Beim Einsatz von Tunnelbohrmaschinen (TBM) im innerstädtischen Tunnelbau oder in Großdurchmesser-Projekten ist die Versorgung mit Atemluft für Schutzgeräte ein kritischer Sicherheitsfaktor. Die ÖNORM EN 12021 definiert die Anforderungen an Druckluft für Atemschutzgeräte und gibt vor, dass diese frei von Schadstoffen, Ölanteilen, Geruchs- und Geschmacksstoffen sowie schädlichen Partikeln sein muss. Kompressortechnik und mehrstufige Aufbereitungssysteme sorgen dafür, dass die Druckluft die vorgeschriebenen Grenzwerte für Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂), Sauerstoff (O₂) und Feuchtigkeit einhält.

Was ist Atemluft nach ÖNORM EN 12021?

Die Norm ÖNORM EN 12021 legt fest, welche Anforderungen Druckluft für Atemschutzgeräte erfüllen muss. Sie gibt Grenzwerte für CO, CO₂, O₂ und Feuchtigkeitsgehalt vor und schließt toxische oder schädliche Beimengungen aus. Die Norm gilt für behandelte natürliche Luft mit einem Sauerstoffanteil von (21 ± 1) Prozent sowie für spezielle Gasgemische wie Nitrox (sauerstoffangereicherte Luft), Heliox (Sauerstoff-Helium-Gemisch) oder Trimix (Sauerstoff, Helium, Stickstoff). In industriellen Anwendungen wie dem Tunnelbau stellt die Norm sicher, dass Arbeiter in der Tunnelvortriebsmaschine mit schadstofffreier Luft versorgt werden, selbst wenn Verunreinigungen durch Feinstaub, Dieselemissionen oder geologische Gase im Arbeitsumfeld auftreten.

Wie werden Volumenströme und Druckstufen ausgelegt?

Atemluftsysteme für industrielle Anwendungen im Tunnelbau arbeiten mit Volumenströmen zwischen 8 m³/h und 6.290 m³/h bei Betriebsdrücken von 7 bis 16 bar. Die Auslegung richtet sich nach der Anzahl der gleichzeitig versorgten Atemschutzgeräte, der Tunnellänge, dem Querschnitt sowie der erwarteten Leckagerate in den Versorgungsleitungen. Große Tunnelbohrmaschinen für innerstädtische Großtunnel benötigen höhere Volumenströme, da Mannschaften über mehrere Hundert Meter Tunnelstrecke versorgt werden müssen.

Schraubenkompressoren und Scrollkompressoren verdichten Außenluft auf die gewünschte Druckstufe. Nachgeschaltete Aufbereitungsmodule wie Kältetrockner, Adsorptionstrockner oder Hybridtrockner entfernen Wasserdampf und senken den Taupunkt, um Kondensatbildung in den Leitungen zu verhindern. Druckluftfilter trennen Feststoffpartikel und Aerosole ab. Aktivkohleadsorber entfernen Kohlenwasserstoffe, Gerüche und Geschmacksstoffe. Nachkühler senken die Lufttemperatur nach der Verdichtung, bevor die Luft über Kondensatableiter und Öl-Wassertrenner weiter gereinigt wird.

Welche Rolle spielt die Lufttrocknung?

Feuchtigkeit in der Atemluft führt nicht nur zu Komfortproblemen für Maschinenführer und Tunnelbau-Personal, sondern gefährdet auch die Funktion der Atemschutzgeräte. Kältetrockner kühlen die Druckluft ab, sodass Wasserdampf kondensiert und abgeschieden wird. Adsorptionstrockner arbeiten mit hygroskopischen Materialien, die Feuchtigkeit chemisch oder physikalisch binden. Hybridtrockner kombinieren beide Verfahren und erreichen besonders niedrige Taupunkte. Die ÖNORM EN 12021 fordert eine taupunktabhängige Steuerung, die sicherstellt, dass die Luft auch bei schwankenden Betriebsbedingungen die Grenzwerte einhält.

Wie wird die Einhaltung der Grenzwerte überwacht?

Atemluftüberwachungssysteme arbeiten als mobile Messkoffer oder stationär im Schaltschrank und überwachen kontinuierlich die Parameter CO, CO₂, O₂ und Feuchtigkeit. Die Werte werden auf einem Farbdisplay angezeigt und können über eine RC-Schnittstelle an die zentrale Maschinensteuerung weitergeleitet werden. Alarmkontakte lösen bei Grenzwertüberschreitungen Warnsignale aus. Eine SD-Speicherkarte dokumentiert die Langzeitmessung, sodass im Rahmen von Audits oder behördlichen Prüfungen die Einhaltung der Atemluftqualität nachgewiesen werden kann.

Endstellen-Überwachungssysteme mit Filtration, Heizung und Regelung werden direkt an den Entnahmestellen in der Tunnelbohrmaschine installiert. Sie sichern die persönliche Versorgung jedes Arbeiters und gewährleisten, dass auch bei langen Leitungswegen keine Kontamination auftritt. Remote-Control-Module ermöglichen die dezentrale Überwachung mit Ein/Aus-Funktion, Stör- und Betriebsmeldung, sodass der Anlagenbetrieb aus der Leitwarte gesteuert werden kann.

Energieeffizienz und Installation

Die elektronische und taupunktabhängige Steuerung moderner Atemluftsysteme reduziert den Energieverbrauch, indem Kompressoren und Trockner nur dann laufen, wenn Bedarf besteht oder sich die Luftfeuchtigkeit erhöht. Variable Drehzahlregelung (VSD) bei Schraubenkompressoren passt die Verdichtungsleistung automatisch an den Volumenstrom an. Dies senkt den Stromverbrauch und verlängert die Wartungsintervalle.

Atemluft-Komplettsysteme werden kundenspezifisch zusammengestellt und im hauseigenen Entwicklungs- und Prüfstand getestet. Hersteller übernehmen die Installation und Einbindung vor Ort und stellen sicher, dass das Gesamtsystem die geforderten Grenzwerte einhält. Die Integration in die Versorgungsinfrastruktur von Tunnelvortriebsmaschinen erfolgt in Abstimmung mit den übrigen Hilfs- und Versorgungseinrichtungen wie Lüftung, Kühlung und Wasserhaltung.

Zusammenfassung

Druckluftversorgungssysteme für Tunnelvortriebsmaschinen müssen Atemluft nach ÖNORM EN 12021 bereitstellen, die frei von Schadstoffen, Öl, Partikeln und Feuchtigkeit ist. Die Auslegung erfolgt anhand von Volumenstrom, Betriebsdruck und Tunnelgeometrie. Mehrstufige Aufbereitung mit Kältetrocknern, Adsorptionstrockner, Aktivkohleadsorbern und Filtern garantiert die Grenzwerteinhaltung. Kontinuierliche Atemluftüberwachung mit Langzeitdokumentation sichert die Qualität ab. Energieeffiziente Steuerungen und kundenspezifische Systemauslegung ermöglichen einen wirtschaftlichen Betrieb bei maximaler Sicherheit für das Personal.