STAPELEFFEKT oder KAMINEFFEKT – TLJ Engineering Consultants Ltd. – Calgary Mechanische und elektrotechnische Dienstleistungen Seit 1987

Was ist das und wie gehst du damit um?
Sie steigen also in den Aufzug und drücken den Knopf für den 32. Die Türen öffnen sich und man fühlt sich wie in einem Windkanal. Was zum Teufel ist hier los? Dies ist der Stack-Effekt.

Stack-Effekt ist die Bewegung von Luft in und aus Gebäuden, Schornsteinen, Rauchgasschornsteinen und wird durch Auftrieb angetrieben. Auftrieb tritt aufgrund eines Unterschieds in der Luftdichte von Innen zu außen auf, der sich aus Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschieden ergibt. Das Ergebnis ist entweder eine positive oder negative Auftriebskraft. Je größer die thermische Differenz und die Höhe der Struktur ist, desto größer ist die Auftriebskraft und damit der Stapeleffekt.
Da Gebäude nicht vollständig versiegelt sind (zumindest gibt es immer einen ebenerdigen Eingang), führt der Stapeleffekt zu Luftinfiltration. Während der Heizperiode steigt die wärmere Raumluft durch das Gebäude und entweicht an der Spitze entweder durch offene Fenster, Lüftungsöffnungen oder andere Formen der Leckage. Die steigende warme Luft verringert den Druck in der Basis des Gebäudes und zieht kalte Luft herein entweder durch offene Türen, Fenster oder andere Öffnungen und Durchsickern. Während der Kühlperiode kehrt sich der Stapeleffekt um, ist jedoch aufgrund geringerer Temperaturunterschiede typischerweise schwächer.

In einem modernen Hochhaus mit einer gut abgedichteten Hülle kann der Stapeleffekt zu erheblichen Druckunterschieden führen, die konstruktiv berücksichtigt werden müssen. Treppenhäuser, Schächte, Aufzüge und dergleichen tragen tendenziell zum Stapeleffekt bei, während Innenwände, Fußböden und Brandabtrennungen diesen abschwächen können. Insbesondere im Brandfall muss der Stapeleffekt kontrolliert werden, um die Ausbreitung von Rauch und Feuer zu verhindern und dauerhafte Bedingungen für Opfer und Feuerwehrleute aufrechtzuerhalten.
WARUM DREHTÜREN ERFUNDEN WURDEN
Der Druck ist in der Tat so groß, dass bei der Entwicklung von Wolkenkratzern um die Jahrhundertwende auch Drehtüren erfunden werden mussten, weil man die Haustür aufgrund des Stapeleffektdrucks nicht öffnen konnte. Die kalte Luft strömte mit so viel Druck herein, dass es schwierig war, die Ausgangstüren zu öffnen
Im Gegensatz zu den meisten anderen Drücken wirkt der Stapeleffekt jede Stunde an jedem kalten Tag, und die durch den Stapeleffekt erzeugten Drücke sind signifikant.
Undichte Gebäude verbrauchen enorm viel Energie. Luftlecks können zur Kondensation beitragen und die Qualität der Raumluft beeinträchtigen. Für Wohnhochhäuser bei kaltem Wetter ist das nicht das Worst-Case-Szenario – es ist das normale Szenario
WAS IST MIT DEM STACK-EFFEKT ZU TUN
Wenn undichte Luft die Ursache für den Stack-Effekt ist, dann ist das Beste, was Sie tun können, um die Luftbewegung zu verhindern. Versiegeln Sie alle Löcher an der Unterseite des Gebäudes, um das Eindringen von Luft zu verhindern, und versiegeln Sie alle Löcher an der Oberseite, um ein Entweichen der Luft zu verhindern. Dies ist eine Herausforderung für Designer, da Sie in all diesen Gebäudetypen Eingänge, Parkanlagen, Aufzüge und Lüftungssysteme benötigen. Hinzugefügt Vorräume, richtige Luftsperren, Druckzonen, überqueren Etagen usw., etc. sind alles Strategien zur Minimierung der Stack-Effekte.

UND FÜR ALLE TECHNO-FREAKS DA DRAUßEN – Hier ist die Mathematik
Die durch den Stack-Effekt induzierte Zugstromrate kann mit der unten dargestellten Gleichung berechnet werden. Die Gleichung gilt nur für Gebäude, in denen sich Luft sowohl innerhalb als auch außerhalb der Gebäude befindet. Bei Gebäuden mit einem oder zwei Stockwerken ist h die Höhe des Gebäudes und A die Strömungsfläche der Öffnungen. Bei mehrstöckigen Hochhäusern ist A die Strömungsfläche der Öffnungen und h der Abstand von den Öffnungen auf dem Neutraldruckniveau (NPL) des Gebäudes entweder zu den obersten Öffnungen oder zu den niedrigsten Öffnungen.

SI-Einheiten – wobei

Zusammenfassung
Die Gesamtdruckdifferenz, die infolge der Stapelwirkung auf ein Gebäude wirkt, hängt von der Gebäudehöhe und dem Unterschied zwischen den Innen- und Außentemperaturen ab. Es kann nicht vermieden werden, aber die Art und Weise, wie es über die Gebäudehülle und die inneren Trennungen verteilt wird, kann durch Design modifiziert werden, weil es von den relativen Strömungswiderständen abhängt, die von den Bauteilen präsentiert werden, und von der Art und Weise, wie sie im Strömungspfad verteilt sind.
Die Luftbewegung, die durch die Einwirkung von Schornsteinen verursacht wird, hat viele wichtige Auswirkungen auf die funktionale Angemessenheit von Gebäuden, die sowohl bei der Planung als auch beim Betrieb berücksichtigt werden sollten.