 1 und in etwa doppelt so großem Maßstab wie Fig. 1, und

Fig. 3: ein Schnittbild wie Fig. 1, jedoch ohne einzelne Details und nun mit einem oberen Abschluss und einem unteren Abschluss.

Von einem Hochhaus ist in Figur 1 ein Treppenraum 38 dargestellt, der sich über die Etagen 14-33 (mit gezeichneter Unterbrechung zwischen 19 und 29) erstreckt. Er wird begrenzt durch Wände 40, 42, 44 und 46. Er hat eine Treppe 48. Sie besteht aus einzelnen Etagentreppen, die im gezeigten Beispiel jeweils als U- Treppe mit Halbpodest 50 ausgebildet sind. Zu jeder Etagentreppe gehört ein Treppenpodest 52, an das ein unterer Treppenlauf 54 anschließt, der in das Halbpodest 50 einmündet. Von diesem geht ein oberer Treppenlauf 56 bis zum nächsten darüberliegenden Treppenpodest der nächsten Etagentreppe. Zwischen den beiden Treppenläufen 54, 56 befindet sich ein Treppenauge, das normalerweise offen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist es jedoch im Bereich zwischen den Etagen 15 und 16 sowie zwischen den Etagen 31 und 32 verschlossen.

Dies erfolgt durch jeweils einen Schott 58. Dieser Schott 58 hat eine Schottwand 60. Sie setzt sich der Form nach aus einem länglichen Rechteck und einem an einer Längsseite dieses Rechtecks angesetzten Dreieck zusammen. Die Schottwand 60 ist vertikal orientiert. Die nicht mit dem Rechteck verbundenen zwei Seiten des Dreiecks greifen in die Treppenaugen eines unteren Treppenlaufs 54 und des zugehörigen, oberen Treppenlaufs 56. Das beschriebene Rechteck verbindet die Halbpodeste 50 übereinander liegender Geschosse. Insgesamt wird eine mehr oder weniger dichte Unterteilung erreicht. In Figur 1 sind zwei derartige Schotten 58 gezeigt, der eine zwischen der 16. und 17. Etage, der andere zwischen der 31. und 32. Etage.

In die Schottwand 60 ist eine Tür 62 eingebaut. Ihr ist zweckmäßig ein Obentürschließer zugeordnet (nicht dargestellt). Weiterhin sind in die Schottwand 60 zwei barometrische Druckklappen 64 und 66 eingebaut. Sie arbeiten in unterschiedlichen Richtungen. Die Druckklappe 64 öffnet von unten nach oben, die Druckklappe 66 arbeitet in entgegengesetzter Richtung. Beide sind vorzugsweise baugleich. Sie sind nach dem Stand der Technik ausgebildet und eingestellt für ein selbsttätiges Öffnen bei einem vorgegebenen Druckwert, beispielsweise 50 Pa. Es ist möglich, beide Durchlassrichtungen in einer Druckklappe zu ralisieren.

In bekannter Weise gelangt man vom Treppenpodest 52 über eine Treppenhaustür 68 in eine Schleuse 70 und von dieser über eine Eingangstür 72 in die zugehörige Etage. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Treppenhaustür 68 und die Tür 62 des Schotts 58 um eine halbe Etage versetzt. Dies ist nicht notwendig, auch andere Ausführungen sind möglich.

In bekannter weise hat das Hochhaus einen Zuluftschacht 74. Wie der Treppenraum 38 erstreckt er sich über die gesamte Höhe des betrachteten Gebäudes, jedenfalls den betrachteten Abschnitt. Der Zuluftschacht 74 ist in bestimmten Abständen, beispielsweise aller drei bis acht Etagen, insbesondere in Technikgeschossen, über Einströmöffnungen bzw. Kanäle 76 mit dem Treppenraum 38 verbunden. Jedem Kanal 76 ist ein steuerbares Ventil 78 zugeordnet. Im Normalfall ist es geschlossen. Jedes einzelne Ventil 78 ist mit einer Steuereinheit 80 verbunden.

In bekannter Art wird der Zuluftschacht 74 mit Luft versorgt. Üblicherweise geschieht dies über mehrere Ventilatoren, die an unterschiedlicher Stelle angeordnet sein können. Beispielhaft ist in Figur 1 ein Ventilator 82 eingezeichnet, der über eine Leitung 84 bei Bedarf den Zuluftschacht 74 mit Luft beaufschlagt. Der Ventilator 82 wird von der Steuereinheit 80 gesteuert. Weiterhin ist eine Brandmeldeanlage 86 vorgesehen, sie erfasst einen Brandfall und gibt ein Brandsignal an die Steuereinheit 80, hierzu ist sie mit dieser elektrisch verbunden. Zur Brandmeldeanlage 86 gehören mehrere Brandmelder 88, die jeweils pro Etage vorgesehen sind und von denen nur einige beispielhaft dargestellt sind. Sie sind beispielsweise über einen Bus miteinander und mit der Brandmeldeanlage 86 verbunden. Spricht einer dieser Brandmelder 88 an, so liegen in der Brandmeldeanlage 86 die Informationen Brandfall und Angaben zur betroffenen Etage vor. Diese werden an die Steuereinheit 80 weitergegeben. Diese ermittelt nun, welcher Teilraum betroffen ist, fährt die Ventilatoren im benötigten Umfang und ggf. unter Berücksichtigung der Höhe hoch und öffnet diejenigen Ventile 78, die in den betroffenen Teilraum münden, ggf. nur einen Teil von ihnen. Dadurch wird im Teilraum der vorgeschriebene Überdruck erreicht.

In den Treppenraum 38 kommt ausschließlich über die Luftzufuhr durch die Kanäle 76 und über den Zuluftschacht 74 Luft hinein. Es gibt keine anderen Zuluftquellen für den Treppenraum 38.

Anhand von Figur 3 wird erläutert, wie der unterste Teilraum und der oberste Teilraum ausgebildet sind. Gezeigt sind die Geschosse 0 (Erdgeschoß), 1 und 2 für den unteren Teilraum und die Geschosse 90 bis 93 für den obersten Teilraum. Einzelheiten, wie sie sich aus Figur 1 ergeben und die Ausbildung des Zuluftschachtes, der Kanäle, Ventile und der Luftzufuhr in den Zuluftschacht 74 ergeben, sind in Figur 3 nicht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen. Sie sind allerdings vorhanden.

Oberhalb des letzten, normal nutzbaren Geschosses, hier als der Etage 93, befindet sich ein Schott 58. In bekannter Weise hat dieses Schott 58 eine Schottwand, wie sie in Figur 1 beschrieben ist, es ist in ihr eine Tür 62 vorgesehen. Eine derartige Tür kann entfallen, wenn man in den Raum oberhalb der Etage 93 nicht über das Treppenhaus, sondern beispielsweise über andere Zugänge, gelangen kann. In der Schottwand 60 ist auch eine barometrische Druckklappe 64 eingebaut, die also von unten nach oben öffnet. Eine Druckklappe in die andere Richtung ist ausdrücklich nicht vorgesehen. Dies bedeutet, dass über den obersten Schott ausschließlich Luft nach oben entweichen kann, aber von oben, also oberhalb der Etage 93, keine Luft zuströmen kann. Oberhalb des obersten Schotts 58 befindet sich ein Raum 101. Er hat etwa die Höhe einer Etage. Oberhalb dieses Raumes befindet sich ein Dach 102. Im Dach 102 ist eine Lüftungsklappe 103 angeordnet. Sie entspricht dem Stand der Technik. Über sie ist lediglich ein Abströmen nach oben möglich.

Im Erdgeschoss ist eine Eingangstür 110 vorgesehen, über sie erreicht man einen Ausgangsbereich 111. Dieser ist zur Seite des Hauses hin über eine innere Zugangstür 112 abgeschlossen. Man muss beide Türen 110, 112 passieren, um in den Treppenraum 38 zu gelangen. Hinter der Zugangstür 112 befindet sich ein Eingangsbereich 114. Von diesem aus wird ein unterer Raum 131 des Treppenraums 38 über eine Tür 62 erreicht. Sie ist in einem Schott 58 angeordnet, das den Eingangsbereich 114 vom unteren Raum 131 abtrennt. In der zugehörigen Schottwand 60 ist eine barometrische Druckklappe 66 angeordnet, die eine Abströmung lediglich von oben nach unten erlaubt. Es ist auch möglich, die eben beschriebene Schottwand zwischen der ersten und zweiten Etage oder der zweiten und dritten Etage anzuordnen.

Eine beliebige Kombination von Merkmalen, insbesondere von einzelnen Merkmalen und Untermerkmalen der Patentansprüche und/oder der Beschreibung, bleibt vorbehalten.