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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Luftführung in einer befahrbaren Tunnelröhre, wobei Zuluft in einzelne Lüftungsabschnitte der in Längsrichtung in Längsabschnitte unterteilten Tunnelröhre mit einem Impuls wahlweise in eine der beiden Tunnellängsrichtungen eingebracht wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Belüftung von Strassentunneln ist ab einer Länge von wenigen hundert Metern aufgrund der Verkehrsemissionen notwendig. In Strassentunneln ab ca. 2 km Länge, die mit Gegenverkehr betrieben werden, werden Querlüftungen mit unterschiedlichen Auslegungen von Zu- und Abluft- mengen verwendet. Die Zu- und Abluft wird dabei meist über Kanäle, die parallel zur Fahrbahn über dem Verkehrsraum angeordnet sind, in den Tunnel eingebracht bzw. abgesaugt. Bei langen Strassentunneln werden die Zu- und Abluftkanäle an mehreren Orten meist über vertikale Schächte mit der Umgebung verbunden. Damit wird der Tunnel in sogenannte Lüftungsabschnitte unterteilt.
In Österreich werden zur Zeit ca. 300 km Strassentunnel mit Querlüftungen betrieben.
Im Fall eines Brandes entstehen je nach Brandgut, Menge und Brandfortschritt grosse Rauch- gasmengen. Einen wichtigen Einfluss auf die Rauchgasentwicklung haben die ungünstigen Verbrennungsbedingungen, die sehr grosse Mengen an Russteilchen erzeugen. Diese führen selbst bei grossen Verdünnungsverhältnissen zu einer starken Verschmutzung der Tunnelluft, so dass die Sichtweite stark eingeschränkt wird und damit Menschenleben gefährdet sind. Bei einer Tunnellüf- tung sollen daher die Rauchgase möglichst unverdünnt aus der Tunnelröhre abgesaugt werden.
Zur Absaugung der Abluft ist es bekannt, an ein Sauggebläse angeschlossene, steuerbare Abluft- klappen vorzusehen, die in einem Abstand von ca. 100 m an der Decke der befahrbaren Tunnel- röhre angeordnet sind. Im Brandfall werden eine oder zwei dem Brandort am nächsten gelegenen Abluftklappen geöffnet und alle übrigen geschlossen. Gleichzeitig wird das Sauggebläse für die Abluft auf höchste Leistung geschaltet. Die Zuluft wird in den einzelnen Lüftungsabschnitten je nach Lage des Brandortes und der Luftströmung in der Tunnelröhre zu- oder abgeschaltet, um die Luftströmung in Tunnellängsrichtung so zu beeinflussen, dass sie von beiden Seiten in Richtung des Brandortes strömt und dort abgesaugt werden kann.
Die Luftströmung in Längsrichtung der Tunnelröhre hängt von den Kräften ab, die auf die Luft- masse einwirken. Je nach meteorologischen Bedingungen treten an den beiden Tunnelportalen Druckunterschiede auf, die eine Antriebskraft darstellen. Ausserdem sind Reibungskräfte an den Tunnelwänden und Schubkräfte von Fahrzeugen sowie Druckgradienten zu berücksichtigen, die durch örtlich unterschiedliche Mengen an eingeblasener Zuluft und abgesaugter Abluft entstehen.
Bei einer Längsneigung der Tunnelröhre treten ausserdem Auftriebskräfte auf. Diese Kräfte bedin- gen Luftströmungen in Längsrichtung der Tunnelröhre, wobei in ungünstigen Fällen Strömungsge- schwindigkeiten grösser als 5 m/s auftreten können. Mit Hilfe der bekannten Zu- und Abluftführun- gen kann auf die Längsströmung nur bedingt und nur mit geringen Kräften eingewirkt werden. Eine Möglichkeit, die Längsströmung entscheidend zu beeinflussen, ergibt sich durch den Einbau von Strahlventilatoren. Dieser Einbau ist jedoch teuer, da die Grösse solcher Ventilatoren beschränkt ist und damit eine grosse Anzahl an Ventilatoren vorgesehen werden muss.
Zum Beeinflussen der Längsströmung in einem Tunnel ist es bekannt (US 2 740 347, DE 1 006 449 A), die Zuluft über Düsen und einem Impuls in Tunnellängsrichtung einzublasen. Die Abluft wird dabei über die Tunnelportale aus dem Tunnel ausgebracht. Im Falle eines Brandes im Tunnel, können der Brand und eine Ausbreitung von Rauchgasen allerdings aufgrund der im Tunnel vorherrschenden Luftströmung nicht auf einen engen Bereich begrenzt werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, mit dessen Hilfe in einfacher Weise die Luftströmung in Längsrichtung einer Tunnel- röhre wirksam beeinflusst werden und mit dem im Falle eines Brandes im Tunnel eine Rauchgas- belastung auf den Bereich des Brandherdes begrenzt werden kann. Ebenso soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Zuluft bei einem Brand in einem der Lüf- tungsabschnitte zumindest in den an diesen Lüftungsabschnitt in beiden Längsrichtungen angren- zenden Lüftungsabschnitten gegen den Lüftungsabschnitt mit dem Brandherd unter einer gegen- sinnigen Impulsbeaufschlagung eingeblasen wird und dass die Rauchgase aus dem Lüftungsab- schnitt mit dem Brandherd abgesaugt werden.
Durch die ausgeprägte Strömungskomponente der eingeblasenen Zuluft in Längsrichtung der Tunnelröhre kann in vergleichsweise einfacher Weise die vorhandene Längsströmung in der Tun-
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nelröhre verstärkt, gebremst oder allenfalls in ihrer Strömungsrichtung umgekehrt werden, wenn die Zuluft mit einem entsprechend hohen Impuls in oder gegen die Strömungsrichtung eingeblasen wird. Damit kann der Forderung nach einer Luftströmung nachgekommen werden, im Brandfall unabhängig von den jeweils herrschenden Strömungsbedingungen Luftströmungen von beiden Seiten zum Brandherd als Voraussetzung dafür sicherzustellen, dass die Rauchgase aus dem Bereich des Brandherdes abgesaugt werden können, ohne angrenzende Bereiche der Tunnelröhre mit Rauchgasen zu belasten.
Zu diesem Zweck sind über die Tunnelröhre verteilt, aber sinnvoller Weise an Einleitungspunkten der Zuluft, in Tunnellängsrichtung weisende Düsen vorgesehen, die sowohl in der einen sowie in der anderen Richtung wirksam werden können. Die Düsen sind vor- zugsweise stufenlos bezüglich ihrer Durchströmmenge verstellbar und können das in der Zuluft vorhandene Druckgefälle je nach Bedarf in einen Impuls in der jeweils notwendigen Richtung umwandeln, wozu den Lüftungsabschnitten in an sich bekannter Weise jeweils wenigstens zwei in entgegengesetzte Längsrichtungen ausgerichtete Düsen zugeordnet sind, bzw. dass den Lüftungs- abschnitten jeweils wenigstens zwei in entgegengesetzte Längsrichtungen des Tunnels schwenk- verstellbar ausrichtbare Düsen zugeordnet sind.
Mit dieser Einrichtung kann mit einem geringen Kostenaufwand eine starke Kraft zur Veränderung der Längsgeschwindigkeiten eingebracht wer- den.
Besonders vorteilhafte Anordnungen ergeben sich, wenn je Lüftungsabschnitt entweder we- nigstens zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Düsen vorgesehen sind oder wenigstens eine stufenlos schwenkverstellbare Düse vorgesehen ist.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines schematischen Ausführungsbeispieles darge- stellt.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst eine in Lüftungsabschnitte A unterteilte Tunnetröh- re 1 mit einer an nicht näher dargestellte Ventilatoren angeschlossenen Zuluftleitung 2, von der die Zuluft über in Tunnellängsrichtung L weisende Düsen 3 in einen Fahrraum 4 der Tunnelröhre 1 eingebracht werden kann. Die Durchflussmenge der Düsen ist über Absperrvorrichtungen 5 stufen- los einstellbar, so dass in beide Tunnellängsrichtungen L ein beliebiger Impuls erzeugt werden kann.
In den beiden Extremstellungen wird das vorhandene Druckgefälle gänzlich in kinetische Ener- gie in eine der beiden Tunnellängsrichtungen L umgewandelt, wobei der Mündungsquerschnitt an die jeweiligen Ventilatoren für die Zuluft angepasst sein muss. In den Zwischenstellungen ergeben sich beliebig einstellbare Impulswerte in beide Richtungen, die jedoch eine Luftzufuhr gewährleis- ten. Damit die Luft durch die Düse 3 strömt, muss der Rest des Zuluftkanals 7 mittels Absperrklap- pen 6 abgesperrt werden. Dazu sind Absperrklappen 6 im Zuluftkanal aufrichtbar angeordnet. Die beim Austritt aus der Düse erreichbare Geschwindigkeit beträgt je nach Druckgefälle bei üblichen Axialventilatoren bis zu 50 m/s. Mit dieser in Tunnellängsrichtung wirkenden Schubkraft können die Längsgeschwindigkeiten gezielt und schnell beeinflusst werden.
Die Erfindung betrifft die Verwendung vorhandener Zulufteinrichtungen zur Beeinflussung der Längsgeschwindigkeiten durch Einbringen eines Impulses in Tunnellängsrichtung L und ist von der Form der Düse 3 weitestgehend unabhängig. Die Beeinflussung der Längsgeschwindigkeiten erfolgt über die Einströmung der Zuluft mit hoher Geschwindigkeit und dem damit verbunden hohen Impuls in Längsrichtung der Tunnelröhre 1.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Luftführung in einer befahrbaren Tunnelröhre, wobei Zuluft in einzelne Lüf- tungsabschnitte der in Längsrichtung in Längsabschnitte unterteilten Tunnelröhre mit ei- nem Impuls wahlweise in eine der beiden Tunnellängsrichtungen eingebracht wird, da- durch gekennzeichnet, dass die Zuluft bei einem Brand in einem der Lüftungsabschnitte zumindest in den an diesen Lüftungsabschnitt in beiden Längsrichtungen angrenzenden
Lüftungsabschnitten gegen den Lüftungsabschnitt mit dem Brandherd unter einer gegen- sinnigen Impulsbeaufschlagung eingeblasen wird und dass die Rauchgase aus dem Lüf- tungsabschnitt mit dem Brandherd abgesaugt werden.
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The invention relates to a method for guiding air in a tunnel tube that can be driven on, supply air being introduced into individual ventilation sections of the tunnel tube divided in the longitudinal direction into one of the two longitudinal directions of the tunnel with a pulse, and to a device for carrying out the method.
The ventilation of road tunnels is necessary from a length of a few hundred meters due to the traffic emissions. In street tunnels from approx. 2 km in length, which are operated with oncoming traffic, cross ventilation with different designs of supply and exhaust air quantities are used. The supply and exhaust air is usually introduced or extracted into the tunnel via channels that are arranged parallel to the roadway above the traffic area. In the case of long road tunnels, the supply and exhaust air ducts are usually connected to the surroundings at several locations via vertical shafts. This divides the tunnel into so-called ventilation sections.
In Austria approx. 300 km of road tunnels are currently operated with cross ventilation.
In the event of a fire, large amounts of flue gas are generated, depending on the fire material, the amount and the progress of the fire. The unfavorable combustion conditions, which produce very large quantities of soot particles, have an important influence on the development of flue gas. Even with large dilution ratios, this leads to severe pollution of the tunnel air, so that the visibility is severely restricted and human lives are endangered. In the case of tunnel ventilation, the flue gases should therefore be extracted from the tunnel tube as undiluted as possible.
For extracting the exhaust air, it is known to provide controllable exhaust air flaps connected to a suction fan, which are arranged at a distance of approx. 100 m on the ceiling of the tunnel tube which can be driven on. In the event of a fire, one or two exhaust flaps closest to the location of the fire are opened and all others are closed. At the same time, the suction fan for the exhaust air is switched to maximum performance. The supply air is switched on or off in the individual ventilation sections depending on the location of the fire site and the air flow in the tunnel tube in order to influence the air flow in the longitudinal direction of the tunnel so that it flows from both sides in the direction of the fire site and can be extracted there.
The air flow in the longitudinal direction of the tunnel tube depends on the forces that act on the air mass. Depending on the meteorological conditions, pressure differences occur at the two tunnel portals, which represent a driving force. In addition, frictional forces on the tunnel walls and shear forces of vehicles as well as pressure gradients must be taken into account, which result from locally varying amounts of injected supply air and extracted exhaust air.
If the tunnel tube is inclined longitudinally, buoyancy forces also occur. These forces cause air currents in the longitudinal direction of the tunnel tube, and in unfavorable cases flow velocities greater than 5 m / s can occur. With the help of the known supply and exhaust air guides, the longitudinal flow can only be influenced to a limited extent and only with small forces. One possibility to have a decisive influence on the longitudinal flow is the installation of jet fans. However, this installation is expensive because the size of such fans is limited and a large number of fans must therefore be provided.
To influence the longitudinal flow in a tunnel, it is known (US Pat. No. 2,740,347, DE 1 006 449 A) to blow in the supply air via nozzles and a pulse in the longitudinal direction of the tunnel. The exhaust air is discharged from the tunnel via the tunnel portals. In the event of a fire in the tunnel, however, the fire and the spread of flue gases cannot be restricted to a narrow area due to the air flow prevailing in the tunnel.
The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described at the beginning, with the aid of which the air flow in the longitudinal direction of a tunnel tube can be effectively influenced in a simple manner and with which, in the event of a fire in the tunnel, a smoke gas load on the area of the The source of the fire can be limited. A device for carrying out the method is also to be specified.
The invention solves this problem in that the supply air in a fire in one of the ventilation sections is blown in at least into the ventilation sections adjacent to this ventilation section in both longitudinal directions against the ventilation section with the source of the fire under opposite impulses and in that the flue gases be sucked out of the ventilation section with the source of the fire.
Due to the pronounced flow component of the injected supply air in the longitudinal direction of the tunnel tube, the existing longitudinal flow in the duct can be compared in a comparatively simple manner.
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nel tube reinforced, braked or at most reversed in their flow direction if the supply air is blown in with a correspondingly high impulse in or against the flow direction. In this way, the demand for an air flow can be met, in the event of a fire, regardless of the prevailing flow conditions, ensuring air flows from both sides to the source of the fire as a prerequisite for ensuring that the flue gases can be extracted from the area of the fire without polluting adjacent areas of the tunnel tube with flue gases ,
For this purpose, nozzles pointing in the longitudinal direction of the tunnel are provided over the tunnel tube, but are expediently provided at inlet points of the supply air, which nozzles can be effective both in one direction and in the other. The flow rate of the nozzles is preferably infinitely variable and can convert the pressure drop present in the supply air into a pulse in the required direction as required, for which purpose the ventilation sections are each assigned at least two nozzles oriented in opposite longitudinal directions in a manner known per se , or that the ventilation sections are each assigned at least two nozzles which can be pivotally adjusted in opposite longitudinal directions of the tunnel.
With this device, a strong force for changing the longitudinal speeds can be introduced at low cost.
Particularly advantageous arrangements result if either at least two nozzles pointing in opposite directions are provided for each ventilation section or at least one infinitely swiveling nozzle is provided.
The invention is shown in the drawing using a schematic exemplary embodiment.
A device according to the invention comprises a tunnel tube 1 divided into ventilation sections A with a supply air line 2 connected to fans (not shown in more detail), from which the supply air can be introduced into a driving space 4 of the tunnel tube 1 via nozzles 3 pointing in the longitudinal direction L of the tunnel. The flow rate of the nozzles is continuously adjustable via shut-off devices 5, so that any pulse can be generated in both longitudinal directions L of the tunnel.
In the two extreme positions, the existing pressure drop is converted entirely into kinetic energy in one of the two longitudinal directions L of the tunnel, the outlet cross section having to be adapted to the respective fans for the supply air. In the intermediate positions, pulse values can be set in both directions, which, however, ensure an air supply. In order for the air to flow through the nozzle 3, the rest of the supply air duct 7 must be shut off by means of shut-off valves 6. For this purpose, butterfly valves 6 are arranged in the supply air duct. The speed that can be reached when exiting the nozzle is up to 50 m / s with conventional axial fans, depending on the pressure drop. With this thrust acting in the longitudinal direction of the tunnel, the longitudinal speeds can be influenced quickly and specifically.
The invention relates to the use of existing supply air devices for influencing the longitudinal speeds by introducing a pulse in the longitudinal direction L of the tunnel and is largely independent of the shape of the nozzle 3. The longitudinal speeds are influenced by the inflow of the supply air at high speed and the associated high momentum in the longitudinal direction of the tunnel tube 1.
PATENT CLAIMS:
1. Method for air guidance in a tunnel tube which can be driven on, whereby supply air is introduced into individual ventilation sections of the tunnel tube divided in the longitudinal direction into one of the two longitudinal directions of the tunnel with a pulse, characterized in that the supply air in the event of a fire one of the ventilation sections at least in the adjacent to this ventilation section in both longitudinal directions
Ventilation sections against the ventilation section with the source of fire is blown in under a counter impulse and that the flue gases are extracted from the ventilation section with the source of the fire.