LEBENSRETTUNGSSYSTEM FÜR UMSCHLOSSENE RÄUME,
INSBESONDERE TUNNEL
Die Nutzung umschlossener Räume, also Räume, die aufgrund ihrer Lage, Geometrie, Ausstattung und/oder Ausdehnung eine Flucht vor Branden oder Brandfolgen (Rauch, Giftgase, Hitze, Dampfe usw ) nicht oder nur in unangemessener Weise zulassen, ist mit erheblichen Gefahren für Leib und Leben verbunden Derartige Räume (nachstehend als "Gefahrenbereich" bezeichnet) sind beispielsweise Tunnel, Räume mit Schleusen, Keller, hochgelegene Etagen in Hochhausern, Räume in (Kern)kraftwerken, Reinraume, Laboratorien usw
Tunnel und anderen Gefahrenbereiche werden häufig mit Schutzraumen (Nischen) versehen, sie bieten allerdings meistens keine aktive Lüftung und/oder Kühlung Der Aufenthalt in derartigen Schutzraumen kann daher zur Folge haben, daß Menschen nur eine gewisse Zeit geschützt sind und sich bei Ausbreitung des Brandes oder Brandfolgen in Lebensgefahr befinden
Uberlebenswichtig sind dabei Atemluft, eine erträgliche Temperatur und die Abwesenheit von schädlichen Substanzen (Rauch, Dampfe, Gase, Ruß usw ) a) Die Zufuhr von Atemluft durch Ventilatoren ist aus zwei Gründen schwierig Einerseits kann die Luftleitung der Hitze ausgesetzt sein und daher eine zu hohe Temperatur aufweisen, andererseits ist die Schaltung des Luftstromes auf die in Frage kommenden Schutzraume mit einem platzaufwendigen und/oder technisch aufwendigen Mechanismus versehen, der zudem störanfällig ist b) Die Kühlung der Luft bzw die Gewahrleistung ausreichend kalter Luft ist - wenn überhaupt möglich - schwierig und technisch mit unangemessenem Aufwand realisierbar Kompressionskalteanlagen benotigen elektrischen Strom (dessen Verfügbarkeit im Brandfall zweifelhaft sein kann) und arbeiten mit einem Kältemittel, welches entweder toxisch ist (Ammoniak), brennbar ist (Kohlenwasserstoffe) oder toxisch wird (z B fluorierte Kohlenwasserstoffe, welche zur Bildung von HF neigen) Die Zufuhr von kaltem Wasser ist wegen der Gefahr der Aufwarmung in der Rohrleitung zweifelhaft Zudem muß kalte Luft mit Wärmeaustauschern, welche sich im Schutzraum befinden, bereitgestellt werden Hier ergeben sich - wie bei der Kälteanlage allgemein -Wartungsfragen und Probleme mit der V erschmutzung c) Das Fernhalten von schädlichen Substanzen wie Rauch, Dampfen oder Gasen ist nur möglich, wenn zur Gefahrenstelle ein positives Druckgefalle herrscht, welches ein Eindringen in den Schutzraum verhindert Zur Aufrechterhaltung dieses Druckgefalles ist Atemluft notwendig
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für Gefahrenraume geeignetes System zu schaffen, daß eine aktiv e Belüftung und Kühlung bietet und schädliche Substanzen fernhalt
Erfindungsgemaß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelost, die Unteranspruche gegen bev orzugte Ausgestaltungen der Erfindung an
Grundgedanke der Erfindung ist der Einsatz von Wirbelrohren im Schutzraum Derartige Wirbelrohre werden mit Druckluft versorgt Die Funktionsweise des Wirbelrohres ist nachfolgend kurz beschrieben
In ein Rohr wird tangential ein Druckluftstrom gegeben Dieser Druckluftstrom teilt sich in zwei Teilstrome auf Ein Teilstrom tritt über eine statische Drossel am einen Rohrende erwärmt aus, der andere Teilstrom tritt über eine statische Blende am anderen Rohrende gekühlt aus Der Druck und die Temperatur der Druckluft sowie das Verhältnis der beiden Teilstrome bestimmt, wie stark die Druckluft am "kalten Ende" (Blendenseite) abgekühlt ist
Der Erfindung hegt die Idee zugrunde, eine lebensrettende Einrichtung zu schaffen, bei der die Zufuhr von Atemluft bei gleichzeitiger Kühlung dieser Luft und ein positives Druckgefalle zwischen Schutzraum und Gefahrenraum herbeigeführt wird In Fig 1 ist die grundsätzliche Schaltung einer solchen Anlage beschrieben
Am Beispiel eines (langen) Tunnels wird nachstehend eine Erfindung beschrieben, welche für die Rettung von Leben geeignet ist Dabei zeigt
Fig 1 den grundsatzlichen Aufbau des Systems, und
Fig 2 eine Darstellung der Schaltung der Wirbelrohranlage
Im Tunnel 1 befinden sich Schutzraume 2 (zur Aufnahme von Personengruppen) und/oder Schutzraume 3 zur Aufnahme von Personengruppen 4 oder Einzelpersonen, anhangig davon, wie die raumlichen Verhaltnisse im Tunnel sind In den Schutzraumen 2 oder 3 befinden sich Wirbelrohre 5, aus welchen gekühlte Luft in die Schutzraume austritt Diese gekühlte Luft dient zur Atmung und Kühlung der Personen bzw des Schutzraumes Eine Absperrung zum Gefahrenraum (z B Tur) hat eine gezielte "Undichtigkeit", durch welche die zugefuhrte Luft entweichen kann und wegen des positiven Druckgefalles ein Eindringen gefährlicher Substanzen oder von Flammen verhindert
Die Druckluft wird über eine Leitung 6 zugeführt Diese Druckluft wird über eine Druckluftstation bereitgestellt, welche aus einem Windkessel 7, einem Druckluftverdichter 8 und ggf einem Drucklufttrockner 9 besteht Die Druckluftstation kann dabei im Tunnel selbst, aber auch (vorzugsweise) außerhalb des Tunnels aufgestellt sein Die Rohrleitung 6 sollte warmegedammt ausgeführt sein (z B doppelwandig mit zwischenhegender mineralischer Wärmedämmung, ggf kann auch Schmelzbasalt zur Erhöhung der Temperaturresistenz erwendet werden)
Der Windkessel 7 soll dabei so ausgeführt werden, daß er groß genug ist, Druckluft für die Zeitdauer und den Volumenbedarf des größten anzunehmenden Brandes bereitzustellen Damit wäre einerseits der Verdichter 8 relativ klein, zudem ist im Gefahrenfalle kein zwangsläufiges Anspringen von Druckluftverdichtern notwendig, d h die lebensrettende Luft ist in einem statischen System vorhanden und unterliegt nicht der Zuverlässigkeit bewegter Bauteile und Maschinengruppen
Zwischen der Druckluftanlage bzw dem Windkessel 7 und dem Wirbelrohr 5 im Schutzraum 2, 3 befinden sich keine Armaturen oder sonstige absperrenden Bauteile Die Druckluft steht bis zum Rettungsraum unabsperrbar zur Verfugung, was ein Versagen von Ventilen, Klappen usw ausschließt und auch keines Eingriffes von Menschen bedarf
Aus Redundanzgrunden kann die Druckluftleitung 6 von beiden Seiten des Tunneleingangs mit einer entsprechenden Drucklufteinnchtung versorgt werden Ebenso kann die Druckluftleitung 6 in mehrere Teilleitungen aufgeteilt werden, um bei einer Beschädigung einer Rohrleitung noch Rohrreserven vorzuhalten
Eine genauere Schaltung der Wirbelrohranlage ist in Fig 2 dargestellt Das Wirbelrohr 5 wird mit der Druckluftleitung 6 aus dem Windkessel 7 versorgt, welcher wiederum vom Druckluftverdichter 8 und ggf einem Drucklufttrockner 9 mit Druckluft versorgt wird Der Windkessel 7 ist mit einem Sumpfablaß 10 versehen, über den kondensierten Wasserdampf nach außen abgeführt werden kann
Ein Überdruckventil sorgt dafür, daß der Druck in 7 nicht unzulässig ansteigt und bei Überschreiten des Maximaldruckes über einen Auslaß 1 1 abblast Feuchtigkeit der Druckluft kann in einem Kondensator 9 kondensieren und anschließend über einen Ablaß 1 2 abgelassen werden Ggf ist es möglich und sogar sinnvoll, über eine Blende 1 3 einen kleinen Teilstrom der Druckluft über den Druckluftverdichter 8 standig abzulassen Damit ist sowohl eine regelmäßige Funktionskontrolle möglich, zum anderen wird der Druckluftverdichter 8 "warm" gehalten, was Korrosion bei längerem Stillstand vorbeugt Um ein Austreten von Druckluft bei Stillstand des Druckluftverdichters 8 vorzubeugen, kann ein Rückschlagventil 14 eingesetzt werden
Die Druckluftleitung 6 tritt in den Schutzraum 2, 3 ein und mundet in einen Hahn (in Fig 2 als kugeh entil dargestellt) Der Hahn 1 5 ist im Normalfall, d h sofern der Schutzraum nicht belegt bzw betrieben wird, geschlossen Menschen, die im Gefahrenfall den Schutzraum aufsuchen, können den Hahn 1 5 offnen (z B über einen Hebel oder eine Kette, die eindeutig bezeichnet sind und nur in eine Richtung wirken oder über Trittbrett, das mit dem Hahn 1 5 so verbunden ist, das sich dieser bei Betreten des Schutzraums über eine Stange, Kette oder dgl durch Belastung selbstatig öffnet) Die in das W irbelrohr 1 6 tangential eintretenden Druckluft tritt am Warmluftauslaß 1 7 über die Drossel 1 9 erwärmt und am Kaltluftauslaß 1 8 gekühlt über die Blende aus Der erwärmte Teilstrom wird über den Warmluftauslaß 1 7 durch die Wand des Schutzraumes zum Gefahrenbereich abgelassen (wiederum ein positives Druckgefalle) die gekühlte Luft am Kaltluftauslaß 1 8 steht den Menschen im Schutzraum zur Verfugung
Die Druckluft kann auch zum Betreiben eines Notstromgenerators genutzt werden, um eine Beleuchtung des Schutzraums zu ermöglichen
Die Erfindung hat folgende Vorteile
Keine bewegten Teile im Schutzraum (bis auf z B ein handbetatigtes Kugelventil),
Keine bewegte Mechanik am Wirbelrohr, die Robustheit des Wirbelrohres kann durch Material und Wandstarke beliebig gesteigert werden,
Luftzufuhr und Kühlung erfolgen zwangsläufig, d h es muß nicht manipuliert oder geregelt werden,
Die Abwarme des Wirbelrohres kann - wegen des höheren Druckes - problemlos in den Gefahrenraum abgegeben werden,
Keine Wärmeaustauscher, d h keine Wartung, keine Verschmutzung,
Geringer Platzbedarf, daruberhinaus sehr flexibel an ortliche Verhaltnisse anpassbar,
Luftmenge ist hoch genug, um ein positives Druckgefalle zum Gefahrenraum aufrecht zu erhalten,
Geringer Platzbedarf für die Druckluftleitung, gute Warmedammbarkeit der Leitung,
V erschmutzung der Einrichtung ist ohne negative Auswirkung auf Leistung und Funktion des Wirbelrohres,
Gute Redundanzverhaltnisse (mehrere Drucklufterzeuger möglich, große Windkessel, getrennte Leitungen, Plazierung der Druckluftversorgungseinrichtungen z B an beiden Enden des Tunnels,
Einfache Bedienung (Not"hebel". Reißkette o a ), d h die Luftzufuhr und Kühlung kann ohne Fachwissen vom Laien bedient werden
Die Trennwand zwischen Schutzraum und Gefahrenraum kann aus feuerfestem oder feuerhemmendem Material mit guter Wärmedämmung bestehen und ist vorzugsweise als feste Wand mit Tur/Tor oder nur als Tur/Tor ausgeführt Undichtigkeiten bei "geschlossener" Tur sind gewollt, um die eintretende kalte Atemluft aus dem Wirbelrohr mit positivem Druckgefalle zum Gefahrenbereich abzuführen, was ein Eindringen von Flammen, Gasen Ruß, Dampfen odei anderen Substanzen v erhindert Wegen des Überdruckes im Schutzraum ist ein Offnen der Tur/des Tores sicher möglich, wenn spater eintreffende Personen den Schutzraum noch erreichen wollen