Parkeergarage Ventilatie Systeem Systeembeschrijving Optimale ventilatie en veiligheid in ÉÉn systeem
Parkeergarage Ventilatiesysteem Voorwoord Parkeergarages worden door het toenemende autogebruik steeds vaker toegepast op plaatsen waar mensen samenkomen. Hierbij kunt u denken aan winkelcentra, kantoren en uitgaanscentra, maar ook wooncomplexen. De nieuwste bouwvormen geven steeds vaker problemen om bestaande ventilatietechnieken toe te passen bij het ventileren van parkeergarages. Novenco heeft haar jarenlange ervaring in de tunnelventilatietechnieken geprojecteerd op parkeergarages. Inmiddels is de tunnelventilatietechniek veelvuldig toegepast voor het ventileren van parkeergarages. Bij de tunnelventilatietechniek maakt men gebruik van stuwkrachtventilatoren. De techniek is gebaseerd op het stuwkracht principe. Ing. R.A.G. van Beek Directeur Novenco B.V.
Verplaatsen van lucht Ventileren is het verplaatsen van lucht. Als we lucht verplaatsen dan is er sprake van het verplaatsen van een massa. Lucht heeft bij 20 graden Celsius een massa van ongeveer 1,2 kg per m 3. Het ventileren van 10 m 3 lucht betekent dus het verplaatsen van een massa van 12 Kg. Lucht kan op 3 manieren verplaatst worden. De meest bekende manier is de lucht door een luchtkanaal verplaatsen met behulp van een ventilator die deze lucht door het luchtkanaal heen zuigt of perst. Dat lucht zich verticaal verplaatst als gevolg van temperatuur verschillen is ook bekend. Een derde methode is die van de zogenaamde stuwkrachtventilatie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het natuurkundige verschijnsel dat een massa zich versnelt (verplaatst) als gevolg van een stootkracht. Deze stootkracht noemen we de stuwkracht. Met de wetenschap dat lucht ook massa heeft, kunnen we vaststellen dat met stuwkracht lucht kan worden verplaatst. Door continu research is de toepassing van het stuwkrachtventilatiesysteem geoptimaliseerd en geïntegreerd in de beveiligingsinstallaties van parkeergarages. De conclusie is dat een parkeergarage uitstekend kan worden geventileerd met stuwkrachtventilatie. In dit artikel wordt nader ingegaan op de mogelijkheden die de stuwkrachtventilatie biedt.
Parkeergarage categorieën Allereerst bekijken we welke typen parkeergarages te onderscheiden zijn. Conform de NEN 2443 uit april 2000 zijn er twee typen parkeergarages te onderscheiden t.w.: open parkeergarages en dichte parkeergarages. Voor alle duidelijkheid wordt opgemerkt dat de term bovengrondse cq ondergrondse parkeergarage verwarrend werkt. Het is namelijk best mogelijk dat een bovengrondse parkeergarage een dichte parkeergarage is. Dit is de reden dat in dit artikel de term bovengrondse parkeergarage verder niet wordt gebruikt. figuur 1 5 m 54 m Een open parkeergarage wordt conform de NEN 2443 pas als open erkend, als aan een aantal criteria voldaan is. In figuur 1 is aangegeven wanneer een parkeergarage een open parkeergarages is. Natuurlijke Dwarsventilatie Gewaarborgd! A opening 1 3 A totaal 2,5% A vloer Verklaring figuur 1; 1 Natuurlijke ventilatie moet gewaarborgd zijn. Minstens twee tegenover elkaar staande wanden moeten niet afsluitbare buitenwanden zijn. De opening in de buitenwanden moet minimaal 1/3 van het totale wandoppervlak zijn die het compartiment begrenzen. (Binnen- en buitenwanden samengerekend). Of de openingen in de buitenwanden moeten minimaal 2,5 % zijn van het bruto vloeroppervlak van het compartiment. Deze twee buitenwanden mogen niet meer dan 54 meter uit elkaar staan. De wanden met de openingen moeten minimaal 5 meter vrije ruimte hebben t.o.v. naastgelegen bebouwing. 5 De laagste vloer van de parkeergarage mag nergens meer dan 1,3 meter onder het maaiveld liggen. 6 Wanden in de parkeergarage mogen geen belemmering zijn voor de natuurlijke ventilatie. 1,3 m Open parkeergarage
Bestaande parkeergarage ventilatie methoden Indien aan één van de in figuur 1 aangegeven voorwaarden niet wordt voldaan, dan hebben we geen open parkeergarage. In die gevallen hebben we dus te maken met een dichte parkeergarage. Bij dichte parkeergarages dient een mechanische ventilatieinstallatie te worden toegepast. De uitvoering van de mechanische ventilatie-installatie is afhankelijk van de vorm en situering van de parkeergarage. Er zijn vele variaties om een parkeergarage te bouwen. Dichte parkeergarages Enkele variaties op een rijtje: 1 De buitenwanden bij een bovengrondse parkeergarage staan veel verder uit elkaar dan 54 meter. Er is slechts 1 buitenwand open. De openingen in de buitenwand zijn te klein. Er zijn bij een volledig ondergrondse parkeergarage geen open buitenwanden. 5 Iedere denkbare combinatie van variatie 1 t/m 4. Om duidelijk te maken met welke methoden momenteel parkeergarages worden geventileerd volgt aansluitend een korte toelichting op een viertal methoden. * Natuurlijke methode wijze wordt afgevoerd. Bij deze Hiermee wordt bedoeld de ventilatie methode van de open parkeermeen geen luchtkanalen toege methode worden over het algegarages. Door winddrukverschillen past, alhoewel dit niet uitgesloten doet de natuur hier zijn werk. is. (zie figuur 2) * Semi natuurlijke methode * Semi mechanische methode. In dit geval wordt de verse lucht De toevoer van verse lucht wordt op natuurlijke wijze toegevoerd. mechanisch verzorgd. De verontreinigde lucht wordt eveneens op De verontreinigde lucht wordt op mechanische wijze afgevoerd. Andersom kan het ook zo zijn dat de wordt bij de semi-mechanische mechanische wijze afgevoerd. Er verse lucht op mechanische wijze methode geen gebruik gemaakt wordt toegevoerd en de verontreinigde lucht op een natuurlijke van luchtkanalen. (zie figuur 3) Figuur 2 Semi natuurlijke methode 5
Figuur 3 Semi mechanische methode Figuur 4 A. Boven-aanzicht B. Zij-aanzicht A. Toevoerkanaal B. Afvoerkanaal Conventioneel systeem met luchtkanalen. Mechanische methode * Mechanische methode Ook hier wordt de lucht op mechanische wijze toegevoerd. De verontreinigde lucht wordt weer op mechanische wijze afgevoerd. Er wordt bij de mechanische methode wel gebruik gemaakt van luchtkanalen. Deze methode staat bekend als de conventionele methode. (zie figuur 4) In de praktijk doen zich met deze bestaande methoden praktische problemen voor. Enkele veel voorkomende problemen in de praktijk zijn: A) Er is geen of te weinig plaats voor toevoer- en/of afvoerpunten. B) Een voldoende doorspoeling van de parkeergarage is niet te garanderen. C) Er ontstaan zogenaamde dode hoeken in de parkeergarage. D) Er is te weinig beschikbare ruimte voor de plaatsing van luchtkanalen. E) Hoe moet men ventileren bij een brandsituatie? F) Wat te doen met het ventilatievolume bij een sterk wisselende belasting van de parkeergarage. G) Brandbeperkende voorzieningen als wanden en branddeuren maken de parkeergarage onoverzichtelijk. Een passend antwoord op de geschetste problemen kan worden verkregen als we stuwkrachtventilatie toepassen. 6
Principe stuwkrachtventilatie Het uitleggen van het begrip stuwkrachtventilatie vergt enkele woorden. Stelt u zich eens een met lucht gevulde voetbal voor. Deze voetbal kunt u op twee manieren verplaatsen. Ten eerste kunt u de bal op uw hand leggen en de bal verplaatsen door uw hand te bewegen. U verplaatst dan met een constante kracht de hoeveelheid lucht die zich in de bal bevindt. Dit kunt u vergelijken met het verplaatsen van lucht waarbij alle te verplaatsen lucht door de ventilator heen gaat. Ten tweede kunt u de bal verplaatsen door er een schop met uw voet tegen te geven. In dit geval verplaatst u de lucht door middel van een stootkracht. U geeft immers tegen een klein gedeelte van de lucht een kortstondige, maar grote kracht. De bal met daarin de lucht krijgt een versnelling. Dit natuurkundige verschijnsel heet een stootkracht.
figuur 5a Stuwkrachtventilatie in de praktijk; zijaanzicht Bij stuwkrachtventilatie maken we gebruik van dit principe. Uit een klein oppervlak blazen we met een relatief grote snelheid lucht. Uit een klein oppervlak stroomt constant lucht met een snelheid van b.v. 20 m/s. Hierdoor kan een gemiddelde luchtsnelheid ontstaan in de doorsnede van de parkeergarage van 1 m/s. Let op: dit voorbeeld is slechts bedoeld om wat begrip te kweken. De exacte uitblaassnelheid en het aantal impuls-ventilatoren is afhankelijk van de stuwkrachtberekeningen die we eerst moeten maken. (Zij-aanzicht werking ventilatoren) (Zij-aanzicht luchtsnelheid) figuur 5b Stuwkrachtventilatie in de praktijk; zijaanzicht (Boven-aanzicht werking ventilatoren) Figuur 5 geeft een beeld van stuwkrachtventilatie in de praktijk waarbij we de langsdoorsnede van een ruimte beschouwen. De stuwkracht wordt uitgedrukt in Newton. Een tunnelventilator levert dus een bepaald aantal Newton. Dit in tegenstelling tot volume bij een bepaalde statische druk wat gewoonlijk wordt gebruikt bij ventilatoren. Het is belangrijk te realiseren dat bij stuwkrachtventilatie de te verplaatsen lucht om de ventilator heen stroomt. De 2e wet van Newton vertelt ons iets over de natuurkundige achtergrond van de impuls. Newton (Boven-aanzicht luchtsnelheid) heeft bewezen dat een impuls het Bij ventilatoren hebben we te product is van een massa die een maken met een voortdurende verandering van snelheid ondergaat. Een massa ondergaat een van een continu stuwkracht in luchtstroom. Hierbij is dus sprake snelheidsverandering als er een plaats van een kortstondige kracht op wordt uitgeoefend. Bij stootkracht. Ten gevolge van tunnel- of parkeergarageventilatoren is dat de stuwkracht. zich af tegen de omgevingslucht. deze stuwkracht zet de ventilator De theoretische stuwkracht van Omdat de ventilator vast zit wordt een stuwkrachtventilator is dan te de luchtkolom achter de ventilator berekenen door het volume te vermenigvuldigen met de soortelijke geïnduceerd. Voor de ventilator verplaatst en de omgevingslucht massa van de lucht en de uitblaassnelheid. weer aangevuld met nieuwe wordt de verplaatste luchtkolom lucht.
Zo komt er een luchtstroom op gang. Het is belangrijk te beseffen dat de uiteindelijke totaal verplaatste luchthoeveelheid een veelvoud is van de luchthoeveelheid die door de ventilator heen gaat. De opstelling van de ventilator in de parkeergarage is zeer belangrijk i.v.m. het opstellingsrendement. Het opstellingsrendement wordt o.a. beïnvloed door het coandaeffect, de aanzuigcondities en de uitblaascondities van de ventilatoren. Het coanda-effect treedt in de praktijk altijd op omdat de tunnelventilatoren tegen het plafond of zelfs in een hoek van de wand met het plafond geplaatst worden. De theoretisch berekende stuwkracht is niet volledig beschikbaar in gemonteerde toestand. Normaal gesproken wordt het verschil in nominale stuwkracht en beschikbare stuwkracht uitgedrukt in het opstellingsrendement. Dit is een percentage van de theoretisch berekende waarde. Het opstellingsrendement dient per situatie bepaald te worden omdat dit afhankelijk is van de opstelling van de ventilator in de parkeergarage. Figuur 6 geeft een indruk van een opstelling in een parkeergarage waarbij de stuwkrachtventilator ruimtebesparend is gemonteerd tussen twee stramienen. Let hierbij op de afstanden voor en achter de ventilator, omdat die belangrijk zijn voor het opstellingsrendement. Nu het begrip stuwkrachtventilatie is verklaard kunnen we gaan bekijken hoe deze techniek in de praktijk werkt. figuur 6 Stuwkrachtventilatie in de praktijk; zijaanzicht Geen ruimte voor luchtkanalen
Toepassing stuwkrachtventilatie Om de toepassing van stuwkrachtventilatoren in de praktijk te bespreken, beschouwen we enkele praktische situaties. De stuwkrachtventilatoren nemen de functie van de luchtkanalen over bij de normale ventilatiesituatie t.b.v. CO beperking. De vereenvoudiging ontstaat doordat de toevoer- c.q. afvoerschacht wordt voorzien van een sparing op de desbetreffende parkeerlaag waarin een rooster en een kleppenregister wordt geplaatst. Afhankelijk van de situatie worden geluidsdempers toegepast. Tussen het luchttoevoerpunt (dat kan in-/uitrit zijn of een schacht met ventilatoren) en het luchtafvoerpunt zorgen de stuwkrachtventilatoren ervoor dat de lucht wordt getransporteerd en zeer goed gemengd. Zo kan lucht in iedere gewenste richting geduwd worden om een volledige doorspoeling van de parkeergarage te waarborgen. Daarnaast kunnen stuwkrachtventilatoren de natuurlijke ventilatie ondersteunen in parkeergarages die net niet binnen de criteria van een open parkeergarage vallen. Met de stuwkrachtventilatie kan dan aan een twijfelachtige open garage een volledig open karakter worden toegekend. Hierbij kan de 100% omkeerbaarheid van de Novenco stuwkrachtventilatoren zeer van pas komen. Dit wil zeggen dat zij door het omkeren van de draairichting van de waaier in beide richtingen dezelfde stuwkracht leveren. Rekening houdend met de nieuwste wetgeving ten aanzien van emissie van benzeen uit parkeergarages (handreiking benzeen en parkeergarages) moet bij een ondergrondse parkeergarage de verontreinigde lucht meestal via een schacht worden afgevoerd. In deze gevallen kan worden volstaan met het plaatsen figuur 7 Toepassing stuwkrachtventilatoren. van 2 axiaalventilatoren parallel in de afvoerschacht. 10
Brandbeheersing realiseren m.b.v. een systeem met stuwkrachtventilatie 6) Op welk punt kan de rook worden afgevoerd? 7) Hoe is de ontwikkeling van een autobrand in een parkeergarage? Dit item heeft zeer veel aspecten. Figuur 8 geeft een voorbeeld van een dichte parkeergarage waarbij de lucht toe- en afvoer mechanisch wordt verzorgd. Stuwkrachtventilatoren zorgen voor de verdeling en het transport van de lucht over de parkeerlaag. Bij een brandsituatie zijn er twee mogelijkheden. Men kan de stuwkrachtventilatoren uitzetten en de afzuigventilatoren aan. De toevoerventilatoren dienen voor de benodigde toevoerlucht te zorgen. Theoretisch zou bij een balans tussen de geproduceerde hoeveelheid rook en het afgevoerde volume een rookvrije hoogte ontstaan. In een parkeergarage met een gemiddelde hoogte van 2,5 meter zal zich geen rookvrije hoogte vormen. Door de stuwkrachtventilatoren op de juiste manier in te schakelen kan de rook beheerst worden. Onder voorwaarde dat er voldoende rook wordt afgevoerd en voldoende lucht wordt toegevoerd kan de rook binnen een bepaald gebied beheerst worden. We beheersen de rook in dit geval niet verticaal maar horizontaal. Uit bovengenoemde aspecten blijkt Het gebruik van de stuwkrachtventilatoren voor deze toepassing met de brandweer dient plaats te duidelijk dat er altijd nauw overleg vraagt een nauwkeurige analyse vinden. In juni 1998 heeft er een van de mogelijke brandsituaties. zeer grootschalige 1:1 brandproef plaatsgevonden om o.a. de werking van het stuwkrachtsysteem Hierbij spelen diverse aspecten voor rookbeheersing te toetsen. een belangrijke rol: Verderop in dit artikel wordt deze 1) Waar bevinden zich de vluchtwegen? proef apart behandeld. 2) Welk vermogen komt er vrij bij De laatste jaren is er veel tijd een autobrand? en aandacht besteed aan de 3) Welke rookontwikkeling kan men prestatie-eisen en beoordelingsmethoden van rookbeheersings- verwachten en wat wordt de rooktemperatuur/-zichtlengte? systemen voor mechanisch 4) Binnen welke tijdperiode kan de geventileerde parkeergarages. brandweer aanwezig zijn? Dit heeft geresulteerd in de NEN 5) Hoe is het aanvalsplan van de 6098 die begin 2007 is gepubliceerd. brandweer? figuur 8 Brandbeheersing realiseren m.b.v. een systeem met stuwkrachtventilatie Bovenaanzicht (stuwdruk ventilatie aan) Zijaanzicht (stuwdruk ventialatie aan) Zijaanzicht (stuwdruk ventilatie uit) 11
Voordelen van stuwkrachtventilatie toegepast in parkeergarages Het parkeergarageventilatie systeem zoals door Novenco in praktijk gebracht, is gebaseerd op ventileren met behulp van stuwkracht. Zoals in het begin van het artikel is geconcludeerd, biedt stuwkrachtventilatie de oplossing voor veel praktische problemen die optreden bij de bestaande ventilatiemethoden. Als belangrijkste voordelen noemen we: dat de lucht voor minimaal 2/3 laag wordt afgezogen. Door het toepassen van stuwkrachtventilatoren wordt de lucht op de parkeerlaag uitstekend gemengd. Er zullen bij het toepassen van stuwkrachtventilatoren geen concentratieverschillen optreden zoals wel het geval is bij het conventionele systeem met kanalen. 1. Ruimtebesparing Er wordt ruimtebesparing gerealiseerd omdat de functie van luchtkanalen in een parkeergarage wordt overgenomen door de stuwkrachtventilatoren. De stuwkrachtventilatoren verdelen en transporteren de lucht over de parkeerlaag van luchttoevoerpunt naar luchtafvoerpunt. Er zijn geen luchtkanalen meer nodig. Dit geeft ruimtebesparing. 2. Flexibele installatie Uit diverse beproevingen is gebleken dat de plaats van de stuwkrachtventilatoren zeer flexibel is. Zo kan de plaats van de stuwkrachtventilatoren binnen een straal van ca. 2 meter variëren zonder de juiste werking van het systeem te beïnvloeden. 4. Betere doorspoeling van de parkeergarage Om in iedere hoek of willekeurige plaats in de parkeergarage zeker te zijn dat er geen hoge lokale concentratie vervuiling ontstaat, wordt vaak een uitgebreid kanalensysteem toegepast. Met de stuwkrachtventilatoren is het mogelijk op iedere plaats in de parkeergarage luchtbeweging te creëren. Er ontstaan absoluut geen dode hoeken. 3. Volledige menging van de lucht Indien men uitsluitend lucht afzuigt dan vindt er geen menging van de afgezogen lucht plaats. U kunt immers een kaars niet uit zuigen. De richtlijnen volgens de NEN 2443 bevestigen dit. Men eist immers 5. Er is energiebesparing mogelijk. Bedenkt u eens dat bij een systeem met luchtkanalen de lucht wordt toe- of afgevoerd waarbij de lucht met een relatief hoge snelheid door een luchtkanaal moet worden geperst. 12
Brandproeven TNO Hierbij moet weerstand overwonnen worden. Dit kost energie. Bij het systeem met stuwkrachtventilatoren daarentegen wordt gebruik gemaakt van de parkeergarage zelf als luchtkanaal. De luchtsnelheid is dus laag en het benodigde vermogen dus ook. Hierbij dient wel te worden opgemerkt dat dit vergelijk alleen geldt voor systemen waarbij luchtkanalen worden toegepast. Verder kan in combinatie met een adresseerbaar CO/LPG detectiesysteem gericht geventileerd worden. M.a.w. door alleen daar te ventileren waar een hoog CO/LPG niveau gedetecteerd wordt en niet de gehele parkeergarage, wordt tijdelijk een beperkte hoeveelheid energie gebruikt. Alleen dan en daar ventileren waar dit nodig is. 6. Kostenbesparing Indien we ervan uitgaan dat er geen luchtkanalen nodig zijn dan kunnen we concluderen dat dit kostenbesparend werkt. Tevens kan bij het toepassen van een mechanische afzuigventilator deze ventilator op een lagere statische druk geselecteerd worden omdat de weerstand van het luchtkanaal vervalt. De ventilator heeft alleen de weerstand van de afvoerschacht te overwinnen. Dit kan resulteren in een kleinere ventilator of een ventilator met een lager toerental waardoor de geluidsreducerende voorzieningen weer goedkoper worden. We moeten hierbij echter beseffen dat het systeem met stuwkrachtventilatoren meer bekabeling vraagt en een grotere schakelkast. Ondanks deze kosten is in veel gevallen het systeem met stuwkrachtventilatoren goedkoper dan het conventionele systeem. 7. Eenvoudig inregelen en deelbedrijf Er zijn geen inregelkleppen meer nodig om een juiste afzuigverhouding te verkrijgen. De stuwkrachtventilatoren zijn voorzien van een afbuigrooster. Met dit afbuigrooster kan richting worden gegeven aan de luchtstraal. Dit is eenvoudig uit te voeren tijdens de montage. Deze instelling is eenmalig. Het realiseren van deelbedrijf is mogelijk door het schakelen van aantallen stuwkrachtventilatoren. Ook is het mogelijk deelbedrijf te realiseren d.m.v. 2-toeren motoren. 8. Rookbeheersing is mogelijk De toepassing van stuwkrachtventilatie tijdens brandsituatie is een geaccepteerde techniek voor rookbeheersing en mechanisch geventileerde parkeergarages. De regelgeving in Nederland voorziet inmiddels in de toepassing van stuwkrachtventilatie voor rookbeheersing d.m.v. de eerder genoemde NEN 6098. In het verleden leefde er bij de brandweer bezwaren tegen het toepassen van stuwkrachtventilatiesystemen in parkeergarages. Een aantal redenen hiervoor zijn o.a.: - de 1 e proeven met koude rook voldoen niet aan de verwachtingen en zijn niet representatief. - gelijkwaardigheid is nog niet onafhankelijk aangetoond. Aan deze twijfels is op initiatief van Novenco het hoofd geboden. In juni 1998 is er een grootschalige proef door TNO uitgevoerd. Deze proef bevatte 18 full scale brandproeven in een dichte parkeergarage. Het doel van de proeven was om de bruikbaarheid van het rekenmodel van Novenco en de CFD simulatietechnieken te toetsen aan de praktijk. Tevens is een rapport opgesteld ten einde tot verantwoorde toepassing van stuwkrachtventilatie bij brand in parkeergarages te komen. Wij verwijzen u naar de resultaten van dit onderzoek onder Aandachtspunt D verderop in dit artikel. 13
Werkwijze en aandachtspunten Voor het in de praktijk realiseren van een stuwkrachtventilatiesysteem in parkeergarages zijn een viertal aandachtspunten van belang t.w.: A. Het bepalen van de luchthoeveelheid. B. De luchthuishouding vaststellen. C. Geluid binnen en buiten de parkeergarage. D. Welke ventilatie en detectie strategie dient men te volgen bij een brandsituatie. AANDACHTSPUNT A: Het bepalen van de luchthoeveelheid Axiaalventilatoren voor toeen afvoer. Schachtopstelling. In de loop der tijd is gebleken dat er meer ventilatiewegen naar de parkeergarage leiden dan alleen de NEN 2443. De huidige situatie is als volgt: In het bouwbesluit staat dat er voor stallingruimten, waaronder de parkeergarages gerekend worden, permanent 3 l/s/m 2 vloeroppervlakte dient te worden geventileerd. Bij een parkeergarage met een hoogte van ca. 2,5 m komt dit neer op 4 tot 4,5 voudige ventilatie. De ventilatieberekeningsmethode in de NEN 2443 is dan te gebruiken als middel om gelijkwaardigheid aan te tonen en het permanente karakter terug te brengen naar een variabel systeem. Met een nauwkeurige berekening kan worden aangetoond dat minder lucht ook een voldoende laag niveau van CO garandeert. De methode conform NEN 2443 wordt in dit artikel toegelicht. Dit is afhankelijk van de bezetting van de parkeergarage. De nu volgende berekening is gebaseerd op de Nederlandse Norm NEN 2443 van april 2000. Het is noodzakelijk in het bezit te zijn van deze norm bij het vaststellen van de luchthoeveelheid. Artikel 9.4 van de NEN 2443 geeft de benodigde informatie om de luchthoeveelheid met betrekking tot het CO-gehalte in de parkeergarage te berekenen. Wij gebruiken de formule: Formule q = n * Pco * 103 TGG - Ca q n Pco = ventilatieluchtdebiet in m 3 /h = aantal auto s dat gedurende een tijdsduur van een uur in de garage met draaiende motor (stilstaand en rijdend) aanwezig is. = gemiddelde koolmonoxyde productie van een draaiende motor (0,35 m 3 /h) TGG = CO-gehalte (tijd gewogen C a gemiddelde), bij maximale ventilatie 120 ppm (0,12 ) = CO-gehalte van de toegevoerde ventilatielucht. Verder geeft de NEN 2443 de volgende informatie: TGG mag bij een verblijfsduur van 14
minder dan een half uur in de parkeergarage maximaal 120 ppm bedragen (= 0,12 ). De C a waarde is moeilijk te bepalen. Uit ervaring is gebleken dat een waarde van 20 ppm bij toevoer van de lucht via de inrit een redelijke inschatting is. Het vaststellen van de laatste variabele (n) vraagt de meeste aandacht. We bespreken twee methoden om deze (n) waarde te bepalen. Bij de eerste methode schatten we in welk percentage van het totaal aantal parkeerplaatsen (het maximaal aantal auto s) tegelijkertijd in de parkeergarage aanwezig is met draaiende motor gedurende 1 uur. Dit percentage is sterk afhankelijk van het gebruik van de parkeergarage. Bijvoorbeeld. De parkeergarage bij een winkelcentrum geeft een ander beeld dan een parkeergarage bij een appartementencomplex of theater. Wij houden over het algemeen de volgende percentages aan: Kantoren = 5-10% Woningen = 5-10% Winkelcentra = 10-15% Theaters = 15-20% De tweede methode vraagt meer inzicht in de te verwachtte parkeerbewegingen. Een binnenkomende auto wordt gezien als 1 parkeerbeweging. Een uitgaande auto wordt ook gezien als 1 parkeerbeweging. Verder moet worden vastgesteld wat de gelijktijdigheidfactor (GF) is. Deze hangt weer nauw samen met het gebruik van de parkeergarage. Het is de bedoeling dat wordt vastgesteld wat het gemiddeld aantal parkeerbewegingen per uur wordt. We stellen als algemene regel de gelijktijdigheidfactor per situatie als volgt: Kantoren = 50-70% Woning = 20-30% Winkelcentra = 70-100% Theaters = 100% Bij 50% gelijktijdigheid kan dit inhouden: 1) De parkeergarage is binnen 2 uur vol. 2) Bij een volle parkeergarage rijdt 25% van de auto s uit en 25% komt weer opnieuw binnen, gedurende 1 uur. 3) De parkeergarage is binnen 2 uur leeg. Bedenk hierbij goed dat het toegangs- en betalingssysteem van de parkeergarage ook een rol speelt bij het vaststellen van de gelijktijdigheidfactor. De vervuiling begint met de wachttijd bij de slagboom. Deze tijd stellen we op een gemiddelde van 30 seconden t 1 = aantal parkeerplaatsen * 30/3600 = 0,0083 h. De tweede waarde die bepaald moet worden is de tijd die nodig is per parkeerbeweging. Deze bepalen we door een gemiddelde rijsnelheid in de parkeergarage aan te nemen. Deze ligt tussen de 5.000 en 10.000 m/h. Vervolgens stelt u vast wat de gemiddelde afstand is die een auto af moet leggen om van de ingang naar een parkeerplaats te rijden of van een parkeerplaats naar de uitgang. Dit is over het algemeen de helft van de totale lengte van de rijbanen. De tijd voor een parkeerbeweging is dan t 2 = gemiddelde af te leggen afstand (m) gemiddelde rijsnelheid (m/h) Het aantal parkeerbewegingen: Pb = aantal parkeerplaatsen * GF Bij een parkeergarage met 1 parkeerlaag is het aantal parkeerbewegingen bij een gelijktijdigheid van 100 gelijk aan het aantal parkeerplaatsen. 15
Let op: Indien een parkeergarage b.v. 2 lagen heeft, dan rijden de auto s voor de 2 e laag ook over de 1 e laag. Dit geeft een hogere vervuiling op de 1e laag. De totale tijd nodig voor de parkeerbeweging is dan: t 2 = Pb * t (h) Daarna stellen we vast hoeveel tijd er nodig is om in te parkeren of uit te parkeren. Dit is over het algemeen 30 seconden» 0,0083 h. De totale tijd nodig voor in- en uitparkeren is dan: t 3 = aantal parkeerplaatsen * 0,0083 h = (h) n wordt dan berekend uit: n = t 1 + t 2 + t 3 Benzeenbesluit Steeds vaker wordt al of niet terecht de aandacht gevestigd op de uitstoot van benzeen. Het ministerie van VROM heeft hiervoor een rekenmodel CAR Parking ontwikkeld. Dit rekenmodel is gepubliceerd in rapport TNO-MEP- R95/222. Kort gezegd komt het op het volgende neer. Auto s produceren benzeen in de volgende situaties: a. met een warme motor bij het binnenrijden; b. met een koude motor bij het wegrijden (dit is veel meer dan met een warme motor); c. bij stilstand door verdamping uit de tank. De ventilatie zorgt ervoor dat deze benzeen buiten komt. Vervolgens mag deze benzeen op straatniveau niet meer bijdragen aan het heersende jaargemiddelde dat de waarde hiervan de 10 µ.gr./m 3 niet overschrijdt. De wijze van uitblazen via in-/uitrit c.q. gevel op straatniveau geeft dan een grotere bijdrage dan uitblazen via een schacht op grote hoogte. Deze tweede optie is bijna altijd toereikend om aan het benzeenbesluit te voldoen. Voor het maken van een benzeenberekening kunnen wij in dit artikel niet verder uitweiden. Het RVIM in de Bilt geeft hiervoor een diskette uit waarmee e.e.a. berekend kan worden. AANDACHTSPUNT B: De luchthuishouding vaststellen Hiervoor is het noodzakelijk de NEN 2443 artikel 9 te bestuderen m.b.t. de aanzuig- en afblaaspunten. Wat wij hier bedoelen is de weg die de lucht volgt door de parkeergarage. Bij het stuwkrachtventilatiesysteem is het gebruikelijk de lucht via de in-/uitrit wordt toegevoerd. In de meeste gevallen wordt dit gerealiseerd ten gevolge van onderdruk in de parkeergarage, opgebouwd door de axiaalventilatoren. Vervolgens wordt de lucht over de parkeerlagen verspreid. Hierbij is men vrij de luchtrichting met de rijrichting van de auto s mee of hier haaks op te kiezen. Wel is het belangrijk dat de stuwkrachtventilatoren zodanig gesitueerd worden dat zij geen hoogte belemmeringen veroorzaken. In feite is het vaststellen van de luchthuishouding alleen goed mogelijk indien de lay-out en omgeving van de parkeergarage bekend zijn. Er zijn een aantal principe mogelijkheden. Een ander aspect dat aandacht vraagt bij het vaststellen van de luchthuishouding is de weerstand die de lucht ondervindt. Hierbij kunt u denken aan de weerstand van het binnenstromen en uitstromen van de lucht. Ook de luchtstroom dwars op of langs de stilstaande auto s is van belang. Verder is de vorm en de bouw van de parkeergarage van invloed. Met name de constructie met 16
ondersteuningspilaren en de plafondconstructie zijn van belang. Ook het gedrag van de stuwkrachtventilatoren in de parkeergarage is belangrijk. Denkt u hierbij aan worp en spreiding. Deze specifieke eigenschappen zijn voor de Novenco stuwkrachtventilatoren door TNO gemeten en vastgesteld als apart onderdeel van de brandproef. Kortom voor dit onderwerp is specifieke kennis en ervaring nodig van het gedrag van stuwkrachtventilatoren. AANDACHTSPUNT C: Geluid binnen en buiten de parkeergarage Het geluid dat geproduceerd wordt in een parkeergarage heeft meer bronnen dan het ventilatiesysteem alleen. De auto s die door de parkeergarage rijden produceren ook 75-80 dba. Als we dan bedenken dat de ventilatie nodig is op het moment dat auto s in de parkeergarage rijden, dan is het logisch dat er veel geventileerd wordt op het moment dat de auto s rijden. Tijdens de perioden dat de parkeergarage vol is zijn er weinig parkeerbewegingen. Op die momenten is het dus verstandig weinig te ventileren met het gevolg weinig geluid. De stuwkrachtventilatoren van Novenco zijn standaard uitgerust met 2- toeren motoren. Bij weinig parkeerbewegingen draait het systeem op laag toeren. Bij veel parkeerbewegingen (dus veel geluid) kunnen de ventilatoren op hoog toeren draaien. Zodoende is het mogelijk om aan de geluideisen te voldoen. Om u een indruk te geven; de stuwkrachtventilatoren veroorzaken op hoog toeren een gemiddeld overall geluiddrukniveau in de parkeergarage dat onder de 65 dba ligt. Op laag toeren is het geluiddrukniveau minder dan 50 dba. De NEN 2443 geeft een waarde waarbij de nagalmtijd van de parkeergarage is gesteld op 2 seconden. Let op: de praktische waarden van de nagalmtijd liggen over het algemeen veel hoger, wat een lagere afstandsdemping tot gevolg heeft. Het geluid uit de parkeergarage naar de omgeving is een ander verhaal. Hier is het dagdeel belangrijk. De plaatselijke overheid stelt de eisen. Over het algemeen geldt een bepaald geluiddrukniveau gedurende een bepaald dagdeel op de gevel van derden. Het handboek meten rekenen industrielawaai geeft hiervoor wat richtwaarden. Parkeergarage Laakhaven Dagdeel Geluidswaarden op gevel van derden 09.00-19.00 uur 50 dba 19.00-23.00 uur 45 dba 23.00-09.00 uur 40 dba Om de waarde op de gevel van derden vast te stellen als gevolg van de geluidsbronnen uit de parkeergarage is het verstandig een deskundige in te schakelen. Er spelen veel omgeving en civiele factoren een rol. 17
AANDACHTSPUNT D Hoe ventileren bij brand? Full scale brandproef TNO/Novenco De proef heeft plaatsgevonden onder de noemer stuwkrachtventilatie in parkeergarages. Bij de proef zijn de volgende participanten betrokken geweest: - TNO Bouw; - centrum voor Brandveiligheid afdeling BBI (Binnenmilieu, Bouwfysica en Installaties) - Novenco B.V. Ministerie van Economische Zaken - Brandweer (Amsterdam, LNB) - Bouwdienst Rijkswaterstaat - Parkeerbeheer Amsterdam De doelstelling van het onderzoek is als volgt geformuleerd: Voor CFD de volgende specifieke items onderzoeken: - Evalueren/uitbreiden CFD-codes - VESTA: ontwikkeld binnen TNO - Fluent: commerciële code toepasbaarheid voor ontwerp/ controle randvoorwaarden toepassing CFD submodellen: straling, verbranding etc. betrouwbaarheid resultaat (controle) rapportage (invoer, uitvoer, methodes) Kennis vergroten over mogelijkheden, beperkingen en ontwerp van stuwkrachtventilatie voor toepassing bij brand in ondergrondse gebouwen. Bepalen effectiviteit stuwkrachtventilatie - Beoordelen van ontwerpmethode uitwerken CFD voor ontwerp/ controle - Aanzet tot regelgeving Het onderdeel van het onderzoek naar de werking van het stuwkrachtprincipe bestaat uit de volgende onderdelen: - Model onderzoek (literatuur) - Koude metingen ventilatoren: - metingen vrije straal - metingen wand/plafond straal metingen in Fleerde (balken figuur 9 Situatie brandproeven TNO Diverse auto s geparkeerd Diverse auto s geparkeerd Diverse auto s geparkeerd 80 m plafond) Ontwerp/simulatie (eenvoudig en CFD) - Brandproeven (18 stuks) De brandproeven hebben plaatsgevonden in de te slopen parkeergarage Fleerde in Amsterdam. De 2e laag is omgebouwd tot dichte parkeergarage. Totaal 3 plaatsen zijn vastgesteld als brandplaats. In de parkeergarage waren ca. 50 auto s geparkeerd. Dit om m.b.t. stroming en weerstand een realistische situatie te creëren. Aan de rechter korte zijde werd lucht op natuurlijke wijze toegevoerd. Aan de linker korte zijde werd met 3 stuks toeren geregelde axiaalventilatoren de lucht mechanisch afgezogen. Er zijn totaal 18 35 m Brandplaatsen Zichtlengte meting Stralingsmeting Temperatuur meting rook/lucht Temperatuur meting beton 18
Brandproeven TNO autobranden uitgevoerd waarbij, naast de hoofddoelstelling, de volgende zaken zijn onderzocht en beoordeeld. Ervaring opdoen met autobrand in Fleerde Ontwikkeling instrumentatie Variatie brandlocatie (3x) Optimaliseren ventilatiesysteem Reproduceerbaarheid Branduitbreiding naar andere auto s TNO heeft tijdens alle proeven de volgende grootheden gemeten: temperatuur (rook, beton, lucht 200 meetpunten) Zichtlengte (4 meetpunten) Straling (3 meetpunten) Luchtsnelheden/ventilatiecapaciteit Vermogen van de branden (massa afname, Tc) Rookverspreiding (visueel/video) Omdat het gebruik van zogenaamde multi purpose vehicles de laatste jaren behoorlijk toeneemt is een aparte proef gedaan met een Renault Espace. Tevens is een autobrandproef gedaan met een in de parkeergarage geïnstalleerd conventioneel ventilatiesysteem met luchtkanalen. Dit diende in eerste instantie om te kunnen beoordelen hoe dit systeem zich gedraagt bij een brand. Vervolgens is dit gedrag vergeleken met het gedrag van het stuwkrachtventilatiesysteem. De resultaten m.b.t. stuwkrachtventilatoren zijn hier kort en krachtig voor u samengevat. Het vermogen van een autobrand ligt hoger dan algemeen aangenomen werd (massa temp.). De rookproductie is matig evenredig met het vermogen van een autobrand De brandduur van 1 auto is 15-20 minuten De temperatuur als gevolg van straling van de brand is h0ger dan de temperatuur in de rooklaag; (vlammen enigszins schuin door ventilatie) De branduitbreiding is nagenoeg gelijk aan een conventioneel ventilatiesysteem Rookbeheersing is mogelijk indien de volgende aspecten juist ontworpen zijn de ventilatiecapaciteit is afhankelijk van de uitgangspunten - de positie van Jetfans de gewenste periode. Dit is afhankelijk van brandweerinzet Een koude rookproef is niet representatief Hoge gastemperaturen (>600 C) alleen lokaal nabij de brand Zichtlengte bovenwinds is onbeperkt (stroomopwaarts van de brand) Er ontstaat een sterke stratificatie van de rookgassen nabij de brand, verder is de rook benedenwinds goed opgemengd. TNO heeft uit de proeven en het onderzoek de volgende voorlopige conclusies getrokken: De stuwkrachtventilatoren mengen rook/rookvrij snel op. Vluchtwegen worden stroomafwaarts door (verdunde) rook geblokkeerd. Hierdoor is vertraagd inschakelen van de stuwkrachtventilatoren noodzakelijk. Een gedeelte van de garage rookvrij is mogelijk Recirculatie treedt op. Er is geen sprake van een echte tunnel Stuwkrachtventilatie versus dwarsventilatie vergelijking brandproef - gestart met 4-voudige dwarsventilatie - na enige tijd (ca. 10 minuten) hele garage vol rook - vervolgens is opgetoerd naar 8-voudige ventilatie. Dit gaf hetzelfde beeld - na enige tijd starten de stuwkrachtventilatoren - enige minuten na start stuwkrachtventilatie is het bovenste deel garage weer rookvrij (voor de brandweer). 19
CONCLUSIE Als eerste kunnen we concluderen dat dichte parkeergarages geventileerd kunnen worden met stuwkrachtventilatie. Men dient dan wel aan de voorwaarden te voldoen die in deze publicatie besproken zijn. Het ventileren van een parkeergarage met het stuwkrachtventilatie systeem kan voor de in de NEN 2443 gestelde eisen m.b.t. zowel natuurlijke als mechanische ventilatie worden voldaan. Er zijn een aantal voordelen aan te wijzen zoals; kostenbesparing, ruimtebesparing, betere menging van de lucht en flexibele installatie. Novenco B.V. Ventilatie en Luchtbehandeling Bergweg-Zuid 115, 2661 CS Postbus 21, 2660 AA Bergschenhoek Telefoon : (010) 524 24 24 Telefax : (010) 524 24 00 E-mail : info@novenco.nl Internet : www.novenco.nl Voor rookbeheersing in mechanisch geventileerde parkeergarages is inmiddels de NEN 6098 beschikbaar. ps: niet vergeten, Novenco is dé geestelijke vader van stuwkrachtventilatie voor parkeergarages. www.novenco.nl