Система газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями Российский патент 2021 года по МПК A62C35/00 

Изобретение относится к противопожарной технике, преимущественно к тушению пожара инертными газами в замкнутых помещениях специальных фортификационных сооружений.

Известно устройство специальных фортификационных сооружений (СФС), которые строятся глубоко под землей для размещения в них командных пунктов, узлов связи, укрытий для особо важной военной техники и боеприпасов, медицинских учреждений и др. Специальные фортификационные сооружения могут быть многоэтажными и включают в себя: основные помещении, входные галереи с прочными входными оголовками, оборудованными защитными дверями или воротами, вентиляционные и технологические отверстия с защитными устройствами. В состав внутреннего оборудования специальных фортификационных сооружений входят технологические системы (средства связи, электронные устройства) и технические системы: фильтровентиляции, отопления, холодоснабжения, освещения, кондиционирования воздуха, автономного энергоснабжения, водоснабжения, канализации, пожаротушения и т.д. (Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 101-102).

Известно устройство подземного специального фортификационного сооружения, в котором связь с дневной поверхностью осуществляется по вертикальной шахте, примыкающей к стене сооружения. Такие входы называются шахтными входами (Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ) - СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 95-96).

Известен способ объемного тушения пожара, включающий хранение жидкого хладона, транспортировку его, подачу в помещение и ингибирование реакции горения парами хладона, и устройство, содержащее емкость с жидким хладоном, баллон со сжатым газом для вытеснения хладона, трубопровод для транспортировки хладона и распылители для подачи хладона в помещение (Борьба с пожарами на судах. Под ред. М.Г. Ставицкого. Л. Судостроение, 1976, с. 185-190).

Недостатком таких установок является вредное влияние хладонов на окружающую среду, кроме того эти установки имеют достаточно большие массо-габаритные характеристики, что снижает эффективность их использования для тушения пожаров. Применение хладонов ограничено в закрытых помещениях, так как продукты термического разложения хладонов обладают высокой токсичностью и высокой коррозионной активностью. Кроме того, проведение международных мероприятий по охране озонового слоя Земли в соответствии с Монреальским протоколом (1987 г.) потребует сокращения использования упомянутых хладонов, как веществ с высоким озоноразрушающим потенциалом.

Известны способы и системы, обеспечивающие тушение пожара путем подачи в зону горения распыленной воды, пены, порошка и инертного газа (Пожарная безопасность. Взрывобезопасность / Под ред. Баратова А.Н. М.: «Химия», 1987).

Однако известное решение использования воды наряду с преимуществами обладает высокой инерционностью и может привести к порче электрооборудования, а при тушении пожара в герметичном объекте к опасному повышению давления вплоть до взрыва. Использование пены или порошка является высоко затратным способом пожаротушения и недостаточно эффективным из-за небольшой защищаемой площади и невозможности подачи огнетушащего вещества в очаг возгорания, расположенный в труднодоступном месте. Кроме того, огнетушащая способность перечисленных веществ в условиях избыточного давления мало изучена. Поэтому данные технологии не могут применяться в закрытых специализированных помещениях.

Известна система газового пожаротушения на основе использования азота и предназначенная для снижения концентрации кислорода в закрытых помещениях до значения приблизительно 12% по объему. При таких концентрациях кислорода большинство горючих материалов не могут больше воспламеняться. Основными сферами применения являются, в частности, закрытые производственные помещения, помещения для коммутации и распределения электрической энергии, а также помещения, в которых расположено или хранится ценное оборудование (Патент РФ №2690062, опубл. от 30.05.2019, Бюл. №16).

Известна установка газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями, включающая средства размещения сжатого азота, установленную в закрытом пространстве газоподающую магистраль, имеющую распределительные узлы, запорную арматуру с приводами, пожарные извещатели, датчики концентрации кислорода, установленные в закрытом пространстве и соединенные с блоком управления, который связан с приводами запорной арматуры и обеспечивает регулирование подачи азота в изолированном помещения в зависимости от концентрации кислорода в дымовых газах (Авторское свидетельство СССР №1151246, опубл. от 23.04.1985, Бюл. №15).

Недостатками данного технического решения являются неконтролируемое повышение давления воздушного пространства внутри изолированного защищаемого помещения при тушении пожара инертным газом, невозможность очистки внутреннего пространства защищаемого помещения от дымовых газов после прекращении горения, а также низкая безопасность данной системы в случае аварийной разгерметизации источника азота, что не позволяет использовать данное устройство в качестве системы газового пожаротушения для подземных фортификационных сооружений.

Технический результат, который может быть получен в результате реализации предлагаемого изобретения заключается в возможности повышения скорости тушения пожара внутри изолированного помещения, надежности и безопасности эксплуатации системы газового пожаротушения, а также повысить скорость очистки внутреннего объема изолированного помещения от дымовых газов после прекращении горения, что позволяет обеспечить использование предлагаемого изобретения в качестве системы газового пожаротушения для подземных фортификационных сооружений.

Для достижения данного технического результата предлагаемая система газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями, включающая блок хранения сжатого азота, газоподающую магистраль сжатого азота, имеющую несколько распределительных линий, содержащих запорную арматуру с приводами для подачи сжатого азота в каждое изолированное помещение, пожарные извещатели и датчики концентрации кислорода, установленные в каждом помещении, и блок управления, регистрирующий показатели пожарных извещателей и датчиков концентрации кислорода и соединенный с приводами запорной арматуры распределительных линий сжатого азота для обеспечения регулирования подачи азота в помещения в зависимости от концентрации кислорода в дымовых газах, согласно изобретению система газового пожаротушения размещена внутри подземного специального фортификационного сооружения, имеющего в своем составе несколько изолированных помещений с открывающимися выходами в общий транспортный тоннель для обслуживающего персонала, и снабжена отводящей магистралью дымоудаления с компрессором, связанной с каждым помещением отдельной линией отвода дымовых газов с заборным устройством и запорной арматурой с приводом, соединенным с блоком управления, при этом распределительные линии для подачи сжатого азота заведены в каждое помещение на нижнем уровне у поверхности пола и имеют отверстия для выхода азота, линии отвода дымовых газов заведены в каждое помещение на верхнем уровне у поверхности потолка, отводящая магистраль дымоудаления имеет отвод для удаления дымовых газов в окружающую среду, размещенный в шахте сооружения, а блок хранения сжатого азота и блок управления размещены в отдельном изолированном помещении.

Введение в предлагаемую систему газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями отводящей магистрали дымоудаления с компрессором, связанной с каждым помещением линией отвода дымовых газов с заборным устройством и запорной арматурой с приводом, распределительных линий для подачи сжатого азота, заведенных в каждое изолированное помещение на нижнем уровне у поверхности пола и имеющих отверстия для выхода азота, линии отвода дымовых газов, заведенных в каждое помещение на верхнем уровне у поверхности потолка, при этом отводящая магистраль дымоудаления имеет отвод для удаления дымовых газов в окружающую среду, а каждый привод запорной арматуры на линии отвода дымовых газов связан с блоком управления, а также размещение системы газового пожаротушения внутри подземного фортификационного сооружения, имеющего в своем составе несколько изолированных помещений с открывающимися выходами в общий транспортный тоннель для обслуживающего персонала, при этом размещение блока хранения сжатого азота и блока управления в отдельном изолированном помещении позволяет получить новое свойство, заключающееся в быстром уменьшении концентрации кислорода в изолированном помещении, где возник пожар, за счет одновременной подачи азота - инертного газа на уровне пола помещения и откачки дымовых газов у поверхности потолка, что обеспечивает резкое изменение состава смеси воздушной массы и дымовых газов внутри помещения и снижение концентрации кислорода до уровней, исключающих процесс горения, тем самым повышается скорость тушения пожара внутри изолированного помещения и скорость очистки внутреннего объема изолированного помещения от дымовых газов после прекращении горения, за счет его удаления по отводящей магистрали дымоудаления в окружающую среду, а также повысить надежность и безопасность эксплуатации системы газового пожаротушения за счет размещения блока хранения сжатого азота и блока управления в отдельном изолированном помещении, что, с одной стороны, позволяет исключить несанкционированный доступ персонала и вывода из строя блока управления, а с другой стороны, защищает обслуживающий персонал от действия выброса азота в случае аварийной разгерметизации блока хранения азота.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями

Система газового пожаротушения размещена внутри подземного специального фортификационного сооружения 1, имеющего в своем составе несколько изолированных помещений 2 с открывающимися выходами 3 в общий транспортный тоннель 5 для обслуживающего персонала. Специальное фортификационное сооружение 1 имеет шахту 4 для связи с поверхностью земли.

Система газового пожаротушения включает в себя блок хранения сжатого азота 6, газоподающую магистраль сжатого азота 7, имеющую несколько распределительных линий 8, содержащих запорную арматуру 9 с приводами, для подачи сжатого азота в каждое помещение 2, пожарные извещатели 10 и датчики концентрации кислорода 11, установленные в каждом помещении 2, и блок управления 12, регистрирующий сигналы пожарных извещателей 10 и датчиков концентрации кислорода 11 и соединенный с приводами запорной арматуры 9 распределительных линий сжатого азота 8 и обеспечивает регулирование подачи азота в помещения 2 в зависимости от концентрации кислорода в дымовых газах.

Система газового пожаротушения снабжена отводящей магистралью дымоудаления 13 с компрессором 14, связанной с каждым помещением 2 линией отвода дымовых газов 15 с заборным устройством 16 и запорной арматурой 17 с приводом, распределительные линии для подачи сжатого азота 8 заведены в каждое помещение 2 на нижнем уровне у поверхности пола, линии отвода дымовых газов 15 заведены в каждое помещение 2 на верхнем уровне у поверхности потолка, при этом отводящая магистраль дымоудаления 13 с компрессором 14 имеет отвод 18 для удаления дымовых газов в окружающую среду, размещенный в шахте 4, а каждый привод запорной арматуры 17 на линии отвода дымовых газов 15 связан с блоком управления 12. Распределительные линии для подачи сжатого азота 8 в каждом помещении 2 имеют отверстия 19 для выхода азота.

Блок хранения сжатого азота 6 и блок управления 12 размещены в отдельном изолированном помещении 20 с открывающимся выходом 3 в общий транспортный тоннель 5 для обслуживающего персонала.

Работа предлагаемой системы газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями осуществляют следующим образом.

Система газового пожаротушения специального сооружения предназначена для тушения пожара в изолированных помещениях подземного специальных фортификационных сооружений (СФС) 1. В связи с этим система газового пожаротушения размещается внутри подземного фортификационного сооружения 1, имеющим в своем составе несколько изолированных помещений 2 с открывающимися выходами 3 в общий транспортный тоннель 5 для обслуживающего персонала. Специальное фортификационное сооружение 1 имеет шахту 4 для связи с поверхностью земли.

Обслуживающий персонал периодически выходит и входит в помещения 2 через выходы 3 и перемещается между помещениями 2 по общему транспортному тоннелю 5, при этом после прохода обслуживающего персонала выходы 3 закрываются и помещения 2 становятся изолированными.

В случае возникновения пожара в одном (или нескольких) из помещений 2 и появления дыма срабатывает пожарный извещатель 10, размещенный в данном помещении 2, и от него сигнал поступает в блок управления 12. От блока управления 12 управляющий сигнал поступает на привод запорной арматуры 9 распределительной линии 8 подачи сжатого азота и на привод запорной арматурой 17 линии отвода дымовых газов 15, которые расположены в помещении 2 с очагом пожара. Данный управляющий сигнал дает команду на открытие запорной арматуры 9 распределительной линии 8 и запорной арматурой 17 линии отвода дымовых газов 15.

В результате открытия запорной арматуры 9 распределительной линии 8 сжатый азот из блока хранения сжатого азота 6 по газоподающей магистрали сжатого азота 7 подается по распределительной линии для подачи сжатого азота 8 в помещение 2 с очагом пожара, при этом подается на нижнем уровне у поверхности пола через отверстия 19 для выхода азота.

В начальном периоде возникновения пожара очень важна быстрая и безопасная эвакуация обслуживающего персонала из помещения 2 с очагом пожара в общий транспортный тоннель 5. Для этого открывается выход 3 и обслуживающий персонал покидает помещение 2 с очагом пожара. Поскольку в помещение 2 с очагом пожара уже начал подаваться азот от уровня пола и создается определенный подпор давления, при открытии выхода 3 воздух из тоннеля 5 в горящее помещение 2 практически не поступает, что позволяет не поддерживать горение и обеспечивает необходимое время для эвакуации обслуживающего персонала.

Одновременно с открытием запорной арматуры 9 распределительной линии 8 сжатого азота, за счет подачи управляющего сигнала от блока управления 12 на привод, открывается запорная арматура 17 линии отвода дымовых газов 15. Дымовые газы из горящего помещения 2 засасываются через заборное устройство 16 на уровне потолка помещения 2 и по линии отвода дымовых газов 15 поступают в отводящую магистраль дымоудаления 13, из которой с помощью компрессора 14 удаляются из специального фортификационного сооружения 1 по отводу 18, размещенном в шахте 4, в окружающую среду.

Поскольку принцип тушения пожара инертным газом - азотом, основывается на снижение в изолированном горящем помещении 2 концентрации кислорода до уровня 10-12% в составе смеси воздушной среды и дымовых газов, то одновременная подача азота на уровне пола и откачка дымовых газов у поверхности потолка горящего помещения 2 обеспечивает резкое изменение состава воздушной массы внутри изолированного горящего помещения 2 и снижение концентрации кислорода (парциального давления) до уровней, исключающих процесс горения, тем самым повышается скорость тушения пожара внутри изолированного горящего помещения 2.

Необходимость подачи азота в горящее помещение 2 на уровне пола объясняется тем обстоятельством, что азот легче воздуха, и в этом случае он будет подниматься снизу вверх, снижая концентрацию кислорода.

При снижении в замкнутом горящем помещении 2 концентрации кислорода до уровня 10-12% в составе смеси воздушной среды и дымовых газов процесс горения прекращается. Одновременно данный параметр смеси воздушной среды и дымовых газов фиксируется датчиком концентрации кислорода 11 в помещении 2 с очагом пожара, после чего от датчика концентрации кислорода 11 подается сигнал в блок управления 12. От блока управления 12 управляющий сигнал поступает на привод запорной арматуры 9 распределительной линии 8 подачи сжатого азота, который расположен в помещении 2 с очагом пожара. Данный управляющий сигнал дает команду на закрытие запорной арматуры 9 распределительной линии 8.

В результате закрытия запорной арматуры 9 распределительной линии 8 сжатый азот из блока хранения сжатого азота 6 по газоподающей магистрали сжатого азота 7 перестает податься по распределительной линии для подачи сжатого азота 8 в помещение 2 с очагом потухшего пожара.

После тушения пожара для проветривания помещения 2 с очагом потухшего пожара открывается выход 3 и воздух из тоннеля 5 поступает в помещение 2 при еще работающим компрессором 14, в результате чего повышается скорость очистки внутреннего объема изолированного помещения 2 от дымовых газов после прекращении горения и за счет его удаления по отводящей магистрали дымоудаления 13 в окружающую среду через отвод 18.

Блок хранения сжатого азота 6 и блок управления 12 размещены в отдельном изолированном помещении 20 с открывающимся выходом 3 в общий транспортный тоннель 5 для обслуживающего персонала.

Для повышения надежности и безопасности эксплуатации системы газового пожаротушения блок хранения сжатого азота 6 и блок управления 12 размещают в отдельном изолированном помещении 20 с открывающимся выходом 3, что, с одной стороны, позволяет исключить несанкционированных доступ персонала и вывода из строя блока управления 12, а с другой стороны, защищает обслуживающий персонал от действия азота в случае аварийной разгерметизации блока хранения азота 6.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Левыкин В.И. Фортификация: прошлое и современность. - М.: Воениздат, 1987. - стр. 101.

2. Лапшин Г.А. Специальные фортификационные сооружения и их комплексы. Учебное пособие для иностранных курсантов военных вузов строительных специальностей. 1-е изд., ВИ(ИТ) - СПб. Высшая школа, 2012. - стр. 95-96.

3. Борьба с пожарами на судах. Под ред. М.Г. Ставицкого. Л. Судостроение, 1976, с. 185-190.

4. Пожарная безопасность. Взрывобезопасность / Под ред. Баратова А.Н. М: «Химия», 1987.

5. Патент РФ №2690062, опубл. от 30.05.2019, Бюл. №16.

6. Авторское свидетельство СССР №1151246, опубл. от 23.04.1985, Бюл. №15 - прототип.

Изобретение относится к противопожарной технике, преимущественно к тушению пожара инертными газами в замкнутых помещениях специальных фортификационных сооружений. В случае возникновения пожара в одном (или нескольких) из помещений 2 и появления дыма срабатывает пожарный извещатель 10, размещенный в данном помещении 2, и от него сигнал поступает в блок управления 12. От блока управления 12 управляющий сигнал поступает на привод запорной арматуры 9 распределительной линии 8 подачи сжатого азота и на привод запорной арматурой 17 линии отвода дымовых газов 15, которые расположены в помещении 2 с очагом пожара. Данный управляющий сигнал дает команду на открытие запорной арматуры 9 распределительной линии 8 и запорной арматурой 17 линии отвода дымовых газов 15. В результате открытия запорной арматуры 9 распределительной линии 8 сжатый азот из блока хранения сжатого азота 6 по газоподающей магистрали сжатого азота 7 подается по распределительной линии для подачи сжатого азота 8 в помещение 2 с очагом пожара, при этом подается на нижнем уровне у поверхности пола через отверстия 19 для выхода азота. Дымовые газы из горящего помещения 2 засасываются через заборное устройство 16 на уровне потолка помещения 2 и по линии отвода дымовых газов 15 поступают в отводящую магистраль дымоудаления 13, из которой с помощью компрессора 14 удаляются из специального фортификационного сооружения 1 по отводу 18, размещенному в шахте 4 сооружения 1, в окружающую среду. Достигаемый технический результат - повышение скорости тушения пожара внутри изолированного помещения, надежности и безопасности эксплуатации системы газового пожаротушения, а также скорости очистки внутреннего объема изолированного помещения от дымовых газов после прекращения горения. 1 ил.

Система газового пожаротушения специального сооружения с изолированными помещениями, включающая блок хранения сжатого азота, газоподающую магистраль сжатого азота, имеющую несколько распределительных линий, содержащих запорную арматуру с приводами для подачи сжатого азота в каждое изолированное помещение, пожарные извещатели и датчики концентрации кислорода, установленные в каждом помещении, и блок управления, регистрирующий показатели пожарных извещателей и датчиков концентрации кислорода и соединенный с приводами запорной арматуры распределительных линий сжатого азота для обеспечения регулирования подачи азота в помещения в зависимости от концентрации кислорода в дымовых газах, отличающаяся тем, что система газового пожаротушения размещена внутри подземного специального фортификационного сооружения, имеющего в своем составе несколько изолированных помещений с открывающимися выходами в общий транспортный тоннель для обслуживающего персонала, и снабжена отводящей магистралью дымоудаления с компрессором, связанной с каждым помещением отдельной линией отвода дымовых газов с заборным устройством и запорной арматурой с приводом, соединенным с блоком управления, при этом распределительные линии для подачи сжатого азота заведены в каждое помещение на нижнем уровне у поверхности пола и имеют отверстия для выхода азота, линии отвода дымовых газов заведены в каждое помещение на верхнем уровне у поверхности потолка, отводящая магистраль дымоудаления имеет отвод для удаления дымовых газов в окружающую среду, размещенный в шахте сооружения, а блок хранения сжатого азота и блок управления размещены в отдельном изолированном помещении.