Настоящее изобретение касается способа инертизации для тушения пожара в закрытом помещении (ниже еще называемым целевым помещением), при котором содержание кислорода в закрытом помещении в течение предварительно задаваемого времени снижается до определенного уровня инертизации, а также устройства для осуществления способа, при этом устройство имеет по меньшей мере один датчик кислорода/инертного газа для непрерывного измерения содержания кислорода и/или инертного газа в целевом помещении; по меньшей мере один детектор горения для регистрации по меньшей мере одного параметра пожара в целевом помещении; устройство инертного газа для инертизации целевого помещения инертным газом, вытесняющим кислород, и управляющее/регулирующее устройство для управления устройством инертного газа таким образом, что после регистрации параметра пожара концентрация кислорода в целевом помещении за счет инертизации снижается до определенного уровня инертизации.
Известен способ борьбы с пожаром в закрытом помещении, заключающийся в том, что концентрация кислорода в рассматриваемой области снижается до величины в среднем 12 об.%. При такой концентрации кислорода большинство горючих материалов не могут больше воспламеняться. Гасящее действие в этом способе основывается на принципе вытеснения кислорода. Нормальный окружающий воздух состоит, как известно, из 21 об.% кислорода, 78 об.% азота и около 1 об.% других газов. Для тушения пожара посредством подачи, например, чистого азота в качестве инертного газа концентрация азота в данном пространстве может быть существенно повышена, а доля кислорода уменьшена. Гасящее действие начинает появляться, когда доля кислорода снизится ниже примерно 15 об.%. В зависимости от находящихся в рассматриваемом помещении горючих материалов может потребоваться дальнейшее снижение доли кислорода, например, до названной величины в 12 об.%.
В подобной «Технике тушения с помощью инертных газов», при которой происходит заполнение пожароопасного или горящего помещения газами, вытесняющими кислород, такими как углекислый газ, азот, инертные газы или смесью этих газов, газы, вытесняющие кислород, или соответственно инертные газы, или хранятся в стальных резервуарах в сжатом состоянии или при необходимости генерируются с помощью газогенератора. В случае пожара газ посредством системы трубопроводов и соответствующих выпускных сопел подается в данное целевое помещение.
Временной процесс подобной борьбы с пожаром с помощью способа инертизации подразделяется по существу на две фазы: фаза борьбы с пожаром и фаза предотвращения повторного воспламенения. Фаза борьбы с пожаром - это фаза, во время осуществления которой целевое помещение заполняется газом, вытесняющим кислород, чтобы получить в целевом помещении концентрацию закачанного инертного газа, способную потушить пожар. Концентрация, способная потушить пожар, согласно VdS (Союз страховщиков от убытков) определяется как концентрация, при которой пожар должен быть наверняка потушен. Обеспечивающая тушение концентрация лежит ниже так называемого уровня предотвращения повторного возгорания и соответствует, например для помещений с установленными установками обработки данных, помещений, в которых находятся электрические распределительные щиты, а также складских помещений для хранения товара, концентрации кислорода около 11,2 об.%.
Для фазы борьбы с пожаром согласно VdS предусмотрено, что в течение 60 секунд с начала заполнения концентрация кислорода должна достигнуть так называемого уровня предотвращения повторного возгорания. Уровень предотвращения повторного возгорания - это концентрация кислорода, при которой полностью исключается повторное возгорание материалов, находящихся в целевом помещении. Концентрация кислорода уровня предотвращения повторного возгорания зависит от тяжести пожара и находится для помещений с установленными установками обработки данных, помещений с электрическими распределительными щитами и складских помещений для хранения товаров на уровне 13,8 об.%.
Условие, что в фазе борьбы с пожаром в течение 60 секунд концентрация кислорода должна достичь уровня предотвращения повторного возгорания, определяет крутизну кривой подачи, которая описывает ход заполнения с помощью установки для тушения огня с помощью инертного газа или реализации способа инертизации в начале фазы борьбы с пожаром. Установка для тушения огня с помощью инертного газа и способ инертизации должны рассчитываться согласно этому.
После фазы борьбы с пожаром, в пределах которой осуществляется полное тушение пожара в целевом помещении, следует так называемая фаза предотвращения повторного возгорания. Фаза предотвращения повторного возгорания - это время, в течение которого содержание кислорода не должно превышать уровень предотвращения повторного возгорания, т.е. не должно превышать, например, упомянутые 13,8 об.%. При этом согласно предписаниям VdS предусмотрено, что фаза предотвращения повторного возгорания должна иметь продолжительность свыше 10 минут. Другими словами, это означает, что установка для тушения огня с помощью инертного газа и способа инертизации должны рассчитываться таким образом, что после обнаружения пожара заполнение целевого помещения инертным газом производится таким образом, что в течение 60 секунд в целевом помещении достигается концентрация кислорода, соответствующая уровню предотвращения повторного возгорания, при этом в дальнейшем эта концентрация во время фазы борьбы с пожаром и фазы предотвращения повторного возгорания не превышается.
На фиг.1 представлен ход заполнения с помощью установки для тушения инертным газом, работающей по традиционному способу инертизации, на примере целевого помещения, оборудованного ЭВМ. Согласно предписаниям VdS здесь уровень предотвращения повторного возгорания, который был определен опытным путем, соответствует концентрации кислорода 13,8 об.%, это значение концентрации называется «граничной концентрацией». Концентрация, обеспечивающая тушение, которая определяется материалом в очаге пожара, параметрами, отражающими специфику помещения, и надежностью, согласно фиг.1 находится на уровне 11,2 об.% и таким образом еще выше на 1,2 об.% концентрации кислорода, равной 10%, которая представляет опасность для людей и животных. В способах инертизации, известных из уровня техники, обеспечивающая тушение концентрация соответствует уровню инертизации установки тушения огня с помощью инертных газов.
В приведенном примере установка для тушения огня с помощью инертного газа или соответственно способ инертизации рассчитаны таким образом, что в течение 60 секунд после обнаружения пожара и соответственно применения способа инертизации за счет заполнения целевого помещения инертным газом достигается уровень предотвращения повторного возгорания (13,8 об.%). При этом предусмотрено, что после достижения уровня предотвращения повторного возгорания концентрация кислорода продолжает снижаться, пока не будет достигнута обеспечивающая тушение концентрация (или соответственно уровень инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа), равная(ый) 11,2 об.%. К этому моменту пожар в целевом помещении полностью потушен, а поскольку заполнение инертным газом целевого помещения прекращается по достижении уровня инертизации или обеспечивающей тушение концентрации, то в последующей фазе предотвращения повторного возгорания в помещении непрерывно происходит повышение концентрации кислорода (вследствие негерметичности помещения).
Возможно также установление момента времени превышения уровня предотвращения повторного возгорания через «глубину» уровня инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа. Поскольку герметичность помещения задает крутизну или соответственно ход повышающей кривой концентрации кислорода в помещении во время фазы предотвращения повторного возгорания, то момент превышения уровня предотвращения повторного возгорания (13,8 об.%) может быть осуществлен только путем регулирования обеспечивающей тушение концентрации или соответственно с помощью определения уровня инертизации установки для тушения с помощью инертного газа. В данном случае при обеспечивающей тушение концентрации, составляющей 11,2 об.%, достигается то, что уровень предотвращения повторного возгорания превышается только в течение 600 секунд после окончания фазы борьбы с пожаром.
Для известного из уровня техники и описанного выше способа инертизации для тушения пожара в целевом помещении присущ недостаток, который заключается в том, что снижение концентрации кислорода, осуществленное во время фазы борьбы с пожаром, до уровня инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа должно быть осуществлено принципиально и существенно ниже уровня предотвращения повторного возгорания, чтобы достичь того, чтобы уровень предотвращения повторного возгорания не был преждевременно превышен после окончания фазы борьбы с пожаром и чтобы обеспечить достаточно продолжительную фазу предотвращения повторного возгорания. Следовательно, при применении способа инертизации, известного из уровня техники, необходимо иметь в распоряжении существенно большее количество средства тушения, чем это было бы необходимо в итоге для тушения пожара. Это предполагает, что должны иметься, например, габаритные клапаны для сброса давления и дополнительные помещения для резервуаров с газом, в которых хранится инертный газ в сжатом состоянии. В связи с необходимостью иметь завышенные параметры в установках, известных из уровня техники, метод инертизации для тушения пожаров связан с большими расходами.
Другой недостаток следует усматривать в том, что в способах инертизации, известных из уровня техники, отсутствует возможность воспрепятствовать после завершения фазы борьбы с пожаром преждевременному превышению уровня повторного возгорания концентрации кислорода. Однако это, например, может быть нужно тогда, когда герметичность целевого помещения не соответствует расчетному значению. Такой случай не является невероятным, так как возможно поступление свежего воздуха, т.е. могут иметь место процессы прохода через ограждения защитного помещения, например, через непредвиденные неплотности в деталях конструкции, окружающих целевое помещение, или в связи с неправильным функционированием установленной в целевом помещении вентиляционной и климатической установки. Подобного рода непредвиденные протечки могут быть не учтены при рассмотрении герметичности помещения при расчетах параметров соответствующего метода инертизации, что в случае пожара ведет к недостаточному гасящему действию примененного способа.
В основе настоящего изобретения лежит техническая проблема создания способа инертизации описанного выше типа для тушения пожара, который позволял бы максимально точный расчет установки для тушения огня с помощью инертного газа, используемой для осуществления способа инертизации, и, в частности, позволял бы максимально точное определение количества предоставляемого инертного газа, при одновременном соблюдении условий, требуемых для тушения пожара фазы борьбы с пожаром и фазы предотвращения повторного возгорания. Другая задача настоящего изобретения состоит в создании соответствующего устройства для осуществления усовершенствованного способа инертизации.
В части способа поставленная задача согласно изобретению решается, исходя из способа инертизации названного в начале типа, за счет того, что уровень инертизации в определенном диапазоне регулирования удерживается на определенном уровне, в частности на уровне предотвращения повторного возгорания. При этом настоятельно следует отметить, что заявленный способ не ограничен специальным случаем, что уровень инертизации удерживается на уровне предотвращения повторного возгорания, установленном, например, VdS (VdS = Союз страховщиков от убытков). Напротив, под «определенным уровнем» понимается установленный ранее уровень инертизации, который преимущественным образом совпадает с уровнем предотвращения повторного возгорания или находится вблизи него.
Техническая проблема, лежащая в основе изобретения, решается с помощью устройства для осуществления названного выше способа, которое имеет по меньшей мере один датчик кислорода/инертного газа для непрерывного измерения содержания кислорода и/или инертного газа в целевом помещении; по меньшей мере один детектор пожара для регистрации по меньшей мере одного параметра пожара в целевом помещении; устройство инертного газа для инертизации целевого помещения инертным газом, вытесняющим кислород; и управляющее/регулирующее устройство для управления устройством инертного газа, так что после регистрации параметра пожара концентрация кислорода в целевом помещении снижается путем инертизации целевого помещения до определенного уровня инертизации, при этом согласно изобретению управляющее/регулирующее устройство регулирует в определенном диапазоне уровень инертизации до определенного уровня, в частности до специфического для целевого помещения уровня предотвращения повторного возгорания, а именно путем того, что устройство подачи инертного газа соответственно настраивается в зависимости от непрерывно измеряемого с помощью по меньшей мере одного датчика кислорода/инертного газа содержания кислорода и/или содержания инертного газа.
Преимущества заключаются, в частности, в том, что может быть осуществлен просто реализуемый и при этом очень эффективный способ для оптимизации процесса заполнения установки для тушения огня с помощью инертного газа. Благодаря тому, что согласно изобретению предусмотренная для тушения огня фаза предотвращения повторного возгорания настраивается с помощью регулирования уровня инертизации, может быть достигнуто, что установленный во время фазы борьбы с пожаром уровень инертизации больше не задает период времени фазы предотвращения повторного возгорания. Другими словами, это означает, что уровень инертизации, установленный во время фазы борьбы с пожаром, может соответствовать концентрации кислорода в целевом помещении, которая не должна больше находиться заметно ниже уровня предотвращения повторного возгорания, как это имеет место в традиционных известных из уровня техники способах инертизации. Таким образом, для всего процесса заполнения во время соответствующего изобретению способа инертизации требуется заметно меньше средств тушения, вследствие чего способ инертизации и соответствующая установка для тушения огня с помощью инертного газа точно рассчитаны и подогнаны к целевому помещению. В частности, здесь отпадает необходимость хранения большого количества инертного газа в специальных резервуарах. С помощью предложенного способа и, в частности, благодаря регулированию уровня инертизации до уровня предотвращения повторного регулирования в целевом помещении во время фазы предотвращения повторного возгорания преимущественным образом не требуется перерегулирования концентрации инертного газа. Благодаря тому, что при применении предложенного способа требуется заметно меньше средств тушения и нет необходимости перерегулирования концентрации инертного газа в целевом помещении, клапаны сброса давления, которые также предусмотрены в целевом помещении, могут выбираться с меньшими размерами. Далее согласно изобретению предусмотрен определенный диапазон регулирования, в котором уровень инертизации удерживается на уровне предотвращения повторного возгорания. Этот диапазон регулирования зависит, например, от герметичности целевого помещения и/или параметров установки для тушения огня с помощью инертного газа, или чувствительности датчиков, установленных в целевом помещении для определения концентрации кислорода.
Предложенное устройство дает возможность осуществления описанного выше способа. При этом предусмотренная для тушения пожара фаза предотвращения повторного возгорания настраивается путем регулирования уровня инертизации за счет того, что управляющее/регулирующее устройство регулирует уровень инертизации в определенном диапазоне регулирования на специфическом для целевого помещения уровне предотвращения повторного возгорания. Это происходит за счет того, что устройство инертного газа осуществляет соответствующее управление в зависимости от содержания кислорода и/или инертного газа, измеряемого непрерывно по меньшей мере одним датчиком кислорода/инертного газа. Под термином «устройство инертного газа» следует понимать резервуар с инертным газом и/или установку для генерирования вытесняющего кислород инертного газа, например азота или СО2.
Предпочтительные усовершенствования изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Так в одном особо предпочтительном варианте осуществления предложенного способа инертизации предусмотрено, что уровень инертизации соответствует уровню предотвращения повторного возгорания. Таким образом, преимущественным образом можно очень точно подгонять параметры или соответственно расчет установки для тушения огня с помощью инертного газа к целевому помещению (герметичность, объем, материалы в очаге пожара). Таким образом, в этом предпочтительном варианте осуществления предложенного способа инертизации осуществляется регулировка уровня инертизации в целевом помещении уже во время фазы борьбы с пожаром на уровне предотвращения повторного возгорания. Благодаря тому, что во время всего процесса заполнения концентрация инертного газа в целевом помещении ни в один из моментов времени не превышает уровень предотвращения повторного возгорания за пределами диапазона регулирования и, в частности, благодаря тому, что таким образом предотвращается заметное отклонение концентрации инертного газа в целевом помещении, может быть обеспечено, что во время начального заполнения поступает точно такое количество инертного газа, которое требуется для тушения пожара. Отсюда следует, что резервуары для хранения инертного газа могут быть существенно меньшего размера и соответственно сама установка, например, установка по производству азота, используемого в качестве инертного газа, может быть выполнена с меньшими размерами. При этом следует особо отметить, что уровень предотвращения повторного возгорания может определяться в зависимости от целевого помещения или от других условий, в частности речь может идти при этом не только об уровнях предотвращения повторного возгорания, установленных, например, VdS (VdS = союз страховщиков от убытков).
Для достижения того, чтобы уровень предотвращения повторного возгорания ни в какой момент времени в течение фазы борьбы с пожаром и фазы предотвращения повторного возгорания не превышался, в особо предпочтительном варианте осуществления заявленного способа инертизации предусмотрено, что верхнее пороговое значение содержания кислорода в диапазоне регулирования меньше или максимум равно уровню предотвращения повторного возгорания. Термин «пороговое значение» означает в этой связи концентрацию остаточного кислорода, при которой установка для тушения огня с помощью инертного газа снова включается или при которой новый инертный газ подается в целевое помещение, чтобы удержать уровень инертизации при номинальном значении или достичь его заново. При включении установки для тушения огня с помощью инертного газа в целевое помещение, например, из резервуара инертного газа или из генерирующей установки подается инертный газ, вытесняющий кислород. В особо предпочтительном случае, когда верхнее пороговое значение содержания кислорода в диапазоне регулирования отстоит от уровня предотвращения повторного возгорания, дополнительно обеспечивается определенная надежность. Эта надежность соответствует разности между уровнем предотвращения повторного возгорания и верхним пороговым значением. В этой связи следует указать на то, что уже при уровне предотвращения повторного возгорания, как правило, была заложена определенная надежность. Диапазон регулирования ограничивается снизу нижним пороговым значением. Это нижнее пороговое значение соответствует концентрации кислорода, при которой происходит выключение установки для тушения огня с помощью инертного газа, или соответственно приостанавливается новая подача инертного газа, вытесняющего кислород, в целевое помещение.
В особо предпочтительном, названном последним варианте исполнения, при этом предусмотрено, что амплитуда содержания кислорода в диапазоне регулирования имеет величину приблизительно 0,2 об.%, предпочтительно величину максимум 0,2 об.%. Согласно этому величина диапазона концентрации остаточного кислорода между порогом включения и порогом выключения установки для тушения огня с помощью инертного газа составляет около 0,4 об.%, преимущественно максимум 0,4 об.%. Естественно, что возможны и другие амплитуды содержания кислорода в диапазоне регулирования.
Особо предпочтительным образом осуществляется регулирование содержания кислорода на уровне предотвращения повторного возгорания с учетом коэффициента воздухообмена в целевом помещении, в частности с учетом n50 - показателя целевого помещения, и/или разности давления между целевым помещением и окружающей средой. Коэффициент воздухообмена - это соотношение объемного расхода протечек к имеющемуся объему помещения при созданной разности давления относительно окружающей среды 50 Па. Другими словами, этот коэффициент воздухообмена является мерой герметичности целевого помещения и таким образом является решающей величиной при определении параметров установки для тушения огня с помощью инертного газа. С увеличением значения величины n50 повышается объемный расход протечек в целевое помещение, в котором производятся измерения, или из него. При этом повышаются потоки свежего воздуха в помещение и соответственно потоки инертного газа из помещения. Оба явления ведут к тому, что установка для тушения огня с помощью инертного газа должна проектироваться большей мощности. Герметичность конструктивных элементов, ограничивающих соответствующее целевое помещение, осуществляется с помощью так называемого Blower Door-измерения. При этом предусмотрено создание в целевом помещении повышенного давления/пониженного давления от 10 до 60 Па. Воздух вытекает через области протечек окружающих конструктивных элементов наружу или входит внутрь помещения. Соответствующий измерительный прибор измеряет требуемый объемный расход для поддержания требуемой для измерения разности давления, равной, например, 50 Па. После ввода сопутствующих величин обрабатывающая данные программа рассчитывает величину n50 помещения, которая стандартизированно относится к полученной разности давления 50 Па. Подобное Blower Door-измерение должно проводиться перед конкретным расчетом параметров установки для тушения огня с помощью инертного газа или соответственно способа инертизации, однако самое позднее эти измерения должны проводиться перед запуском в работу установки. Благодаря соответствующему изобретению учету коэффициента n50 воздухообмена в целевом помещении может быть обеспечено преимущественным образом более высокое согласование (подгонка) параметров установки для тушения огня с помощью инертного газа и способа инертизации с целевым помещением.
Для получения возможности расчета резервуара инертного газа и/или генерирующей установки, оптимально к целевому помещению, предпочтительным образом проводится вычисление количества средств тушения для снижения содержания кислорода до уровня инертизации и для поддержания содержания кислорода на уровне предотвращения повторного возгорания при учете коэффициента воздухообмена целевого помещения, в частности при учете n50 - показателя целевого помещения, и/или разности давления между целевым помещением и окружающей средой.
В особо предпочтительном варианте заявленного способа инертизации, в котором снижение содержания кислорода происходит за счет подачи в целевое помещение газа, вытесняющего кислород, особо предпочтительным является то, что регулирование подачи газа, вытесняющего кислород, предусматривает учет давления воздуха/газа в целевом помещении. Согласно этому в целевом помещении во время заполнения инертным газом или газом, вытесняющим кислород, производится измерение давления, при этом необходимо следить, чтобы не происходило превышение определенного давления в помещении. Это связано с тем, что рост кривой заполнения, т.е. повышение концентрации инертного газа, поданного в целевое помещение непосредственно после пуска в работу установки для тушения огня с помощью инертного газа, согласовывается (подгоняется) с определенными параметрами целевого помещения, такими как герметичность и объем. Чтобы целевое помещение при заполнении не подвергалось избыточному давлению, что могло бы привести к повышенному расходу средств тушения, при известных обстоятельствах форма кривой заполнения удерживается более пологой так, что, например, уровень инертизации достигается не за 60 секунд, а через больший промежуток времени, через 120 секунд или 180 секунд. С помощью регулирования подачи средств тушения с учетом давления воздуха/газа в целевом помещении, в частности, заявленный способ инертизации может применяться даже в целевых помещениях, которые не имеют жестких стенок или в которых не могут быть установлены какие-либо клапаны для сброса давления или подобные устройства.
В другом предпочтительном варианте исполнения заявленного способа инертизации, в котором снижение содержания кислорода в целевом помещении осуществляется за счет подвода газа, вытесняющего кислород, особо предпочтительным является то, что предусмотрено регулирование подвода газа, вытесняющего кислород, в зависимости от фактического содержания кислорода или фактической концентрации средств тушения в целевом помещении. При этом возможно было бы, например, измерение содержания кислорода в помещении, когда средством тушения служит азот. Если, напротив, в качестве средства тушения применяется СО2, то предпочтительным образом в целевом помещении измеряется концентрация СО2, чтобы регулировать подачу газа, вытесняющего кислород.
Предпочтительным образом при реализации заявленного способа инертизации, в котором снижение содержания кислорода осуществляется за счет подвода газа, вытесняющего кислород, регулирование подвода газа, вытесняющего кислород, происходит в зависимости от содержания кислорода перед началом снижения содержания кислорода до определенного уровня инертизации. Также, например, возможно, что в случае, в котором содержание кислорода перед началом снижения около 21 об.%, подвод газа, вытесняющего кислород, производится быстрее, чем в другом случае, в котором содержание кислорода перед началом снижения, например, около 17 об.%. Естественно, что соответствующий изобретению вариант исполнения не ограничивается этими приведенными в качестве примера случаями.
В качестве особо предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации, в котором снижение содержания кислорода осуществляется за счет подвода газа, вытесняющего кислород, и в котором происходит регулирование подвода газа, вытесняющего кислород, предусмотрено, что это регулирование подвода газа, вытесняющего кислород, происходит по определенной, например ранее установленной, модели процесса заполнения. При этом было бы возможно, например, таким образом настроить соответствующие клапаны, посредством которых регулируется подвод газа, вытесняющего кислород, что или процесс заполнения, т.е. процесс изменения во времени содержания кислорода в целевом помещении, и/или процесс изменения во времени концентрации газа, вытесняющего кислород, в целевом помещении соответствует определенной модели. Преимущество этого варианта осуществления следует усматривать, в частности, в том, что заполнение целевого помещения идеальным образом может происходить согласованно с установкой для инертизации и/или с целевым помещением, при этом отсутствует необходимость в непрерывном контроле концентрации кислорода или газа, вытесняющего кислород, в целевом помещении во время заполнения. Разумеется, здесь имеются и другие возможности, с помощью которых регулирование подвода газа, вытесняющего кислород, может быть осуществлено по определенной модели процесса заполнения. Открытие или соответственно закрытие клапана может управляться, например, заданным образом в зависимости от фактического содержания кислорода или фактической концентрации средств тушения в целевом помещении или в зависимости от давления воздуха/газа в целевом помещении.
Особенно предпочтительно предусмотреть в варианте исполнения заявленного способа инертизации то, что предварительно устанавливается время (х) для снижения содержания кислорода до уровня инертизации. Такая предварительная установка времени может осуществляться, например, с помощью согласованных с целевым помещением параметров установки для тушения огня и/или с помощью соответственным образом согласованного расчета клапана для регулирования подвода газа, вытесняющего кислород. Таким образом достигается то, что могут выполняться определенные рекомендации для установок для тушения огня, например, предписанные VdS рекомендации для установок для тушения огня с помощью СО2.
В другом варианте осуществления заявленного способа инертизации напротив предусмотрено, что время снижения содержания кислорода до уровня инертизации выбирается в зависимости от основного уровня инертизации в начале заполнения. Это дает преимущество, в частности тогда, когда заполнение целевого помещения инертным газом происходит с регулированием, и, в частности, в зависимости от имеющегося в целевом помещении давления. Таким образом, заявленный способ инертизации может быть приспособлен к условиям конкретного случая, в частности, к расчету установки для тушения огня, а также к тяжести пожара и/или к размерам целевого помещения.
При возможной реализации заявленного способа инертизации предусмотрено, что содержание кислорода в целевом помещении снижается путем подачи из имеющегося резервуара газа, вытесняющего кислород. Благодаря заблаговременной заготовке инертного газа в резервуарах, например, в соответствующих газовых емкостях, в целевом помещении может быть быстро достигнут уровень инертизации. В качестве газов, вытесняющих кислород, здесь могут применяться, например, окись углерода, азот, инертные газы и их смеси, которые в сжатом виде хранятся в стальных резервуарах или в не сжатом состоянии хранятся в специальных резервуарах (например, в промежуточных перекрытиях). В случае надобности газ по системе трубопроводов и через соответствующие выпускные сопла подается в целевое помещение. Преимущество снижения содержания кислорода в целевом помещении путем подачи инертного газа из заранее подготовленного резервуара, в котором инертный газ находится в сжатом состоянии, следует усматривать в том, что благодаря расширению сжатого газа дополнительно к эффекту вытеснения кислорода также достигается положительно влияющее на гасящее действие охлаждающее действие, так как при этом энтальпия расширения хранящегося в сжатом виде газа, вытесняющего кислород, непосредственно устраняется из окружающей среды и, в частности, целевого помещения.
В альтернативном варианте осуществления заявленного способа инертизации подготовка газа, вытесняющего кислород, осуществляется с помощью генерирующей установки. При этом в качестве альтернативы было бы так же возможно применить средство, как например, топливные элементы, которые удаляет кислород из целевого помещения. Преимущество такого варианта осуществления следует усматривать, в частности, в том, что при этом можно отказаться от специальных мест хранения, например, для резервуаров или газовых сосудов, в которых хранится газ, вытесняющий кислород. В качестве возможного варианта осуществления генерирующей установки для газа, вытесняющего кислород, речь может идти, например, о генераторе азота, в котором содержащемся в сжатом воздухе составные части разделяются и отводятся так, что получается поток азота. Этот поток азота обладает очень низкой точкой росы и жестко регулируемым содержанием остаточного кислорода, которое может непрерывно контролироваться. Поток азота, полученный с помощью генератора азота, по трубопроводу подается в целевое помещение, в то время как отделенный воздух, обогащенный кислородом, отводится отдельно в атмосферу. Преимущество подобной генерирующей установки следует усматривать, в частности, в том, что она при работе практически не нуждается в обслуживании. Разумеется, возможны и другие способы получения газа, вытесняющего кислород.
Наконец, в особо предпочтительном варианте осуществления заявленного способа инертизации предусмотрено, что газ, вытесняющий кислород, предоставляется из резервуара, чтобы снизить содержание кислорода до определенного уровня инертизации, а газ, вытесняющий кислород, предоставляется из генерирующей установки, чтобы удерживать уровень инертизации на уровне предотвращения повторного возгорания. Однако при этом возможно, что газ, вытесняющий кислород и необходимый для снижения содержания кислорода до определенного уровня инертизации, и газ, необходимый для удержания уровня инертизации на уровне предотвращения повторного возгорания, подается из резервуара и/или генерирующей установки.
За счет того, что в другом варианте осуществления заявленного способа инертизации уровень предотвращения повторного возгорания определяется в зависимости от тяжести пожара, характерной для целевого помещения, в частности в зависимости от материалов, находящихся в целевом помещении, преимущественным образом имеется возможность оптимального согласования способа с каждым целевым помещением, чтобы таким образом обеспечить максимально точный расчет используемой во время осуществления способа инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа и, в частности, максимально точное определение параметров предоставляемого инертного газа при одновременном соблюдении условий требуемой для тушения пожара фазы борьбы с пожаром и фазы предотвращения повторного возгорания. Если принять в качестве целевого помещения машинное отделение судна, то в данном случае в отношении дизельного топлива и мазута, в качестве характеристической пожарной нагрузки уровень предотвращения повторного возгорания должен рассчитываться на величину, например, R = 17 об.% O2. С другой стороны электрические кабели и синтетические материалы в помещении с установками для электронной обработки данных (в качестве другого примера целевого помещения) задают необходимый для этого помещения уровень предотвращения повторного возгорания так, что в этом случае следует принимать более низкое значение, например, R = 13,8 об.% O2.
В случае, когда в целевом помещении находятся работающие машины или установки, с точки зрения поддержания безопасности в работе имеется преимущество, заключающееся в том, что уровень предотвращения повторного возгорания определяется в зависимости от установок или машин и их рабочего режима, чтобы при заполнении целевого помещения инертным газом не произошло неконтролируемой, полной остановки установок или машин. Если, например, в целевом помещении работает генератор тока, использующий для привода топливо, воздух от которого поступает в помещение, тогда безусловно следует избегать того, чтобы уровень предотвращения повторного возгорания падал ниже содержания кислорода, необходимого для воспламенения воздушно-горючей смеси в камере сгорания генератора, иначе произойдет выход генератора из строя и будет прекращена выработка электроэнергии.
В другом варианте осуществления заявленного способа инертизации предусмотрено, что перед снижением содержания кислорода до определенного уровня инертизации установки и/или машины, находящиеся в данном случае в помещении, приводятся в заранее определенный рабочий режим. Как и в случае названного последним варианта осуществления, это служит преимущественным образом для поддержания безопасности в работе. Если в качестве целевого помещения рассматривается машинное отделение судна, например, возможно, что в случае пожара для минимизации воздухообмена в машинном отделении сначала судовой двигатель переводится на более низкую нагрузку (например от 20 до 40%) и потом осуществляется заявленный способ инертизации. Таким образом, может достигаться сохранение маневренности, а также производства энергии на судне. В другом случае, в котором целевым помещением является расчетный центр, предусмотрен предпочтительный вариант осуществления изобретения, заключающийся в том, что, например, сначала выключаются блоки ЭВМ, а затем производится включение резервных блоков, прежде чем осуществляется заполнение помещения инертным газом. При комбинации двух упомянутых последними предпочтительных вариантов осуществления изобретения возможно, что уровень повторного возгорания (среди прочего) определяется в зависимости от предварительно заданного рабочего режима, в котором будут находиться установки или машины в случае пожара.
В особо предпочтительном варианте осуществления заявленного способа инертизации предусмотрено раннее обнаружение пожара так, что снижение содержания кислорода в целевом помещении начинается уже в момент обнаружения пожара. Благодаря этому возможно на 90 секунд раньше, чем при традиционном обнаружении пожара, начать первоначальное заполнение целевого помещения, в ходе которого содержание кислорода в целевом помещении в течение предварительно заданного времени понижается до определенного уровня инертизации.
В качестве развития заявленного устройства предусмотрено, что управляющее/регулирующее устройство имеет запоминающее устройство с таблицей, в которую записаны предварительно заданные уровни предотвращения повторного возгорания в зависимости от находящихся в целевом помещении установок и/или машин и их рабочего режима. Таким образом, возможно автоматическое ведение борьбы с пожаром со специфическим для целевого помещения контролем хода процесса, при этом вследствие точного расчета установки для тушения огня с помощью инертного газа, которая применяется в течение способа инертизации, и вследствие точно определенных параметров подготовленного инертного газа становится возможной особо эффективная борьба с пожаром, при которой обеспечивается соблюдение безопасности работе. Разумеется, здесь возможны и другие варианты осуществления для того, чтобы управляющее/регулирующее устройство обеспечивало бы специфические для целевого помещения уровни предотвращения повторного возгорания.
В другом предпочтительном варианте осуществления заявленного устройства предусмотрено, что по меньшей мере один детектор пожара для регистрации по меньшей мере одного параметра пожара в целевом помещении является детектором для раннего обнаружения пожара. Подобного рода датчики известны из уровня техники, например, датчик дыма, температурный датчик, датчик пламени или датчик газа при пожаре, которые обеспечивают своевременное и эффективное обнаружение огня и дыма. Далее может быть предусмотрена предварительная обработка сигналов, полученных с помощью этих датчиков, с целью индикации копоти, газа от пожара, летучей золы, дымовой завесы, масляного тумана и аэрозолей. Предпочтительным образом наряду с этими датчиками, предусмотренными для раннего обнаружения пожара, применяются дополнительные датчики для измерения температуры, а также относительной влажности воздуха, чтобы гарантировать максимально надежное обнаружение пожара. Также возможно для раннего обнаружения пожара применение в целевом помещении аспиративной системы обнаружения пожара, с помощью которой в целевом помещении непрерывно отбираются пробы воздуха и подаются на датчик для регистрации параметров пожара. Таким образом, с помощью соответствующих и известных датчиков проводится, в частности, измерение температуры, анализ газа, образующегося при пожаре, и/или анализ инертного газа, а также определение оптической дальности видимости для того, чтобы максимально своевременно можно было зарегистрировать потенциальный пожар в целевом помещении. Это во взаимосвязи с заявленным устройством имеет, в частности, преимущество, заключающееся в том, что снижение содержания кислорода в целевом помещении может начаться уже в момент раннего обнаружения пожара, что позволяет максимально рано начать первоначальное заполнение целевого помещения. Комбинация раннего обнаружения пожара с заявленным способом имеет, в частности, преимущество еще потому, что заполнение может начаться на несколько минут раньше, чем при традиционном обнаружении пожара. Естественно, что и в данном случае возможны другие варианты осуществления для раннего обнаружения пожара.
Ниже предпочтительные примеры осуществления заявленного способа инертизации для тушения пожара в целевом помещении описываются более подробно посредством чертежей, на которых:
Фиг.1 - ход заполнения в целевом помещении с помощью способа инертизации согласно уровню техники;
Фиг.2 - ход заполнения в целевом помещении с помощью первого предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации;
Фиг.3 - ход заполнения в целевом помещении с помощью второго предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации;
Фиг.4 - ход заполнения в целевом помещении с помощью третьего предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации;
Фиг.5 - ход заполнения в случае четвертого варианта осуществления заявленного способа инертизации;
Фиг.6 - ход заполнения в случае еще одного варианта осуществления заявленного способа инертизации.
На фиг.1 показан ход заполнения целевого помещения с помощью способа инертизации согласно уровню техники. Тушение пожара происходит в три этапа. На первом этапе обнаруживают пожар и активируют установки для тушения огня с помощью инертного газа. Далее отключают энергию в целевом помещении, например электропитание. После окончания первой фазы осуществляется собственно борьба с пожаром в фазе борьбы с пожаром, во время которой целевое помещение заполняют инертным газом. На диаграмме фиг.1 на оси ординат отложена концентрация кислорода в целевом помещении, а на оси абсцисс отложено время. Соответственно этому в первые 240 секунд осуществляют подачу в целевое помещение газа, вытесняющего кислород, пока уровень инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа не достигнет обеспечивающей тушение концентрации, составляющей для данного случая 11,2 об.%. При этом ход заполнения выбран таким образом, что уже через 60 секунд после начала способа инертизации концентрация кислорода в целевом помещении достигает уровня предотвращения повторного возгорания, здесь 13,8 об.%; уровень предотвращения повторного возгорания называется также граничной концентрацией (GK). Уровень предотвращения повторного возгорания это концентрация кислорода, при которой действительно предотвращается повторное возгорание горючих материалов, находящихся в целевом помещении. Согласно этому в данном случае уровень предотвращения повторного возгорания равен содержанию кислорода 13,8 об.%.
После достижения обеспечивающей тушение концентрации (11,2 об.%) начинается так называемая фаза предотвращения повторного возгорания, в которой инертный газ больше не подается в целевое помещение. В этом случае фаза предотвращения повторного возгорания представляет собой промежуток времени длительностью 600 секунд, в течение которого концентрация кислорода в целевом помещении ни в какой момент времени не превышает уровень предотвращения повторного возгорания.
Как можно отчетливо видеть по ходу кривой на фиг.1, в способе инертизации согласно уровню техники, соблюдение фазы предотвращения повторного возгорания достигается за счет того, что обеспечивающая тушение концентрация устанавливается соответственно небольшой. Так как во время фазы предотвращения повторного возгорания инертный газ больше не поступает в целевое помещение, происходит непрерывное увеличение концентрации кислорода до тех пор, пока сначала не будет превышен уровень предотвращения повторного возгорания 13,8 об.% и наконец не будет достигнут исходный уровень в 21 об.% (подробно не изображено). Из представленного на фиг.1 хода заполнения, в частности, можно видеть, что требуется повышенное количество средств тушения, чтобы поддержать концентрацию кислорода в целевом помещении во время фазы предотвращения повторного возгорания ниже уровня предотвращения повторного возгорания. В настоящем случае это повышенное количество средств тушения соответствует площади между уровнем предотвращения повторного возгорания 13,8 об.% и ходом заполнения или соответственно ходом кривой концентрации кислорода в целевом помещении.
На фиг.2 показан ход заполнения целевого помещения на фиг.1 в случае первого предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации. Различие представленного здесь хода заполнения или временного хода концентрации кислорода в целевом помещении, по сравнению с ходом заполнения, показанным на фиг.1, следует усматривать, в частности, в том, что здесь, по-настоящему, нет различия между фазой борьбы с пожаром и фазой предотвращения повторного возгорания. После начала способа инертизации концентрация кислорода в целевом помещении благодаря заполнению инертным газом в течение 60 секунд уменьшается до уровня инертизации. После достижения уровня инертизации, который здесь составляет 13,8 об.%, дросселируется ввод инертного газа и после того как концентрация кислорода достигнет нижнего порогового значения в диапазоне регулирования около уровня инертизации, подача прекращается полностью. В дальнейшем концентрация кислорода непрерывно повышается вследствие, например, негерметичности помещения, пока не достигнет верхнего порогового значения содержания кислорода в диапазоне регулирования. Это верхнее пороговое значение соответствует уровню предотвращения повторного возгорания или соответственно граничной концентрации GK в целевом помещении. Благодаря этому обеспечивается то, что ни в какой момент концентрация кислорода в целевом помещении не превышает критической граничной концентрации или соответственно уровня предотвращения повторного возгорания.
В способе инертизации согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что при достижении верхнего порогового значения инертный газ вновь подается в целевое помещение, чтобы концентрацию кислорода снова снизить до нижнего порогового значения диапазона регулирования. После достижения нижнего порогового значения подача инертного газа в целевое помещение снова приостанавливается. Таким образом, уровень инертизации в определенном диапазоне регулирования итеративно сохраняется на уровне предотвращения повторного возгорания. Время выдержки может быть любой продолжительности. Повторное возгорание можно надежно предотвратить даже, если отключение подачи энергии не было произведено.
В данном случае верхняя граница диапазона регулирования уровня инертизации идентична уровню предотвращения повторного возгорания в 13,8 об.%. Амплитуда содержания кислорода в диапазоне регулирования соответствует при этом величине 0,2 об.%. В ходе заполнения, представленном на фиг.2, уровень инертизации достигается после предварительно задаваемого времени 60 секунд. Разумеется, здесь возможен и другой промежуток времени.
К началу заполнения концентрация k кислорода в целевом помещении может составлять 21 об.% или меньше. Например, в целевом помещении может иметь место основной уровень инертизации 17 об.% с целью уменьшения риска возникновения пожара.
Благодаря соответствующему изобретению удержанию уровня инертизации на уровне предотвращения повторного возгорания достигается то, что требуется существенно меньше средств тушения, по сравнению с традиционными способами инертизации.
В заявленном способе инертизации также имеется возможность проводить регулирование содержания кислорода до уровня предотвращения повторного возгорания с учетом коэффициента n50 воздухообмена в целевом помещении. Как можно видеть на фиг.2, концентрация кислорода, установленная в целевом помещении с помощью заявленного способа инертизации, находится принципиально заметно выше концентрации в 10 об.%, представляющей опасность для людей. Это другое важное преимущество заявленного способа инертизации.
На фиг.3 показан ход заполнения в случае второго предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации. Различие хода заполнения, по сравнению с ходом заполнения, изображенным на фиг.2, заключается в том, что уровень инертизации ниже, чем уровень предотвращения повторного возгорания. Благодаря этому предоставляется большая надежность или соответственно больший запас надежности между верхней границей или соответственно верхней пороговой областью диапазона регулирования и уровнем предотвращения повторного возгорания.
На фиг.4 показан ход заполнения в случае другого предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации. Различие хода заполнения, представленного на фиг.4, по сравнению с изображенным на фиг.2 ходом заполнения, первого предпочтительного варианта осуществления заявленного способа инертизации, заключается в том, что кривая заполнения инертным газом, т.е. вызванное началом инертизации снижение содержания кислорода в целевом помещении, является заметно более пологой, из-за чего уровень инертизации достигается позднее. В третьем варианте осуществления снижение согласно изобретению происходит с помощью регулирования подвода газа, вытесняющего кислород, с учетом давления воздуха/газа в целевом помещении, чтобы таким образом исключить избыточное давление в целевом помещении. Это подходит, в частности, для целевых помещений, которые имеют непрочные стенки или в которые нельзя встроить клапан для сброса давления.
На фиг.5 показан ход заполнения в случае четвертого варианта осуществления заявленного способа инертизации. Различие хода заполнения согласно фиг.5 по сравнению с ходом заполнения, изображенным на фиг.4, заключается в том, что в начале заполнения концентрация кислорода в целевом помещении уже уменьшена до основного уровня инертизации, например до 17 об.%. Это особенно предпочтительно, так как достаточно совсем небольшого количества средства тушения, чтобы достигнуть уровня R предотвращения повторного возгорания. В четвертом варианте осуществления согласно изобретению снижение осуществляется с помощью регулирования подвода газа, вытесняющего кислород, с учетом основного уровня инертизации в начале заполнения. Например, время Х до достижения уровня предотвращения повторного возгорания при более низком основном уровне инертизации может быть выбрано более коротким, чем при более высоком основном уровне инертизации. На фиг.6 показан ход заполнения в еще одном варианте осуществления заявленного способа инертизации. Различие хода заполнения согласно фиг.6 по сравнению с ходом заполнения, изображенным на фиг.2, состоит в более раннем по времени начале заполнения. За счет раннего обнаружения пожара, например, с помощью высокочувствительного аспиративного устройства обнаружения пожара, заполнение может осуществляться на несколько минут раньше, чем в случае традиционного обнаружения пожара. Выигранное время Y может быть использовано для того, чтобы средство тушения подавать в помещение так медленно, что клапаны сброса давления становятся ненужными.
Заявленный способ предполагает постоянный контроль за содержанием кислорода в целевом помещении. Для этого с помощью соответствующих датчиков в целевом помещении постоянно регистрируется концентрация кислорода или концентрация инертного газа и подаются на устройство управления установки для тушения огня с помощью инертного газа, которое в ответ управляет подачей средств тушения в целевое помещение.
Разумеется, возможно также заявленный способ использовать в многоступенчатом способе инертизации. При этом возможно заявленный способ применить на одной ступени или на всех ступенях многоступенчатого способа инертизации.
Изобретение касается способа инертизации для тушения пожара в закрытом помещении, при котором содержание кислорода в закрытом помещении в течение предварительно задаваемого времени (х) снижается до определенного уровня инертизации, а также устройства для осуществления способа. Для достижения максимально точного расчета применяющейся во время способа инертизации установки для тушения огня с помощью инертного газа и, чтобы иметь возможность получения, в частности, максимально точных параметров подлежащего выработке инертного газа при одновременном соблюдении требуемых при тушении пожара фазы борьбы с пожаром и фазы предотвращения повторного возгорания, согласно изобретению предусмотрено, что уровень инертизации в определенном диапазоне регулирования удерживается на уровне предотвращения повторного возгорания. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.
| ИНЕРТИЗАЦИОННЫЙ СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ | 1999 |
|
RU2212262C2 |
| СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОЖАРОВ И ВЗРЫВОВ В ПОМЕЩЕНИЯХ | 2002 |
|
RU2201775C1 |
| СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРА В НЕГЕРМЕТИЧНОМ ПОМЕЩЕНИИ | 1992 |
|
RU2030192C1 |
| WO 02055155 A, 18.07.2002 | |||
| RU 2066217 С1, 10.09.1996. | |||
