Entlüftung und Entrauchung von Parkgaragen frühzeitig planen

Der Stellplatzschlüssel ist insbesondere in Großstädten ein Reizthema. Die von der jeweiligen Kommune geforderte Quote an Parkplätzen pro Anwohner bereitzustellen, geht in dicht bebauten Städten nur mit Tiefgaragen. Und das kostet – sowohl der Bau als auch der Betrieb. Eine Stellschraube mit erheblichem Einsparungspotenzial ist die frühzeitige Planung der notwendigen Entlüftung und Entrauchung. Eine in Bezug auf Investitions- und Betriebskosten ganz entscheidende Frage ist dabei: Soll ein kanalgebundenes Be- und Entlüftungssystem oder Jet-Ventilatoren eingesetzt werden? Neuentwicklungen eröffnen nun auch in kleineren Tiefgaragen die Möglichkeit zum Einsatz von Jet-Ventilatoren. Das führt zur nachhaltigen Kostensenkung bei gleichzeitigem Zugewinn an Sicherheit.

Die sichere Entlüftung und Entrauchung von Parkgaragen ist ein lebenswichtiges Thema. Die Gesundheitsgefährdung durch eine etwaige Kohlenmonoxid-Konzentration ist erheblich. Und im Brandfall kann gerade eine Tiefgarage schnell zur Falle werden.
Umso erstaunlicher ist, dass die Normung und Gesetzgebung nur sehr allgemeine Parameter für die Be- und Entlüftung von Tiefgaragen formuliert. Prüfkriterien zur Wirksamkeit einer Anlage fehlen ebenfalls. Deshalb sind Planer gefordert, diese Lücken mit eigener Systemkompetenz zu schließen oder das Know-how eines Anlagenherstellers frühzeitig zu nutzen.
Schon in der Findungsphase des Grundrisses sollte daher idealerweise auch die Belüftung berücksichtigt werden. Das führt nicht nur zu einem Mehr an Sicherheit, sondern insbesondere auch zu mehr Wirtschaftlichkeit. So können zum Beispiel Rampen oder Zufahrten als Zu- und Abluftpunkte genutzt werden, um dadurch Schächte mit maschineller Ventilation einzusparen oder günstiger auszulegen. Und durch eine sorgfältige Auswahl der Entlüftungstechnik lassen sich zusätzlich Bau-, Investitions- und Betriebskosten deutlich senken.

Kanalentlüftung oder Jet-Ventilatoren?
Ob für ein spezifisches Objekt die Kanalentlüftung der Tiefgarage sinnvoll ist oder die Installation von Jet-Ventilatoren, lässt sich nicht pauschal beantworten. Bis vor Kurzem galt noch folgende Faustformel als recht zuverlässig: Garagen bis 500 m² lassen sich wirtschaftlicher mit einem Kanalsystem entlüften, bei Flächen zwischen 500 und 1000 m² ist eine genaue Analyse erforderlich. Bei Parkhäusern über 1000 m² sind Jet-Ventilatoren in puncto Bau- und Energiekosten klar die günstigste Wahl. Diese Orientierung hat jedoch an einem Punkt an Gültigkeit verloren: Inzwischen stehen wirtschaftliche Lösungen mit Jet-Ventilatoren auch für kleinere Tiefgaragen zur Verfügung. Dazu geführt haben im Wesentlichen zwei Neuentwicklungen:
Schublüfter mit EC-Motoren, die an kleinere Volumenströme angepasst sind,
eine stark vereinfachte Steuerungstechnik der Jet-Ventilatoren, sodass eine direkte und stufenlose Ansteuerung über CO-Sensoren möglich ist.

Sicherheitsvorteile der Jet-Ventilation in Kleingaragen
Gerade für die typischen innerstädtischen Wohnkomplexe mit Tiefgaragen bis 500 m² ist diese Entwicklung interessant. Da Kleingaragen in der Regel nur von Bewohnern genutzt, also seltener frequentiert werden, sind die gesetzlichen Anforderungen an den Luftaustausch geringer als bei öffentlichen Parkhäusern. Laut den Garagenverordnungen (GaVO) der meisten Bundesländer liegt die stündliche Luftaustauschrate unterirdisch gelegener Garagen mit geringem Zu- und Abgangsverkehr bei 6 m³/m² (GaVO Hessen: 8 m³/m²). Außerdem sind zusätzliche Rauch- und Brandschutzabschnitte aufgrund der kleinen Zellengröße nicht erforderlich.
Somit ist es bis dato üblich, in solchen Kleingaragen mit einem Kanalsystem aus einfachem verzinktem Stahlblech den Abzug von giftigem Kohlenmonoxid (CO) sicherzustellen. Ein Sicherheitsmangel wird dabei in Kauf genommen: Da Kanalnetze lediglich an ihren Lufteinlässen einen Unterdruck erzeugen und Schadluft abziehen, bleiben die typischen Toträume, in denen sich CO ansammeln kann, unberücksichtigt. Häufig sind die Abluftventilatoren mit Bewegungsmeldern gekoppelt, um die Garage bei Verkehr präventiv zu entlüften – eine Methode, die allerdings unnötig Energie kostet.
Jet-Ventilationssysteme hingegen, die speziell für Garagen bis 1000 m² für die tägliche Bedarfslüftung, CO-Kontrolle und Kaltentrauchung entwickelt wurden, lassen sich nun direkt stufenlos über CO-Melder ansteuern – also absolut bedarfsgerecht analog der tatsächlichen Lüftungsanforderungen. Bei dem Schublüfter „prioJet 200EC“ von Systemair beispielsweise wird die Ausgangssteuerspannung von 0 bis 10 V von den Meldern direkt auf die Steuerung der EC-Ventilatoren gelegt. Detektiert ein CO-Melder eine steigende Kohlenmonoxid-Konzentration an einer Stelle der Garage, wird der nächstliegende Jet-Ventilator stufenlos auf die Leistung hochgefahren, die für eine schnelle Verdünnung und Ableitung der giftigen Gase erforderlich ist. Sobald sich die CO-Ansammlung aufgelöst hat, wird der EC-Ventilator wieder heruntergeregelt.

Kostenvorteile der Jet-Ventilation in Kleingaragen
Für diese Regelung ist die in Großgaragen übliche komplexe Steuerung in Verbindung mit einer Brandmeldeanlage also nicht erforderlich. Das reduziert die Baukosten beträchtlich und macht Schublüfter zu einer wirtschaftlichen Alternative zu konventionellen Luftkanalsystemen. Denn auch bei den Installationskosten und Ener­gieaufwendungen im laufenden Betrieb lassen sich mit Jet-Ventilatoren Einsparungen erzielen:
Die EC-Motoren in Ventilatoren für Kleingaragen kommen mit einer Netzspannung von 230 V aus bei einer maximalen Leistungsaufnahme von unter 2 A. Die Leitungsverlegung eines einphasigen Anschlusses plus Steuerleitung ist im Vergleich zu einem Kanalsystem deutlich schneller und günstiger installiert.
Auch beim Stromverbrauch haben Jet-Ventilatoren Vorteile: Mit nur wenig Energie erzeugen Schublüfter eine gerichtete laminare Strömung, die die ganze Garage durchspült. Im Gegensatz dazu müssen Abluftventilatoren in Kanalsystemen einen hohen Unterdruck erzeugen, um auch an entfernten Lufteinlässen noch ausreichend Schadluft abführen zu können. Allein aufgrund dessen lassen sich im normalen Belüftungsbetrieb, je nach Größe der Tiefgarage, mit Jet-Ventilation bis zu 30 % Energie einsparen. Hinzu kommt noch die bedarfsgerechte, statt präventive Entlüftung zum Schutz gegen CO-Ansammlungen.

Große Garagen, noch größere Einsparungen
Was bei Tiefgaragen bis 500 und 1000 m² Nutzfläche noch eine Neuerung darstellt, ist bei Großgaragen eine bekannte Tatsache: Jet-Ventilatoren bilden das günstigste Entlüftungs- und Entrauchungskonzept in puncto Bau-, Investitions- und Betriebskos­ten sowie Sicherheit und Gestaltungsfreiheit von Parkdecks. Doch keineswegs selbstverständlich ist es, das Belüftungskonzept bereits in der Planungsphase des Grundrisses mit einzubeziehen. Dabei lassen sich enorme Einsparungen erzielen, wenn Architekt, TGA-Planer und Fachingenieure des Herstellers von Belüftungsanlagen frühzeitig an einem Tisch sitzen. Folgende Planungspunkte sollten schon zu Beginn abgestimmt werden:

Positionierung der Zu- und Abluftpunkte
Bei einer aerodynamisch optimalen Anordnung der Zu- und Abluftöffnungen 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 Zwischenwänden, Unterzügen, Rampen etc.
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, 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 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
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 dürfen „virtuelle“ Rauchabschnitte gebildet werden. Der Wegfall von Brandschutzwänden und einer Sprinkleranlage verringert dazu unmittelbar die Bau- und Investitionskosten und senkt auch die Betriebskosten – die jährliche Wartung von Sprinklern ist bekanntermaßen kostenintensiv.
Wie Praxisbeispiele belegen, lassen sich durch eine frühzeitige Einbindung der Belüftungstechnik in die Gesamtplanung und eine entsprechend fachkompetente Auslegung allein die Energiekosten im Normalbetrieb um rund 80 % senken. Darüber hinaus sind Einsparungen bei Bau- und Investitionskosten leicht realisierbar.

Große Garagen – Brandschutz von großer Bedeutung
Vornehmliche Aufgabe eines Lüftungssystems im Brandfall ist es, raucharme Schichten zur freien Sicht herzustellen und damit die Eigen- und Fremdrettung zu ermöglichen. Das ist insbesondere in Großgaragen von Bedeutung, da hier die Orientierung trotz korrekter Beschilderung schwierig sein kann. Welche Sicherheitsvorteile dabei Schublüfter zeigen, verdeutlicht folgendes Szenario: 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 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 sowohl in kleineren Tiefgaragen, wie sie im Wohnungsbau zu finden sind, als auch in öffentlichen Großgaragen eine deutliche Reduzierung der Bau- und Investitionskos­ten. Zugleich lassen sich durch geringeren Stromverbrauch die Betriebskosten nachhaltig senken. Hinzu kommen zahlreiche Sicherheitsvorteile und gestalterische Freiräume. Sinnvollerweise sollten TGA-Ingenieure die Fachkompetenz der Hersteller in Anspruch nehmen und bei Architekten für die frühzeitige Einbindung noch während der Planungsphase des Grundrisses plädieren.

Autor: Reiner Kelch, System und Application Manager Car-Parks, Systemair GmbH, Boxberg

Bilder: Systemair

www.systemair.de