Rauch-Wärme-Abzugsanlage

Abstract

 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen sind Bestandteile des vorbeugenden Brandschutzes in Gebäuden unterschiedlicher Nutzung, die im Brandfall sowohl Rauch, als auch Wärme abführen sollen, um Flucht- und Rettungswege frei zu halten und die Brandbeanspruchung von Gebäudeteilen zu minimieren. Die zu schaffenden Öffnungen sollen i.d.R. auch zur natürlichen Raumlüftung genutzt werden. Änderungen der Anlagenkonstellation, z.B. notwendig durch Nutzungsänderungen der Gebäude, erfordern in der bisher üblichen Technik einen hohen Aufwand. Um die Funktionssicherheit der Anlage zu erhöhen, die Zuordnung der einzelnen Komponenten äußerst variabel zu gestalten, sowie Energie- und Rohstoffresourcen durch die Minimierung der elektrischen Kabelverlegung zu schonen, werden die Komponenten bei erfindungsgemäßer Ausführung mit einem BUS - System untereinander und mit mindestens einer Zentralbefehlseinheit verbunden, bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Sicherheitsstandarts.

Beschreibung

[0001] Elektromotorisch betriebene Öffnungssysteme für Rauch- und Wärmeabzugsanlagen nach dem thermischen Auftriebsprinzip, bestehen aus mindestens einer zentralen Steuereinheit, der angeschlossenen Sensorik, sowie der Motorik zur Betätigung verschiedenster Öffnungsklappen. Die Öffnungsklappen sind im zu entrauchenden Raum verteilt. Beim Vorliegen definierter Parameter ( z.B. Temperatur, Dichte der Schwebstoffe in der Umgebungsluft ) wird die Anlage durch die angeschlossene Sensorik automatisch, oder durch besonders gekennzeichnete Taster manuell ausgelöst. Durch weitere Sensorikelemente, sowie Taster, können die Öffnungsklappen auch zur täglichen Raumlüftung und automatisiert, zur Raumklimaregelung verwendet werden. Um die Funktionssicherheit der Anlage zu erhöhen, die Zuordnung der einzelnen Öffnungsklappen zu Lüftungsgruppen variabel zu gestalten, einzelne Klappen zu parametrieren, sowie Energieresourcen durch die Minimierung der elektrischen Kabelverlegung zu schonen, sind die Öffnungsmotorik und die Sensorik untereinander über das LON-WORKS- Bus - System miteinander und mit mindestens einer Zentralbefehlseinheit verbunden.

[0002] Die Erfindung betrifft elektrisch oder mechanisch betätigte Öffnungssysteme für natürliche Rauch- und Wärmeabzugsanlagen ( RWA - Anlagen ), die nach dem Prinzip des thermischen Auftriebes arbeiten und auch die mechanische herbeigeführte Entrauchung mittels Brandgasventilatoren beinhalten können. Diese Anlagen gehören zum Gesamtkonzept des vorbeugenden Brandschutzes in Gebäuden unterschiedlicher Nutzung. Hierbei besteht das Ziel darin, die Brandbeanspruchung der Bauteile durch rechtzeitige Abführung von Wärme und Brandgasen zu reduzieren. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die angestrebte Rauchfreihaltung der Rettungs- und Fluchtwege. Daher werden Öffnungen geschaffen, durch welche die, gegenüber der Umgebungsluft, wärmeren und dadurch noch oben steigenden Brandgase abgeführt werden können. Da diese Öffnungen jedoch i.a.R. für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Räumlichkeiten nicht ständig offen gehalten werden können, sind sie mit unterschiedlichen Bauelementen verschlossen, die über elektrische Stellmotoren, pneumatische oder mechanische Stellelemente geöffnet werden.

[0003] Bei den elektrischen Stellmotoren handelt es sich um 24 Volt Gleichspannungsmotoren, die für den Einsatzfall in Rauch- Wärmeabzugsanlagen geprüft sein müssen. Pneumatische und mechanische Stellelemente müssen ebenfalls für diesen Einsatzfall geprüft sein. Die Öffnungen innerhalb eines Raumes werden je nach der Raumgröße ggf. in unterschiedliche Gruppen zusammengefaßt, die dann gruppenweise, manuell oder automatisch ausgelöst werden können. Die Gruppenbildung zur täglichen Raumlüftung, bzw. der Raumklimatisierung geschieht hierbei nach anderen Kriterien und kann völlig anders zusammen gestellt werden. Eine gezielte automatische Einzelauslösung einer bestimmten Rauchabzugsöffnung, z.B. bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur an diesem Gerät ist bei erfindungsgemäßer Ausbildung leicht möglich. Mit der herkömmlichen Technik ist dies nur mit sehr viel Aufwand realisierbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Motorik sowie die Sensorik der Anlage mit einer maximalen Flexibilität, bei gleichzeitig minimiertem und somit kostenreduziertem Verkabelungsaufwand zu erstellen und dabei die Funktionssicherheit der Anlage gegenüber der herkömmlichen Technik zu erhöhen. Diese Aufgaben werden in der Praxis mit der erfindungsgemäßen RWA - Anlage in LON-WORKS-Technik gelöst.

[0004] Bei der erfindungsgemäßen RWA - Anlage in LON-WORKS-Technologie sind die Motoren über die Anbindung eines Motorcontrollers und die Sensorik, d.h. Rauchabzugstaster (Handmelder), Rauchmelder, Thermomelder, Thermodifferenzialmelder ( automatische Melder) und Taster für die Funktion der täglichen Lüftung (Lüftertaster) über das BUS - System untereinander sowie mit einer Zentralbefehlseinheit verbunden. Über dieses BUS-System kann jeder Motor, bzw. jedes Sensorikelement von der zentralen Befehlseinheit, oder von verknüpften Busteilnehmern ( Knoten ) aus angesteuert werden. Weiter werden die beschriebenen Anlagenteilelemente mittels eines Heartbeatbefehls in einer variablen Zeit redundant überwacht. Dies hat in Folge einer Datenverstümmelung oder des Gesamtausfalls der BUS-Datenleitung zur Folge, daß der Motorcontroler vor Ort einerseits in einen sicheren Zustand übergeht und andererseits weitere erreichbare Folgeknoten zur Einnahme des sicheren Zustandes veranlaßt. Jeder Knoten erhält eine eigene Adresse bzw. Identifikationsnummer, über die das jeweilige Element von der Befehlseinheit oder von weiteren Busteilnehmern aus angesprochen werden kann. Dadurch ist es sehr einfach, Stellelemente bestimmter Öffnungselemente, nach unterschiedlichen Auswahlkriterien, zu beliebigen Gruppen oder Funktionseinheiten zusammenzufassen. Die Gruppenzusammenfassung, sowie die Wertigkeit und Vorgabe von Kriterien, ist jederzeit änderbar. Ebenfalls lassen sich beliebige angeschlossene Sensorelemente, ob manuell oder automatisch wirkend, jederzeit anderen Stellelementen und / oder Gruppen von Stellelementen zuordnen und überwacht in Funktion und Redundanz verknüpfen. Hierzu werden von der Befehlseinheit aus lediglich die entsprechenden Motorcontroler oder Sensorikelemente über ihre Adressen oder Identifikationsnummern angesprochen. Bei der herkömmlichen Technik ist dies nur durch die sehr aufwendige, hardware-mäßige Änderung der Verkabelung im Gebäude möglich.

[0005] Der Motorcontroler übernimmt ebenfalls sicherheitsrelevante, dezentrale Aufgaben. Der als Bestandteil der Elektronik eingesetzte Temperatursensor ist für die Alarmauslösung, sowie für die Raumklimasteuerung mit unterschiedlichen Ansprechparametern zu versehen. Dadurch wird das zuverlässige Öffnen der Klappen ermöglicht, bevor im Brandfall Temperaturgrößen erreicht werden, die die Elektronik bzw. die gesamte Stelleinheit dauerhaft schädigen.

[0006] In Verbindung mit Stelleinheiten, die auf die Standfestigkeit bei erhöhten Temperaturen geprüft sind, ergibt sich somit eine zuverlässige Öffnung und Offenhaltung der Klappen. Bei erfindungsgemäßer Ausbildung und Einsatz eines 24 V Gleichspannungsmotors überprüft der Heartbeat - Befehl im einstellbaren Takt die Funktion des angeschlossenen Motors, durch Ansteuerung desselben und Vergleich der Funktions- und Laufeigenschaften. Ebenso wird die Verbindung zur zentralen Befehlseinheit im einstellbaren Takt überprüft. Dies gilt für alle angeschlossenen Knoten ( Sensoren, Aktoren, Router). Fehler werden grundsätzlich an der zentralen Befehlseinheit angezeigt. Zusätzlich ist diese Anzeige an dezentralen Befehlseinheiten möglich. Durch die zugeordneten Identifikationsnummern der einzelnen Knoten ist eine einfache, sichere und schnelle Identifizierung des fehlerhaften Knotens möglich. Falls die BUS - Verbindung unterbrochen sein sollte, kann durch Parametrierung festgelegt werden, welche Folgefunktion ausgeführt werden soll, z.B. Öffnen, oder Schließen der zugehörigen Klappen. Eine Fehlermeldung erfolgt auch in diesem Zustand an der zentralen Befehlseinheit, sowie am zugeordneten Rauchabzugstaster (Handmelder), oder weiteren Elementen.

[0007] Funktionen die der Raumklimasteuerung dienen, werden von der zentralen Befehlseinheit oder weiteren Netzknoten verwaltet und angeregt, wobei die sicherheitsrelevanten Funktionen erhalten bleiben und Vorrang haben. So ist über die Parametrierung der Temperatursensoren, in Verbindung mit einer vorgegebenen Hysterese und damit verbundener Wegvorgabe der Stellelemente eine komfortable, natürlich wirkende Raumklimasteuerung zu realisieren. Übergeordnete Sensoren, wie die Erfassung von Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchte, Lichtintensität sowie Außentemperatur können in die Regelung einbezogen werden. Deren Prioritäten sind frei wählbar. Ebenso kann mittels einer Zeitschaltuhr zu vorgegebenen Zeiten ein definiertes Öffnen und Schließen der Klappen erfolgen. Bei all diesen Funktionen behält der RWA - Notbefehl oberste Priorität ( Vorrangsteuerung ). Die Weitermeldung eines aufgetretenen Fehlers oder Alarms an andere Stelle ist einfach durch potentialfreie Schnittstellen oder direkt im BUS - System möglich. Ebenso können akustische und / oder optische Alarmmittel angeschlossen werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, bei vorher festgelegten bzw. bei allen auftretenden Fehlern, Störungen oder Alarmen mittels Modem einen Telefonanschluß, oder ein Telefaxgerät anzuwählen und dadurch eine Meldung abzusetzen.

[0008] Um eine gesicherte Stromversorgung bei Netzstromausfall zu erreichen, wird das gesamte System, einschließlich der Spannungsversorgung bei Einsatz von Motoren, auf 24 Volt Gleichspannungsbasis betrieben. Die RWA wird daher mit zwei von einander unabhängigen Energiequellen betrieben, d.h. es ist für eine gesicherte Ersatzstromversorgung in Form von VdS - geprüften Akkumulatoren gesorgt. Diese werden bei Bedarf automatisch zugeschaltet. Der Betriebs- und Ladezustand wird zyklisch geprüft. Um die durch den physikalisch auftretenden Spannungsfall notwendigen Kabelquerschnitte auf ein praktikabel zu handhabendes Maß zu begrenzen, werden bei größeren Anlagen Router eingebaut, von denen Einzelmotoren oder Gruppen von Motoren mit der erforderlichen Spannung, einschließlich Ersatzspannung, versorgt werden. Die Verbindung zum BUS - Netz bleibt hiervon unberührt. Eine Überwachung des Gesamtsystems ist weiterhin, wie beschrieben mit gleichen Mitteln, gewährleistet.

[0009] Die durch Umbauten, Nutzungsänderung oder Anpassung notwendigen Umstellung der Parameter, oder Neuzuordnung von Adressen ist sehr einfach über die menügesteuerte Computersoftware möglich. Hierdurch verringern sich die zu erwartenden Kosten gegenüber der herkömmlichen Technik erheblich. Sinngemäß gilt dies für die Fehlersuche, oder die spätere Erweiterung der Anlage.

[0010] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der Zeichnung, die den schematischen Aufbau der Anlage darstellt.

Ansprüche

1. Rauch- und Wärmeabzugsanlage, die mindestens einen Sensor und einen Aktor an Versorgung und BUS, oder Versorgung mit Datenübertragungsmöglichkeit angeschlossen haben.

2. Anlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teil eines LON - Netzwerks oder eines anderen BUS - Systems sind, wobei die angeschlossenen Sensor - und Aktoreinrichtungen mindestens einen Knoten als Koppelglied zum BUS besitzen, oder durch LON - Knoten an das Gesamtsystem gekoppelt sind.

3. Anlagen nach Anspruch 1, bei denen die im Stellelemente integrierten, oder extern angebrachten BUS - Knoten Steuer- und Regelaufgaben, sowie die Absicherung im Fehlerfall, übernehmen.

4. Anlagen nach Anspruch 1, die zur Übernahme der nötigen Funktionen dezentral Microcontroler einsetzen und diese durch ein beliebiges Netzwerk miteinander verbinden, unabhängig der genutzten Kraftenergie zur Ansteuerung der Stellelemente ( elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ). Vorzugsweise werden hierzu NEURON - Chips eingesetzt, die im Bedarfsfall den Datenaustausch der einzelnen Komponenten über die zugeführte Betriebsspannung ausführen.

5. Anlagen nach Anspruch 1, deren Befehlseinheit zentral oder dezentral in Form eines PCs oder eines Mensch - Maschine - Interfaces ausgeführt ist.

6. Anlagen nach Anspruch 1, deren Sensorikelemente intern oder extern ausgewertet werden können und allen am BUS befindlichen Komponenten den Zugang zu und die Reaktion auf die erfaßten Daten ermöglichen und deren Sensoren und Aktoren mittels einer zentralen oder dezentralen, unterbrechungsfreien Stromversorgung, auch bei Ausfall der Netzspannungsversorgung, versorgt werden.

7. Anlagen nach Anspruch 1, deren Stellelemente als Motoren in Niederspannungstechnik ausgeführt sind und die Niederspannungsleitung als Datenübertragungsmedium nutzen, deren Anlagenteile, auch vom Benutzer vor Ort, in beliebige Bezirke unterteilt werden können und deren Anlagenteile mittels Repeater oder Router in Daten- und Spannungsversorgung gekoppelt werden.

8. Anlagen nach Anspruch 1, deren Datenstrecken mittels einer softwareseitigen Routine ständig und fehlersicher redundant überwacht werden, wobei im Idealfall ein fehlertolerantes System geschaffen wird. Die Befehlsgeräte geben dem Benutzer eine Übersicht über die Funktionen des Systems und weisen auf Fehler und / oder eine notwendige Wartung / Instandsetzung hin. Im Not- oder Fehlerfall werden durch redundante Sicherheitsroutinen die Funktionen der unterbrochenen BUS - Datenleitung mittels Softwarefunktionen ersetzt und sichere Zustände angenommen.

9. Anlagen nach Anspruch 1, die im Aufbau keiner geordneten Struktur folgen müssen, sondern vom Planer, Errichter oder Benutzer frei zu konfigurieren sind, ohne die sicherheitsrelevanten Strukturen zu beeinflussen. Hierbei sind auch nachträgliche Veränderungen zur Anpassung an neue Situationen softwareseitig schnell und sicher durchzuführen, ohne die Hardware, einschließlich der Leitungsverlegung, zu verändern.

10. Anlagen nach Anspruch 1, die weitere Systeme zur Sicherung von Flucht- und Rettungswegen, sowie Entrauchungs- und Löscheinrichtungen steuern und überwachen können ( Brandabschlußtüren, Jalousien, Beleuchtung, Ventile, Generatoren, Brandgasventilatoren, usw. ) und die Funktion einer selbständigen, zentral oder dezentral automatisierten Lüftungsfunktion zur natürlichen Raumklimatisierung gewährleisten.

Zeichnung