DE20312603U1

DE20312603U1 - Anordnung zur Verbesserung der Raumatmosphäre in einem Tunnelbau, insbesondere einer U-Bahnstation

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Publication number: DE20312603U1
Application number: DE20312603U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Meier Gert Dr De
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2013-08-15

Abstract

Anordnung zur Verbesserung der Raumatmosphäre in einem Tunnelbau, insbesondere einer U-Bahnstation, mit einer flüssigkeitsführenden Verkleidung (2) aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, die sich auf beiden Seiten im wesentlichen von einem unteren Bereich (3) der Tunnelwand bis mindestens nahe an den Scheitelbereich (4) erstreckt und mit Abstand zur Tunnelwand (1) verläuft, und die mit wenigstens einer Zufuhreinrichtung (6) für eine Kühlflüssigkeit und wenigstens einer Sammeleinrichtung (8) für die aufgewärmte Flüssigkeit verbunden ist.

Description

Bei Tunnelbauten, insbesondere U-Bahnstationen älterer Bauart, ist bei der Errichtung bis zu einem gewissen Grade die Notwendigkeit der Belüftung berücksichtigt worden. Nicht vorhersehbar war hierbei, daß mit der Modernisierung der U-Bahnzüge immer höhere Antriebsleistungen installiert wurden, durch die der Wärmeeintrag immer wieder erhöht wurde, so daß dementsprechend das Temperaturniveau in einer U-Bahnstation deutlich angestiegen ist. Dies ist durch die vorhandene Lüftung und auch durch die von den ein- und ausfahrenden Zügen erzeugte Ventilation nicht zu vermindern, zumal gerade während der Haltezeit ein spürbarer Wärmeeintrag durch die Abwärme der Antriebe erfolgt.
Der Begriff "Tunnelbauten" im Sinne der Erfindung umfaßt unterirdische Systeme jedweder Art, in denen sich Menschen aufhalten oder aufhalten können und in die durch Fahrzeuge, Maschinen oder dergl., aber auch bei in größer Tiefe angelegten Tunnelbauten aus der Erde Wärme eingetragen wird, die durch reine Luftventilation nicht abzuführen ist. Insbesondere umfaßt der Begriff "Tunnelbauten" auch U-Bahnstationen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Verbesserung der Raumatmosphäre in Tunnelbauten zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer flüssigkeitsführenden Verkleidung, die sich auf beiden Seiten im wesentlichen von einem unteren Bereich der Tunnelwand bis mindestens nahe an den Scheitelbereich erstreckt und mit Abstand zur Tunnelwand verläuft und die mit wenigstens einer Zufuhreinrichtung für eine Kühlflüssigkeit und mit wenigstens einer Sammeleinrichtung für die aufgewärmte Flüssigkeit verbunden ist. Die dem Raum zugekehrte Oberfläche der flüssigkeitsführenden Verkleidung dient hierbei als Wärmeübertragungsfläche, so daß aus dem Tunnelraum Wärme aufgenommen und an die über die Verkleidung geführte Flüssigkeit abgegeben und damit abgezogen werden kann. Als Flüssigkeit wird hierbei vorzugsweise Wasser verwendet.
Die Verkleidung besteht hierbei zweckmäßigerweise aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus einem Metall, vorzugsweise einem korrosionsbeständigen Metall, wie beispielsweise Aluminium.
Während es in einer ersten Ausgestaltung grundsätzlich möglich ist, die Verkleidung als geschlossenes System auszubilden, d. h. die Kühlflüssigkeit durch in die Verkleidung integriertes geschlossenes Kanalsystem zu führen, dessen Außenfläche die Wärmeübertragungsfläche bildet und ggf. mit Vorsprüngen oder dergl. versehen ist, die die Wärmeübertragungsfläche vergrößern, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Verkleidung aus miteinander verbundenen Plattenelemente gebildet wird und daß die Zufuhreinrichtung für die Kühlflüssigkeit sich in Längsrichtung des Tunnels erstreckend im Scheitelbereich oberhalb der Verkleidung angeordnet ist und mit Düsen versehen ist, die auf die der Tunnelwand zugekehrte Oberfläche gerichtet sind und daß die Sammeleinrichtung am unteren Ende der Verkleidung angeordnet ist. Damit ist es möglich, in einfacher Weise eine leichtbauende, in sich geschlossene Verkleidung der Tunnelwand zu konzipieren, die auf ihrer der Tunnelwand zugekehrten Oberfläche mit dem Kühlwasser berieselt wird und so über eine große Fläche eine effektive Abfuhr der von der Verkleidung aus dem Tunnelinnenraum aufgenommenen Wärme erfolgen kann. Die einzelnen Plattenelemente können mittels einfacher Befestigungselemente an der Tunnelwand befestigt werden. Je nach Gestaltung der Plattenelemente können diese an die Krümmung der Tunnelwand angepaßt, vorgebogen oder beim Einbau entsprechend gebogen werden.
Um eine gezielte Führung des Kühlwassers über die Oberfläche der Verkleidung zu bewirken, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Verkleidung im wesentlichen aus Plattenelementen gebildet wird, die zumindest auf ihrer der Tunnelwand zugekehrten Seite eine Wellenstruktur aufweisen, die so ausgerichtet ist, daß in Tunnellängsrichtung gesehen sich vom Scheitelbereich zum Bodenbereich erstreckende, nebeneinander verlaufende Rinnen vorhanden sind. Eine derartige Verkleidung ist in einfachster Weise aus sogenanntem Wellblech oder Trapezblech herzustellen, das bei entsprechender Verbindung der Einzelelemente untereinander selbsttragende Eigenschaften entwickelt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine besondere Abdichtung zwischen den einzelnen aneinander grenzenden Einzelelementen notwendig ist, da durch eine dachziegelartige Überlappung sowohl in Tunnellängsrichtung als auch vom Scheitelbereich bis zum Bodenbereich der Flüssigkeitsdurchtritt vermieden wird.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zumindest einem Teil der Rinnen eine Düse zugeordnet ist. Hierdurch wird bewirkt, daß das Kühlwasser gezielt in eine Rinne gegeben wird und somit ein definierter Abfluß des Kühlwassers über die Verkleidung erfolgt. Die Anordnung kann hierbei so getroffen sein, daß jeder Rinne der Wellenstruktur eine Düse zugeordnet ist oder aber, daß nur ein Teil der Rinnen mit Kühlwasser beaufschlagt wird. Insbesondere in den Bereichen, in denen die Verkleidung für Zugänge etc. unterbrochen ist, werden keine Düsen angeordnet, so daß hier aufwendige Abdichtungsmaßnahmen nicht erforderlich sind.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, eine gewisse "Regelbarkeit" zu bewirken, wenn jeweils zwei oder mehr Zufuhrleitungen für die zu beaufschlagende Verkleidungsseite vorgesehen sind, deren Düsen unterschiedlichen Rinnen zugeordnet sind. Damit ist es möglich, nicht nur über eine Regulierung des Flüssigkeitsstromes, sondern auch wahlweise über die Zahl der beaufschlagten Rinnen die Wärmeabfuhr zu beeinflussen.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen zu entnehmen. Die schematischen Zeichnungen zeigen in
1 einen Querschnitt durch einen Tunnel,
2 einen schematischen Längsschnitt gem. der Linie II-II in 1,
3 eine Abwandlung der Ausführungsform gem. 1,
4 eine Anordnung mit zusätzlicher Belüftungsführung,
5 ein Schnitt durch ein Verkleidungselement gem. der Linie V-V in 2.
Wie der sehr schematische Querschnitt durch einen als U-Bahnstation dienenden Teil eines Tunnels in 1 erkennen läßt, ist mit Abstand zur Tunnelwand 1 eine Verkleidung 2 vorgesehen, die von einem unteren, beispielsweise bodennahen Bereich 3 der Tunnelwand aus nicht vollständig bis in den Scheitelbereich 4 geführt ist, so daß im wesentlichen nur die Tunnelseitenwände 1.1 und 1.2 mit einer Verkleidung 2 überdeckt ist, während der Scheitelbereich 4 frei bleibt. Die Verkleidung 2 erstreckt sich jeweils in Tunnellängsrichtung und ist jeweils an der Tunnelwandung 1 mit Halteelementen 5 befestigt. Der Begriff "unterer Bereich" umfaßt eine Erstrekkung der Verkleidung etwa vom Niveau eines Bahnsteigs in Richtung Scheitelbereich ebenso wie eine Erstreckung, bei der das untere Ende der Verkleidung etwa auf der halben Tunnelhöhe liegt.
Für Zugänge, Ventilationsöffnungen etc. sind in der Verkleidung entsprechende Aussparungen vorgesehen.
Im Scheitelbereich ist jeder Verkleidung 2 eine Zufuhrleitung 6 für eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, zugeordnet, die jeweils mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Düsen versehen ist. Die Düsen sind gegen die der Tunnelwandung 1 zugekehrte Oberfläche der Verkleidungen 2 gerichtet, so daß die aus den Düsen 7 austretende Kühlflüssigkeit über diese Oberfläche auf den Verkleidungen 2 ablaufen kann. Im Bodenbereich 3 ist eine Sammeleinrichtung 8 vorgesehen, die beispielsweise in Form einer durchgehenden Rinne ausgebildet ist und die in Längsrichtung des Tunnels verläuft.
In 2 ist diese Anordnung in einer schematischen Schnittdarstellung wiedergegeben. Wie die Schnittdarstellung erkennen läßt, ist bei dieser Ausführungsform die Verkleidung 2 im wesentlichen aus Plattenelementen mit einer Wellenstruktur gebildet, die so ausgerichtet ist, daß in Tunnellängsrichtung gesehen sich vom Scheitelbereich 4 bis zu einem bodennahen Bereich 3 erstreckende, nebeneinander verlaufende Rinnen 9 vorhanden sind. Die Düsen 7 der Zulaufleitung 6 sind hierbei jeweils so angeordnet, daß sie in die Rinnen 9 gerichtet sind, so daß die Kühlflüssigkeit vom Scheitelbereich 4 durch die Rinnen 9 bis in die als Rinne ausgestaltete Sammeleinrichtung 8 ablaufen kann.
Die Kühlflüssigkeit wird zweckmäßigerweise im Kreislauf geführt, so daß aus einer Kühlflüssigkeitsversorgung 10 mittels einer Pumpe 11 die Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 6 den Düsen 7 zugeführt wird. Aus der Sammeleinrichtung 8 wird die aufgeheizte Kühlflüssigkeit mittels einer Pumpe 12 in die Kühlflüssigkeitsversorgung 10 zurückgeführt.
Da es sich um ein offenes System handelt, das aus der Tunnelatmosphäre Staub, Gase etc. aufnimmt, ist die Kühlflüssig keitsversorgung 10 zugleich als Aufbereitungseinrichtung ausgebildet, in der das zurücklaufende aufgeheizte und damit verbrauchte Kühlwasser gefiltert, entgast und ggf. auch entsäuert wird, um die Korrosivität des Kühlwassers in bezug auf das Material der Verkleidungselemente 2.1, 2.2 zu reduzieren.
Zweckmäßig ist es, wenn die Kühlflüssigkeitsversorgung 10 auch mit einer Rückkühleinrichtung versehen ist. Der Flüssigkeitsverlust durch Verdunstung muß durch Nachfüllen ausgeglichen werden. Der Kühlflüssigkeit können auch Aromastoffe dosiert zugegeben werden, beispielsweise in der Kühlflüssigkeitsversorgung. Derartige Füllvorgänge sind durch den Pfeil 10.1 angedeutet.
In 2 ist ebenfalls zu erkennen, daß derartige, als Wellblech ausgebildete Verkleidungselemente praktisch ohne Dichtung durch einfaches Überlappen miteinander dicht verbunden werden können, d. h. ein Durchtritt der Kühlflüssigkeit im Stoßbereich vermieden werden kann.
In 3 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gem. 1 dargestellt. Der Grundaufbau entspricht dem Aufbau gem. 1, so daß gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und dementsprechend auf die voraufgegangene Beschreibung verwiesen werden kann.
Der Unterschied zu 1 besteht darin, daß die Seitenverkleidungen 2 an ihrem dem Scheitelbereich 4 zugekehrten Ende Teilelemente 13 aufweisen, die mit nicht näher dargestellten Stellantrieben verbunden und in entsprechenden Schiebeführungen gelagert sind. Mit Hilfe der Stellantriebe können diese Teilelemente 13 in Richtung der Pfeile 14 gegen den Bodenbereich 3 bewegt werden, so daß die Überdeckung der Düsen 7 an den Zufuhrleitungen 6 freigegeben wird. Damit ist es möglich, im Brandfall die Kühleinrichtung als Sprinkleranlage einzusetzen.
In 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Tatsache ausgenutzt wird, daß im Scheitelbereich 4 zwischen den Verkleidungen 2 und der Tunnelwand 1 Luftschlitze 18 vorhanden sind. In Längsrichtung zumindest einer als U-Bahnstation dienenden Teillänge sind in vorgegebenen Abständen im Scheitelbereich 4 jeweils Lüfter 15 vorgesehen, die mit Anschlüssen 16 über die Luftschlitze 18 in den Zwischenraum zwischen den Verkleidung 2 und der Tunnelwand 1 in Verbindung stehen. Damit ist es möglich, wie dargestellt, oben aus dem Tunnelinnenraum Luft abzusaugen und im Kontakt mit dem auf der Oberfläche der Verkleidung 2 abfließenden Flüssigkeit zusätzlich zu kühlen und infolge der Verwirbelung auch Staub niederzuschlagen und damit eine Reinigung zu bewirken. Die Luft kann über entsprechend bemessene Austritte, beispielsweise einen Spalt 17 zwischen dem unteren Ende der Verkleidung 2 und der rinnenförmigen Sammeleinrichtung 8 wieder in den Tunnelinnenraum zurückgeführt werden. Die Lüfter 15 können aber auch in umgekehrter Richtung fördern, d. h. Luft aus dem Zwischenraum zwischen der Verkleidung 2 und der Tunnelwandung 1 ansaugen und von oben in den Tunnelinnenraum einblasen. Die Kombination mit Lüftern 15 kann sowohl bei einem geschlossenen System der eingangs erwähnten Art als auch bei dem vorbeschriebenen "offenen System" vorgesehen werden.
Der in 5 dargestellte Teilquerschnitt aus 2 durch die wellblechförmige Verkleidung 2 zeigt die Anordnung jeweils einer zusätzlichen Auffangrinne 19, die jeweils entlang der dem Tunnelraum zugekehrten Unterseite einer Rinne 9, insbesondere einer wasserführenden Rinne 9 zumindest im scheitelnahen Bereich angeordnet ist. Durch diese Auffangrinne 19 wird abtropfende Kondensflüssigkeit aufgefangen und in die Sammeleinrichtung 8 abgeleitet, die sich auf der Unterseite der Verkleidung 2 niederschlägt.

Claims

Anordnung zur Verbesserung der Raumatmosphäre in einem Tunnelbau, insbesondere einer U-Bahnstation, mit einer flüssigkeitsführenden Verkleidung (2) aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, die sich auf beiden Seiten im wesentlichen von einem unteren Bereich (3) der Tunnelwand bis mindestens nahe an den Scheitelbereich (4) erstreckt und mit Abstand zur Tunnelwand (1) verläuft, und die mit wenigstens einer Zufuhreinrichtung (6) für eine Kühlflüssigkeit und wenigstens einer Sammeleinrichtung (8) für die aufgewärmte Flüssigkeit verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (2) als geschlossenes System ausgebildet ist und ein in die Verkleidung integriertes Kanalsystem aufweist, das mit der Zufuhreinrichtung und der Sammeleinrichtung in Verbindung steht und bei dem zumindest die dem Tunnelinnenraum zugekehrte Außenfläche eine Wärmeübertragungsfläche bildet.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (2) aus miteinander verbundenen Plattenelementen gebildet wird und daß die Zufuhreinrichtung (6) für die Kühlflüssigkeit sich in Längsrichtung des Tunnels erstreckend, im Scheitelbereich oberhalb der Verkleidung (2) angeordnet ist und mit Düsen (7) versehen ist, die auf die der Tunnelwand (1) zugekehrte Oberfläche der Verkleidung (2) gerichtet sind und daß die Sammeleinrichtung (8) am unteren Ende der Verkleidung (2) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (2) im wesentlichen aus Einzelelementen gebildet wird, die zumindest auf der der Tunnelwand (1) zugekehrten Oberseite eine Wellenstruktur aufweisen, die so ausgerichtet ist, daß in Tunnellängsrichtung gesehen, sich vom Scheitelbereich (4) zum Bodenbereich (3) erstreckende, nebeneinander verlaufende Rinnen (9) vorhanden sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Teil der Rinnen (9) jeweils eine Düse zugeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidung (2) von beiden Seiten der Tunnelwand (1) mit Abstand zum Scheitelbereich (4) endet, so daß zwei sich in Tunnellängsrichtung erstreckende Lufteintrittsschlitze (18) vorhanden sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Scheitelbereich (4) in Tunnellängsrichtung mit Abstand zueinander Lüfter (15) angeordnet sind, die über die Luftschlitze (18) mit dem Zwischenraum zwischen Verkleidung (2) und Tunnelwand (1) in Verbindung stehen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verkleidung (2) jeweils entlang der dem Tunnelraum zugekehrten Unterseite einer Rinne (9) zumindest im scheitelnahen Bereich eine Auffangrinne (19) für Kondensflüssigkeit angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Scheitelbereich (4) die Verkleidung (2) bewegbare Teilelemente (13.1, 13.2) aufweist, die bei erhöhten Temperaturen und/oder bei Rauchentwicklung, insbesondere im Brandfalle, die Düsen (7) gegenüber dem Tunnelinnenraum freigeben.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (6) und die Sammeleinrichtung (8) über eine Kühlflüssigkeitsversorgung (10) miteinander in Verbindung stehen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeitsversorgung (10) eine Aufbereitungsstufe für die zurückgeführte, aufgewärmte Kühlflüssigkeit aufweist.