Sicherheit durch Tunnellüftung
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Tunnel Safety and Ventilation, Graz, Mai 2010<br />
<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong><br />
– eine Illusion ?<br />
Erfahrungen aus Schweizer Sicht<br />
Tunnel Safety by Ventilation<br />
– an Illusion?<br />
Experiences from a Swiss point of view<br />
F. Zumsteg, U. Steinemann, US+FZ Beratende Ingenieure<br />
C. Joseph, Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
Federal Department of<br />
the Environment, Transport, Energy and Communications<br />
Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
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Tunnel Safety and Ventilation, Graz, Mai 2010<br />
<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Zutaten<br />
• Optimistische Annahmen<br />
• Mangelndes Wissen<br />
• Ideale Konzepte<br />
• Reales Verhalten<br />
• Hoffnungsvolle Lösungsansätze<br />
Ingredients<br />
• Optimistic assumptions<br />
• Lack of knowledge<br />
• Ideal concepts<br />
• Real behaviour<br />
• Hopeful approaches<br />
Federal Department of<br />
the Environment, Transport, Energy and Communications<br />
Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
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Tunnel Safety and Ventilation, Graz, Mai 2010<br />
<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Inhalt<br />
• Lüftungskonzepte<br />
• Branddetektion<br />
• Strömungsmessung<br />
• Brandleistung<br />
• Störeinflüsse<br />
• <strong>Sicherheit</strong>sstollen und<br />
Notausgangstüren<br />
• Rezirkulation von Rauch<br />
• Leckagen in Abluftkanäle<br />
• Komplexität der Systeme<br />
• Sparmassnahmen<br />
Content<br />
• Ventilation concepts<br />
• Smoke detection<br />
• Air flow measurement<br />
• Design fire<br />
• Interference effects<br />
• Safety galleries and<br />
escape doors<br />
• Recirculation of smoke<br />
• Leakages into ducts<br />
• Complexity of systems<br />
• Cost savings<br />
Federal Department of<br />
the Environment, Transport, Energy and Communications<br />
Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Lüftungskonzepte<br />
Illusion: Verteilte Absaugung<br />
keine zusätzlichen Notausgänge<br />
Teuere Nachrüstung<br />
mit steuerbaren Klappen<br />
5.7 km<br />
Ventilation Concepts<br />
Illusion: Distributed exhaust air<br />
No additional emergency exits<br />
Expensive retrofitting<br />
with controllable dampers<br />
Federal Department of<br />
the Environment, Transport, Energy and Communications<br />
Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Lüftungskonzepte Klappen<br />
Ventilation Concepts Dampers<br />
Der Preis:<br />
- Örtlich genaue Detektion<br />
- Komplexere Steuerung<br />
- Leckage der Abluftkanäle<br />
- Rezirkulation von Rauch<br />
Ist<br />
Die Wartung wird gemacht<br />
eine Illusion?<br />
Soll<br />
The cost:<br />
- Precise detection<br />
- More complex control<br />
- Leakage of ducts<br />
- Smoke recirculation<br />
Perfect maintenance<br />
an illusion?<br />
Federal Department of<br />
the Environment, Transport, Energy and Communications<br />
Swiss Federal Roads Authority (FEDRO)<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Branddetektion<br />
Aktuelle Standards<br />
- Thermischer Linearsensor<br />
- Videodetektion<br />
Anforderung<br />
Optische Rauchdetektion<br />
Schwelbrand<br />
Smouldering fire<br />
Smoke Detection<br />
Current standards<br />
- Thermal line sensor<br />
- Video detection<br />
Requirement<br />
Optical smoke sensor<br />
Unfälle<br />
Accidents<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Typische Sichttrübewerte<br />
Opacity Values<br />
• Üblicher Zustand ca. 3 mE/m<br />
Usual state<br />
• Starker Verkehr ca. 5 mE/m<br />
Heavy traffic<br />
• Grenzwert 1 10 mE/m<br />
Threshold value 1<br />
Richtwert nach<br />
Techn. Merkblatt ASTRA<br />
• Tunnelrot 12 mE/m<br />
Closing of tunnel<br />
• Messbereich ST 15 mE/m<br />
Usual range<br />
• Grenzwert 2 30 mE/m<br />
Threshold value 2<br />
Richtwert nach<br />
Techn. Merkblatt ASTRA<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Rauchmeldersignal<br />
Response of Smoke Sensors<br />
Start verteilte<br />
Absaugung<br />
32:31<br />
Gotthard<br />
Turbolader-Schaden<br />
17. Juli 2008<br />
Start konzentrierte<br />
Absaugung<br />
35:51<br />
Zeit Δt = 5 sec<br />
Ort Δx = 96 m<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Belüftung <strong>Sicherheit</strong>sstollen Notausgangstüren<br />
Ventilation of Safety Gallery Escape Doors<br />
Schleuse mit Lüftungsstation<br />
Lock with ventilation station<br />
Abstand Notausgänge: max. 300 m<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Belüftung <strong>Sicherheit</strong>sstollen Öffnungskraft<br />
Ventilation of Safety Gallery Force to Open<br />
• Permanente Überdruckbelüftung ca. 50 Pa<br />
• Überdruck im Ereignisfall ca. 350 Pa<br />
folglich zur Verminderung der Öffnungskraft<br />
• Notausgangstüren = Schiebetüren<br />
• Permanent overpressure ≅ 50 Pa<br />
• Overpressure during incident ≅ 350 Pa<br />
hence for reduction of opening force<br />
• emergency exit doors = sliding doors<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Belüftung <strong>Sicherheit</strong>sstollen Öffnungssystem<br />
Ventilation of Safety Gallery Opening System<br />
Drehflügeltüre mit<br />
Druckentlastungsklappe<br />
kompliziert, heikel<br />
Selbstschliessende Schiebetüre<br />
mit Griffhebel mit Bolzen<br />
Öffnungskraft: 60 N<br />
einfach, effizient<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Anforderungen<br />
• ASTRA-Richtlinien<br />
Bundesamt für Strassen<br />
www.astra.admin.ch<br />
Downloads BSA<br />
• Normen<br />
www.sia.ch<br />
• Fachhandbuch mit<br />
Technischen Merkblättern<br />
www.astra.admin.ch<br />
Requirements<br />
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now in English<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Rezirkulation von Rauch<br />
Alte Systeme:<br />
Begrenzter Luftaustausch <strong>durch</strong> die Portale<br />
Neue Systeme:<br />
Grosser Lufteintrag <strong>durch</strong> die Portale<br />
Früher<br />
Smoke Recirculation<br />
Former systems:<br />
Limited airflow through portals<br />
Heute<br />
New systems:<br />
Important airflow through portals<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Rezirkulation von Rauch<br />
• Richtwert<br />
Mündungsabstand von Portal<br />
Δx + 2 ×Δh > 50 m<br />
• Strahlgeschwindigkeit an der<br />
Mündung ca. 18 m/s<br />
• Ausblasrichtung: vertikal nach oben<br />
Rauchtest<br />
Islisberg Süd<br />
Oktober 2009<br />
Smoke Recirculation<br />
• Standard distance<br />
orifice to portal:<br />
Δx + 2 ×Δh > 50 m<br />
• Jet speed: ≈ 18 m/s<br />
• Vertical jet<br />
Δx<br />
Δh<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Schlussfolgerung<br />
• Schwachstellen und erkannte<br />
Illusionen beseitigen, ohne<br />
Bewährtes über Bord zu werfen<br />
• Komplexität vermeiden,<br />
hohe Risiken qualitativ ermitteln<br />
und prioritär abdecken<br />
• Konstanz der Anforderungen<br />
• Kritisch sein gegenüber den<br />
Anforderungen<br />
• Konsequent, aber selbstkritisch<br />
sein<br />
• Kommunikativ sein<br />
Conclusions<br />
• Eliminate weak points and<br />
identified illusions, without<br />
renounce on proven practice<br />
• Avoid complexity,<br />
identify high risks and cover them<br />
with priority<br />
• Keep requirements constant<br />
• Be critical with requirements<br />
• Be consequent but self-critical<br />
• Be communicative<br />
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<strong>Sicherheit</strong> <strong>durch</strong> <strong>Tunnellüftung</strong> – eine Illusion?<br />
Wer nicht mehr liebt und nicht mehr irrt,<br />
der lasse sich begraben.<br />
J.W. Goethe<br />
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