Strahlventilatoren (Jet Fans) in FDS: so modellieren Sie sie in der Tiefgarage

fdsrun-Redaktion · 6. November 2026 · 7 Min. Lesezeit

So modellieren Sie einen Strahlventilator in FDS: Hindernis mit HVAC-Öffnungen, Volumenstrom, Schub und Gitter, Einschalten und Kontrolle des Volumenstroms in den Ergebnissen.

Strahlventilatoren (Jet Fans) sind das Rückgrat der Entrauchung und Lüftung von Tiefgaragen. In einem FDS-Modell entscheiden sie, wohin der Rauch strömt, daher beeinflusst ihre Abbildung das Ergebnis stärker als viele andere Parameter. Der FDS User Guide beschreibt direkt, wie man einen Ventilator modelliert, der nicht in einer Wand sitzt, sondern frei im Raum hängt und Gase weiterschiebt (Abschnitt 10.2, „Jet Fans“).

Der empfohlene Weg: Hindernis und einfaches HVAC-System

Der Ventilator ist ein &OBST mit einer Dicke von mindestens einer Zelle. Auf zwei gegenüberliegenden Seiten setzen Sie &VENTs mit SURF_ID='HVAC' — Einlass und Auslass — und verbinden sie über einen HVAC-Kanal mit Ventilator. Heißes, verrauchtes Gas strömt dann durch das Hindernis wie durch einen frei stehenden Ventilator.

&OBST ID='JF1', XB=10.0,10.4,4.8,5.2,2.4,2.8 /
&VENT ID='JF1_IN',  XB=10.0,10.0,4.8,5.2,2.4,2.8, SURF_ID='HVAC' /
&VENT ID='JF1_OUT', XB=10.4,10.4,4.8,5.2,2.4,2.8, SURF_ID='HVAC' /
&HVAC TYPE_ID='NODE', ID='JF1 in',  VENT_ID='JF1_IN' /
&HVAC TYPE_ID='NODE', ID='JF1 out', VENT_ID='JF1_OUT' /
&HVAC TYPE_ID='DUCT', ID='JF1', NODE_ID='JF1 in','JF1 out', AREA=0.16, LOSS=0,0,
      FAN_ID='JET FAN', DEVC_ID='JF START' /
&HVAC TYPE_ID='FAN', ID='JET FAN', VOLUME_FLOW=6.0, TAU_FAN=-10 /
&DEVC ID='JF START', QUANTITY='TIME', SETPOINT=120, XYZ=0,0,0 /

Hier hat der Ventilator einen Querschnitt von 0,4 × 0,4 m (bei 10-cm-Zellen 4 × 4 Zellen), einen Volumenstrom von 6 m³/s und startet nach 120 s — z. B. nach der Detektion plus der im Szenario angesetzten Verzögerung. TAU_FAN=-10 fährt ihn über 10 s nach einer t²-Kurve hoch. Ein &HVAC TYPE_ID='FAN' kann viele Kanäle bedienen, für ein Dutzend Ventilatoren genügt also eine Ventilatordefinition plus eigene Hindernisse, Knoten und Kanäle.

Ausblasrichtung. Ventilatoren mit Leitschaufeln blasen schräg aus — FDS bildet das mit einem UVW-Vektor am Auslass-&VENT ab, z. B. UVW=-1,0,-1 (Abschnitt 10.2.7; FDS-Beispiel jet_fan.fds).
Gehäuse. Sie können um den Ventilator einen kurzen Kanal aus vier dünnen Platten ergänzen, damit Gas auf einer Seite angesaugt und auf der anderen ausgeblasen wird; das Ventilator-Hindernis sitzt dann etwa in der Mitte.
Immer vorhanden. Ein mit HVAC verbundenes &VENT und das Hindernis, auf dem es sitzt, müssen während der gesamten Simulation existieren — geben Sie ihnen kein DEVC_ID oder CTRL_ID. Ein- und Ausschalten steuern Sie am Kanal (DEVC_ID/CTRL_ID am DUCT).

Volumenstrom, Geschwindigkeit und Schub — den Impuls nicht verlieren

Das Datenblatt eines Strahlventilators nennt meist den Volumenstrom und den Schub (eine Kraft in Newton). Schub ist der Impulsstrom: T ≈ ρ · V̇ · v = ρ · V̇² / A, wobei V̇ der Volumenstrom, v die Austrittsgeschwindigkeit und A die Austrittsfläche ist. Ist der Querschnitt im Modell größer als der reale (weil das Gitter keinen kleineren zulässt), ergibt derselbe Volumenstrom eine kleinere Geschwindigkeit und weniger Schub — der Ventilator im Modell ist schwächer als in Wirklichkeit.

Auf einem groben Gitter ist es daher besser, den Schub statt des Volumenstroms beizubehalten: für eine Modellfläche A_m setzen Sie V̇ = √(T · A_m / ρ) an. Beispiel: 50 N Schub, 0,16 m² im Modell, ρ = 1,2 kg/m³ → V̇ ≈ 2,6 m³/s. Halten Sie im Bericht fest, welche Größe Sie beibehalten haben und warum — das ist eine typische Frage bei der Modellprüfung.

Ein einfacherer Weg: eine blasende Oberfläche

Ein Ventilator lässt sich auch als Oberfläche modellieren, die unabhängig vom Druckfeld bläst oder saugt (Abschnitt 10.1): ein &SURF mit VEL oder VOLUME_FLOW auf einer Hindernisfläche. Das ist eine gute Näherung für Zu- und Abluftventilatoren in Wänden oder Decken, aber eine schwächere für einen Strahlventilator, weil er auf der anderen Seite kein Gas ansaugt — er „erzeugt“ oder „entfernt“ es einfach.

Worauf Sie im Tiefgaragenmodell achten sollten

Gitter am Ventilator. Der Auslass sollte in jeder Richtung mindestens einige Zellen umfassen, sonst verschmiert der Strahl auf den ersten Metern. Bei 20-cm-Zellen sind 40 cm Ventilatordurchmesser nur 2 × 2 Zellen — erwägen Sie ein feineres Mesh im Bereich der Ventilatoren (FDS-Mesh-Rechner).
Simulationszeit. Strahlventilatoren schieben Rauch schnell über große Entfernungen — legen Sie T_END und die Ausgaben (Schnitte für Sichtweite und Temperatur, &SLCF) so fest, dass der ganze Weg des Rauchs bis zur Abluft erfasst wird.
Rechenzeit. Ein Strahl von über zehn m/s verkürzt den Zeitschritt von FDS (CFL-Bedingung), daher rechnet ein Modell mit Ventilatoren deutlich länger als dieselbe Garage ohne Lüftung. Die Schätzung für Ihre Datei sehen Sie in der .fds-Dateiprüfung; mehr im Ratgeber Wie lange dauert eine FDS-Simulation.
Kontrolle in den Ergebnissen. Ergänzen Sie ein &DEVC mit QUANTITY='DUCT VOLUME FLOW' und DUCT_ID (ohne XYZ), um den tatsächlichen Volumenstrom jedes Ventilators aufzuzeichnen, und vergleichen Sie die Geschwindigkeit hinter dem Auslass mit den Herstellerdaten.

Weitere Ratgeber

Quellen: FDS User Guide (NIST SP 1019), Abschnitte 10.1, 10.2.1–10.2.4 („Jet Fans“), 10.2.7, 22.16; FDS Verification Guide, HVAC-Fälle. FDS und Smokeview sind Software des National Institute of Standards and Technology; das NIST steht in keiner Verbindung zu fdsrun.