Brevet FR2242117A1 — publié le 19750328

L'invention concerne un procédé et un dispositif de conduite d'une installation d'extinction basse pression à l'anhydride carbonique destinée aux chambres de eongélation et dans laquelle des conduits dirigeant l'anhydride carbonique emmagasiné dans un réservoir sur des bouches d'extinction. Lorsque les risques sont très grands, les installations d'extinction à l'anhydride carbonique sont réalisées sous forme dite à basse pression, l'anhydride carbonique étant emmagasiné dans une grande cuve å -20 C. Lorsque l'anhydride carbonique liquide à-200C doit Qtre projeté sur l'objet protégé, il doit stévaporer pour prendre la forme gazeuse. La chaleur d'évaporation doit être soutirée du volume ambiant Le gaz carbonique détendu peut atteindre alors une température de -79 C. S'il n'est pas possible de soutirer suffisamment de chaleur d'évaporation sur 1' espace ambiant, 'anhydride carbonique se refroidit lui-m8me trop fortement. Il forme alors de la neige carbonique et la quantité de gaz extincteur qui peut se former n'est plus suffisante. L'extinction risque alors de ne pas avoir lieu. La basse températures par exemple de -NQ C, qui règne à l'intérieur des chambres de congélation devant être protégées interdit à l'anhydride carbonique liquide de soutirer suffisamment de chaleur sur l'espace ambiant pour son évaporation. L'invention a pour objet un procédé d'exploitation permettant à l'anhydride carbonique d'éteindre efficacement un incendie, clest-à-dire autre projeté à l'intérieur d'une 'chambre de congélation de manière qu'il ne forme pas de neige carbonlque à la fin du déversement dans l'espace dans lequel l'incendie doit etre éteint. Selon une particularité essentielle de l'invention, un apport extérieur de chaleur élève l'enthalpie de l'anhydride carbonique dirigé sur les bouchas d'extinction. Ainsi, la fraction de gaz augmente dans l'anhydride carbonique liquide se trouvant dans le conduit qua précède les bouches dtextinetion. Le processus selon l'invention augmente donc l'enthalpie du mélange de gaz et de liquide qui sort par ces bouches, de sorte que la totalité de l'anhydride carbonique peut s'évaporer malgré le faible apport de chaleur de la chambre de congélation. Selon une particularité essentielle du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, un échangeur de chaleur est monté derrière le réservoir d'anhydride carbonique, dans le sens de la circulation, dans le conduit de l'installation d'extinction, cet échangeur étant constitué en accumulateur de la chaleur devant être apportée de l'extérieur. Donc, dans ce dispositif, l'anhydride carbonique est envoyé après ouverture de la vanne de l'extincteur dans un échangeur de chaleur qui est de préférence un accumulateur ayant emmagasiné suffisamment de chaleur pour que cette dernière puisse être prélevée et transmise à l'anhydride carbonique en quelques minutes, par exemple en 2 à 4 mn (temps de déversement nécessaire à I'extinction),de manière que cette chaleur additionnée à celle qui est disponible dans la chambre de congélation soit suffisante pour provoquer dans cette dernière l'évaporation de l'anhydride carbonique.Conformément à l'invention, le gaz carbonique d'extinction d'un incendie à l'intérieur d'une chambre de congélation est refroidi jusqu'au seuil de -790C, de manière que l'absorption de chaleur soit aussi utilisable ainsi pour l'extinction de l'incendie. L'accumulateur de chaleur a des dimensions relativement restreintes et n'est destiné qu'à assurer le passage en phase gazeuse de la totalité de l'anhydride carbonique. Tout dispositif convenable de chauffage peut apporter à l'accumulateur la chaleur qu'il doit emmagasiner et il suffit qu'il soit capable de compenser en permanence les pertes de chaleur de l'aceu- mulateur. L'anhydride carbonique peut aussi être rendu apte à éteindre un incendie dans une chambre de congélation en étant mélangé en amont des bouches d'extinction à un fluide extincteur qui en élève l'enthalpie. Ce fluide peut être de l'anhydre carbonique sous haute pression à l'état surcritique ou un gaz inerte comprimé, par exemple de l'azote. Donc, selon ce mode de réalisation de l'invention, un réservoir de fluide extincteur auxiliaire est raccordé .en aval du réservoir d'anhydride carbonique, dans le sens de la circulation. L'anhydride carbonique sous haute pression ainsi que le gaz inerte contiennent davantage de chaleur que l'anhydride carbonique emmagasiné normalement. Lorsque l'un de ces deux fluides extincteurs est additionné à l'anhydride carbonique, l'enthalpie du méla-nge augmente de manière que l'apport de chaleur de la chambre de congélation suffise à évaporer la totalité de l'anhydride carbonique. De la- chaleur doit être apportée de l'extérieur à l'accumulateur ou au réservoir auxiliaire. Le réservoir d'anhydride carbonique doit être équipé d'une installation de réfrigération qui en soutire de la chaleur en permanence afin que 1lanhydride carbonique ainsi emmagasiné reste à la température voulue d'entrepossge de 200 C Cette chaleur peut etre utilisée pour l'apport que l'accumulateur ou le réservoir auxiliaire doit recevoir pour en compenser les pertes. De même, la chaleur soutirée de la chambre de congélation peut être utilisée pour compenser les pertes de l'accumulateur ou du réservoir auxiliaire. Le- dispositif de réfrigération de la chambre de congélation ne fait pas partie initialement de l'installation d'extinction. Une quantité plus ou moins grande de chaleur est libérée par cette installation de réfrigération, selon son mode de réalisation. Lorsque la capacité thermique disponible est suffisante, -car l'installation de réfrigération abandonne suffisamment de chaleur2 cette dernière peut être utilisée dans le cadre de l'invention. On sait que ltanhydrjde carbonique opère dans les installations dites à basse pression à une pression de service d'environ 20 bars et à une température d'entreposage de -200C. L'anhydride carbonique liquide à -200C projeté dans une chambre de congélation à -300C ne s'évapore pas suffisamment, car l'apport de chaleur d'évaporation est trop bas. Selon un mode de mise en oeuvre conforme à ltinvention, la température initiale, c'est-a dire la température d'entreposage et donc la pression de service du réservoir d'anhydride carbonique à basse pression subissent une élévation telle que l'anhydride carbonique s'évapore suffisamment dans un espace qui est par exemple à -300G. Il s'agit donc d'une véritable installation à basse pression, même si la température de service n'est pas classiquement à -200C, mais par exemple à OOC ou à + 100C et réglée à une valeur constante par un réfrigérateur. La pression -correspondante de service est alors de 35 ou de 45 bars Selon ee mode d'entreposage, l'anhydride carbonique qui est sous forte pression dans son réservoir dispose à son état d' gemma gasinage de ltenthalpie nécessaire son évaporation lui permettant d'éteindre un incendie dans une chanbre de congélation. Une installation d'extinction basse pression ainsi conduite a l'avantage que sa basse pression de service lui permet d'être 2réalisée à meilleur marché que les installations connues à moyenne prossion, c'est-à-dire dont la pression de service est par exemple de 90 bars manométriques. Cette forte pression de service exige par ailleurs des réservoirs ayant de grands volumes spécifiques. Ltinstallation basse pression selon l'invention à température et pression relativement élevées a par ailleurs l'avantage que l'isolation du réservoir peut être relativement mince et que l'installation de réfrigération peut avoir des cotes relativement faibles, aucun matériau spécial pour basses températures n'étant nécessaire. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est un schéma d'une installation d'extinction à accumulateur auxiliaire et à récupération de chaleur sur l'installation de réfrigération de la chambre de congélation; et la figure 2 est un schéma d'une installation d'extinction à réservoir auxiliaire et à récupération de chaleur sur l'installation de réfrigération du réservoir d'anhydride carbonique. L'anhydride carbonique liquide est emmagasiné à une température de -200C dans un réservoir 1. Celui-ci comporte une isolation épaisse 2 destinée à réduire à un minimum le rayonnement thermique orienté vers l'intérieur. Un circuit 3 de conduits issu du réservoir 1 comporte des bouches 5 d'extinction. Une vanne J'incendie 4 est disposée immédiatement en aval du réservoir 1. Un accumulateur 6 monté entre la vanne-4 et les bouches 5 se compose d'un récipient 7 et d'une isolation 8. Des serpentins ou des groupes de tubes du conduit 3 sont disposés à l'intérieur du récipient 7. Celui-ci est rempli d'eau chaude ou analogue qui abandonne sa chaleur à l'anhydride carbonique qui passe par les serpentins 9. Un autre petit dispositif 10 de chauffage auquel une pompe il envoie l'eau chaude du récipient 7 par lin conduit 12 maintient cette eau à la température nécessaire. L'eau réchauffée dans le dispositif 10 peut ensuite retourner dans le récipient 7 par un autre conduit 13. Le dispositif 10 peut être par exemple un chauffe-eau électrique à écoulement libre. Bien entendu, tout autre dispositif convenable ae chauffage est utilisable. Une chambre froide 14 représentée schématiquement est équipée d'vne installation 15 de réfrigération dont le circuit de réfrigérant porte la référence 16. Le réfrigérateur 15 abandonne sa chaleur au lieu 17 qui représente une source pouvant être raccordée selon l'invention à un conduit 18 qui dirige sur l'åccumulateur 6 la chaleur devant être évacuée du réfrigérateur. Dans ce cas, le dispositif 10 de chauffage peut être supprimé, en particulier lorsque le réfrigérateur 15 abandonne suffisamment de chaleur pour compenser en permanence les pertes thermiques de l'accumulateur 6. Le conduit représenté en trait mixte représente un enemple éventuel. La référence 26 désigne l'installation de réfrigération du réservoir 1. Le réservoir 1 d'anhydride carbonique de l'exemple décrit de réalisation muni de tous ses accessoires nécessaires peut conserver sa forme antérieure de réservoir basse pression, c'est-s-dire que ses dimensions ainsi que son isolation restent inchangées, car la pression nominale ainsi que la température sont les mêmes que celles des installations connues basse pression. La solution selon l'invention consiste uniquement en l'appareillage auxiliaire constitué par I' accumu- lateur 6. La figure 2 représente aussi schématiquement une installation d'extinction comprenant un réservoir 1 d'anhydride carbonique, -une isolation 2, un circuit 9 de conduits, une vanne 4 d'incendie et des bouches 5 d'extinction. La chambre froide 14 comporte un réfrigérateur 15. Â la différence de l'exemple' de réalisation de la figure 1, l'accumulateur 6 est remplacé par un réservoir auxiliaire 19 à enveloppe renforcée et à isolation mince 20. Ce réservoir auxiliaire est rempli soit d'anhydride carbonique sous haute pression et à l'état surcritique, soit d'azote comprimé. 'l'anhydride carbonique gazeux haute pression ainsi que l'azote gazeux contiennent une grande quantité de chaleur.En cas d'incendie, un conduit 21 équipé d'une vanne d'arrêt 22 dirige le fluide emmagasiné dans le réservoir auxiliaire 19 sur le circuit 3 de conduits dans lequel ce fluide est mélangé à l'anhydride carbonique provenant du réservoir 1. Ainsi, ltenthalpie de lTanhydride carbonique dirigé surales bouches 5 d'extinction augmente de manière que l'apport de chaleur de la chambre de eongélation suffise à évaporer la totalité de l'anhydride sulfurique. L'anhydride carbonique haute pression doit 8entre chauffé en permanence dans le réservoir auxiliaire 19 pour compenser les pertes de chaleur. Il faut donc prévoir également un dispositif 27 de chauffage pouvant consister en un filament 24 et une source 25 d'énergie électrique.Le dispositif 23 peut etre aussi un appareil de chauffage à circulation libre ou analogue. Tout réservoir d'anhydride carbonique d'une installa- tion d'extinction basse pression comporte un réfrigérateur 26 capable de porter l'anhydride carbonique à la température nécessaire de -200C. Lors du refroidissement de l'adhydride carbonique, le réfrigérateur 26 abandonne de la chaleur en excès qui peut être prélevée sur une source 27 et être utilisée selon l'invention pour le chauffage du réservoir auxiliaire 19. Un conduit 28 représenté schématiquement en trait mixte à titre d'exemple éventuel permet de prélever la chaleur en excès du réfrigérateur 26 pour le chauffage du réservoir auxiliaire 19. Le fluide auxiliaire d'extinction produit le même effet selon l'invention lorsqu'il est projeté directement dans la chambre froide de congélation. Il élève aussi dans ce cas l'apport de chaleur, de sorte que l'anhydride carbonique peut s'évaporer en totalité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits de réalisation. Par exemple, d'autres moyens convenables peuvent permettre d'élever l'enthalpie de l'anhydride carbonique dirigé sur les bouches d'extinction. Dans ce cas, le réservoir auxiliaire 19 ou l'accumulateur 6 peuvent disparaitre à condition que l'installation 26 de réfrigération du réservoir 1 soit équipée d'un dispositif 29 de réglage qui maintient dans ce dernier l'anhydride carbonique à température relativement élevée, par exemple de O ou de + iOOC. L'an4y- dride carbonique dirigé sur les bouches 5 d'extinetion dispose alors d'une quantité suffisamment élevée de chaleur pour qu'il s'évapore en totalité dans la chambre froide. Lorsque l'anhydride carbonique n'est pas emmagasiné à basse température de -200C, mais à température supérieure de O ou de + 100C, l'anhydride carbonique frais dirigé par le conduit 30 d'arrivée sur le réservoir 1 doit être porté par chauffage à la température nécessaire par une source auxiliaire 31 de chaleur.Celle-ci n'est toutefois mise en marche qu'au moment du premier remplissage du réservoir 1. Dès que l'anhydride carbonique frais a atteint l'état nécessaire de service, ce dispositif 31 de chauffage auxiliaire est coupé. Le dispositif de chauffage peut aussi etre un serpentin placé dans le réservoir 1. Dans ce cas, l'anhydride carbonique est pompé dans le réservoir alors qu'il est froid. Il va de soi que d'autres modifications peuvent être apportées aux dispositifs décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVEDEDICAlIOSFS 1. Procédé de conduite 'une installation dqextinc- tion basse pression à l'anhydride carbonique, destinée aux chambres de congélation et dans laquelle des conduits dirigent l'anhydride carbonique emmagasiné dans un réservoir sur des bouches d'extinction, caractérisé en ce qu'un apport extérieur de chaleur élève l'enthalpie de l'anhydride carbonique dirigé sur les bouches d'extinction en amont ou en aval de ces dernières. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur est monté sur le circuit desdits conduits en aval du réservoir d'anhydride carbonique, dans le sens de la circulation. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est un accumulateur qui emmagasine la chaleur nécessaire à l'apport extérieur. 4. Dispositif selon les reventications 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que l'aecumulateur est un récipient fortement isolé et destiné à contenir de l'eau chaude à laquelle un dispositif de chauffage apporte la chaleur de compensation des pertes. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de chauffage est un chauffe-eau à écoulement libre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérise en ce que lesdits conduits dans lesquels l'anhydride carbonique passe forment un faisceau ou des serpentins à l'intérieur du réservoir d'eau chaude. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un fluide auxiliaire extincteur qui élève l'enthalpie de l'anhydride carborique est mélangé à ce dernier en amont des bouches d'extinction et, le cas échéant ou en variante, à l'dntérieur de la chambre de congélation. 8. Dispositif pour la mise on oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 7 prises ensemble, caractérisé en ce qu'un réservoir du fluide auxiliaire extincteur est raccordé par un conduit particulier aux conduits de l'installation d'extinction en aval du réservoir dtantydride carbonique, par rapport au sens de la circala- tion. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé oll ce que d i l'anhydride carbonique est emmagasiné sous haute pression et à l'état surcritiaue dans le réservoir de fluide auxiliaire. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu un gaz inerte comprimé, de préférence de 11 azote, est emmagasiné dans le réservoir de fluide auxiliaire. 11. Dispositif selon les revendications 8 et 9 prises ensemble, caractérisé par lin élément de chauffe de l'anhydride carbonique emmagasiné sous haute pression dans le réservoir de fluide auxiliaire. 12. Dispositif d'apport de chaleur extérieure à l'accumulateur ou au réservoir de fluide auxiliaire de l'installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce qu'un circuit de transfert de la chaleur soutirée du réservoir d'anhydride carbonique relie le dispositif de refroidissement de ce dernier au dispositif de chauffage de l'accumulateur ou du réservoir de fluide auxiliaire. 13. Dispositif d'apport de la chaleur extérieure à l'accumulateur ou au réservoir de fluide auxiliaire de l'installation selon l ne quelconque des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que l'ins- tallation de réfrigération de la'chambre de congélation est reliée au dispositif de chauffage de l'accumulateur ou au dispositif de chauffage du réservoir de fluide auxiliaire. 14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anhydride carbonique est emmagasiné dans son réservoir à une pression plus élevée et donc à une température correspondante plus élevée d'évaporation que dans les installations connues à basse pression. 15. Procédé selon les revendications 1 et 14 prises ensemble, caractérisé en ce que l'anhydride carbonique est emmagasiné à une température comprise entre 0 et + 100C et à la pression de service correspondante de 35 à 45 bars. 16. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 14 et 15, caractérisé en ce que le réservoir basse pression est équipé d'un dispositif auxiliaire de chauffage placé dans le conduit d'arrivée ou dans le réservoir lui-meme et destiné à porter par ehal+a-e l'anhydride carbonique frais d'admission à l'état nécessaire de service.