Österreich, der Schweiz und Deutschland dienen Brandversuche in Tunnelanlagen dem Funktionsnachweis des tunnelabhängigen Lüftungskonzepts im Rahmen der Abnahme nach Sanierungs- und Umbaumaßnahmen. Wesentlicher Bestandteil der Funktionsprüfung ist die Reaktion der Lüftungsanlage. Die Lüfter müssen in definierter Richtung und mit definierter Geschwindigkeit laufen, damit der im Brandfall entstehende Rauch kontrolliert abgeleitet und der Tunnel evakuiert werden kann. Die Erfassung von Strömungsgeschwindigkeit und -richtung haben dabei eine besondere Bedeutung.
Seit vielen Jahren ist SICK Lieferant für Tunnelsensorik. Neben der Messung von Schadstoffen und der Sichtweite hat die Messung der Strömungsgeschwindigkeit mit dem FLOWSIC200 einen besonderen Stellenwert. Das auf Ultraschalltechnologie basierende Messsystem mit Sensoren aus Titan, misst sowohl die Strömungsgeschwindigkeit als auch die Strömungsrichtung.
Zuverlässige Messtechnik erforderlich
Speziell im Brandfall, also unter extremen Bedingungen, muss die Messtechnik besonders zuverlässig funktionieren. Brennt es im Tunnel, ergeben sich jedoch auch grundsätzlich andere Anforderungen für die Messtechnik. Im unmittelbaren Bereich des Brandherds, aber auch im Abströmbereich des Rauchgases entstehen deutlich andere Bedingungen als im Normalbetrieb des Tunnels mit Umgebungsluft. Rauchgastemperatur, Rauchgaszusammensetzung und auch die Ausbreitung des Gases spielen eine wesentliche Rolle für die Funktion der Strömungsgeschwindigkeitsmessung.
Gemeinsam mit der FVT – Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraft-maschinen und Thermodynamik mbH wurden im Jahre 2018 in der Tunnelkette Klaus (A9) insgesamt vier Brandversuche durchgeführt und mit Datenaufzeichnungen dokumentiert. Dazu wurden zwei FLOWSIC200 Messsysteme im Abströmbereich nahe dem Brandherd installiert. Die Brandversuche wurden an einer für die Lüftung ungünstigen Stelle durchgeführt. Gemäß den Berechnungen eines Lüftungsplaners wurde hierfür als „worst case“ eine Position bei ca. 1960 m vom Einfahrtsportal (Nordportal) des Tunnels identifiziert. Bei diesem Brandort und einem großen Portaldruck am Südportal wurden die geringsten Strömungsgeschwindigkeiten erwartet.
In der Auswertung der gewonnenen Daten wurde festgestellt, dass es im Bereich der Brandstelle und im unmittelbaren Abströmbereich des Rauchgases zu deutlich veränderter Gaszusammensetzung, Gastemperatur und Strömungsdynamik kommt. Der Test hat eindrucksvoll demonstriert, dass das FLOWSIC200 von SICK die besondere Dynamik der Tunnelströmung genau erfasst. Die Funktion im Brandfall konnte ohne Einschränkungen nachgewiesen werden. Die Strömungsmessung funktionierte zuverlässig und ohne nennenswerte Leistungsverluste. Die Verfügbarkeit der Messung betrug bei allen Versuchen 100 Prozent.
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Verifikation der Messfunktion im Rahmen von Brandversuchen im Tunnel
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