Изобретение относится к способу инертизации для предотвращения и/или тушения пожаров в закрытом помещении (в последующем названном также "заданное помещение"), при котором путем введения вытесняющего кислород газа в заданное помещение устанавливается первый уровень основной инертизации с содержанием кислорода, уменьшенным по сравнению с естественным отношением, и в котором путем следующего, ступенчатого в случае необходимости или быстрого в случае пожара, введения вытесняющего кислород газа в заданное помещение устанавливается один или несколько отличающихся от него уровней инертизации с еще раз уменьшенным содержанием кислорода. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления способа, содержащему приспособление для измерения кислорода в заданном помещении и источник вытесняющего кислород газа.
Способ и устройство типа, о котором идет речь, известны из уровня техники. Эффект так называемой "техники гашения инертным газом" основан по существу на том, что в закрытых помещениях, в которые человек или животное заходят только при случае и сооружения которых при применении обычных способов тушения (вода и пена) потерпели бы значительный ущерб, пожароопасность предотвращается тем, что снижают концентрацию кислорода в соответствующей зоне до величины в среднем 12 объемных процентов, при которой большинство горючих материалов уже не горят. Областями применения являются участки электронной обработки данных, помещения электрокоммутаторов и электрораспределитей или складские помещения с высококачественными товарами. Эффект гашения основан при этом на принципе вытеснения кислорода. Нормальный окружающий воздух состоит из 21% кислорода, 78% азота и 1% прочих газов. Для гашения, например, введением чистого азота концентрация азота в заданном помещении еще более повышается и тем самым содержание кислорода уменьшается. Известно, что эффект гашения наступает тогда, когда содержание кислорода уменьшается ниже 15 объемных процентов. В зависимости от находящихся в соответствующем помещении материалов может быть необходимо дальнейшее уменьшение содержания кислорода до указанных 12 объемных процентов или меньше.
В качестве вытесняющих кислород газов применяют обычно углекислый газ, азот, инертные газы и их смеси, которые, как правило, хранятся в специальных вспомогательных помещениях. Для заполнения заданного помещения газом для тушения необходимо, во всяком случае до настоящего времени, в частности, в используемых в промышленных целях помещениях, например в бюро больших размеров и складских помещениях, хранить значительные количества газа для тушения. Так как давление газовых баллонов вследствие предельной допускаемой нагрузки имеющейся в распоряжении арматуры ограничено, и емкость также не может быть как угодно увеличена, для приведения в готовность газов для тушения требуется значительное количество емкостей. Это вместе с необходимыми трубами и арматурой предъявляет большие требования к несущей способности и размеру складских помещений. Даже при размещении емкостей в подвальных помещениях были бы необходимы значительные строительные расходы для подвода трубопроводов в заданные помещения. Вследствие соответственно больших складских помещений возникают, кроме того, повышенные строительные и эксплуатационные расходы.
Новейшие разработки показывают, что эту проблему можно решить путем понижения содержания кислорода в заданных помещениях до уровня основной инертизации, не наносящего вред живым организмам, в среднем около 17 объемных процентов. Благодаря этому количеству имеющегося для тушения газа с целью достижения уровня полной инертизации при концентрации кислорода менее 15 объемных процентов для предотвращения и/или тушения пожара сокращается, что приводит к упрощению описанной проблемы складирования. Несмотря на это, строители впредь все-таки должны предусматривать специальные помещения, пригодные по своей несущей способности и габаритам для складирования стальных баллонов. Это приводит, в особенности при тренде, к разработке все более крупных сооружении, к значительным финансовым расходам в фазе строительства и эксплуатации.
Задачей настоящего изобретения является создание способа инертизации и устройства для осуществления этого способа, которые допускают складирование имеющегося для тушения пожара газа без обычно предусмотренных специально для этого помещений простым и недорогим способом.
Данная задача решается способом инертизации, при котором на первом этапе а) в закрытом буферном помещении - буферной зоне, соединенной трубопроводами с заданным помещением, путем введения газа, вытесняющего кислород, создается объем буферного газа, содержание кислорода в котором настолько мало, что при перемешивании объема буферного газа с воздухом заданного помещения достигается уровень полной инертизации для режима гашения, и на втором этапе б) объем буферного газа при необходимости вводится по трубопроводам в заданное помещение и используется в нем с перемешиванием воздуха заданного помещения и объема буферного газа для установления уровня инертизации, отличающегося от первого уровня основной инертизации.
Настоящее изобретение исходит из соображения, что складирование газа для тушения, в частности, хранение под давлением в специальных емкостях, например, в стальных баллонах, которые вследствие своего веса и по причинам безопасности также требуют специальных помещений, проблематично. С другой стороны, с учетом преобладающей концепции новых сооружений, прежде всего в промышленном секторе, значительная часть помещений уже отделена для иного пользования действительно используемых человеком и/или животными помещений, но объем которых заполнен лишь в малой части строительным оборудованием, например установками кондиционирования воздуха, осветительными устройствами и кабельными шахтами. Одновременно при установлении уровня основной инертизации концентрации кислорода в среднем около 17 объемных процентов по возможности близкого уровню полной инертизации, равному около 15 объемных процентов, в заданных помещениях количество необходимого газа для тушения имелось бы без сжатия, если бы имелась соответствующая буферная зона. Эта буферная зона может состоять из частей помещений, например промежуточных перекрытий, двойных полов, перегородок или смежных технических помещений, причем стенками буферной зоны могут быть жесткие перегородки или пленки. Содержание кислорода, находящегося в буферной зоне объема буферного газа, который устанавливается на первой стадии а) представленного способа, при этом настолько мало, что после перемешивания объема буферного газа с воздухом заданного помещения, который удерживается на уровне основной инертизации концентрации кислорода в среднем около 17 объемных процентов, во всем помещении устанавливается уровень полной инертизации, который составляет концентрацию кислорода 15 объемных процентов для предотвращения и/или тушения пожара.
Разумеется, при этом следует обращать внимание на определенные отношения концентрации объема и кислорода между буферной зоной и заданным помещением, которые получаются из следующих расчетов.
Означают:
VN - объем буферной зоны
VR - объем заданного помещения
VRN - объем всего помещения
и
KN - концентрация кислорода в буферной зоне
KR - концентрация кислорода в заданном помещении
KNR - концентрация кислорода во всем помещении
Из основного уравнения соотношений объема и концентрации для суммы буферной зоны и заданного помещения до и после перемешивания
получаем
и
причем
V - объем помещения
А - площадь помещения
Н - высота помещения
путем замены уравнения (2) в уравнении (1) и разложения по VN/VR
и затем замещением уравнения (3) в (4)
Уравнение (5) дает тем самым необходимое соотношение по высоте HN/HR между буферной зоной и заданным помещением, когда задана определенная концентрация KNR в качестве уровня полной инертизации, уровень основной инертизации KR в заданном помещении и концентрация кислорода KN в буферной зоне. И наоборот, из заданного соотношения НN/НR можно сделать вывод о необходимых концентрациях кислорода.
Предпочтительные усовершенствованные формы осуществления способа указаны в последующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Особое преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что может быть установлен отличный от первого уровня основной инертизации второй уровень основной инертизации с повторно уменьшенным содержанием кислорода или уровень полной инертизации для режима гашения. Тем самым способ в полной мере может быть приспособлен к данным условиям использования здания. Например, если комплекс здания ночью не используется людьми или они в него не входят, то с понижением уровня основной инертизации для дневной работы с концентрацией кислорода, например, 17 объемных процентов до уровня основной инертизации для ночной работы с концентрацией кислорода, например, 15 объемных процентов, уровень полной инертизации для режима тушения с концентрацией кислорода 15 объемных процентов, путем подачи соответствующего количества вытесняющего кислород газа из буферной зоны можно очень быстро добиться эффекта тушения. Разумеется, можно также установить второй уровень основной инертизации для ночной работы в качестве предохранительной меры для предотвращения пожара и в случае необходимости тушения в конце недели или во время каникул, когда здание не используется.
Возможный пожар предпочтительно предотвращается или же вследствие сигнала обнаружения пожара тушится тогда, когда перемешивание воздуха помещения и объема буферного газа производится таким образом, что вследствие заданных количеств и соотношений концентрации кислорода в обоих помещениях устанавливается средняя концентрация кислорода 8-17 объемных процентов. Это может осуществляться таким образом, что вначале в дневном режиме устанавливается уровень основной инертизации, например, 17 объемных процентов, который не вреден для присутствующих людей. При ночном режиме на второй стадии устанавливается на следующей стадии еще более пониженный уровень основной инертизации 15 объемных процентов, исходя из которого легко достигается уровень полной инертизации, например, 11 объемных процентов путем быстрой подачи вытесняющего кислород газа из объема буферного газа в заданное помещение. Если при этом принимаются профилактические меры против возникновения пожара установкой уровня основной инертизации для дневной работы, концентрацию кислорода понижают до уровня основной инертизации ночного режима и в случае пожара до уровня полной инертизации применяемые в контролируемых помещениях материалы становятся уже не горючими.
Особенно предпочтительно содержание кислорода буферного объема, составляющее 10 объемных процентов или менее. Эта концентрация дает больше надежности от возможных утечек из буферной зоны, достижима с помощью соответствующего агрегата и дает наилучший эффект понижения уровня основной инертизации до уровня полной инертизации объема буферного газа при перемешивании объема буферного газа и воздуха помещения.
Предпочтительным образом объем буферного газа состоит из чистого инертного газа. Тем самым, в частности, при контроле помещений с высоко воспламеняемыми материалами в распоряжении имеется особенно большой потенциал вытесняющего кислород газа для максимального понижения содержания кислорода в воздухе в заданном помещении.
В возможной форме выполнения при необходимости по трубопроводу в заданное помещение может быть направлен объем или объемы буферного газа из буферов другой зоны или других зон. Предпочтительно в данной форме осуществления то, что в случаях, когда каждое из нескольких помещений здания оборудованы буфером, инертный газ может использоваться из всех буферов для того, чтобы потушить пожар в одном из помещений (заданном помещении). Тем самым даже в помещениях, в которых объемы буферного газа выбраны только для установления соответствующего уровня основной инертизации, можно установить уровень полной инертизации. Тем самым достигается то, что даже в таких помещениях пожар может быть эффективно ликвидирован.
Задача настоящего изобретения решается также с помощью устройства для осуществления описанного способа, со смежной с заданным помещением закрытой буферной зоной, соединенной газопроводами с заданным помещением. В буферной зоне посредством введения вытесняющего кислород газа создается объем буферного газа, содержание кислорода в котором такое малое, что при перемешивании объема буферного газа с воздухом в заданном помещении достигается уровень полной инертизации для режима тушения.
При этом по газопроводам из буферной зоны можно управлять как основной инертизацией заданного помещения, так и быстрой полной инертизацией заданного помещения.
Разумеется, можно также представить, что одна буферная зона снабжает несколько смежных заданных помещений.
Предпочтительные усовершенствованные формы выполнения устройства указаны в последующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Особая гибкость устройства в соответствии с изобретением достигается тем, что в качестве уровня инертизации, отличающегося от первого уровня основной инертизации, устанавливается второй уровень основной инертизации с еще более сокращенным содержанием кислорода или уровень полной инертизации для режима тушения. Такой второй уровень основной инертизации, который обычно размещен в такой близости от уровня полной инертизации для режима тушения, что предотвращение пожаров в закрытом помещении превентивно возможно, может, разумеется, соответственно устанавливаться также в конце недели или во время отпусков, когда здание не используется. Тем самым быстро достигается уровень полной инертизации для тушения пожаров в случае необходимости путем подачи вытесняющего кислород газа из буферной зоны.
Предпочтительно буферная зона выполнена в виде бункера, в частности в виде резервуара. Этим с самого начала исключаются возможные неплотные места, которые могут присутствовать при использовании имеющихся в строительстве зон для аккумулирования буферных газов. При этом бункер может быть конструктивно выполнен так, что при использовании имеющегося в распоряжении свободного пространства в промежуточных перекрытиях или перегородках он может оптимально подходить им.
В возможной форме исполнения соответствующие буферные зоны помещений здания соединены газопроводами с отдельными помещениями. В случае необходимости можно тем самым направить объем или объемы буферного газа от буферов другой зоны или других зон по этим трубопроводам в заданное помещение. Условием для этого является то, что каждое из многих помещений здания снабжено буфером. В данной форме выполнения преимущество заключается в том, что даже в таких случаях, когда соответствующие объемы буферного газа рассчитаны только для установления уровня основной инертизации для отдельного помещения, в заданном помещении для тушения пожара может быть получен уровень полной инертизации.
Предпочтительным образом помещения, размеры соответствующих объемов буферного газа которых рассчитаны только для установления соответствующего уровня основной инертизации, соединены через клапаны и вентили с подводами к буферным зонам соответственно других помещении. Тем самым в случае пожара можно регулировать снабжение заданного помещения объемом буферного газа других буферных зон и при достижении уровня полной инертизации в заданном помещении снова устанавливать. Этим достигается то, что тушение пожара в заданном помещении производится быстро и эффективно.
Для быстрого перемешивания объема буферного газа и воздуха помещения предпочтительным образом предусмотрен блок для перемешивания воздуха заданного помещения с объемом буферного газа. Тем самым в случае пожара можно выполнить быстрое перемешивание для достижения уровня полной инертизации в заданном помещении. Но также возможно и регулирование уровня основной инертизации в заданном помещении из буферной зоны.
Преимуществом является снабжение блока для перемешивания вентиляционными люками и вентиляторами, установленными в заданном помещении или на заданном помещении. Такая особенно простая конструкция позволяет при закрытых вентиляционных люках газонепроницаемо перекрывать буферную зону относительно заданного помещения. При полностью или частично открытых вентиляционных люках обеспечивается регулируемое заполнение заданного помещения.
Преимущественно предусмотрено устройство управления для регулирования содержания кислорода в заданном помещении, имеющее датчик сигналов для переключения между дневной и ночной работой. Такое устройство управления позволяет согласовывать уровень инертизации с соответственно необходимым режимом работы, причем датчик сигналов может независимо от мануального вмешательства и тем самым без необходимого обслуживающего персонала осуществлять необходимое переключение между дневной и ночной работой.
Возможное осуществление заключается в том, что устройство управления посредством измерения содержания СО и СО2 контролирует качество воздуха помещения и управляет вентиляционными люками и вентиляторами. Преимуществом в данной форме выполнения является то, что тем самым не требуется дополнительное устройство для регулирования качества воздуха помещения.
При этом датчик сигналов может быть выполнен так, что он выдает сигнал измерения времени, сигнал оповещения о взломе или сигнал контроля доступа. Если в качестве датчика сигнала применено устройство для измерения времени, то можно запрограммировать автоматическое переключение между дневной и ночной работой. Такой тип предварительной установки можно производить также для свободных от работы дней, например для конца недели, в которые обычно в контролируемых помещениях не находятся люди, и установка уровня основной инертизации ниже уровня, предусмотренного для дневной работы, целесообразна с целью предотвращения пожаров. Разумеется, датчик сигналов может быть выполнен в качестве устройства контроля доступа, которое при идентификации людей, удостоверяющих себя, например, кодом или магнитной картой, выдает сигнал в устройство управления, которое устанавливает для человека безопасный уровень инертизации. При использовании установки сигнала оповещения о взломе в качестве датчика сигналов было бы допустимо переключение на полную инертизацию, если участок после ухода всех присутствующих людей подключается к охранной сигнализации.
Предпочтительным образом с помощью прибора пожарной сигнализации, например автоматического сигнализатора дыма, или сигнализатора тепла, или ручного прибора пожарной сигнализации, для приведения в действие перемешивания объема буферного газа с воздухом заданного помещения в режиме тушения обеспечивается, что в любое время пожар может быть надежно обнаружен и потушен. Данный прибор пожарной сигнализации может, кроме того, привести в действие акустическую или визуальную систему предупреждения для лиц в соответствующей зоне. Одновременно возможно также соединение прибора пожарной сигнализации с противопожарными дверями, которые при приведении в действие перемешивания объема буферного газа с воздухом помещения соответствующего участка автоматически закрываются и отделяют данный участок от остальных участков.
Ниже настоящее изобретение описывается подробнее на примерах выполнения с помощью чертежей. Показано:
Фиг.1 - схематическое изображение помещения с буферными зонами 20, 20' и заданным помещением 10 до перемешивания объема буферного газа 22, 22' и воздуха помещения 12;
Фиг.2 - то же самое схематическое изображение, что и на фиг.1, после перемешивания объема буферного газа 22, 22' и воздуха помещения 12;
Фиг.3 - схематическое изображение здания с несколькими соединенными трубопроводами 31 буферными зонами 20, 20';
Фиг.4 - таблица с разными объемными отношениями V и высотами Н буферной зоны и заданного помещения в зависимости от соответственно имеющихся в нем концентраций К кислорода до и после перемешивания; и
Фиг.5 - функциональная схема устройства для осуществления способа в соответствии с изобретением.
Для одинаковых или одинаково работающих частей ниже применяются одинаковые позиции.
На Фиг.1 показано схематическое изображение помещения с буферными зонами 20, 20' и заданным помещением 10 до перемешивания буферного объема 22, 22' и воздуха помещения 12. Буферная зона содержит объем буферного газа с содержанием кислорода соответственно 5 объемных процентов, заданное помещение содержит воздух помещения с концентрацией кислорода на уровне основной инертизации 17 объемных процентов. Высоты Н буферных зон 20, 20' указаны сбоку.
На Фиг.2 показано то же схематическое изображение, что и на фиг.1, после перемешивания объема буферного газа 20, 20' и воздуха помещения 12. На основании соотношений высот и концентраций во всем помещении концентрация кислорода устанавливается на уровень полной инертизации 15 объемных процентов по уравнению (5). Это может произойти как при ночной работе для предотвращения пожаров, так и как следствие сигнала обнаружения пожара.
На Фиг.3 показано схематическое изображение здания с несколькими соединенными трубопроводами 31 буферными зонами 20, 20'. В примере размеры отдельных помещений здания рассчитаны только с объемом буферного газа для установления уровня основной инертизации. Отдельные буферные зоны 20, 20' соединены через люки и клапаны 53 с подводящими трубопроводами 31. Тем самым в случае пожара может устанавливаться дополнительное снабжение заданного помещения 10 объемом буферного газа 22, 22' других буферных помещений 20, 20'. Этим достигается, что в данном случае пожар в заданном помещении 10 тушится наиболее быстро и эффективно.
На Фиг.4 представлена таблица с разными объемными отношениями V и высотами Н, буферной зоны и заданного помещения в зависимости от соответственно имеющихся в них концентраций кислорода К до и после перемешивания. Исходя из разных концентраций кислорода в буферной зоне и заданном помещении при нанесенных отношениях высот и объемов достигаются разные уровни полной инвертизации от 11 до 15 объемных процентов. Тем самым возможно согласовать необходимые отношения концентрации и объема с имеющимися в используемых помещениях горючими материалами.
На Фиг.5 представлена функциональная схема для осуществления способа в соответствии с изобретением. Видна буферная зона 20, 20' и заданное помещение 10. Буферная зона и заданное помещение соединены трубопроводами 30, 30', которые снабжены блоками перемешивания 50, 50', состоящими из вентиляторов 54, 54' и вентиляционных люков 52, 52'. Генератор 80 в данном варианте выполнения снабжает кислородом как буферную зону, так и заданное помещение для того, чтобы установить в объеме буферного газа 22, 22' и в воздухе помещения 12 заданную концентрацию кислорода. Она учитывается с помощью устройства измерения кислорода 40, 40' и передается далее в качестве сигнала в устройство управления 60. Со своей стороны, оно управляет по сигнальному проводу генератором 80. Устройство управления 60 содержит датчик времени 62, который может включать генератор по следующему сигнальному проводу в дневном или ночном режиме. Генератор 80 устанавливает затем посредством увеличенной или уменьшенной подачи азота необходимый уровень в буферной зоне 20, 20' и заданном помещении 10. Этим предотвращается возникновение пожаров в передней зоне. Через детекторы обнаружения пожара 70, 70' возможно также приведение в действие блоков перемешивания 60, 60' по прямому пути через устройство управления 62, которое запускает их в случае пожара.
В данном случае следует указать на то, что все вышеописанные детали отдельно по себе и в любой комбинации, в частности изображенные на чертежах детали, заявлены как существенные для изобретения. Их варианты специалисту известны.
Перечень позиций
10 Заданное помещение
12 Воздух помещения
20, 20' Буфер
22, 22' Объем буферного газа
30, 30' Подводящие трубопроводы
31 Газопровод
40, 41' Устройство для измерения кислорода
50, 51' Блок перемешивания
52, 52' Вентиляционные люки
53 Люк/клапан
54, 54' Вентилятор
60 Устройство управления
62 Датчик времени
70, 70' Детектор обнаружения пожара
80 Генератор.
Изобретение относится к способу инертизации для предотвращения и/или тушения пожаров в закрытом помещении, в котором посредством введения вытесняющего кислород газа в заданное помещение устанавливается первый уровень основной инертизации с уменьшенным по сравнению с естественными отношениями содержанием кислорода, и в котором посредством последующего при необходимости ступенчатого или в случае пожара быстрого введения вытесняющего кислород газа в заданное помещение устанавливается один или устанавливаются несколько разных уровней инертизации с еще раз уменьшенным содержанием кислорода. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления способа с устройством измерения кислорода в заданном помещении и с источником вытесняющих кислород газов. Задачей настоящего изобретения является создание способа инертизации и устройства для осуществления данного способа, которые допускают хранение предназначенных для тушения пожара газов для тушения без обычно предусмотренных для этого специально помещений простым и дешевым способом. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
а) по меньшей мере, в одной закрытой буферной зоне (20, 20'), соединенной подводящими трубопроводами (30, 30') с заданным помещением (10), посредством введения вытесняющего кислород газа создают объем буферного газа (22, 22'), содержание кислорода в котором настолько мало, что при перемешивании объема буферного газа (22, 22') с воздухом (12) в заданном помещении (10) достигается уровень инертизации с еще раз уменьшенным содержанием кислорода; и
б) объем буферного газа (22, 22') при необходимости направляют по трубопроводам (30, 30') в заданное помещение (10) и в нем с перемешиванием воздуха заданного помещения (12) и объема буферного газа (22, 22') используют для установления уровня инертизации, отличающегося от первого уровня основной инертизации.
Приоритеты:
| WO 9947210A1, 23.09.1999.RU 2074758C1, 10.03.1997.RU 2066217C1, 10.09.1996.RU 2142171C1, 27.11.1999.SU 1669457A1, 15.08.1991. |
