Machbarkeitsstudie Lüftung Citytunnel V 4 · PDF fileTRVB S125 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen Ausgabe November 1997 TRVB A 126 Brandschutztechnische Kennzahlen verschiedener Nutzungen,

FORSCHUNGSGESELLSCHAFT FÜR VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINEN UND THERMODYNAMIK MBH Inffeldgasse 21 A, 8010 GRAZ, Telefon +43 (0) 316 873 - 7200, Telefax + 43 (0) 316 873 – 8080

ISO 9001 Inffeldgasse 21A A-8010 Graz

Tel.: +43/(0)316/873-7200 Fax: +43/(0)316/873-7202 [email protected]

Schlussbericht

Busgarage Citytunnel Kapuzinerberg Salzburg - Machbarkeitsstudie Lüftung Tunnel und Busgarage

Erstellt im Auftrag der

IGT Geotechnik und Tunnelbau ZT GmbH

Mauracherstraße 9

A - 5020 Salzburg

Dokument-Nr.: FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400 vom 19.09.2011

Dieser Bericht darf nur vollinhaltlich, ohne Weglassen und Hinzufügen, veröffentlicht werden. Sollte er auszugsweise abgedruckt oder vervielfältigt werden, so ist vorher die schriftliche Genehmigung der Ersteller

einzuholen.

Version Dokumentenstatus Verteilerstatus Abteilung Anzahl Seiten

4.0 freigegeben Auftraggeber V&U 63

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben

Dokument vom 19.09.2011 Seite 2 von 63 Dokumentname: Machbarkeitsstudie_Lüftung_Citytunnel_V_4.0 2011 Forschungsgesellschaft für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik mbH

Dokumentenhistorie

Version Ausgabedatum

Dokumentenstatus

Verteiler-status

Bearbeiter / Unterschrift

Änderungsgrund

1.0 11.08.2011 freigegeben Auftraggeber Beyer

2.0 30.08.2011 freigegeben Auftraggeber Beyer Einarbeitung der Anmerkungen

lt. Telefonat mit Herrn Freudenthaler (IGT)

3.0 19.09.2011 freigegeben Auftraggeber Bacher Änderung der Anzahl der

Parkvorgänge

(Tabelle 12, 13 und 14)

4.0 29.09.2011 freigegeben Auftraggeber Beyer Änderung der Abbildung 4 Seite

17; Ergänzung der Lotschachtlängen

Freigabe

Name Datum Unterschrift

Ao. Univ. -Prof. DI Dr. Peter Sturm

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung .......................................................................................................... 5

2 Planungsgrundlagen und verwendete Unterlagen .............................................. 7

2.1 Vorschriften und Richtlinien .............................................................................. 7

2.2 Bestandspläne und weitere Unterlagen .............................................................. 7

3 Allgemeine Parameter ........................................................................................ 9

3.1 Luftdichte .......................................................................................................... 9

3.2 Citytunnel .......................................................................................................... 9 3.2.1 Regelquerschnitte Fahrraum .......................................................................................... 9 3.2.2 Meteorologie ................................................................................................................. 10 3.2.3 Verkehrszahlen ............................................................................................................. 11 3.2.3.1 Anzahl der Fahrzeuge im Citytunnel im Ereignisfall ..................................................... 12

3.3 Bus Terminal ................................................................................................... 13 3.3.1 Verkehrszahlen ............................................................................................................. 13

4 Wahl des Lüftungssystems .............................................................................. 14

4.1 Citytunnel ........................................................................................................ 14

4.2 Bus Terminal ................................................................................................... 14

5 Luftbedarfsrechnung für Normalbetrieb ........................................................... 16

5.1 Citytunnel ........................................................................................................ 16

5.2 Bus Terminal ................................................................................................... 17 5.2.1 Luftbedarf CO-Emissionen ........................................................................................... 18 5.2.2 Luftbedarf 0,5facher Mindestluftwechsel ...................................................................... 20

6 Lüftungskonzept im Normalbetrieb .................................................................. 21

6.1 Bus Terminal ................................................................................................... 21

6.2 Citytunnel ........................................................................................................ 23

7 Lüftungskonzept im Brandfall .......................................................................... 24

7.1 Bus Terminal ................................................................................................... 24

7.2 Citytunnel ........................................................................................................ 28

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


7.2.1 Flucht- und Rettungsstollen Citytunnel ......................................................................... 29

8 Auslegung Lüftungssystem Citytunnel ............................................................. 30

8.1 Randbedingungen der Dimensionierung .......................................................... 30

8.2 Ergebnisse der Untersuchung .......................................................................... 32 8.2.1 Anzahl der erforderlichen Strahlventilatoren ................................................................ 32 8.2.2 Situierung der Strahlventilatoren .................................................................................. 33 8.2.3 Kenndaten des Axialventilators für Punktabsaugung ................................................... 33

9 Auslegung Lüftungssystem Bus Terminal ........................................................ 34

9.1 Bestimmung der Luftmengen im Brandfall ....................................................... 34

9.2 Randbedingungen der Dimensionierung .......................................................... 36

9.3 Ergebnisse der Untersuchung .......................................................................... 37 9.3.1 Anzahl und Situierung der erforderlichen Strahlventilatoren ........................................ 37 9.3.2 Kenndaten des Axialventilators für Punktabsaugung ................................................... 37

10 Dreidimensionale Strömungssimulation der Rauchausbreitung ........................ 39

10.1 Simulationssoftware ........................................................................................ 39

10.2 Geometrie- und Rechengittererstellung ............................................................ 39

10.3 Randbedingungen ........................................................................................... 41 10.3.1 Brandquelle .................................................................................................................. 41 10.3.2 Absaugung ................................................................................................................... 42 10.3.3 Brandschutztore ........................................................................................................... 42 10.3.4 Abgrenzung Rechengebiet ........................................................................................... 42

10.4 Ergebnisse der Rauchgasausbreitungssimulation im Citytunnel ...................... 42

10.5 Ergebnisse der Rauchgasausbreitungssimulation im Bus Terminal .................. 46

11 Kostenschätzung ............................................................................................. 53

12 Zusammenfassung .......................................................................................... 56

13 Verwendete Unterlagen .................................................................................... 58

14 Tabellen- und Abbildungsverzeichnis .............................................................. 60

15 Anhang ............................................................................................................ 63

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


1 Einleitung

In der Stadt Salzburg ist geplant, dass im Kapuzinerberg ein Bus Terminal mit 100 Stellplätzen und ein Citytunnel gebaut werden. Der Citytunnel soll im Süden an den Dr.-Franz-Rehrl-Platz und im Norden an das bestehende Straßennetz im Kreuzungsbereich Vogelweiderstraße – Schallmooser Hauptstraße anschließen und somit als Verkehrsentlastung von Wohnbereichen dienen. Der Bus Terminal ist über einen unterirdischen Kreisverkehrs mit dem Citytunnel verbunden. Somit erfolgt die Zu- und Abfahrt der Buse über den Citytunnel. Durch die zentrale Lage des Bus Terminals mit Zugang zur Altstadt, soll damit das Touristen-Bus-Problem gelöst werden.

Der Citytunnel ist mit einer Länge von etwa 785 m geplant und fällt vom Nordportal zum Südportal über eine Länge von 711 m mit 2% und steigt dann über die restlichen 74 m mit 3% an. Es wird davon ausgegangen, dass die Zufahrt zum Bus Terminal ausgehend vom Kreisverkehr ebenfalls mit einer Steigung von 2% ausgeführt wird. Für den Citytunnel ist ein Gegenverkehrsbetrieb mit überwiegend einem zweispurigen Fahrstreifen vorgesehen. Im Portalbereich weitet sich die Fahrbahn aufgrund der Zu- und Abfahrten auf drei- bzw. vier Fahrstreifen auf.

Abbildung 1: Lageplan Citytunnel Busgarage Kapuzinerberg.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Im vorliegenden Bericht ist ausschließlich die Dimensionierung des Lüftungssystems für den Citytunnel und das Bus Terminal im Normalbetrieb und im Ereignisfall unter nachfolgenden Annahmen im Detaillierungsgrad einer Machbarkeitsstudie ausgearbeitet.

Es ist sicherzustellen, dass im Normalbetrieb keine Tunnelabluft bei den Portalen austritt, sondern zentral abgesaugt und über einen Lotschacht mit hoher Geschwindigkeit ausgeblasen wird.

Lüftungsdimensionierung gemäß RVS für Gefährdungsklasse III

Für die Zuluft im Normalbetrieb bzw. der Zu- und Abluft im Brandbetrieb des Bus Terminals ist ein weiterer Lotschacht (Zuluftschacht Bus Terminal) vorgesehen

Im Brandfall liegt eine vollständige funktionelle Trennung des Citytunnels und des Bus Terminals vor, d.h. dass das Lüftungssystem vom Citytunnel das Lüftungssystem vom Bus Terminal und umgekehrt strömungstechnisch nicht beeinflusst.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


2 Planungsgrundlagen und verwendete Unterlagen

2.1 Vorschriften und Richtlinien

Der Untersuchung liegen folgende Richtlinien und Vorschriften zugrunde (Tabelle 1) sowie die Beauftragung des Ingenieurbüro IGT Geotechnik und Tunnelbau ZT GmbH und die Festlegungen aus den Projektkoordinationsbesprechungen.

Tabelle 1: Richtlinien und Vorschriften für die Planung.

Richtlinie 2004/54/EG des europäischen Parlaments und des Rates über die Mindestanforderungen an die Sicherheit von Tunnlen im transeuropäischen Straßennetz

Endfassung April 2004

Straßentunnel-Sicherheitsgesetz – STSG und Änderung der Straßenverkehrsordnung 1960

Endfassung 2011

RVS 09.02.31 Endfassung August 2008

RVS 09.02.32 Endfassung Juni 2010

RVS 03.01.11 Endfassung November 1995

PLaPB_800.542.1000 TLü - Technische Richtlinie, ASFINAG Entwurf Dezember 2010

PLaPB_800.542.2000 TLü - Technische Spezifikation, ASFINAG Entwurf Dezember 2010

Landesgesetzblatt Salzburg Ausgabe Jänner 2004

ÖNORM H 6003 Lüftungstechnische Anlagen für Garagen Ausgabe Dezember 2005

TRVB S125 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen Ausgabe November 1997

TRVB A 126 Brandschutztechnische Kennzahlen verschiedener Nutzungen, Lagerungen, Lagergüter

Ausgabe März 1987

Technische Grundlage - Emissionen von Kraftfahrzeugen im Bereich von Abstellflächen

Endfassung 2010

Technische Grundlage für die Beurteilung von Emissionen und Immissionen aus Garagen

Endfassung 2010

2.2 Bestandspläne und weitere Unterlagen

Für die Planung standen weiters nachfolgende Bestandspläne (Tabelle 2) zur Verfügung.

Tabelle 2: Bestandspläne des Citytunnel und des Busterminals sowie weitere Unterlagen

Plannummer Planart Benennung Bemerkung Datum

LP001 Vorabzug Lageplan Tunnel + Busterminal IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

LP002 Vorabzug Detaillageplan Südportal IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

LP003 Vorabzug Detaillageplan Nordportal IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

LP004 Vorabzug Detaillageplan Kreisverkehr IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

LS001 Vorabzug Längsschnitt Citytunnel IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

LS002 Vorabzug Geländeschnitt Busterminal – Busgarage IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


RQ001 Vorabzug Regelquerschnitt 2 Fahrstreifen IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

RQ002 Vorabzug Regelquerschnitt 3 Fahrstreifen IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

RQ003 Vorabzug Regelquerschnitt 4 Fahrstreifen bergmännische Bauweise IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

RQ004 Vorabzug Regelquerschnitt 4 Fahrstreifen offene Bauweise IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

RQ005 Vorabzug Regelquerschnitt Busterminal ohne Sohlgewölbe IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

RQ006 Vorabzug Regelquerschnitt Kreisverkehr ohne Sohlgewölbe IGT Ziviltechniker GmbH 16.05.2011

Meteorologische Daten

Verkehrszahlen von IKK ZT-GmbH

E-Mail von Hrn. Dipl.Ing. Thomas Freudenthaler – IGT Geotechnik und Tunnelbau Ziviltechniker Gesellschaft m.b.H, Dipl.-Ing. Erich Gaube – IKK ZT-GmbH

23.10.2010

LP001 Vorabzug Lageplan Tunnel + Busterminal E-Mail von Hrn. Dipl.Ing. Thomas Freudenthaler – IGT Ziviltechniker GmbH

29.07.2011

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


3 Allgemeine Parameter

Im Folgenden werden der Citytunnel und die Busgarage getrennt betrachtet. Als Bus Terminal wird die Zufahrt vom Kreisverkehr zur Busgarage I und II, die Busgarage I und II selbst sowie das Terminal gezählt. Der restliche Tunnelteil inkl. Kreisverkehr wird als Citytunnel bezeichnet.

3.1 Luftdichte

Die Berechnung der Luftdichte für die Aufstellungshöhe des Citytunnels und dem Bus Terminal erfolgt mittels nachstehender Gleichungen.

hhT INIT 0065,015,288 Lufttemperatur (K)

255,5

15,2880065,01101325

hhp INIT

Luftdruck (Pa)

INIT

INITINIT hT

hph

287 Luftdichte (kg/m³)

Standardatmosphäre (Troposphäre) Durchschn. Höhe Tunnelfahrraum h 424 (m)

Temperatur Tunnelfahrraum TINIT 285,4 (K)

Absolutdruck Tunnelfahrraum PINIT 96362.6 (Pa)

Luftdichte Tunnelfahrraum INIT 1,176 (kg/m³) jährliche Variation der Luftdichte ± 5.00% (%)

Min. Luftdichte Tunnelfahrraum INIT min 1,118 (kg/m³)

Max. Luftdichte Tunnelfahrraum INIT max 1,235 (kg/m³)

3.2 Citytunnel

3.2.1 Regelquerschnitte Fahrraum

In nachfolgender Tabelle 3 sind die Tunnelquerschnittsflächen der einzelnen Abschnitte und deren Längsneigungen (Steigungen positiv und Gefälle negativ) beginnend vom Nordportal aufgelistet.

Tabelle 3: Auflistung der Regelquerschnitte des Citytunnels

Regelquerschnitt Umfang hydraulischer Durchmesser

Längsneigung

Bauweise Länge

Nordportal

4-streifig 103,8 m² 42,5 m 10,24 m 2% offen 30 m

4-streifig 109,3 m² 42,7 m 10,24 m 2% bergmännisch 111,7 m


Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben



Kreisverkehr 78,2 35,3 m 8,86 m 2% bergmännisch 40 m



3-streifig 78,1 m² 35,2 m 8,88 m 3% bergmännisch 31 m

4-streifig 103,8 m² 42,5 9,77 m 3% offen 43,2 m

Südportal

3.2.2 Meteorologie

Die meteorologischen Gegebenheiten haben einen Einfluss auf die Tunnellüftung, da sie die Lüftung entweder unterstützen oder erschweren. Bei Tunneln unter Gebirgszügen kommt hinzu, dass sich aufgrund der Trennwirkung der Berge barometrische Druckdifferenzen zwischen den beiden Portalen aufbauen. Beim Citytunnel ist davon auszugehen, dass die Wetterlage im Nord- und Südportal stets ähnlich ist und daher keine bzw. nur geringe atmosphärische Portaldruckdifferenzen auftreten. Für Tunnel der Gefährdungsklasse I - III muss lt. RVS 09.02.31 das 95 Perzentil der barometrischen Drücke und Windgeschwindigkeiten für die Dimensionierung herangezogen werden. Dem Auftrag zufolge ist das Lüftungssystem nach der Gefährdungsklasse III auszulegen. Durch die Verflechtungsstrecken bei den Portalen ist es möglich, dass der Tunnel in die Gefährdungsklasse IV fällt, bei der das 98 Perzentil der barometrischen Drücke und Windgeschwindigkeiten für die Lüftungsdimensionierung herangezogen werden müsste.

Für die Berechnungen wurden bodennahe Windmessungen in 10 m Höhe vom Flughafen Salzburg verwendet. Diese Windmessungen werden in erster Näherung für die Bestimmung des Winddrucks auf die Portale des Citytunnels herangezogen. Die Windrichtung wurde lt. RVS 09.02.31 auf die portalrelevante Komponente eingegrenzt und die daraus resultierende Geschwindigkeit (95 Perzentil) auf eine Höhe von 4 m über Boden umgerechnet. Für die Berechnung des 95 Perzentil sind für das Südportal die Windrichtungen 220° ± 50° und für das Nordportal die Windrichtungen 340° ± 50° betrachtet worden. Den aktuellen Messdaten zufolge ist das 95 Perzentil und das 98 Perzentile der entsprechenden Windgeschwindigkeiten fast gleich groß. In Abbildung 2 ist die Windrose mit der Windhäufigkeit dargestellt. Zusätzlich wird im Zuge der Machbarkeitsstudie eine barometrische Druckdifferenz von 8 Pa angenommen. In Tabelle 4 sind die Ergebnisse zusammengefasst aufgelistet.

Tabelle 4: Windgeschwindigkeiten, Winddruck und barometrische Druckdifferenzen.

Portal Windgeschwindigkeit Winddruck barometrische Druckdifferenz

Südportal 4,42 m/s 11,6 Pa 8 Pa

Nordportal 4,42 m/s 11,6 Pa

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Zusammenfassend ergibt sich somit eine Portaldruckdifferenz von 20 Pa, die sich aus dem Winddruck und der barometrischen Druckdifferenz zusammensetzt.

Abbildung 2: Windrose für das Untersuchungsgebiet

3.2.3 Verkehrszahlen

Die Verkehrszahlen werden einerseits für die Berechnung der Frischluftmengen im Normalbetrieb und andererseits für die Belegung des Citytunnels im Ereignisfall benötigt.

Als Grundlage für die Luftbedarfsberechnung ist die maßgebende stündliche Verkehrsstärke (MSV) als Q30-Wert zu verwenden.

Die Verkehrszahlen wurden von der Firma IKK ZT-GmbH zur Verfügung gestellt und sind in nachfolgender Tabelle 5 für den Gesamtquerschnitt (beide Fahrtrichtungen) verzeichnet. Dabei handelt es sich um prognostizierte Tageswerte für das Jahr 2020. Laut RVS 09.02.31 sind die Verkehrszahlen für das Jahr der Inbetriebnahme und 10 Jahre nach der Inbetriebnahme zu betrachten. Da zurzeit nur die Verkehrszahlen für das Jahr 2020 bekannt sind, wurde das Lüftungssystem im Rahmen der Machbarkeitsstudie für diese Werte dimensioniert. Sobald genauere Daten vorliegen, muss das Lüftungssystem mit den neuen Verkehrsdaten verifiziert werden.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 5: Verkehrszahlen Gesamtquerschnitt 2020 (E-Mail vom 23.11.2010, IKK ZT-GmbH)

MSV 1620 KFZ/h

MSVPWE 1829 PKW-E/h

Schwerverkehrsanteil 5,0%

Zur Berechnung der PKW-E wird ein LKW Gleichwert von 2,5 verwendet. Gemäß RVS 09.02.32 ist bei Gegenverkehr eine maximale Verkehrsstärke von 1400 PKW-E/h/Streifen im Citytunnel möglich. Bei zwei Fahrstreifen beträgt die maximale Verkehrsstärke 2800 PKW-E/h.

3.2.3.1 Anzahl der Fahrzeuge im Citytunnel im Ereignisfall

Die Anzahl der Fahrzeug im Citytunnel berechnet sich aus dem Anteil jener Fahrzeuge, die sich zum Zeitpunkt der Branderkennung im Tunnel befinden und jener Fahrzeuge, die innerhalb von 3 Minuten nach Branderkennung (= Rotschaltung an den Portalen) noch einfahren.

Anzahl der gleichzeitig sich im Citytunnel befindlichen Fahrzeuge:

zulKFZ

LMSVN

v36001_

NKFZ_1 Anzahl der fahrenden Fahrzeuge im Tunnel (KFZ) L Tunnellänge inkl. Galerie (m) vzul zul. Geschwindigkeit der KFZ (m/s) MSV Maßgebende stündliche Verkehrsstärke (KFZ/h)

Anzahl der Fahrzeug, die während der Dauer von 3 Minuten noch in den Citytunnel einfahren

1802_ 3600t

MSVN KFZ

NKFZ_2 Anzahl der einfahrenden Fahrzeuge (KFZ) t180 Dauer zwischen Ereignis und Rotschaltung (180 Sek.) (s)

Für die Fahrzeugbelegung im Ereignisfall werden die Verkehrszahlen für das Jahr 2020 herangezogen. Bei Verkehrstunnel im Gegenverkehr wird von einer max. Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h ausgegangen. Für die Auslegung des Citytunnels wird eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 50 km/h angenommen, da es sich um eine Stadtstrecke mit Anschlussstellen im Berg handelt.

Die nachfolgenden Tabellen zeigen die Eingangsparameter zur Berechnung der Fahrzeuge, die sich im Ereignisfall, im Citytunnel befinden. Diese Fahrzeugbelegung wird auch für die Dimensionierung der Lüftungsanlage im Ereignisfall herangezogen.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 6: Berechungsparameter für Fahrzeugbelegung im Citytunnel – Gegenverkehr 2020.

Maßgebende stündliche Verkehrsstärke MSV 2311,3 (KFZ/h)

max. Fahrgeschwindigkeit vzul 80 (km/h)

Länge des Citytunnels L 785 (m)

Anzahl KFZ BEREITS im Citytunnel* NKFZ_1 16 (KFZ)

Anzahl KFZ EINFAHREN während 180 s NKFZ_2 81 (KFZ)

Anzahl KFZ GESAMT im Citytunnel NKFZ_Ges 97 (KFZ)

*geht von einem Brandort am Tunnelende (Portalnähe) aus.

3.3 Bus Terminal

In nachfolgender Tabelle 7 sind wie bereits für den Citytunnel die Tunnelquerschnittsflächen für das Bus Terminal der einzelnen Abschnitte und deren Längsneigungen (Steigungen positiv und Gefälle negativ) ausgehend vom Kreisverkehr aufgelistet.

Tabelle 7: Auflistung der Regelquerschnitte des Bus Terminals

Regelquerschnitt Umfang hydraulischer Durchmesser

Steigung Bauweise Länge

Kreisverkehr

2-streifig 53,8 m² 28,2 m 7,63 m 2% bergmännisch305 m*1 339 m*2

Busgarage I 208,1 m² 57,88 m 14,38 m 2% bergmännisch 360 m

Busgarage II 208,1 m² 57,88 m 14,38 m 2% bergmännisch 142 m

Terminal 208,1 m² 57,88 m 14,38 m 2% bergmännisch 170 m

Verbindung Busgarage II zu Terminal 53,8 m²

28,2 m 7,63 - bergmännisch 25 m

Verbindung Busgarage I zu Terminal 53,8 m²

28,2 m 7,63 - bergmännisch 80 m

*1) bis Busgarage I, *2) bis Busgarage II

3.3.1 Verkehrszahlen

Die Verkehrszahlen für das Bus Terminal wurden ebenfalls von der Firma IKK ZT-GmbH für das Jahr 2020 zur Verfügung gestellt. Für die Verkehrsuntersuchung wurden als Ausgangsdaten 2 x 9 Haltestellen im Terminal und 100 Stellplätze in der Garage verwendet. Daraus ergaben nachfolgende Werte.

Bus Terminal Zufahrt: 36 Busse/h

Bus Terminal Abfahrt: 36 Busse/h

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


4 Wahl des Lüftungssystems

4.1 Citytunnel

Für die Dimensionierung der Lüftungsanalge ist die RVS 09.02.31 anzuwenden. Die RVS 09.02.31 sieht in Abhängigkeit von den Verkehrszahlen, der Verkehrsführung sowie der Tunnellänge unterschiedliche Lüftungssysteme vor, siehe hierzu Tabelle 8.

Tabelle 8: Einsatzbereiche für Lüftungssystems gemäß RVS 09.02.31.

Verkehrsart JDTV / Fahrstreifen [Kfz/24h/Spur] Tunnellänge [m] Lüftungsart- ≤ 500 natürliche Belüftung< 5000 und geringe Stauhäufigkeit ≤ 700 natürliche Belüftung≥ 5000 bis < 10000 und mittlere Stauhäufigkeit

500 - ≤ 3000 Längslüftung

> 5000 und hohe Stauhäufigkeit 500 - ≤ 1500 Längslüftung

> 5000 und hohe Stauhäufigkeit 1500 - ≤ 3000Längslüftung und Punktabsaugung (max. Abstand 750 m)

- > 3000Abluftabsaugung mit Zwischendecke

- ≤ 500 natürliche Belüftung< 2000 ≤ 700 natürliche Belüftung< 5000 mit geringer Stauhäufigkeit 500 - 2000 Längslüftung< 5000 mit mittlerer Stauhäufigkeit 500 - 1500 Längslüftung

> 5000 1500 - 3000Längslüftung und Punktabsaugung (max. Abstand 750 m)

- > 3000Abluftabsaugung mit Zwischendecke

Rich

tung

sver

kehr

Geg

enve

rkeh

r

Aufgrund der vorliegenden Verkehrszahlen und der Voraussetzung, dass der Citytunnel als Gegenverkehrstunnel ausgeführt wird, ist als Lüftungssystem eine Längslüftung mit Punktabsaugung erforderlich. Zudem ergibt sich die umwelttechnische Forderung, dass keine Portalemissionen auftreten.

4.2 Bus Terminal

Nach dem Landesgesetzblatt Salzburg [16] ist für lüftungstechnische Anlagen für Garagen die ÖNORM H 6003 [17] anzuwenden. Aus dem Landesgesetzblatt Salzburg gehen zusätzlich folgende Punkte hervor:

Die Garage ist in Brandabschnitte einzuteilen, wobei die Brandabschnittslänge 80 m nicht überschreiten darf und bei Tiefgaragen mit zusätzlicher Brandschutzeinrichtung eine Brandabschnittsfläche von 3000 m² nicht überschritten werden darf. Als zusätzliche Brandschutzeinrichtungen gelten:

o Automatische Brandmeldeanlagen in Vollschutzausführung in Kombination mit:

Mechanischen Brandrauchentlüftungen,

Sprinkleranlagen in Vollschutzausführung und

Schaumlöschanlagen

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die mechanische Lüftungsanlage muss einen mindestens 12-fachen stündlichen Luftwechsel gewährleisten. Für die Berechnung des Raumvolumens ist eine Mindestraumhöhe von 3,0 m anzunehmen.

Die Abluftventilatoren sowie Leitungen einschließlich der Aufhängungen müssen einer Prüftemperatur von mindestens 400 °C während 90 Minuten standhalten.

Von jedem Brandabschnitt müssen die Fluchtwege auch dann erreicht werden können, wenn die Tore zwischen den Brandabschnitten geschlossen sind.

Die Fluchtweglänge innerhalb eines Brandabschnittes darf 40 m nicht überschreiten. Dieser Punkt ist bereits durch die Vorgabe der maximalen Brandabschnittslänge von 80 m gewährleistet.

Nach ÖNORM H 6003 sind Rauchverdünnungsanlagen als mechanisches Lüftungssystem entsprechend der ÖNORM H 6029 auszuführen. Aus dieser ÖNORM geht hervor, dass die Brandrauchverdünnungsanlagen für nachfolgende Einsatzgebiete geeignet sind.

Innenliegende Räume < 800 m²

Fluchtwege, wie Gänge oder Stiegenhäuser samt Schleusen

Räume in denen bis zum Einsetzen wirksamer Löschmaßnahmen nur mit dem Auftreten von Schwellbränden zu rechnen ist.

Wenn nicht mit einer sprunghaften oder gar explosionsartigen Brandausbreitung zu rechnen ist.

Da einerseits die innenliegenden Räume des Bus Terminals 800 m² überschreiten und andererseits bei Busse eine sprunghafte oder gar explosionsartige Brandausbreitung möglich ist, ist eine Brandrauchverdünnungsanlage nicht zulässig. Daher muss als mechanisches Lüftungssystem eine Brandrauchentlüftungsanlage gemäß TRVB S 125 [14] verwendet werden.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


5 Luftbedarfsrechnung für Normalbetrieb

Im Normalbetrieb ist entsprechend den Planungsgrenzwerten eine erforderliche Frischluftmenge zur Verdünnung von Schadstoffen aus den Fahrzeugabgasen zu bestimmen.

5.1 Citytunnel

Die notwendige Frischluftmenge des Citytunnels wurde lt. RVS 09.02.32 mit den aktuellen Verkehrszahlen und den Emissionsfaktoren für das Jahr 2020 berechnet. Im Falle einer früheren Inbetriebnahme des Tunnels kommt es aufgrund der schlechteren Emissionsfaktoren, bei gleicher Verkehrsbelastung, zu einem höheren Frischluftbedarf. In Abbildung 3 ist der Frischluftbedarf in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit für die Einhaltung der Grenzwerte für CO und der Trübe dargestellt. Bei der Fahrgeschwindigkeit von 30 km/h ist der maximale Frischluftbedarf von etwa 8 m³/s erforderlich. In Tabelle 9 sind die Ergebnisse nochmals zusammengefasst aufgelistet.

Um Unsicherheiten in der Verkehrsbelastung und in den Emissionsfaktoren abzudecken wird für die Dimensionierung des Lüftungssystems der Frischluftbedarf auf 10 m³/s erhöht.

Abbildung 3: Luftbedarf in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit im Citytunnel für die Einhaltung

der Grenzwerte für CO und der Trübe.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 9: Auflistung der Frischluftmengen für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten im Tunnel.

Geschwindigkeit Verkehrsdichte Anz. PKW Anz. LKW Anz. Benzin Anz. Diesel q NOx q CO q Trübe[km/h] [PWE/km] [-] [-] [-] [-] [m³/s] [m³/s] [m³/s]

0 150.00 208.12 10.95 77.00 131.11 2.12 3.78 3.5610 81.53 86.10 4.53 31.86 54.24 2.87 2.51 6.7520 54.84 53.50 2.82 19.80 33.71 2.70 1.97 7.5330 40.69 38.41 2.02 14.21 24.20 2.92 1.61 7.9940 31.96 29.72 1.56 11.00 18.73 3.12 1.48 7.9950 26.06 24.08 1.27 8.91 15.17 3.30 1.36 7.9060 21.83 20.14 1.06 7.45 12.69 3.55 1.26 7.8770 18.64 17.22 0.91 6.37 10.85 3.82 1.20 7.8780 16.17 14.98 0.79 5.54 9.44 4.31 1.20 7.93

5.2 Bus Terminal

Die Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der Emissionsbelastung sowie des Frischluftbedarfs von Abstellflächen und Garagen im Normalbetrieb ist der ÖNORM H 6003 [17] bzw. der Technischen Grundlage „Emissionen von Kraftfahrzeugen im Bereich von Abstellflächen - 2010“ des BMWFJ [19] zu entnehmen.

Nach ÖNORM H 6003 geht hervor, dass bei einer mechanischen Lüftungsanlage ein 0,5facher stündlicher Luftwechsel je Lüftungsabschnitt nicht unterschritten werden darf und eine Überschreitung des Grenzwertes für die CO-Konzentration von 50ppm mit einer Vorbelastung von 3ppm nicht erlaubt ist. Die Größe eines Lüftungsabschnittes kann dabei beliebig gewählt werden. Bei den Berechnungen ist es zulässig nur die CO-Schadstoff-Massenströme zu berücksichtigen, da CO als die Leitsubstanz der Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen gilt, und die Annahme getroffen wird, dass bei Einhaltung der zulässigen CO-Konzentrationen auch die zulässigen Konzentrationen der anderen wesentlichen Luftschadstoffe eingehalten werden.

Für die Ermittlung des Raumvolumens können laut ÖNORM H 6003 Raumhöhen über 2,5 m mit einer Bezugsraumhöhe von 2,5 m eingesetzt werden. Da jedoch nach dem Landesgesetzblatt Salzburg für die Berechnung der Luftleistung des Abluftventilators eine Mindestraumhöhe von 3,0 m anzunehmen ist, wird das Raumvolumen des Bus Terminals mit einer Raumhöhe von 3,0 m berechnet.

Das Bus Terminal wird für die Berechnung des Frischluftbedarfs in vier Lüftungsabschnitte eingeteilt (siehe Abbildung 4). Als Lüftungsabschnitt BG1 wird die Busgarage I, als Lüftungsabschnitt BT das Terminal, als Lüftungsabschnitt BG2 die Busgarage II und als Lüftungsabschnitt BTZ die Zufahrt zum Bus Terminal definiert.

Abbildung 4: Einteilung der Lüftungsabschnitte des Bus Terminals für den Normalbetrieb.

BG 2 BT

BG 1 BTZ

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


5.2.1 Luftbedarf CO-Emissionen

Im ersten Schritt bei der Ermittlung der CO Emissionen und des Luftbedarfs müssen die mittlere Fahrweglängen und die Durchfahrtslänge der einzelnen Lüftungsabschnitte bestimmt werden. Die mittlere Fahrweglänge ergibt sich als arithmetischer Mittelwert der maximalen und minimalen Fahrweglängen eines Lüftungsabschnittes bei einem Parkvorgang. Als Durchfahrtlänge wird die Fahrstrecke von der Einfahrt bis zur Ausfahrt eines Lüftungsabschnittes bezeichnet. In Tabelle 10 sind die Fahrweglängen der einzelnen Lüftungsabschnitte zusammengefasst.

Tabelle 10: Auflistung der Fahrweglängen der Lüftungsabschnitte des Bus Terminals

Fahrweglängen

Fahrweglängen Abschnitt

BG2 Abschnitt

BT Abschnitt

BG1 Abschnitt

BTZ

sE,max (m) 145 185 365 -

sE,min (m) 20 80 20 -

sA,max (m) 145 145 365 -

sA,min (m) 20 140 20 -

mittlere Fahrweglänge sF,x (m) 82 138 193 324

Durchfahrtslänge sD,x (m) 165 325 385 337

Die Emissionsfaktoren für die Bestimmung der Gesamtemissionen der einzelnen Lüftungsabschnitte wurden aus der Technischen Grundlage "Emissionen von Kraftfahrzeugen im Bereich von Abstellflächen - 2010" des BMWFJ für das Jahr 2020 entnommen. Die Emissionsfaktoren der ÖNORM H6003 sind gänzlich veraltet und nicht mehr anwendbar. In Tabelle 11 sind die verwendeten Emissionsfaktoren und die Ausgangswerte der CO-Konzentrationen aufgelistet. Da der Sollwert der CO-Konzentration für den Normalbetrieb lt. RVS 09.02.31 bei 30 ppm liegt, wurde dieser Wert auch als Grenzwert für die Frischluftmengenberechnung des Bus Terminals herangezogen.

Tabelle 11: Emissionsfaktoren für das Jahr 2020

CO Emissionen 2020

eN,F 2,18 g/km

eN,L 0,22 g/Ereignis

fN,J 0,64 -

fN,K 1,0 -

fN,H 1,0 -

cmax 30,0 ppm

cAUL 3,0 ppm 1126 g/m³

Die Tabelle 12 gibt eine Übersicht über die Fahrzeugfrequenzen und der Stellplätze der Busgaragen. Es wurde angenommen, dass in der Busgarage 12 Parkvorgänge und in der Busgarage II 24 Parkvorgänge pro Stunde stattfinden. Für einen Parkvorgang ergeben sich zwei Fahrzeugbewegungen (eine Ausfahrt und eine Einfahrt).

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 12: Auflistung der Fahrzeugfrequenzen und Anzahl der Stellplätze im Bus Terminal

Fahrzeugfrequenzen

Anzahl Einfahrten (Stk./h) 36

Anzahl Ausfahrten (Stk./h) 36

Anzahl Parkvorgänge Busgarage I (Stk./h) 12

Anzahl Parkvorgänge Busgarage II (Stk./h) 24

Anzahl Stellplätze Busgarage II (Stk.) 28

Anzahl Stellplätze Busgarage I (Stk.) 72

Anhand der Fahrweglängen, der Emissionsfaktoren und der Fahrzeugfrequenzen können nun die Emissionsmengen für die Fahrbewegungen und der Parkvorgänge berechnet werden. Für die Ermittlung der Emissionsmengen beim Ausparken wurde angenommen, dass die Parkdauer ca. 4-5 h beträgt und die Garagentemperatur unter 10°C liegt, da dies, hinsichtlich der Emissionsmengen, den schlechteren Fall darstellt.

Aus diesen Emissionsmengen können schlussendlich durch die Vorgabe des Grenzwertes der CO-Konzentration, der Vorbelastung und der Dichte für CO die erforderlichen Luftvolumenströme ermittelt werden. In Tabelle 13 sind die Emissionsmengen und Luftvolumenströme der einzelnen Lüftungsabschnitte zusammengefasst aufgelistet. Für das gesamte Bus Terminal ist eine Frischluftmenge von mindestens 1,4 m³/s notwendig um die CO-Konzentration von 30ppm nicht zu überschreiten.

Tabelle 13: Auflistung der Emissionsmengen und der Frischluftmengen der Lüftungsabschnitte des

Bus Terminals

Luftbedarf Emission CO

Abschnitt

BG2 Abschnitt

BT Abschnitt

BG1 Abschnitt

BTZ Alle

AbschnitteAnzahl Autobus Durchfahrt (Stk./h) 48 54 54 72 228

Anzahl Autobus Ausparken (Stk./h) 12 0 24 0 36

Anzahl Autobus Einparken (Stk./h) 12 0 24 0 36

Emission CO Durchfahrt (g/h) 11.1 24.5 29.1 33.9 98.6

Emission CO Ausparken (g/h) 2.9 0 9.5 0 12.4

Emission CO Einparken (g/h) 1.2 0 6.1 0 7.3

Summe Emission CO (g/h) 15.2 24.5 44.7 33.9 118.3

Ergebnisse Luftvolumenstrom (m³/h) 500 806 1471 1116 3893

Luftvolumenstrom (m³/s) 0.2 0.3 0.5 0.4 1.4

Zeichenerklärung:

sE,max Fahrweglänge zu dem von der Einfahrt am weitest entfernten Stellplatz

sE,min Fahrweglänge zu dem der Einfahrt nächstgelegenen Stellplatz

sA,max Fahrweglänge von dem von der Ausfahrt am weitest entfernten Stellplatz

sA,min Fahrweglänge von dem von der Einfahrt nächstgelegenen Stellplatz

sF,x Mittelwert der Fahrweglänge je Fahrzeugbewegung im Lüftungsabschnitt x

sD,x Durchfahrtslänge je Fahrzeugbewegung zu oder von anderen Lüftungsabschnitten im Lüftungsabschnitt x

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


eN,F Längenbezogenen Basisemissionen für NFZ je Kilometer

eN,L Ereignisbezogene Basisemissionen für NFZ je Startvorgang

fN,J Jahresfaktor für NFZ

fN,K Kaltstartfaktor für NFZ

fN,H Seehöhenfaktor für NFZ

cmax Halbstundenmittelwert der maximal zulässigen Schadstoffkonzentration im Garagenbereich

cAUL Halbstundenmittelwert der zu erwartenden höchsten Schadstoffkonzentration in der Außenluft (Vorbelastung)

Dichte für CO bei einem Druck von 1013,25 hPa und einer Temperatur von 30 °C

5.2.2 Luftbedarf 0,5facher Mindestluftwechsel

Wie bereits erläutert wurde das Luftvolumen der einzelnen Lüftungsabschnitte mit einer Raumhöhe von 3,0 m bestimmt (siehe Punkt 4.2). Daraus errechnet sich für das gesamte Bus Terminal eine Frischluftmenge von 9,38 m³/s. Da einerseits das Luftvolumen des Bus Terminals im Rahmen der Machbarkeitsstudie nur grob abgeschätzt werden konnte und andererseits für eine gleichverteilte Frischlufteinbringung genügend Restdruck für die letzte Zuluftklappe vorhanden sein muss, wird für die Dimensionierung des Lüftungssystems im Normalbetrieb ein Luftvolumenstrom von 50 m³/s verwendet.

Tabelle 14: Auflistung der Frischluftmengen lt. Mindestluftwechsel aller Lüftungsabschnitte des Bus

Terminals

Luftbedarf lt. Mindestluftwechsel mit einer Raumhöhe von 3 m

Abschnitt

BG2 Abschnitt

BT Abschnitt

BG1 Abschnitt

BTZ Alle

Abschnitte Volumen (m³) 11880 16815 27720 11138 67553 Stündlicher Luftwechsel 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Ergebnisse Luftvolumenstrom (m³/h) 5940 8408 13860 5569 33777 Luftvolumenstrom (m³/s) 1,65 2,33 3,85 1,54 9,38

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


6 Lüftungskonzept im Normalbetrieb

Aus Umweltschutzgründen ist sicherzustellen, dass im Normalbetrieb keine Tunnelabluft bei den Portalen austritt, sondern zentral abgesaugt und über einen Lotschacht ausgeblasen wird. Um dies zu gewährleisten, wird im Bus Terminal über einen zusätzlichen Lotschacht die erforderliche Frischluftmenge eingebracht und die schadstoffbelastete Luft Richtung Kreisverkehr befördert. Mit Hilfe von Stahlventilatoren wird im Citytunnel die notwendige Frischluft über die Portale eingebracht und die schadstoffbelastete Luft zusammen mit der des Bus Terminals über die Punktabsaugung zentral abgesaugt. Die Abluft tritt dann über einen Lotschacht (Abluftschacht Citytunnel) am Kapuzinerberg aus.

6.1 Bus Terminal

Für die Ausführung des Zuluftkanals sowie der Abluftkanäle ist im gesamten Bus Terminal eine Zwischendecke vorgesehen (gelbe Umrandung in Abbildung 5). Im Bereich der Busgarage I ist die Zwischendecke geteilt, damit auch im Brandfall für ausreichend Frischluft gesorgt werden kann (Abbildung 5 QS1). Die Frischluft wird über einen geteilten Lotschacht mithilfe eines Axialventilators (Abbildung eines Axialventilators siehe Anhang) angesaugt, im Zuluftkanal geführt und schlussendlich über verstellbare Frischluftjalousien in die Busgaragen bzw. in das Terminal gleichverteilt eingebracht. Optional können je nach Notwendigkeit Frischluftjalousien hinzu bzw. weggeschaltet werden. Mit Hilfe von Strahlventilatoren (Abbildung von Strahlventilatoren siehe Anhang) im Bereich der Zufahrt zum Bus Terminal wird die schadstoffbeladene Luft Richtung Citytunnel befördert, wo diese dann zentral abgesaugt wird.

Durch einen zusätzlichen Lotschacht für ausschließliche Frischlufteinbringung am Ende des Bus Terminals (Bereich der Umfahrung zw. Busgarage I und Terminal), könnte das Lüftungssystem vereinfacht und der Aufwand für die Lüftungseinstellung reduziert werden.

In nachfolgender Abbildung 5 ist das Lüftungsschema für den Normalbetrieb abgebildet. Ergänzend dazu sind die Querschnitte der Zu- bzw. Abluftkanäle dargestellt. In den Bereichen mit der gelben Umrandung ist eine Zwischendecke vorgesehen.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 5: Lüftungsschema für Bus Terminal im Normalbetrieb mit Querschnittsflächen

QS 1

QS 2

QS 3

QS 1

QS 2

QS 3

Absperrklappen geschlossen

Absperrklappe offen

Strahlventilatoren

Axialventilator Zuluft

Abluftschacht Bus Terminal

Frischluft-jalousie offen

Frischluft-jalousie geschlossen

50 m³/s

QS 3

Axialventilator Abluft (Brandfall)

Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


6.2 Citytunnel

Damit es zu keine Austritt der Tunnelabluft bei den Portalen kommt, ist es notwendig eine eindeutig definierte Strömungsrichtung von den Portalen Richtung Absaugstelle zu gewährleisten. Daher sollte die Strömungsgeschwindigkeit Richtung Absaugstelle im Citytunnel zumindest 0,5 m/s nicht unterschreiten. Aus diesem Zusammenhang und der großen Querschnitte im Portalbereich (Nordportal und Südportal 4-streifig) ergibt sich für den nördlichen und den südlichen Tunnelteil jeweils ein abzusaugender Luftvolumenstrom von 55 m³/s. Zusammen mit der Abluft (50m³/s) des Bus Terminals müssen somit im Normalbetrieb 160 m³/s über die zentrale Absaugstelle mit Hilfe eines Axialventilators abgesaugt werden. Über einen Lotschacht (Abluftschacht Citytunnel) wird schlussendlich die schadstoffbeladene Luft am Kapuzinerberg ausgeblasen. Im Citytunnel wird die Zuströmung zur Absaugstelle durch Strahlventilatoren geregelt.

Um den Lärm durch den Lüfter zu reduzieren, ist am Lotschachtende (Austritt Kapuzinerberg) ein Schalldämpfer vorgesehen. Die Dimensionen und Druckverluste des Schalldämpfers variieren je nach erforderlichen Lärmschutzbedingungen.

Abbildung 6: Lüftungsschema für Citytunnel im Normalbetrieb

Aufgrund des Lüftungskonzepts im Normalbetrieb sowie im Brandfall (siehe dazu Punkt 7.2), ist im gesamten Citytunnel inklusive Kreisverkehr keine Zwischendecke notwendig.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


7 Lüftungskonzept im Brandfall

7.1 Bus Terminal

Wie bereits in Punkt 4.2 erläutert, wurde die Busgarage in max. 80 m lange Brandabschnitte eingeteilt. Es wird nach Abstimmung mit der Firma IGT Geotechnik und Tunnelbau ZT GmbH angenommen, dass die Zufahrt zum Bus Terminal und das Terminal an sich nicht als Garage zählt und größere Brandabschnitte erlaubt sind. Im Rahmen von weiteren Planungsphasen ist zu überprüfen, ob diese Annahme zulässig ist, da Gegebenenfalls in diesen Bereichen zusätzliche Brandabschnitte erforderlich sind. Die Brandabschnitte werden durch Wandscheiben mit Brandschutztore und Fluchttüren geteilt (siehe Abbildung 7). Bei einem Brandfall muss im abgetrennten Brandabschnitt für ausreichend Frischluft gesorgt werden. Im Zuge der Machbarkeitsstudie wird vereinfacht angenommen, dass ein Zuströmen der Luft über Absperrklappen in den Wandscheiben möglich ist. Die Durchströmfläche der Absperrklappe wird möglichst groß angenommen, damit keine großen Druckdifferenzen entstehen und die Öffnungskraft an den Fluchttüren gering gehalten werden können (lt. RVS 09.02.31 und ÖNORM H 6029 maximale Öffnungskraft von 100N). Abschließend sei erwähnt, dass die Bereitstellung der Zuluft über Zuluftöffnungen in den Wandscheiben aus brandschutztechnischer Sicht im Zuge des Vorprojektes abzuklären ist. Nachfolgend wird für die Selbstrettungs- und Evakuierungsphase das Lüftungskonzept für unterschiedliche Brandszenarien beschrieben.

Kommt es z.B. in der Busgarage I zu einem Brand (Abbildung 8 links), wird die Position des Brandes über die Temperatursensoren an der Decke bestimmt und die nächstgelegenen Brandschutztore werden geschlossen. Des Weiteren werden die nächstgelegenen Zuluftöffnungen in den Wandscheiben und die Abluftklappe in dem entsprechenden Brandabschnitt geöffnet. Alle übrigen Abluftkappen werden geschlossen. Der Abluftventilator wird auf seine maximale Leistung hochgefahren und die entstehenden Rauchgase über die offene Abluftklappe abgesaugt. Durch die Absperrklappe im Zuluftkanal kann dieser optional variiert und über die Zuluftöffnungen Frischluft bereitgestellt werden.

Bei einem Brand im Terminal bzw. in der Busgarage II (Abbildung 8 rechts bzw. Abbildung 9 links), kann über die Absperrklappe im Zuluftkanal im Bereich der westlichen Schleife (Verbindung zwischen Busgarage I und Terminal) der Kanal geteilt werden und somit als Abluftkanal fungieren. Durch weitere Absperrklappen im Bereich des Abluftventilators ist es möglich für jeden Brandfall immer über den gleichen Abluftventilator die Rauchgase abzusaugen. Die Frischluft wird über den geteilten Zuluftkanal (über Busgarage I) bereitgestellt.

Befindet sich der Brand in der Zufahrt des Bus Terminals (Abbildung 9 rechts) wird die erforderliche Luft für das Nachströmen in den betroffenen Brandabschnitt von der Seite des Kreisverkehrs über die Strahlventilatoren vom Citytunnel bereitgestellt und von der Seite des Bus Terminals wie im Normalbetrieb über den Zuluftventilator und die Frischluftöffnungen zur Verfügung gestellt. Die heißen Rauchgase werden mithilfe des Abluftventilators über die Zwischendecke an der offenen Abluftklappe abgesaugt.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Es ist darauf zu achten, dass die Brandschutzeinrichtungen wie sie in Punkt 4.2 erläutert wurden installiert werden. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden die Sprinkleranlagen bei der Berechnung der Absaugmengen und der Bestimmung der Ventilatorleistungen nicht berücksichtigt. Durch das Anbringen der Sprinkleranlagen und deren Aktivierung im Brandfall kommt es zu einer Reduktion der Brandlast und in weiterer Folge zu einer Reduktion der notwendigen Absaugmenge und der Ventilatorleistung des Abluftventilators.

Abbildung 7: Schematische Darstellung der Brandabschnittstrennung

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 8: Lüftungsschema für Brand in der Busgarage I (links) und im Terminal (rechts)

Wandscheibe mit

Brandschutztor im Fahrraum

Wandscheibe mit


Absperrklappe geschlossen

Axialventilator Zuluft

Axialventilator Abluft

Abluftklappe offen

Brandort


Absperrklappen offen

Brandort

Abluftklappe offen

Kreisverkehr Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 9: Lüftungsschema für Brand in der Busgarage II (links) und in der Zufahrt zum Bus

Terminal (rechts)


Absperrklappe offen

AK offen



Abluftklappe offen

Brandort

Kreisverkehr Kreisverkehr

Wandscheibe mit


Wandscheibe mit

Brandschutztor im Fahrraum Brandort

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


7.2 Citytunnel

Der Citytunnel wurde in drei Brandabschnitte eingeteilt, in den südlichen (blau), mittleren (orange) und nördlichen (blau) Brandabschnitt (Abbildung 10 bis Abbildung 12). Kommt es im nördlichen bzw. im südlichen Brandabschnitt zu einem Brand werden die Rauchgase zum jeweiligen nächstgelegenen Portal durch Strahlventilatoren ausgeblasen. Befindet sich der Brand im mittleren Brandabschnitt werden die Rauchgase über die Abluftklappe (Punktabsaugung) abgesaugt. Mithilfe der Strahlventilatoren wird eine gleichmäßige Luftströmung von beiden Seiten zum Brandbereich erzeugt.

Um bei einem Brandfall im Citytunnel ein mögliches Überströmen der Rauchgase in das Bus Terminal zu verhindern, wird wie im Normalbetrieb im Bus Terminal Frischluft über den Lotschacht im Bus Terminal eingebracht (siehe Punkt 6.1). Zusätzlich wird das Brandschutztor in der Nähe des Kreisverkehres geschlossen.

Abbildung 10: Lüftungsschema für Brand im mittleren Brandabschnitt im Citytunnel

Abbildung 11: Lüftungsschema für Brand im südlichen Brandabschnitt im Citytunnel

Abbildung 12: Lüftungsschema für Brand im nördlichen Brandabschnitt im Citytunnel

Wandscheibe mit Brandschutztor im

Fahrraum


Fahrraum


Fahrraum

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


7.2.1 Flucht- und Rettungsstollen Citytunnel

Parallel zum Citytunnel befindet sich ein Flucht- und Rettungsstollen, der mit dem Fahrraum über drei Querverbindungen verbunden ist. Am Ende des Flucht- und Rettungsstollen (Portalende) befindet sich eine Schleuse durch die der Stollen auf Überdruck gehalten wird. Durch eine Drosselklappe kann ein Druckausgleich stattfinden und dadurch zu große Druckdifferenzen an den Notausgangstüren verhindert werden. Wird im Brandfall eine Notausgangstür in der Querverbindung geöffnet, dann fährt der Axialventilator in der Schleuse hoch, sodass ein Überströmen vom Flucht- und Rettungsstollen in den Citytunnel sichergestellt ist und es somit zu keinem Überströmen der Rauchgase in den Flucht- und Rettungsstollen kommt. Die notwendige Frischluft wird über den Axialventilator am Ende des Flucht- und Rettungsstollens bereitgestellt der je nach Anzahl der offenen Notausgangstüren auf entsprechender Leistung betrieben wird. Eine schematische Darstellung des Flucht und Rettungsstollens ist in Abbildung 13 gezeigt.

Abbildung 13: Schematisch Darstellung des Flucht und Rettungsstollens für den Citytunnel

AV

DK

SV

SV… Strahlventilator

DK… Drosselklappe

AV… Axialventilator

SV PF+R > PFahrraum

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


8 Auslegung Lüftungssystem Citytunnel

Die Dimensionierung der Längslüftung mit Punktabsaugung erfolgte mit einem eindimensionalen Strömungssimulationsprogramm. Um die Rauchausbreitung im Brandfall bei einem Brand in der mittleren Brandzone beurteilen zu können wurde zusätzliche zu speziell diesem Brandfall eine dreidimensionale Strömungssimulation durchgeführt (siehe Punkt 10).

8.1 Randbedingungen der Dimensionierung

1. Meteorologie

Es wurde angenommen, dass eine barometrische Druckdifferenz von 20 Pa auf das jeweils ungünstigere Portal wirkt. Winddruck ist dabei schon berücksichtigt (siehe Punkt 3.2.2). Für den Lotschacht der Punktabsaugung wird eine Druckdifferenz aufgrund von Auftriebskräften von 70 Pa angenommen. Für die Detailplanung ist es erforderlich diesen Wert durch entsprechende Messungen zu verifizieren.

2. Brandquelle

Abweichend von der RVS 09.02.31 August 2008 wurde im Tunnel gemäß des RVS Vorschlages vom Mai 2011 ein Temperaturverlauf in Strömungsrichtung, ausgehend von einer Wärmequelle von 22,5 MW (75% von 30 MW), initialisiert (siehe Abbildung 14). Damit kann die Beeinflussung der Strahlventilatoren – Reduzierung des einbringbaren Schubes - aufgrund der heißen Rauchgase berücksichtigt werden.

Abbildung 14: Temperaturverlauf der Luft im Tunnel.

3. Strahlventilatoren

Es wurden zwei unterschiedliche Baugruppen von Strahlventilatoren mit den in Tabelle 15 aufgelisteten Kenndaten verwendet. Der angegeben Schub entspricht dem minimalen erforderlichen Standschub. Dieser Schub muss vom Strahlventilator

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


unter Berücksichtigung der erlaubten Abweichung auf jeden Fall erbracht werden, darf also nicht unterschritten werden.

Tabelle 15: Kenndaten der Strahlventilatoren für den Citytunnel.

Kenndaten Baugruppe 3 Baugruppe 5

Standschub S0 650 N 1325 N

Außendurchmesser 1120 m 1470 m

Einbaufaktor k 0,85 0,85

Motorleistung 15 kW 30 kW

Luftdichte für Standschub 0 1,2 kg/m³

Einflussfaktor Temperatur k Ergibt sich aus Temperaturverlauf

4. Fahrzeuge im Tunnel

Für den Normalbetrieb werden ein symmetrisches und zwei unsymmetrische Verkehrsaufkommen betrachtet:

– 50% des Verkehrs Richtung Südportal und 50% Richtung Nordportal



Die Anzahl der Fahrzeuge, welche sich im Brandfall im Tunnel befinden, kann Tabelle 6 entnommen werden. Folgende Widerstandsflächen (cw • A) der KFZ wurden für die Berechnung verwendet:

– PKW 0,9 (m²)

– LKW 5,2 (m²)

5. Widerstandsbeiwerte

Folgende Widerstandsbeiwerte wurden für die Berechnung der Druckverluste herangezogen:

– Verlustbeiwert Einfahrtsportal [1] 0,6 (-)

– Reibungskoeffizient Tunnel (inkl. Einbauten) 0,017 (-)

– Pannenbuchten keine

– Verlustbeiwert Absaugöffnung (Punktabsaugung) 1,65 (-)

– Verlustbeiwert Umlenkungen Abluftkanal 0,3 (-)

– Reibungskoeffizient Abluftkanal 0,016 (-)

6. Anbindung an Bus Terminal

Im Normalbetrieb wird bei der Lüftungsdimensionierung des Citytunnels die Abluftmenge von 50 m³/s vom Bus Terminal berücksichtigt. Es wird vorausgesetzt,

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


dass das Lüftungssystem des Citytunnels vom Lüftungssystem des Bus Terminals im Brandfall aufgrund der Brandabschnittstrennung in der Nähe des Kreisverkehrs lüftungstechnisch nicht beeinflusst wird.

7. Parameter für Punktabsaugung

– Größe der Absaugöffnung (freie Durchströmfläche) 13 (m²)

– Länge Abluftkanal 277 (m)

– Querschnittsfläche 10 (m²)

– Umfang 16,8 (m)

– Hydraulischer Durchmesser 2,38 (m)

– Querschnittsfläche Bereich Auslass 7 (m²)

– Umfang Bereich Auslass 14,1 (m)

– Hydraulischer Durchmesser Bereich Auslass 2 (m)

– Höhe des Lotschachtes über Gelände 5 (m)

– Anzahl Umlenkungen 2 (-)

8. Leckage

Bei der Berechnung der Ventilatorleistung wird für den Abluftkanal der Punktabsaugung die von der RVS 09.02.31 zulässige Leckagemenge von 10 m³/s/km berücksichtigt.

8.2 Ergebnisse der Untersuchung

8.2.1 Anzahl der erforderlichen Strahlventilatoren

In nachfolgender Tabelle 16 sind die erforderlichen Strahlventilatoren für den Normalbetrieb bei unterschiedlichen Verkehrsaufteilungen und für den Brandfall aufgelistet.

Tabelle 16: Anzahl der erforderlichen Strahlventilatoren für den Normalbetrieb und dem Brandfall

Verkehrsaufteilung Normalbetrieb Baugruppe

3 Baugruppe

5

Symmetrisch 3 Stück 0 Stück

70% Richtung Nordportal und 30 % Richtung Südportal 5 Stück 1 Stück

30% Richtung Nordportal und 70 % Richtung Südportal 5 Stück 0 Stück

Brandfall 6 Stück + 2

Reserve 2 Stück

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


8.2.2 Situierung der Strahlventilatoren

1. Strahlventilatorpaar (SV Baugruppe 5) 100 m vom Nordportal





Bei Straßentunnel ab Gefährdungsklasse IV und einem Strahlventilatorabstand ≤ 200 m müssen lt. RVS 09.02.31 die Strahlventilatoren bei einer Temperatur von 400 °C über einen Zeitraum von 120 Minuten ihre Funktionsfähigkeit beibehalten. Aufgrund des geringen Abstandes der Strahlventilatoren (ca. 100 m), ist die zuvor erwähnte Temperaturanforderung erforderlich.

8.2.3 Kenndaten des Axialventilators für Punktabsaugung

In Tabelle 17 bzw. Tabelle 18 sind die Absaugmengen, Druckverluste und Ventilatorleistungen für den Normalbetrieb und dem Brandfall zusammengefasst aufgelistet.

Tabelle 17: Leistungsdaten des Abluftventilators für die Punktabsaugung im Normalbetrieb

Axialventilator Punktabsaugung Druckerhöhung Abluftventilator 1063 [Pa] Überwindbarer Auftrieb (Annahme) 70 (Pa) durchschnittliche Luftdichte Aufstellungshöhe 1.18 [kg/m³] Schalldämpferverlust Annahme 150 [Pa] Druckverlust Abluftventilator gesamt 1283 [Pa] Sicherheitszuschlag Druckerhöhung 10 [%] Druckerhöhung mit Sicherheitszuschlag 1411 [Pa] Wirkungsgrad VGE Abluft 0.7 [-] Volumenstrom Abluftventilator 164 [m³/s] Wellenleistung Abluftventilator 330 [kW]

Tabelle 18: Leistungsdaten des Abluftventilators für die Punktabsaugung im Brandbetrieb

Axialventilator Punktabsaugung Druckerhöhung Abluftventilator 1653 (Pa) Überwindbarer Auftrieb (Annahme) 70 (Pa) durchschnittliche Luftdichte Aufstellungshöhe 1.18 (kg/m³) Schalldämpferverlust Annahme 0 (Pa) Druckverlust Abluftventilator gesamt 1723 (Pa) Sicherheitszuschlag Druckerhöhung 10 (%) Druckerhöhung mit Sicherheitszuschlag 1895 (Pa) Wirkungsgrad VGE Abluft 0.7 (-) Volumenstrom Abluftventilator gesamt 210 (m³/s) Wellenleistung Abluftventilator 569 (kW]

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


9 Auslegung Lüftungssystem Bus Terminal

Die Dimensionierung des Lüftungssystems erfolgte ebenfalls mit einem eindimensionalen Strömungssimulationsprogramm. Um wiederum eine Aussage über die Rauchausbreitung im Bus Terminal zu treffen, wurde auch hier zu einem Brandfall eine dreidimensionale Strömungssimulation durchgeführt (siehe Punkt 10).

9.1 Bestimmung der Luftmengen im Brandfall

Der abzusaugende Volumenstrom im Brandfall wurde entsprechend der TRVB S 125 [14] bestimmt. Für die Berechnung der Bemessungsbrandfläche und des Bemessungsbrandumfanges wurde ein Bus mit einer Länge von 14 m und einer Breite von 2,6 m herangezogen. Durch ein Ausbreiten des Brandes auf einen benachbarten parkenden Bus erhöhen sich die Bemessungsgrößen. Es wurde für die Bestimmung der Brandleistung angenommen, dass sich die Bemessungsgrößen dadurch um 50% vergrößern. Schlussendliche ergab sich eine Absaugmenge von etwa 180 m³/s. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurde der Einfluss von Sprinkleranlagen nicht berücksichtigt, wodurch sich die Absaugmengen reduzieren können. Die Berechnungsparameter und Berechnungsergebnisse sind in der Tabelle 19 aufgelistet.

Übersteigt der Massenstrom an Rauchgasen der durch eine einzelne Absaugöffnung abgesaugt wird den kritischen Massenstrom Mkritisch2, so wird die Rauchabfuhr aus einer Rauchschicht mit der Dicke yR und der Temperatur TR nicht mehr gesteigert sondern Luft von unterhalb der Rauchschicht in die Absaugöffnung mit hineingesaugt[14]. Ist es erforderlich die Rauchschichtdicke zu reduzieren, muss der abzusaugende Volumenstrom VR und demzufolge der Massenstrom der Rauchgase MR erhöht werden. Wird dabei der kritische Massenstrom überschritten, ist es notwendig in einem Brandabschnitt über zwei oder mehrere Abluftklappen abzusaugen.

Für die Dimensionierung des Abluftventilators wird die bei einer Abluftklappe maximal zulässige Absaugmenge von 91kg/s herangezogen. Mit der Rauchgastemperatur von 741 K ergibt sich ein abzusaugender Volumenstrom von etwa 200 m³/s.

Das Landesgesetzblatt Salzburg schreibt im Brandfall einen 12-fachen stündlichen Luftwechsel vor. Durch die Begrenzung der Brandabschnittslängen liegen diese Luftmengen unter den 200 m³/s, wodurch der 12-fache stündliche Luftwechsel für jeden Brandfall eingehalten wird (siehe Tabelle 20, Aufteilung der Abschnitte siehe Abbildung 4).

Die notwendige Zuluft im Brandfall wird über die Frischlufteinblasung des Bus Terminals bereitgestellt. Damit die Druckverluste für das Zuströmen der Frischluft nicht gänzlich vom Abluftventilator aufgebracht werden müssen, wird der Zuluftventilator für den Brandfall für eine Frischluftmenge von 100 m³/s dimensioniert.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 19: Auflistung der Berechnungsparameter für die Bestimmung der Absaugmenge im

Brandfall des Bus Terminals

Berechnungsparameter

BRE-Gruppe 4 - Höhe der

Rauchfreien Schicht

LBus 14 m y<= 73,9 m

BBus 2,6 m y> 0,9 m

fAusbreitung 1,5 - y< 8,1 m

Bemessungsbrandfläche AB 54,6 m² y 5,4 m

Bemessungsbrandumfang UB 35,80 m

spez. Wärmestrom qB 875 kW

konvektiver spez. Wärmestrom qK 700 kW

Berechnungshöhe H 9 m

Empirisch ermittelte Konstante 0,19 kg/sm5/2 K-Faktor des konv. Wärmestroms k 0,8 - spez. Wärmekapazität Rauchgase c 1 kJ/kgK

Umgebungstemperatur t0 20 °C Berechnungsergebnisse

Rauchschichtdicke yR 3,6 m Massenstrom der Rauchgase M 85 kg/s

konvektiver Wärmestrom QK 38220 kW Temperaturdifferenz der Rauchgasschicht 447,8 °C

Rauchschichttemperatur tR, bzw TR 467,8 °C 740,9 K

Abzusaugender Volumenstrom VR 179,2 m³/s

kritischer Massenstrom Mkritisch1 49 kg/s

kritischer Massenstrom Mkritisch2 91 kg/s

Tabelle 20: Auflistung des Mindestluftwechsels im Brandfall aller Lüftungsabschnitte (Abbildung 4)

des Bus Terminals

Luftbedarf lt. Mindestluftwechsel mit einer Raumhöhe von 3 m Abschnitt I Abschnitt II Abschnitt III Abschnitt IV Volumen (m³) 11175 16815 27525 11138 Stündlicher Luftwechsel 12 12 12 12

Ergebnisse Luftvolumenstrom (m³/h) 134100 201780 330300 133656 Luftvolumenstrom (m³/s) 37.3 56.1 91.8 37.2

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


9.2 Randbedingungen der Dimensionierung

9. Meteorologie

Für den Lotschacht der Zuluft und der Abluft wird wiederum gleich wie bei der Punktabsaugung (siehe Punkt 8.1) ein zu überwindende Druckdifferenz aufgrund Auftriebskräfte von 70 Pa angenommen.

10. Strahlventilatoren

Es wurden Strahlventilatoren mit den in Tabelle 15 aufgelisteten Kenndaten verwendet. Der angegeben Schub entspricht dem minimalen erforderlichen Standschub. Dieser Schub muss vom Strahlventilator unter Berücksichtigung der erlaubten Abweichung auf jeden Fall erbracht werden, darf also nicht unterschritten werden.

Tabelle 21: Kenndaten der Strahlventilatoren für das Bus Terminal.

Standschub S0 650 N

Max. Außendurchmesser 1120 m

Einbaufaktor k 0,85

Motorleistung 15 kW

Luftdichte für Standschub 0 1,2 kg/m³

Einflussfaktor Temperatur k Ergibt sich aus Temperaturverlauf

11. Widerstandsbeiwerte

Folgende Widerstandsbeiwerte wurden für die Berechnung der Druckverluste herangezogen:

– Verlustbeiwert Absaug- und Zuluftöffnungen 1,65 (-)

– Verlustbeiwert Umlenkungen Luftkanal 0,35 (-)

– Verlustbeiwert Verengungen 0,15 (-)

– Verlustbeiwert Erweiterungen 0,25 (-)

– Reibungskoeffizient Luftkanal 0,0175 (-)

12. Geometrie

– Lichte Betonweite Frischluftöffnung 9 (m²)

– Lichte Betonweite Abluftöffnung 12 (m²)

– Querschnittsflächen Luftkanäle Zwischendecke siehe Abbildung 5

– Querschnittsfläche Stichkanal zur Zwischendecke

und Lotschacht 8 (m²)

– Umfang Stichkanal zur Zwischendecke und des

Lotschachtes 15 (m)

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


– Hydraulischer Durchmesser Stichkanal und

Lotschacht 2,13 (m)

– Länge des Lotschachtes 375 (m)

– Länge Stichkanal zur Zwischendecke 90 (m)

– Höhe des Lotschachtes über Gelände 5 (m)

– Anzahl Umlenkungen siehe Abbildung 5

13. Leckage

Da in den entsprechenden Garagennormen keine zulässigen Leckagemengen angegeben sind wird für die Berechnung des Abluftventilators die von der RVS 09.02.31 zulässige Leckagemenge für Abluftklappen und den Abluftkanal (10 m³/s/km) berücksichtigt.

14. Wärmeübergang im Abluftkanal

Die Temperatur der abgesaugten heißen Rauchgase nimmt im Abluftkanal in Strömungsrichtung aufgrund der konvektiven Wärmeübertragung zur Wand des Abluftkanals kontinuierlich ab. Der Wärmeüberganskoeffizient für die Berechnung des konvektiven Wärmetransportes wurde mithilfe der Nußelt-Zahl nach Gnielinski [6] berechnet. Durch diese Abkühlung und die damit verbundene Dichtezunahme reduziert sich der Volumenstrom, sodass am Abluftventilator ein geringerer Volumenstrom als bei der Absaugstelle herrscht. Um Unsicherheiten in den Berechnungen zu berücksichtigen, wurde ein Sicherheitszuschlag für den Volumenstrom von 10 % definiert.

9.3 Ergebnisse der Untersuchung

9.3.1 Anzahl und Situierung der erforderlichen Strahlventilatoren

Im Normalbetrieb sind zwei Strahlventilatoren für den Abtransport der schadstoffbeladenen Luft aus dem Bus Terminal erforderlich. Die Strahlventilatoren sind als Ventilatorpaar in der Zufahrt zum Bus Terminal etwa 100 m vom Kreisverkehr entfernt positioniert.

9.3.2 Kenndaten des Axialventilators für Punktabsaugung

In Tabelle 22 bzw.

Tabelle 23 sind die Frischluftmengen, Druckverluste und Ventilatorleistungen für den Normalbetrieb bzw. dem Brandfall aufgelistet. Der Volumenstrom am Abluftventilator sowie die Druckverluste und die Ventilatorleistung sind in Tabelle 24 zusammengefasst.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 22: Leistungsdaten des Zuluftventilators für die Frischlufteinbringung im Normalbetrieb

Axialventilator Zuluft Normalbetrieb Druckerhöhung Zuluftventilator 370 (Pa) Überwindbarer Auftrieb (Annahme) 70 (Pa) durchschnittliche Luftdichte Aufstellungshöhe 1.18 (kg/m³) Schalldämpferverlust Annahme 0 (Pa) Druckverlust Zuluftventilator gesamt 440 (Pa) Sicherheitszuschlag Druckerhöhung 10 (%) Druckerhöhung mit Sicherheitszuschlag 484 (Pa) Wirkungsgrad VGE Zuluft 0.7 (-) Volumenstrom Zuluftventilator gesamt 51 (m³/s) Wellenleistung Zuluftventilator 35 (kW)

Tabelle 23: Leistungsdaten des Zuluftventilators für die Frischlufteinbringung im Brandfall

Axialventilator Zuluft Brandfall Druckerhöhung Zuluftventilator 1075 (Pa) Überwindbarer Auftrieb (Annahme) 70 (Pa) durchschnittliche Luftdichte Aufstellungshöhe 1.18 (kg/m³) Schalldämpferverlust Annahme 0 (Pa) Druckverlust Zuluftventilator gesamt 1145 (Pa) Sicherheitszuschlag Druckerhöhung 10 (%) Druckerhöhung mit Sicherheitszuschlag 1260 (Pa) Wirkungsgrad VGE Zuluft 0.7 (-) Volumenstrom Zuluftventilator gesamt 100 (m³/s) Wellenleistung Zuluftventilator 181 (kW)

Tabelle 24: Leistungsdaten des Abluftventilators im Brandfall

Axialventilator Abluft Brandfall Druckerhöhung Zuluftventilator 936 (Pa) Überwindbarer Auftrieb (Annahme) 70 (Pa) durchschnittliche Luftdichte Auslegung "warm" 0.63 (kg/m³) durchschnittliche Luftdichte Aufstellungshöhe 1.18 (kg/m³) Schalldämpferverlust Annahme 0 (Pa) Druckverlust Abluftventilator gesamt 1006 (Pa) Sicherheitszuschlag Druckerhöhung 10 (%) Druckerhöhung mit Sicherheitszuschlag 1106 (Pa) Wirkungsgrad VGE Abluft 0.7 (-) Volumenstrom Abluftventilator 125 (m³/s) Sicherheitszuschlag Volumenstrom 10 (%) Volumenstrom Abluftventilator gesamt 137 (m³/s) Wellenleistung Abluftventilator 217 (kW)

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


10 Dreidimensionale Strömungssimulation der Rauchausbreitung

Um die Rauchausbreitung beurteilen zu können, wurden die Berechnungen mit einem dreidimensionalen Strömungssimulationsprogramm durchgeführt. Dabei wurden zwei Brandfälle betrachtet. Beim ersten Brandfall befindet sich der Brandort im mittleren Brandabschnitt im Citytunnel, wodurch die Rauchgase über die Punktabsaugung abgesaugt werden. Für den zweiten Brandfall wurde der Brandort in der Zufahrt zum Bus Terminal festgelegt.

10.1 Simulationssoftware

Zur Berechnung der Rauchausbreitung wurde die Simulationssoftware Fire Dynamics Simulator (FDS) verwendet ([2], [3], [4], [5]). FDS wurde am amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) entwickelt. Diese Software ist international im Brandschutzingenieurwesen sehr verbreitet und simuliert Brände und brandinduzierte Strömungen auf Grundlage der Navier-Stokes-Gleichungen. Betrachtet werden des Weiteren physikalische Effekte wie Wärmestrahlung, Temperaturübergange auf Bauteile oder chemische Verbrennungsprozesse sowie Evakuierungsszenarien.

In FDS werden eine Form der Navier-Stokes-Gleichungen für niedrige Strömungsgeschwindigkeiten (max. Ma = 0,3) und thermisch angetriebene Strömungen speziell für Rauchausbreitung und Wärmeübertragung bei Bränden numerisch gelöst. Die partiellen Ableitungen der Erhaltungsgleichungen von Masse, Impuls und Energie werden dabei als finite Differenzen in einem dreidimensionalen rechtwinkeligen Gitter angenähert und mit einem expliziten Verfahren zweiter Ordnung gelöst. Die Rauchausbreitung wird durch kleine Partikeln in einem Euler-Lagrange-Modell und die Turbulenz mittels dem Large Eddy Simulations (LES) Modell simuliert. In FDS besteht auch die Möglichkeit eine Direct Numerical Simulation (DNS) durchzuführen, sofern das zugrundeliegende Rechengitter fein genug ist.

Da im betrachteten Strömungsfall sehr hohe Reynoldszahlen auftreten, ist es aufgrund der daraus resultierenden feinen Gitterauflösung und der derzeitigen Rechenleistung nicht möglich die Simulationen mit DNS in einer vernünftigen Simulationszeit durchzuführen. Aus diesem Grund werden die Simulationen mit dem LES - Turbulenzmodell durchgeführt.

10.2 Geometrie- und Rechengittererstellung

Bei den Simulationen wurde, um die Rechenzeit zu reduzieren nicht der gesamte Citytunnel inkl. Bus Terminal aufgelöst, sondern nur der von dem Brandort unmittelbar betroffene Bereich betrachtet.

Für die Rauchausbreitungssimulation im Citytunnel, wurde die gesamte Abmessung des Citytunnels und 100 m von der Zufahrt zum Bus Terminal bei der Geometrie- und Rechengittererstellung berücksichtigt (siehe Abbildung 15). Da im Rahmen der Machbarkeitsstudie lediglich das tendenzielle Verhalten der Rauchgase von Bedeutung ist, wird der Tunnelquerschnitt vereinfacht als Rechteck mit einer Höhe von 6,5 m und

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


einer Breite von 8 m angenommen. Die Steigungen wurden wie in Tabelle 3 und Tabelle 7 angegeben berücksichtigt.

Bei der Betrachtung der Rauchausbreitung im Bus Terminal wurde die gesamte Zufahrt zum Bus Terminal, ein Teil der Busgarage I und II und der Kreisverkehr mit 60 m Tunnelröhre des Citytunnels jeweils in die Nord- und Südrichtung berücksichtigt (siehe Abbildung 16). Die Umfahrung von der Busgarage 1 zur Busgarage 2 wurde in der Geometrieerstellung aufgrund der geringen Beeinflussung der Strömung und der Rauchausbreitung nicht betrachtet. Als Abgrenzung des Brandabschnittes sind Wandscheiben mit einem Brandschutztor (mit einer Breite von 8 m und einer Höhe von 4 m) und einer Zuluftöffnung (mit einer Breite von 4 m und einer Höhe von 1,5 m) in der Nähe des Kreisverkehrs und bei der Einfahrt zur Busgarage I und II platziert. Bezüglich des Tunnelquerschnitts gelten die gleichen Einschränkungen sowie Abmessungen wie zuvor bei der Rauchausbreitungssimulation im Citytunnel erwähnt. Die berücksichtigten Steigungen können wiederum der Tabelle 3 und Tabelle 7 entnommen werden.

Das Rechengitter besteht ausschließlich aus einem strukturierten Hexaedernetz, bei dem alle Elemente rechtwinkelig sind. Um dies zu gewährleisten, wurden bestimmte Geometriedetails nicht mit aufgelöst, welche ohnehin aufgrund der geringen Strömungsbeeinflussung vernachlässigbar sind.

Abbildung 15: Berechnungsgebiet für die Rauchausbreitungssimulation im Citytunnel.

Nordportal

Südportal

Zufahrt Bus Terminal

Brandort

Absaugstelle

Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 16: Berechnungsgebiet für die Rauchausbreitungssimulation im Bus Terminal.

10.3 Randbedingungen

10.3.1 Brandquelle

Als Brandquelle im Citytunnel wird ein Brand (LKW) mit einer Wärmefreisetzung von 30 MW, reduziert um den Brandwirkungsgrad von Brand = 0,75 (30MW * 0,75 = 22,5 MW) wie nach RVS 09.02.31 vorgegeben definiert. Die Brandquelle im Bus Terminal beträgt 38,22 MW, welche sich laut den Berechnungen in Punkt 9.1 ergab. Die Wärme wird in diesem Fall durch einen Bus mit einer Länge von 15 m, einer Breite von 3 und einer Höhe von 4 m freigesetzt. Der LKW im Citytunnel besitzt die gleichen Abmessungen jedoch mit einer Länge von 18 m.

In FDS wird die Brandquelle als Brandleistung pro Fläche angegeben (kW/m²). Die Fläche, über die die Wärmefreisetzung erfolgt, befindet sich in beiden Fällen in 4 m Höhe und hat für den LKW eine Abmessung von 18 m x 3 m (entspricht 54 m²) und für den Bus eine Abmessung von 15 m x 3 m (entspricht 45 m²). Daraus ergibt sich eine Brandleistung pro Fläche von 416,67 kW/m² für den LKW (entspricht Brandleistung von 22,5 MW) und 849,33 kW/m² für den Bus (entspricht Brandleistung von 38,22 MW). Die Position der Brandquellen kann Abbildung 15 bzw. Abbildung 16 entnommen werden.

Aus den Brandversuchen im Memeorial-Tunnel geht hervor, dass häufig die Wärmefreisetzung linear vom Beginn des Brandes bis zur maximalen Wärmefreisetzung erfolgt. Die Dauer dieses Hochfahrprozesses beträgt in etwa 3 Minuten. Dies wurde für die vorliegenden Simulationen übernommen. Nach dem Hochfahrprozess wird die Wärmefreisetzung konstant über eine Dauer von etwa 10 Minuten auf 22,5 MW (Brand im Citytunnel) bzw. 38,33 MW (Brand im Bus Terminal) gehalten.

Brandort

Absaugstelle

Wandscheibe mit Brandschutztor und

Zuluftöffnung

Wandscheibe mit Brandschutztor und

Zuluftöffnung

Nordportal

Südportal

Kreis- verkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


10.3.2 Absaugung

Die Absaugöffnung beträgt für die Simulation im Citytunnel 13 m² und für das Bus Terminal 12 m². Als Randbedingung wird für die Absaugmenge im Citytunnel ein Volumenstrom von 200 m³/s und für die Busgarage ein Massenstrom von 91 kg/s definiert. Es wird angenommen, dass der Brand nach 30 s detektiert wird und anschließend nach einer linearen Hochfahrzeit der Lüfter von 3 Minuten die maximale Absaugleistung erreicht. Die Position der Absaugöffnungen kann der Abbildung 15 bzw. Abbildung 16 entnommen werden.

10.3.3 Brandschutztore

Die Brandschutztore in den Brandabschnittsbegrenzungen werden in der Simulation 15 s nach der Branddetektion (30 s) verschlossen. Das Nachströmen der Zuluft in den brandabschnitt wird durch die Absperrklappen in den Wandscheiben ermöglicht.

10.3.4 Abgrenzung Rechengebiet

Brandfall im Citytunnel

Als Randbedingung für das Nord- und Südportal ist eine Druckrandbedingung von 0 Pa definiert worden. Dadurch herrscht zwischen dem Nord- und Südportal strömungstechnisch ein Gleichgewicht, welches durch die Strahlventilatoren im Tunnel gewährleistet werden kann. Damit es im Brandfall zu keinem Überströmen der Rauchgase in das Bus Terminal kommt, wird das Brandschutztor in der Brandabschnittsbegrenzung in der Nähe des Kreisverkehrs geschlossen. Als Randbedingung für das geschlossene Brandschutztor wird bei der Zufahrt zum Bus Terminal eine Wand definiert.

Brandfall im Bus Terminal

Für die Abgrenzung zur Busgarage I und II sowie für das Nord- und Südportal des Citytunnels wird bei diesem Simulationsfall eine Druckrandbedingung von 0 Pa gesetzt, um die Zuströmung zum Brandabschnitt möglichst wenig zu beeinflussen.

10.4 Ergebnisse der Rauchgasausbreitungssimulation im Citytunnel

In den nachfolgenden Abbildungen (Abbildung 17 bis Abbildung 20) ist die Rauchgasausbreitung im Citytunnel nach unterschiedlichen Simulationszeiten dargestellt. Der Brand startet zum Zeitpunkt t=0 und erreich nach 3 Minuten (t=180s) die maximale Brandleistung von 22,5 MW. Die Absaugung startet bei t=30s und erreicht nach weiteren 3 Minuten (t=210s) die maximale Absaugstärke von 200 m³/s. Der Brandort ist rot und die Absaugstelle blau eingefärbt. Rechts befindet sich das Südportal und links das Nordportal.

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die Rauchgase breiten sich in beide Richtungen aus und die Absaugung wird gestartet.

Abbildung 17: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 30s (Beginn der Absaugung)

Die Ausbreitungslänge der Rauchgase beträgt bereits ca. 200 m (50 m vom Brandort zum Kreisverkehr). Aufgrund der Steigung im Citytunnel ist die Ausbreitung der Rauchgase in Richtung Nordportal stärker.

Abbildung 18: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 120s

Simulationszeit: 30 s


Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Nach Erreichen der maximalen Brandlast beträgt die Ausbreitungslänge der Rauchgase 230 m. Die stärkste Verrauchung findet zwischen dem Brandort und der Absaugstelle statt. Durch das sogenannte „back layering“ werden die Rauchgase entgegen der Grundströmung in Richtung Kreisverkehr transportiert.

Abbildung 19: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 180s (Erreichen der maximalen

Brandlast).

Die Ausbreitungslänge in Richtung Nordportal blieb konstant und die maximale Absaugmenge wird erreicht.

Abbildung 20: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 210s (Erreichen der maximalen

Absaugmenge)



Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Nach Erreichen der maximalen Absaugmenge ziehen sich die Rauchgase zurück, sodass sich die Ausbreitungslänge reduziert.

Abbildung 21: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 450s (4 Minuten nach

Erreichen der maximalen Absaugmenge)

Das „back layering“ breitet sich mit der Zeit immer mehr aus, sodass es zur leichten Verrauchung des Kreisverkehrs kommt.

Abbildung 22: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 1000s.



Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Nordportal

Südportal


Kreisverkehr

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


10.5 Ergebnisse der Rauchgasausbreitungssimulation im Bus Terminal

In den nachfolgenden Abbildungen (Abbildung 23 bis Abbildung 29) ist immer oben die Rauchausbreitung im Bus Terminal und unten die Strömungsgeschwindigkeit in x-Richtung in einer Ebene die sich in 4 m Höhe befindet dargestellt. Die Positive Strömungsgeschwindigkeit ist vom Bus Terminal in Richtung Kreisverkehr definiert. Der Brand startet wieder zum Zeitpunkt t=0 und erreicht nach 3 Minuten (t=180s) die maximale Brandlast von 38,22 MW. 15 s nach der Branddetektion (t=45s) werden die Brandschutztore geschlossen. Die Absaugung startet bei t=30s und erreich wiederum nach weiteren 3 Minuten (t=210s) die maximale Absaugmenge von 91kg/s. Gleich wie beim vorherigen Simulationsfall ist der Brandort rot und die Absaugstelle blau dargestellt.

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4

Geschwindigkeit in x-Richtung (m/s)

Simulationszeit: 30 s Nordportal

Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I

Busgarage II Nordportal

Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die Rauchgase breiten sich gleichmäßig in beide Richtungen aus. Die Brandschutztore sind noch offen.

Abbildung 23: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung

unten im Bus Terminal nach 30s. (Beginn der Absaugung)

Die Brandschutztore sind geschlossen. Einige Rauchgase sind bei den offenen Tore über die Brandabschnittsgrenzen getreten und strömen Richtung Kreisverkehr. Die Strömungsgeschwindigkeit außerhalb des Brandeinflusses beträgt nauhezu 0 m/s.


unten im Bus Terminal nach 45s (Brandschutztore sind geschlossen).

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4



Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die Absaugung ist bereits soweit hochgefahren, dass Frischuft über die Öffnungen der Brandabschnitte zuströmt und somit die übergetreten Rauchgase zurückgedruckt wurden und in weiterer Folge ein Verrauchen des Citytunnels verhindert wird. Die Rauchgase haben bereits die Abzweigung zu den Busgaragen erreicht.


unten im Bus Terminal nach 120s.

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4



Einströmen der Zuluft

Nordportal

Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Nach Erreichen der maximalen Brandlast sind die Rauchgase bereits bis zur Brandabschnittsbegrenzung der Busgarage I aufgrund der Steigung zur Busgarage vorgedrungen. Ein Überströmen der Rauchgase in nebenliegende Brandabschnitte wird durch die kontinuierliche Frischluftansaugung bei den Brandabschnittsöffnungen verhindert.


unten im Bus Terminal nach 180s (Erreichen der maximalen Brandlast).

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4



Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die maximale Absaugmenge wird erreicht, wodurch sich die Zuströmung noch wieter erhöht hat. Die stärkste Verrauchung findet zwischen der Brandquelle und der Absaugung statt.


unten im Bus Terminal nach 210s (Erreichen der maximalen Absaugmenge).

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4



Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die Zuströmung zum Brandabschnitt bleibt aufrecht und die Ausbreitung der Rauchgase ist unverändert. Die benachbarten Brandabschnitte bleiben gänzlich rauchfrei.


unten im Bus Terminal nach 750s ( 9 Minuten nach Erreichen der maximalen Absaugmenge).

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4



Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Die Stärke der Verrauchung bleibt gleich und ein Überströmen der Rauchgase in benachbarte Brandabschnitte kann ausgeschlossen werden. Durch eine Erhöhung der Absaugmenge wird mehr Frischluft über die Brandabschnittsbegrenzungen angesaugt und die Rauchgase können dadurch stärker verdünnt werden. Zu berücksichtigen ist dabei jedoch die Erhöhung der Druckdifferenz zwischen den Wandscheiben aufgrund der höheren Einströmgeschwindigkeit. Abhilfe könnte durch das Vergrößern der Zuluftöffnungen geschaffen werden.


unten im Bus Terminal nach 1000s.

-4,6 -3,9 -3,2 -2,5 -1,8 -1,1 -0,4 0,3 1,0 1,7 2,4


Simulationszeit: 1000 sNordportal

Südportal

Kreis- verkehr

Busgarage I


Südportal

Kreisverkehr

Busgarage I

Busgarage II

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


11 Kostenschätzung

Die Schätzkosten sind in Tabelle 25 getrennt nach Lüftungssystem Citytunnel, Flucht- und Rettungsstollen und Lüftungssystem Bus Terminal aufgelistet. Die Angaben basieren auf Preisbasis 2011 und sind exklusiv, Regieleistungen, Türe und Tore, Prüfungen und Tests (wie z.B. Abnahme von Klappen, Axialventilatoren usw.) sowie ohne Wartung und Instandhaltung zu sehen. Die Schätzkosten sind in Tabelle 26 zusammengefasst.

Tabelle 25: Auflistung der Schätzkosten des Lüftungssystems, Preisbasis 2011.

Position Anzahl EH PP

Lüftungssystem Citytunnel

Strahlventilator im Fahrraum 15kW inkl. FU und Aufhängekonstruktion

12 € 24 800.00 € 297 600.00

Strahlventilator im Fahrraum 30kW inkl. FU und Aufhängekonstruktion

2 € 32 000.00 € 64 000.00

Umlenkschaufel 1 € 20 000.00 € 20 000.00

Absperrklappen Lüftungskanäle 2 € 27 000.00 € 54 000.00

Abluftventilator inkl. Messumformerschrank und FU 570 kW

1 € 503 000.00 € 503 000.00

VME € 400 000.00 € 0.00

FU € 38 000.00 € 0.00

Einlaufdüse € 5 000.00 € 0.00

Übergangsstücke zw. Diffusor VME und Einlaufdüse VME

€ 8 000.00 € 0.00

Diffusor € 18 000.00 € 0.00

Kompensator € 8 000.00 € 0.00

Messumformerschrank € 9 000.00 € 0.00

Messgeräte € 10 000.00 € 0.00

Verkabelung € 7 000.00 € 0.00

Ventilatorabsperrklappe 1 € 35 000.00 € 35 000.00

Schalldämpfer Punktabsaugung (Normalbetrieb) 1 € 160 000.00 € 160 000.00

Montagekran (Hublast 16t) 1 € 75 000.00 € 75 000.00

Wartungssteg 0 € 25 000.00 € 0.00

Fremdbelüftungsanlage 1 € 15 000.00 € 15 000.00

Inbetriebsetzung und Inbetriebnahme 0.5 € 80 000.00 € 40 000.00

1 Monat Probebetrieb 0.5 € 35 000.00 € 17 500.00

Nachrechnung Lüftung 0.5 € 50 000.00 € 25 000.00

Strömungs‐ und Brandversuche 0.5 € 60 000.00 € 30 000.00

Ersatzmaterialien Lüftungssystem Citytunnel 5% € 32 580.00 € 32 580.00

Baustellengemeinkosten Citytunnel € 95 807.60 € 95 807.60

Flucht‐ und Rettungsstollen

Brandschutzklappe Schleuse EQ und GQ 3 € 4 800.00 € 14 400.00

Axialventilator inkl. FU Schleuse EQ und GQ 3 € 8 800.00 € 26 400.00

Axialventilator inkl. FU F+R Stollen 1 € 26 500.00 € 26 500.00

Brandschutzklappe Schleuse F+R Stollen 1 € 4 800.00 € 4 800.00

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Drosselklappe Schleuse F+R Stollen 1 € 6 500.00 € 6 500.00

Druckdifferenzmessung + Regelung 3 € 16 500.00 € 49 500.00

Ersatzmaterialien Flucht‐ und Rettungsstollen 1 € 35 000.00 € 35 000.00

Lüftungssystem Bus Terminal

Abluftklappe 3m x 4m 13 € 29 000.00 € 377 000.00

Frischluftimpulsjalousien 3m x 3m 5 € 29 335.00 € 146 675.00

Absperrklappen Lüftungskanäle 5 € 27 000.00 € 135 000.00

Umlenkschaufel 4 € 20 000.00 € 80 000.00

Brandschutzklappe für Brandschutztore Busgargae 6m²

11 € 16 500.00 € 181 500.00

Abluftventilator inkl. Messumformerschrank und FU 190 kW

1 € 314 500.00 € 314 500.00

VME € 240 000.00 € 0.00

FU € 15 500.00 € 0.00

Einlaufdüse € 5 000.00 € 0.00


€ 8 000.00 € 0.00

Diffusor € 18 000.00 € 0.00

Kompensator € 4 000.00 € 0.00


Messgeräte € 10 000.00 € 0.00

Verkabelung € 5 000.00 € 0.00

Zuluftventilator inkl. Messumformerschrank und FU 220 kW

1 € 322 500.00 € 322 500.00

VME € 250 000.00 € 0.00

FU € 13 500.00 € 0.00

Einlaufdüse € 5 000.00 € 0.00


€ 8 000.00 € 0.00

Diffusor € 18 000.00 € 0.00

Kompensator € 4 000.00 € 0.00


Messgeräte € 10 000.00 € 0.00

Verkabelung € 5 000.00 € 0.00

Ventilatorabsperrklappe 2 € 35 000.00 € 70 000.00

Schalldämpfer Punktabsaugung (Normalbetrieb) 0 € 160 000.00 € 0.00

Montagekran (Hublast 16t) 1 € 75 000.00 € 75 000.00

Wartungssteg 0 € 25 000.00 € 0.00

Fremdbelüftungsanlage 2 € 15 000.00 € 30 000.00

Inbetriebsetzung und Inbetriebnahme 0.5 € 80 000.00 € 40 000.00

1 Monat Probebetrieb 0.5 € 35 000.00 € 17 500.00

Nachrechnung Lüftung 0.5 € 50 000.00 € 25 000.00

Strömungs‐ und Brandversuche 0.5 € 60 000.00 € 30 000.00

Ersatzmaterialien Lüftungssystem Bus Terminal 5% € 53 258.75 € 53 258.75

Baustellengemeinkosten Bus Terminal € 132 855.36 € 132 855.36

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Tabelle 26: Zusammenfassung der Schätzkosten.

Position Anzahl EH PP

Zusammenfassung

Lüftungssystem Citytunnel inkl. Flucht‐ und Rettungsstollen € 1 627 587.60

Lüftungssystem Bus Terminal € 2 030 789.11

SUMME € 3 658 376.71

Unvorhergesehenes 0.00% € 0.00

Schätzkosten(Preisbasis 2011, Unschärfe ±15%) € 3 658 376.71

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


12 Zusammenfassung

Der Citytunnel ist von Süden nach Norden durch den Kapuzinerberg (Stadt Salzburg) geplant und soll als Verkehrsentlastung von Wohnbereichen dienen. Etwa in der Mitte des Citytunnels ist ein unterirdischer Kreisverkehr vorgesehen, von dem aus ein unterirdisches Bus Terminal mit 100 Busstellplätzen erreicht werden kann. Auf Basis der ermittelten Reisebusfrequenz muss von rd. 100 Reisebussen in der Zeit von 9 - 12 Uhr und von einer maximale Fahrzeugfrequenz von 36 Bussen pro Stunde ausgegangen werden. Für den Citytunnel ist ein Gegenverkehrsbetrieb mit einer überwiegend zweispurigen Fahrbahn vorgesehen.

Es sind für die Be- und Entlüftung des gesamten Tunnelsystems zwei Lotschächte im Kapuzinerberg geplant. Ein Lotschacht (Abluftschacht Citytunnel) für die Entlüftung des Citytunnels und ein zweiter Lotschacht (Zuluftschacht Bus Terminal) für die Be- und Entlüftung (Entlüftung nur im Brandfall) des Bus Terminals.

Für das Bus Terminal ist als Lüftungssystem aufgrund der Größe und der hohen Brandbelastung eine mechanische Brandrauchentlüftungsanlage gemäß TRVB S 125 erforderlich. Die Frischluftmenge im Normalbetrieb entspricht nach den Richtlinien 9,3 m³/s. Diese Frischluftmenge wurde infolge der lüftungstechnischen Umsetzung einer gleichverteilten Einblasung auf 50 m³/s erhöht. Entsprechend der Richtlinie für Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (TRVB S 125) ergab sich für den Brandfall eine Absaugmenge von 200 m³/s bei einer Temperatur von 741K (also ein abzusaugender Massenstrom von 91kg/s). Anhand dieser Absaugmengen ergab sich für die Frischluftzufuhr eine Ventilatorleistung von 181 kW und für die Absaugung im Brandfall eine Ventilatorleistung von 217kW. Der Lotschacht für das Bus Terminal wird getrennt ausgeführt, sodass im Brandfall einerseits Frischluft angesaugt und andererseits die Abluft ausgeblasen werden kann.

Infolge der Voraussetzung, dass der Citytunnel im Gegenverkehr betrieben wird und der hohen Verkehrszahlen ist als Lüftungssystem für den Citytunnel eine Längslüftung mit Punktabsaugung lt. RVS 09.02.31 erforderlich. Die Frischluftmengenberechnung gemäß RVS 09.02.32 ergab eine erforderliche Frischluftzufuhr von 15 m³/s. Aufgrund des Erfordernisses, dass im Normalbetrieb keine Tunnelabluft bei den Portalen austritt, wird die schadstoffbeladene Luft zentral über die Punktabsaugung abgesaugt. Um keinen Austritt der Tunnelabluft bei den Portalen zu gewährleisten, ist es notwendig eine Luftmenge von mindesten 95 m³/s abzusaugen. Zusammen mit der Abluft des Bus Terminals (50 m³/s) ergibt sich im Normalbetrieb eine Absaugmenge von 145 m³/s. Im Brandfall ist ein Volumenstrom von 200 m³/s (bei 20°C) abzusaugen. Für den Citytunnel ist somit ein Abluftventilator mit der Leistung von 253 kW im Normalbetrieb und von 570 kW im Brandfall erforderlich. Zwecks Lärmreduzierung ist am Ende des Lotschachtes ein Schalldämpfer vorgesehen. Zusätzlich zum Abluftventilator sind 10 Strahlventilatoren (8 + 2 Reserve) im Fahrraum erforderlich, um die Längsströmung im Brandfall zu beeinflussen.

Um die Rauchausbreitung im Brandfall zu beurteilen, wurde eine dreidimensionale Strömungssimulation zu einem Brandfall im Citytunnel und eine zu einem Brandfall im Bus Terminal durchgeführt. Die Simulation zu dem Brandfall im Citytunnel zeigte, dass eine Rauchausbreitung nur in unmittelbarer Nähe des Brandortes und der Absaugstelle

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


stattfindet. Das Hinzuschalten von Strahlventilatoren ist erforderlich, um die Rauchausbreitung und die Zuströmung zur Absaugstelle bei strömungstechnischen Beeinflussungen (wie z.B.: Portaldrücke, ungleichmäßige Aufteilung der Fahrzeuge im Tunnel beim Brandfall, unterschiedliche Zuströmlängen vom Portal zur Absaugstelle usw.) zu gewährleisten. Die Rauchausbreitungssimulation im Bus Terminal hat ergeben, dass der betroffene Brandabschnitt mit ausreichend Zuluft versorgt werden kann und die benachbarten Brandabschnitte rauchfrei bleiben.

Die Ausrüstungskosten des Lüftungssystems für den Citytunnel und das Bus Terminal inkl. Belüftung des Flucht- und Rettungsstollens unter den in Punkt 11 angegebenen Annahmen betragen etwa 3,5 € Mio.

Tabelle 27: Übersicht - Lüftungssystem für Citytunnel und Bus Terminal

Lüftungssystem

Citytunnel Längslüftung mit Punktabsaugung gemäß RVS 09.02.31 [7]

Bus Terminal Brandrauchentlüftungsanale als mechanisches Lüftungssystem gemäß TRVB S 125 [14]

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


13 Verwendete Unterlagen

[1] Idelchik I.E.; Fried E.: Flow Resistance: A design guide for engineers; Hemisphere Publishing Corporation; ISBN 0-89116-435-9

[2] McGrattan, K., Hostikka, S., Floyd, J., Baum, H., and Rehm, R., “Fire Dynamics Simulator (Version5) Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model”, NIST Special Publication 1018-5, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MA, July 2008, 92 p.

[3] McGrattan, K., Klein, B., Hostikka, S., and Floyd, J., “Fire Dynamics Simulator (Version 5) User’s Guide”, NIST Special Publication 1019-5, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MA, July 2008, 188 p.

[4] McGrattan, K., McDermott, R., Hostikka, S., K., and Floyd, J., “Fire Dynamics Simulator (Version5) Technical Reference Guide Volume 2: Verification”, NIST Special Publication 1018-5, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MA, July 2008, 23 p.

[5] McGrattan, Hostikka, S., K., Floyd, J., and Klein, B., “Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference Guide Volume 3: Validation”, NIST Special Publication 1018-5, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MA, July 2008, 171 p.

[6] VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (GVC): Vdi-Wärmeatlas; 10. Auflage, Springer-Verlag, Karlsruhe und Düsseldorf Juni 2005

[7] BMVIT: RVS 09.02.31, “Grundlagen”; Ausgabe August 2008, Wien

[8] BMVIT: RVS 09.02.21, “Luftbedarfsberechnung”; Ausgabe Juni 2010, Wien

[9] BMVIT: RVS 03.01.11, “Überprüfung der Anlagenverhältnisse von Straßen (ÜAS)”; Ausgabe Juni 1995, Wien

[10] ASFINAG: PLaPB 800.542.1000, “Tunnel - Lüftung (TLü) Technische Richtlinie”; Version 0.50, Dezember 2010, Wien

[11] ASFINAG: PLaPB 800.542.2000, “Tunnel - Lüftung (TLü) Technische Spezifikation”; Version 0.50, Dezember 2010, Wien

[12] Kommission der europäischen gemeinschaften: “Richtlinie des europäischen Parlaments und des Rates über Mindestanforderungen für die Sicherheit von Tunnel im transeuropäischen Straßennetz”; Ausgabe April 2004, Brüssel

[13] BMVIT: STSG, “Bundesgesetz über die Sicherheit von Straßentunnel (Straßentunnel-Sicherheitsgesetz –STSG)”; Fassung Februar 2011, Wien

[14] TRVB S 125; “Rauch- und Wärmeabzugsanlagen”, Ausgabe 1997

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


[15] TRVB A 126; “Brandschutztechnische Kennzahlen verschiedener Nutzungen, Lagerungen, Lagergüter”, Ausgabe 1987

[16] Land Salzburg: “Landesgesetzblatt”, Ausgabe Jänner 2004, Salzburg

[17] ÖNORM H 6003: “Lüftungstechnische Anlagen für Garagen – Grundlagen, Planung, Dimensionierung”, Ausgabe Dezember 2005

[18] BMWFJ: “Technische Grundlage für die Beurteilung von Emissionen und Immissionen aus Garagen”, Ausgabe 2010

[19] BMWFJ: “Technische Grundlage – Emission von Kraftfahrzeugen im Bereich von Abstellflächen” Ausgabe 2010

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


14 Tabellen- und Abbildungsverzeichnis

Tabelle 1: Richtlinien und Vorschriften für die Planung. ................................................................... 7

Tabelle 2: Bestandspläne des Citytunnel und des Busterminals sowie weitere Unterlagen ............. 7

Tabelle 3: Auflistung der Regelquerschnitte des Citytunnels ............................................................ 9

Tabelle 4: Windgeschwindigkeiten, Winddruck und barometrische Druckdifferenzen. ................... 10

Tabelle 5: Verkehrszahlen Gesamtquerschnitt 2020 (E-Mail vom 23.11.2010, IKK ZT-GmbH) ..... 12

Tabelle 6: Berechungsparameter für Fahrzeugbelegung im Citytunnel – Gegenverkehr 2020. ..... 13

Tabelle 7: Auflistung der Regelquerschnitte des Bus Terminals ..................................................... 13

Tabelle 8: Einsatzbereiche für Lüftungssystems gemäß RVS 09.02.31. ........................................ 14

Tabelle 9: Auflistung der Frischluftmengen für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten im Tunnel. ........................................................................................................................................................ 17

Tabelle 10: Auflistung der Fahrweglängen der Lüftungsabschnitte des Bus Terminals ................. 18

Tabelle 11: Emissionsfaktoren für das Jahr 2020 ........................................................................... 18

Tabelle 12: Auflistung der Fahrzeugfrequenzen und Anzahl der Stellplätze im Bus Terminal ....... 19

Tabelle 13: Auflistung der Emissionsmengen und der Frischluftmengen der Lüftungsabschnitte des Bus Terminals ................................................................................................................................. 19

Tabelle 14: Auflistung der Frischluftmengen lt. Mindestluftwechsel aller Lüftungsabschnitte des Bus Terminals ........................................................................................................................................ 20

Tabelle 15: Kenndaten der Strahlventilatoren für den Citytunnel. ................................................... 31

Tabelle 16: Anzahl der erforderlichen Strahlventilatoren für den Normalbetrieb und dem Brandfall32

Tabelle 17: Leistungsdaten des Abluftventilators für die Punktabsaugung im Normalbetrieb ........ 33

Tabelle 18: Leistungsdaten des Abluftventilators für die Punktabsaugung im Brandbetrieb .......... 33

Tabelle 19: Auflistung der Berechnungsparameter für die Bestimmung der Absaugmenge im Brandfall des Bus Terminals ........................................................................................................... 35

Tabelle 20: Auflistung des Mindestluftwechsels im Brandfall aller Lüftungsabschnitte (Abbildung 4) des Bus Terminals .......................................................................................................................... 35

Tabelle 21: Kenndaten der Strahlventilatoren für das Bus Terminal. .............................................. 36

Tabelle 22: Leistungsdaten des Zuluftventilators für die Frischlufteinbringung im Normalbetrieb .. 38

Tabelle 23: Leistungsdaten des Zuluftventilators für die Frischlufteinbringung im Brandfall .......... 38

Tabelle 24: Leistungsdaten des Abluftventilators im Brandfall ........................................................ 38

Tabelle 25: Auflistung der Schätzkosten des Lüftungssystems, Preisbasis 2011. ......................... 53

Tabelle 26: Zusammenfassung der Schätzkosten. ......................................................................... 55

Tabelle 27: Übersicht - Lüftungssystem für Citytunnel und Bus Terminal ...................................... 57

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 1: Lageplan Citytunnel Busgarage Kapuzinerberg (Quelle: Ausschreibungsunterlagen). 5

Abbildung 2: Windrose für das Untersuchungsgebiet ..................................................................... 11

Abbildung 3: Luftbedarf in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit im Citytunnel für die Einhaltung der Grenzwerte für CO und der Trübe. ........................................................................................... 16

Abbildung 4: Einteilung der Lüftungsabschnitte des Bus Terminals für den Normalbetrieb. .......... 17

Abbildung 5: Lüftungsschema für Bus Terminal im Normalbetrieb mit Querschnittsflächen .......... 22

Abbildung 6: Lüftungsschema für Citytunnel im Normalbetrieb ...................................................... 23

Abbildung 7: Schematische Darstellung der Brandabschnittstrennung .......................................... 25

Abbildung 8: Lüftungsschema für Brand in der Busgarage I (links) und im Terminal (rechts) ........ 26

Abbildung 9: Lüftungsschema für Brand in der Busgarage II (links) und in der Zufahrt zum Bus Terminal (rechts) ............................................................................................................................. 27

Abbildung 10: Lüftungsschema für Brand im mittleren Brandabschnitt im Citytunnel ..................... 28

Abbildung 11: Lüftungsschema für Brand im südlichen Brandabschnitt im Citytunnel ................... 28

Abbildung 12: Lüftungsschema für Brand im nördlichen Brandabschnitt im Citytunnel .................. 28

Abbildung 13: Schematisch Darstellung des Flucht und Rettungsstollens für den Citytunnel ........ 29

Abbildung 14: Temperaturverlauf der Luft im Tunnel. ..................................................................... 30

Abbildung 15: Berechnungsgebiet für die Rauchausbreitungssimulation im Citytunnel. ................ 40

Abbildung 16: Berechnungsgebiet für die Rauchausbreitungssimulation im Bus Terminal. ........... 41

Abbildung 17: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 30s (Beginn der Absaugung)43

Abbildung 18: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 120s ................................... 43

Abbildung 19: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 180s (Erreichen der maximalen Brandlast). .................................................................................................................... 44

Abbildung 20: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 210s (Erreichen der maximalen Absaugmenge) ............................................................................................................. 44

Abbildung 21: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 450s (4 Minuten nach Erreichen der maximalen Absaugmenge) ....................................................................................... 45

Abbildung 22: Darstellung der Rauchausbreitung im Citytunnel nach 1000s. ................................ 45

Abbildung 23: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 30s. (Beginn der Absaugung) ...................................................................... 47

Abbildung 24: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 45s (Brandschutztore sind geschlossen). ................................................... 47

Abbildung 25: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 120s............................................................................................................. 48

Abbildung 26: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 180s (Erreichen der maximalen Brandlast). ................................................ 49

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


Abbildung 27: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 210s (Erreichen der maximalen Absaugmenge). ........................................ 50

Abbildung 28: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 750s ( 9 Minuten nach Erreichen der maximalen Absaugmenge). ............. 51

Abbildung 29: Darstellung der Rauchausbreitung oben und der Geschwindigkeit in x-Richtung unten im Bus Terminal nach 1000s........................................................................................................... 52

Dokument-Nr.

FVT-54/11/MB V&U 09/39/6400


Schlussbericht

Version: 4.0

freigegeben


15 Anhang

Abbildung von montierten Strahlventilatoren in einem Straßentunnel:

Abbildung von zwei nebeneinanderliegenden eingebauten Axialventilatoren:

Documents

Machbarkeitsstudie Lüftung Citytunnel V 4 · PDF fileTRVB S125 Rauch- und Wärmeabzugsanlagen Ausgabe November 1997 TRVB A 126 Brandschutztechnische Kennzahlen verschiedener Nutzungen,