Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Strassentunnel, Tunnellüftung, mechanische Rauchabsaugung, Leckagen, Leckagemessungen, Lüftungsdimensionierung, Auslegungstool |
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Road tunnels, Tunnel ventilation, Smoke extraction, Leakage, L eakage measurement, Ventilation design, Design tool |
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Zur Erfassung der leckagen in Abluftkanälen bei Strassentunnel fehlt heute eine fundierte Grundlage. Die geplante Forschungsarbeit hat zum Ziel, die Leckagen in Abluftkanälen in Strassentunneln umfassend zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen in Zukunft als Grundlage für die Auslegung von Lüftungsanlagen dienen. Der Hauptteil der Forschungsarbeit betrifft Leckagemessungen in mehrenren tunnelanlagen und deren Auswertung und Analyse. Die Messungen werden nach dem bewährten Tracergasverfahren durch eine akkreditierte Prüfstelle durchgeführt. Durch eine gezielte Auswahl der Tunnelobjekte (Typ, Alter, Sanierung/Neubau) kann eine möglichst grosse allgemeingültige Aussagekraft der Resultate erreicht werden. Anhand der Messergebnisse sollte es möglich sein Tendenzen und Einflussfaktoren zu finden um daraus dimensionslose Leckagekennzahlen zur einfachen Verwendung in der praktischen Anwendung zu definieren, Zur einfachen Verwendung dieser Leckagekennzahlen wird eine geeignete Methode entwickelt.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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To quantify the leakage into exhaust ducts in road tunnels very few established basis are available. The planned research work aims to extensively investigate leakages in exhaust ducts in road tunnels. The results should be used in the future as a basis for the design of tunnel ventilation systems (Guideline). The main part of the research covers in-situ leakage measurements in several road tunnels and the analysis of that data. The measurements will be carried out using the well-proven tracer gas method by an accredited laboratory. With a careful choice of the tunnels (type, age, refurbished/new) a maximum coverage can be achieved. The analysis of the measurement data should end up with the tendencies and dependencies. With those it should be possible to define dimensionless numbers for easy use in the practical application. To easily use those numbers an appropriate method will be developed. |
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Projektbeschreibung
(Deutsch)
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Gemäss der ASTRA Richtlinie "Lüftung der Strassentunnel" müssen bei Tunnel mit mechanischer Rauchabsaugung die Leckagemenge zwischen Absaugort und Abluftventilatoren in der Auslegung der Axialventilatoren berücksichtigt werden. Weil heute diesbezüglich kaum fundierte Grundlagen vorhanden sind, ist das Quantifizieren der Leckagemengen mit grossen Unsicherheiten verbunden. Es zeigt sich, dass für eine theoretische Bestimmung der Leckagenmengen viele Aspekte berücksichtigt werden müssen, die heute noch ungenügend verstanden und untersucht wurden.
Die in der ASTRA- Richtlinie unter den Präzisierungen aufgeführten Angaben basieren auf einer einzige Leckagemessung (Gotschnatunnel) und haben nur bei vergleichbaren Randbedingungen Gültigkeit. Letztlich kann nur eine Leckagenmessung bei der Inbetriebnahme die effektiven Leckagen mit Sicherheit bestimmen. Für die Auslegung der Tunnellüftung ist es jedoch schon in einer frühen Projektphase wichtig, die ungefähr zu berücksichtigende Leckage zu kennen. Die geplante Forschungsarbeit hat zum Ziel, die Leckagen in Abluftkanälen in Strassentunneln umfassend zu untersuchen. Die Ergebnisse sollen in Zukunft als Grundlage für die Auslegung von Lüftungsanlagen dienen. Die Forschungsarbeit umfasst primär folgende Aspekte:
Erarbeiten einer Grundlage zum besseren Verständnis der Leckagen in Abluftkanälen.
Erfahrungen mit Leckagenbetrachtungen und Anforderungen im In- und Ausland analysieren.
Quantifizierung der Leckagen von bestehenden Tunnelanlagen (In situ Messungen).
Entwicklung einer Metho de zur Extrapolation der Messdaten auf beliebige Tunnelanlagen.
Empfehlungen bez. Prävention (z.B. Reduktion von Leckagen) und Intervention (z.B. Berücksichtigung in der Auslegung der Ventilatoren).
Das Forschungsprojekt wird in vier Teile gegliedert:
Teil 1: Erarbeiten der Grundlagen
Der erste Teil beinhaltet einerseits eine Literaturrecherche andererseits eine theoretische und praktische Betrachtungen von Leckagen in Abluftkanälen.
Mit der Literaturrecherche sollen bereits vorhanden Entwicklungs-/Forschungsarbeiten, verwendete Ansätze (z.B. Richtlinien) und gängige Praxis zusammengetragen, ausgewertet und beurteilt werden.
Anhand theoretischen und praktischen Betrachtungen soll Leckagen und damit im Zusammenhang stehende Aspekte (z.B. Methoden, Produkte und Lieferanten zur Abdichtung von Abluftkanälen) analysiert und beschreiben werden. Dabei werden die relevanten Aspekte wie Ursache, Herkunft, Menge auf praktische (z.B. basierend auf Erfahrung oder Besichtigungen) und theoretische (basierend physikalischen Gesetzte) Art und Weise untersucht.
Teil 2: Messkampagne
Der zweite Teil umfasst primär die Vorbereitung und Durchführung der Messungen im Tunnel. Im Sinne einer umfassenden und allgemeingültigen Auswertung der Messresultate, sollte die Anzahl und Auswahl der Tunnelanlagen möglichst umfangreich und vielfältig sein. Die gesamte Messkampagne wird an mindestens 7 Tunnelanlagen (Neubauten und Sanierungen), idealerweise im Rahmen von Abnahmemessungen durchgeführt. Die Auswahl der Tunnelobjekte ist noch zu definieren und ev. im Laufe des Projekts anzupassen. Aus heutiger Sicht kämen z.B. folgende Tunnel in Frage: Flimserstein, San Bernardino, Gubrist, Aescher, Üetliberg, Kirchenwald. Die Messungen (geplant ist die Tracergasmessung) würden durch eine akkreditierte Prüfstelle durchgeführt werden. Als solche hat sich z.B. die HTA in Luzern schon mehrfach bewährt. Diese führte schon mehrere Volumen-, Leckagen- und Druckmessungen in Tunnelanlagen in der Schweiz und im Ausland durch und ist eine nach ISO 17025 durch die SAS akkreditierte Prüfstelle.
Teil 3: Auswertung & Analyse
Die Analyse der Messresultate wird begleitend mit den Messungen durchgeführt und beinhaltet im Wesentlichen folgende Aspekte:
Zusammentragen der Daten aus allen Messungen.
Auswerten der Daten nac h verschiedenen Kriterien (Alter, Konstruktion, …) mit dem Ziel gewisse Korrelationen festzustellen.
Einflussfaktoren definieren und quantifizieren.
Definition einer oder mehreren dimensionslosen Leckagekennzahlen zur einfachen Verwendung in der Lüftungsa uslegung (analog z.B. zur Bestimmung des Wandreibungskoeffizienten via Moody- Diagramm).
Entwickeln einer Methode auf Basis der Leckagekennzahl(en) zur einfachen Bestimmung der effektiven Leckageströme.
Teil 4: Dokumentation
Alle Aspekte der Forschungsarbeit werden im Rahmen eines Schlussberichtes am Ende der Forschungsarbeit dokumentiert. |
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Spezielle Geräte und Installationen
(Deutsch)
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Geräte sind nur für die Leckagemessung erforderlich. Diese werden durch eine akkreditierte Prüfstelle durchgeführt, die über alle erforderlichen Geräte verfügen. |
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Stand der eigenen Forschung
(Deutsch)
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Die Problematik bezüglich Leckagen ist relativ neu, entsprechend ist der Stand der Forschung relativ schlecht. Dies hängt damit zusammen, dass sich die Anforderungen an die Tunnellüftung in den letzten Jahren wesentlich geändert haben. Früher wurden vor allem Querlüftungssysteme mit linearer Absaugung und Zuluft zur Aufrechterhaltung der Luftqualität installiert, heute sind es meist reine Abluftsysteme mit steuerbaren Klappen zur konzentrierten Rauchabsaugung für den Brandfall. Die konzentrierte Absaugung führt zu relativ grossen Unterdrücken und auf Grund dessen zu den unerwünschten Leckagen.
Der Stand der Forschung zur erwähnten Problematik beschränkt sich heute leider auf die wenigen, bei Abnahmemessungen durchgeführten und dokumentierten Leckagemessungen (z.B. Gotschnatunnel) und einige kürzlich veröffentlichte Publikationen. Spezifische Forschungsarbeit wurde und wird zurzeit nach unserem Wissen nicht betrieben.
Aspekte bezüglich Leckagen allgemeiner Natur sind relativ gut erforscht und in Forschungsberichten, Dissertationen und Publikationen ausführlich dokumentiert (siehe Literatur). Dabei handelt es sich meist um Arbeiten im Zusammenhang mit Lüftungsanlagen im Untertagebau. |
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Projektziele
(Deutsch)
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Hauptziel der Forschungsarbeit ist eine umfassende Grundlage zum besseren Verständnis von Leckagen in Abluftkanälen zu schaffen. Dabei sollen primär folgende qualitative und quantitative Aspekte geklärt werden:
Erarbeiten einer Grundlage zum besseren Verständnis der Leckagen in Abluftkanälen.
Erfahrungen mit Leckagenbetrachtungen und Anforderungen im In- und Ausland analysieren und aufze igen.
Quantifizierung der Leckagen von bestehenden Tunnelanlagen. (Leckagemessungen)
Entwicklung einer Methode zur Extrapolation der Messdaten auf beliebige Tunnelanlagen.
Empfehlungen bez. Prävention (z.B. Reduktion von Leckagen) und Intervention (z.B. Be rücksichtigung in der Auslegung der Ventilatoren). |
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Projektziele
(Englisch)
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The principal objective of the research work is to create a comprehensive basis for a better understanding of the leakages in smoke exhaust ducts. The primary aim of the research would be:
Creation of fundamental knowledge in the field of leakages into smoke exhaust ducts.
Investigation of the experience with leakage requirements and considerations in Switzerland and foreign countries.
Quantification of leakages in existing road t unnels with smoke exhaust systems (in-situ measurements)
Development of a method to extrapolate the measurement data to arbitrary tunnels
Recommendations regarding prevention ( e.g. reduction of leakages) and intervention (e.g. increasing ventilation capacity) |
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Forschungsplan
(Deutsch)
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Der terminliche Ablauf der Forschungsarbeit ist wie folgt geplant:
Startsitzung: Zeitnah mit der Genehmigung des Forschungsprojekts
Erarbeiten der Grundlagen: primär bis Mitte 2008 (wird wenn nötig laufend aktualisiert)
Mess kampagne: Mitte 2007 bis Ende 2008 (total 7 Messungen)
Auswertung & Analyse: Ende 2008 bis Mitte 2009
Dokumentation: Zwischenber ichte Ende 2007, Mitte 2008 und Ende 2009, Schlussbericht Mitte 2009
Die Zwischenberichte dienen gleichzeitig als Meilensteine:
1. Zwischenbericht (Grundlagenuntersuchung, Erfahrung und Resultate der ersten Messungen)
2. Zwischenbericht (Erste Ergebnisse aus der Analyse der vorhandenen Messungen, erste Einflussfaktoren und Korrelationen definieren)
3. Zwischenbericht (Im Sinne ein es Entwurfs des Schlussberichtes) |
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Abstract
(Deutsch)
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Umsetzung und Anwendungen
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Weiteres Vorgehen
(Deutsch)
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siehe Forschungsplan
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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1346
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