ИНЕРТИЗАЦИОННЫЙ СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ Российский патент 2003 года по МПК A62C2/00 

Изобретение относится к инертизационному способу снижения риска возникновения и тушения пожаров в закрытых помещениях и к устройству для осуществления этого способа.

В отношении закрытых помещений, куда люди или животные входят только изредка и оборудование которых чувствительно к воздействию воды, известен способ предупреждения пожара путем снижения концентрации кислорода в данном помещении до среднего значения около 12%. При данной концентрации кислорода большинство горючих материалов не может гореть. Такие помещения в основном включают в себя зоны обработки информации, помещения коммутационной аппаратуры, закрытые установки и складские помещения с высококачественными товарами. Эффект тушения пожара, имеющий место в результате применения этого способа, основан на принципе удаления кислорода. Известно, что обычный воздух окружающей среды состоит из 21% кислорода, 78% азота и 1% других газов. Для тушения огня концентрацию азота в соответствующем пространстве дополнительно повышают посредством введения чистого азота, чтобы уменьшить часть кислорода. Известно, что эффект тушения начинается, когда содержание кислорода снижается до уровня ниже 15% от общего объема. В зависимости от горючих материалов, находящихся в помещении, может потребоваться дополнительное снижение содержания кислорода до 12% от общего объема.

В указанном "способе тушения инертными газами", как называется подача в пожароопасное или горящее помещение удаляющих кислород газов, таких, как двуокись углерода, азот, благородные газы и их смеси, удаляющие кислород газы обычно хранят в сжатом состоянии в стальных баллонах в специальных дополнительных помещениях. В случае необходимости газ направляют в соответствующее помещение при помощи трубопроводов с соответствующими выпускными соплами. Гашение огня способом с применением инертных газов сталкивается, однако, с некоторыми проблемами и имеет явные недостатки, связанные с размерами помещения. Большие помещения, имеющие, например, основную площадь 20 х 50 м и высоту 6,5 м, имеют объем 6 500 м³. В соответствии со стандартами, стальные баллоны, применяемые для этих целей, имеют емкость 80 л. Оборудование для гашения инертным газом наполнено газом под давлением 200 бар, которое в настоящее время является верхним стандартным параметром вследствие общей способности выдерживать нагрузку у имеющейся арматуры. При давлении в баллоне 200 бар в 80 л содержится, например, 18,3 кг азота, из которого в результате получится 16 м³ азота при давлении окружающей среды 1 бар. Чтобы наполнить указанное выше пространство объемом 6 500 м³ инертным газом, потребуется содержимое примерно 300 стальных баллонов. В заполненном состоянии такой баллон имеет вес около 100 кг, а 300 баллонов будут весить в общей сложности 30 т. Кроме того, трубы и арматура также имеют определенный вес, так что очень высокие требования должны будут предъявляться к нагрузочной способности складских помещений. Более того, потребуется большая площадь пола для такого количества баллонов. Таким образом, очевидно, что способ гашения пожара при помощи инертного газа в связи с необходимостью в больших пространствах порождает проблемы, связанные с возможностью хранения и способностью к выдерживанию нагрузки складских помещений. Хранение баллонов в подвале также не является удовлетворительным решением проблемы, хотя нагрузочная способность в данном случае не является важным моментом. Длинные трубопроводы должны быть проложены из подвала в верхние этажи, что требует дополнительных работ по их сооружению, которые часто трудно установить и которые, кроме того, непозволительно увеличивают время поступления инертного газа.

Задачей настоящего изобретения является создание инертизационного способа снижения риска возникновения пожара и тушения пожара в закрытых пространствах, обеспечивающего эффективное тушение огня при минимальном объеме складского помещения для баллонов с инертным газом.

Решение указанной задачи обеспечивается при помощи инертизационного способа описанного выше типа, включающего следующие этапы процесса. Во-первых, содержание кислорода в закрытом пространстве (помещении) снижают до заданного базового инертизационного уровня, например до 16%, а в случае пожара содержание кислорода дополнительно снижают до заданного полного инертизационного уровня, например до 12 об. % или менее. Базовый инертизационный уровень концентрации кислорода в 16 об. % не влечет за собой какой-либо опасности для людей или животных и они могут спокойно входить в помещение. Полный инертизационный уровень можно устанавливать либо на ночь, когда люди или животные не входят в указанное помещение, либо непосредственно в ответ на обнаружение пожара. При концентрации кислорода 12 об. % воспламеняемость большинства материалов уже значительно снижена и они могут уже не загореться.

Преимущества способа по данному изобретению состоят в особенности в том, что количество емкостей для удаляющих кислород инертных газов, необходимое в случае пожара, значительно уменьшено. Таким образом, общая стоимость предотвращения пожара и системы тушения огня значительно снижается. Кроме того, с точки зрения конструкционного аспекта требуется меньше оборудования для сброса давления, так как в случае пожара меньший объем газа должен поступить внутрь в течение имеющегося в распоряжении короткого промежутка времени, для чего необходимо обеспечить подачу газа из элементов системы.

Кроме того, решение указанной выше задачи обеспечивается при помощи устройства для осуществления указанного способа, включающего следующие элементы: устройство измерения содержания кислорода в контролируемом пространстве; первая система для получения удаляющего кислород газа или для удаления кислорода из контролируемого пространства; вторая система для быстрой подачи удаляющего кислород газа в контролируемое пространство; и устройство обнаружения пожара для выявления характеристик пожара в атмосфере закрытого пространства. Для решения указанной задачи применяется блок управления, который направляет базовый инертизационный сигнал к первой системе для получения удаляющего кислород газа или для удаления кислорода в соответствии с содержанием кислорода в атмосфере (воздухе) контролируемого закрытого пространства и который направляет полный инертизационный сигнал ко второй системе в соответствии с детектирующим сигналом от устройства обнаружения пожара.

Указанное устройство по данному изобретению идеально осуществляет связь способа по данному изобретению с устройством обнаружения пожара. Блок управления по данному изобретению для направления базового инертизационного сигнала и полного инертизационного сигнала таким образом принимает во внимание конкретные условия в контролируемом пространстве, базовый инертизационный уровень которого был ранее рассчитан на основе размеров и типа пространства. Изобретение характеризуется всей совокупностью признаков, введенных в формулу изобретения.

Преимущественные варианты осуществления способа раскрыты в подпунктах 2-9, а применительно к устройству - в пунктах 10-13.

Инертизационный способ преимущественно содержит следующие два дополнительных этапа, которые осуществляются до первого этапа способа, а именно: сокращение содержания кислорода до установленного базового инертизационного уровня. В соответствии с указанным вариантом, сначала измеряют содержание кислорода в контролируемом пространстве, после чего на втором этапе осуществляют снижение базового инертизационного уровня в ответ на определенную измерением величину содержания кислорода. Таким образом, инертизационный способ корректирует содержание кислорода в пространстве в связи с возможными утечками посредством стандартного регулирования содержания кислорода в контролируемом пространстве.

В способ преимущественно включен индикатор характеристик пожара, который посылает полный инертизационный сигнал в случае пожара.

Например, пробы воздуха постоянно забираются из воздуха контролируемого пространства перед снижением до заданного полного инертизационного уровня, и эти пробы направляются к индикатору характеристик пожара, который направляет полный инертизационный сигнал в случае пожара. Указанный вариант осуществления представляет собой технологическо-техническое преобразование связи известного аспираторного устройства обнаружения пожара со способом тушения инертным газом. Аспираторное устройство обнаружения пожара относится к устройству обнаружения пожара, активно забирающему пробы воздуха во множестве мест пространства посредством трубопроводной или канальной системы и подающему указанную пробу в измерительную камеру, содержащую индикатор характеристик пожара.

Термин "характеристики пожара" относится к физическим параметрам, изменяющимся при измерении в условиях начинающегося пожара, например, таким, как температура окружающего воздуха, содержание твердых, жидких или газообразных веществ в окружающем воздухе (образование дыма в виде частиц или аэрозолей, или пара), или излучение в окружающую среду.

Данный способ может осуществляться особенно предпочтительным образом, если базовый инертизационный уровень обеспечивается механическим путем и путем последующего введения удаляющих кислород газов или путем механического удаления кислорода. Это приемлемо в том случае, когда в распоряжении имеется больше времени для снижения базового инертизационного уровня, и постепенное уменьшение содержания кислорода в соответствующем пространстве посредством установки является достаточным. В противоположность этому введение удаляющих кислород газов в закрытое пространство предпочтительно применяют для быстрого достижения полного инертизационного уровня, причем фактически все инертные газы могут быть использованы. Указанные инертные газы могут преимущественно храниться в газовых баллонах, поскольку даже в случае большого пространства, заполнение объема, составляющего разницу между базовым инертизационным уровнем и полным инертизационным уровнем, уже не составляет проблемы. Более того, механическое получение удаляющих кислород газов, например, при помощи установки получения азота, является большим преимуществом, поскольку также и газовые баллоны, применяемые для получения полного инертизационного уровня, могут таким образом повторно наполняться после их использования.

Наконец, обеспечивается то преимущество, что введение удаляющих кислород газов осуществляется в соответствии с содержанием кислорода, определенным измерением в закрытом пространстве, вследствие чего в любое время подается только то количество газа, которое требуется для достижения полного инертизационного уровня.

Как упоминалось ранее, одним из преимуществ предлагаемого способа является то, что он может сочетаться с известными устройствами обнаружения пожара. В так называемых аспираторных устройствах обнаружения пожара необходимо постоянно контролировать скорость потока в пробах воздуха. В варианте осуществления данного изобретения предусмотрено, что устройство для измерения содержания кислорода встроено в корпус индикатора устройства обнаружения пожара, где также размещено и устройство контроля воздушного потока.

Получение удаляющих кислород газов для достижения базового инертизационного уровня преимущественно осуществляется механическим путем посредством установки получения азота или т.п. Уже упоминалось, что в таком случае обеспечивается и преимущество повторного наполнения использованных баллонов с газом.

Далее способ данного изобретения разъясняется более подробно при помощи схемы последовательности операций на чертеже.

Контролируется закрытое пространство, содержащее нормальный воздух с обычным содержанием кислорода 21 об. %. Чтобы снизить риск возникновения пожара, содержание кислорода в закрытом пространстве снижают до установленного базового инертизационного уровня при помощи введения азота из установки получения азота. Содержание кислорода в контролируемом пространстве постоянно измеряется до и одновременно с его снижением до базового инертизационного уровня. Нужное значение рассчитывают заранее на основании характеристик пространства и его оборудования при помощи устройства обработки данных и т. п. Аспираторное устройство обнаружения пожара, снабженное индикатором характеристик пожара, забирает пробы воздуха в пространстве посредством трубопроводной или канальной системы и подает эти пробы к индикатору признаков пожара. Если характеристика пожара выявлена и при обычных циклах устройств безопасности определена как пожар, пространство быстро наполняется азотом из стальных баллонов до достижения требуемой концентрации кислорода. Указанная концентрация определяется заранее в зависимости от горючих материалов, находящихся в данном пространстве.

Если пожара нет, происходит постоянная проверка при помощи устройства измерения содержания кислорода, чтобы определить, достигнут ли нижний пороговый уровень вредной концентрации кислорода. Если этого еще не произошло, установка получения азота продолжает получать базовый инертизационный сигнал и продолжает наполнять пространство азотом. Если пороговый уровень вредной концентрации кислорода достигнут, при заданном значении запрашивают, условия какого режима работы - ночного или дневного - должны быть установлены. Если в пространство не должны больше входить люди или животные, полный инертизационный сигнал направляется к установке получения азота, в результате чего происходит дальнейшее удаление кислорода, в соответствии с измеренным содержанием кислорода до тех пор, пока не достигается концентрация гашения огня, заранее определенная для данного пространства и находящихся в нем материалов. Если же в помещение должны входить люди или животные, неопасная концентрация кислорода около 16% поддерживается при помощи устройства измерения содержания кислорода.

Предлагается инертизационный способ для снижения риска и для тушения пожара в закрытых помещениях, а также устройство для осуществления этого способа. Отвечая поставленной задаче обеспечения эффективного тушения пожара при сохранении минимального объема газовых баллонов для инертного газа, способ обеспечивает, что содержание кислорода в закрытом пространстве снижено до заданного базового инертизационного уровня, а в случае пожара происходит его дальнейшее быстрое снижение до заданного полного инертизационного уровня. Предназначенное для осуществления этого способа устройство снабжено устройством измерения содержания кислорода в контролируемом пространстве, первой системой для получения удаляющего кислород газа или для извлечения кислорода из контролируемого пространства, второй системой для быстрой подачи удаляющего кислород газа в контролируемое пространство и устройством обнаружения пожара для выявления признаков пожара в воздухе пространства. Для достижения указанной цели, имеется блок управления, который направляет базовый инертизационный сигнал в первую систему в соответствии с содержанием кислорода в воздухе контролируемого пространства и который направляет полный инертизационный сигнал во вторую систему в соответствии с детектирующим сигналом от устройства обнаружения пожара. 2 с. и 11 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Инертизационный способ снижения риска возникновения и тушения пожара в закрытых пространствах, содержащий следующие этапы: а) снижение содержания кислорода в закрытом пространстве до заданного базового инертизационного уровня; b) в случае пожара дополнительное быстрое снижение содержания кислорода до заданного полного инертизационного уровня. 2. Способ по п. 1, в котором до этапа а) он включает в себя следующие дополнительные этапы: а1) измерение содержания кислорода в контролируемом закрытом пространстве; а2) снижение содержания кислорода до базового инертизационного уровня в соответствии с измеренной величиной содержания кислорода. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором до этапа b) он включает в себя следующий дополнительный этап: b1) в случае пожара направление полного инертизационного сигнала посредством индикатора характеристик пожара. 4. Способ по п. 1 или 2, в котором до этапа b) он включает в себя следующий дополнительный этап: b1) постоянный отбор проб из воздуха контролируемого закрытого пространства, для подачи в индикатор характеристик пожара, посредством которого направляется полный инертизационный сигнал в случае выявления пожара. 5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором снижение и поддержание заданного базового инертизационного уровня осуществляют посредством получения и/или введения удаляющих кислород газов. 6. Способ по любому из пп. 1-4, в котором снижение и поддержание заданного базового инертизационного уровня осуществляют посредством устройства извлечения кислорода. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором дополнительное быстрое снижение содержания кислорода до заданного полного инертизационного уровня осуществляют посредством введения удаляющего кислород газа в указанное закрытое пространство. 8. Способ по п. 7, в котором удаляющий кислород газ подают из газовых баллонов. 9. Способ по любому из пп. 5-8, в котором введение удаляющих кислород газов осуществляют в соответствии с измеренным содержанием кислорода. 10. Устройство для осуществления способа по пп. 1-9, содержащее устройство измерения содержания кислорода в контролируемом закрытом пространстве, первую систему для получения удаляющего кислород газа или для удаления кислорода из указанного контролируемого пространства, вторую систему для быстрой подачи удаляющего кислород газа в контролируемое пространство, устройство обнаружения пожара для выявления характеристик пожара в атмосфере пространства, и блок управления, направляющий базовый инертизационный сигнал в первую систему в соответствии с содержанием кислорода в атмосфере контролируемого пространства и направляющий полный инертизационный сигнал во вторую систему в соответствии с детектирующим сигналом от устройства обнаружения пожара. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что устройство обнаружения пожара представляет собой аспираторное устройство обнаружения пожара. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что устройство измерения содержания кислорода встроено в корпус индикатора устройства обнаружения пожара. 13. Устройство по любому из пп. 10-12, отличающееся тем, что оно содержит механическое устройство для получения удаляющих кислород газов, например, установку получения азота, для достижения базового инертизационного уровня.