DE10019537C2 - Anordnung zur Sicherung der Flucht und Rettung unter Rauch-, Wärme- und Schadstoffbelastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Sicherung der Flucht und Rettung unter Rauch-, Wärme- und Schadstoffbelastung aus Räumen mit langen Fluchtwegen wie Bergwerksanlagen, unterirdischen Verkehrsanlagen u. ä.

In Versuchsanlagen ist es z. Z. üblich, zur Brandbekämpfung sowie Rettung aus unterirdischen Räumen, insbesondere Straßenverkehrs- und Eisen­ bahntunneln, mit Sprinklern ausgerüstete Anlagen zu installieren. Sowohl bei Havariefällen als auch in praktischen Versuchen hat sich jedoch die Unzu­ länglichkeit derartiger Anlagen gezeigt. Die Ursachen dafür sind vor allem in den verhältnismäßig großen und mit hoher Geschwindigkeit aus den Sprink­ lern austretenden Wassertropfen zu sehen, die daher nicht in der Lage sind, die Rauch- und Schadstoffpartikel zu binden. Vielmehr zerstören sie durch ihre hohe Austrittsgeschwindigkeit und Größe die mit der natürlichen bzw. durch Absauganlagen erzwungenen Strömung sich ins Freie bewegende heiße Rauchgasschicht. Das führt dazu, daß sich die Rauchgasschicht mit der darunter befindlichen rauchgasarmen Schicht vermischt und dadurch Sicht und Atmung für die Flüchtenden sowie das Rettungspersonal erheblich eingeschränkt und damit die Flucht und der Einsatz des Rettungspersonals erschwert wird. Darüber hinaus führen die bei Sprinkleranlagen erforderli­ chen hohen Wasserintensitäten zum teilweisen Löschen des Brandes. Von den bereits gelöschten Arealen des Brandes geht allerdings eine extreme Gefahr der Rückzündung aus. Brennbare Gase und Dämpfe breiten sich un­ bemerkt aus und entzünden sich bei der nächsten Gelegenheit erneut. Die dadurch auftretenden Verpuffungen bzw. sogar Explosionen haben gerade in unterirdischen Anlagen, wie z. B. Verkehrstunneln, verheerende Folgen. Ins­ besondere in den Fällen, in denen brennbare Flüssigkeiten am Brand betei­ ligt sind, was bei Bränden von Fahrzeugen in Tunneln häufig der Fall ist, ist diese Gefahr von besonderem Ausmaß.

Wesentlich besser für die Eindämmung der Folgen von Bränden geeignet sind Anlagen, die auf der Basis des in der DE-PS 195 14 923 C2 beschriebe­ nen Verfahrens zur Sicherung der Flucht und Rettung unter Rauch- und Wär­ mebelastung arbeiten. Das dieser Erfindung zugrundeliegende Prinzip be­ steht darin, die Rauch- und Schadstoffkonzentration durch feinste Wassertröpfchen bzw. Wassernebel, nachfolgend Nebel genannt, zu reduzie­ ren, um so die Atmung und Sicht in dem gefährdeten Bereich zu verbessern, so daß die Flucht und Rettung aus dem Tunnel wesentlich erleichtert wird. Darüber hinaus wirkt der niedergehende Nebel feuerdämmend, ein sporadi­ sches, räumlich begrenztes Löschen des Feuers wird vermieden. Erreicht wird dies durch einen Nebel niedriger Austritts- und/oder Ausbreitungsge­ schwindigkeit, dessen Teilchendichte die für die Rauch-, Wärme- und Schad­ stoffverbindung erforderliche Konzentration besetzt. Die Teilchengröße des Nebels ist so eingestellt, daß die Wasserteilchen langsam von ihrem Aus­ gangspunkt absinken, ohne die Sicht im Raum zu beeinträchtigen. Die Was­ sernebeldüsen sind ähnlich wie Sprinkleranlagen im oberen Bereich des Tunnels entlang seiner Decke angeordnet, wobei deren Austrittsrichtung in paralleler und senkrechter Richtung zur Decke variieren kann. Eine sektions­ weise Anordnung der Wassernebeldüsen ermöglichen ihren Betrieb im Wechseltakt. Installierte Sensoren detektieren den Brand und lösen die im unmittelbaren Umfeld des Brandes installierten Wassernebeldüsen aus.

In der praktischen Erprobung haben sich zwar wesentliche Vorteile gegen­ über herkömmlichen Sprinkleranlagen gezeigt, allerdings trat durch diese Verfahrensweise die erwünschte Wirkung noch nicht zufriedenstellend ein. Nachteilig war auch hier, daß die natürliche Strömung der Rauchgasschicht noch zu stark von dem austretenden Nebel beeinflußt wurde und es deshalb noch zu Vermischungen mit der rauchgasarmen Schicht kam, obgleich der Reinigungseffekt des Rauches durch die feinen Nebeltropfen nachweislich vorhanden war.

Eine weitere bekannte Form der Bekämpfung von Rauch in geschlossenen Räumen ist die Anwendung von Wasservorhängen. Zu diesem Zweck werden Löschmittelaustrittsvorrichtungen so angeordnet, daß das im Brandfall aus­ tretende Löschmittel einen für die Rauchgase undurchdringlichen Vorhang bildet. Eine ausreichende Wirkung tritt hier allerdings nur in Kombination mit leistungsfähigen Rauchabzugseinrichtungen ein, die dann auch für den ge­ samten zwischen den Wasservorhängen abgeschotteten Raum ausgelegt sein müssen. Abgesehen von dem hierfür erforderlichen hohen Aufwand sind derartige Anordnungen für die Flucht und Rettung von Personen ungeeignet, da innerhalb eines solchen Raumes eine Orientierung gänzlich unmöglich ist. Wie bereits erwähnt sind abschottende Wasservorhänge immer gleich­ zeitig an leistungsfähige Rauchabzugsanlagen gebunden. Die wasserfüh­ renden Anlagen müssen also immer so angeordnet sein, daß sich zwischen ihnen mindestens eine Rauchabzugsanlage befindet. Dabei können sich die Räume zwischen zwei Wasservorhängen durchaus auf bis zu 100 m aus­ dehnen.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Anordnung zur Siche­ rung der Flucht und Rettung unter Rauch-, Wärme- und Schadstoffbelastung unter Verwendung von einen Nebel erzeugenden Mitteln zu schaffen, die die Eigenschaften des Nebels in der Weise ausnutzt, daß die Luft zumindest im Bereich unterhalb der Rauchgasschicht über längere Zeit atembar und zu­ mindest durchscheinend gehalten werden kann, so daß die Fluchtrichtung erkennbar bleibt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patent­ anspruches gelöst. Die folgenden Ansprüche 2 und 3 betreffen zweckmäßige Ausgestaltungen der Anordnung.

Durch die erfindungsgemäße bogenförmige Anordnung der Sprühnebeldü­ sen über die gesamte Länge der Räume und Fluchtwege wird die gesamte bauliche Anlage in Abschnitte eingeteilt. Diese Abschnitte sind nicht wie bei Wasservorhängen gegenseitig abgeschottete Bereiche, sondern lassen den Rauch- bzw. Schadstoffstrom in seiner von der jeweils vorhandenen und von dem Wassernebel nicht beeinträchtigten Luftströmung bestimmten Richtung frei abziehen. Das heißt, weder die Anordnung der Sprühbögen quer zur Richtung des Luftstromes noch der aus den Düsen austretende Nebel be­ hindern den Luftstrom, der den Rauch- und Schadstoffstrom unbeeinträchtigt in seiner natürlichen bzw. erzwungenen Strömung mitreißt. Der niedrige Aus­ trittsimpuls des Nebels reduziert eine Verwirbelung des Rauches. Vielmehr unterstützen die in Richtung der Strömung des Rauch- und Schadstoffstro­ mes gerichteten Nebeldüsen dessen Strömung. Gleichzeitig binden die schwebenden Wassertröpfchen die in dem Rauch enthaltenen Staub-, Ruß- und Schadstoffpartikel und sinken mit diesen zu Boden. Dies kommt einem Waschvorgang des Rauches gleich, der dadurch von Abschnitt zu Abschnitt sauberer, d. h. durchscheinender, atembar und auch kühler wird. Das lang­ same Absinken des so gereinigten Rauches mit der Entfernung vom Brand­ herd ist nunmehr für Menschen weniger gefährlich. Die insgesamt feuchte Atmosphäre im Tunnel hat eine feuerdämmende und entzündungshemmen­ de Wirkung.

Die Anordnung der Nebeldüsen je Sprühbogen richtet sich nach ihrer Sprüh­ charakteristik. Die Sprühkegel müssen sich leicht überlappen, wobei alle Sprühkegel den Querschnitt des gesamten Raumes in Bogennähe abdec­ ken.

Der Abstand der Sprühbögen innerhalb des Tunnels richtet sich nach bauli­ chen, sicherheitstechnischen und nicht zuletzt nach ökonomischen Gesicht­ punkten. Je kürzer der Abstand, desto intensiver wird der Rauchgasstrom ge­ reinigt, desto sicherer gelingen Flucht und Rettung. Bei größeren Abständen ist sehr wohl die Zumutbarkeit der Länge des Fluchtweges mit zu berücksich­ tigen.

Beim Betrieb der Anlage im Havariefall ist es vorteilhaft, einen Sprühbogen vor dem Brandherd mitzuaktivieren, um eine Brand- und Rauchgasausbrei­ tung entgegen der Luftströmung sicher zu verhindern. Die Anzahl der in Rich­ tung der Luftströmung nach dem Brandherd angeordneten Sprühbögen rich­ tet sich nach der Intensität der Rauch- und Schadgasentwicklung.

Eine schwenkbare Anordnung und Steuerung des Austrittswinkels der Ne­ beldüsen läßt eine gezielte Anpassung des Nebelaustritts an die Strömungs­ verhältnisse in dem zu schützenden Fluchtweg zu. Zur Anpassung der Sprüh­ richtung der Nebeldüsen an die Strömungsverhältnisse ist es aber auch möglich, immer zwei parallele Sprühbögen mit in entgegengesetzter Richtung sprühenden Nebeldüsen vorzusehen und die Wasserzufuhr zu diesen steu­ erbar zu gestalten.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es unter Verwendung verhält­ nismäßig einfacher und an sich bekannter konstruktiver Mittel gelungen, die Eigenschaften des Nebels so auszunutzen, daß die Flucht und Rettung aus Räumen mit langen Fluchtwegen wesentlich sicherer ablaufen kann.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden. In der zugehörige Zeichnung zeigen

Fig. 1 das Schema einer in einem Tunnel installierten erfindungsgemäßen Anlage nach Brandausbruch, jedoch vor ihrer Aktivierung und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Anlage nach Brandausbruch in Funktion

Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel beschriebene Anordnung bedient sich einer sehr effektiven und kostengünstigen Detektierung eines Brandes, die zwar nicht Gegenstand dieser Erfindung ist, jedoch sich der erfindungs­ gemäßen Mittel zur Ansaugung und der Leitung der Rauchgase bedient. In diesem Zusammenhang sei hier auf die Patentanmeldung DE 198 58 877.1 verwiesen. Auf Details und Wirkungsweise der Branddetektierung wird daher in der nachfolgenden Beschreibung nicht näher eingegangen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind auf dem dargestellten Abschnitt eines Verkehrstunnels 1 drei Sprührohrbögen 2 angeordnet, von denen jeder eine Vielzahl von Sprühdüsen 3 trägt. Die Sprühdüsen 3 sind schwenkbar ange­ ordnet, so daß sie den Nebel in einem Bereich zwischen 0 und 90° zu den Befahrrichtungen des Verkehrstunnels 1 ausbringen können. Wie bereits er­ wähnt, dienen die Sprühdüsen 3 im normalen Betriebszustand der ständigen Ansaugung der Tunnelgase zur Weiterleitung zu einer nicht näher dargestell­ ten Detektoreinrichtung. Die Sprührohrbögen 2 sind senkrecht zu der Fahrt­ richtung dem Lichtraumprofil des Verkehrstunnels 1 formfolgend an dessen Wandung befestigt. Die Installation der Anlage führt deshalb zu keinen Ein­ schränkungen der Höhe oder der Breite des für den Fahrzeugverkehr zur Verfügung stehenden Raumes. Die Sprührohrbögen 2 sind an eine Wasser­ versorgung 4 angeschlossen. Dies ist ohne besonderen zusätzlichen Auf­ wand realisierbar, wenn in dem Tunnel eine Löschwasserleitung installiert ist.

Am Boden des Verkehrstunnels 1 ist ferner ein Brandherd 5 zu erkennen, der zu einer intensiven Rauchentwicklung führt. Diese breitet sich überwiegend in Richtung der Luftströmung 6, die im Verkehrstunnel 1 vorherrschend ist, und zwar unterhalb der Tunneldecke aus. Ein kleinerer Teil des Rauchgasstro­ mes bewegt sich auch der Luftströmung 6 entgegen. Die Rauchgasentwick­ lung und -ausbreitung ist durch eine Schraffur aus kurzen waagerechten Stri­ chen gekennzeichnet.

Die Wirkungsweise der Erfindung soll nachfolgend anhand der in Fig. 2 dar­ gestellten, nach einer Branddetektierung in Funktion befindlichen Anlage er­ läutert werden. Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit der Zeichnung wurden nur bei dem mittleren Sprühbogen 2 und hier auch nur drei der Sprühdüsen 3 in Funktion dargestellt. Die Reichweite und die Richtung des austretenden Nebels wurden durch Sprühkegel 7, die als räumliches Gitter­ netz dargestellt sind, verdeutlicht. In Betrieb befinden sich jedoch alle Sprüh­ düsen 3 aller drei Sprühbögen 2. Es ist auch zu erkennen, daß ein aktiver Sprühbogen 2, in Richtung der Luftströmung 6 gesehen, dem Brandherd 5 vorgelagert und die beiden anderen aktiven Sprühbögen 2 dem Brandherd 5 nachgelagert sind. Die Aktivität der Sprühdüsen 3 ist bei allen Sprühbögen 2 durch grau hinterlegte torförmige Bereiche 8 verdeutlicht. Tatsächlich ist die Wirkung der Sprühdüsen 2 in Aktion auch mit einem Nebeltor vergleichbar bzw. erklärbar. Deutlich ist ferner zu erkennen, daß die Sprührichtung der Sprühkegel 7 in Richtung der Rauchströmung, d. h. also auch in Richtung der Luftströmung 6 weist. Ein Teil der Sprühdüsen 3 ist schräg nach unten ge­ richtet. Die Wirkung der drei Sprühbögen 2 als Nebeltore für den Rauchgass­ trom ist unterschiedlich: der vor dem Brandherd 5 gelegene Sprühbogen 2 verhindert den Durchtritt der Rauchgase entgegen der Luftströmung 6. Da­ durch wird dieser Bereich für Feuerwehr und Rettungsmannschaften rauch­ frei gehalten. Gleichzeitig werden die Rauchgase noch bevor sie durch den zweiten Sprühbogen 2 hindurchtreten bereits unter der Wirkung des Nebels ein erstes Mal von einem Teil der Rauch- und Schadstoffe entbunden, die mit den Nebeltröpfchen nach unten sinken. Unter der Wirkung des Nebels des zweiten Sprühbogens 2 wird der Rauchgasstrom ein weiteres Mal von sei­ nen die Atmung und Sicht behindernden Partikeln befreit und auch weiter ge­ kühlt. Die schrittweise Reinigung durch die Wirkung des Nebels der Sprühbögen 2 wurde durch eine weniger dichte Schraffur des Rauchgasstromes in dem jeweiligen Sprühbogen 2 nachfolgenden Bereich veranschaulicht. Nach dem Passieren des dritten Sprühbogens 2 erfolgt unter der Wirkung des von diesem ausgehenden Nebels in diesem Beispiel die letzte Reinigung. In der Darstellung ist das ebenfalls wieder durch eine weitere Auflockerung der Schraffur verdeutlicht. In Abhängigkeit der Intensität der Rauchgasentwicklung sowie der Wirkung des Nebels kann die Anzahl der zu aktivierenden Sprüh­ bögen 2 beliebig festgelegt werden.

Claims (7)

1. Anordnung zur Sicherung der Flucht und Rettung unter Rauch-, Wärme- und Schadstoffbelastung aus Räumen mit langen Fluchtwegen, wie Bergwerksan­ lagen, unterirdischen Verkehrsanlagen u. ä., unter Verwendung von Nebel er­ zeugenden Austrittsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsvorrichtungen (3) entlang von Sprühbögen (2) befestigt sind, die über die gesamte Länge des Raumes und/oder seiner Fluchtwege hintereinan­ der und quer zur Fluchtrichtung, dem Lichtraumprofil des Raumes und/oder der Fluchtwege folgend, angeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Austrittsvorrichtungen (3) in Richtung der in den Räumen und/oder Fluchtwegen vorherrschenden Luftströmung (6) ausgerichtet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sprühkegel (7) der Austrittsvorrichtungen (3) in Sprühbogennähe den Querschnitt des Raumes und/oder Fluchtweges vollständig erfassen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Austrittsvorrichtungen (3) schwenkbar an den Sprühbögen (2) befestigt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß jeweils zwei Sprühbögen (2) mit jeweils in entgegengesetzter Richtung sprühenden Austrittsvorrichtungen (3) vorgesehen sind, wobei die Wasserzufuhr zu den Sprühbögen umsteuerbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß im Fall eines Brandes mindestens ein Sprühbogen (2) in Strömungsrich­ tung der Luft nach dem Brandherd (5) aktiviert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß im Fall eines Brandes mindestens ein Sprühbogen (2) in Strömungsrich­ tung der Luft vor dem Brandherd (5) aktiviert ist.