СИСТЕМА ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК A62C35/64 

Настоящее изобретение относится к системе газового пожаротушения для определяемого заранее защищенного участка, в частности, в виде конструктивной системы с решетками, например, складской системы для хранения мелких предметов.

Известно, что снижение концентрации кислорода в закрытых помещениях, которые только иногда посещают люди и в которых оборудование чувствительно реагирует на действие воды, до значения, например, приблизительно 12% по объему, может противостоять опасности пожара в соответствующих пространствах. При таких концентрациях кислорода большинство горючих материалов не могут больше воспламеняться. Основными сферами применения являются, в частности, IT сферы, помещения для коммутации и распределения электрической энергии, закрытые производственные помещения, а также складские помещения, в которых хранятся ценные промышленные товары.

Устройство пожаротушения инертным газом известно, например, из EP 2 186 546 A1, которое выполнено с возможностью приведения закрытого защищенного участка в инертное состояние согласно различным последовательностям событий.

Дополнительная система газового пожаротушения известна из DE 198 11 851 C1. Эта система газового пожаротушения выполнена с возможностью снижения содержания кислорода в закрытом помещении до заранее определяемого основного уровня инертизации и в случае пожара или, если требуется по другим причинам, для быстрого снижения содержания кислорода дополнительно до некоторого полного уровня инертизации. С этой целью известная система газового пожаротушения содержит источник инертного газа, управляемый устройством управления, а также систему подающих труб, присоединенную к источнику инертного газа и защищенный участок, через который инертный газ, вырабатываемый источником инертного газа, может поступать в защищенный участок. В качестве источника инертного газа можно использовать батарею пресс-цилиндров, в которых инертный газ хранится в сжатой форме, систему для вырабатывания инертного газа (также произвольно именуемую «азотный генератор») или комбинацию этих двух решений.

Предупредительное и/или гасящее действие, получающееся в результате приведения защищенного участка в инертное состояние, основано на принципе замещения кислорода. Как известно, обычный окружающий воздух состоит приблизительно из 21% по объему кислорода, приблизительно 78% по объему азота и приблизительно 1% по объему других газов. Чтобы эффективно снизить опасность начала пожара в заранее определяемом защищенном участке, например, в закрытом помещении, содержание кислорода в соответствующем пространстве снижается введением инертного газа или инертной газовой смеси, например, азота. Что касается тушения пожара в случае большинства твердых веществ, известно, например, что предупредительное действие начинается, как только процентное содержание кислорода упадет ниже 15% по объему. В зависимости от горючих веществ внутри защищенного участка может возникнуть необходимость дополнительного снижения процентного содержания кислорода, например, до 12% по объему.

Часто бывает, что известные системы газового пожаротушения, выполненные с возможностью тушения пожара в закрытых помещениях, необязательно подходят для снижения опасности пожара или тушения пожара в складских системах с решетками или стеллажных системах, например, складских системах для хранения мелких предметов, поскольку такие складские/стеллажные системы часто содержат множество секций в виде отдельных отсеков, поэтому такая система уже больше не является единым закрытым помещением. Конструкция вертикальных складских помещений с высокой плотностью, в частности, бросает вызов обычным системам газового пожаротушения. При пожаре часто очень плотно упакованные складские стойки, связанные с соответствующей высокой плотностью материала, препятствуют эффективному и, главным образом, быстрому тушению источника пожара.

Особенно в случае складских помещений для хранения мелких предметов, например, загрузочно-разгрузочных систем для поддонов, или поворотных стеллажных систем (систем многокабинных подъемников непрерывного действия), в случае использования системы пожаротушения часто необходимо управлять пожаром защищенного участка, подлежащего «мягкому» заполнению огнетушащим или инертным газом, чтобы действие по тушению и/или борьбе с пожаром не вызвало ни повреждения складской системы, ни оказало неблагоприятное воздействие, связанное с давлением, на хранимый материал.

Сформулированное на основе обычной системы пожаротушения, спроектированной и выполненной для закрытых и сравнительно газонепроницаемых помещений, описанной, например, в EP 2 186 546 A1 или DE 198 11 851 C1, настоящее изобретение основано на задаче дополнительной разработки этой системы с целью применения к стеллажным и складским системам, особенно к складским помещениям, имеющим минимальное разделение товарных запасов в виде, например, вертикальных ящичных систем и систем многокабинных подъемников непрерывного действия.

Обычные системы пожаротушения, спроектированные и выполненные для закрытых и сравнительно газонепроницаемых помещений, непросто применить к таким стеллажным и складским системам, потому что такие стеллажные и складские системы являются защищенным участком без реального газонепроницаемого пространственного корпуса. В то время как определенный защищенный участок в типичной стеллажной и складской системе часто имеет значение n₅₀ от 25/ч до 50/ч, скорость воздухообмена значительно ниже в закрытых помещениях (например, типичное значение n₅₀ холодного складского помещения составляет, например, от 0.015/ч до 0.03/ч), как указано в EP 2 186 546 A1 или DE 198 11 851 C1.

Следовательно, обычные системы тушения пожара для стеллажных и складских систем, спроектированные и выполненные для закрытых и сравнительно газонепроницаемых помещений, не подходят, поскольку, несмотря на ограниченное количество огнетушащего состава, для таких обычных систем тушения пожара невозможно ни быстрее повышать концентрацию огнетушащего газа в заранее определенном защищенном участке, ни поддерживать концентрацию огнетушащего газа.

Задача, на которой основано изобретение, достигается системой газового пожаротушения согласно независимому пункту 1, при этом в зависимых пунктах излагаются дополнительные предпочтительные усовершенствования системы газового пожаротушения согласно изобретению.

Соответственно, настоящее изобретение относится, в частности, к системе газового пожаротушения для заданного защищенного участка, в частности, в виде конструктивной системы с решетками, например, складской системы для хранения мелких предметов, при этом система газового пожаротушения содержит источник инертного газа, а также диффузионную систему, соединенную или соединяемую с источником инертного газа по текучей среде системой труб. Источник инертного газа выполнен с возможностью вырабатывания инертного газа, по меньшей мере, в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка. Диффузионная система системы газового пожаротушения согласно изобретению содержит, по меньшей мере, одну диффузионную трубу с множеством высверленных отверстий в поверхности диффузионной трубы, при этом, по меньшей мере, часть инертного газа, вырабатываемого источником инертного газа, может быть введена радиально в защищенный участок относительно продольного направления диффузионной трубы. Дополнительно, по меньшей мере, к одной диффузионной трубе диффузионная система системы газового пожаротушения согласно изобретению имеет редуктор давления, предназначенный, по меньшей мере, для одной диффузионной трубы, содержащий мембрану, при этом редуктор давления, в отношении потока, расположен между системой труб и, по меньшей мере, одной диффузионной трубой.

Наличие диффузионной трубы, имеющей множество высверленных отверстий в поверхности диффузионной трубы, позволяет получить различные преимущества по сравнению с соплом для огнетушащего газа, обычно используемое в известных системах газового пожаротушения, выполненных для закрытых помещений. Во-первых, наличие, по меньшей мере, одной диффузионной трубы позволяет вводить инертный газ в защищенный участок через многочисленные отверстия (высверленные отверстия) в случае пожара или при необходимости. Это обеспечивает легкий поток, связанный с одновременной оптимальной дисперсией инертного газа в защищенном участке. Таким образом, например, возможно адаптировать тип отверстий (высверленных отверстий) к местным условиям защищенного участка. В случае загрузочно-разгрузочного устройства или системы многокабинного подъемника непрерывного действия или других подобных складских систем, высота которых часто достигает 30 метров, отверстия/высверленные отверстия в поверхности диффузионной трубы предпочтительно отдельно регулируются на различных высотах в пределах вертикальной складской системы, чтобы ни поддоны, ни прочие физические конструкции не могли чинить препятствие огнетушащему газу (инертному газу).

Таким образом, очевидно, что при использовании, по меньшей одной диффузионной трубы можно осуществить равномерную дисперсию инертного газа и, следовательно, противопожарное действие даже в конструктивных системах с решетками, например, складских системах для хранения мелких предметов.

С другой стороны, система газового пожаротушения согласно изобретению отличается диффузионной системой, имеющей редуктор давления с мембраной, предназначенной, по меньшей мере, для одной диффузионной трубы, причем в отношении потока, редуктор давления расположен между системой труб, посредством которой диффузионная система соединена по текучей среде с источником инертного газа системы газового пожаротушения или, по меньшей мере, с одной диффузионной трубой. Что касается диффузионной системы, изобретение, в частности, предусматривает такую конструкцию, чтобы основное давление мембраны в абсолютных барах было, по меньшей мере, выше в два раза внутреннего давления диффузионной трубы в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка, и чтобы внутреннее давление диффузионной трубы в течение установленного периода наполнения составляло максимально 2 бара в абсолютных единицах.

Такими двумя конструктивными условиями достигается множество преимуществ. С одной стороны, диффузная система, выполненная таким образом, позволяет равномерное распределение огнетушащего состава (инертный газ, в частности, азот) в зоне тушения пожара складских систем для хранения мелких предметов при минимальной нагрузке потока. Легкое наполнение защищенного участка при 2-х барах максимум, достигаемое таким образом, гарантирует, что товары, хранящиеся в защитном участке, не будут повреждены.

С другой стороны, приведенная конфигурация диффузной системы имеет дополнительное преимущество диффузионной системы, являющейся, в нормативных терминах, «неактивным дополнительным компонентом» к другим компонентам системы газового пожаротушения. В данном контексте «неактивный» означает, что нет никакой разницы с точки зрения конструкции системы газового пожаротушения, установлена ли диффузная система или стандартное огнетушащее сопло (одиночное сопло) на конце системы труб, соединенной или соединяемой с источником инертного газа.

Достигаемые таким образом преимущества очевидны: конфигурация системы газового пожаротушения с приведенной диффузной системой в принципе в большой мере соответствует стандартной конфигурации обычной испытанной и проверенной, например, VdS-сертифицированной системы газового пожаротушения. Это особо применимо к конструкции источника инертного газа (например, пресс-цилиндры инертного газа), системы управления, системы труб к определяемой зоне, пропорциональному распределению в защитной зоне/зоне тушения и к конструкции отверстий сопла в случае стандартных огнетушащих сопел.

Другими словами, выбор конфигурации и проектирование системы газового пожаротушения согласно изобретению можно осуществить, в наибольшей мере, по опыту и «ноу-хау», приобретенных и собранных из конфигурирования обычных систем газового пожаротушения со стандартными огнетушащими соплами.

Более того, инструменты по выбору конфигурации и программное обеспечение для выбора конфигурации, всегда разрабатываемые и соответственно испытываемые для выбора конфигурации систем газового пожаротушения, имеющих стандартные огнетушащие сопла, можно использовать для выбора конфигурации системы газового пожаротушения согласно изобретению.

Таким образом, система газового пожаротушения согласно изобретению является решением, которое легко осуществить, еще и эффективно, и которое, в частности, приспособлено к вертикальным складским системам.

Чтобы получить дисперсию инертного газа, выпускаемого, по меньшей мере, из одной диффузионной трубы в течение периода наполнения, который является по возможности равномерным, одна предпочтительная реализация системы газового пожаротушения предусматривает проектирование, по меньшей мере, одной диффузионной трубы таким образом, чтобы одинаковый массовый поток инертного газа предпочтительно выпускался из всех высверленных отверстий, выполненных в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы в течение данного периода наполнения.

Это может быть, например, достигнуто полной площадью высверленных отверстий, соответствующей не более половине площади поперечного сечения диффузионной трубки при находящихся на равных расстояниях потоках инертного газа через высверленные отверстия (правило площадей). Альтернативно, возможно превышение этого правила площадей, например, на 30%, чтобы полная площадь высверленных отверстий соответствовала половине площади поперечного сечения диффузионной трубки плюс 30%. В этом случае массовые потоки через высверленные отверстия не отличаются друг от друга более чем на 10%, что, в основном, допустимо.

Альтернативно или дополнительно к этому, возможно, что высверленные отверстия, предусмотренные в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы, имеют заданный диаметр. Помимо этого дополнительным преимуществом по причинам, связанным с производством, является то, что множество высверленных отверстий, предусмотренных в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы, расположены в соответствии с сеткой отверстий с фиксированным интервалом.

Например, в данном контексте, возможно, что внутренний диаметр диффузионной трубы в 53 мм содержит до 220 высверленных отверстий в поверхности диффузионной трубы, причем каждое имеет соответствующий средний диаметр от 2,8 до 3,2 мм. Такая диффузионная труба не оказывает влияние на режим выпуска редуктора давления и, следовательно, на режим выпуска системы газового пожаротушения длиной до 22 м.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предпочтительно предусмотрено установить максимальное внутреннее давление в диффузионной трубе, чтобы инертный газ выпускался в защищенный участок в виде докритического потока в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка. Затем это условие выполняется для азота, например, если внутреннее давление диффузионной трубы не превышает удвоенного внешнего давления, например, приблизительно, 2 бара в абсолютных единицах.

Таким образом, диффузионная труба не только позволяет нереактивное отклонение инертного газа, служащего в качестве огнетушащего средства, от продольного направления диффузионной трубы в радиальное направление потока относительно диффузионной трубы, но при этом дополнительно обеспечивает отсутствие или, по меньшей мере, совсем небольшое количество завихрений, происходящих в защищенном участке, а именно в сравнении с высверленными отверстиями, вызывающими сверхкритический поток, который, например, в случае, если внутреннее давление диффузионной трубы становится таким высоким, что скорость потока в выходных отверстиях достигает скорости звука и, следовательно, высверленные отверстия действуют как сопла.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что диффузионная система спроектирована таким образом, что – относительно поверхности отверстий – количество инертного газа, выпускаемого в защищенный участок через высверленные отверстия, по меньшей мере, одной диффузионной трубы в секунду в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение 4,86 х 10⁵ литров / (поверхность высверленного отверстия s x m²), предпочтительно, 4,01 х 10⁵ литров / (поверхность высверленного отверстия s x m²), измеренного при 20°С и 1,013 бар.

Альтернативно или в дополнение к этому, возможно, что диффузионная система сконструирована таким образом, что – относительно площади внутреннего поперечного сечения, по меньшей мере, одной диффузионной трубы – количество инертного газа, выпускаемого в защищенный участок, через высверленные отверстия, по меньшей мере, одной диффузионной трубы в секунду в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение 2,92 х 10⁵ литров / (площадь внутреннего поперечного сечения s x m²), предпочтительно, 2,83 х 10⁵ литров / (площадь внутреннего поперечного сечения s x m²), измеренного при 20°С и 1,013 бар.

В одном особо предпочтительном варианте осуществления, в котором в качестве инертного газа используется азот или газовая смесь, обогащенная азотом, предусматривается, что диффузионная система спроектирована таким образом, что количество инертного газа, выпускаемого в секунду в защищенный участок через каждое отдельное высверленное отверстие, по меньшей мере, одной диффузионной трубы в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка, не превышает заданное значение приблизительно 0,004 кг/с и предпочтительно приблизительно 0,0033 кг/с. Такая конфигурация, выбранная в отношении формы массового потока, обеспечивает отсутствие реактивного взаимодействия диффузионной системы, при этом одновременно достигаются дополнительные вышеприведенные преимущества, в частности, равномерное распределение инертного газа в защищенном участке и «мягкое» наполнение защищенного участка.

Альтернативно или в дополнение к этому предпочтительно, чтобы диффузионная система была спроектирована таким образом, что общее количество инертного газа, выпускаемого в секунду в защищенный участок через высверленные отверстия диффузионной трубы, предусмотренные в поверхности диффузионной трубы, в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка, не превышает заданное значение приблизительно 0,75 кг/с и предпочтительно приблизительно 0,726 кг/с.

В одном предпочтительном варианте осуществления системы газового пожаротушения согласно изобретению предусматривается использование азота или газовой смеси, обогащенной азотом, при этом, по меньшей мере, одна диффузионная труба диффузионной системы имеет номинальный диаметр (DN) 50 в соответствии с DIN ISO 6708, причем максимально 220 высверленных отверстий, имеющих соответствующий диаметр приблизительно от 2.8 до 3.2 мм, выполнены в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы, и причем высверленные отверстия выполнены на одном участке диффузионной трубы, имеющем максимальную длину 22 м. Конечно, это относится к одной возможной (предпочтительной) конфигурации диффузионной системы; также возможны другие, слегка отличающиеся конфигурации и конструкции.

Предпочтительно, чтобы источник инертного газа системы газового пожаротушения согласно изобретению содержал, по меньшей мере, один резервуар высокого давления, в котором инертный газ хранится в сжатом виде, предпочтительно под давлением в 200 или 300 бар. Следовательно, компоненты уже проверенные и принятые в обычных системах газового пожаротушения, можно использовать в источнике инертного газа. В данном контексте также возможно, альтернативно или в дополнение, по меньшей мере, к одному резервуару высокого давления, чтобы источник инертного газа содержал генератор инертного газа, в частности, азотный генератор, в виде газоразделительной системы.

Согласно предпочтительным дополнительным разработкам системы газового пожаротушения согласно изобретению, в частности, в отношении вертикального расположения, по меньшей мере, одной диффузионной трубы в защищенном участке, предусмотрено, что диффузионная система дополнительно содержит, по меньшей мере, одну магистральную трубу с подсоединением по текучей среде, расположенную между редуктором давления и диффузионной трубой, через которую инертный газ подводится, при необходимости, от редуктора давления к диффузионной трубе.

Альтернативно или дополнительно к этому и особенно в зависимости от соответствующего применения и размера (высоты) защищенного участка, возможно, что диффузионная система содержит, по меньшей мере, одну опорную трубу, в частности, для механической опоры диффузионной трубы, которая заканчивается в конечной зоне, по меньшей мере, одной диффузионной трубы противоположно редуктору давления.

Однако, если механическая опора для диффузионной трубы не нужна, конечная зона диффузионной трубы противоположно редуктору давления должна быть закрыта, например, подходящим колпачком, чтобы инертный газ, направляемый в диффузионную трубу, выпускался только в защищенный участок через высверленные отверстия, предусмотренные в поверхности диффузионной трубы.

Приведенная магистральная труба или опорная труба соответственно, в частности, служат только для правильного расположения диффузионной трубы относительно защищенного участка, или, соответственно, для поддержания или компенсации высоты диффузионной трубы, причем дополнительный компонент (магистральная труба и/или опорная труба) не оказывают влияния на разработку диффузионной системы без реактивного взаимодействия.

В отношении более равномерной возможной дисперсии инертного газа в защищенном участке дополнительный аспект изобретения предусматривает выполнение диффузионной трубы в виде прямого участка трубы, в частности, без изгибов, углов и Т-образных элементов. Эти изгибы, углы или Т-образные элементы – в случае, если они действительно необходимы – предпочтительно выполнены на расстоянии друг от друга перед редуктором давления диффузионной системы.

В отношении изготовления, по меньшей мере, одной диффузионной трубы, предпочтительно, чтобы она была сформирована из множества отдельно выполненных сегментов. Это применимо, в частности, если диффузионная труба превышает некоторую общую длину. В данном контексте доказано, что предпочтительно, чтобы множество отдельно выполненных сегментов были соединены друг с другом по текучей среде, в частности, в холодном состоянии. Это гарантирует оптимальную герметизацию мест соединения двух соседних сегментов диффузионной трубы, даже если диффузионная труба охлаждается во время выпуска инертного газа.

Однако, также возможны другие способы соединения, например, соединения, которые объединяют или предусматривают уплотнительные элементы.

Чтобы суметь сделать возможным процесс пожаротушения более автоматизированным, в одной дополнительной разработке системы газового пожаротушения согласно изобретению предусматривается устройство обнаружения, в частности, аспирационного типа, которое выполнено с возможностью обнаружения, по меньшей мере, одного показателя пожарной опасности в защищенном участке. В связи с этим, дополнительно предпочтительно, чтобы система газового пожаротушения содержала устройство управления, выполненное с возможностью предпочтительно автоматического управления источником инертного газа в зависимости от мониторинга показателя пожарной опасности, чтобы снизить концентрацию кислорода в защищенном участке до заданного уровня инертизации согласно заданной последовательности событий в пределах периода наполнения, установленного для данного защищенного участка, и предпочтительно удерживать ее на этом уровне в течение заданного времени простоя.

Термин «показатель пожарной опасности», используемый здесь, следует понимать, как физическую переменную, подвергаемую измеряемым изменениям, вблизи пожара, например, температура окружающей среды или твердое, жидкое или газообразное содержание в окружающем воздухе, например, частиц дыма или аэрозолей, паров или копоти.

Аспирационная система обнаружения пожара характеризуется показательными образцами воздуха, извлекаемыми из непрерывно управляемого защищенного участка, или через заданные промежутки времени и/или по заданным событиям, причем образцы воздуха затем направляются на соответствующий детектор показателя пожарной опасности.

В одной предпочтительной дополнительной разработке последнего варианта, в котором система газового пожаротушения выполнена с возможностью инициирования подачи инертного газа предпочтительно автоматически и в зависимости от мониторинга показателя пожарной опасности, предусматривается, по меньшей мере, одна система для обнаружения концентрации кислорода в защищенном участке. При этом гарантируется, что в случае пожара, или если требуется по другим причинам, концентрация кислорода в защищенном участке снижается до или ниже заданного уровня инертизации и предпочтительно удерживается на этом уровне в течение заданного времени простоя.

Ниже приведены различные примерные варианты системы газового пожаротушения согласно изобретению со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - основное схематичное устройство одного примерного варианта системы газового пожаротушения согласно изобретению;

Фиг. 2 - схематичное изображение диффузионной системы, используемой в системе газового пожаротушения по Фиг. 1 с детализированными видами в разрезе редуктора давления диффузионной системы, а также участков соединения двух соседних и соединенных сегментов диффузионной трубы;

Фиг. 3 - основное схематичное устройство дополнительного примерного варианта системы газового пожаротушения согласно изобретению; и

Фиг. 4a, b - схематически отличающиеся варианты диффузионной системы, применимые к системе газового пожаротушения согласно изобретению.

На Фиг. 1 показано основное схематичное устройство примерного варианта системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению. Основными компонентами системы 1 газового пожаротушения являются, в частности, источник 2 инертного газа, а также диффузионная система 4, соединенная или соединяемая по текучей среде с источником 2 инертного газа посредством системы 3 труб.

В варианте системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению, схематично представленном на Фиг. 1, источник 2 инертного газа образован из множества пресс-цилиндров 2.1, в которых инертный газ (здесь: предпочтительно, азот) хранится в сжатом виде. Например, можно использовать доступные для приобретения цилиндры с давлением 300 бар, имеющие емкость 140 литров, в качестве пресс-цилиндров 2.1.

Ниже будет предположено, что азот или газовая смесь, обогащенная азотом, используется в качестве инертного газа в примерных вариантах системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению, представленной на чертежах, причем, однако, это нельзя объяснять ограничительно. Конечно, для тушения пожара можно использовать другие инертные газы или смесь инертных газов или огнетушащие газы.

В примерном варианте системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению на Фиг. 1, каждый отдельный пресс-цилиндр 2.1 присоединен по текучей среде к конечному участку системы 3 труб, обращенному к источнику 2 инертного газа посредством клапана, содержащего регулятор 5 потока. Чтобы направить инертный газ (здесь: азот), хранимый в пресс-цилиндрах 2.1, в систему 3 труб, соответствующие клапаны 5 пресс-цилиндров 2.1, регулируются блоком управления (здесь: резервуар с давлением 200 бар, емкостью 80 литров) в примерном варианте, схематично показанном на Фиг. 1.

Источник 2 инертного газа, а также система 3 труб варианта системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению, схематично представленного на Фиг. 1, выполнены обычным образом, как в случае с системами газового пожаротушения, имеющими огнетушащие сопла. Однако, вместо огнетушащих сопел система 1 газового пожаротушения использует диффузионную систему 4 (без сопел).

Как, в частности, видно на изображении Фиг. 2, диффузионная система 4 по существу состоит из диффузионной трубы 7 и редуктора 8 давления, предназначенного для диффузионной трубы 7. Конструкцию редуктора 8 давления можно увидеть в верхнем детализированном виде в разрезе на Фиг. 2.

Сообразно этому, редуктор 8 давления согласно данному варианту содержит мембрану 9, а также адаптер 10. Адаптер 10 присоединяет по текучей среде редуктор 8 давления к конечному участку системы 3 труб с другой стороны источника 2 инертного газа. Дополнительно адаптер 10 служит для присоединения по текучей среде редуктора 8 давления к конечному участку диффузионной трубы 7 (на Фиг. 2: вверху), чтобы редуктор 8 давления с соответствующей мембраной 2 был подсоединен по текучей среде между системой 3 труб и диффузионной трубой 7.

Диффузионная труба 7, схематично изображенная на Фиг. 2, является многоэлементной конструкцией и состоит из отдельных сегментов 7.1, 7.2 и 7.3, при этом два соответствующих соседних сегмента 7.1, 7.2 или 7.2, 7.3 диффузионной трубы 7 в каждом случае соединены вместе по текучей среде с помощью соединительной детали 11. Соединительная деталь 11 может быть снабжена соответствующим уплотнителем 12, как показано на детализированном виде внизу Фиг. 2; однако, в контексте настоящего изобретения предпочтительно, чтобы соединительная деталь 11 была присоединена в холодном состоянии к соответствующему конечному участку сегментов диффузионной трубы, подлежащих соединению без использования уплотнителя 12 (см. в середине Фиг. 2).

Диффузионная система 4, используемая в примерном варианте согласно Фиг. 1, выполнена в виде неактивного дополнительного компонента с тем, чтобы не было разницы, с точки зрения конструкции системы 1 газового пожаротушения, диффузионная система 4 подсоединена к конечному участку системы 3 труб с другой стороны источника инертного газа или стандартное огнетушащее сопло, например, в виде одиночного сопла.

По этой причине диффузионная система 4 в примерном варианте системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению в соответствии с Фиг. 1 выполнена таким образом, что, с одной стороны, исходное давление мембраны, измеренное в абсолютных барах, по меньшей мере, в два раза выше внутреннего давления диффузионной трубы 7 в течение периода наполнения, измеренного в отношении защищенного участка 14, а, с другой стороны, что внутреннее давление диффузионной трубы составляет максимум 2 бара в абсолютных единицах в течение рассчитанного периода наполнения.

Эти конструктивные критерии, которые относятся, с одной стороны, к исходному давлению мембраны, а с другой стороны, к внутреннему давлению диффузионной трубы 7, гарантируют необходимое отсутствие взаимодействия.

В дополнение к этому, примерный вариант системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению, схематично представленный на Фиг. 1, предусматривает способность инертного газа выпускаться в защищенный участок 14, связанный с системой 1 газового пожаротушения, через диффузионную трубу 7 в соответствии с функцией равномерного распределения.

С этой целью предусматривается система 1 газового пожаротушения, представленная на Фиг. 1 для такого же массового потока инертного газа, подлежащего выпуску из всех высверленных отверстий 13, образованных в поверхности диффузионной трубы 7 в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка 14, связанного с системой 1 газового пожаротушения.

Диффузионная труба 7, используемая в системе 1 газового пожаротушения согласно изобретению, имеет множество высверленных отверстий 13 в поверхности, через которые, по меньшей мере, часть инертного газа, вырабатываемого источником 2 инертного газа, вводится в защищенный участок 14, связанный с системой 1 газового пожаротушения при необходимости или в случае пожара. При этом диффузионная труба 7 служит для отклонения потока инертного газа от продольного направления диффузионной трубы 7 в радиальное направление относительно диффузионной трубы 7 и для нереактивного выпуска инертного газа в защищенный участок.

Предпочтительно, как показано на Фиг. 2, соответствующие высверленные отверстия 13, предусмотренные в поверхности диффузионной трубы 7, имеют заданный диаметр, при этом дополнительным преимуществом по причинам, связанным с производством, является то, что высверленные отверстия 13 расположены согласно сетке отверстий с фиксированным интервалом.

Чтобы диффузионная система была в состоянии сделать возможным самое мягкое наполнение защищенного участка 14, связанного с системой 1 газового пожаротушения, предпочтительно, чтобы все соответствующие высверленные отверстия 13, предусмотренные в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы были выполнены таким образом, чтобы инертный газ, подаваемый к диффузионной трубе 7 в течение рассчитанного периода наполнения, выпускался в защищенный участок 14 в виде докритического потока. Затем такой докритический поток должен быть реализован, если соответствующие высверленные отверстия последовательно показывают – как видно по толщине стенки диффузионной трубы 7 – постоянное поперечное сечение и, следовательно, в частности, не имеют форму сопла.

Система 1 газового пожаротушения, схематично представленная на Фиг. 3, по существу соответствует основной конструкции системы, описанной со ссылкой на изображения Фиг. 1. Чтобы избежать повторения далее не будут описываться подобные компоненты системы 1 газового пожаротушения, представленной на Фиг. 3 или компоненты, которые выполняют подобное действие. Вместо этого, последующие замечания концентрируют внимание на те аспекты системы 1 газового пожаротушения согласно изобретению, предусмотренные дополнительно в варианте, схематично представленном на Фиг 3.

Как схематично показано на Фиг. 3, представленная система 1 газового пожаротушения связана с конкретным защищенным участком 14, при этом данный случай, например, относится, в частности, к системе хранения мелких предметов, например, вертикальной системе с высокой плотностью хранения (загрузочно-разгрузочная система или система многокабинного подъемника непрерывного действия).

Всего две диффузионные системы 4 расположены на системе 3 труб системы 1 газового пожаротушения, схематично представленной на Фиг 3, диффузионные трубы 7 диффузионных систем выровнены вертикально. Инертный газ подается в соответствующие диффузионные трубы 7 снизу в диффузионную систему 4, представленную слева на Фиг. 3, в то время как инертный газ подается в диффузионную трубу 7 сверху в диффузионную систему 4, показанную справа.

Устройство 15 управления дополнительно представлено на Фиг. 3, которое может быть частью центральной системы пожарной тревоги (BMZ). Устройство 15 управления служит для соответствующего управления источником 2 инертного газа при необходимости, чтобы инициировать инертизацию защищенного участка 14, связанного с системой 1 газового пожаротушения или чтобы соответствующим образом гарантировать, что заданный уровень инертизации не превышен в защищенном участке 14 в течение определенного или определяемого заранее периода времени.

С этой целью система 3 труб системы 1 газового пожаротушения, схематично представленная на Фиг 3, снабжена устройством 16 обнаружения пожара, а также системой определения концентрации кислорода в защищенном участке 14 (не показана). Устройство 16 обнаружения пожара предпочтительно выполнено в виде аспирационной системы и выполнено с возможностью определения, по меньшей мере, одного показателя пожара в защищенном участке 14.

Устройство 15 управления предпочтительно автоматически управляет источником 2 инертного газа в зависимости от мониторинга показателя пожара, осуществляемого посредством устройства 16 обнаружения пожара, чтобы концентрация кислорода в защищенном участке 14 была снижена до определенного заранее уровня инертизации согласно определенной заранее последовательности событий в пределах периода наполнения, рассчитанного для данного защищенного участка 14. Следовательно, предпочтительно, чтобы предпочтительно автоматическое инициирование источника 2 инертного газа происходило вместе с подачей соответствующего сигнала тревоги. С этой целью механизм тревоги предусмотрен на схематичном изображении Фиг. 3.

Система 1 газового пожаротушения дополнительно снабжена вышеприведенной системой 17 для определения концентрации кислорода в защищенном участке 14, чтобы гарантировать, что достаточное количество инертного газа будет подано в защищенный участок 14 с целью установления и поддержания необходимого уровня инертизации в упомянутом защищенном участке 14. Дополнительное наполнение может потребоваться для подачи дополнительного инертного газа.

На Фиг. 4a и 4b показаны различные варианты диффузионных систем 4, которые можно использовать в системе 1 газового пожаротушения согласно изобретению в качестве нереактивных дополнительных компонентов.

На Фиг. 4а подробно показаны три различных варианта диффузионной системы 4, при этом инертный газ подается в соответствующую диффузионную систему в каждом случае сверху. Такой тип подачи инертного газа сверху является особенно подходящим для защищенного участка 14, имеющего максимальную высоту 22 м.

Чтобы получить наиболее равномерную возможную дисперсию в защищенном участке 14, диффузионная труба 7 соответствующих диффузионных систем – как показано на Фиг. 4а – расположена по вертикали на разных высотах. Вертикальное расположение диффузионной трубы 7 в защищенном участке 14 обеспечивается использованием, по меньшей мере, одной магистральной трубы 19 и/или использованием опорной трубы 20. Каждая(-ые) магистральная(-ые) труба(-бы) 19 и опорная(-ые) труба(-бы) 20 выполнена (-ны) без высверленных отверстий в поверхности и, в основном, служат только для вертикального расположения или механической опоры соответствующей диффузионной трубы.

На Фиг. 4b показаны конфигурации диффузионных систем 4, которые можно использовать в защищенных участках 14 выше 22 метров. В этом случае предпочтительно изменить ориентацию, т.е., подачу инертного газа в соответствующую диффузионную систему 4, чтобы распределить соответствующие диффузионные трубы 7 по всей высоте защищенного участка 14.

В принципе, конечный участок диффузионной трубы 7 противоположный редуктору давления, должен быть закрыт колпачком. Это обычно осуществляется торцевой заглушкой 21 участка 20 трубы или другой подобной крышкой.

По меньшей мере, одна диффузионная система 4, используемая в системе 1 газового пожаротушения согласно изобретению, выполнена с возможностью равномерного рассеивания огнетушащего средства/инертного газа, в частности, азота, внутри защищенного участка 14 (зона тушения в системах для хранения мелких предметов) при минимальной нагрузке потока. При этом диффузионная система 4 в системе 1 газового пожаротушения предполагает структурную функцию обычно используемого стандартного огнетушащего сопла, дополненную функцией отклонения направления и рассеяния инертного газа. Диффузионная система представляет собой оконечный компонент системы 1 газового пожаротушения до инертного газа, протекающего в защищенный участок 14.

Решение согласно изобретению, в частности, характеризуется необходимыми техническими условиями для выбора конфигурации и методологии проектирования для диффузионной системы – в пределах конфигурации, относящейся к конструкции и структуре системы газового пожаротушения вне защищенного участка 14 – не отличающейся от стандартной системы с огнетушащими соплами.

Редуктор 8 давления, связанный с диффузионной системой 4, представляет собой сопряженное устройство системы между участком высокого давления системы 1 газового пожаротушения и диффузионной трубой 7. Следовательно, редуктор 8 давления отделяет участок, нагруженный давлением, в системе 3 труб (обычно до 60 бар) от участка с низким давлением в диффузионной трубе (максимум 1 бар положительного давления).

Согласно одному конкретному варианту диффузионной системы 4 согласно изобретению, диффузионная труба 7 образована прямой трубой из нержавеющей стали DN 50, открытой с двух концов, в начале которой установлен редуктор 8 давления. До 220 высверленных отверстий, имеющих диаметр 3,0 мм, образованы на одном участке трубы из нержавеющей стали, радиально расположенных в ряд в 50 мм сетке. Инертный газ протекает в диффузионную трубу 7 через редуктор 8 давления и затем радиально равномерно выходит из высверленных отверстий 13.

Период наполнения, измеренный для защищенного участка 14, предусмотрен в соответствующих государственных нормативах, например, в соответствующих Директивах VdS, опубликованных немецкими страховщиками убытков.

Следовательно, в отношении складских систем для хранения мелких предметов, еще не сертифицированных VdS, для защиты оборудования, диффузионные системы 4 должны быть выполнены в соответствии, например, с VdS 2380 по защите помещений. Защита помещений согласно VdS 2380 уточняет условия системы пожаротушения инертным газом по минимизации опасности пожара в помещениях для общественного пользования, содержащих весьма разнообразные пожарные нагрузки (горючие материалы) и различные источники возгорания. Директива относится к пожаротушению посредством инертных газов и смесей инертных газов.

Согласно VdS 2380 опасность пожара определяет период наполнения (прохождение огнетушащего газа концентрацией 95%) для складских помещений по хранению мелких предметов, максимум от 60 до 120 секунд в дополнение к установленной концентрации и времени простоя от 10 до 20 минут соответственно.

Изобретение не ограничивается примерными вариантами, схематично показанными на чертежах, а скорее определяется из краткого обзора всех вместе изложенных признаков.

Позиции на чертежах

система газового пожаротушения

источник инертного газа

пресс-цилиндр/резервуар высокого давления

система труб

диффузионная система

клапан с редуктором давления

блок управления

диффузионная труба

7.1, 7.2, 7.3 сегменты диффузионной трубы

8 редуктор давления

9 мембрана

10 адаптер

11 соединительная деталь

12 уплотнитель

13 высверленное отверстие

14 защищенный участок

15 устройство управления

16 устройство обнаружения пожара

18 механизм тревоги

19 магистральная труба

20 опорная труба

21 крышка

Настоящее изобретение относится к системе (1) газового пожаротушения для определяемого заранее защищенного участка (14), в частности к складским системам для хранения мелких предметов, причем система (1) газового пожаротушения содержит источник (2) инертного газа и диффузионную систему (4), соединенную или соединяемую с источником (2) инертного газа по текучей среде системой (3) труб. Диффузионная система (4) содержит диффузионную трубу (7), имеющую множество высверленных отверстий (13), выполненных в поверхности диффузионной трубы (7), и редуктор (8) давления, предназначенный для диффузионной трубы (7). Для достижения отсутствия взаимодействия в отношении диффузионной системы (4) с точки зрения конструкции системы (1) газового пожаротушения предусматривается такая конструкция диффузионной системы (4), что основное давление мембраны, измеренное в абсолютных барах, по меньшей мере, в два раза выше внутреннего давления диффузионной трубы (7) в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка (14), и что внутреннее давление диффузионной трубы (7) в течение рассчитанного периода наполнения составляет максимально 2 бара в абсолютных единицах. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система (1) газового пожаротушения для определяемого заранее защищенного участка (14), в частности, в виде конструктивной системы с решетками, например складской системы для хранения мелких предметов, причем система (1) газового пожаротушения содержит:

- источник (2) инертного газа, выполненный с возможностью вырабатывания инертного газа, по меньшей мере, в течение периода наполнения, рассчитанного для защищенного участка (14); и

- диффузионную систему (4), соединенную или соединяемую с источником (2) инертного газа по текучей среде системой (3) труб, причем диффузионная система (4) содержит:

- по меньшей мере, одну диффузионную трубу (7), имеющую множество высверленных отверстий (13), выполненных в поверхности диффузионной трубы (7), через которые, по меньшей мере, часть инертного газа, вырабатываемого источником (2) инертного газа, может быть введена радиально в защищенный участок (14) относительно продольного направления диффузионной трубы (7); и

- редуктор (8) давления, предназначенный, по меньшей мере, для одной диффузионной трубы (7), содержащий мембрану (9), при этом редуктор (8) давления по текучей среде расположен между системой (3) труб и, по меньшей мере, одной диффузионной трубой (7),

при этом диффузионная система (4) выполнена таким образом, что основное давление мембраны, измеренное в абсолютных барах, по меньшей мере, выше в два раза внутреннего давления диффузионной трубы (7) в течение рассчитанного периода наполнения и что внутреннее давление диффузионной трубы (7) в течение установленного периода наполнения составляет максимально 2 бара в абсолютных единицах.

2. Система (1) газового пожаротушения по п.1, в которой, по меньшей мере, одна диффузионная труба (7) выполнена таким образом, что одинаковый массовый поток инертного газа предпочтительно выпускается из всех высверленных отверстий (13), образованных в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) в течение рассчитанного периода наполнения.

3. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой соответствующие высверленные отверстия (13), предусмотренные в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7), имеют заданный диаметр и при этом множество высверленных отверстий (13), предусмотренных в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7), предпочтительно дополнительно расположены в соответствии с сеткой отверстий с фиксированным интервалом.

4. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой все высверленные отверстия (13), предусмотренные в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7), соответственно выполнены с возможностью выпуска инертного газа в защищенный участок (14) в течение рассчитанного периода наполнения в виде докритического потока.

5. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой предпочтительно все высверленные отверстия (13), предусмотренные в поверхности, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7), последовательно имеют – как видно по толщине стенки диффузионной трубы (7) – постоянное поперечное сечение.

6. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой диффузионная система выполнена таким образом, что – относительно поверхности отверстий – количество инертного газа, выпускаемого в защищенный участок (14) через каждое отдельное высверленное отверстие (13), по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) в секунду в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение 4,86⋅10⁵ литров/(поверхность высверленного отверстия s⋅m²), предпочтительно, 4,01⋅10⁵ литров/(поверхность высверленного отверстия s⋅m²), измеренное при 20°С и 1,013 бар.

7. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой диффузионная система (4) сконструирована таким образом, что – относительно площади внутреннего поперечного сечения, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) – общее количество инертного газа, выпускаемого в защищенный участок (14), через высверленные отверстия (13), по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) в секунду в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение 2,92⋅10⁵ литров/(площадь внутреннего поперечного сечения s⋅m²), предпочтительно 2,83⋅10⁵ литров/(площадь внутреннего поперечного сечения s⋅m²), измеренное при 20°С и 1,013 бар.

8. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой азот или газовая смесь, обогащенная азотом, используется в качестве инертного газа и при этом количество инертного газа, выпускаемого в секунду в защищенный участок (14) через каждое отдельное высверленное отверстие, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение приблизительно 0.004 кг/с и предпочтительно приблизительно 0,0033 кг/с и/или

при этом азот или газовая смесь, обогащенная азотом, используется в качестве инертного газа и при этом диффузионная система (4) дополнительно выполнена таким образом, что общее количество инертного газа, выпускаемого в секунду в защищенный участок (14) через высверленные отверстия (13) , по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7), в течение рассчитанного периода наполнения, не превышает заданное значение приблизительно 0,75 кг/с и предпочтительно приблизительно 0,726 кг/с.

9. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой источник (2) инертного газа содержит, по меньшей мере, один резервуар высокого давления, в котором инертный газ хранится в сжатом виде, предпочтительно под давлением в 200 или 300 бар.

10. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой, в частности, в отношении вертикального расположения, по меньшей мере, одной диффузионной трубы (7) в защищенном участке (14) диффузионная система (4) дополнительно содержит, по меньшей мере, одну магистральную трубу (19) с подсоединением по текучей среде, расположенную между редуктором (8) давления и диффузионной трубой (7), через которую инертный газ подводится от редуктора (8) давления к диффузионной трубе (7) при необходимости.

11. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой, в частности, для механической опоры диффузионной трубы (7) в защищенном участке (14) диффузионная система (4) дополнительно содержит, по меньшей мере, одну опорную трубу (20), которая завершает, по меньшей мере, одну диффузионную трубу (7).

12. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой, по меньшей мере, одна диффузионная труба (7) выполнена в виде прямой трубы, в частности, без изгибов, углов и Т-образных элементов.

13. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой, по меньшей мере, одна диффузионная труба (7) выполнена из множества отдельно образованных сегментов (7.1, 7.2, 7.3), при этом множество отдельно образованных сегментов (7.1, 7.2, 7.3) предпочтительно соединены друг с другом по текучей среде соединением холодным прессованием.

14. Система (1) газового пожаротушения по п.1 или 2, в которой система (1) газового пожаротушения дополнительно содержит:

- устройство (16) обнаружения пожара, в частности, аспирационного типа, выполненное с возможностью определения, по меньшей мере, одного показателя пожара в защищенном участке (14);

- устройство (15) управления, предпочтительно выполненное с возможностью автоматического управления источником (2) инертного газа в зависимости от мониторинга показателя пожара, чтобы снизить концентрацию кислорода в защищенном участке (14) до определенного заранее уровня инертизации согласно определенной заранее последовательности событий в пределах периода наполнения, установленного для данного защищенного участка (14), и предпочтительно поддерживать ее на этом уровне в течение заданного времени простоя.

15. Система (1) газового пожаротушения по п.14, в которой дополнительно предусмотрена, по меньшей мере, одна система для определения концентрации кислорода в защищенном участке (14).