EP0722021B1 - Verfahren zum Schutz von Bauten mittels vertikaler, energieautarker Windströme - Google Patents

Description

Die hier angemeldete Erfindung ist entstanden in dem Bestreben, ein Verfahren und die dazu gehörige Vorrichtung zu entwickeln, die mit vertretbaren Mitteln dazu dient, nicht nur den Smog selbst in Städten und Ballungsgebieten wirksam zu bekämpfen, sondern auch seine schädlichen Wirkungen auf Denkmäler und schutzwürdige Bauten zu minimieren oder gar zu vermeiden. Am deutlichsten wird die Problematik am Beispiel der Akropolis in Athen. Die in der tiefer gelegenen Innenstadt produzierten Abgase stellen nicht nur am Ort ihres Ursprungs eine erhebliche Gesundheitsgefahr dar, sondern erreichen auch das Monument und greifen mit ihren Schadstoffen den Marmor an.

Um Abhilfe zu schaffen, wurde u.a. auch die Möglichkeit diskutiert, den gesamten Baukomplex unter eine Glaskuppel zu setzen, wobei der dann entstehende Raum mit aufbereiteter, gereinigter Luft versorgt werden müßte.

Eine einfachere Lösung besteht in der auch anderorts eingesetzten Möglichkeit, mittels Spoilern vertikale Windströmungen hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, welche die mit Schadstoffen angereicherte Luft daran hindern, das zu schützende Objekt zu erreichen.

In der Gasdynamik werden Düsen und Diffusoren eingesetzt, um die potentielle Energie eines Gases in dynamische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Eine konstruktive Abwandlung zur Nutzung dieses gasdynamischen Effektes stellen die Spoiler dar, welche im Gegensatz zu Düsen und Diffusoren asymmetrisch gestaltet sind und vorallem im Automobilbau eingesetzt werden.

Bereits bekannt (Österreichische Patentschrift AT 370 156 B) ist ein Windschutz für Straßen und Brükken mit einer düsenartig ausgebildeten "Umlenkschaufel", mit deren Hilfe ein störender, horizontaler Windstrom über die zu schützenden Objekte schräg aufwärts gelenkt wird.

Ebenfalls bekannt (Französische Patentschrift FR 2 087 618 A) sind jalousieartige Vorrichtungen aus parallel angeordneten Leitschaufeln, welche in Form einer "Spanischen Wand" in gleicher Höhe mit dem zu schützenden Objekt installiert werden. Ähnliche Konstruktionen sind z.B. in Flughäfen als Trennung zwischen Gebäude und Landepiste anzutreffen.

Die Höhe der beschriebenen Vorrichtungen beschränkt sich jedoch auf die Größenordnung der zu schützenden Objekte. Eine Bekämpfung des Smogs ist von ihnen weder angestrebt noch zu erwarten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 bzw. durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäss wird der angestrebte Effekt dadurch erreicht, daß Spoiler ( S ), siehe Fig. 1, um das zu schützende Objekt herum installiert werden, welche die vorherrschenden Windverhältnisse wie folgt beeinflussen:

Die Druckenergie - Staudruck - der Windkomponente B wird mit Hilfe des erwähnten Spoilers S in Strömungsenergie umgewandelt, so daß am Ausgang desselben die Windkomponente C mit einer viel höheren Geschwindigkeit entsteht. In der Folge adieren sich die Komponenten A und C und ergeben die Resultierende D. Aus dieser schematischen Darstellung wird ersichtlich, daß die schadstoffreiche Komponente A das Schutzobjekt nicht mehr erreichen kann.

Wenn auch die Annahme, daß die neu entstandene Windkomponente D wieder fallen und das Monument doch erreichen kann, nicht mit Sicherheit auszuschließen ist, ist genau so richtig anzunehmen, daß durch Verwirbelungs- und Beimischungseffekte die fallende Windkomponente schadstoffärmer sein wird als die Urkomponente A.

Bei der Ausgestaltung dieser Spoiler lassen sich weitere physikalische Gesetze sinnvoll nutzen, wie z.B. :

• der Wärmeauftrieb, der dadurch entsteht, daß man mindestens eine Außenhaut des Spoilers wärmeabsorbierend ausbildet,
• der höhenbedingte Druckunterschied zwischen dem Einlaß und der Mündung des Spoilers - Stichwort Mindestschornsteinhöhe;
• das Induktionsprinzip - Stichwort Wasserstrahlpumpe - in dem man durch geschickte Kombination mehrerer Spoiler mit genau abgestimmten Querschnittsverengungen und -erweiterungen, den Luftzug in der Konstruktion und somit auch die Geschwindigkeit der Windkomponente C an ihrem Auslaß steigert und den Sog erhöht (Fig. 2).

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung der Luftqualität und Smogbekämpfung in Ballungsgebieten durch die Erzeugung von energieautarken Windströmungen durch den Einsatz von Spoilern, welche durch die Nutzung des Düseneffektes, horizontale Windströmungen geringer Geschwindigkeit in vertikale Strömungen einer höheren Geschwindigkeit umwandeln.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Anspruch 1 in Form eines Spoilers, der aus zwei gekrümmten, asymmetrisch angeordneten Flächen besteht und durch die Querschnittsverengung in Strömungsrichtung, der Wirkung einer Düse gleichkommt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß ihre Außenhaut eine wärmeabsorbierende Eigenschaft hat, so daß der Düseneffekt zusätzlich durch den daraus bedingten thermischen Auftrieb verstärkt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verstärkung des Düsen- und Sogeffektes mehrere Spoiler mit genau abgestimmten Querschnittsverengungen und -erweiterungen kombiniert, welche durch ihre Düsenwirkung nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe die Effektivität der Vorrichtung zusätzlich steigern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Nutzung des Kamineffektes, bedingt durch den Unterschied Δp des atmosphärischen Druckes zwischen Ein- und Auslaßmündung der Vorrichtung, als Mindesthöhe die "wirksame Schomsteinhöhe" hat.

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