СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВ Российский патент 2011 года по МПК G01M3/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу определения воздухонепроницаемости замкнутых пространств. В частности, изобретение относится к способу, в соответствии с которым для постоянно инертируемых пространств, подлежащих инертированию с целью предотвращения и/или тушения возгорания, соответствующая скорость утечки на основе объема может быть определена с максимальной степенью точности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Документ FR 2834066 А1 описывает способ обнаружения утечки, использующий датчики кислорода/газа. Принцип измерения согласно предшествующему уровню техники основан на том факте, что парциальное давление компонента газа в месте расположения датчика может быть изменено направленным внутрь или наружу просачиванием инертного или реакционноспособного испытательного газа.

Документ DE 10251536 А1 описывает способ уменьшения расхода газа при газонаполнительных операциях и обнаружения утечки при таких газонаполнительных процедурах. Этот способ согласно предшествующему уровню техники использует испытательный газ, устраняющий потребность в пополнении.

Документ JP 63214635 А описывают другой способ обнаружения утечки, в соответствии с которым испытательный газ вводят в атмосферу внутренней среды замкнутого контейнера. Предмет, который проверяют (на газонепроницаемость), помещают в контейнер с газовым датчиком, встроенным в этот предмет. После этого определяют, проникает ли испытательный газ в предмет, просачиваясь сквозь стенки предмета.

Процедуры инертирования, уменьшающие риск пожара в замкнутом пространстве, известны в технике пожаротушения. В процедурах инертирования обычно применяют подачу замещающего кислород газа от источника инертного газа, чтобы снизить уровень содержания воздуха в данном замкнутом пространстве и удерживать его ниже уровня концентрации кислорода в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Профилактический и огнегасящий эффект этой процедуры основан на принципе кислородного обеднения. Нормальный атмосферный воздух, как известно, содержит кислород около 21% по объему, азот 78% по объему и другие газы 1% по объему. Чтобы уменьшить риск возгорания и/или потушить огонь, который уже вспыхнул в замкнутом пространстве, подают такой инертный газ, как, например, чистый азот, что еще больше увеличивает концентрацию азота в данном замкнутом пространстве и уменьшает пропорциональное содержание кислорода. Огнегасящий эффект, как известно, наступает при снижении содержания кислорода до уровня ниже около 15% по объему. В зависимости от того, присутствуют ли в данном замкнутом пространстве какие-либо воспламеняющиеся материалы, может потребоваться дополнительное уменьшение до 12% по объему. Большинство огнеопасных материалов не могут гореть при таком уровне содержания кислорода.

Если дополнительная система пожаротушения, использующая технологию пожаротушения на основе инертного газа, упомянутую выше, должна отвечать максимально возможным высоким стандартам безопасности, то необходимо предусмотреть планирование с точки зрения оборудования и логистики на случай прекращения работы из-за функциональных отказов, чтобы выполнить установленные требования безопасности. Даже если при проектировании системы пожаротушения на основе инертного газа во внимание приняты все меры, которые обеспечивают самое быстрое и беспрепятственное возобновление работы, инертирование замкнутых объемов все же влечет за собой определенные проблемы и налагает строгие ограничения в отношении безотказной работы. Было выяснено, что, хотя и существует возможность спроектировать систему пожаротушения, которая допускает относительно малую вероятность отказа при понижении до инертного уровня или регулировании содержания кислорода в замкнутом пространстве, тем не менее зачастую трудно поддерживать пониженное, инертное состояние на требуемом уровне в течение длительного периода, в особенности на протяжении так называемой "фазы работы в аварийном режиме". Это, прежде всего, является следствием того, что способы инертирования, соответствующие предшествующему уровню техники, не обеспечивают возможность предотвращения преждевременного превышения порогового значения концентрации кислорода, при котором возможно повторное воспламенение, в замкнутом пространстве при вызванном сбоем отказе всей или, по меньшей мере, части системы подачи инертного газа.

Вышеупомянутая стадия повторного воспламенения определяется периодом времени, следующим после, так называемой, "фазы пожаротушения", в течение которого концентрация кислорода в замкнутом пространстве не должна превышать определенного значения, так называемого "порога предотвращения повторного воспламенения", чтобы избежать повторного воспламенения материалов, присутствующих в защищенной области. Порог предотвращения повторного воспламенения представляет собой уровень концентрации кислорода, который зависит от пожарной нагрузки замкнутого пространства и может быть определен экспериментально. Согласно правилам техники безопасности на производстве концентрация кислорода в замкнутом пространстве при закачке инертного газа должна быть такой, чтобы не достигать порога предотвращения повторного воспламенения, составляющего, например, 13.8% по объему, в течение первых 60 секунд после того, как начали закачку. Эти 60 секунд после начала закачки также называют "фазой пожаротушения".

В то же время порог предотвращения повторного воспламенения не должен быть превышен в течение 10 минут после окончания фазы пожаротушения. Это основано на том предположении, что в течение фазы пожаротушения огонь в защищенной области полностью потушен. Период времени (например, 10 минут) после фазы пожаротушения, предназначенный для того, чтобы удостовериться, что огонь, потушенный в течение фазы пожаротушения, не вспыхнет снова, называют "стадией повторного воспламенения".

При применении способов инертирования согласно предшествующему уровню техники обычно после обнаружения пожара в замкнутом пространстве как можно быстрее уменьшают концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства до так называемой "рабочей концентрации". Инертный газ, необходимый для инертирования, обычно может быть обеспечен соответствующим источником инертного газа, который представляет собой часть системы газового пожаротушения. Понятие "рабочая концентрация" или "уровень рабочей концентрации" относится к инертному состоянию, при котором концентрация кислорода ниже, так называемой, "конфигурационной концентрации" для конкретного рассматриваемого замкнутого пространства.

"Конфигурационная концентрация" рассматриваемого замкнутого пространства представляет собой концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, при которой обеспечено эффективное предотвращение воспламенения любого материала, присутствующего в данном замкнутом пространстве. Иными словами, "уровень конфигурационной концентрации" в рассматриваемом замкнутом пространстве представляет собой уровень инертирования, при котором обеспечено эффективное предотвращение воспламенения любых материалов, присутствующих в данном замкнутом пространстве. При задании конфигурационной концентрации, то есть уровня конфигурационной концентрации для замкнутого пространства, обычно ниже порогового уровня добавляют дополнительный резерв безопасности, то есть вычитают из "значения порога концентрации", при котором воспламенение любого материала, присутствующего в замкнутом пространстве, не может возникнуть.

После достижения в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства рабочей концентрации, концентрацию кислорода обычно поддерживают путем установления контрольной концентрации ниже рабочей концентрации для данного замкнутого пространства, на так называемом "уровне контрольной концентрации". Эта контрольная концентрация представляет собой контрольный диапазон концентрации остаточного кислорода в инертированной атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, в пределах которого концентрацию кислорода поддерживают в течение стадии повторного воспламенения. Этот контрольный диапазон обычно ограничен верхним пределом, который задает порог активизации источника инертного газа, и нижним пределом, который задает порог деактивации источника инертного газа системы пожаротушения на основе инертного газа. Во время стадии повторного воспламенения контрольную концентрацию обычно поддерживают в пределах этого контрольного диапазона повторной подачей инертного газа. Как указано выше, необходимый инертный газ обычно может быть обеспечен источником инертного газа системы пожаротушения на основе инертного газа в форме резервуара, то есть устройства, предназначенного для генерирования замещающего кислород газа (например, генератора азота) или газовыми баллонами, или любым другим промежуточным устройством подачи.

Однако в случае отказа или сбоя системы пожаротушения на основе инертного газа возникает опасность преждевременного увеличения концентрации кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства до уровня, превышающего порог предотвращения повторного воспламенения, до истечения вышеупомянутых 10 минут, отсчитанных с конца фазы пожаротушения, то есть раньше окончания стадии повторного воспламенения. Это преждевременное увеличение концентрации кислорода может сократить стадию повторного воспламенения и при определенных обстоятельствах может исключить гарантию успешного тушения пожара в замкнутом пространстве.

В свете вышеописанной проблемы, связанной с требованиями безопасности в промышленности к системе пожаротушения на основе инертного газа, то есть к способу инертирования, патент ЕР 1550481 A1 предлагает способ инертирования, в соответствии с которым содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства может быть уменьшено до контрольной концентрации, уровень которой ниже уровня рабочей концентрации в этом пространстве, причем контрольная концентрация и рабочая концентрация вместе с резервом безопасности могут быть уменьшены достаточно далеко ниже конфигурационной концентрации, установленной для данного замкнутого пространства, чтобы позволить растущему содержанию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства в случае отказа источника инертного газа достичь значения порога концентрации, заданного для данного замкнутого пространства, только после истечения заданного интервала времени. В частности, это значение порога концентрации представляет собой порог предотвращения повторного воспламенения для данного замкнутого пространства.

Порог предотвращения повторного воспламенения соответствует такой концентрации кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, при которой огнеопасные материалы в замкнутом пространстве наверняка не смогут воспламениться. Иными словами, указанный способ, соответствующий предшествующему уровню техники, предлагает изначально задать настолько низкий уровень рабочей концентрации, чтобы растущая концентрация кислорода не достигала значения порога концентрации до истечения конкретного периода времени, причем этот период времени достаточно длинный, чтобы инициализировать стадию повторного воспламенения, в течение которой содержание кислорода не превышает порог предотвращения повторного воспламенения, таким образом обеспечивая эффективное предотвращение воспламенения или повторного воспламенения огнеопасных материалов в замкнутом пространстве.

Такое значительное снижение рабочей концентрации, то есть установка рабочей концентрации вместе с дополнительным резервом безопасности ниже конфигурационного уровня концентрации для данного замкнутого пространства, позволяет в случае отказа источника инертного газа поддерживать концентрацию кислорода ниже порога предотвращения повторного воспламенения, по меньшей мере, на время работы в аварийном режиме.

Величина дополнительного резерва безопасности, то есть величина, на которую рабочая концентрация должна быть установлена ниже конфигурационной концентрации для данного замкнутого пространства, больше всего зависит от скорости воздухообмена данного замкнутого пространства с внешней средой. В противопожарной технологии на основе инертного газа показатель n50 представляет значение, которое служит первичной мерой для определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства.

Показатель n50 скорости воздухообмена представляет функцию объема потока воздуха в час при разнице давлений 50 Па, разделенного на объем конструкции. Соответственно, чем ниже скорость воздухообмена, тем выше воздухонепроницаемость.

Значение показателя n50 в качестве характеристики воздухонепроницаемости замкнутого пространства обычно измеряют способом дифференциального давления (Blower-Door). Однако в особенности, в случае больших зданий или помещений проведение испытаний способом дифференциального давления с целью определения показателя n50 скорости воздухообмена часто возможно только при соблюдении ряда условий, которые трудно выполнить начиная с поддержания разницы давлений 50 Па между атмосферой внутренней среды в замкнутом пространстве и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, что часто бывает невыполнимым. Кроме того, при проведении измерений дифференциального давления нельзя исключить возможность изменения атмосферных условий в пределах замкнутого пространства в течение испытания, в особенности в отношении скорости воздухообмена. Например, положительные и отрицательные давления, которые необходимо применять в замкнутом пространстве в течение процедуры измерения дифференциального давления, предположительно могут вызвать просачивание первоначально герметизированных отверстий. Даже содержание замкнутого пространства, например предметы или товары (в особенности в случае складского помещения), может влиять на показатель n50 скорости воздухообмена, определенный методом измерения дифференциального давления.

Поскольку скорость воздухообмена замкнутого пространства в лучшем случае может быть измерена с некоторой степенью ненадежности, то в вышеупомянутой процедуре инертирования необходимо предусмотреть достаточно большой дополнительный резерв безопасности, чтобы соответствовать требованиям безопасности в промышленности. Однако обеспечение такого большого резерва безопасности оказывает неблагоприятное влияние на регламентные эксплуатационные расходы рассматриваемой системы пожаротушения на основе инертного газа, поскольку обеспечение слишком большого резерва безопасности всегда влечет за собой необходимость подачи значительно большего количества инертного газа в замкнутое пространство, чем это фактически необходимо.

Ввиду проблемной ситуации, описанной выше, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ, который позволяет измерять воздухонепроницаемость замкнутого пространства с максимально возможной степенью точности и без значительных расходов и в котором рассматриваемое замкнутое пространство, в частности, хорошо пригодно для применения противопожарных технологий на основе инертного газа, описанных выше. В частности, предложен способ, который при достаточной эффективности прост в осуществлении и обеспечивает определение текущей воздухонепроницаемости замкнутого пространства всякий раз, когда в этом возникает необходимость, и в любое время, не требуя проведения последовательности сложных испытаний, таких как в случае с измерением дифференциального давления согласно предшествующему уровню техники.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для выполнения данной поставленной задачи в соответствии с настоящим изобретением предложен способ определения воздухонепроницаемости замкнутых пространств, в соответствии с которым на первом этапе определяют разность концентрации компонентов атмосферы внутренней среды замкнутого пространства и атмосферы воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, поскольку концентрация, по меньшей мере, одного составляющего компонента атмосферы внутренней среды в замкнутом пространстве, в частности кислорода, отличается от концентрации того же по меньшей мере одного упомянутого составляющего компонента в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Затем согласно способу, предложенному в настоящем изобретении, определяют изменение концентраций. Для этой цели регистрируют изменение во времени упомянутого, по меньшей мере, одного компонента атмосферы внутренней среды в замкнутом пространстве, например, циклически измеряют концентрацию упомянутого, по меньшей мере, одного компонента атмосферы внутренней среды в замкнутом пространстве. Наконец, согласно настоящему изобретению вычисляют значение воздухонепроницаемости замкнутого пространства на основе скорости изменения концентрации.

Решение, предложенное в настоящем изобретении, обеспечивает ряд существенных преимуществ по сравнению с обычными методиками предшествующего уровня техники. В частности, предложенный способ согласно настоящему изобретению пригоден для определения объемной скорости общей утечки для данного замкнутого пространства, в котором создано барометрическое давление. Из этого следует, что этим способом может быть измерена скорость просачивания воздуха в замкнутое пространство, измерение которой методом дифференциального давления выполнить невозможно исходя из самого определения этого метода; концепция дифференциального давления лишь допускает определение объемной скорости утечки на основе разницы эталонных давлений, и результат этого измерения используют для вычисления предполагаемого просачивания воздуха.

Главное преимущество предложенного решения согласно изобретению заключается в том, что данный способ определения воздухонепроницаемости замкнутых пространств может быть интегрирован без значительных конструктивных или финансовых затрат в обычную процедуру инертирования, соответствующую предшествующему уровню техники, для применения в системе предупреждения и тушения пожара, как описано выше. Основная причина этого состоит в том, что процедура инертирования всегда предполагает создание заданного уровня концентрации инертного газа в замкнутом пространстве, в котором содержание кислорода в атмосфере внутренней среде ниже по сравнению с содержанием кислорода в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Таким образом, поскольку конкретный уровень концентрации инертного газа задан для атмосферы внутренней среды в замкнутом пространстве, то он уже включает задание градиента концентрации между атмосферой внутренней среды и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Поскольку в технологиях пожаротушения на основе инертного газа концентрацию инертного газа в замкнутом пространстве обычно измеряют или непрерывно, или по графику, или выборочно по необходимости, чтобы определить, соответствует ли уровень концентрации инертного газа в атмосфере внутренней среды заданному значению, то система пожаротушения на основе инертного газа уже включает технические условия, пригодные для измерения изменения концентрации газа в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Из этого следует, что решение согласно настоящему изобретению представляет чрезвычайно простой в осуществлении принцип измерения воздухонепроницаемости замкнутых пространств.

Другое преимущество, непосредственно связанное с тем, что было сказано выше, состоит в том, что способ согласно настоящему изобретению в особенности пригоден для определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства в любое время, когда это необходимо, и в особенности через короткие интервалы. Например, воздухонепроницаемость замкнутого пространства может быть проверена или на регулярной основе через любой промежуток времени (например, каждый день, каждый час и т.д.), или при наступлении заданных событий (например, задание конкретного инертного состояния атмосферы внутренней среды замкнутого пространства), и таким образом может быть обеспечено непрерывное отслеживание текущей воздухонепроницаемости замкнутого пространства. В частности, предложенный способ также предоставляет возможность обнаруживать и соответствующим образом устранять, например, вызванные старением просачивания в корпусе помещения или здания. Предложенный способ также может быть пригоден для обнаружения изменений в воздухонепроницаемости замкнутого пространства, которые могли быть вызваны, например, сильным ветром.

Настоящее изобретение с достижением преимущества обеспечивает возможность вычислять степень воздухонепроницаемости на основе изменений концентрации кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Конечно, в равной степени существует возможность определять степень воздухонепроницаемости как функции скорости изменений концентрации инертного газа, присутствующего в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Соответственно предложенный способ согласно изобретению может быть применен для измерения проницаемости непрерывно инертируемых помещений, причем в таком случае воздухонепроницаемость данного замкнутого пространства определяют на основе концентрации инертного газа в данном замкнутом пространстве, то есть ориентированное на объем измерение направлено на зависимую от конструкции скорость утечки инертного газа из замкнутого пространства с заданным объемом. Эта скорость утечки инертного газа также может включать утечку инертного газа из замкнутого пространства, вызванную диффузией инертного газа.

Варианты предложенного способа согласно изобретению, улучшенные с достижением преимущества, определены в зависимых пунктах приложенной формулы изобретения.

Соответственно один вариант осуществления предложенного способа согласно настоящему изобретению с достижением преимущества предусматривает определение скорости изменения концентрации при условии, что скорость изменения концентрации измеряют в течение интервала времени, когда в данном замкнутом пространстве полностью отсутствует управляемый воздухообмен. В контексте настоящего описания понятие "управляемый воздухообмен" в целом относится к воздухообмену между воздухом атмосферы внутренней среды замкнутого пространства и внешним воздухом атмосферы воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, который осуществляют регулируемым, управляемым способом, например с помощью механических систем вентиляции, открытых дверей или ворот и т.д. В особенности это справедливо для постоянно инертируемых замкнутых пространств, в которых в соответствии с современными строительными нормами и правилами корпус помещения или здания почти воздухонепроницаем, и потому неуправляемый воздухообмен невозможен, и необходим управляемый воздухообмен посредством соответствующих систем вентиляции.

В противоположность управляемому воздухообмену "неуправляемый воздухообмен" по определению представляет воздухообмен, который осуществляют нерегулируемым способом при условии, что в корпусе помещения или здания преднамеренно или неумышленно оставлены определенные места утечки, и потому эти помещения или здания невоздухонепроницаемы. Влияние неуправляемого воздухообмена на скорость воздухообмена замкнутого пространства существенно зависит от погоды и ветрового режима и может быть измерено предложенным способом согласно изобретению.

При применении последнего вышеупомянутого предпочтительного варианта реализации способа согласно изобретению, в соответствии с которым скорость изменения концентрации в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства измеряют в течение интервала времени, когда не происходит какой-либо управляемый воздухообмен, также может быть желательным выполнение процедурной стадии определения рассматриваемой скорости изменения концентрации после того, как определен градиент разности заданных концентраций. Это может иметь место, например, после того, как замкнутое пространство, воздухонепроницаемость которого необходимо определить, по меньшей мере частично заполнено инертным газом для достижения заданного инертного уровня путем подачи инертного газа из источника инертного газа системы пожаротушения на основе инертного газа. Одновременно с достижением заданного уровня инертирования в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства также определяют градиент концентраций между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Для определения скорости изменения концентрации в соответствии с предпочтительным улучшенным вариантом предложенного способа необходимо лишь периодически останавливать подачу любого подаваемого инертного газа в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, чтобы предотвратить любой управляемый воздухообмен.

Однако в качестве альтернативы последнему вышеописанному варианту реализации предложенного способа согласно изобретению скорость изменения концентрации также может быть определена в процессе измерения воздухонепроницаемости замкнутого пространства в течение интервала времени, когда управляемый воздухообмен происходит с известной скоростью. Соответственно скорость изменения концентрации может быть определена одновременно с заданием градиента концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, поскольку скорость воздухообмена с атмосферой внутренней среды замкнутого пространства известна в момент выбора градиента концентрации.

С другой стороны, скорость изменения концентрации также может быть определена в то время, когда управляемый воздухообмен производит, например, механическая система вентиляции, установленная в замкнутом пространстве. В более широком смысле это означает, что скорость изменения концентрации может быть определена даже тогда, когда, например, дверь в замкнутое пространство, которая в своем закрытом состоянии служит для изолирования атмосферы внутренней среды замкнутого пространства от атмосферы воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, открыта и таким образом обеспечивает управляемый воздухообмен. Разумеется, скорость изменения концентрации зависит от известного значения скорости управляемого воздухообмена.

Поэтому в случае управляемого воздухообмена в особенности желательно знать не только скорость воздухообмена, но также и пропорцию того по меньшей мере одного компонента в воздухе, который подают в замкнутое пространство при управляемом воздухообмене. Разумеется, скорость управляемого воздухообмена и/или химический состав воздуха, который подают в процессе воздухообмена, может быть определена.

Что касается определения скорости изменения концентрации, то такое определение в предпочтительном варианте выполняют путем измерения периода времени, в течение которого вследствие утечек в корпусе помещения содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства прогрессивно растет от первого предварительно заданного значения концентрации кислорода до второго предварительно заданного значения концентрации кислорода. В предпочтительном варианте реализации измерение этого периода времени выполняют сразу после измерения концентрации кислорода в замкнутом пространстве. Такое измерение может быть выполнено, например, всасывающим прибором для измерения концентрации кислорода.

Что касается задания градиента концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, то в другом предпочтительном варианте реализации предложенного способа согласно изобретению такое задание градиента может быть выполнено путем подачи подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства управляемым способом при том, что значение концентрации по меньшей мере одного компонента в подаваемом воздухе отличается от соответствующего значения концентрации такого по меньшей мере одного компонента в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Кроме того, может быть предварительно выбрано в качестве рабочей точки заданное значение концентрации указанного по меньшей мере одного компонента в подаваемом воздухе, тогда как для определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства скорость изменения концентрации может быть измерена во время подачи подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства. В целом, разумеется, также возможны и другие формы осуществления.

Чтобы определить способом согласно изобретению не только воздухонепроницаемость замкнутого пространства, но также и текущий объем воздуха в этом замкнутом пространстве, особенно предпочтительный вариант осуществления предложенного способа начинают с измерения пропорции по меньшей мере одного компонента, в частности кислорода, в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Это может быть выполнено, например, с помощью датчика кислорода, установленного в замкнутом пространстве, или всасывающей системы, предназначенной для измерения пропорции конкретного компонента атмосферы внутренней среды замкнутого пространства. Согласно изобретению за определением пропорции, например, кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства следует управляемая подача подаваемого воздуха при том, что концентрация указанного по меньшей мере одного компонента в подаваемом воздухе, в частности кислорода, отличается от концентрации указанного по меньшей мере одного компонента (кислорода), содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, и при известном объеме расхода подаваемого воздуха, который подают в замкнутое пространство, а также при известной концентрации указанного по меньшей мере одного компонента (кислорода) в подаваемом воздухе. За этим, в свою очередь, следует другое измерение пропорции указанного по меньшей мере одного компонента атмосферы внутренней среды замкнутого пространства. Пропорцию данного конкретного компонента в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства до подачи подаваемого воздуха в замкнутое пространство, пропорцию данного конкретного компонента в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства после подачи подаваемого воздуха, объем расхода подаваемого воздуха, поданного в замкнутое пространство, и концентрацию данного конкретного компонента в подаваемом воздухе, поданном в замкнутое пространство, затем используют для вычисления объема воздуха в замкнутом пространстве на момент измерения.

Поскольку не только воздухонепроницаемость, но также и атмосфера внутренней среды замкнутого пространства представляют собой ключевые параметры, в частности, для насколько возможно точного определения состава процедуры инертирования и в особенности для насколько возможно точного определения объема инертных газов, которые следует произвести и подать в замкнутое пространство, то последний из вышеупомянутых предпочтительный вариант реализации способа согласно изобретению обеспечивает в любой момент времени предельно точное количественное определение необходимых параметров для формирования конкретной системы пожаротушения на основе инертного газа для замкнутого пространства, которое должно быть защищено этой системой пожаротушения на основе инертного газа.

Другое преимущество последнего из вышеупомянутых вариантов реализации способа согласно изобретению, который может быть реализован с дополнительной возможностью определения объема воздуха внутри замкнутого пространства, представлено тем фактом, что процедурная стадия подачи подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства может совпадать с процедурной стадией определения градиента концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Разумеется, что подача подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства может в свою очередь совпадать с заданием уровня инертирования в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Это делает ее процедурой, которая без больших усилий может быть интегрирована в существующую процедуру инертирования.

Наконец, относительно вычисления значения воздухонепроницаемости и с учетом скорости изменения концентрации существует возможность с достижением преимущества получить абсолютное значение воздухонепроницаемости путем вычисления скорости утечки, связанной с объемным расходом, на основании скорости изменения концентрации, а также объема воздуха в замкнутом пространстве, и преобразования вычисленной скорости в абсолютное значение воздухонепроницаемости, которое представляет собой значение воздухонепроницаемости, отнесенное к нулевому значению, то есть состоянию 100% герметичности. Однако нет необходимости в обязательном преобразовании вычисленной скорости утечки, связанной с объемным расходом, в абсолютное значение воздухонепроницаемости, так как скорость утечки, связанная с объемным расходом, уже представляет абсолютное значение воздухонепроницаемости. Объем воздуха в замкнутом пространстве, который используют при вычислении абсолютного значения воздухонепроницаемости, может быть предварительно измерен с применением вышеописанного предпочтительного варианта реализации способа согласно изобретению; при вычислении этого значения, разумеется, также может быть предположено, что объем воздуха в замкнутом пространстве имеет постоянное значение.

В качестве альтернативы вышеописанному вычислению абсолютного значения воздухонепроницаемости, относительное значение воздухонепроницаемости для замкнутого пространства также может быть вычислено с учетом скорости изменения концентрации, в том смысле, что скорость изменения концентрации сравнивают с предварительно заданными значениями, которые сохранены, например, в соответствующей таблице преобразования, причем результат этого сравнения отражает увеличение и/или уменьшение воздухонепроницаемости замкнутого пространства с течением времени. Относительное значение воздухонепроницаемости может быть соотнесено со значением воздухонепроницаемости, отличным от нулевого значения, например со значением воздухонепроницаемости, которое определено предшествующим измерением в данном замкнутом пространстве, или предварительно задано как рабочая точка значения воздухонепроницаемости.

Как упомянуто выше, способ согласно изобретению особенно пригоден как дополнение к процедуре инертирования, в которой значение воздухонепроницаемости, вычисленное новым способом, непосредственно влияет на данную процедуру инертирования, в частности, на количество огнегасящего инертного газа. В частности, градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, может быть задан во время измерения воздухонепроницаемости замкнутого пространства при условии, что содержание кислорода в замкнутом пространстве уменьшено до первого предварительно заданного уровня инертирования подачей замещающего кислород газа. Первый предварительно заданный уровень инертирования может быть уровнем рабочей концентрации или уровнем контрольной концентрации. Разумеется, этот первый предварительно заданный уровень инертирования может одинаково хорошо быть и конфигурационным уровнем концентрации или значением порога концентрации.

Другой обеспечивающий преимущество отличительный признак применения способа согласно изобретению состоит в том, что за вычислением значения воздухонепроницаемости для замкнутого пространства может следовать регулировка и поддержание содержания кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства в предварительно заданном контрольном диапазоне, при контрольной концентрации, которая ниже рабочей концентрации в данном замкнутом пространстве, при условии, что замещающий кислород газ подают из источника инертного газа в замкнутое пространство, в соответствии с чем концентрация управления и рабочая концентрация, включая добавленный резерв безопасности, уменьшены до значения, которое значительно ниже конфигурационной концентрации, заданной для диапазона защиты так, чтобы в случае отказа первичного источника увеличение содержания кислорода не могло достичь уровня концентрации, заданного для диапазона защиты, до окончания предварительно заданного периода времени, и для этой цели резерв безопасности задают в соответствии с заданным значением воздухонепроницаемости, которое применяют к замкнутому пространству. Таким способом, оптимальная точность может быть получена путем приспособления процедуры инертирования к конкретному замкнутому пространству с соответствующим измерением значения воздухонепроницаемости данного замкнутого пространства. Существенно, что значение воздухонепроницаемости замкнутого пространства, которое используют, чтобы задавать размеры резерва безопасности, может обновляться непрерывно, или в запланированное время, или при наступлении конкретного события, в результате чего процедура инертирования может быть сформирована на основе почти безошибочного значения воздухонепроницаемости.

В предпочтительном улучшенном варианте последнего вышеупомянутого варианта реализации в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства с помощью соответствующего датчика дополнительно обеспечивается возможность количественного определения возгорания способом, в соответствии с которым после обнаружения развивающегося или уже существующего возгорания содержание кислорода в замкнутом пространстве быстро уменьшается от любого предварительно заданного более высокого уровня до контрольной концентрации. Этот улучшенный вариант нового способа для возможного инертирования замкнутого пространства теперь допускает осуществление данного способа, например, также в процедуре многоступенчатого инертирования. Можно предположить, например, что замкнутое пространство первоначально поддерживают на соответствующем высоком уровне инертирования, например, чтобы люди могли входить в данное помещение. Этот высокий уровень инертирования может быть представлен либо концентрацией атмосферы воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство (содержание кислорода 21% по объему), либо первым, основным уровнем инертирования с содержанием кислорода, например, 17% по объему. Далее содержание кислорода в данном замкнутом пространстве может быть первоначально уменьшено до заданного основного уровня инертирования, например, до содержания кислорода 17% по объему, и в случае возгорания содержание кислорода может быть дополнительно уменьшено до заданного абсолютно инертного уровня с контрольной концентрацией. Основной инертный уровень с концентрацией кислорода 17% по объему не представляет никакой опасности для людей или животных и означает, что в данное помещение все еще можно входить, не подвергаясь опасности. Доведение системы до абсолютно инертного уровня, то есть снижение содержания кислорода до контрольной концентрации, может быть осуществлено после обнаружения развивающегося возгорания, но, можно предположить, что система также может быть установлена на этот уровень, например, в ночное время, когда никто не войдет в данное помещение. При контрольной концентрации способность к горению всех материалов в замкнутом пространстве уменьшена до такой степени, при которой воспламенение невозможно.

Целенаправленное снижение концентрации кислорода значительно и с обеспечением преимущества улучшает характеристики безотказности процедуры инертирования, так как удостоверяет, что даже при отказе источника инертного газа сохраняется соответствующая противопожарная защита; в "превышении размера" резерва безопасности больше нет необходимости, что представляет преимущество с экономической точки зрения.

В особенно предпочтительном варианте последнего описанного выше варианта реализации предложенного способа при применении способа согласно изобретению в системе пожаротушения на основе инертного газа величина содержания кислорода в контрольном диапазоне может быть около 0,4% по объему. Кроме того, контрольный диапазон должен быть ниже контрольной концентрации.

Наконец, чтобы насколько возможно точно приспособить размер или вместимость источника инертного газа, необходимого для процедуры инертирования, для замкнутого пространства, предложенный способ допускает, чтобы вычисление огнегасящего средства, необходимого для поддержания контрольной концентрации в замкнутом пространстве, было выполнено с учетом установленного значения воздухонепроницаемости замкнутого пространства.

Поскольку воздухонепроницаемость замкнутого пространства может меняться со временем и зависит, в частности, от параметров атмосферы воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, например скорости ветра или температуры, то предпочтительный улучшенный вариант реализации решения согласно изобретению предусматривает способ включения процедурного этапа регулирования источника инертного газа в виде функции количества огнегасящего средства, полученного при последнем вычислении. Например, в дни с сильными ветрами в замкнутое пространство необходимо подавать максимальное количество инертного газа, чтобы поддержать контрольную концентрацию в данном помещении. В любом таком случае согласно предпочтительному улучшенному варианту реализации предложенного способа в источник инертного газа может быть направлена соответствующая регулирующая команда. Если используемый источник инертного газа представляет собой генератор инертного газа, то компрессор генератора инертного газа может быть отрегулирован так, что в очень ветреные дни он генерирует максимальное давление. Наоборот, скорость подачи инертного газа, необходимая для поддержания концентрации управления, например, в спокойные дни, то есть когда, по сравнению с ветреными днями, воздухонепроницаемость замкнутого пространства выше, может быть меньше максимальной скорости подачи инертного газа. Соответственно компрессор генератора инертного газа в спокойные дни может быть отрегулирован так, что работает с пониженной мощностью, обеспечивая на выходе давление ниже максимального. Поскольку количество инертного газа, подаваемого источником инертного газа, может быть отрегулировано как функция текущего расчетного необходимого количества огнегасящего средства и, следовательно, текущей воздухонепроницаемости, то источник инертного газа может подавать в единицу времени количество инертного газа, лишь фактически необходимое для поддержания концентрации управления. Если источник инертного газа представляет генератор азота с компрессором и включенной последовательно диафрагмой, то таким способом созданное компрессором давление на входе системы диафрагмы может быть отрегулировано для приспособления к текущей воздухонепроницаемости так, чтобы источник инертного газа всегда подавал только необходимое для поддержания концентрации управления количество инертного газа и таким способом в итоге работает экономично.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее предложенный способ согласно настоящему изобретению более подробно описан с помощью прилагаемых чертежей, в которых:

Фиг.1а иллюстрирует временной график подачи инертного газа в замкнутое пространство с применением первого предпочтительного варианта реализации предложенного способа согласно изобретению;

Фиг.1b иллюстрирует увеличенную часть временного графика подачи инертного газа, показанного на Фиг.1а; и

Фиг.2 иллюстрирует временной график подачи инертного газа в замкнутое пространство с применением второго предпочтительного варианта реализации предложенного способа согласно изобретению.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.1а схематически иллюстрирует график подачи инертного газа в замкнутое пространство с использованием первого предпочтительного варианта реализации предложенного способа согласно настоящему изобретению с целью определения воздухонепроницаемости этого замкнутого пространства. Ось Х представляет время t, тогда как ось Y указывает концентрацию компонента (например, концентрацию кислорода) в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. В предпочтительных вариантах реализации, описанных ниже, конкретный компонент атмосферы внутренней среды замкнутого пространства представляет кислород. Однако настоящее изобретение не ограничено этим конкретным газом; вместо него этот компонент в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, разумеется, может быть инертным газом (азотом) или, например, благородным газом, входящим в состав атмосферы внутренней среды замкнутого пространства.

График подачи газа, показанный на Фиг.1а, просто иллюстрирует характерные события, происходящие с течением времени. В этой связи примечательно, что ось времени, в частности, не обязательно полностью соответствует масштабу. Например, период ΔT_leakage времени, в пределах которого концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства повышается из-за утечек в корпусе помещения, обычно значительно короче периода ΔT_infeed времени, в пределах которого концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства снова уменьшается благодаря подаче инертного газа (например, обогащенного азотом воздуха).

Как показано на графике, концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства от момента времени t0 до момента времени t1 установлена в первое постоянное значение K1. Это первое значение K1 концентрации, очевидно, может представлять концентрацию кислорода 21% по объему, которая будет идентична концентрации кислорода в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. С другой стороны, это значение K1 концентрации может также представлять уровень инертирования, уже установленный в замкнутом пространстве, при котором концентрация кислорода меньше 21% по объему.

Чтобы определить значение воздухонепроницаемости замкнутого пространства с использованием первого варианта реализации предложенного способа согласно изобретению, концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства понижают в течение периода времени от t1 до t2 от начального значения K1 концентрации до второго значения K2 концентрации, которое меньше значения K1 концентрации. Уменьшение концентрации кислорода в замкнутом пространстве осуществляют, например, подачей инертного газа (такого как N₂, аргон или СО₂) в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства. Подача инертного газа в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства и уменьшение концентрации кислорода до уровня K2 инертирования в ситуации, в которой применена, например, противопожарная технология на основе инертного газа, и в качестве профилактической меры содержание кислорода в замкнутом пространстве уменьшено так, что снижен риск развития возгорания в данном помещении, может иметь место, например, в то время, когда больше нет необходимости кому-либо входить в данное помещение. Одновременно с понижением концентрации кислорода определяют градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, в которой, как показано на Фиг.1а, концентрация кислорода соответствует значению K1.

В течение периода времени между t2 и t3 инертный уровень K2 в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства поддерживают в значении K2 управляемой подачей инертного газа и/или окружающего (внешнего) воздуха, возможно с контрольным диапазоном, если таковой предусмотрен.

Во момент времени t3 всякий управляемый воздухообмен в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства прекращают, тем самым предполагая, что подаваемый инертный газ или подаваемый воздух больше не будет подан в замкнутое пространство управляемым способом. Из-за утечек в замкнутом пространстве всегда присутствует некоторый неуправляемый воздухообмен. Величину этого неуправляемого воздухообмена определяют предложенным способом согласно изобретению. Как следствие неуправляемого воздухообмена, по меньшей мере часть воздуха замкнутого пространства, в котором в момент времени t3 концентрация кислорода соответствует значению K2, подвержена неуправляемому воздухообмену с атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, содержание кислорода в которой K1.

В графике подачи, показанном на Фиг.1а, этот неуправляемый воздухообмен отражен тем фактом, что с момента времени t3 концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого помещения непрерывно растет.

Поскольку согласно настоящему изобретению изменение с течением времени значения концентрации кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства может быть обнаружено, например, с помощью соответствующего датчика кислорода, то может быть также получена количественная информация о неуправляемом воздухообмене, который происходит в замкнутом пространстве, и таким образом о воздухонепроницаемости замкнутого пространства. В примере, показанном на Фиг.1а, скорость изменения концентрации определена в течение периода времени между t3 и t4. В течение этого периода времени желаемым способом регистрируют многократные значения концентрации кислорода, которые обеспечивают очень точное количественное определение наклона кривой увеличения концентрации кислорода в период измерения между моментом времени t3 и моментом времени t4. Наклон кривой увеличения концентрации кислорода, то есть графика концентрации кислорода, который экстраполируют как функцию времени, отражает скорость изменения концентрации, которую определяют для атмосферы внутренней среды данного замкнутого пространства.

Вслед за определением скорости изменения концентрации значение концентрации кислорода продолжает непрерывно расти, как показано на Фиг.1а, пока снова не достигает значения K1 концентрации, которое идентично значению концентрации кислорода в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство. Разумеется, после окончания определения скорости изменения концентрации в момент времени t4 концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства может быть сброшена до уровня K2 инертирования (или любого другого заданного уровня), который необходим, например, если в целях предотвращения пожара данное замкнутое пространство должно быть постоянно инертировано.

Способ, описанный на примере графика подачи инертного газа, проиллюстрированном на Фиг.1а, и предназначенный для определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства, применяют одновременно с определением воздухонепроницаемости данного замкнутого пространства также и для определения внутреннего объема воздуха в данном замкнутом пространстве. Для этого необходимо в течение периода времени между t1 и t2, в котором концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды данного замкнутого пространства уменьшена от первого уровня K1 до второго уровня K2 для определения градиента концентрации между атмосферой внутренней среды данного замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, чтобы расход объема инертного газа (например, азота), поданного в замкнутое пространство, и концентрация кислорода в потоке инертного газа были известны. Это осуществляют включением в линию подачи инертного газа соответствующего датчика объема потока для измерения скорости объемного расхода инертного газа, с которой инертный газ подают в данное замкнутое пространство в течение периода времени между t1 и t2. Разумеется, равно возможно применение источника инертного газа, предназначенного для обеспечения инертного газа для регулировки градиента концентрации между атмосферой внутренней среды данного замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, и управление этим источником тем способом, в соответствии с которым он подает инертный газ с предварительно заданной скоростью объемного расхода.

Для определения концентрации кислорода в инертном газе, который подают в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства в течение периода времени между t1 и t2, в линию подачи инертного газа подобным способом включают подходящий датчик кислорода или инертного газа. Разумеется, также может быть использован источник инертного газа, который подает инертный газ с уже известной концентрацией кислорода. В этом случае соответствующая сенсорная система может быть встроена, например, в линию подачи инертного газа.

Определение внутреннего объема воздуха в замкнутом пространстве на основе графика подачи инертного газа, проиллюстрированного на Фиг.1а, требует предшествующего количественного определения пропорционального содержания кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Желательно осуществлять это в момент времени t1, хотя, разумеется, определение содержания кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства может быть выполнено и после момента времени t1. Однако этот более поздний момент времени должен предшествовать моменту времени t2, в который концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства (за исключением некоторого диапазона управления) задана на уровне K2 инертирования.

После того как известное количество инертного газа введено в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, пропорциональное содержание кислорода в общей атмосфере внутренней среды замкнутого пространства измеряют снова. Поскольку в этом случае необходимо определить среднее процентное содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, то аппаратное средство для измерения содержания кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, в частности, может состоять из всасывающего кислород измерительного прибора, который всасывает репрезентативный образец воздуха из атмосферы внутренней среды замкнутого пространства и направляет его к датчику кислорода. В качестве альтернативы также могут быть установлены соответствующие датчики в различных местоположениях в пределах замкнутого пространства и затем получено среднее значение сигналов от различных датчиков для оптимально точного указания среднего значения пропорционального содержания кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства.

Как указано выше, пропорциональное содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства измеряют снова после управляемой подачи инертного газа в замкнутое пространство. Подходящий момент времени для этого представляет t2, поскольку момент времени t2 относительно близок к t1, то есть к моменту времени первого измерения компонента кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, вследствие чего уменьшено влияние неуправляемого воздухообмена в замкнутом пространстве на результат измерения.

Наконец, для вычисления объема воздуха в замкнутом пространстве может быть использована подходящая система управления, которая также управляет измерением воздухонепроницаемости замкнутого пространства и в частности измерением воздухонепроницаемости после учета полученной скорости изменения концентрации, немедленно включая в итоговое уравнение пропорциональное содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, определенное в момент времени t1, пропорциональное содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, определенное в момент времени t2, а также количество инертного газа или кислорода, поданного в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства в течение периода времени между t1 и t2.

Из этого следует, что на основе графика подачи инертного газа, примерно проиллюстрированного на Фиг.1, могут быть измерены воздухонепроницаемость и внутренний объем воздуха в данном замкнутом пространстве. В частности, обе процедуры могут быть осуществлены одновременно. Поскольку в реализации описанного способа может быть использован график подачи инертного газа в данное замкнутое пространство, то в процедуре инертирования, в которой концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды защищаемого замкнутого пространства понижают относительно концентрации кислорода в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, до уменьшенного уровня инертирования, может быть сгенерирован необходимый график подачи инертного газа в атмосферу внутренней среды данного замкнутого пространства.

Однако является самоочевидным, что настоящее изобретение не ограничено концентрацией только инертного газа или кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства. Вместо этого предложенный способ может быть использован в отношении любого (газообразного) компонента в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства.

Фиг.1b показывает увеличенный схематический вид участка, выделенного на Фиг.1а пунктиром. В частности, этот чертеж показывает временной сегмент графика подачи, проиллюстрированного на Фиг.1а, в котором в момент времени t2 концентрация кислорода в замкнутом пространстве достигает значения K2 концентрации. Как показано на чертеже, как только значение K2 концентрации достигнуто, то контрольная область с содержанием кислорода в 0.4% по объему будет поддерживать содержание кислорода в замкнутом пространстве ниже уровня K2 концентрации. Это предпочтительно может быть достигнуто при том условии, что содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства измеряют непрерывно или через равные промежутки времени, и инертный уровень поддерживают подачей инертного газа по мере необходимости и управляемым способом. В частности, предусмотрены меры, в соответствии с которыми после достижения уровня концентрации K2 подают подаваемый инертный газ для дальнейшего уменьшения содержания кислорода до нижнего предела контрольного диапазона (K2 минус концентрация кислорода в 0.4% по объему).

Как показано на Фиг.1b, кривая подачи достигает нижнего предела контрольного диапазона в момент времени t2.1. Начиная с этого момента времени в течение периода ΔT_leakage времени, подачу инертного газа в замкнутое пространство останавливают, прекращая в течение этого периода любой управляемый воздухообмен. В течение периода времени ΔT_leakage содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства непрерывно повышается из-за утечек в корпусе данного замкнутого пространства до момента времени t2.2, в который оно достигает верхнего предела диапазона управления. В варианте реализации, показанном на Фиг.1b, верхний предел диапазона управления совпадает с уровнем K2 концентрации; однако равно возможно задание верхнего предела диапазона управления в точке ниже или выше значения K2.

В момент времени t2.2 инертный газ снова подают в замкнутое пространство достаточно долго для того, чтобы вернуть концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства к нижнему пределу контрольного диапазона в момент времени t2.3.

Поскольку на участке графика подачи, проиллюстрированном на Фиг.1b, в течение периода времени ΔT_infeed между моментами времени t2 и t2.1 (или t2.2 и t2.3), задан градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, тогда как в течение периода времени ΔT_leakage между моментами времени t2.1 и 12.2 (или t2.3 и t2.4, и т.д.) определена скорость изменения концентрации, то предложенный способ согласно изобретению также пригоден для измерения воздухонепроницаемости замкнутого пространства, если задают конкретный уровень инертирования данного замкнутого пространства и поддерживают этот уровень в пределах заданного диапазона управления. В частности, как предварительное условие, период времени ΔT_leakage, в течение которого остановлена подача инертного газа в замкнутое пространство, должен быть измерен, и величина диапазона управления должна быть известна. В варианте реализации, показанном на Фиг.1b, величина контрольного диапазона соответствует концентрации кислорода в 0,4% по объему и представляет предпочтительное значение, чтобы поддерживать концентрацию кислорода на заданном уровне инертирования в системах газового пожаротушения. Разумеется, настоящее изобретение не ограничено этим значением.

В качестве особенно предпочтительной процедуры в течение периода времени, в котором при заданном контрольном диапазоне поддерживают концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства на уровне инертирования, например, в течение периода времени между моментами времени t2 и t3 (см. Фиг.1а), выполняют многократные измерения воздухонепроницаемости замкнутого пространства, из которых получают среднее значение, и в конечном счете значение воздухонепроницаемости замкнутого пространства определяют с максимальной точностью.

Фиг.2 иллюстрирует кривую подачи инертного газа в замкнутое пространство с применением второго предпочтительного варианта реализации предложенного способа согласно изобретению, предназначенного для определения воздухонепроницаемости данного помещения. Аналогично варианту реализации, проиллюстрированному на Фиг.1, здесь концентрация кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства в течение периода времени между t0 и t1 задана равной первому значению K1 концентрации. В момент времени t2 инертный газ подают в замкнутое пространство, чтобы уменьшать концентрацию кислорода, пока она не достигнет значения K2 концентрации в момент времени t2.

В отличие от первого варианта реализации предложенного способа согласно изобретению, описанного выше и проиллюстрированного на Фиг.1, второй вариант реализации, показанный на Фиг.2, обеспечивает измерение воздухонепроницаемости замкнутого пространства в течение периода времени между t1 и t2, то есть в период времени, в течение которого управляемый воздухообмен обеспечен подачей инертного газа. В этом случае должна быть предварительно известна скорость управляемого воздухообмена. Другими словами, скорость объемного расхода инертного газа, который подают в данное замкнутое пространство, должна быть известна заранее. Как указано в связи с определением объема воздуха в замкнутом пространстве, это может быть выполнено, например, с помощью подходящего датчика объемного расхода, включенного в систему подачи инертного газа.

При применении процедуры, описанной в связи с графиком подачи, показанным на Фиг.2, концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства определяют в моменты времени t3 и t4, входящие в промежуток времени между t1 и t2. Однако, поскольку скорость изменения концентрации, которая определена только на основе этих измеренных значений, отражает как скорость управляемого воздухообмена, обеспеченного подачей инертного газа, так и скорость неуправляемого воздухообмена, вызванного утечками в корпусе здания или помещения, то должно быть известно пропорциональное количество управляемого воздухообмена, чтобы определить скорость изменения концентрации, вызванного неуправляемым воздухообменом. Но, как указано выше, скорость объемного расхода инертного газа, поданного в данное замкнутое пространство, представляет известный фактор, который позволяет простым способом определить скорость изменения концентрации, вызванного неуправляемым воздухообменом, и таким способом получить значение воздухонепроницаемости для данного замкнутого пространства с учетом этой скорости изменения концентрации.

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на обеспечение максимально возможной точности и без значительных расходов определения воздухонепроницаемости замкнутого пространства. Этот результат обеспечивается за счет того, что при определении воздухонепроницаемости замкнутых пространств задают градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего упомянутое замкнутое пространство, путем регулирования значения молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента атмосферы внутренней среды замкнутого пространства, в частности кислорода, которое отличается от значения молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента атмосферы воздушного пространства, окружающего упомянутое замкнутое пространство. Затем определяют скорость изменения концентрации путем измерения в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства изменения во времени молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента и вычисляют значение воздухонепроницаемости для замкнутого пространства с учетом определенной на предыдущем этапе скорости изменения концентрации. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения воздухонепроницаемости замкнутых пространств, включающий следующие этапы, на которых:
a) регулируют градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего упомянутое замкнутое пространство путем регулирования значения молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента атмосферы внутренней среды замкнутого пространства, в частности кислорода, которое отличается от соответствующего значения молярной концентрации соответствующего составляющего компонента, содержащегося в атмосфере воздушного пространства, окружающего упомянутое замкнутое пространство,
b) определяют скорость изменения концентрации путем измерения в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства изменения во времени молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, и
c) вычисляют значение воздухонепроницаемости для замкнутого пространства с учетом определенной на предыдущем этапе скорости изменения концентрации.

2. Способ по п.1, в котором на этапе b) скорость изменения концентрации определяют в течение периода времени, в пределах которого в замкнутом пространстве отсутствует всякий управляемый воздухообмен.

3. Способ по п.1, в котором на этапе b) определяют скорость изменения концентрации в течение периода времени, в пределах которого в замкнутом пространстве присутствует управляемый воздухообмен, скорость которого известна, тогда как на этапе с) вычисляют значение воздухонепроницаемости замкнутого пространства с учетом скорости изменения концентрации и скорости управляемого воздухообмена.

4. Способ по п.1, в котором скорость изменения концентрации определяют путем измерения периода времени (ΔT_leakage), в течение которого из-за утечек в корпусе помещения, ограничивающем упомянутое замкнутое пространство, содержание кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства непрерывно увеличивается от первого задаваемого значения содержания кислорода до второго задаваемого значения содержания кислорода.

5. Способ по п.1, в котором на этапе а) градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, регулируют управляемой подачей подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, при значении молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента в подаваемом воздухе, поданном в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, отличающемся от значения молярной концентрации соответствующего по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в атмосфере воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство.

6. Способ по п.5, в котором значение молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента в подаваемом воздухе, поданном в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, задают предварительно, и в котором на этапе b) определяют скорость изменения концентрации во время подачи подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства.

7. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап определения объема внутреннего воздуха, содержащегося в замкнутом пространстве, включающий в себя следующие этапы, на которых:
d) определяют долю в процентах по меньшей мере одного составляющего компонента, в частности, кислорода, содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства;
e) выполняют управляемую подачу подаваемого воздуха в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства при молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в подаваемом воздухе, отличающейся от молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, при известном объемном расходе подаваемого воздуха, поданного в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, и при известной молярной концентрации по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в подаваемом воздухе, поданном в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства;
f) повторно определяют долю в процентах по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства; и
g) вычисляют объем внутреннего воздуха в замкнутом пространстве с учетом долей в процентах по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства, определенных на этапах d) и f), объемный расход подаваемого воздуха, поданного на процедурном этапе е) в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства, а также молярную концентрацию по меньшей мере одного составляющего компонента, содержащегося в подаваемом воздухе, поданном в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства.

8. Способ по п.7, в котором этапы е) и а) выполняют одновременно.

9. Способ по любому из пп.1, 7 или 8, в котором на этапе с) получают абсолютное значение воздухонепроницаемости вычислением на основе скорости изменения концентрации и объема внутреннего воздуха в замкнутом пространстве скорости утечки, обусловленной объемным расходом и преобразованием последней в абсолютное значение воздухонепроницаемости.

10. Способ по п.7, в котором на процедурном этапе b) вычисляют значение относительной воздухонепроницаемости, для чего сравнивают скорость изменения концентрации с заданными значениями скорости изменения концентрации, и результат этого сравнения указывает на то, увеличивается ли или уменьшается с течением времени воздухонепроницаемость замкнутого пространства.

11. Способ по п.1, в котором на процедурном этапе а) регулируют градиент концентрации между атмосферой внутренней среды замкнутого пространства и атмосферой воздушного пространства, окружающего замкнутое пространство, путем уменьшения содержания кислорода в замкнутом пространстве до первого заданного уровня инертирования подачей замещающего кислород газа в атмосферу внутренней среды замкнутого пространства.

12. Способ по п.1, дополнительно включающий после этапа с) следующий этап, на котором:
с1) регулируют и поддерживают в заданном контрольном диапазоне концентрацию кислорода в атмосфере внутренней среды замкнутого пространства при контрольной концентрации ниже рабочей концентрации в замкнутом пространстве путем подачи в замкнутое пространство замещающего кислород газа из источника инертного газа,
причем контрольную концентрацию и рабочую концентрацию, включая резерв безопасности, уменьшают до значения ниже конфигурационной концентрации, заданной для замкнутого пространства так, что концентрация кислорода при отказе источника инертного газа не повышается настолько, чтобы достигнуть значения порога концентрации, заданного для данного замкнутого пространства, до наступления определенного предварительно заданного момента времени, тогда как размер резерва безопасности задают с учетом значения воздухонепроницаемости, определенного для данного замкнутого пространства.

13. Способ по п.12, дополнительно включающий следующий этап, которому предшествует этап с1), на котором:
с2) дополнительно осуществляют мониторинг атмосферы внутренней среды замкнутого пространства с целью поиска, указывающего на возгорание отличительного признака с помощью датчика, который служит для обнаружения такого, указывающего на возгорание отличительного признака,
причем при обнаружении развивающегося или уже существующего возгорания концентрация кислорода в среде замкнутого пространства быстро уменьшается до контрольной концентрации, если эта концентрация кислорода была до того момента на более высоком уровне.

14. Способ по любому из пп.12 или 13, в котором величина контрольного диапазона представляет собой содержание кислорода около 0,4% по объему, в котором контрольный диапазон всегда на уровне ниже контрольной концентрации.

15. Способ по любому из пп.12 или 13, дополнительно включающий в себя этап, на котором вычисляют количество вытесняющего кислород газа, чтобы поддерживать контрольную концентрацию в замкнутом пространстве с учетом предварительно определенной воздухонепроницаемости замкнутого пространства.

16. Способ по п.15, дополнительно включающий в себя этап, на котором источник инертного газа регулируют в виде функции текущего расчетного количества вытесняющего кислород газа.