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Detailergebnis zu DOK-Nr. 29333

Untersuchung der Möglichkeit zur Energieeinsparung an Längslüftungssystemen mit Strahlventilatoren

Autoren	R. Pinter
Sachgebiete	15.8 Straßentunnel

Schriftenreihe Straßenforschung (Wien) H. 162, 1981, 34 S., 11 B, 18 Q

Von den verschiedenen Tunnel- Belüftungssystemen zeichnet sich die Längslüftung mit Strahlventilatoren durch niedrigen Bauaufwand und geringe Betriebskosten aus und wird deshalb in Osterreich in verstärktem Maße angewendet. Bedingt durch die beengten Platzverhältnisse in Tunneln und Unterführungen ist der Durchmesser der Strahllüfter begrenzt und es müssen hohe Strahlgeschwindigkeiten angewendet werden, so daß der Lüftungswirkungsgrad nur ca. 20 % beträgt. Zur Untersuchung der Möglichkeiten für die Verbesserung des Wirkungsgrades der Strahllüftung werden zuerst die grundlegenden Gleichungen über die Schubwirkung der Strahllüfter im Tunnel, über die Strömungswiderstände im Verkehrsraum sowie über den Energieverbrauch hergeleitet. Daraus ergibt sich der Wirkungsgrad der Belüftungsanlage als Verhältnis der von den Strahllüftern an die Tunnelluft übertragenen Energie zur notwendigen Antriebsenergie für die Lüftermotore. Die Grundgleichung zur Berechnung des jährlichen Energieverbrauchs der Strahllüftung enthält alle maßgebenden Einflußgrößen und dient als Grundlage für die Besprechung der Möglichkeiten zur Energieeinsparung. Diese Möglichkeiten liegen bei festliegendem Frischluftbedarf einerseits in einer Verminderung der Strömungswiderstände im Verkehrsraum und in einerVerkürzung der Einschaltdauer, andererseits in einer Verbesserung des Gebläsewirkungsgrades und des Strahlwirkungsgrades. Ausgehend von den heute üblichen Strahlventilatoren wird eine Möglichkeit zur Verbesserung des Lüftungswirkungsgrades eingehend untersucht. Diese besteht in der Anordnung von konischen Übergangsstücken an die eigentliche Ventilatorstufe, wobei die Berechnungen zeigen, daß praktisch nur konisch erweiterte Anschlußstücke vorteilhaft sind. Durch konisch erweiterte Anschlußstücke, die an das Laufrad anschließen und z. B. einen rechteckigen Austrittsquerschnitt aufweisen, ist eine bessere Ausnützung des freien Raumes zwischen Lichtraumprofil und Tunnelauskleidung möglich, es können niedrigere Strahlgeschwindigkeiten angewendet werden und man erzielt höhere Strahlwirkungsgrade. Die Durchrechnung mehrerer Beispiele zeigt, daß der günstigste Bereich für die erweiterten Anschlußstücke bei einem Flächenverhältnis von 1,25-1,75 liegt. Die Ersparnis an Energie ist dort am höchsten, wo die Platzverhältnisse nur kleine Ventilatordurchmesser erlauben und wo relativ kleine Längsgeschwindigkeiten im Verkehrsraum herrschen, also insbesondere bei kürzeren Tunneln sowie im Teillastbetrieb. Gegenüber den heutigen Strahllüftern ergeben sich Energieeinsparungen bis 20 %. Eine Wirtschaftlichkeitsrechnung ergibt, daß durch den Einbau von konisch erweiterten Strahlventilatoren eine Kosteneinsparung für die Belüftung möglich ist. Die Höhe der Ersparnis hangt neben den Stromkosten davon ab, um wieviel sich die Herstellung solcher Lüfter gegenüber der heutigen Ausführung verteuert.