Parkeergarage Ventilatiesysteem met Stuwkrachtventilatoren

Als uitvinder van het kanaalloze parkeergarage ventilatiesysteem met stuwkrachtventilatoren zette NOVENCO Building & Industry begin jaren '90 een nieuwe standaard voor de ventilatie van gesloten parkeervoorzieningen.

Auto's zijn een natuurlijk onderdeel geworden van het dagelijks leven. Ondanks de wijdverspreide systemen van het openbaarvervoer hebben de meeste mensen tegenwoordig een auto. Parkeervoorzieningen zijn dan ook zeer gewild, vooral in steden en grote steden. Conventionele, open parkeergarages nemen veel te veel ruimte in beslag, terwijl mensen de voorkeur geven aan parken en open ruimtes in hun stad. In andere situaties, zoals klimaatomstandigheden of de wens om te voorkomen dat geparkeerde auto's worden vernield, zijn gesloten parkeervoorzieningen noodzakelijk. Daarom worden er steeds meer parkeergarages gebouwd; zowel boven als onder de grond. De uitlaatgassen van auto's bevatten echter verschillende gevaarlijke gassen, zoals koolmonoxide (CO) en benzeen, en deze moeten om gezondheidsredenen uit de parkeergarages worden gehaald.

Het NOVENCO parkeergarage ventilatiesysteem

NOVENCO levert al vele jaren ventilatoren voor verkeerstunnels en het ontwerp en de verdere ontwikkeling ervan gebeurt vaak in nauwe samenwerking met de overheid. Sinds 1994 zet NOVENCO deze ervaring in op parkeerterreinen, gericht op de ventilatie van garages.

Theoretische achtergrond

Ventilatie is het transport van lucht. Om lucht te transporteren moet een massa worden verplaatst. Bij 20°C is de dichtheid van de lucht ongeveer 1,2 kg/m³. Voor het ventileren van 10 m³ lucht moet dus een massa van 12 kg worden verplaatst.

Lucht kan op drie manieren worden verplaatst. De meest bekende methode is het transporteren van de lucht door het kanaal door middel van een ventilator die de lucht aanzuigt of door het kanaal duwt. Het is ook bekend dat lucht verticaal beweegt als reactie op thermische verschillen (het zogenaamde schoorsteen- of schoorsteeneffect). De derde methode staat bekend als stuwkrachtventilatie en maakt gebruik van het feit dat een bewegend lichaam van snelheid verandert wanneer het wordt onderworpen aan een "duwende kracht". In de natuurkunde staat dit fenomeen bekend als stuwkracht.

Op basis van continue testen is het gebruik van stuwkracht of stuwkrachtventilatie door NOVENCO geoptimaliseerd en geïntegreerd in parkeergarage veiligheidssystemen.

Dit artikel geeft informatie over de mogelijkheden van stuwkrachtventilatie.

Parkeergarage categorieën

Wat betreft de garage ventilatie zijn er twee soorten parkeergarages: open en gesloten parkeergarages. Zelfs bovengrondse parkeergarages kunnen gesloten parkeergarages zijn als er onvoldoende natuurlijke ventilatie is.

Open parkeergarages:

Tot de open parkeergarages behoren ook de bovengrondse parkeergarages en andere garages die voldoende open zijn om de nodige garage ventilatie te garanderen. Voordat een parkeergarage als open wordt geclassificeerd, moet aan een aantal eisen worden voldaan. Elk land heeft zijn eigen regelgeving, die meer of minder streng kan zijn. Over het algemeen zijn de eisen specifieker in landen met een langere traditie op het gebied van het bouwen van parkeervoorzieningen en dus meer ervaring in het ontwerp ervan.
Zo moet aan alle onderstaande eisen worden voldaan voor open parkeergarages in Nederland (zie figuur 1):

1. Natuurlijke ventilatie moet gegarandeerd zijn.
2. Minstens twee tegenover elkaar liggende wanden moeten voorzien zijn van permanente openingen die niet kunnen worden afgesloten of geblokkeerd.
3. De openingen in deze buitenmuren moeten ten minste een derde van het totale muuroppervlak van het betreffende parkeerniveau bedekken. Als alternatief moet de oppervlakte van de ventilatieopeningen ten minste 2,5% van het vloeroppervlak op parkeerniveau bedragen.
4. De afstand tussen de wanden mag niet groter zijn dan 54 meter.
5. De afstand van een buitenmuur met ventilatieopening tot het dichtstbijzijnde gebouw moet minimaal 5 meter zijn.
6. Het laagste parkeerniveau mag niet dieper zijn dan 1,3 m onder het maaiveld.
7. Er mogen geen obstakels zijn die de natuurlijke ventilatie beïnvloeden/belemmeren.

Let op: deze regels verschillen per land!
Indien slechts aan één van de eisen niet wordt voldaan, wordt de parkeeraccommodatie geclassificeerd als een gesloten parkeergarage en dient er dus voor mechanische ventilatie parkeergarage te worden gezorgd.

Gesloten parkeergarages

Gesloten parkeergarages hebben de volgende kenmerken:

1. Buitenwanden die meer dan de maximale afstand uit elkaar liggen.
2. Slechts één enkele buitenwand met ventilatieopeningen, of openingen die kunnen worden geblokkeerd.
3. Eventueel aanwezige ventilatieopeningen die niet voldoen aan de eisen voor open parkeergarages (zie definitie op deze pagina).
4. Ondergrondse parkeergarages zonder ventilatieopeningen.
5. Een afstand van minder dan 5 m tot naburige gebouwen.
6. Een diepte van meer dan 1,3 m onder het maaiveld.
7. Obstakels in de parkeergarage die natuurlijke ventilatie voorkomen.

Conventionele ventilatiemethoden

Op dit moment worden er vier verschillende ventilatiemethoden gebruikt in parkeergarages.

Natuurlijke ventilatie

In open parkeergarages wordt gebruik gemaakt van natuurlijke ventilatie door middel van wind en thermische omstandigheden.

Semi-natuurlijke ventilatie

In dit geval komt de toevoerlucht op natuurlijke wijze de parkeergarage binnen en wordt de lucht mechanisch afgevoerd. Het omgekeerde is ook mogelijk. De lucht wordt mechanisch toegevoerd en de afgevoerde lucht verlaat de parkeergarage door overdruk. Bij deze methode zijn kanalen over het algemeen niet nodig.

Vereenvoudigde conventionele ventilatie

Vereenvoudige conventionele ventilatie wordt gebruikt in gesloten parkeergarages. Dergelijke systemen bestaan ook uit ventilatoren voor verse lucht en ventilatie afzuiging, maar er worden geen kanalen voor de luchtverdeling gebruikt.

Conventionele ventilatie

Conventionele ventilatie wordt gebruikt in gesloten parkeergarages. Het bestaat uit zowel toevoer- als afvoer in combinatie met luchtkanalen voor het transport van de verse en verontreinigde lucht.

In de praktijk zijn er verschillende problemen met conventionele ventilatiesystemen..

Bijvoorbeeld:

• Er is geen of onvoldoende ruimte voor aanzuig- en/of afzuigkanalen.
• Er is geen garantie dat het systeem voor voldoende ventilatie zorgt.
• Zogenaamde "dode" hoeken met weinig of geen ventilatie zijn waarschijnlijk.
• Er is geen ruimte voor kanalen.
• Bij het ontwerp van het systeem wordt geen rekening gehouden met rookbeheersing in geval van brand.
• De mogelijkheid om het niveau van de ventilatie te regelen naar aanleiding van variabele eisen wordt niet overwogen.
• Brandbeveiligingsinstallaties zoals branddeuren en brandwanden voorkomen een onbelemmerd uitzicht op de parkeergarage.

NOVENCO-stuwkrachtventilatiesystemen kunnen worden aangepast bij de behoefte aan (CO) ventilatie en, in bijzondere omstandigheden, bij rookbeheersing in geval van brand.

Kanaalloos ventilatiesysteem

In conventionele ventilatiesystemen wordt alle lucht aangezogen via ventilatoren en kanalen. Dit geldt zowel voor de toegevoerde als de afgevoerde lucht. Om drukverlies te voorkomen wordt de luchtsnelheid zo laag mogelijk gehouden. Dit betekent echter dat de kanalen relatief breed moeten zijn en dus veel ruimte nodig hebben.

De functie van de stuwkrachtventilatoren is gebaseerd op het impulsprincipe. Vanuit een klein oppervlak (ventilatoruitlaat) wordt lucht met een relatief hoge snelheid afgevoerd. Wanneer deze lucht tegen de lucht voor de ventilator botst, duwt hij de lucht naar voren en trekt tegelijkertijd de omringende lucht mee (inductie-effect).

Hierdoor wordt de omgevingslucht in de richting van de luchtstroom bewogen. Als gevolg van deze inductie of entrainment zal de hoeveelheid lucht die in beweging is altijd aanzienlijk groter zijn dan de hoeveelheid lucht die door de ventilator zelf gaat.

Deze drijvende kracht wordt de stuwkracht of impulskracht van de stuwkrachtventilatoren genoemd en wordt uitgedrukt in Newton [N]. De stuwkracht is het product van de massastroom en de snelheidsverandering. De stuwkracht is de meeteenheid voor stuwkrachtventilatoren, in tegenstelling tot conventionele ventilatoren waar de output wordt gemeten in volumestroom [m³/s] en druk [Pa].

In theorie, ervan uitgaande dat de omgevingslucht geen beginsnelheid heeft, is de stuwkracht die door een stuwkrachtventilator wordt opgewekt gelijk aan het product van het luchtvolume, de dichtheid en de uitblaassnelheid van de stuwkrachtventilator.

De invloed van de stuwkrachtventilatoren op de omringende lucht is slechts plaatselijk. Het effectieve werkgebied van de stuwkrachtventilatoren is afhankelijk van het type en de functie van het ventilatiesysteem.

Stuwkrachtventilatoren worden op strategische plaatsen geplaatst om de luchtbeweging en de menging van de lucht in de gehele parkeergarage te garanderen. De combinatie van dit stuwkrachtventilatieprincipe met mechanische ventilatie afzuiging en (natuurlijke en/of mechanische) toevoer van verse lucht resulteert in een optimaal ventilatiesysteem voor gesloten parkeergarages.

In parkeergarages kunnen stuwkrachtventilatoren worden gebruikt ter vervanging van kanalen voor de ventilatie afzuiging van zowel CO- als eventueel (explosieve) vloeibare benzinedampen.

De aanwezigheid van CO in een parkeergarage geeft aan dat er ook andere gevaarlijke dampen (bijv. benzeen) aanwezig zijn. Als gevolg hiervan hebben de Duitse autoriteiten de grenswaarden voor CO in parkeergarages verlaagd van 100 ppm naar 50-60 ppm, afhankelijk van de betreffende deelstaat.
Figuur 8 illustreert het mogelijke ontwerp van een gesloten systeem dat bestaat uit straalvliegtuigen en in een schacht geïnstalleerde toevoer- en afvoerventilatoren.

De afzuiginstallatie bestaat meestal uit een rooster, twee afzuigventilatoren en, indien nodig, een geluidsdemping.

Wanneer bijvoorbeeld de ingestelde grenswaarde voor CO wordt overschreden, wordt een signaal van het gasdetectiesysteem naar het hoofdbedieningspaneel gestuurd. In de PLC (Programmable Logic Control) wordt het bijbehorende ventilatiescenario gestart, dat de juiste instelling van (schacht)kleppen regelt, de afzuigventilatoren start, gevolgd door de toevoerventilatoren en de stuwkrachtventilatoren.

Een ventilatiesysteem met stuwkrachtventilatoren biedt tal van voordelen ten opzichte van conventionele kanaalventilatiesystemen voor parkeergarages:

• Ruimtebesparing; de functie van complexe kanalen in de parkeergarage, die kostbare ruimte innemen die al beperkt is, wordt vervangen door stuwkrachtventilatoren.
• Flexibele installatie; de plaatsing van de stuwkrachtventilatoren is zeer flexibel en kan eenvoudig worden afgestemd op andere systemen binnen de parkeergarage.
• Optimale ventilatie; omdat de stuwkrachtventilatoren de uitlaatgassen efficiënt mengen met de omringende lucht, worden hoge lokale concentraties van giftige gassen voorkomen.
• Geen dode hoeken; omdat de stuwkrachtventilatoren in delen van de parkeergarage met beperkte ventilatie kunnen worden geplaatst, wordt de opbouw van hoge lokale concentraties voorkomen.
• Energiebesparing; ten opzichte van ventilatiesystemen met kanalen kunnen relevante energiebesparingen worden gerealiseerd.
• Kostenbesparing; tijdens het ontwerp en de installatie is de (her)plaatsing van de stuwkrachtventilatoren zeer flexibel.
• Rookbeheersingssystemen zijn mogelijk..

In open parkeergarages waar geen ventilatie nodig is, kan de natuurlijke ventilatie worden ondersteund door stuwkrachtventilatoren, waardoor het ontstaan van "dode" zones wordt voorkomen.

Hetzelfde geldt voor parkeervoorzieningen die net niet voldoen aan de eisen die gesteld worden aan open parkeergarages. Ook hier kan vaak alleen met behulp van straalvliegtuigen aan de eisen voor natuurlijke ventilatie worden voldaan.

In dergelijke gevallen is het vaak het beste om 100% omkeerbare NOVENCO ventilatoren te gebruiken. Deze ventilatoren zijn in staat om dezelfde stuwkracht te leveren in beide richtingen, zodat de stromingsrichting kan worden aangepast aan de windcondities.

Rook- en warmteafvoer (RWA) systeem

In Europa heeft bijna elk land zijn eigen normen en richtlijnen voor rookventilatie (RWA) systemen in parkeergarages. In de Europese Unie bestaat momenteel een ontwerp voor een Europese norm voor het ontwerp van rookbeheersingssystemen.

Met de Britse standaard BS 7346 deel 7 (2006) als uitgangspunt, kunnen parkeergarage ventilatiesystemen worden ontworpen voor één of meer van de drie doelstellingen in geval van brand:

1. Assisteren van de brandweer om de rook uit een parkeergarage te verwijderen, zowel tijdens als na een brand;
2. De brandweerlieden een duidelijke rookvrije toegang bieden tot een punt dicht bij de brandhaard;
3. De vluchtmiddelen uit de parkeergarage te beschermen.

Met betrekking tot doelstelling 3 moet worden opgemerkt dat de plafondhoogte voor een gemiddelde parkeergarage slechts 2,5 - 3,0 m bedraagt en dat de hoogte van een eventuele rookvrije laag dus slechts zeer beperkt is.

Afhankelijk van het ontwerpdoel moet het rookafzuigsysteem van de parkeergarage zo worden ontworpen:

1. rook- en warmteafvoer (RWA) systemen (doelstelling 1)
2. rookbeheersingssystemen (doelstelling 2)

1. RWA systemen

RWA systemen zijn bedoeld om te zorgen voor ventilatie, zodat de rook sneller kan worden afgevoerd nadat de brand is geblust. De ventilatie kan ook helpen om de rookdichtheid en de temperatuur tijdens een brand te verminderen.
De luchthoeveelheid voor RWA zijn vastgelegd in normen, richtlijnen of de bouwvoorschriften. In de meeste Europese landen is een minimale RWA norm per brandcompartiment van 10 luchtwisselingen per uur vereist:

Qv = LWh x Vc (1)

Vc = Ac x hc (2)

Waarbij:
Vc : volume parkeergarage / brandcompartment [m³]
Ac : vloeroppervlak [m²]
hc : plafondhoogte [m]
Qv : benodigde RWA luchthoeveelheid [m³/h]
LWh : luchtwisselingen per uur [h-1]

Deze systemen zijn ontworpen voor doelstelling 1 van de BS 7346 deel 7 en zijn dus niet specifiek bedoeld om een gedeelte van een parkeergarage rookvrij te houden, om de rookdichtheid of de rooktemperatuur binnen de grenzen te houden.

Om rookcirculatie en afdaling van de rooklaag tijdens de evacuatie te vermijden (doelstelling 3), kan het noodzakelijk zijn om ofwel de werking van de stuwkrachtventilatoren uit te stellen na een automatische activering, ofwel enkel een manuele activering te voorzien via een override schakelaar van de brandweer.

2. Rookbeheeringssystemen

Rookbeheersingssystemen zijn specifiek bedoeld om de brandweer te helpen bij het uitvoeren van brandbestrijdingsoperaties.

Door de lage hoogte in parkeergarages is verticale rookbeheersing met een rookvrije laag niet mogelijk. Daarom is de rookbeheersing in een parkeergarage eerder horizontaal dan verticaal.

Het systeem is ontworpen om automatisch te werken in geval van een branddetectie en zorgt voor een duidelijke, rookvrije toegang van de brandweerlieden tot een punt dicht bij de brandhaard.

In de eerste plaats zullen dergelijke systemen de brandbestrijding ondersteunen:

1. Het opsporen van de oorsprong van de brand naar een specifieke locatie in de parkeergarage;
2. Het verplaatsen van de rook en de warmte van die locatie naar een specifiek afzuigpunt of specifieke afzuigpunten.
3. Het creëren van een rookvrije naderingszone van de brand. Hierdoor kunnen brandweerlieden personeel en materieel in gunstige omstandigheden verzamelen en kunnen brandbestrijdingsoperaties sneller, veiliger en efficiënter worden uitgevoerd.

De basis van het ontwerp van een rookbeheersingsysteem is om terugstroming van de rook tegen de luchtstroom te voorkomen door een kritische luchtsnelheid te handhaven.

Deze minimale kritische snelheid is afhankelijk van een aantal factoren, waardoor rookbeheersingsystemen altijd brandtechnische oplossingen zijn:

1. Wat is de maximale brandgrootte?
2. Is er een sprinklersysteem om de omvang van de brand te beperken?
3. Wat als de brand zich uitbreidt naar andere auto's?
4. Waar zijn de vlucht-/ontruimingsroutes?
5. Hoe lang duurt het om de parkeerplaats te evacueren?
6. Wat is de reactietijd van de brandweer?
7. Waar zijn de aanvalsroutes voor de brandweer?
8. Waar kan de rookafvoer en luchttoevoer worden gepland?

In grote of complexe parkeergarages waar stuwkrachtventilatoren worden gebruikt, kunnen er meerdere afzuigpunten zijn. Rookcontrolesystemen kunnen zo worden ontworpen dat ze volledig omkeerbaar zijn om de rook in een van de verschillende richtingen te verplaatsen, afhankelijk van de locatie van de brand.

Ook hier is het belangrijk om ervoor te zorgen dat er geschikte aanvalsroutes van de brandweer zijn om de rookarme toegang met zicht op de brandhaard te kunnen creëren voor elk ontwerp van het brandscenario dat in aanmerking wordt genomen.

Om de vluchtroutes uit de parkeergarage te beschermen, is het raadzaam om bij branddetectie alleen de RWA afvoerventilatoren en -toevoer in werking te stellen. Hierdoor wordt de rookverspreiding aan het plafond niet verstoord, ondanks dat een deel van de rookgassen snel wordt afgezogen.

Daarom moeten de stuwkrachtventilatoren tijdens deze evacuatieperiode altijd worden uitgeschakeld om te voorkomen dat de rookcirculatie en -koeling en dus de afdaling van de rooklaag in de bezette ruimte plaatsvindt. Zodra de stuwkrachtventilatoren zijn ingeschakeld, zal de rook koelen en zich snel verspreiden naar het beneden gelegen gedeelte.

Hoewel de stuwkrachtventilatoren de snelheidsverdeling veranderen, hebben ze slechts een beperkte (lokale) invloed op de hoofdluchtstroom door de parkeergarage. Deze gemiddelde hoofdluchtstroom wordt in belangrijke mate bepaald door de rookafvoersnelheid van de afzuigventilatoren in combinatie met de luchttoevoerpunten.

Door inductie en menging zorgen de stuwkrachtventilatoren voor een aanzienlijke vermindering van de rooktemperaturen. Door het verlagen van de rooktemperaturen kan het niveau van de terugstroming tegen de ventilatieluchtstroom in worden voorkomen, waardoor de brandweer betere voorwaarden voor de brandbestrijding krijgt.

De verhoogde luchtstroom met rookbeheersing zal de brandgrootte niet vergroten, omdat deze wordt beperkt door de brandstof, het materiaal van de brandende auto. In de parkeergarage is voldoende zuurstof beschikbaar om het vuur te voeden.

In 1998 heeft NOVENCO de methode van rookbeheersing bewezen met grootschalige brandtesten in een parkeergarage in Amsterdam. Tijdens deze brandtesten zijn in totaal 18 personenauto's verbrand door een onafhankelijke instantie (TNO - Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek) in opdracht van de brandweer en Nederlandse ministeries.

Conclusies van de testen waren:

• Conventionele kanaalventilatiesystemen zijn ongeschikt voor rookbeheersing, zelfs met een luchtverversingssnelheid van 10 keer per uur. De hele ruimte wordt snel gevuld met rook en het lokaliseren van de brand is erg moeilijk.
• Rookbeheersing is mogelijk met technische oplossingen met hoge rookafvoersnelheden op basis van de kritische luchtsnelheid over de brand in combinatie met actieve koeling van de rook met stuwkrachtventilatoren.
• Tijdens de evacuatieperiode moeten de stuwkrachtventilatoren worden uitgeschakeld om vermenging van lucht en rook te voorkomen.
• Door de afzuig-, toevoer- en stuwkrachtventilatoren na afloop van de evacuatie op volle snelheid te laten draaien, kan de rookverspreiding binnen een beperkt gebied worden gehouden. Ook blijft de brand te allen tijde zichtbaar.
• Tijdens het gehele blusproces kan de brandontwikkeling worden geobserveerd, waardoor de veiligheid van de brandweerlieden wordt verbeterd en de brand sneller kan worden gedoofd.
• Rookbeheersingssystemen kunnen de rook effectief afkoelen door rook te mengen met de omringende (koude) lucht.
• Na het blussen van de brand zal het zicht binnen de parkeergarage snel toenemen, waardoor de hulpdiensten een beter zicht krijgen.

Opgemerkt moet worden dat, hoewel rookbeheersingssystemen grote voordelen bieden voor de brandweer, het ontwerp van invloed kan zijn op de initiële kosten van de installatie. De reden hiervoor is dat voor rookbeheersingssystemen hogere afvoersnelheden nodig zijn, waardoor onder andere de grootte van de structurele schachten zal toenemen.

Rookbeheersing bij een brand

De RWA snelheid voor een rookafzuigsysteem is gerelateerd aan de grootte van de parkeergarage, terwijl een rookbeheersingsysteem is ontworpen om de rook van een bepaalde brand af te voeren. Als uitgangspunt kan de brandgrootte uit de BS 7346-7 worden genomen:

• 4MW voor een parkeergarage met sprinklers, of;
• 8MW als er geen sprinklers zijn.

Voor een brandtechnische aanpak, voor het ontwerp van een rookbeheersingsysteem, zal het ontwerp gebaseerd moeten zijn op een overeengekomen brandbelasting. Deze aanpak kan ook worden gebruikt als compensatie voor de normale eisen van de nationale of lokale bouwvoorschriften, zoals bijvoorbeeld de eis voor een sprinklerinstallatie in de parkeergarage.

Een brandweeraanpak kan de suggestie wekken dat de sprinklerinstallatie wordt vervangen door een rookbeheersingsinstallatie, maar dat is niet het geval. Terwijl een sprinklerinstallatie gericht is op de bescherming van eigendommen door te voorkomen dat de brand zich uitbreidt, en door de omvang van de brand te beperken en de warmteafgifte te beperken, zijn rookbeheersingsinstallaties gericht op het bieden van rookvrije toegang voor brandweerlieden tot een punt dicht bij de plaats van de brand. Het is deze compensatie ten opzichte van de 'normale' regelgeving die zorgt voor een versoepeling van andere eisen.

Sprinklerinstallaties in parkeergarages

Er is een belangrijk onderscheid te maken voor sprinklerinstallaties in parkeergarages. In de eerste plaats zijn automatische sprinklersystemen voor brandbestrijding zeer effectief in het beheersen van de temperatuur en het voorkomen van de verspreiding van brand naar andere voertuigen. Als sprinklers in het beginstadium van een brand worden geactiveerd, kan de omvang van de brand onder controle worden gehouden en kan de hoeveelheid vrijkomende warmte worden beperkt.

Door de koelende werking van het water, voornamelijk door de latente verdampingswarmte, worden de temperaturen op een aanvaardbaar niveau gehouden en wordt de omvang van de brand onder controle gehouden. Brandtesten op auto's in gebouwen met sprinklers hebben aangetoond dat de verspreiding van brand tussen auto's niet plaatsvindt met een geactiveerde sprinkler.

Bij de meeste autobranden bevindt de brandhaard zich echter ofwel in de auto ofwel in het motorcompartiment. Daarom is een sprinklersysteem niet effectief als middel om de brand te blussen, omdat de sprinkler geen water kan leveren op de brandhaard, omdat de brand wordt beschermd door de eigenlijke carrosserie van de auto.

Bij een sprinklerinstallatie is er een reële kans op verbranding van brandbare vloeistof - bijvoorbeeld door breuk van de brandstoftank - de zogenaamde plasbrand. In eerste instantie is de brandstof een vloeistof, en de toepassing van een waterstroom zal deze spatten en het vuur verspreiden.

Een andere overweging is dat het water de zuurstoftoevoer niet zal afsluiten, omdat de brandstof niet door het water wordt "afgedekt" (de brandstof drijft op het water omdat het minder dicht is).

Door de materiaalsamenstelling van moderne auto's die aanzienlijk meer kunststoffen bevatten, zal de rookproductie voorrang krijgen op de temperatuur. Met de vuurbron in de auto of onder de motorkap zal de temperatuurstraling beperkt zijn, maar de rookproductie zal drastisch toenemen.

In het geval dat de sprinklerdetectie wordt gebruikt om het ontruimingsalarm in werking te stellen, kan de branddetectie erg laat komen door de relatief lage rooktemperatuur. In een dergelijk geval zal er veel giftige rook in de parkeergarage aanwezig zijn, waardoor evacuatie en onderdrukking moeilijk zijn.

Door de dichte rook is het vaak niet mogelijk om de exacte brandlocatie snel te vinden. Verwarring over de locatie van de brand kan leiden tot een vertraging in de inzet van de brandweer.

Tijdens de inperkingsperiode kan een te grote hoeveelheid stoom worden geproduceerd, die meer dan een uur kan duren. Hierdoor wordt het ingrijpen van de brandweer beperkt, omdat de locatie van de brand niet zichtbaar is.

Rookventilatie met stuwkrachtventilatoren in parkeergarages met sprinklersystemen

Internationale regels, zoals NFPA, BS en het Duitse GarVo, vereisen dat rookventilatie met sprinklersystemen nodig is. De eis geldt echter vooral voor rookafvoersystemen, die niet geschikt zijn voor de doelstelling 2 van rookvrije toegang voor brandweerlieden tot een punt dicht bij de brandhaard.

Het combineren van sprinklersystemen met een rookbeheersingsysteem kan resulteren in het hebben van het beste van beide werelden:

• Sprinklersystemen kunnen de omvang van de brand beheersen;
• Sprinklersystemen kunnen de verspreiding van brand naar andere auto's voorkomen;
• Sprinklersystemen kunnen de rooktemperatuur verlagen;
• Bij lagere brandgroottes en -temperaturen is de kritische luchtsnelheid ter voorkoming van terugstroming van de rook is lager;
• Rookbeheersingssystemen kunnen worden ontworpen bij lagere luchtstromen omdat de kritische luchtsnelheden lager zijn;
• Rookcontrolesystemen kunnen de rook en stoom die door de sprinkler wordt geproduceerd in vooraf gedefinieerde zones indammen, waardoor structurele brandmuren en branddeuren mogelijk niet meer nodig zijn;
• Rookbeheersingssystemen kunnen rookvrije toegang bieden aan brandweerlieden, wat resulteert in een snelle inzet van de brandweer;
• Door gebruik te maken van elektronische branddetectiesystemen kan een autobrand worden herkend en gelokaliseerd, waardoor een effectieve rookbeheersing kan worden gerealiseerd door ventilatie en inzet van de brandweer. Bovendien kan in de beginfase van een brand een ontruimingsalarm worden geactiveerd.

Zo kan een sprinklerinstallatie zeer goed dienen als aanvulling op een rookventilatiesysteem met stuwkrachtventilatoren. Maar het is van essentieel belang dat beide systemen zo zijn ontworpen en geïnstalleerd dat ze geen negatief effect op elkaar hebben.

Invloed van stuwkrachtventilatoren op sprinklers en omgekeerd

Een sprinkler wordt geactiveerd door de temperatuur. Rookafvoersystemen worden (bij voorkeur) geactiveerd door elektronische rookdetectiesystemen om te zorgen voor een vroege detectie en start van de afvoer en rookafzuiging. Daarom is het redelijk om aan te nemen dat in geval van een autobrand in een gesloten parkeergarage de reactietijd van een rookdetectie veel korter is dan die van een sprinkler.

Om een optimale werking van beide systemen te garanderen, moet rekening worden gehouden met het volgende:

• invloed van de stuwkrachtstroom op de sprinkler;
• invloed van de sprinkler op de rook;

Voor de dagelijkse (CO)-ventilatie moet een stuwkrachtventilatiesysteem een beperkte luchtsnelheid hebben in de parkeergarage. Ook in verband met de brandveiligheid is dit zeer belangrijk:

• Lagere luchtsnelheden zullen de rookverspreiding in een vroeg stadium van de brand beperken om de evacuatiecondities te optimaliseren.
• Voor een correcte rookdetectie zullen lage luchtsnelheden voorkomen dat de rook zich vóór de detectie verspreidt.

Daarom moet de stuwkracht van stuwkrachtventilatoren bij lage snelheden worden beperkt tot maximaal 20 Newton (bij CO-ventilatie) en tot max. 50N voor de hoge snelheid (RWA ventilatie en rookbeheersing).

Bovendien moet de positie van de stuwkrachtventilatoren in de parkeergarage gecoördineerd worden met de parkeerplaatsen en de rookmelders. Door de stuwkrachtventilatoren over de rijbanen te plaatsen en niet over de parkeerplaatsen, wordt het risico dat een stuwkrachtventilator in de directe omgeving van de autobrand gelocaliseerd is geminimaliseerd en daarmee ook het risico van beïnvloeding van de detectie en de activering van de sprinkler.

Een grote drijfveer voor de beweging van warmte en rook in geval van brand zijn de drijfkrachten als gevolg van de verschillen in luchtdichtheid die ontstaan door de temperatuur van de rook. Zolang de temperatuur van de rook hoger is dan de aangrenzende omgevingslucht, zal de rook drijfkracht blijven en zich dus in alle richtingen uitbreiden.

Deze drijf- en inslagkrachten die door de brand worden opgewekt, zullen concurreren met de ventilatieluchtstroom en de impulskracht van de stuwkrachtventilatoren. Om ervoor te zorgen dat de stuwkrachtstroom de activering van de sprinkler beïnvloedt, moet de kracht van de stuwkrchtstroom dus hoger zijn dan de drijfkracht direct boven de brandhaard.

CFD simulaties tonen aan dat zelfs met een rookcontrolesysteem met volledig geactiveerde stuwkrachtventilatoren, de temperaturen direct boven de brand voldoende zullen zijn om de sprinkler binnen 5-10 min na het begin van de brand te activeren.

In figuur 13 zijn de temperaturen weergegeven voor een autobrand na 10 min. Door de opwaartse krachten van de hete rook zet de rook ook uit tegen de stuwkrachtstroom totdat de rook voldoende is afgekoeld om onder controle te worden gehouden. Daarom zullen de stuwkrachtventilatoren in geval van brand de activering van de sprinkler boven de brandhaard niet hinderen.

Een vertraging in het starten van de stuwkrachtventilatoren van 5-7 min na detectie zou echter om twee redenen raadzaam zijn:

• Een vertraging van de activering van de stuwkrachtventilatoren zorgt voor de beste evacuatiecondities stroomopwaarts en stroomafwaarts van de brand;
• Het uitstellen van de activering van de stuwkrachtventilatoren kan een vertraging in de activering van de sprinklers in de omgeving van de brandhaard voorkomen.

In het geval dat de brandhaard zeer dicht bij een stuwkrachtventilator ligt, zal de kracht die de stuwkrachtventilator op de rook uitoefent zeer beperkt zijn door de lage luchtdichtheid, aangezien:

Tj=Q x vo x ρ (3)

Waarbij:

Tj : stuwkracht van de ventilator [N]
Q : luchthoeveelheid van de ventilator [m³/s]
vo : uitblaassnelheid van de ventilator [m/s]
ρ : dichtheid van de lucht / rook [kg/m³]

Omdat de dichtheid bij hogere temperaturen afneemt, neemt de stuwkracht van de stuwkrachtventilator ook af waar de opwaartse kracht van de rook toeneemt. Hierdoor neemt ook de invloed van de straalstroom op de activering van de sprinkler af.

Als de temperatuur voor het activeren van de sprinkler niet wordt bereikt, hoeft de sprinkler niet te worden geactiveerd en wordt gevolgschade door (vervuild) water voorkomen.

Figuur 14 bevestigt dat de sprinklers alleen lokaal rond de brand zouden worden geactiveerd en dat het effect van de sprinkler op het rookventilatiesysteem dus kan worden verwaarloosd.

Rondom de brand kan het ‘wassen’ van de rook worden verwacht, waardoor het zicht op de brandhaard zal afnemen. Door de lagere rooktemperaturen met sprinkler kan echter een rookbeheersingsysteem met stuwkrachtventilatoren voor rookvrije toegang voor brandweerlieden worden ontworpen bij lagere kritische luchtsnelheden en dus lagere rookafzuigsnelheden, wat resulteert in kleinere rookafzuigschachten en minder stuwkrachtventilatoren.

Voordelen van het stuwkrachtventilatiesysteem

Zoals eerder vermeld heeft NOVENCO een leidende rol gespeeld in de ontwikkeling van parkeerventilatiesystemen.

Hieronder volgt een korte samenvatting van de te behalen voordelen van het gebruik van stuwkrachtventilatie in parkeergarages:

Ruimtebesparing

Er is geen behoefte aan ruimteverslindende leidingen in de parkeergarage, waardoor het plafond lager kan zijn. Dit maakt een beter gebruik van de beperkte ruimte in ondergrondse parkeergarages mogelijk en verbetert de indeling. Stuwkrachtventilatoren transporteren en verdelen de frisse lucht in een "reusachtig kanaal", namelijk de parkeergarage zelf.

Flexibele installatie

Verschillende tests hebben aangetoond dat straalvliegtuigen flexibel kunnen worden gepositioneerd. Individuele ventilatoren kunnen binnen een straal van 2 meter worden gepositioneerd zonder de efficiëntie van het systeem aan te tasten.

Volledige menging van lucht

Bij gebruik van stuwkrachtventilatie kunnen richtingsgebonden "stoten" tot 45 m worden bereikt. Dit maakt een volledige luchtmenging en een efficiënte CO-verdunning mogelijk. Bovendien kan de lucht naar "dode" hoeken worden geleid, waar anders een groot risico op CO-ophoping bestaat.

Bij conventionele ventilatiesystemen waarbij de lucht via kanalen wordt afgezogen, kunnen dergelijke zakken met een hoge CO-concentratie gemakkelijk ontstaan, omdat de afzuiging niet richtingsgebonden kan zijn.

Verbeterde ventilatie van de parkeergarage

Bij een conventioneel buisafzuigsysteem is een uitgebreid netwerk van buizen nodig om alle delen van de parkeergarage voldoende te kunnen ventileren. Dergelijke kanalen kunnen problemen opleveren voor het ontwerp en de inrichting van ondergrondse parkeergarages. Deze problemen kunnen worden vermeden met Novenco-stuwkrachtventilatoren.

Energiebesparing

Stuwkrachtventilatoren kunnen in groepen worden gerangschikt, geregeld door overeenkomstige groepen CO- of CH4-sensoren. De hoeveelheid te verplaatsen lucht kan zo naar behoefte worden geregeld. Omdat dit bij relatief lage luchtsnelheden wordt bereikt, wordt energie bespaard. De energiekosten kunnen doorgaans tot ca. 60% worden gereduceerd wanneer er stuwkrachtventilatoren worden gebruikt.

In conventionele systemen worden relatief hoge luchtsnelheden gebruikt om de grootte van het kanaal te verminderen, wat resulteert in grote drukverliezen. Wanneer er moet worden geventileerd, wordt het hele systeem opgestart en wordt er onnodig energie verspild. Dit is niet te vermijden omdat alle kanalen onderling verbonden zijn.

Kostenbesparingen

Het is niet nodig om kanalen te installeren wanneer er stuwkrAchtventilatoren worden gebruikt in parkeergarages. In gesloten parkeergarages is alleen een luchttoevoer en een luchtafvoer (ventilator) nodig. De drukval is dus beperkt tot die in de demper, de geluiddemper (indien aanwezig) en de schacht. Hierdoor kunnen kleinere motoren en ventilatoren worden gebruikt, waardoor het geluidsniveau afneemt.

Aan de andere kant vereisen stuwkrachtventilatiesystemen meer bekabeling en grotere elektriciteitskasten. Maar zelfs als deze kosten worden meegerekend, zijn stuwkrachtventilatiesystemen doorgaans 30% goedkoper in aanschaf en installatie dan conventionele systemen.

Eenvoudige aanpassingen

Kanaalventilatiesystemen zijn vaak voorzien van roosters die moeten worden aangepast om de vereiste ventilatie te bereiken.

Dit is niet nodig bij stuwkrachtventilatiesystemen, omdat de ventilatoren zijn uitgerust met een richtingsgebonden rooster dat de luchtstroom van muren en plafonds afbuigt. Deze roosters worden in de fabriek afgesteld en hoeven zelden bijgesteld te worden, hoewel ze indien nodig gemakkelijk ter plaatse kunnen worden aangepast.

Als er geen volledige ventilatie nodig is, kan de hoeveelheid lucht worden geregeld door de stuwkrachtventilatoren op halve snelheid te laten draaien of door slechts een groep ventilatoren tegelijk te laten draaien.

Berekeningsprincipes

Met betrekking tot het praktische ontwerp van stuwkrachtlventilatiesystemen zijn de volgende 5 factoren van bijzonder belang:

A) CO-productie
B) Ventilatiehoeveelheid
C) Richting van de luchtbeweging
D) Geluidsniveaus binnen en buiten de parkeergarage
E) Ventilatiestrategie in geval van brand

A: CO productie

Verschillende factoren zijn van invloed op de hoeveelheid CO die wordt geproduceerd. Moderne auto's produceren minder vervuiling dan oudere modellen als gevolg van een betere verbranding en het gebruik van katalysatoren. Koude motoren produceren meer CO dan warme motoren. Ook de rijsnelheid is van invloed op de CO-productie. Met al deze factoren moet rekening worden gehouden bij het ontwerpen van ventilatiesystemen.

Dit verklaart ook waarom de CO-productiewaarden van land tot land verschillen. Sommige landen hebben relatief veel oude auto's, terwijl in andere landen een groter deel van de auto's nieuw is.

B: Hoeveelheid ventilatie

Het ventilatiepercentage voor parkeergarageventilatiesystemen is normaal gesproken vastgelegd in internationale, nationale of zelfs lokale normen en richtlijnen. In het Verenigd Koninkrijk bijvoorbeeld is een ventilatiesnelheid van 6 ACH (Air Changes per Hour) vereist. In Portugal is er een vereiste van 600 m³/uur per parkeerplaats, en in Duitsland is een ventilatiesnelheid van 6 m³/uur per m² parkeerplaats vereist voor niet-openbare parkeergarages (bijvoorbeeld een privéparkeerplaats of een kantoorgebouw). Voor openbare parkeergarages (bijvoorbeeld een winkelcentrum) is een ventilatiesnelheid van 12 m³/h per m² parkeerterrein vereist.

Een andere methode is het berekenen van het benodigde ventilatievoud. Voor deze berekeningen zijn een aantal normen beschikbaar, zoals bijvoorbeeld de VDI 2053 uit Duitsland, de NEN 2443 uit Nederland of de SWKI 96-1 uit Zwitserland.

Met deze modellen kan de benodigde ventilatiesnelheid worden berekend op basis van (onder andere) het aantal parkeerplaatsen, de afgelegde afstand, het aantal koude starts en warme starts binnen de parkeergarage en het aantal auto's dat per uur aankomt en vertrekt.

C: Richting van de luchtbeweging

Voor een optimale (dwars)ventilatie moeten luchttoevoer en (mechanische) luchtafvoer ventilator zo ver mogelijk uit elkaar worden geplaatst. Meestal wordt de in-/uitgang van de parkeergarage of de oprit gebruikt voor de toevoer van verse lucht, terwijl de afzuigventilatoren in de tegenovergestelde hoek worden geplaatst.

D: Geluidsniveaus

Het is belangrijk dat al in een vroeg stadium van de projectplanning rekening wordt gehouden met eisen ten aanzien van het geluidsniveau binnen en buiten de parkeergarage en de meest geschikte locatie voor het uitlaatsysteem.
Meestal zal het nodig zijn om geluiddempers te gebruiken en moet er ruimte worden vrijgemaakt voor deze en voor een schacht.

E: Ventilatie in geval van brand

De vereiste ventilatiesnelheid voor rookventilatie is sterk afhankelijk van het type rookventilatiesysteem:

1. Rookafzuigsysteem;

Het doel van een rookafzuigsysteem is om de brandweer te helpen de rook uit een parkeergarage te verwijderen tijdens en na een brand;

2. Rookbeheersingssysteem;

Hier is het doel om de brandweerlieden een duidelijke rookvrije toegang te bieden tot een punt dicht bij de brandhaard;

Algemene aspecten

Bij de dimensionering van de ventilatie ondergrondse parking is het belangrijk rekening te houden met de locatie van de luchtinlaten en -uitlaten. In de meeste gevallen zal het nodig zijn om een afzuigventilator te installeren die de vervuilde lucht via een ventilatieschacht kan afvoeren.

Ook moet rekening worden gehouden met ongeschikte schachtlocaties. Het kan mogelijk zijn om de schacht te vermommen, zodat deze opgaat in de omgeving, bijvoorbeeld als reclamezuil in een winkelcentrum.

Bij de dimensionering van de afzuigventilator moet rekening worden gehouden met de drukval door het hele systeem, van de toevoer van verse lucht tot de afvoer. Meestal wordt de lucht het beste door het afvoersysteem getransporteerd door middel van aanzuiging in plaats van druk, omdat dit voorkomt dat de verbruikte lucht onbedoeld naar andere delen van het gebouw wordt getransporteerd.

Stuwkrachtventilatoren worden gebruikt om de lucht binnen de parkeergarage te verspreiden en om te voorkomen dat er "dode" zones ontstaan.

In de meeste parkeergarages is de vrije ruimte beperkt tot ca. 2,4-2,5 m. Het is daarom belangrijk om ervoor te zorgen dat de ventilatoren worden geïnstalleerd op plaatsen waar geen gevaar voor botsingen bestaat. Als alternatief moet bij de keuze van de grootte en/of locatie van de ventilatoren rekening worden gehouden met de door de installateur vereiste vrije ruimte.

Het is belangrijk om op te merken of de parkeergarage zichtbare liggers heeft, aangezien deze de efficiëntie van de ventilatoren kunnen beïnvloeden.

Er moet een vrije afstand tot de dichtstbijzijnde ligger/wand zijn van minimaal 0,5 m aan de inlaatzijde en 2,0 m aan de uitlaatzijde. Als de liggerhoogte groter is dan de montagehoogte van de stuwkrachtventilator, kan het nodig zijn om de ventilatoren te laten zakken.

Geluid in en buiten de parkeergarage

Parkeergarages hebben veel geluidsbronnen - de belangrijkste daarvan zijn de auto's zelf. Gemiddeld is het geluidsdrukniveau binnen de parkeergarage door auto's in beweging ongeveer 75 dB(A).

Daarnaast kunnen er ook andere technische installaties in de parkeergarage zijn die bijdragen aan het totale geluidsniveau.

Ook een ventilatiesysteem is een bron van geluid.

De stuwkrachtventilatoren van de parkeergarage worden standaard geleverd met motoren met twee snelheden. Ze zijn meestal gedimensioneerd om op lage snelheid te draaien en hun geluidsemissie zal dus zelden een probleem vormen.

Afhankelijk van het type en de grootte varieert het geluidsniveau van de stuwkrachtventilatoren van de parkeergarage tussen 45-61 dB(A) per ventilator tijdens de CO-ventilatie (lage snelheid).

Daarom zijn deze stuwkrachtventilatoren in vergelijking met andere bronnen binnen de parkeergarage geen noemenswaardige geluidsbronnen.

In extreme situaties kunnen de ventilatoren op volle snelheid worden geschakeld. Als het systeem een afzuigventilator bevat, moet het geluid dat deze ventilator produceert voldoen aan de geldende bouwvoorschriften.

Afhankelijk van de locatie (industrieterrein of wooncomplex) kunnen er verschillen zijn in de toegestane geluidsniveaus. Ook kan het tijdstip van de dag van invloed zijn op het toegestane geluidsniveau in de buurt van eigendomsgrenzen of de ramen van wooncomplexen.

Producten voor parkeergarage ventilatiesystemen

Begin jaren '90 was NOVENCO een pionier met stuwkrachtventilatoren in parkeergarage ventilatiesysteem en zette daarmee een nieuwe industriestandaard voor de ventilatie van gesloten parkeergarages, zonder gebruik te maken van ventilatiekanalen.

NOVENCO biedt een breed scala aan parkeergarage ventilatoren met specifieke eigenschappen, zoals laag geluid of minimale inbouwhoogtes. Alle parkeergarage stuwkrachtventilatoren zijn compacte en betrouwbare units, met levensduur gesmeerde lagers en een laag stroomverbruik. Deze inductieventilatoren zijn standaard voorzien van een tweetoerenmotor. Bij het lage toerental kan aan 80% van de bedrijfsvoorwaarden worden voldaan bij slechts 25 watt per 100 vierkante meter parkeerruimte.

Naast deze parkeergarage jet-ventilatoren, biedt NOVENCO voor de afvoer van vervuilde lucht of de toevoer van frisse lucht een groot assortiment efficiënte axiaalventilatoren met luchtdebieten tot 110 m³/s (400.000 m³/u) aan. Deze reeks axiaalventilatoren zijn tevens beschikbaar als rook- en warmte afvoer (RWA) ventilatoren die zijn getest en gecertificeerd voor temperaturen tot 400°C gedurende 2 uur. Omdat er geen ventilatiekanalen in de parkeergarage nodig zijn, werken deze ventilatoren met een lage druk en hebben ze dus een minimale hoeveelheid energie nodig. In combinatie met de speciale parkeergarage stuwkrachtventilatoren kunnen energiebesparingen tot 50% worden bereikt in vergelijking met conventionele ventilatiesystemen voor gesloten parkeergarages met toevoer- en afvoerluchtkanalen.

Sinds 2020 biedt NOVENCO ook de hoogst efficiënte ZerAx® reeks axiaalventilatoren aan als gecertificeerde rookgasventilatoren met variabele toerental conform de NEN-EN 12101 deel 3 (2015). Deze bij hoge temperaturen geteste en gecertificeerde pakketten met een combinatie van rookgasventilator en frequentieregelaar maken het mogelijk om in geval van brand gebruik te maken van ventilatoren met variabel toerental, zonder bypass van de frequentieomvormer. Het resultaat is maximale betrouwbaarheid en flexibiliteit om de rookventilatie in geval van brand te regelen in combinatie met lagere bedrijfskosten voor normale ventilatiecondities.

Een vergelijking van hetzelfde systeem toont bijvoorbeeld de verschillen tussen de industrie-conforme oplossingen zoals de NOVENCO NovAx™ rookgasventilatoren en de ZerAx® HR rookgasventilatoren. Met alle selectievariabelen ingesteld op dezelfde instelling, is het elektrisch ingangsvermogen voor de NovAx™ ACN 1250 F300 65kW tegenover 56kW voor de ZerAx® AZN 1250 F300. Het verschil in stroomverbruik is bijna 14%, wat zal leiden tot aanzienlijk lagere bedrijfskosten. Bovendien kunnen alle componenten in de stroomverzorging, inclusief UPS-systemen, 14% kleiner worden gedimensioneerd, wat leidt tot lagere initiële investeringskosten. En met een aanzienlijk lager geluidsniveau is de ZerAx® de voor de hand liggende keuze.

Kijk in de sectie gerelateerde producten hieronder of neem contact met ons op voor meer informatie over onze ontwerpondersteuning, producten en expertise voor de ventilatie van uw parkeergarage.