АВТОМАТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК A62C35/00 A62C37/00 

Изобретение относится к технике пожаротушения, а именно к устройствам газового пожаротушения помещений и объектов.

Известны системы газового пожаротушения, содержащие баллоны с газом или емкости с сжиженными газами, блок управления, датчики обнаружения пожара, электроуправляемые клапаны, распределительный трубопровод и выпускные насадки [1-3].

Недостатками известных устройство являются недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с неравномерным распределением огнетушащего вещества по объему помещения и перерасходом огнетушащего вещества, создание местной повышенной концентрации (до 100%) огнетушащего вещества, что создает повышенную опасность для персонала, находящегося в помещении. Кроме того, существует возможность повреждения оборудования (высокоточное радиоэлектронное оборудование, ПЭВМ, ЭВМ, базы данных на магнитных носителях, музейные экспонаты) прямым воздействием низкой температуры огнетушащего вещества или воздействием высаживаемых на оборудовании росы или инея на охлажденных поверхностях защищаемого оборудования. При выпуске газообразного огнетушащего вещества из баллонов из-за джоуль-томсоновского эффекта дросселирования его температура понижается, например, для углекислого газа до (- 50)^oC, азота или инергена до (-70)^oC; при газификации углекислого газа, хранящегося в жидкой фазе, температура подаваемого газа может достигать (-50)^oC, при газификации жидких азота или инергена - до (-180)^oC).

Известна установка для тушения пожара сжижженными газами, где огнетушащее вещество, выпускаемое из коллектора с распылителями в дополнительном трубопроводе, смешивается с воздухом от вентиляционной системы перед впрыском в помещение [4].

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с работой вентиляционной установки во время пожара, которая обеспечивает приток дополнительного кислорода к очагу горения, что требует дополнительного расхода огнетушащего вещества.

Недостатками данного устройства также являются недостаточная защита оборудования от повреждения (в нашем случае возможность повреждения пониженной температурой огнетушащей смеси) и низкая надежность системы в случае возможного отказа при пожаре систем энергообеспечения вентиляционной установки.

Известна автоматическая установка азотного пожаротушения, содержащая датчики обнаружения пожара, изотермическую емкость с огнетушащим веществом и заправочный трубопровод, газификатор, систему наддува, электроуправляемые клапаны, блок управления, распределительную сеть и выпускные насадки [5], выбранный авторами за прототип.

Недостатками известного устройства являются недостаточная эффективность пожаротушения, связанная с неравномерным распределением огнетушащего вещества по объему помещения и перерасходом огнетушащего вещества, недостаточное обеспечение безопасности персонала ввиду возможности создания местной повышенной концентрации огнетушещего вещества и недостаточная защита оборудования в связи с возможностью его повреждения пониженной температурой огнетушащего вещества.

Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение эффективности пожаротушения, уровня безопасности персонала и защиты охраняемого оборудования от порчи во время пожаротушения.

Технический результат достигается тем, что в автоматическую установку газового пожаротушения, содержащую датчики обнаружения пожара, блок управления, емкость с огнетушащим веществом, электроуправляемый клапан, распределительную сеть и выпускной насадок, при этом емкость с огнетушащим веществом соединена через электроуправляемый клапан с распределительной сетью и выпускным насадком, а блок управления соединен с датчиками обнаружения пожара и электроуправляемым клапаном, введен теплообменник регенеративного типа, масса его теплообменного вещества выбрана из соотношения

где М_то - масса вещества в теплообменнике;
М_ов - масса подаваемого в помещение огнетушащего вещества;
С_ов и С_то - соответственно теплоемкости огнетушащего вещества и теплоотменного вещества;
Т_в - температура воздуха в помещении;
Т_г - средняя температура подаваемого огнетушащего вещества (газа);
Т_ср.то - средняя температура вещества в теплообменнике в конце цикла подачи огнетушащего вещества (выбирается из условий необходимой температуры подачи огнетушащей смеси в помещение), установлен между электроуправляемым клапаном и выпускным насадком и расположен в виде эжектора.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой автоматической установки газового пожаротушения, которая содержит емкость с огнетушащим веществом 1, электроуправляемый клапан 2, теплообменник регенеративного типа 3, распределительную сеть 4, выпускной насадок-эжектор 5, блок управления 6, датчик обнаружения пожара 7, защищаемое помещение 8.

Автоматическая установка газового пожаротушения состоит из емкости с огнетушащим веществом 1, соединенной через электроуправляемый клапан 2 с теплообменником регенеративного типа 3, распределительной сетью 4 и выпускным насадком - эжектором 5 и блока управления 6, соединенного с датчиками обнаружения пожара 7 и электроуправляемым клапаном 2. При этом датчики обнаружения пожара 7, теплообменник регенеративного типа 3, распределительная сеть 4 и выпускной насадок-эжектор 5 расположены в защищаемом помещении 8.

Работает установка следующим образом. При возгорании в защищаемом помещении 8 датчики обнаружения пожара 7 подают сигнал в блок управления 6. Блок подает команду на открытие электроуправляемого клапана 2. Огнетушащее вещество из емкости 1, где оно находится под избыточным давлением (для газообразного состояния, например, 120 атм), под воздействием этого давления в газообразном состоянии поступает через клапан 2 в теплообменник регенеративного типа 3. При хранении огнетушащего вещества, например, в жидком состоянии под давлением 16 атм оно газифицируется после выхода из емкости. В теплообменнике огнетушащее вещество дросселируется на теплообменном веществе теплообменника до рабочего давления эжектора (например, до давления 6 атм). Одновременно с дросселированием газ в процессе обмена теплом с тепообменным веществом сам нагревается до требуемой температуры (в данном случае до температуры воздуха в защищаемом помещении 8), причем масса теплообменного вещества достаточна для обеспечения нагрева требуемого количества огнетушащего вещества (см. условия выбора массы вещества выше) до температуры, близкой к температуре воздуха в помещении (например, для тушения экспонатов в Государственном музее Эрмитаж требуется температура огнетушащего вещества, отличающаяся от температуры воздуха в помещении на 1,5^oC в ту или другую сторону). После теплообменника 3 догретое огнетушащее вещество поступает в распределительную сеть 4 и выпускной насадок-эжектор 5. Насадок - эжектор, работая по принципу струйных устройств (см. [6]), при постоянном давлении и температуре огнетушащего газообразного вещества и воздуха из помещения на входе поддерживает постоянное соотношение количеств смешиваемых газов и тем самым обеспечивает подачу в помещении огнетушащей смеси заданной концентрации (например, при использовании в качестве огнетушащего вещества азота для получения огнетушащей концентрации в помещении требуется смешать две части азота и три воздуха).

При смешении воздуха из помещения и более холодного (из-за недорекуперации в теплообменнике) огнетушащего вещества температура огнетушащей смеси становится более близкой к температуре помещения (оборудования). Например, при подаче в эжектор огнетушащего вещества (азота) при 15^oC и воздуха при 20^oC огнетушащая смесь будет иметь температуру около 18^oC, что позволяет получить огнетушащую смесь с температурой, максимально приближенной к температуре в помещении.

Таким образом, тушение пожара производится при оптимальной концентрации огнетушащего вещества, при этом ввиду больших скоростей выхода смеси из насадка-эжектора (порядка 20 - 40 м/с) обеспечивается высокая степень перемешивания воздуха в помещении, устраняются застойные зоны с концентрацией кислорода, достаточной для горения. Подобное исполнение автоматической установки пожаротушения полностью исключает возможность создания огнетушащей смеси с концентрацией, превышающей заданную, и обеспечивает безопасную эвакуацию или аварийную работу персонала в защищаемом помещении.

Источники информации, принятые во внимание:
1. СНиП 2.04.09-84 Пожарная автоматика зданий и сооружений, пункт 4.6.

2. А. с. 1378858, з. 4054375/40-12 от 11.04.86 г, кл. A 62 C 35/00, 37/06.

3. А.с. 1678391, з. 4745863/12 от 05.10.89 г., кл. A 62 C 2/00.

4. А.с. 1261675, з. 3844053/29-12 от 04.12.84 г., кл. A 62 C 1/14, 5/04.

5. Положительное решение 124101 от 05.07.93 г. по заявке 93-016085/12 (015557) от 29.03.93 г., кл. A 62 C 35/00, 37/00.

6. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. - М.: Наука, 1969, с. 438 - 503.

Использование: в технике пожаротушения. Сущность изобретения: Автоматическая установка газового пожаротушения, содержит датчик обнаружения пожара, блок управления, емкость с огнетушащим веществом, электроуправляемый клапан, распределительную сеть и выпускной насадок, при этом емкость с огнетушащим веществом соединена через электроуправляемый клапан с распределительной сетью и выпускным насадком, а блок управления соединен с датчиками обнаружения пожара и электроуправляемым клапаном, введен теплообменник регенеративного типа, масса его теплообменного вещества выбрана из соотношения

где М_т о - масса вещества в теплообменнике;
М_о в - масса подаваемого в помещение огнетушащего вещества;
С_о в и С_т о - соответственно теплоемкости огнетушащего вещества и теплообменного вещества;
Т_в - температура воздуха в помещении;
Т_г - средняя температура подаваемого огнетушащего вещества (газа);
Т_{с р . т о} - средняя температура вещества в теплообменнике в конце цикла подачи огнетушащего вещества (выбирается из условий необходимой температуры подачи огнетушащей смеси в помещение),
установлен между электроуправляемым клапаном и выпускным насадком и расположен в защищаемом от пожара, при этом выпускной насадок выполнен в виде эжектора. 1 ил.

Автоматическая установка газового пожаротушения, содержащая емкость с огнетушащим составом, соединенную с распределительной сетью посредством электроуправляемого клапана, связанного с блоком управления, соединенным с датчиками обнаружения пожара, отличающаяся тем, что она имеет теплообменник регенеративного типа, установленный в защищаемом от пожара помещении между электроуправляемым клапаном и выпускным насадком, выполненным в виде эжектора, а масса теплообменного вещества теплообменника выбрана из соотношения

где M_т о - масса вещества в теплообменнике;
M_о в - масса подаваемого в помещение огнетушащего вещества;
C_о в и C_т о - соответственно теплоемкости огнетушащего вещества и теплообменного вещества;
T_в - температура воздуха в помещении;
T_г - средняя температура подаваемого огнетушащего вещества (газа);
T_{с р . т о} - средняя температура вещества в теплообменнике в конце цикла подачи огнетушащего вещества (выбирается из условий необходимой температуры подачи огнетушащей смеси в помещении).