Thermischer Stack-Effekt
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Thermischer Stapeleffekt in hohen Gebäuden
Kamineffekt
Der thermische Zugeffekt ist eine große Herausforderung für Wolkenkratzer, kann aber auch bei Gebäuden ab zwei Stockwerken ein nicht zu vernachlässigender Faktor sein. Die Struktur wirkt wie ein riesiger Schornstein und kanalisiert die heiße Luft effektiv nach oben, bis sie schließlich die Struktur vollständig verlässt. In der Regel werden diese Phänomene durch offene Treppenhäuser begünstigt, die alle Ebenen eines Gebäudes verteilen.
Der Kamineffekt tritt ein, wenn die Außentemperatur wesentlich niedriger ist als die Innentemperatur. Kalte Luft ist dichter als warme Luft, wenn also kalte Luft von unten in die Struktur eindringt, verdrängt sie die warme Luft weiter oben. Dadurch entsteht ein Luftstrom, der mehr kalte Luft ansaugt und die Zugluft intensiviert. Je höher die Struktur, desto stärker ist dieser Luftstrom. Aus diesem Grund wurden Karusselltüren kurz nach den ersten Wolkenkratzern entwickelt. Die Saugkraft auf Bodenhöhe war im Winter so stark, dass die Menschen Schwierigkeiten hatten, die Türen zu öffnen! Diese Phänomene finden sich auch heute noch bei Aufzügen, die manchmal die unteren Gebäudeteile mit den Dachbereichen zur Belüftung des Trichters in Verbindung bringen. Bei Wind (siehe Zug- und Windeffekt) wird der Zug jedoch so stark, dass die Aufzugstüren blockiert werden können oder in den Schleusen der unteren Stockwerke ein lautes Pfeifen zu hören ist.
Das offensichtliche Problem ist, dass die aufbereitete Raumluft verloren geht und somit Energie verschwendet wird. Ein weiterer Faktor ist jedoch, dass sich dieses Problem mit der Zeit verschlimmern kann. Wenn der Luftstrom besonders stark ist, übt er Druck auf die feinen Lufteinschlüsse aus, die Dichtungen reißen und führen zu neuen Schwachstellen. Bei anhaltendem Druck können sich diese Lücken vergrößern und ausdehnen, was den Luftstrom verstärkt und den Energieverlust beschleunigt.
Der Kamineffekt funktioniert, weil die warme Luft irgendwohin gehen muss, wenn sie die höchste Ebene des Gebäudes erreicht. In vielen Fällen entweicht es auf den Dachboden durch gerissene Decken, undichte Leitungen, Einbauleuchten oder einfach durch eine zu hohe Luftdurchlässigkeit des Dachbodenbodens. Sobald die heiße Luft die letzte Stufe erreicht hat, entweicht sie durch jede kleine Schwachstelle, die sie finden kann, nach außen.
Neutrale Druckebene
Die neutrale Druckebene ist eine imaginäre horizontale Ebene, in der der Innendruck gleich dem äußeren Atmosphärendruck ist. In dieser Höhe ist der Druckunterschied zwischen innen und außen gleich null, die Luft strömt weder in das Gebäude hinein noch aus ihm heraus. Der neutrale Druckpunkt hängt von den HLK-Systemen des Gebäudes ab, die entsprechend ihrem Verteilungsbereich im Gebäude Druck oder Unterdruck erzeugen.
Zuglufteffekte kombiniert mit dem Wind
Abgesehen von den thermischen Effekten der Prozesse ist der Unterdruck an den Abluftöffnungen der Motor für die natürliche Belüftung eines Gebäudes. Dazu muss verstanden werden, dass bei Hochhäusern die Vertiefung im Dach stark genug ist, um alle Öffnungen im unteren Teil in einen Lufteinlass umzuwandeln, sogar an den Fassaden in Windrichtung.
