СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И/ИЛИ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЗАКРЫТОГО ПОМЕЩЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК A62C35/58 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу определения и/или контроля герметичности закрытого помещения, оборудованного установкой для уменьшения содержания кислорода. В частности, изобретение относится к способу максимально точного определения или контроля соответствующего объемного потока утечек для инертизируемых и, в частности, длительно инертизируемых помещений, в которых осуществляется способ инертизации.

Изобретение относится также к установке для уменьшения содержания кислорода, у которой в среде закрытого помещения устанавливается и поддерживается заданное и уменьшенное по сравнению с нормальным окружающим воздухом содержание кислорода, причем установка выполнена с возможностью осуществления предложенного способа определения и/или контроля герметичности закрытого помещения.

Уровень техники

Способы инертизации для тренировок высоты, для хранения пищевых продуктов или для снижения риска возникновения пожара в закрытом помещении общеизвестны из техники инертизации. Обычно в этих способах инертизации за счет подачи вытесняющего кислород газа из источника инертного газа воздушная среда закрытого помещения понижается до уровня инертизации, лежащего ниже концентрации кислорода в окружающей воздушной атмосфере, и поддерживается на этом уровне.

Возникающее в этом способе защитное действие основано на принципе вытеснения кислорода. Обычный окружающий воздух состоит, как известно, примерно из 21 об.% кислорода, 78 об.% азота и 1 об.% прочих газов. Чтобы снизить риск возникновения пожара или погасить уже возникший в закрытом помещении пожар или продлить срок хранения пищевых продуктов, за счет подачи, например, чистого азота в качестве инертного газа концентрация азота в данном помещении повышается, и, тем самым, доля кислорода уменьшается. Известно, что заметное защитное или противопожарное действие наступает тогда, когда доля кислорода падает ниже примерно 15 об.%. В зависимости от имеющихся в данном помещении горючих материалов (пожарная нагрузка) может потребоваться дальнейшее снижение доли кислорода, например, до 12 об.%. При такой концентрации кислорода большинство горючих материалов не могут воспламениться или гореть.

Установка обычно спроектирована так, что один или несколько определенных уровней снижения в среде закрытого помещения могут устанавливаться в течение заданного времени и поддерживаться в течение установленного периода времени или непрерывно. Так, например, необходимо, чтобы в случае пожара содержание кислорода в среде помещения быстро уменьшалось таким образом, чтобы пожар был потушен (погашен), а, по меньшей мере, в пределах так называемой фазы обратного воспламенения был эффективно предотвращено повторное воспламенение материалов в помещении.

Упомянутая выше фаза обратного воспламенения обозначает отрезок времени после так называемой «фазы тушения пожара», причем в этот отрезок времени концентрация кислорода в закрытом помещении не должна превышать определенное значение, так называемое «значение предотвращения обратного воспламенения», чтобы избежать повторного воспламенения имеющихся в защитной зоне материалов. При этом уровнем предотвращения обратного воспламенения является концентрация кислорода, которая зависит от пожарной нагрузки помещения и определяется опытным путем.

Чтобы можно было обеспечить пожарную защиту или длительный срок хранения пищевых продуктов, установка должна быть соответствующим образом спроектирована, т.е. она должна быть способна создавать в течение длительного периода времени определенный объемный поток вытесняющих кислород газов. Создаваемое ею в частном случае в единицу времени количество вытесняющих кислород газов зависит, в частности, от объема закрытого помещения и его герметичности. Так, установка должна иметь большую производительность, если в случае закрытого помещения речь идет, например, о складе относительно большого объема, поскольку по сравнению с относительно небольшой защитной зоной в единицу времени в среду склада следует подавать большее количество вытесняющих кислород газов, чтобы в течение заданного времени можно было установить уровень снижения. С другой стороны, также создаваемое установкой в единицу времени количество вытесняющих кислород газов повышается, чем меньше герметичность закрытого помещения или чем выше кратность воздухообмена в нем.

При проектировании установки влияние объема помещения обычно не представляет трудностей. Это обусловлено тем, что максимально учитываемый объем оборудованного или оборудуемого установкой помещения определяется относительно просто и с течением времени, по меньшей мере, не может возрастать. Иначе дело обстоит с герметичностью помещения. Обычно в качестве меры герметичности помещения привлекается кратность воздухообмена, которая выражается так называемым значением n50.

Кратность воздухообмена n50 - это частное от деления объемного воздушного потока в час, когда поддерживается разность давлений 50 Па, на объем помещения. В соответствии с этим закрытое помещение имеет тем большее значение герметичности, чем меньше кратность воздухообмена.

Обычно значение n50 измеряется как мера герметичности помещения методом измерения дифференциального давления (метод «Blower-Door» - «вентилятор в двери»). Однако, в частности, в случае больших зданий или помещений проведение серии измерений дифференциального давления для определения кратности воздухообмена n50 зачастую возможно только с определенными трудностями и с высокими техническими затратами. Даже если с помощью измерения дифференциального давления было определено значение n50 данного помещения, нельзя исключить вопрос о том, изменится ли состояние закрытого помещения с течением времени, в частности в отношении кратности воздухообмена. Так, например, возможно, что первоначально герметизированные проемы помещения станут негерметичными. Также размещение в закрытом помещении предметов или товаров (в частности, в случае склада) оказывает влияние на полученную методом измерения разности давлений кратность воздухообмена.

Тот факт, что герметичность закрытого помещения с течением времени может не только изменяться, но и, в частности, уменьшаться, представляет собой проблему при проектировании установок. В частности, до сих пор невозможно или возможно лишь с высокими затратами в уже оборудованном такой установкой помещении определить впоследствии его герметичность, чтобы, при необходимости, привести в соответствие производительность установки, т.е. чтобы, например, для обеспечения пожарной защиты или длительного срока хранения повысить создаваемое установкой в единицу времени количество вытесняющих кислород газов, если герметичность закрытого помещения уменьшилась.

Непрерывный контроль герметичности оборудованного установкой помещения желателен также потому, что можно также получить информацию о заново возникших утечках в соседние помещения. При этом существует риск того, что из-за таких заново возникших утечек вытесняющие кислород газы могут проникнуть в соседние помещения, что при определенных условиях может повлечь за собой ухудшение здоровья находящихся в соседних помещениях людей.

Раскрытие изобретения

В основе изобретения лежит задача создания способа, с помощью которого можно было бы максимально точно и без крупных затрат определить герметичность закрытого помещения или в более поздний момент времени контролировать/верифицировать полученное вначале значение герметичности, причем это помещение должно, в частности, подходить для применения описанной выше техники инертизации.

В частности, должны быть созданы способ и установка, с помощью которого/которой эффективным, однако, тем не менее, легко реализуемым образом можно было бы, при необходимости, в любое время определять/контролировать текущую герметичность закрытого помещения без необходимости проведения для этой серии сложных измерений, как, например, при применении известного из уровня техники метода «Blower-Door» для определения значения n50.

Эта задача решается в части способа признаками п. 1 формулы изобретения, а в части установки - признаками независимого п. 14 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты способа охарактеризованы в зависимых п.п. 2-13 формулы.

В соответствии с этим создан способ определения и/или контроля герметичности закрытого и оборудованного установкой для уменьшения содержания кислорода помещения, причем в среде закрытого помещения за счет подачи вытесняющего кислород газа устанавливается и поддерживается, по меньшей мере, предварительно устанавливаемое и уменьшенное по сравнению с нормальным окружающим воздухом содержание кислорода. Размещенная в закрытом помещении установка содержит компрессорную систему для сжатия содержащей, по меньшей мере, азот и кислород начальной газовой смеси и подключенную к компрессорной системе газосепарирующую систему, в которой отделяется, по меньшей мере, часть содержащегося в начальной газовой смеси кислорода, чтобы на выходе газосепарирующей системы получить обогащенный азотом газ. Этот обогащенный азотом газ подается в закрытое помещение для установления и/или поддержания уменьшенного содержания кислорода. Тем временем определяется господствующее в закрытом помещении или устанавливающееся в нем давление по отношению к давлению окружающего воздуха. Это полученное дифференциальное давление привлекается в качестве меры герметичности закрытого помещения. Во время этого определения предпочтительным образом держатся в закрытом состоянии проемы помещения, например окна, двери и т.п., чтобы не исказить результат измерения.

Затем предварительно полученное, по меньшей мере, одно значение дифференциального давления сравнивается с соответствующим опорным значением (заданным значением). После этого происходит обработка полученного результата сравнения, причем в зависимости от величины отклонения между полученным значением дифференциального давления и соответствующим опорным значением можно получить информацию о герметичности закрытого помещения и/или о ее временном развитии.

Достигаемые предложенным решением преимущества очевидны. За счет того, что для определения или контроля герметичности закрытого помещения можно воспользоваться компонентами имеющейся установки, особенно легко реализуемым, однако, тем не менее, эффективным образом в любой момент времени можно определить и/или контролировать герметичность помещения. Для этого лишь требуется создать с помощью компрессорной и газосепарирующей систем установки обогащенный азотом газ, который преимущественно непрерывно и с постоянным объемным потоком подается в закрытое помещение, чтобы создать в нем по сравнению с внешним давлением (окружающим давлением) разность давлений. Компрессорная система регулируется преимущественно так, что на выходе газосепарирующей системы имеет место постоянный по времени объемный поток обогащенного азотом газа, в результате чего при подаче созданного газа в закрытом помещении возникает определенное давление по отношению к внешнему давлению. Эта разность давлений вместе с подаваемым в закрытое помещение объемным потоком создает меру герметичности закрытого помещения. При этом речь идет, тем самым, о легко реализуемом варианте способа измерения дифференциального давления, известного как «тест Blower-Door».

Здесь следует подчеркнуть, что предложенным способом герметичность закрытого помещения можно определять без особых затрат. Способ подходит, тем самым, в частности, для контроля того, возникли ли с течением времени в оболочке помещения новые, до сих пор не учтенные утечки, что оказывает влияние на кратность воздухообмена помещения. Так, например, можно еженедельно измерять герметичность помещения предложенным способом и сравнивать с предварительно установленным или определенным опорным значением. Если при этом окажется, что в оболочке закрытого помещения возникли дополнительные утечки, то следует принять соответствующие меры. Они могли бы состоять, например, в осмотре оболочки помещения на наличие утечек, чтобы соответственно герметизировать ее. Дополнительно или в качестве альтернативы этому возможно также приведение установки в соответствие с более высокой кратностью воздухообмена защитного помещения. Это могло бы касаться, в частности, количества инертного газа, кратковременно создаваемого установкой в случае пожара.

В одном предпочтительном варианте способа предусмотрено, что при определении или контроле герметичности закрытого помещения в него подается не только полученный на выходе газосепарирующей системы газ, но и дополнительно к этому свежий воздух, чтобы повысить подаваемый, в целом, в закрытое помещение объемный поток. Таким образом, достигается то, что в закрытом помещении возникает более высокое определенное дифференциальное давление по сравнению с давлением окружающего воздуха (внешняя атмосфера). По сравнению с тем случаем, когда подается только полученный на выходе газосепарирующей системы газ, этот вариант позволяет точнее определить герметичность помещения за счет более высокого дифференциального давления. Этим можно надежно обнаружить небольшие изменения герметичности. При этом напрашивается привлечение относящейся к установке вентиляторной и/или компрессорной системы для подачи в закрытое помещение дополнительного свежего воздуха, так что также в этом варианте можно прибегнуть к уже существующим компонентам установки.

Поскольку надежную информацию о герметичности закрытого помещения можно получить только тогда, когда, по меньшей мере, по истечении определенного пускового периода подаваемое в единицу времени в закрытое помещение количество газа постоянное, предпочтительно, что полученный на выходе установки и обогащенный азотом газ и, при необходимости, дополнительный свежий воздух преимущественно непрерывно подаются в закрытое помещение с определенным воздушным потоком.

Практические испытания показали, что в отношении времени и точности измерений предпочтительно, если относительный объемный поток Qrel, т.е. объемный поток по отношению к объему помещения и кратности воздухообмена n50 (Qrel = объемный поток/объем помещения х кратность воздухообмена)) принимает значение, составляющее 0,2-0,9, чтобы можно было обнаружить относительное изменение значения n50 от 50% до 3%. При объеме помещения 600000 м³ и значении n50 0,015/ч объемный поток должен, тем самым, принять преимущественно постоянное значение в диапазоне 1800-8100 м³/ч. Еще предпочтительнее относительный объемный поток Qrel составляет 0,34-0,67, что при объеме помещения 600000 м³ и значении n50 0,015/ч соответствует потоку от 3000 до 6000 м³/ч и обнаруживаемому изменению значения n50 17%-5%. Эти объемные потоки могут быть без проблем реализованы с компонентами обычной установки.

Преимущественно измерение дифференциального давления осуществляется одновременно с или, по меньшей мере, частично с наложением по времени с подачей газа в закрытое помещение. Для обработки следует привлекать преимущественно значения дифференциального давления, которые записываются, когда установился постоянный объемный поток Q. Чтобы уменьшить ошибки измерений, еще предпочтительнее привлекать для обработки только такие значения дифференциального давления, которые записывались после того, как в закрытом помещении дифференциальное давление установилось и в течение определенного периода времени больше не изменяется или не превышает или не достигает задаваемого диапазона допусков.

Обработка осуществляется за счет того, что, по меньшей мере, одно полученное значение дифференциального давления сравнивается с соответствующим опорным значением. Под терминами «дифференциальное давление» и «значение дифференциального давления» следует понимать устанавливающееся за счет подачи газа в закрытое помещение давление по отношению к давлению окружающего воздуха.

Привлекаемое при сравнении значение давления предпочтительным образом численно соответствует дифференциальному давлению, которое по отношению к давлению окружающего воздуха устанавливается или установилось в закрытом помещении при непрерывной подаче газа с постоянным объемным потоком Q. Для этого напрашивается регистрация привлекаемого для обработки значения давления с помощью системы измерения давления, в частности системы измерения дифференциального давления.

Для упрощения обработки и для повышения точности измерения предпочтительно, если полученное значение давления, которое должно сравниваться с соответствующим опорным значением, регистрируется в момент, когда при непрерывной подаче газа с постоянным объемным потоком Q временное изменение давления в закрытом помещении не выше предварительно установленного или устанавливаемого верхнего порогового значения и не ниже предварительно установленного или устанавливаемого нижнего порогового значения.

В качестве альтернативы или дополнительно возможно, чтобы привлекаемое для обработки полученное значение давления соответствует среднему значению большого числа давлений, зарегистрированных с помощью системы измерения давления, в частности системы измерения дифференциального давления.

Поскольку также температура воздушной среды помещения оказывает влияние на господствующее в нем или устанавливающееся давление, в отношении уменьшения ошибок измерений далее предпочтительно, если преимущественно непрерывно или в заданное время и/или к заданным событиям в закрытом помещении регистрируется и, в частности, измеряется также температура. Зарегистрированное значение температуры учитывается преимущественно при определении, по меньшей мере, одного значения давления, которое привлекается для обработки.

Наконец, в одном предпочтительном варианте способа предусмотрено, что автоматически и преимущественно на выбор автоматически выдается предупреждающее сообщение, если при обработке окажется, что полученное значение давления отличается от опорного значения более чем на задаваемый допуск.

Под термином «опорное значение» следует понимать определенное, предварительно установленное значение давления, которое устанавливается в закрытом помещении при определенном объемном потоке Q. Это опорное значение можно определить, например, тогда, когда установка вводится в эксплуатацию впервые. Однако возможно также, чтобы опорное значение непрерывно изменялось. При этом возможно, чтобы в качестве опорного значения использовалось, например, значение дифференциального давления при более раннем измерении.

Изобретение относится также к установке для уменьшения содержания кислорода для предотвращения пожара и/или для пожаротушения, которая рассчитана на осуществление предложенного способа. Для этого установка содержит компрессорную систему для сжатия содержащей, по меньшей мере, азот и кислород начальной газовой смеси и подключенную к компрессорной системе газосепарирующую систему, в которой при работе отделяется, по меньшей мере, часть содержащегося в начальной газовой смеси кислорода, так что на выходе газосепарирующей системы образуется обогащенный азотом газ. Этот обогащенный азотом газ подается по трубопроводной системе в закрытое помещение, чтобы при осуществлении способа вызвать в нем создание соответствующего давления. Установка оборудована еще преимущественно системой измерения давления, в частности системой измерения дифференциального давления, чтобы определять устанавливающееся или установившееся в закрытом помещении давление по сравнению с давлением окружающего воздуха.

Преимущественно установка дополнительно к компрессорной системе содержит вентиляторную систему свежего воздуха, с помощью которой в среду закрытого помещения можно подавать свежий воздух.

В принципе, предпочтительно, если предусмотрена система измерения объемного потока, чтобы непрерывно или в заданное или задаваемое время и/или к заданным или задаваемым событиям регистрировать количество газа, подаваемое в единицу времени с помощью установки в закрытое помещение.

Краткое описание чертежей

Ниже предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг. 1: схематичный вид варианта установки;

- фиг. 2: блок-схему для пояснения варианта способа;

- фиг. 3: график характеристик давления в закрытом помещении при подаче газа с разными объемными потоками соответственно при двух разных кратностях воздухообмена помещения.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 схематично изображен вариант выполнения установки 1. Она размещена в закрытом помещении 2 (называемом также «защитное помещение») и служит для установления и поддержания задаваемого уровня инертизации среды помещения 2. Последнее может быть, например, складом, в котором в качестве превентивной меры противопожарной защиты содержание кислорода в воздухе снижается до определенного уровня инертизации, например, 15 об.% или менее и поддерживается на этом уровне.

Однако установка рассчитана не только на превентивную противопожарную защиту, но и может быть выполнена таким образом, что она снижает содержание кислорода в среде закрытого помещения 2 только тогда, когда в нем начинается пожар.

Инертизация закрытого помещения 2 осуществляется с помощью устройства управления 50 автоматически или преимущественно на выбор автоматически. Для этого установка 1 содержит газосепарирующую 3 и компрессорную 4 системы.

Компрессорная система 4 образована работающим по технологии PSA или VPS А азотным генератором 3.1 и основанным на мембранной технологии азотным генератором 3.2. Основанный на технологии PSA/VPSA азотный генератор 3.1 содержит, по меньшей мере, один адсорбционный резервуар с адсорбирующим материалом, рассчитанным на адсорбцию молекул кислорода, когда кислородсодержащий газ направляется через адсорбционный резервуар.

В основанном на мембранной технологии азотном генераторе 3.2 используется мембранная система, в которой используется тот факт, что различные газы по-разному быстро диффундируют через определенные материалы. При этом возможно использование половолоконной мембраны с нанесенным на ее внешнюю поверхность сепарационным материалом, через который кислород может диффундировать очень хорошо, а азот имеет для этого сепарационного материала лишь небольшую скорость диффузии. Если через подготовленную таким образом половолоконную мембрану изнутри протекает воздух, то содержащийся в нем кислород очень быстро диффундирует через стенку полого волокна наружу, тогда как азот в значительной степени задерживается внутри волокна, в результате чего во время прохождения через полое волокно происходит концентрация азота.

Хотя в схематичном виде на фиг. 1 изображены только один, основанный на технологии PSA/VPSA азотный генератор 3.1 и один, основанный на мембранной технологии азотном генератор 3.2, разумеется, возможно использование нескольких включенных параллельно друг другу азотных генераторов такого же принципа работы.

Компрессорная система 4 в изображенном на фиг. 1 варианте содержит взаимодействующий с генератором 3.1 первый компрессор 4.1 и взаимодействующий с генератором 3.2 второй компрессор 4.2. Оба компрессора 4.1, 4.2 служат для получения на входе соответствующего газового генератора 3.1, 3.2 начальной газовой смеси в сжатом виде. Для этого соответствующие выходы компрессоров 4.1, 4.2 со стороны напора проточно соединены или выполнены с возможностью соединения с соответствующими входами газовых генераторов 3.1, 3.2.

К каждому газовому генератору 3.1, 3.2 относится предвключенная смесительная камера 5.1, 5.2, в которой создается начальная газовая смесь, подаваемая с помощью соответствующего компрессора 4.1,4.2 к соответствующему газовому генератору 3.1, 3.2.

Под употребленным здесь термином «начальная газовая смесь» следует, в принципе, понимать газовую смесь, состоящую из азота, кислорода и других компонентов. У начальной газовой смеси речь идет, в частности, о свежем воздухе, т.е. воздухе из внешней атмосферы, которая, как известно, состоит из 21 об.% кислорода, 78 об.% азота и 1% прочих газов, в частности инертных газов. Для этой цели каждая смесительная камера 5.1, 5.2 снабжена соответствующим подающим трубопроводом 6.1, 6.2 для свежего воздуха, по которому с помощью вентилятора 7.1, 7.2 свежего воздуха в смесительную камеру 5.1, 5.2 может, при необходимости, подаваться свежий воздух.

Чтобы повысить эффективность используемой в установке 1 газосепарирующей системы 3, в варианте на фиг. 1 предусмотрен также возврат. Возврат служит для того, чтобы, при необходимости, из воздушной среды закрытого помещения 2 отбирать часть его воздуха и подавать ее в соответствующую смесительную камеру 5.1, 5.2, в которой отобранная часть воздуха помещения смешивается с подаваемым по соответствующему подающему трубопроводу 6.1, 6.2 свежим воздухом. Тогда начальная газовая смесь является смесью из свежего воздуха и воздуха помещения, которая при определенных условиях имеет уменьшенное по сравнению со свежим воздухом содержание кислорода.

Чтобы обеспечить возврат воздуха помещения, в варианте установки 1 на фиг. 1 предусмотрены соответствующие возвратные трубопроводы 8.1, 8.2, по которым, при необходимости, например, с помощью возвратного вентилятора 9.1, 9.2 можно отбирать часть воздуха закрытого помещения. В данном варианте как для азотного генератора 3.1, так и для азотного генератора 3.2 предусмотрен соответствующий возвратный вентилятор 9.1, 9.2. Каждый из них своим входом со стороны всасывания проточно соединен или выполнен с возможностью соединения посредством одного из возвратных трубопроводов 8.1, 8.2 с внутренним пространством закрытого помещения 2. Выход каждого вентилятора 9.1, 9.2 со стороны напора соединен или выполнен с возможностью соединения с соответствующей смесительной камерой 5.1, 5.2 соответствующего азотного генератора 3.1,3.2.

Чтобы с помощью установки 1 уменьшить в среде закрытого помещения 2 содержание кислорода по сравнению с содержанием кислорода в окружающем воздухе (21 об.%) и, тем самым, установить соответствующий уровень снижения или инертизации, созданная в смесительной камере 5.1 начальная газовая смесь с помощью компрессорной системы 4.1 сжимается и подается в азотный генератор 3.1, в котором, по меньшей мере, часть содержащегося в начальной газовой смеси кислорода отделяется, в результате чего на выходе азотного генератора 3.1 создается обогащенная азотом газовая смесь. Эта щенная азотом газовая смесь подается затем по подающей трубопроводной системе 10.1 в воздушную среду закрытого помещения.

В нормальном режиме работы установки 1, т.е. в режиме работы, в котором с помощью установки происходит превентивная противопожарная защита или борьба с пожаром, в целях повышения эффективности газосепарирующей системы 3 в качестве начальной газовой смеси используется смесь из свежего воздуха и воздуха помещения. Для этой цели обе смесительные камеры 5.1, 5.2 посредством соответствующих возвратных вентиляторов 9.1, 9.2 и возвратных трубопроводов 8.1, 8.2 проточно соединены с внутренним пространством закрытого помещения 2. В то же время регулируемым образом с помощью соответствующих вентиляторов 7.1, 7.2 свежего воздуха в соответствующие смесительные камеры 5.1, 5.2 подается свежий воздух.

Установка 1 снабжена устройством управления 50, которое преимущественно автоматически и еще предпочтительнее на выбор автоматически управляет ее соответствующими управляемыми компонентами. Для этой цели установка 1 содержит систему 11 измерения кислорода, с помощью которой непрерывно или в заданное или задаваемое время и/или к заданным или задаваемым событиям регистрируется содержание кислорода в воздушной среде закрытого помещения 2. В зависимости от зарегистрированного содержания кислорода устройство управления 50 управляет газосепарирующей системой 3 и/или компрессорной системой 4 и/или соответствующими вентиляторами 7.1, 7.2 свежего воздуха или возвратными вентиляторами 9.1, 9.2, с тем чтобы в среде закрытого помещения 2 можно было установить и/или поддерживать предварительно устанавливаемый уровень снижения.

Преимущественно установка 1 содержит далее, в частности аспирационную, систему пожарной сигнализации 12, которая преимущественно непрерывно контролирует, имеют ли место в воздушной среде закрытого помещения 2 параметры пожара. В случае пожара система пожарной сигнализации 12 подает соответствующий сигнал тревоги на устройство управления 50, которое инициирует снижение содержания кислорода в воздушной среде закрытого помещения 2 до уровня полной инертизации. «Полная инертизация» означает в этой связи уменьшение содержания кислорода в воздушной среде закрытого помещения 2 настолько, что воспламенение находящихся в нем материалов (пожарная нагрузка) больше невозможна. Уровень полной инертизации составляет обычно 12-14 об.% содержания кислорода.

Установка 1 подходит не только для того, чтобы подавать в среду закрытого помещения 2 в целях превентивной противопожарной защиты и/или в целях пожаротушения вытесняющий кислород газ (инертный газ), в результате чего в среде помещения устанавливается и поддерживается уменьшенное по сравнению с нормальным окружающим воздухом содержание кислорода, но и для того, чтобы определять и/или контролировать герметичность закрытого помещения 2. Чтобы установка 1 обладала этой дополнительной функциональностью, предусмотрена система 13 измерения дифференциального давления, с помощью которой можно определять разность между господствующим внутри закрытого помещения 2 давлением (внутреннее давление) и внешним давлением. Кроме того, в установке 1 используется система 14 измерения объемного потока, с помощью которой в заданное или задаваемое время и/или к заданным или задаваемым событиям регистрируется количество газа, подаваемое, в целом, в единицу времени в закрытое помещение.

Система 14 измерения объемного потока содержит два соответствующих датчика 14.1, 14.2 объемного потока, причем каждый из них расположен в одной из обеих подающих трубопроводных систем 10.1, 10.2.

Ниже со ссылкой на изображенную на фиг. 2 блок-схему описан способ определения и/или контроля герметичности закрытого помещения. Способ осуществляется, в частности, в установке 1 на фиг. 1, причем для этой цели устройство управления 50 имеет соответствующее следящее управление и/или обрабатывающую логику.

Если необходимо определить герметичность закрытого помещения 2, то на первом этапе S1 устанавливаются соответствующие стартовые значения. Это значит, в частности, что устанавливается возврат воздуха помещения в соответствующие смесительные камеры 5.1, 5.2 путем отключения возвратных вентиляторов 9.1, 9.2 и/или путем прерывания проточного соединения между смесительными камерами 5.1, 5.2 и закрытым помещением 2. Другими словами, в режиме контроля герметичности соответствующие смесительные камеры 5.1, 5.2 соединены со стороны входа только с соответствующими вентиляторами 7.1, 7.2 свежего воздуха, в результате чего в качестве начальной газовой смеси используется только свежий воздух.

Дополнительно к осуществляемой с помощью вентиляторов 7.1, 7.2 подаче свежего воздуха в качестве начальной газовой смеси может быть также предусмотрено, что возвратные вентиляторы 9.1, 9.2 соответственно переключаются с помощью клапанов (на фиг. 1 не показаны), чтобы поддержать вентиляторы 7.1, 7.2 и подавать в закрытое помещение 2 также свежий воздух в качестве начальной газовой смеси. Другими словами, следовательно, также можно перенаправить возвратные вентиляторы 9.1, 9.2 со стороны всасывания таким образом, чтобы они при измерении поддерживали вентиляторы 7.1, 7.2 свежего воздуха (на фиг. 1 не показано).

Далее на этапе S1 включаются компрессорная система 4 и преимущественно оба относящихся к ней компрессора 4.1, 4.2, в результате чего азотные генераторы 3.1, 3.2 получают сжатый свежий воздух в качестве начальной газовой смеси. В азотных генераторах 3.1, 3.2 происходит сепарация газов. Полученный на соответствующих выходах азотных генераторов 3.1, 3.2 и обогащенный азотом газ подается по соответствующим подающим трубопроводам 10.1, 10.2 в закрытое помещение 2.

Чтобы увеличить подаваемое в единицу времени в закрытое помещение 2 количество газа, предпочтительно, что в режиме контроля герметичности включается не только компрессорная система 4 (здесь: преимущественно оба компрессора 4.1, 4.2), но и преимущественно оба вентилятора 7.1, 7.2 свежего воздуха.

При этом далее возможна подача также дополнительно подача свежего воздуха в закрытое помещение 2, если установка 1 оборудована соответствующей дополнительной вентиляторной системой 15 свежего воздуха. В этом случае вентиляторная система 15, которая может быть предусмотрена опционально, должна быть снабжена также датчиком 14.3 объемного потока, чтобы можно было регистрировать подаваемое в единицу времени в закрытое помещение 2 количество свежего воздуха.

Далее также возможна регулируемая эксплуатация газосепарирующей системы 3 таким образом, что в целях определения и/или контроля герметичности закрытого помещения 2 устанавливается и за счет регулирования поддерживается чистота азота в газосепарирующей системе 3, которое соответствует концентрации азота в защитной среде или выше нее. За счет этого можно увеличить течение газа во время определения и/или контроля герметичности закрытого помещения 2 и уменьшить количество свежего воздуха, подаваемого необходимым образом в качестве начальной газовой смеси с помощью вентиляторов 7.1, 7.2.

Во время подачи газа преимущественно непрерывно с помощью датчиков 14.1, 14.2, 14.3 объемного потока регистрируется подаваемое в единицу времени в закрытое помещение 2 количество газа. При этом следует позаботиться о том, чтобы устройство управления 50 управляло используемыми компрессорами 4.1, 4.2 и используемыми, при необходимости, вентиляторами 7.1, 7.2 свежего воздуха или опционально используемой вентиляторной системой 15 свежего воздуха таким образом, чтобы обеспечить непрерывную подачу газа с постоянным объемным потоком Q. Для этой цели после определенного времени ожидания преимущественно в течение нескольких минут на этапе S2 проверяется, происходит ли подача газа в закрытое помещение 2 с постоянным объемным потоком Q и непрерывна ли она по времени.

Если на этапе S2 окажется, что отклонение измеренных значений регистрируемого с помощью измерительной системы 14 объемного потока превышает заданный допуск, то после определенного времени ожидания, например, в течение минуты заново проверяется, подается ли газ с постоянным объемным потоком Q в закрытое помещение 2. Этот запрос на этапе S2 повторяется до тех пор, пока изменение объемного потока не будет лежать в пределах заданного допуска.

Если на этапе S2 окажется, что газ подается в закрытое помещение 2 непрерывно и с постоянным объемным потоком Q, то на этапе S3 с помощью системы 13 происходит измерение дифференциального давления. Преимущественно на этапе S3 определяется среднее значение и изменение большого числа записанных системой 13 значений давления. Если при этом окажется, что изменение превышает предварительно установленный допуск, то после определенного времени ожидания, например, в течение минуты повторно проводится серия измерений дифференциального давления. Это повторяется до тех пор, пока на этапе S3 изменение измеренного значения дифференциального давления не будет лежать в пределах заданного допуска.

Затем на этапе S4 с помощью измерительной системы 14 регистрируется объемный поток Q, с которым газ подается в закрытое помещение 2. Преимущественно на этапе S4 происходит также образование среднего значения нескольких, зарегистрированных измерительной системой 14 значений объемного потока.

Вслед за этим с помощью измерительной системы 16 регистрируется температура в закрытом помещении 2. На этапе S5 с учетом зарегистрированной температуры нормируется зарегистрированное на этапе S3 измеренное значение дифференциального давления.

После этого на этапе S6 происходит сравнение нормированного дифференциального давления с предварительно установленным или запрограммированным опорным значением. Если сравнение покажет, что зарегистрированное дифференциальное давление отличается от опорного значения, то подается сигнал тревоги (этап S7), если отклонение превышает предварительно установленный допуск. В случае сигнала тревоги на этапе S7 речь идет, например, о предупреждающем сообщении, касающемся повышенной опасности утечки.

Если же на этапе S6 зарегистрированное и нормированное дифференциальное давление лежит в пределах заданного диапазона допусков, то на этапе S8 режим работы установки 1 переключается с режима контроля герметичности на режим противопожарной защиты/пожаротушения. Кроме того, в устройство управления 50 записывается зарегистрированное нормированное дифференциальное давление.

Переключение режима работы установки 1 касается, в частности, повторного активирования возврата воздуха помещения в соответствующие смесительные камеры 5.1, 5.2 и подходящего управления компрессорами 4.1, 4.2 таким образом, что устанавливается и поддерживается задаваемое или заданное уменьшенное содержание кислорода в воздушной среде закрытого помещения 2. Опционально предусмотренная вентиляторная система 15 свежего воздуха также снова переключается на нормальный режим работы.

На фиг. 3 в виде графика показано, как в зависимости от разных объемных потоков при реализации предложенного решения по времени внутри закрытого помещения растет давление. На оси абсцисс указано время измерения в минутах [min], а на оси ординат - зарегистрированное системой 13 дифференциальное давление по сравнению с внешним давлением в паскалях [Ра]. Объем закрытого помещения составлял 600000 м³.

Кривая 100а обозначает рост давления в закрытом помещении 2 при подаваемом объемном потоке Q 3000 м³/ч, причем герметичность закрытого помещения 2 соответствует своему начальному или заданному значению. Это заданное значение соответствует при подаваемом объемном потоке Q 3000 м³/ч опорному значению.

Кривая 100b обозначает ситуацию, когда при подаваемом объемном потоке Q 3000 м³/ч в оболочке 2а закрытого помещения 2 предусмотрены дополнительные утечки, так что устанавливающееся в нем дифференциальное давление отличается от опорного значения (кривая 100а), а это означает, что герметичность закрытого помещения 2 больше не соответствует своему начальному или заданному значению (кривая 100а). Разность между кривыми 100а, 100b по величине погрешности измерения давления около 2 Па указывает на то, что герметичность помещения 2, в целом, уменьшилась, по меньшей мере, на обнаруживаемое относительное изменение значения n50 и следует принять соответствующие меры.

Кривые 101а, 101b, 102а, 102b обозначают соответствующий рост давления при объемном потоке Q соответственно 4000 м³/ч и 6000 м³/ч без дополнительной утечки (кривые 101а, 102а) и с дополнительными утечками (кривые 101b, 102b).

Изобретение не ограничено изображенными на чертежах вариантами, а следует из обзора всех раскрытых в нем признаков.

В частности, возможно, чтобы при сравнении нормированного дифференциального давления с предварительно установленным или запрограммированным опорным значением учитывалась также скорость ветра в данный момент. Влияние скорости ветра на устанавливающееся в помещении дифференциальное давление можно было бы учесть уже предварительно, например при температурной компенсации (этап S5).

Перечень ссылочных позиций

1 - установка для уменьшения содержания кислорода

2 - закрытое помещение

2а - оболочка помещения

3 - газосепарирующая система

3.1 - PSA/VPSA-азотный генератор газосепарирующей системы

3.2 - мембранный азотный генератор газосепарирующей системы

4 - компрессорная система

4.1 - первый компрессор компрессорной системы

4.2 - второй компрессор компрессорной системы

5.1 - первая смесительная камера

5.2 - вторая смесительная камера

6.1 - первый подающий трубопровод для свежего воздуха

6.2 - второй подающий трубопровод для свежего воздуха

7.1 - первый вентилятор свежего воздуха

7.2 - второй вентилятор свежего воздуха

8.1 - первый возвратный трубопровод

8.2 - второй возвратный трубопровод

9.1 - первый возвратный вентилятор

9.2 - второй возвратный вентилятор

10.1 - первая подающая трубопроводная система

10.2 - вторая подающая трубопроводная система

11 - система измерения кислорода

12 - система пожарной сигнализации

13 - система измерения дифференциального давления

14 - система измерения объемного потока

14.1 - первый датчик объемного потока системы измерения объемного потока

14.2 - второй датчик объемного потока системы измерения объемного потока

14.3 - третий датчик объемного потока системы измерения объемного потока

15 - вентиляторная система свежего воздуха

16 - система измерения температуры 50 - устройство управления.

Изобретение относится к способу определения и/или контроля герметичности закрытого и оборудованного установкой (1) для уменьшения содержания кислорода помещения (2), в среде которого за счет подачи вытесняющего кислород газа устанавливается и поддерживается, по меньшей мере, предварительно устанавливаемое и уменьшенное по сравнению с нормальным окружающим воздухом содержание кислорода. Установка (1) содержит компрессорную систему (4; 4.1, 4.2) для сжатия начальной газовой смеси и подключенную к компрессорной системе (4; 4.1, 4.2) газосепарирующую систему (3; 3.1, 3.2) для отделения, по меньшей мере, части содержащегося в начальной газовой смеси кислорода и получения обогащенного азотом газа, который подается в закрытое помещение (2). Определяется устанавливающееся в помещении (2) дифференциальное давление, которое сравнивается с соответствующим опорным значением, что дает информацию о герметичности помещения (2). 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения и/или контроля герметичности закрытого помещения, снабженного установкой (1) для уменьшения содержания кислорода в помещении (2), в среде которого за счет подачи вытесняющего кислород газа устанавливают и поддерживают, по меньшей мере, предварительно устанавливаемое и уменьшенное по сравнению с нормальным окружающим воздухом содержание кислорода, причем установка (1) содержит компрессорную систему (4; 4.1, 4.2) для сжатия содержащей, по меньшей мере, азот и кислород начальной газовой смеси и подключенную к компрессорной системе (4; 4.1, 4.2) газосепарирующую систему (3; 3.1, 3.2) для отделения, по меньшей мере, части содержащегося в начальной газовой смеси кислорода и получения обогащенного азотом газа на выходе газосепарирующей системы (3; 3.1, 3.2), который подают в закрытое помещение (2) для установления и/или поддержания уменьшенного содержания кислорода, причем способ включает в себя следующие этапы:

1) подготовку свежего воздуха вне закрытого помещения (2) в качестве начальной газовой смеси;

2) сжатие подготовленного свежего воздуха в компрессорной системе (4; 4.1, 4.2) установки (1);

3) подачу сжатого свежего воздуха в газосепарирующую систему (3; 3.1, 3.2) установки (1) и отделение, по меньшей мере, части содержащегося в свежем воздухе кислорода в газосепарирующей системе (3; 3.1, 3.2), в результате чего на ее выходе получают обогащенный азотом газ;

4) подачу полученного на выходе газосепарирующей системы (3; 3.1, 3.2) и обогащенного азотом газа в закрытое помещение (2);

5) определение господствующего в закрытом помещении (2) или устанавливающегося в нем давления по отношению к давлению окружающего воздуха;

6) сравнение, по меньшей мере, одного полученного на этапе 5) значения дифференциального давления с соответствующим опорным значением и

7) обработку полученного на этапе 6) результата сравнения, причем в зависимости от величины отклонения между полученным значением дифференциального давления и соответствующим опорным значением получают информацию о герметичности закрытого помещения (2) и/или о ее временном развитии.

2. Способ по п. 1, при котором на этапе 4) дополнительно к полученному на выходе газосепарирующей системы (3; 3.1, 3.2) газу преимущественно с помощью относящейся к установке (1) вентиляторной системы (15) свежего воздуха и/или с помощью относящейся к установке (1) компрессорной системы (4; 4.1, 4.2) в закрытое помещение (2) подают сжатый воздух.

3. Способ по п. 1 или 2, при котором подаваемый на этапе 4), в целом, в закрытое помещение (2) газ подают преимущественно непрерывно и с постоянным объемным потоком, причем относительный объемный поток (Qrel), являющийся частным от деления объемного потока (Q) на произведение объема помещения и кратности воздухообмена, принимает преимущественно значение 0,2-0,9 и еще предпочтительнее значение 0,34-0,67.

4. Способ по п. 1 или 2, при котором этап 5) выполняют вместе с этапом 4) или, по меньшей мере, частично с наложением по времени с ним.

5. Способ по п. 1 или 2, при котором, по меньшей мере, одно, полученное на этапе 5) значение давления численно соответствует дифференциальному давлению, которое устанавливают или установилось по отношению к давлению окружающего воздуха в закрытом помещении (2) при непрерывной подаче газа с постоянным объемным потоком (Q).

6. Способ по п. 1 или 2, при котором, по меньшей мере, одно, полученное на этапе 5) значение давления регистрируют с помощью системы измерения давления, в частности системы (13) измерения дифференциального давления.

7. Способ по п. 6, при котором, по меньшей мере, одно, полученное на этапе 5) значение давления регистрируют в момент, когда при непрерывной подаче газа с постоянным объемным потоком (Q) временнóе изменение давления в закрытом помещении (2) не превышает предварительно установленное или устанавливаемое верхнее пороговое значение и/или когда в случае большого числа полученных значений давления их изменение не превышает предварительно установленное или устанавливаемое верхнее пороговое значение.

8. Способ по п. 1 или 2, при котором, по меньшей мере, одно, полученное на этапе 5) значение давления соответствует среднему значению большого числа давлений, зарегистрированных с помощью системы измерения давления, в частности системы (13) измерения дифференциального давления.

9. Способ по п. 6, при котором преимущественно непрерывно или в заданное время и/или к заданным событиям в закрытом помещении (2) измеряют температуру, причем на этапе 5) по зарегистрированному/зарегистрированным с помощью системы измерения давления, в частности системы (13) измерения дифференциального давления, давлению/давлениям определяют, по меньшей мере, одно значение давления с учетом измеренной температуры.

10. Способ по п. 7, при котором преимущественно непрерывно или в заданное время и/или к заданным событиям в закрытом помещении (2) измеряют температуру, причем на этапе 5) по зарегистрированному/зарегистрированным с помощью системы измерения давления, в частности системы (13) измерения дифференциального давления, давлению/давлениям определяют, по меньшей мере, одно значение давления с учетом измеренной температуры.

11. Способ по п. 8, при котором преимущественно непрерывно или в заданное время и/или к заданным событиям в закрытом помещении (2) измеряют температуру, причем на этапе 5) по зарегистрированному/зарегистрированным с помощью системы измерения давления, в частности системы (13) измерения дифференциального давления, давлению/давлениям определяют, по меньшей мере, одно значение давления с учетом измеренной температуры

12. Способ по п. 1 или 2, при котором выдают предупреждающее сообщение, если на этапе 6) сравнение между, по меньшей мере, одним, полученным на этапе 5) значением давления и опорным значением покажет, что полученное значение давления отличается от опорного значения более чем на задаваемый допуск.

13. Способ по п. 1 или 2, при котором подаваемое, в целом, на этапе 4) в единицу времени в закрытое помещение (2) количество газа регистрируют преимущественно с помощью системы (14) измерения объемного потока непрерывно или в заданное или задаваемое время, и/или к заданным или задаваемым событиям.

14. Способ по п. 1 или 2, при котором установка (1) содержит далее, по меньшей мере, один, выполненный с возможностью управления возвратный вентилятор (9.1, 9.2) для переключаемой и выборочной подачи воздуха из закрытого помещения (2) или свежего воздуха, и причем для осуществления этапа 3), по меньшей мере, одним возвратным вентилятором (9.1, 9.2) управляют таким образом, что в закрытое помещение (2) подают свежий воздух.

15. Способ по п. 1 или 2, при котором установка (1) содержит регулирующий блок, выполненный с возможностью регулирования чистоты азота в газосепарирующей системе (3; 3.1, 3.2) во время выполнения этапа 3) до заданного или задаваемого значения, которое соответствует концентрации среды защитной зоны или больше нее.

16. Установка (1) для уменьшения содержания кислорода, в которой в среде закрытого помещения (2) устанавливают и поддерживают задаваемое и по сравнению с нормальным окружающим воздухом уменьшенное содержание кислорода, содержащая:

- компрессорную систему (4; 4.1, 4.2) для сжатия содержащей, по меньшей мере, азот и кислород начальной газовой смеси;

- подключенную к компрессорной системе (4; 4.1, 4.2) газосепарирующую систему (3; 3.1, 3.2) для отделения, по меньшей мере, части содержащегося в начальной газовой смеси кислорода и получения обогащенного азотом газа на выходе газосепарирующей системы (3; 3.1, 3.2), причем выход газосепарирующей системы (3; 3.1, 3.2) проточно соединен или выполнен с возможностью соединения с закрытым помещением (2), и

- систему (13) измерения дифференциального давления для определения устанавливающегося в закрытом помещении (2) давления по отношению к внешнему давлению,

причем предусмотрено устройство управления (50), которое содержит соответствующее следящее управление для осуществления способа по п. 1.