Die beim Betrieb von Verbrennungsmotoren freigesetzten gasformigen und partikelformigen Schadstoffe belasten die Luft erheblich, so daß Maßnahmen zur Schadstoffreduktion erforderlich sind. Zum überwiegenden Teil wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daB Frischluft zugefuhrt und schadstoffbelastete Luft z. B. über Kamine o. a. an die Umgebung abgegeben wird. Einerseits wird mit großem energetischen Aufwand (Lüfteranlage) Frischluft zur Verdünnung der z. B. belasteten Tunnelluft zugeführt ; andererseits führt die punktuelle Abgabe von Schadstoffen an Tunnelausgangen und/oder Abluftkaminen vor allem in Städten u. a. umweltsensiblen Bereichen zu einer erheblichen Verschlechterung der Luftqualitat.

Bekannt sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Reinigung von hochbelasteten Abluftströmen, die feste und flüssige Partikel eliminieren sowie die Konzentration von Schadgasen reduzieren. Bei den bekannten Verfahren zur Reinigung solcher Abluft von Partikeln und Schadgasen kommen physikalische, chemische und biologische Verfahren zum Einsatz, wie z. B -Aktivkohlefilter mit unterschiedlicher Konfiguration zum Zurückhalten von Partikeln und zur Adsorption von Schadgasen (PS 29 25 864), -Wäscher mit (und ohne) chemischen Zusätzen (PS 36 20 728), -mechanische Filter (PS 30 40 177), -Wirbelkammern/Zyklone (PS 32 07 706), -Mikoorganismen (Bio-Filter) im Belebtschlamm, im organischen Festbett oder auf einem Trager/Nährboden (PS 32 27 375, PS 42 35 591 und PS 41 29 101), -Membranfilter, biologisch oder chemisch arbeitende Filter (PS 35 42 599), -Elektrostatische Filter (WO 90 12 649), -Katalyse (PS 40 33 353) und -die Nachoxidation, z. B. mit Ozon (PS 34 18 154).

Aber auch die Kombination der Verfahren, ist bekannt, z. B.

-Kombination Wäscher mit Zykion (PS 33 33 858), -Kombination Wäscher mit Biologie (PS 44 09 806), -Kombination Wäscher, Adsorptionstufe und Biologie (PS 32 24 350), -Kombination Elektrostatischer Filter mit Aktivkohle-Stufe (PCT 02 21 571), -Kombination Bio-Filter mit Adsorptionsstufe (PS 3628402 und PS 43 41 667) Für grol3volumige und schwachbelastete Luftströme, wie sie z. B. in Tunneln und anderen Verkehrsanlagen vorkommen, sind die genannten Verfahren aus verschiedenen Gründen nicht oder nur z. T. effektiv einsetzbar. Zum einen entstehen bei großen Luftmengen hohe Investitions- und Betriebskosten, und/oder die Volumina der Filter sind so groß, daß der bauliche Aufwand und die Betriebskosten einer Luftreinigungsanlage zu hoch sind, wie z. B. bei einem biologischen Festbett-Filter, Bekannt sind für großvolumige und schwachbelastete Luftströme zentrale Reinigungsanlagen (PS 44 09 806 und PS 42 35 951), die z. B. nach dem Prinzip des Luftwaschers arbeiten, wobei

das Waschwasser zusätzlich über eine biologische Reinigungsanlage geführt wird. Der Aufbau der zentralen Reinigungsanlagen erfolgt dabei an den Punkten höchster Schadstoffkonzentration.

Diese Lösung besitzt den prinzipiellen Nachteil, daß sowohl für die Luftführung uber den Tunnelbereich als auch für die Reinigung ein hoher Aufwand (baulich und energetisch) erforderlich ist.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch den langen Weg der schadstoffbelasteten Luft zwischen den Reinigungsanlagen die Abluft mit der Tunnelwand in Kontakt kommt (Schadstoffablagerungen) und sich im Tunnel Abschnitte mit einer hohen und solche mit einer niedrigen Schadstoffkonzentration abwechseln. Die Schadstoffablagerungen an den Tunnel- wänden führen zu erhöhten Reinigungskosten und reduzieren die Lebensdauer der Tunnelwand (z. B. durch Förderung der Betonkorrosion). Eine Zwangsbelüftung ist bei diesem System ständig notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Reinigung von großvolumigen und schwachbelasteten Luftmengen, z. B. in Tunneln, anderen Verkehrsbauten und den oben erwähnten Räumen und Anlagen, durch die Kombination der Verfahren, die Anordnung (Reihenfolge) und durch die strömungstechnische Gestaltung der Reinigungselemente derart aufzubauen, daß eine Reinigung der Luft mit geringem Aufwand an Investitions-und Betriebskosten möglich ist.

(Vgl. Fig. 1, 2, 3 und 4) Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung großer und schwachbelasteter Luftmengen ist dadurch gekennnzeichnet, daß modular aufgebaute Luftreinigungselemente dezentral tuber den gesamten bzw. einen Teil des Tunnelumfanges und der Tunnellänge hintereinander installiert sind und Partikel sowie Schadgase aus der Tunnelluft entfernen.

Durch die strömungstechnische Gestaltung der Reinigungselemente an der Tunnelwand (Lufteintritt und Luftaustritt) ist eine Zirkulation der Luft durch die Module ohne Zwangsbeluftung möglich (durch die natürliche Stromung im Tunnel und durch die Eigenzirkulation aufgrund Kolbenwirkung der Kraftfahrzeuge und z. T. bedingt durch meteorologischeVerhältnisse).

Jedes Reinigungsmodul wird bzgl. der Größe und der Stromungstechnik entsprechend einer "mittleren Fahrzeuglånoe"und einem"mittleren Fahrzeugabstand"dimensioniert ("endloser Kolben"mitUberstromkanälen).

Eine Zwangsbelüftung der Reinigungsmodule ist bei Bedarf (z B. Stau) oder im Brandfall möglich Die Filtereiemente werden dabei in dieser Reihenfolge kombiniert : Grobfilter, gesteuerter elektrostatischer Filter, mechanischer Filter mit zuschaltbarem Wäscher, Bio-Filter mit besonders gestalteter Obertlache als Trägersystem mit einem zuschaltbaren Gas-Filter (z. B Aktivkohle) und einem zuschaltbaren Lüfter. Diese Kombination sichert fur alle Betriebszustände im Tunnel einen hohen Reinigungsgrad und niedrige Betriebskosten. Das Zuschalten der einzelnen Filterstufen erfolgt entsprechend der Schadstoffbelastung durch eine elektronische Steuerung.

Für den Brandfall sichern der Wäscher im mechanischen Filter und der gesteuerte elektrostatische Filter, daß die Sichttrübung reduziert und der Abbau eines Teils der im Brand entstehenden toxischen Schadgase sowie die Kühlung der Brandgase für einen zur Räumung des Tunnels ausreichenden Zeitraum gewahrleistet ist.

Die Reinigungsmodule bilden für die Tunnelwand selbst einen Feuerwiderstand. Die Tunnelwände können einfacher ausgeführt werden.

Im Falle eines Verkehrsunfalls bilden die Module elastische Hindernisse, die einen Teil der kinetischen Energie aufnehmen können ; für die Tunnelwand wird die Belastung reduziert.

In Tunneln mit den erfindungsgemäßen dezentralen Reinigungsmodulen reduziert sich der Reingungsaufwand für die Tunnelwand (jetzt Reinigungsmoduloberfläche) aufgrund des geringen Schadstoffgehalts der Tunnelluft im gesamten Bereich auf ein Minimum.

Erfindungsgemäß wird der elektrostatische Filter in Abhängigkeit von der Partikelkonzentration gesteuert (On-Line, Ionisationsstrom), wodurch längere Standzeiten erreicht und die Betriebskosten (Energie) gesenkt werden.

Der Kascher im mechanischen Filter mit speziellem Düsensystem wird erfindungsgemäß zugeschaltet, wenn -die Luftfeuchtigkeit zu gering ist, -die Agglomeration der Partikel nicht ausreichend ist, -im Brandfall und -zur Zwangsspülung der Reinigungselemente.

Der Bio-Filter ist erfindungsgemäß durch die Form und die Oberfläche des Trägersystems derart gestaltet, daß zum einen über den Nährstoffkeislauf ein stabiler Bio-Film für den Abbau der Schadgase bei geringsten Druckverlusten im Nährstoff-und im Luftkreislauf möglich ist und zum anderen eine Selbstreinigung des Trägersystem erfolgen kann. Im Brandfall kann durch einen erhöhten Nährstoff-undi'oder Wasserkreislauf die Wirksamkeit des Reinigungsmoduls erhöht und der Filter kurzzeitig vor hohen Temperaturen geschützt werden.

Der Brandfall wird erfindungsgemäß durch die On-Line-Partikelkonzentrationsmessung und die Partiketgrößenverteitungsmessung, welche für die Steuerung des Elektrofilters genutzt wird, frühzeitig signalisiert (Rauch im Reinioungselement).

Die Lüfter filr die Zwangbeluftung der Reinigungsmodute werden erfindungsgemäß bei kritschen Betriebszustanden des Tunnels und im Brandfall eingeschaltet In den FILuren I-4 sind AusfbhrunLsbeispiele fL ! r eine Tunnelanlage dargestellt. Jedes Reinigungseiement der Anlage besteht aus den 3 Segmenten 1-3 : -dem Lufteintrittssegment (Lufteintritt), bezeichnet mit (1), -dem Mittetsegment. bezeichnet mit (2), -dem Luftaustrittssegment (Luftaustritt), bezeichnet mit (3).

Die Segemente 1-3 können sowohl die ganze Tunnelwand bedecken oder nur teilweise, z. B. nur bis zur Decke, ausgeführt sein. Die Luft im Tunnel bewegt sich aufgrund des Fahrzeugverkehrs (sowie meteorologischer Verhältnisse) mit einer mittleren Geschwindigkeit durch den Tunnel.

Der Eintritt der schadstoffbelasteten Tunnelluft in die Reinigungsanlage (Segmente (1)... (3)) erfolgt t erfindungsgemo durch die strömungstechnische Gestaltung der Lufteintrittssegmente (1) und wird durch den Überdruck an der Fahrzeugfront unterstützt. Der Luftaustritt aus den Austrittssegmenten (3) wird durch den Unterdruck an der Fahrzeugrückseite unterstützt.

Die Länge der Mittelsegmente (2) (Fig. I und 2) ist z. B. nach mittlerem Fahrzeugabstand (und Fahrzeuglänge) zu dimensionieren.

Die Segmente (1), (2) und (3) nehmen entsprechend den Patentansprüchen die Filterelemente in der entsprechenden Kombination auf, wobei sich je nach Ausführungsfbrm die dezentralen Lüfter (oder der zentrale Lüfter) für die Zwangsbelüftung in den Segementen (1), (2) oder (3) befinden können (vgl. Fig. 3 und 4).

In der Figur 1 ist das Prinzip der Reinigungsanlage als Draufsicht für den Fall des dezentralen Lufteintritts und-austritts dargestellt.

Figur 2 zeigt die dazugehörige Seitenansicht (beim dezentralen Lufteintritt und-austritt).

Für die Variante mit zentralem Lufteintritt und dezentralem Luftaustritt ist eine Schnittdarstellung für einen Tunnel in Figur 3 aufgeführt.

Der umgekehrte Fall des dezentralen Lufteintrittes mit zentralem Luftaustritt zeigt Figur 4 in Schnittdarstellung.