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"Stationsgebäude, insbesondere einzellige, explosions-
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gefährdete elektrische Umspann- und Schaltstation" Die Erfindung bezieht
sich auf ein Stationsgebäude, insbesondere einzellige, explosionsgefährdete elektrische
Umspann- und Schaltstation mit einer Überdachentlllftung.
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Bei elektrischen Umspann- und Schaltstationen treten gelegentlich
Störlichtbögen (Kurzschlüsse) mit explosionsartiger Freisetzung heißer Gase auf.
Zur gefahrlosen Ableitung dieser
Gase aus dem Gebäudeinneren in
die äußere Umgebung des Gebaumes sind Dachkonstruktionen bekannt (DT-PS 2 110 093),
bei denen Lüftungsöffnungen für die Luftkühlung derart in der äußeren Randzone des
Daches angeordnet sind, daß deren Austritt nach oben weist. Bei begehbaren Stationsgebäuden,
die sich in ausreichender Entfernung von einem Gebäude befinden und höher als ca.
2,20 m sind, stellt diese Art der Entlüftung und Druckentlastung einen ausreichenden
und zweckmäßigen Schutz für Passanten gegen eventuell austretende heiße Gase dar.
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Bei nicht bege}Xaren Stationen, sogenannten Kompakt- oder Kleinstationon
mit EIöhen von ca. 0,80 m bis ca. 2,20 m über dem Erdreich oder bei teilweise in
das Erdreich versenkte begehbaren Stationen, sowie bei Stationen, die dicht an bestehende
Gebäude, Scheunen, Sträucher, Bäume etc. angebaut werden, werden diese bekannten
Formen der Entlüftung und Druckentlastung nach oben jedoch eine Gefährdung für Objekte
und Passanten darstellen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Stationsgebaude der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, bei der die Entlüftung
und Druckentlastung über das Dach so gestaltet ist, daß aus den Entlüftungsöffnungen
austretende heiße Gase Passanten auch dann nicht gefährden können, wenn die Bauhöhe
des Stationsgebäudes geringer als 2,20 m ist oder die Station dicht an gefährdeten
Objekten steht. Die Dachkonstruktion soll selbstverständlich trotzdem ausreichenden
Schutz für die im Stationsgebäude installierten elektrischen Geräte und Anlagen
vor Witterungseinflüssen und anderen Fremdeinwirkungen bieten. Sie soll darüberhinaus
möglichst einfach gestaltet sein, so daß die Herstellungskosten nicht wesentlich
höher liegen als die der bekannten Dachkonstruktionen.
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Diese Aufgabe wird erfindugsgemäß bei einem Statiollsgebaude der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Dach aus mindestens zwei übereinander
angeoidnetens an ihrem äußeren Umfang fonaschlüssig miteinander verbundenen Dachplattn
besteht, zwischen denen ein im wesentlichen geschlossener Hohlraum vorgesehen ist,
daß die untere,innere Dachplatte Lüftungsöffnu?gen aufweist, die das Gebäudeinnere
mit dem Hohlraum verbinden, und daß die obere, äußere Dachplatte Austritte aufweist,
die den Hohlraum mit der Außenluft verbinden und so gerichtet sind, daß sie ein
für die äußere Umgebung des Stationsgebäudes gefahrloses Austreten von Gasen aus
dem Gebäudeinneren gestatten.
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Die erfindungsgemäße Ausgostaltung des Stationsgebäudes hat gegenüber
den vorbekannten Stationsgebäuden den Vorteil, daß durch die räumliche Trennung
von Lüftungsöffnungen in der inneren Dachpl.atbe und Austritten in der äußeren Dachplatte
die aus strömenden heißen Gase in eine beliebig vorgebbare Richtung gelenkt werden
kölznen und daß ein zusätzlicher Hohlraum geschaffen ist, der als Druckbremse wirkt
und in welchem sicÜ die heißen Gase vor ihrem Austritt in die das Stationsgebäude
umgebenden Luft zusätzlich,gegebenenfalls an hinzugefügten Kühlrippen abkühlen können.
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Die bevorzugte Richtung, in der diese heißen Gase bei ihrem Austreten
gelenkt werden, ist die Richtung nach oben, weil die natürliche Expansionsrichtung
infolge der hohen Temperaturen der heißen Gase und des damit verbundenen thermischen
Auftriebes nach oben gerichtet ist und die Stationsgebäude zur Kühlung der im Gebäude
inneren installierten Geräte ohnehin eine Zuluftöffnung für Kaltluft unten und eine
Abluftöffnung für erwärmte Luft oben besitzen, da selbst bei der Dauerkühlung der
Auftrieb der warmen Luft für einen möglichst
hohen Luftdurchsatz
und Kühleffekt ausgenutzt wird. Der Austritt der Gase kann aber auch waagerecht
zur Seite oder nach unten gerichtet werden falls diese Richtung der Straße, dem
Gehweg, einem Gebäude oder gefährdeten Objekt abgewandt ist oder falls in dieser
Richtung aus anderen Gründen keine Gefahren durch das Allstrete-n der Gase entstehen
können. Zweckmäßige V[eiterbildlmgen der Erfindung hierfür sind in den Unterunsprüchen
angegeben.
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Eine weitere zweckmäßige Atzsgestaltullg der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß die Lüftungsöffnungen im Nittelteil der inneren Dachplatte angeordnet
sind und daß unter den LüStungsöffrlungen eine dritte Dachplatte vorgesehen ist,
so daß ein zvreiter Hohlraum entsteht, der über seitliche Durcbbrüche an der äußeren
Randzone mit dem Gebäudeinneren verbunden ist.
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In manchen Fällen mag es zweckmäßig sein, daß Mittel vorgesehen sind,
durch die mindestens einer der Austritte beim Austreten einer Druckwelle im Gebäudeinneren
verschlossen wird.
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Sowohl der Hohlraum zwischen der inneren und der äußeren Dachplatte
als auch derjenige zwischen der dritten und der inneren Dachplatte eignen sich hervorragend
für die Anbringung von Mitteln oder Vorrichtungen, mittels derer die aus dem Gebäudeinneren
austretenden Gase umgelenkt, gebremst und abgekUhlt werden. Diese Mittel oder Vorrichtungen,
aber auch die innere Dachplatte und/oder die dritte Dachplatte selbst können nach
einem weiteren Vorschlag der Erfindung aus einem Werkstoff hergestellt sein, der
bei der Temperatur der bei einem Kurzschluß im Gebäudeinneren explosionsartig freigesetzten
heißen Gase zumindest teilweise schmilzt bzw. druckbremsende Verformungen erfährt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
inneren Dachplatte rnit Lüftungsöffnungen im Bereich der äußeren Randzone; Fig.
2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Stationsgebäude, welches eine innere
Dacllplatte gem.
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Fig. 1 aufweist; Fig. 3 einen Querschnitt durch das Dach eines zweiten
Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Stationsgebäudes; Fig. 4 einen Querschnitt
durch das Dach eines dritten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Stationsgebäudes
mit einer dritten Dachplatte, bei dem die Gase seitlich austreten können und Fig.
5 einen Querschnitt durch das Dach eines vierten Aus führrngsbeispi ele 5 eines
erfindungsgemäßen Stationsgebäudes ähnlich demjenigen gem. Fig. 4, bei dem der Austritt
der Gase nach unten gerichtet ist.
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Das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 und 2 weist eine einstückige innere
Dachplatte 10 aus Beton auf, in die im Bereich ihrer äußeren Randzone Lüftungsöffnungen
11 eingelassen sind. Diese Lüftungsöffnungen 11 sind vertikal angeordnet und verbinden
den Innenraum 12 eines Stationsgebäudes 13 mit einem Hohlraum 14 zwischen der inneren
Dachplatte 10 und einer über dieser angeordneten und mit ihr am äußeren Umfang
formschlüssig
verbundenen äußeren Dachplatte 15. Die äußere Dachplatte 15 weist in ihrem Mittelteil
Austritte 16 .für aus dem Innenraum 12 entweichende Gase auf, die ebenso wie die
Lüftungsöffnungen 11 vertikal verlaufen, gegenüber jenen aber seitlich versetzt
angeordnet sind. Der Hohlraum 14 ist ansonsten im wescintlichen als geschlossener
Hohlraum zu betrachten.
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Durch die Austritte 16 eintretendes Regenwasser wird von der inneren
Dachplatte 10 gesammelt, deren Innenfläche einen hochgezogenen Rand 17 aufweist.
Von dieser Innenfläche wird das Wasser über eine Regenrinne 18 nach außen abgeführt.
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Die Kühlu,lg der irn Innenraum 12 des Stationsgebäudes 13 installierten
Geräte 19 erfolgt durch den Luftstrom, der durch im unteren Teil des Gebäudes angeordnete,
in der Zeichnung nicht dargestellte Zuluftöffnungen eintritt und aufgrund des thermischen
AuStriebes durch die Lüftungsöffnungen 11 in der inneren Dachplatte 10, den Hohlraum
14 und die Austritte 16 in der äußeren Daclzplatte 15 austritt. Werden im Falle
eines Kurzschlusses in den Geräten 19 durch den hierbei auftretenden Störlichtbogen
explosionsartig heiße Gase freigesetzt, so werden diese Gase auf dem eben beschriebenen
Abluftweg ebenfalls abgeführt, ohne daß dadurch Passanten oder Objekte in der unmittelbaren
Nähe des Stationsgebäudes 13 gefährdet werden. Der thermische Auftrieb begünstigt
die Abführung der Gase in dieser Richtung. Der Hohlraum 14 wirkt hierbei als Druckbremse
für die bei dem Kurzschluß auftretende Druckwelle und führt allein schon durch die
Verlängerung des Weges der abströmenden Gase zu einer beträchtlichen Abkühlung dieser
Gase, bevor diese aus dem Stationsgebäude 13 in die umgebende Luft austreten.
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Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
.tationsgebaudes, bei dem die äußere Dachplatte 15 aus einem stabilen Betondach
besteht, an das die innere Dachplatte 10 in Form eines Metallbleches, beispielsweise
eines eloxierton Aluminiumbleches angehängt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die innere Dachplatte 10 auch aus einem Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten
Polyester bestehen. In seiner Wirkungs«feise entspricht dies es AusSük-xxuzgsbeispi.el
dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Bei den Ausfü}lrarlgsbeispielen gern. Fig. 4 und 5, bei denen sich
die Lüftungsöffnungen 11 im Mittelteil der inneren Dachplatte 10 und die Austritte
16 im Mittelteil und in der äußeren Randzone der äußeren Dachplatte 15 befinden,
ist unterhalb der inneren Dachplatte 10 eine dritte Dachplatte 30 so angeordnet,
daß ein zweiter Hohlraum 31 zwischen dieser und der inneren Dachplatte 10 entsteht.
Bei diesen Ausf.ührungsbeispielen wird das durch den Austritt 16 im Mittelteil der
äußeren Dachplatte 15 eindringende Regenz.!asser durch die dritte Dachplatte 30
gesammelt und von dort über die Regenrinne 18 nach außen abgeführt. Der zweite Hohlraum
31 ist über seitliche Durchbrüche 36 an der äußeren Randzone mit dem Gebäudeinneren
verbunden.
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Wie bereits erwähnt, weist bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig.
4 und 5 die äußere Dachplatte 15 nicht nur vertikal angeordnete Austritte 16 in
ihrem Mittelteil, sondern auch zur Seite bzw. nach unten gerichtete Austritte in
i.hrer äußeren Randzone auf. Derartige Ausgestaltungen der Erfindung werden insbesondere
dann eingesetzt, wenn die Abführung heißer Gase durch die vertikalen Austritte 16
im Mittelteil der äußeren Dachplatte 15, also nach oben, eine Gefährdung für die
Umgebung darstellt, weil sich die äußere Dachplatte beispielsweise
nur
wenig über das umgebende Erdreich erhebt.
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In derartigen Fällen werden die Austritte 16 für die hcißen Gase in
die äußere Randzone der Dachplatte 15 gelegt und so -gerichtet, daß die austretenden
Gase weder Passanten noch Objekte gefährden können. Irn Ausführungsbeispiel gem.
Fig. 4 sind diese Austritte 16 horizontal gerichtet, im Ausführungsbeispiel gen.
Fig. 5 vertikal nach unten. Um jedoch di.e Kaminwir:ung f.iir die Dauerkülilung
der Geräte 19 weiterhin voll ausnutzen zu können, sind auch im höchsten Punkt der
a.ußeren Daciiplatte 15, also in ihrem IE5ittelteil, Durchbrüche 16 vorgesehen,
die vertikal nach oben gerichtet sind. Diese vertikal nach oben gerichteten Durchbrüche
16 werden jedoch beim Auftreten einer Druckwelle im Innenraum 12 des Stationsgebäudes
13, also im Falle eines elektrischen Kurzschlusses, mittels einer Kugel 32 automatisch
geschlossen, die durch die Druckwelle nach oben gedrückt wird und dabei die vertikal
nach oben gerichteten Austritte 16 abdichtet.
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Die beiden Hohlräume 14 und 31 sind durch Gitter 33 voneirlander getrennt,
die vorzugsweise aus einem Werkstoff bestehen, der bei der Temperatur der bei dem
Kurzschluß im Innenraum 12 explosionsartig freigesetzten beißen Gase zumindest teilweisc
schmilzt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 5 ist die dritte Dachplatte
30 durch Druckfedern 34 und als Dämpfirngsglieder ausgebildete Halterungen 35 gegen
die innere Dachplatte 10 abgestützt. Dadurch wird im Falle eines elektrischen Kurzschlusses
im Innenraum 12 der Druckwelle, die die dritte Dachplatte 30 nach oben gegen die
innere Dachplatte 10 drückt, Energie entzogen. Diese Verbindung durch Dämpfungsglieder
kann beispielsweise im Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 auch zwischen der äußeren
Dachplatte 15 und der inneren Dachplatte 10 angewandt werden.
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Die Hohlräume 14 und 31 können weiterhin Mittel oder Vorrichtungen
enthalten, mittels derer die aus dem Gobäudeinneren 12 austretenden Gase umgelenkt,
gebremst und abgekühlt werden. Hierfür bieten sich insbesondere Blechkonstruktionen
an, wie sie als Deionblechpakete iu den Löschkammern von elektrischen Leistungsschaltern
bekannt sind. Sie sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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Man kann diese Vorrichtungen aber auch aus einem Werkstoff herstellen,
der bei der Temperatur der heißen Gase zumindest teilweise schmilzt und den Gasen
auf diese Weise Energie entzieht ZwecknäJaigerweise bestehen diese Vorrichtungen
aus wabenförmig zusammengesetzten Rohren aus einem niedrig schmelzenden Kunststoff.
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S-tatt der oder neben den vorerwähnten Vorrichtungen zur Energievernichtung
können aber auch die innere Dachplatte 10 und/oder die dritte Dachplatte 30 zur
Vernichtung der bei einem Kurzschlut auftretenden Dru.ck- und Wärrneenergie herangezogen
werden. Vorteilhafterweise werden beide genannten Dachplatten aus einem Werkstoff
mit einem hohen thermischen Absorptionskoeffizienten hergestellt und/oder aus einem
Werkstoff, der ein hohes Formänderungsvermögon besitzt. Vor-teilhaftenleise wird
aber immer eine der Dachplatten aus Beton hergestellt werden, während die anderen
aus einem leichten, wartungsfreien Werkstoff bestehen können.