Ventilation

Von aussen nicht sichtbar, laufen im Inneren des neuen Tunnels unterschiedlichste Ausrüstungsarbeiten rund um die Betriebs- und Sicherheitsausrüstung (BSA). Zu dieser zählt die Ventilation, die im Betrieb diverse Aufgaben übernehmen wird. Im Normalbetrieb unterstützen die Ventilatoren, die in den vergangenen Monaten an verschiedenen Orten im Tunnel montiert wurden, die natürliche Lüftung des Tunnels nach Bedarf und sorgen somit dafür, dass die Schadstoffbelastung im Fahrraum möglichst gering gehalten wird: Die Ventilation bewegt Frischluft in den Tunnel und die mit Abgasen belastete Luft aus dem Tunnel. Im Ereignisfall werden die entstehenden Rauchgase abgeführt, um die Belastung auf den Fluchtwegen zu minimieren.

Unterschiedliche Ventilatorentypen
In der Tunnelanlage kommen drei verschiedene Ventilatorentypen zum Einsatz. Die auffälligste Form sind die Strahlventilatoren, die gut sichtbar an der Tunneldecke untergebracht sind. Die Strahlventilatoren unterstützen die natürliche Luftbewegung in Längsrichtung des Tunnels, die durch den Höhenunterschied zwischen dem Bahntal und der Engi eintritt. Sie kommen zum Einsatz, wenn im Normalbetrieb die im Fahrraum gemessenen Schadstoffwerte einen Grenzwert überschreiten. Eine Gruppe von vier Strahlventilatoren befindet sich im Portalbereich Bahntal – eine zweite Gruppe von drei Ventilatoren in der Mitte des Tunnels.

Die zweite Form der Ventilatoren ist für die Verkehrsteilnehmer nicht sichtbar: Kommt es bei einem Ereignis im Tunnel zu einer Rauchentwicklung, werden die entstehenden Rauchgase über sogenannte Abluftklappen, die sich über dem Brandherd in der Zwischendecke öffnen, abgeführt. Dies geschieht mit zwei leistungsstarken, in der Unterverteilzentrale Engi installierten Abluftventilatoren, welche die Luft aus dem Tunnel ziehen und über einen speziellen Kamin in der Engi abführen. Unterstützt werden diese Abluftventilatoren dabei von den Strahlventilatoren: Diese sorgen dafür, dass sich eine Verrauchung des Tunnels auf maximal 300 Meter beschränkt, indem sie den Rauch zu den Abluftklappen blasen.

Der dritte Ventilatorentyp kommt für die Belüftung des Sicherheitsstollens (SiSto) zum Einsatz. Er sorgt dafür, dass dort ständig Überdruck herrscht und somit in einem Ereignisfall keine schädlichen Rauchgase in den Fluchtbereich gelangen können. Durch den dauernden Betrieb dieser «SiSto-Ventilatoren» ist im Sicherheitsstollen zudem laufend ausreichend frische Atemluft vorhanden, sodass Verkehrsteilnehmer den Tunnel im Ereignisfall sicher verlassen können.

Strahlventilatoren
Mit einem Gewicht von je 2,3 Tonnen, einem Laufraddurchmesser von 1,25 m und einer Länge von 4,1 m bringen diese Ventilatoren beachtliche Rahmendaten mit sich. Der Motor, mit dem das Laufrad bewegt wird, hat eine Leistung von maximal 90 kW, womit ein Schub (der ausgestossenen Luft) von ca. 2250 N erzeugt wird.
Diese Ventilatoren funktionieren reversibel. Das bedeutet, dass der Schub je nach Bedarf in die eine oder andere Richtungen wirken kann. Die Längsströmung der Luft im Tunnel lässt sich daher in beide Richtungen beeinflussen.

Montagearbeiten mit einem Spezialfahrzeug

Die schweren Strahlventilatoren wurden mit der Plattform eines speziellen Fahrzeuges an die Decke gehoben. Auf diese Weise konnten die Ventilatoren exakt ausgerichtet und an der richtigen Position an der Tunneldecke sicher verankert werden.

Abluftventilatoren
Im Unterschied zu den Strahlventilatoren kommen die Abluftventilatoren nur in ausserordentlichen Fällen zum Einsatz. In erster Linie dienen sie der raschen Abführung von schädlichen Rauchgasen, sollte es im Tunnel zu einem entsprechenden Ereignis kommen.

Die Abluftventilatoren sind in jeder Hinsicht deutlich grösser als die Strahlventilatoren. Mit einem Laufraddurchmesser von 2,1 m, einem Gesamtgewicht von je 13,5 Tonnen und einer Länge von 10,3 m spielen die Abluftventilatoren in einer anderen Liga – auch was deren Leistung angeht.

Im Unterschied zu den Strahlventilatoren ziehen die Abluftventilatoren die Luft nur in eine Richtung. Über Lüftungsklappen wird im Brandfall die mit Rauchgasen belastete Luft möglichst brandortnah mit mindestens 225 m3/s aus dem Fahrraum abgesaugt. Die Abluftventilatoren erzeugen dieses Vakuum mit einer beachtlichen Leistung von 400 kW. Damit die Ventilatoren schnell und stabil anfahren können, verfügen ihre Laufräder über hydraulisch verstellbare Schaufeln. Aufgrund der hohen Leistung muss der Abluftkanal regelmässig gereinigt werden. Lose Teile könnten sonst angesaugt werden, herumfliegen und die Schaufeln der Turbine beschädigen.

Logistisch bedeutete der Einbau der grossen Ventilatoren keine grosse Herausforderung. Einerseits stellt ein Tunnelneubau eine einfachere Ausgangslage als beispielweise der Umbau einer bestehenden Anlage dar. Und andererseits sind schon bei der Projektierung und beim Bau der Unterverteilzentrale Engi ideale bauliche Voraussetzungen geschaffen worden, um einen reibungslosen Einbau zu ermöglichen. So konnten die Ventilatorenteile vor Ort vom LKW aus durch die Einbringöffnung in die Unterverteilzentrale eingehoben werden, um sie dort mit Hilfe des vorhandenen Krans am vorgesehenen Platz zu positionieren und zusammenzubauen (vgl. nachfolgende Bilder).

Einbau der Abluftventilatoren

Fertig montierter Abluftventilator

SiSto-Ventilatoren
Der kleinste Typ der drei verschiedenen Ventilatoren kommt für die Belüftung des Sicherheitsstollens (SiSto) zum Einsatz. Mit einem Durchmesser von 1,1 m und vier Tonnen Gewicht für die gesamte SiSto-Lüftungsanlage handelt es sich aber immer noch um respektable Kennzahlen.

Die zwei SiSto-Ventilatoren müssen gewährleisten, dass im Fluchtstollen zu jeder Zeit Frischluft vorhanden ist und ein Überdruck herrscht. Dafür sind sie abwechselnd im Betrieb. Im Normalbetrieb bewegen sich die SiSto-Ventilatoren mit niedriger Drehzahl, im Ereignisfall werden sie jedoch auf eine hohe Drehzahl hochgefahren. Dies stellt sicher, dass keine mit Rauchgasen belastete Luft in den Fluchtbereich gelangen kann. Auch wenn an irgend einem Punkt im Tunnel eine Notausgangstür geöffnet wird, strömen keine Rauchgase in den Sicherheitsstollen, sondern vielmehr frische Luft aus dem Sicherheitsstollen in den Tunnel hinein.

Logistisch war die Installation dieser Anlage vergleichsweise einfach. Die Einzelteile sind verhältnismässig klein und leicht und lassen sich gut montieren. Für die Anlieferung derjenigen Anlage, die jetzt in der Zentrale unterhalb der neuen Charlottenfelsbrücke eingebaut ist, musste allerdings der Verkehr auf der direkt anliegenden, stark befahrenen Schaffhauserstrasse für eine Nacht angehalten, respektive durch einen Verkehrsdienst geregelt werden.

Die montierte Lüftungsanlage für den Sicherheitsstollen

Die Zukunft der Ventilatoren
Alle im Tunnel verbauten Ventilatorentypen werden regelmässigen Servicearbeiten unterzogen, um die Einsatzbereitschaft und Funktionsfähigkeit langfristig sicherzustellen. Mit monatlich stattfindenden, automatisch ausgelösten Testläufen können allfällige Schäden frühzeitig erkannt und behoben werden. Zudem werden so auch Stillstandschäden vermieden.

Die Ventilatoren erreichen eine Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren im Falle der Strahlventilatoren respektive von 25 bis 30 Jahren im Fall der Abluft- und SiSto-Ventilatoren. Nach dieser Dauer werden sie entweder saniert oder ausgetauscht.