Systeme zur Rauchverhinderung, auch Differenzdrucksysteme genannt, sind die effektivste Methode zum Schutz der Fluchtwege in mehrstöckigen Gebäuden. Ein solches System muss jedoch aus zertifizierten Komponenten mit höchster Betriebssicherheit aufgebaut sein. Wie funktioniert also das Lufttransfersystem? Das Differenzdrucksystem sollte so konfiguriert sein, dass es vier grundlegende Kriterien erfüllen kann:

• Überdruck, d. h. ein festgelegter Überdruckwert soll im geschützten Bereich (Treppenhaus, Vorraum, Aufzugsschacht) erhalten werden, wenn dieser Bereich nicht durch eine offene Tür mit dem Rest des Gebäudes verbunden ist,
• Strömung, d. h. die Luftstromgeschwindigkeit soll bei einer geöffneten Tür während einer Evakuierungs- oder Rettungsaktion auf einem Niveau gehalten werden, das das Einströmen von Rauch verhindert.
• Türöffnungskraft, d. h. die Druckdifferenz auf beiden Seiten der Tür an der Grenze der Schutzzone zur Zone, die nicht durch Überdruck geschützt ist, muss so hoch gehalten werden, dass die zum Öffnen der Tür erforderliche Kraft einen sicheren Wert von 100 N nicht überschreitet.
• Reaktionszeit des Systems, d. h. häufig erfordern Änderungen der Türposition während der Evakuierung ein Umschalten des Systems vom Überdruck- in den Strömungszustand und umgekehrt. Um die vertikalen Fluchtwege vollständig zu schützen, muss die Zeit für dieses Umschalten auf einige Sekunden begrenzt werden.

Die oben genannten Kriterien müssen an der Grenze zwischen der durch Überdruck geschützten und der ungeschützten Zone erfüllt sein. In den meisten hohen Gebäuden und Hochhäusern, in denen gemäß nationalen Vorschriften und guter Ingenieurspraxis ein Treppenhaus durch einen Brandschutzvorraum vom übrigen Geschossraum getrennt ist, stellt diese Grenze die Tür zwischen dem Vorraum und den horizontalen Fluchtwegen dar. Innerhalb dieser Räume ist es daher notwendig, ein Luftverteilungssystem zu installieren, das in der Lage ist, den Differenzdruck und die Luftströmung genau zu regulieren.

Auf der Seite der Räume, die nicht durch Überdruck geschützt sind (Flure oder offene Räume), muss auf jedem Stockwerk des Gebäudes eine Luft- und Rauchabzugsanlage installiert werden. Diese Anlage kann aus automatisch öffnenden Rauchabzugsfenstern, durch Brandschutzklappen der Entrauchungslüftung gesicherten Rauchabzugsschächten oder entsprechend positionierten Punkten eines mechanischen Abzugs bestehen. Obwohl die ersten beiden Lösungen keine kontinuierliche Luftzufuhr aus dem durch Überdruck geschützten Raum in die Flure erfordern, ist ihre Wirksamkeit bei der Entfernung von Rauch aus dem Stockwerk stark eingeschränkt. Die bei weitem effektivste und zuverlässigste Lösung ist der mechanische Abzug. Bei seiner Verwendung ist es jedoch notwendig, eine konstante Luftzufuhr aus dem durch Überdruck geschützten Raum sicherzustellen. Diese Rolle wird am häufigsten durch den Lufttransfer aus dem Brandschutzvorraum übernommen. Bis vor kurzem wurden die meisten Differenzdruckanlagen auf der Grundlage der so genannten französischen Lösungen ausgelegt, die im Handbuch des polnischen Bauforschungsinstituts ITB 378 aus dem Jahr 2002 beschrieben sind. Bei der meisten Anlagen handelte es sich um Systeme der B-Klasse, bei denen die Luftzufuhr zu den Fluren durch die in den Vorraumwänden angebrachten Transfergitter erfolgte. Bei einer festen Öffnung ist es jedoch schwierig, den Luftstrom und den Überdruck im Vorraum genau zu regulieren. Was noch wichtiger ist: In vielen Fällen erwies sich eine solche Lösung aufgrund der sehr kleinen Transferfläche als unwirksam. Die Transferfläche wird unter der Annahme einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/s in einer Öffnung bestimmt (dies ist notwendig, um einen ordnungsgemäßen Überdruck im Vorraum aufrechtzuerhalten). Je nachdem, ob das konstruierte System ausschließlich für Evakuierungszwecke oder auch zur Unterstützung von Rettungsmannschaften verwendet werden soll, müssen die Transferöffnungen einen freien Querschnitt von mindestens 0,27 m² haben (für typische Türen 0,9 × 2,0 m² und unter der Annahme einer minimalen Luftströmungsgeschwindigkeit in der Türöffnung von 0,75 m²). Die Transferklappen zeichnen sich durch kleine freie Querschnittsflächen aus, wodurch ihre geometrischen Abmessungen wesentlich größer sind. Ein wichtiges Problem ist auch die Notwendigkeit, Transferklappen bis zu einer Höhe von 0,8 m über dem Boden anzubringen, sowie die geringen Abmessungen der Vorräume, die nach den Vorschriften die Abmessungen von 1,4 x 1,4 m haben dürfen. In einem so kleinen Raum gibt es normalerweise keinen Platz für Transferöffnungen.

Die Antwort auf diese Probleme bestand darin, einen einfachen und zuverlässigen mechanischen Transfer (mechanische Luftströmung) zu konstruieren. Durch die Aktivierung der Differenzdruckanlage wird die Außenluft dem Vorraum und dem Flur auf dem Stockwerk zugeführt, auf dem das Feuer erkannt wurde. Dieser Gesamtluftstrom wird durch das Strömungskriterium bestimmt. Wenn die Tür, die den Vorraum vom Rest des Gebäudes trennt, geschlossen bleibt, wird dem Vorraum nur eine geringe Luftmenge zugeführt, um den erforderlichen Überdruck in diesem Raum im Verhältnis zu den horizontalen Fluchtwegen aufrechtzuerhalten. Diese Luft gelangt dann durch Undichtigkeiten in Bautrennwänden in das Stockwerk. Die restliche Luft wird über einen Transferkanal direkt in die horizontalen Fluchtwege geleitet. Die Funktion der Stromregelung wird von schnellen Drosselklappen übernommen, die von einem Drucksensor gesteuert werden. Das Öffnen der Vorraumtür verursacht einen schnellen Druckabfall in diesem Raum, was auch ein Signal zum Schließen der Drosselklappe am Transferkanal und zum vollständigen Öffnen der Drosselklappe am Kanal ist, durch den Zuluft dem Vorraum zugeführt wird. In einer solchen Drosselklappenkonfiguration wird der gesamte Außenluftstrom zum Vorraum und dann durch die geöffnete Tür zu den horizontalen Fluchtwegen geleitet (Abb. 1).

Der elektronisch gesteuerte Transfer mit dem oben beschriebenen Funktionsprinzip hat gegenüber festen Öffnungen mehrere Vorteile.

– Für den elektronisch gesteuerten Transfer ist kein freier Wandbereich im Nutzraum des Vorraums erforderlich. Diese Lösung ermöglicht die Ausführung aller Anlagenelemente im Zwischendeckenraum. Es handelt sich also um eine Lösung, die selbst für sehr kleine Vorräume geeignet ist, und dank der Platzierung von Transfergittern in der Flurdecke wird die Ästhetik des Nutzraums verbessert.

– Der elektronisch gesteuerte Transfer ist die einzige Lösung, die eine präzise Regulierung der Überdruck- und Strömungsverhältnisse in Abhängigkeit von der sich dynamisch während eines Brandes ändernden Situation auf horizontalen Fluchtwegen ermöglicht. Die konstante Messung der Druckdifferenz zwischen dem Vorraum und dem ihm zugeordneten Stockwerk ermöglicht eine fortlaufende Korrektur der Luftstromverteilung. Dadurch ist es möglich, den Überdruck jederzeit auf einem sicheren Niveau zu halten (wobei die zulässige Türöffnungskraft beibehalten wird), unabhängig von der sich ändernden Situation auf dem vom Feuer betroffenen Stockwerk.

– Mit dem elektronisch gesteuerten Transfer wird unabhängig von der Position der Fluchttür ein konstanter Luftstrom zu den horizontalen Fluchtwegen geleitet. Dies erleichtert die Auslegung einer Luft- und Rauchabzugsanlage in horizontalen Fluchtwegen erheblich.

– Ein konstanter Luftstrom, der durch den elektronisch gesteuerten Transfer in Kombination mit einer kontinuierlich arbeitenden Abzugsanlage realisiert wird, ermöglicht eine effektive Rauchableitung aus horizontalen Fluchtwegen, sofern die an die Flure angrenzenden Räume durch Brandschutztüren mit Selbstschließern geschützt sind.

Die mechanischer Luftströmung kann eine gute und sichere Alternative zu traditionellen Transferklappenlösungen sein. Dank ihres einfachen Funktionsprinzips und der Verwendung von zertifizierten zuverlässigen Elementen verfügt sie über eine hohe Betriebssicherheit und die oben beschriebenen Eigenschaften dieser Lösung verbessern die Sicherheit des gesamten Systems zum Schutz von vertikalen und horizontalen Fluchtwegen erheblich.