DE10224235A1

DE10224235A1 - Absaugvorrichtung, vorzugsweise zur Absaugung von Rauchgasen, insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk

Info

Publication number: DE10224235A1
Application number: DE2002124235
Authority: DE
Inventors: Volkhard Nobis
Original assignee: ThyssenKrupp HiServ GmbH
Current assignee: Whp Wirbelhauben Patentverwertungs Gesellschaf De
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: DE10224235B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung, vorzugsweise zur Absaugung von Rauchgasen (4), insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk, wie einem Tunnel (2), einem Gebäude oder dgl., mit einer wenigstens eine Absaugöffnung (12, 13) aufweisenden langgestreckten, längs des Bauwerks in dessen Deckenbereich anzuordnenden Absaugeinrichtung (1). Um eine Absaugvorrichtung zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk zur Verfügung zu stellen, die einen hohen Erfassungsgrad aufweist und darüber hinaus kostengünstig und einfach herstellbar ist, ist vorgesehen, daß im Außenbereich der Absaugöffnung (12, 13) wenigstens eine Rauchgasschürze (17) vorgesehen ist, daß die Rauchgasschürze (17) eine Länge aufweist, die um ein mehrfaches größer ist als die Breite der Absaugöffnung (12, 13) und daß die Rauchgasschürze (17) derart angeordnet ist, daß die Ebene der Rauchgasschürze (17) unter einem Winkel von der Längsachse (18) der Absaugeinrichtung (1) geschnitten wird, so daß im Brandfall aufsteigende und durch Umlenkung an der Decke (5) in Längsrichtung des Bauwerks beschleunigte Rauchgase (4) über eine Leitfläche der Rauchgasschürze (17) abgebremst und in Richtung der Absaugöffnung (12, 13) umgelenkt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absaugvorrichtung, vorzugsweise zur Absaugung von Rauchgasen, insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk, wie einem Tunnel, einem Gebäude o. dgl., mit einer wenigstens eine Absaugöffnung aufweisenden, langgstreckten, längs des Bauwerks in dessen Deckenbereich anzuordnenden Absaugeinrichtung.
Brände in Gebäuden oder in langgestreckten Bauwerken, wie einem Tunnel oder unterirdischen Verkehrsanlagen, sind durch die behinderte Rauchabfuhr besonders gefährlich. Menschen, die dem Rauch längere Zeit ausgesetzt sind, schweben in Lebensgefahr. Aus diesem Grunde werden Erfassungssysteme benötigt, welche den Rauch zuverlässig abführen. Hierbei treten aufgrund der teilweise erheblichen Brandlasten große Rauchmengen auf. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise eine sog. Jalousienlüftung bekannt. Sie besteht aus einem durch eine zweite Betondecke abgegrenzten Luftkanal. Der Luftkanal ist an die Entrauchungsventilatoren angeschlossen. In der Betondecke sind in regelmäßigen Abständen schließbare Klappen, die Jalousien, angeordnet. Im Brandfall werden einzelne oder mehrere Jalousien zur deckennahen Rauchgaserfassung geöffnet. Die Jalousien dienen letztlich nur dazu, im Brandfall einen maximalen Öffnungsquerschnitt der Absaugöffnung zu realisieren.
Ziel jedweden Erfassungssystems muß die möglichst effiziente Rauchgaserfassung sein. Das bedeutet, daß bei einem vorgegebenen Abluftvolumenstrom durch die Ventilatoren möglichst große Rauchgasvolumenströme abzutransportieren sind. Bestehende Systeme weisen sehr schlechte Erfassungsgrade auf, d. h. sie transportieren mehr Luft als ursprünglich produziertes Rauchgas. Der Erfassungsgrad η bietet die Möglichkeit, Erfassungssysteme hinsichtlich ihrer Effizienz zur Entrauchung nach folgender Gleichung zu bewerten:
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absaugvorrichtung zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk zur Verfügung zu stellen, die einen hohen Erfassungsgrad aufweist und darüber hinaus kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist bei einer Absaugvorrichtung mit den Oberbegriffsmerkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen, daß im Außenbereich der Absaugöffnung wenigstens eine Rauchgasschürze vorgesehen ist, daß die Rauchgasschürze eine Länge aufweist, die um ein mehrfaches größer ist als die Breite der Absaugöffnung und daß die Rauchgasschürze derart angeordnet ist, daß die Ebene der Rauchgasschürze unter einem Winkel von der Längsachse der Absaugeinrichtung geschnitten wird, so daß im Brandfall aufsteigende und durch Umlenkung an der Decke in Längsrichtung des Bauwerks beschleunigte Rauchgase über eine Leitfläche der Rauchgasschürze abgebremst und in Richtung der Absaugöffnung gelenkt oder umgelenkt werden. Durch den Einsatz von in bestimmten Abständen vorgesehenen, quer verlaufenden Rauchgasschürzen kann der Erfassungsgrad von Absaugvorrichtungen für Rauchgase entscheidend verbessert werden. Bei einer Rauchgasschürze kann es sich beispielsweise um ein ebenes Leitblech handeln. Wenngleich die Rauchgasschürze vorzugsweise in Form einer ebenen Platte ausgeführt werden kann, ist es auch denkbar, daß die Rauchgasschürze eine Wellen- oder Bogenform aufweist.
Nachfolgend wird die physikalische Wirkung der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung am Beispiel einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung erläutert. Gleichwohl können Rauchgasschürzen der zuvor beschriebenen Art auch bei weiteren, üblichen und aus dem Stand der Technik an sich bekannten Absaugvorrichtungen zur Steigerung des Erfassungsgrades vorgesehen werden. In Kombination mit der Wirbelhaubentechnologie ist ihr Einsatz jedoch besonders vorteilhaft.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich das Rauchgas während seiner Ausbreitung im Bauwerk mit der Umgebungsluft vermischt und der abzusaugende Gasvolumenstrom deutlich ansteigt. Der höhere Rauchgasvolumenstrom muß durch die Absaugvorrichtung abgeführt werden können, so daß die Betriebs- und Investitionskosten der Absaugvorrichtungen mit wachsender Ausbreitung und Vermischung des Rauchgases ansteigen. Dabei ist es nun so, daß hohe Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen einer deckennahen Rauchgasschicht und der Luft die unerwünschte Vermischung zwischen dem Rauchgas und der Umgebungsluft beschleunigen. Im Brandfall steigen Rauchgase aufgrund ihrer Thermik auf und werden an der Decke des Bauwerkes umgelenkt. Handelt es sich bei dem Bauwerk um einen Tunnel o. dgl., wird das Rauchgas in beide Verkehrsrichtungen umgelenkt. Hierbei treten Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s. In langgestreckten Bauwerken, wie Tunneln o. dgl., treten Längsgeschwindigkeiten auf, die zum einen die Rauchgasgeschwindigkeit und damit die Vermischung des Rauchgases mit der Umgebungsluft erhöhen, zum anderen zur Ausbildung turbulenter Strömungsprofile beitragen, die zu einer intensiven Vermischung des Rauchgases mit der Umgebungsluft führen. Erfindungsgemäß werden daher Rauchgasschürzen zur Verlangsamung der deckennahen Rauchgasschicht in Fahrtrichtung bei gleichzeitiger Umlenkung vorgesehen. Darüber hinaus werden durch die Rauchgasschürzen Längsströmungen, die in langgestreckten Bauwerken wetterbedingt oder durch Höhenunterschiede auftreten, abgesenkt, so daß es zwischen den Rauchgasschürzen zur Ausbildung geschwindigkeitsarmer Zonen kommt. In diesen Zonen ist die Vermischung der Rauchgase mit der Umgebungsluft verlangsamt. Dies wirkt sich positiv auf die Leistungsfähigkeit der deckennahen Absaugvorrichtungen aus, da Längsströmungen in der Regel zu einem Abfall des Wirkungsgrades der Absaugvorrichtung führen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können wie folgt zusammengefaßt werden:

- Umlenkung oder Lenkung der deckennahen Absaugströmung in Richtung der Absaugöffnung der Absaugvorrichtung,
- Verzögerung des Längstransports abzusaugender Rauchgase entlang der Längsrichtung langgestreckter Bauwerke,
- Reduzierung der Wärmeverluste an der Decke durch Reduktion der wandnahen Geschwindigkeiten,
- Wirkungsgradsteigerung deckennaher Absaugvorrichtungen und
- Versteifung der Konstruktion.

Die erfindungsgemäße Rauchgasschürze bewirkt zunächst einen Anstieg des Erfassungsgrades. Dem Erfassungsgrad kommt dabei vor allem in Verkehrsanlagen und Tunneln eine wesentliche Bedeutung zu. Begrenzte Querschnitte in Verkehrsanlagen erlauben ohne Umbaumaßnahmen und somit ohne zusätzliche Kosten keine nennenswerte Steigerung der mittels einer Absaugvorrichtung absaugbaren Abluftvolumenströme. Somit kann ein erhöhtes Maß an Sicherheit bei akzeptablen Investitionskosten nur durch Steigerung des Erfassungsgrades erfolgen. Durch den höheren Erfassungsgrad kommt es zusätzlich zu einer Gewichts- und Kostenreduktion der Erfassungs- und Kanaltechnik bzw. der Absaugvorrichtung als solcher.
Wird die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung in einen Tunnel o. dgl. eingebaut, ergeben sich weitere Vorteile. Der obere Tunnelbereich wird in der Regel durch eine Zwischendecke o. dgl. von dem darunter befindlichen, lichten Fahrraum getrennt. Da der lichte Fahrraum nicht eingeschränkt werden darf, reduziert der Einbau einer erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung mit Rauchgasschürzen den verfügbaren Raum über dem Fahrraum. Durch die Steigerung des Erfassungsgrades bei Einsatz der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung können jedoch die Abluftvolumenströme und damit die Querströme der Absaugvorrichtung reduziert werden. Die Steigerung des Erfassungsgrades durch die erfindungsgemäßen Rauchgasschürzen wirkt sich bei großen Tunnelanlagen stärker aus als die Beschränkung des oberen Tunnelbereiches durch den Einbau der Rauchgasschürzen. Somit kann bei einem vorgegebenen Tunnelquerschnitt bei Einsatz der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung sowohl ein größerer Brand beherrscht, als auch die Absaugvorrichtung insgesamt verkleinert werden. Bei kleineren Tunnelanlagen liegt die Einsparung des erforderlichen Abluftvolumenstroms in Bezug zur verringerten, verfügbaren Querschnittsfläche näherungsweise auf gleichem Niveau. Bei diesen Tunnelanlagen besteht der Vorteil in der leichteren Konstruktion der Absaugvorrichtung, den kleineren Ventilatoren, den damit verbundenen, geringeren Investitionen und der verbesserten Effizienz bei Längsdurchströmung der Tunnelanlage.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtungen werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Tunnel mit einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung ohne Rauchgasschürzen,
Fig. 2 eine perspektivische Querschnittsansicht einer Absaugeinrichtung der in Fig. 1 dargestellten Wirbelhaubenabsaugvorrichtung,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Tunnels mit einer Absaugvorrichtung gemäß Fig. 1 mit in Längsrichtung des Tunnels quer angeordneten Rauchgasschürzen,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Absaugvorrichtung mit in Längsrichtung des Tunnels quer angeordneten Rauchgasschürzen,
Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer in einem Tunnel angeordneten Absaugeinrichtung mit zwei im Bereich der Mittellängsachse des Tunnels gegenüberliegend angeordneten Wirbelhauben,
Fig. 6 eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform einer in einem Tunnel angeordneten Absaugeinrichtung mit zwei im Bereich der Mittellängsachse des Tunnels gegenüberliegend angeordneten Wirbelhauben,
Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform einer in einem Tunnel angeordneten Absaugeinrichtung mit zwei im Bereich der Mittellängsachse des Tunnels gegenüberliegend angeordneten Wirbelhauben und
Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Absaugleistung einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung von der Anordnung der Rauchgasschürzen.
In Fig. 1 ist eine Absaugeinrichtung 1 dargestellt, die Teil einer nicht im einzelnen dargestellten Absaugvorrichtung für einen Tunnel 2, insbesondere für einen Autotunnel ist. Die Absaugvorrichtung umfaßt neben der Absaugeinrichtung 1 zumindest ein ebenfalls nicht dargestelltes Absauggebläse. Es versteht sich, daß der Begriff "Tunnel" sehr weit zu verstehen ist, also auch Flure oder ähnliche, tunnelartige Bauten umfaßt. Im wesentlichen beschreibt der Begriff "Tunnel" jegliche Form eines langgestreckten Bauwerks oder Gebäudes, ohne hierauf nachfolgend näher einzugehen.
Die Absaugeinrichtung 1 dient zur Absaugung von Rauchgasen 4 o. dgl., die bei einem Brand innerhalb des Tunnels 2 freigesetzt werden. Die Fig. 1 zeigt die Rauchgasentwicklung beim Brand eines LKW 3 in dem Tunnel 2. Die Rauchgase 4 steigen infolge ihrer geringen Dichte zur Tunneldecke 5 auf und werden an dieser umgelenkt. Gemäß der Fig. 1 ist nun eine Absaugvorrichtung, nämlich eine Wirbelhaubenabsaugvorrichtung zur Absaugung der Rauchgase 4 vorgesehen. Obwohl nachfolgend alle Ausführungsformen und vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung am Beispiel einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung beschrieben werden, ist die erfindungsgemäße Absaugvorrichtung nicht auf Wirbelhaubenabsaugvorrichtungen beschränkt. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Rauchgasschürzen können bei allen bekannten Ausführungsformen von Absaugvorrichtungen, beispielsweise Düsenplatten o. dgl., vorteilhaft eingesetzt werden.
Zur Absaugung der Rauchgase 4 weist die in der Fig. 1 dargestellte Absaugeinrichtung 1 einen Kanal 6, 7 auf, der von einer oberen Begrenzung 8 und einer unteren Begrenzung 9 begrenzt ist. Des weiteren weist die Absaugvorrichtung 1 zwei Wirbelhauben 10, 11 auf. Nicht dargestellt ist, daß die von dem brennenden LKW 3 ausgehenden Rauchgase 4 durch die Absaugöffnungen 12, 13 der Wirbelhauben 10, 11 durch die Kanäle 6, 7 aus dem Tunnel 2 abgeleitet werden.
Anhand der Fig. 2 soll der Aufbau der Absaugeinrichtung 1 näher erläutert werden. Die in Fig. 2 dargestellte Absaugvorrichtung 1 weist zwei Wirbelhauben 10, 11 auf, die zwischen der oberen Begrenzung 8 und der unteren Begrenzung 9 angeordnet sind. Die Kanäle 6, 7 werden von je einer Wirbelhaube 10, 11, d. h. von der Wandung des Gehäuses der jeweiligen Wirbelhaube 10, 11 begrenzt. Die Absaugeinrichtung 1 kann eine Vielzahl der in Fig. 2 dargestellten Baueinheiten aufweisen, bei denen es sich um einzelne Segmente handelt, die modulartig an die Länge des Tunnels 2 angepaßt aneinander gereiht werden können. Die obere Begrenzung 8 kann auch von der Tunneldecke 2 gebildet werden; die untere Begrenzung 9 kann auch durch eine in den Tunnel 2 eingebaute Zwischendecke gebildet werden.
Jede der Wirbelhauben 10, 11 weist eine Mehrzahl von Absaug- oder Stützrohren 14 auf, die aus der jeweiligen Wirbelhaube 10, 11 unmittelbar in die Kanäle 6, 7 hineinragen. Wird über die Kanäle 6, 7 abgesaugt, bilden sich zwischen benachbarten Absaugrohren 14 Wirbel mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit aus, die zu einem hohen, dynamischen und damit geringen, statischen Druck im Bereich der jeweiligen Wirbelhaube 10, 11 führen, so daß Abgase dementsprechend abgesaugt werden können. Die Kanäle 6, 7 werden durch eine Trennwand 15 voneinander getrennt. Die Aufteilung der Wirbelhaubenabsaugeinrichtung 1 in zwei Kanäle 6, 7 ermöglicht es, einerseits über einen Teilkanal Zuluft zuzuführen und über den anderen Teilkanal Abluft abzuführen, und andererseits selektiv nur auf einer Seite abzusaugen oder Luft einzublasen. Darüber hinaus ist eine Verschlußeinrichtung 16 zum bedarfsweisen Verschließen und Öffnen der Absaugrohre 14 vorgesehen.
In der Fig. 3 ist eine Seitenansicht durch einen Tunnel 2 mit einer Absaugeinrichtung 1 dargestellt. In dem Tunnel 2 befindet sich ein brennender LKW 3, wobei, ausgehend von dem Brandherd, Rauchgase 4 in Richtung zur nicht im einzelnen dargestellten Tunneldecke strömen. Der Tunnel 2 wird nach oben durch die untere Begrenzung 9 der Absaugeinrichtung 1 begrenzt, wobei es sich bei der Absaugeinrichtung 1 wiederum um einen Teil einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung handeln kann. Diese ist nur schematisch dargestellt, wobei im wesentlichen die Absaugrohre 14 sowie Rauchgasschürzen 17 dargestellt sind. Die Rauchgasschürzen 17 sind vorzugsweise unterhalb der Absaugeinrichtung 1 angeordnet, stehen nach unten ab und ragen in den unterhalb der Absaugeinrichtung 1 bzw. unterhalb der unteren Begrenzung 9 befindlichen Bereich des Tunnels 2 hinein. Die aufsteigenden Rauchgase 4 strömen infolge ihrer im Vergleich zur Umgebungsluft geringeren Dichte zur nicht dargestellten Tunneldecke. Bei Erreichen der unteren Begrenzung 9 werden die Rauchgase 4 abgebremst und umgelenkt, wobei Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s auftreten können. Durch die Anordnung der Rauchgasschürzen 17 im Außenbereich der nicht im einzelnen dargestellten Absaugöffnung der Absaugeinrichtung 1 werden die im Brandfall aufsteigenden und durch Umlenkung an der Decke in Längsrichtung des Tunnels 2 beschleunigten Rauchgase 4 über eine nicht im einzelnen dargestellte Leitfläche der Rauchgasschürze 17 abgebremst und in Richtung der Absaugöffnung der Absaugeinrichtung 1 umgelenkt. Dies führt zu den eingangs genannten Vorteilen, wobei es infolge der Rauchgasschürzen 17 zu einer deutlichen Steigerung des Erfassungsgrades der Absaugeinrichtung 1 kommt.
Gemäß der Fig. 3 wird die Ebene der Rauchgasschürze 17 in einem in Bezug auf die in Fig. 3 dargestellte Seitenansicht horizontal aufgespannten Winkel von ca. 90° zu der Längsachse 18 der Absaugeinrichtung 1 angeordnet. Grundsätzlich kann die Ebene der Rauchgasschürze 17 jedoch in einem horizontalen Winkelbereich von 15° bis 165°, vorzugsweise von 45° bis 135° zu der Längsachse 18 der Absaugeinrichtung 1 angeordnet sein. Die vorgenannten Winkelbereiche stellen lediglich Grenzwerte dar, wobei jeder Winkel innerhalb der genannten Bereiche grundsätzlich möglich ist und eine bevorzugte Ausführungsform darstellen kann. Der Einfachheit halber wird daher auf eine Aufzählung im einzelnen verzichtet.
Gemäß der Fig. 3 weist die Rauchgasschürze 17 im Bereich einer langgestreckten, längs des Tunnels 2 in dessen Deckenbereich anzuordnenden Absaugeinrichtung 1 stets die gleiche Höhe b auf. Vorzugsweise sollte die Höhe b einer Rauchgasschürze 17 stets weniger als 1 m, vorzugsweise zwischen 0,3 bis 0,6 m betragen. Grundsätzlich kann die Höhe b der Rauchgasschürze 17 aber jeden beliebigen Wert unterhalb von 1 m annehmen, ohne daß an dieser Stelle im einzelnen darauf eingegangen wird. Bei unterschiedlichen Ausprägungen der deckennahen Rauchgasströmung bzw. bei unterschiedlich starken Absaugleistungen der Absaugeinrichtung 1 ist es jedoch auch denkbar, daß einzelne Rauchgasschürzen 17 im Tunnel 2 unterschiedliche Höhen b in Längsrichtung des Tunnels 2 aufweisen. Die Höhe b der Rauchgasschürze 17 wird dabei neben der entstehenden Rauchgasmenge auch durch die durch den Verkehr oder Temperaturunterschiede aufgeprägte Längsströmung in dem Tunnel 2 bestimmt.
Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform sieht gemäß der Fig. 3 vor, daß in Längsrichtung des Tunnels 2 eine Mehrzahl von in unregelmäßigen Abständen angeordneten Rauchgasschürzen 17 vorgesehen sind. Auch hier gilt wiederum, daß der Abstand a der Rauchgasschürzen 17 voneinander in erster Linie durch den entstehenden Rauchgasvolumenstrom und die Absaugleistung der Absaugeinrichtung 1 festgelegt wird, und zwar für jeden Anwendungsfall bedarfsweise. Besonders hohe Steigerungen des Erfassungsgrades können dann erreicht werden, wenn der Abstand a zwischen zwei Rauchgasschürzen 17 zwischen 1 bis 7 m, vorzugsweise zwischen 2,5 bis 5 m beträgt. Selbstverständlich kann der Abstand a zwischen zwei Rauchgasschürzen 17 auch jeden beliebigen Wert innerhalb der genannten Bereiche annehmen, ohne daß in diesem Zusammenhang explizit darauf eingegangen wird.
Gemäß der Fig. 3 ist weiterhin vorgesehen, daß in Bezug auf die in Fig. 3 dargestellte Seitenansicht die Rauchgasschürzen 17 im wesentlichen senkrecht zur Fahrbahnoberfläche 19 bzw. zur unteren Begrenzung 9 angeordnet sind. Ein Großteil der deckennahen Längsströmung der Rauchgase 4 wird dabei senkrecht zur Fahrtrichtung umgelenkt. Dadurch werden die Rauchgase 4 auf kürzestem Weg in den Bereich der nicht dargestellten Absaugöffnungen der Absaugeinrichtung 1 geleitet. Durch die vorzugsweise orthogonale Anströmung der Absaugöffnungen der Absaugeinrichtung 1 kann der Wirkungsgrad der Absaugeinrichtung 1 verbessert werden. Die orthogonale Ausrichtung der Rauchgasschürzen ist hier beispielsweise aufgeführt. Auch Bleche in einem Winkel von kleiner als 90° zur Senkrechten können signifikant die Erfassungseffizienz der Absaugeinrichtung 1 verbessern. So sind beispielsweise bei einer 45°-Anordnung sehr gute Ergebnisse erzielt worden. Die Ausrichtung, der Abstand, und die Höhe der Rauchgasschürzen kann für jede Aufgabenstellung optimiert werden.
Systeme, wie Wirbelhaubenabsaugvorrichtungen mit einer Mehrzahl von Wirbelhaubensegmenten werden aus dünnwandigem Stahl gefertigt. Dabei muß die Decke des Bauwerks, z. B. bei Tunnelanlagen oder unterirdischen Verkehrsanlagen komplett von der Absaugeinrichtung 1 überspannt werden. Hierbei erfüllen die Rauchgasschürzen 17 neben den strömungstechnischen Vorzügen gleichzeitig die erforderliche Stabilisierung der Konstruktion der Absaugvorrichtung. Das Flächenträgheitsmoment der Rauchgasschürzen 17 ist derart, daß sie aufgrund ihres Verhältnisses von Blechstärke zur Höhe b die Überspannung der Decke des Tunnels 2 erheblich stabilisieren und somit eine leichtere und kostengünstigere Konstruktion ermöglichen. Von Vorteil ist in diesem Zusammenhang, wenn die Rauchgasschürze 17 aus einem Material hoher Biegesteifigkeit besteht. Da die bei einem Brand entstehenden Rauchgase 4 eine hohe Temperatur aufweisen, bietet es sich weiterhin an, daß die Rauchgasschürzen 17 aus einem hitzebeständigen Material bestehen.
In der Fig. 4 ist nun die in der Fig. 3 dargestellte Absaugeinrichtung 1 von oben dargestellt. Die Absaugeinrichtung 1 entspricht im wesentlichen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Abstand a der Rauchgasschürzen 17 im mittleren Bereich des Tunnels 2 geringer als im Eingangs- und Ausgangsbereich ist. Strömungsverluste im mittleren Bereich des Tunnels können dazu führen, daß die Absaugleistung in diesem Bereich absinkt und daher ein geringerer Abstand a der Rauchgasschürzen 17 von Vorteil ist. Die Absaugöffnungen 12, 13 sind dabei den Längsseiten 20, 21 der Absaugeinrichtung 1 zugeordnet.
Die Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Tunnel 2 mit einer im Deckenbereich angeordneten Absaugeinrichtung 1. Die Absaugeinrichtung 1 weist wiederum zwei in Längsrichtung des Tunnels 2 angeordnete Wirbelhauben 10, 11 auf. Gemäß der Fig. 5 ist weiterhin vorgesehen, daß die untere Begrenzung 9 der Absaugeinrichtung 1 als Zwischendecke des Tunnels 2 dient. Die Zwischendecke unterteilt den Tunnel 2 in einen unterhalb der Zwischendecke befindlichen, lichten Raum 22 und in einen oberhalb der Decke befindlichen Absaugraum 23. Grundsätzlich kann die Zwischendecke auch unabhängig von der Absaugeinrichtung 1 ausgebildet werden, wobei die Absaugeinrichtung 1 vorzugsweise in Richtung der Längsachse des Tunnels 2 im wesentlichen mittig unterhalb der Zwischendecke angeordnet sein kann und/oder die Zwischendecke in zwei zur Längsachse spiegelsymmetrische Bereiche unterteilen kann. Hierbei ist von Bedeutung, daß die Anordnung der Absaugeinrichtung 1 in jedem Fall eine ausreichende Absaugung der bei einem Brand entstehenden Rauchgase aus dem lichten Raum 22 des Tunnels 2 gewährleisten muß.
Ist die Unterseite der Zwischendecke bzw. die untere Begrenzung 9 nach oben hin in Richtung der Absaugöffnungen 12, 13 geneigt, so steigt der Erfassungsgrad der Wirbelhaubenabsaugvorrichtung an. Das bei einem Brand im Tunnel 2 entstehende Rauchgas wird beim Auftreffen auf die untere Begrenzung 9 umgelenkt, wobei sich die Geschwindigkeitskomponente der umgelenkten Strömung und die Geschwindigkeitskomponente der Auftriebsströmung überlagern und die Rauchgase noch schneller und gezielter zu den Wirbelhauben 10, 11 transportiert werden. Die in der Fig. 5 dargestellte, platzsparende Ausführungsform der Absaugvorrichtung 1 eignet sich besonders für kleine Tunnelquerschnitte.
Von Vorteil ist bei der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform, daß die Rauchgasschürzen 17 seitlich von der Absaugeinrichtung 1 abstehen und in den unterhalb der unteren Begrenzung 9 befindlichen, lichten Raum 22 des Bauwerks hineinragen. Deutlich erkennbar ist hierbei, daß die Rauchgasschürzen 17 eine Länge aufweisen, die um ein Mehrfaches größer ist als die Breite der Absaugöffnungen 12, 13 der Wirbelhauben 10, 11. Dadurch wird sichergestellt, daß eine in Längsrichtung des Tunnels 2 verlaufende, deckennahe Strömung nahezu vollständig erfaßt und zu den Absaugöffnungen 12, 13 der Absaugeinrichtung 1 geleitet wird.
In Kombination mit einer angestellten, unteren Begrenzung 9 bzw. einer geneigten Zwischendecke ist weiterhin von Vorteil, daß die Rauchgasschürzen 17 auf der den Absaugöffnungen 12, 13 zugewandten Seite mit dem Gehäuse der Absaugeinrichtung 1 ausgefluchtet sind. Dies dient dem Ziel, den lichten Raum 22 des Tunnels 2 möglichst wenig durch die Rauchgasschürzen 17 einzuschränken. Dadurch kann ein größerer Bereich des Tunnels 2 für den Verkehr genutzt werden. Um den lichten Raum 22 noch weniger durch die Rauchgasschürzen 17 einzuschränken und einen im wesentlichen vollständigen Raumabschluß zur unteren Begrenzung 9 zu ermöglichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung 1vorgesehen, daß die Rauchgasschürzen 17 mit ihrem oberen Rand 26 an die Neigung der Zwischendecke bzw. der unteren Begrenzung 9 angepaßt sind.
Die in der Fig. 5 dargestellte Wirbelhaubenabsaugvorrichtung 1 weist vorliegend zwei vorzugsweise spiegelsymmetrisch zur Längsachse des Tunnels 2 angeordnete Wirbelhaubenbereiche mit jeweils einer Wirbelhaube 10, 11 auf. In Kombination mit einer geneigten Zwischendecke bzw. einer geneigten, unteren Begrenzung 9 der Absaugeinrichtung 1 wird dadurch sichergestellt, daß von beiden Fahrbahnseiten ausgehende Rauchgase im Deckenbereich unmittelbar durch die Wirbelhauben 10, 11 erfaßt und aus dem Tunnel 2 abgeleitet werden können.
Aus der Fig. 5 ist weiterhin erkennbar, daß die Rauchgasschürzen 17 sich im wesentlichen im Deckenbereich von den Seiten 24, 25 des Bauwerks bis zu den Absaugöffnungen 12, 13 der Wirbelhauben 10, 11 erstrecken. Dadurch können nahezu alle im Deckenbereich auftreffenden Rauchgase erfaßt und zu den Absaugöffnungen 12, 13 geleitet werden.
Nicht dargestellt ist in der Fig. 5 im übrigen, daß zur Verstellung und/oder Steuerung des Winkels zwischen der Ebene der Rauchgasschürzen 17 und der Längsachse 18 der Absaugeinrichtung 1 und/oder des Winkels der Rauchgasschürzen 17 zur Senkrechten ein Stellantrieb und/oder eine Steuereinrichtung vorgesehen sein können. Der Stellantrieb und/oder die Steuereinrichtung können die gleichzeitige Verstellung bzw. die Steuerung der Stellung aller innerhalb eines Tunnels 2 angeordneten Rauchgasschürzen 17 bewirken. Dies erleichtert die Handhabung der Absaugvorrichtung und die Absaugung von Rauchgasen im Brandfall, wobei die Rauchgase gezielt zu bestimmten Absaugstellen der Absaugeinrichtung 1 geleitet werden können. Statt der Verstellung kann aber auch vorgesehen sein, die Rauchgasschürzen 17 fest mit der Absaugeinrichtung 1 zu verbinden, insbesondere zu verschrauben oder zu verschweißen. Schließlich können die Rauchgasschürzen 17 und die Wirbelhauben 10, 11 auch einteilig hergestellt werden.
Die vorgenannte Steuereinrichtung kann darüber hinaus zur Steuerung der Absaugleistung von einzelnen Bereichen und/oder von in Längsrichtung des Bauwerks angeordneten, vorzugsweise einzeln ansteuerbaren Segmenten der Absaugvorrichtung vorgesehen sein. Damit wird die Zielstellung verfolgt, im Brandfall die Absaugleistung in bestimmten Bereichen der Absaugvorrichtung an die entstehenden Rauchgasmengen anzupassen bzw. im Brandfall nur die im unmittelbaren Brandbereich angeordneten Segmente der Absaugvorrichtung zu aktivieren und dadurch die Rauchgase abzusaugen.
Während gemäß der Fig. 5 vorgesehen ist, daß die Absaugöffnungen 12, 13 der Wirbelhauben 10, 11 unten, d. h. seitlich, der Fahrbahnoberfläche 19 benachbart angeordnet sind, ist bei der in der Fig. 6 lediglich schematisch dargestellten Ausführungsform einer Absaugeinrichtung 1 vorgesehen, daß die Absaugöffnungen 12, 13 der Wirbelhauben 10, 11 oben, d. h. der unteren Begrenzung 9 zugewandt angeordnet sind. Dadurch werden besonders günstige Strömungseffekte erzielt, da im Brandbereich aufsteigende, an der Neigung der unteren Begrenzung 9 umgelenkte und an der unteren Begrenzung 9 in Richtung der Absaugöffnungen 12, 13 entlangströmende Rauchgase 4, in der Fig. 6 lediglich als Strömungspfeil dargestellt, unmittelbar von den innerhalb der Wirbelhauben 10, 11 erzeugten Wirbelströmungen 27 erfaßt werden, wodurch Strömungsverluste weitgehend reduziert werden können.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform einer Absaugeinrichtung 1 dargestellt, wobei die Absaugeinrichtung 1 im wesentlichen den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen entspricht, jedoch lediglich schematisch dargestellt ist. Von Bedeutung bei der in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist, daß die Rauchgasschürze 17 unterhalb der Wirbelhauben 10, 11 angeordnet ist. Die Rauchgasschürze 17 kann dabei unmittelbar an den Wirbelhauben 10, 11, oder auch an einer nicht im einzelnen dargestellten Zwischendecke oder einer unteren Begrenzung 9 der Absaugeinrichtung 1 befestigt sein. Auch hier ist es so, daß zur Erfassung nahezu aller deckennahen Strömungen die Rauchgasschürze 17 den Deckenbereich des Tunnels 2 im wesentlichen vollständig quer zur Längsrichtung des Tunnels 2 überspannt. Selbstverständlich ist es jedoch bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Absaugvorrichtung grundsätzlich auch möglich, daß die Rauchgasschürzen 17 Unterbrechungen aufweisen oder den Deckenbereich des Tunnels 2 nur zum Teil überspannen, was allerdings die Effektivität beeinträchtigt.
Die Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines Diagramms, aus dem die Auswirkungen unterschiedlicher Anordnungen der Rauchgasschürzen auf die erforderliche Absaugleistung im Brandfall entnommen werden können. Auf der Ordinate ist die erforderliche Absaugleistung in Bezug zur Konstellation ohne Leitbleche angegeben. Auf der Abszisse sind unterschiedliche Segmentlängen in Bezug zur optimierten Segmentlänge aufgetragen. Die optimierte Segmentlänge bezieht sich auf einen definierten Längenabschnitt einer Absaugeinrichtung einer Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, die unter strömungstechnischen, konstruktiven und ökonomischen Gesichtspunkten optimiert worden ist.
Die Kurven I bis IV. zeigen:

1. Absaugeinrichtung ohne Rauchgasschürzen,
2. Absaugeinrichtung mit Rauchgasschürzen, Höhe 40 cm, Abstand 5 m,
3. Absaugeinrichtung mit Rauchgasschürzen, Höhe 40 cm, Abstand 2,5 m,
4. Absaugeinrichtung mit Rauchgasschürzen, Höhe 55 cm, Abstand 2,5 m.

Es wird deutlich, daß die beispielhaft untersuchten Varianten eine Reduktion der Absaugleistung bzw. eine Erhöhung der Brandleistung bei konstanten Absaugvolumenstrom von bis zu ca. 35% ermöglichen. Da der Zusammenhang zwischen Brandleistung und erforderlichem Absaugvolumenstrom mit zunehmender Brandleistung degressiv verläuft, wird durch Steigerung der Effizienz die maximal zulässige Brandleistung überproportional angehoben. Die Absaugung der Rauchgase durch die Absaugeinrichtung erreicht in Kombination mit Rauchgasschürzen damit eine höhere Effizienz und kann deswegen größere Brände beherrschen.

Claims

1. Absaugvorrichtung, vorzugsweise zur Absaugung von Rauchgasen (4), insbesondere Wirbelhaubenabsaugvorrichtung, zur Anordnung in einem langgestreckten Bauwerk, wie einem Tunnel (2), einem Gebäude oder dgl., mit einer wenigstens eine Absaugöffnung (12, 13) aufweisenden, langgestreckten, längs des Bauwerks in dessen Deckenbereich anzuordnenden Absaugeinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, daß im Außenbereich der Absaugöffnung (12, 13) wenigstens eine Rauchgasschürze (17) vorgesehen ist, daß die Rauchgasschürze (17) eine Länge aufweist, die um ein Mehrfaches größer ist als die Breite der Absaugöffnung (12, 13) und daß die Rauchgasschürze (17) derart angeordnet ist, daß die Ebene der Rauchgasschürze (17) unter einem Winkel von der Längsachse (18) der Absaugeinrichtung (1) geschnitten wird, so daß im Brandfall aufsteigende und durch Umlenkung an der Decke (5) in Längsrichtung des Bauwerks beschleunigte Rauchgase (4) über eine Leitfläche der Rauchgasschürze (17) abgebremst und in Richtung der Absaugöffnung (12, 13) gelenkt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) unterhalb der Absaugeinrichtung (1) angeordnet ist, nach unten absteht und in den unterhalb der Absaugeinrichtung (1) befindlichen, lichten Raum (22) des Bauwerks hineinragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) seitlich von der Absaugeinrichtung (1) absteht und in den unterhalb der Absaugeinrichtung (1) befindlichen, lichten Raum (22) des Bauwerks hineinragt oder mit dem Gehäuse, vorzugsweise mit der unteren Begrenzung (8) der Absaugeinrichtung (1) ausgefluchtet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) quer zur Längsrichtung den Deckenbereich des Bauwerks im wesentlichen überspannt und/oder sich im Deckenbereich von der Seite des Bauwerks bis zur Absaugöffnung (12, 13) erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Rauchgasschürze (17) in einem Winkelbereich von 15° bis 165°, vorzugsweise von 45° bis 135°, insbesondere in einem Winkel von 90° zu der Längsachse (18) der Absaugeinrichtung (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Rauchgasschürzen (17) in einem Bauwerk stets die gleiche oder unterschiedliche Höhen (b) aufweisen und daß die Höhe (b) einer Rauchgasschürze (17) stets weniger als 1 m beträgt, vorzugsweise zwischen 0,3 bis 0,6 m liegt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Bauwerks eine Mehrzahl von in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen angeordneten Rauchgasschürzen (17) vorgesehen ist und daß der Abstand (a) zwischen zwei Rauchgasschürzen (17) zwischen 1 bis 7 m, vorzugsweise zwischen 2,5 bis 5 m liegt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) senkrecht oder unter einem Winkel kleiner 90° zur Senkrechten angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) am Gehäuse, vorzugsweise an der unteren Begrenzung (9) der Absaugeinrichtung (1) befestigt ist und als Verstärkung dient.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauwerk durch eine Zwischendecke in einen unterhalb der Zwischendecke befindlichen, lichten Raum (22) und in einen oberhalb der Decke befindlichen Absaugraum (23) unterteilt wird und daß die Rauchgasschürze (17) unterhalb der Zwischendecke angeordnet, vorzugsweise an der Zwischendecke befestigt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Begrenzung (9) der Absaugeinrichtung (1) als Zwischendecke dient.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (1) in Richtung der Längsachse des Bauwerks im wesentlichen mittig unterhalb der Zwischendecke angeordnet ist und/oder die Zwischendecke in zwei zur Längsachse spiegelsymmetrische Bereiche unterteilt.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Zwischendecke und/oder der unteren Begrenzung (9) nach oben hin in Richtung der Absaugöffnung (12, 13) geneigt ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) mit ihrem oberen Rand (26) an die Neigung der Zwischendecke und/oder der unteren Begrenzung (9) angepaßt ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugeinrichtung (1) zwei vorzugsweise spiegelsymmetrisch zur Längsachse (18) angeordnete Wirbelhaubenbereiche mit jeweils einer Wirbelhaube (10, 11) aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise wenigstens ein Stellantrieb und/oder eine Steuereinrichtung zur Verstellung und/oder Steuerung des Winkels zwischen der Ebene der Rauchgasschürze (17) und der Längsachse (18) und/oder des Winkels der Rauchgasschürze (17) zur Senkrechten vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Absaugleistung von einzelnen Bereichen und/oder in Längsrichtung des Bauwerks angeordneten, vorzugsweise einzeln ansteuerbaren Segmenten der Absaugeinrichtung (1) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgasschürze (17) aus einem Material hoher Biegesteifigkeit und/oder aus hitzebeständigem Material besteht.

19. Bauwerk mit einer Absaugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.