МНОГОСТАДИЙНЫЙ СПОСОБ ИНЕРТИЗАЦИИ C ЦЕЛЬЮ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
MULTISTAGE INTERTISATION TECHNIQUE FOR INDOOR FIRE PREVENTION AND EXTINGUISHING

Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение
Предлагаемое изобретение относится к способу инертизации (пожаротушения с применением инертных газов) с целью уменьшения риска пожара и тушения пожаров внутри закрытых помещений, при котором содержание кислорода в закрытом помещении сначала понижают до заданного уровня базовой инертизации и затем концентрацию кислорода внутри этого закрытого помещения непрерывно поддерживают на упомянутом уровне базовой инертизации.
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
Способы этого типа в принципе известны из предшествующего уровня техники. Например, в патентной заявке Германии DE 198.11.851. С2 описывается инертизационное устройство для уменьшения риска пожара и для тушения пожаров в закрытых помещениях, а также устройство для осуществления этого способа. Этим источником предшествующего уровня техники предусматривается понижение концентрации кислорода внутри некоторого замкнутого пространства, далее именуемого «закрытым помещением», до конкретного уровня базовой инертизации и, в случае пожара, дальнейшее быстрое понижение концентрации кислорода до конкретного уровня полной инертизации, с обеспечением, тем самым, эффективного тушения пожара при наименьшей возможной емкости резервуаров с инертным газом.
Этот процесс инертизации основывается на знании того факта, что внутри замкнутого пространства, куда люди и животные попадают только случайно, и в котором оборудование чувствительно реагирует на воду, риск пожара может быть уменьшен путем понижения концентрации кислорода в соответствующей области до уровня, составляющего в среднем 12 об.%. При таком уровне концентрации кислорода большинство огнеопасных материалов прекращают горение. Главные области применения включают области автоматической обработки данных, места сосредоточения автоматических переключений, распределительных устройств, закрытой аппаратуры, а также хранения ценных товаров.
Огнегасящий эффект предлагаемого способа основывается на принципе замещения кислорода. Как известно, в обычном окружающем нас воздухе содержится до 21 об.% кислорода, 78 об.% азота и 1 об.% других газов. Для тушения пожара содержание азота повышают, вводя дополнительный азот, тем самым понижая содержание кислорода. Известно, что эффект угасания пожара проявляется при понижении содержания кислорода ниже 15 об.%. В зависимости от природы огнеопасных материалов, находящихся в закрытом помещении, может понадобиться дальнейшее понижение содержания кислорода, например, до 12 об.%.
Используемый в настоящей патентной заявке термин «уровень базовой инертизации» относится к такой концентрации кислорода, которая является пониженной по сравнению с обычной его концентрацией в окружающем воздухе, однако эта пониженная концентрация кислорода не представляет опасности для людей и животных, поэтому они могут находиться в закрытом помещении без опаски. Уровень базовой инертизации соответствует концентрации кислорода внутри закрытого помещения, равной, например, 15 об.%, 16 об.% или 17 об.%.
В противоположность этому, термин «уровень полной инертизации» относится к такой концентрации кислорода, которая является дополнительно пониженной по сравнению с вышеназванным уровнем базовой инертизации, когда горючесть большинства огнеопасных материалов понижена настолько, что они более не способны к возгоранию. В зависимости от пожарной нагрузки закрытого помещения уровень полной инертизации имеет место при концентрации кислорода в пределах от 11 до 12 об.%.
При использовании технологии пожаротушения с помощью инертного газа, известной из публикации DE 198.11.851. С2, при которой осуществляют заполнение пространства, которое может быть охвачено или уже охвачено пожаром, инертным газом, вытесняющим кислород, например двуокисью углерода, азотом, благородными газами, или смесью вышеназванных газов, концентрацию кислорода внутри закрытого помещения сначала понижают до установленного уровня базовой инертизации, например, до 16 об.%, а в случае пожара понижают далее до установленного уровня полной инертизации, например, до 12 об.% или ниже. Результатом применения такого двухстадийного способа, связанного с использованием инертного газа, при котором сначала, для уменьшения риска пожара, концентрацию кислорода доводят до уровня базовой инертизации, для чего подают достаточное количество азота, а затем, при необходимости, для тушения пожара дополнительно подают инертный газ до достижения уровня полной инертизации, является то, что количество резервуаров с инертными газами, вытесняющими кислород в случае пожара, может быть сведено к минимуму. В частности, по сравнению с процессом инертизации, известным из предшествующего уровня техники, при применении предлагаемого изобретения необходимость в резервуарах большого объема для хранения инертных газов для достижения уровня полной инертизации внутри закрытого помещения в случае пожара отпадает.
Однако при практическом применении этот известный способ оказался проблематичным в отношении процесса инертизации в случае пожара, иначе говоря, когда в атмосфере закрытого помещения зафиксировано значение некоторого параметра, характеризующего наличие пожара, концентрацию кислорода внутри закрытого помещения необходимо понизить до установленного уровня полной инертизации очень быстро. Это сопровождается необходимостью введения, в случае пожара, соответствующего объема газа в закрытое помещение в пределах очень короткого времени, с тем чтобы тушение огня было эффективным. Хотя описанный выше известный способ во многом решает проблему хранения резервуаров с инертным газом в количестве, достаточном для достижения уровня полной инертизации, тем не менее остается проблема, состоящая в том, что при создании внутри закрытого помещения в пределах кратчайшего периода времени уровня полной инертизации в закрытое помещение должен быть введен некоторый объем (хотя и уменьшенный) инертного газа, что зачастую невозможно осуществить ввиду необходимости декомпрессии закрытого помещения. Достижение уровня полной инертизации при введении уменьшенного объема инертного газа особенно проблематично в таких закрытых помещениях, в которых декомпрессия не предусмотрена конструкцией.
Кроме того, вышеописанным известным способом предусматривается, что в случае пожара концентрация кислорода внутри закрытого помещения понижается до уровня полной инертизации путем выпускания всего количества рекомендуемого огнегасящего агента, независимо от масштаба и/или вида возгорания. В частности, известные способы не различают текущую стадию пожара. Таким образом, уровень полной инертизации создается независимо от того, имеет ли место, например, глубокое горячее горение, или же всего лишь низкотемпературное горение, или от того, какие огнеопасные материалы внутри закрытого помещения загорелись первыми. Например, если внутри закрытого помещения загорелись бы только твердые вещества, то для подавления пожара с эффективным предотвращением возгорания твердых веществ достаточно понизить концентрацию кислорода до приблизительно 14 об.%, поскольку для возгорания твердых веществ пороговая концентрация кислорода составляет приблизительно 15 об.%. Однако если присутствуют горючие жидкости, для возгорания которых, как известно, пороговая концентрация кислорода ниже 15 об.%, то для достижения полной инертизации, обеспечивающей подавление пожара, концентрация кислорода должна быть понижена до 12 об.% или менее.
Однако при применении известного способа для достижения полной инертизации концентрация кислорода в принципе понижается, как говорилось выше, до 11 об.%, независимо от порога возгорания огнеопасных материалов внутри закрытого помещения, так что в соответствующих условиях в закрытое помещение подается значительно больше инертного газа, чем это необходимо для тушения пожара.
Цель предлагаемого изобретения
Ввиду вышеуказанных проблем целью предлагаемого изобретения является дальнейшая разработка известного из DE 198.11.851. С2 описанного выше процесса инертизации для уменьшения риска возникновения пожара и для тушения возникшего пожара внутри закрытых помещений и создание такого способа инертизации, при котором в отношении процесса инертизации внутри закрытого помещения не требуется специально обеспечивать декомпрессию с обеспечением в то же самое время того, чтобы в случае пожара дополнительное количество вводимого для борьбы с пожаром инертного газа зависело от категории пожара, благодаря чему обеспечивается возможность экономии инертного газа и структурирование процесса инертизации, который становится тем самым менее затратным.
Краткое описание предлагаемого изобретения
Вышеуказанная цель предлагаемого изобретения достигается созданием способа инертизации, при котором в случае пожара внутри закрытого помещения концентрацию кислорода сначала понижают от уровня базовой инертизации до некоторого первого пониженного уровня, эту концентрацию кислорода в течение некоторого первого предварительно заданного периода времени непрерывно поддерживают на упомянутом первом пониженном уровне, а если пожар по истечении упомянутого первого предварительно заданного периода времени не ликвидирован, то концентрацию кислорода понижают далее от упомянутого первого пониженного уровня до уровня полной инертизации.
Преимущества способа по предлагаемому изобретению состоят, в частности, в том, что в дополнение к преимуществу, состоящему в уменьшении объема инертного газа, хранимого в резервуарах, что уже известно из предшествующего уровня техники, в случае пожара в закрытое помещение вводится меньший объем инертного газа, так что отпадает необходимость предусматривать возможность декомпрессии в конструкции закрытого помещения. Таким образом, декомпрессионные отверстия могут быть полностью устранены из конструкции закрытого помещения. Другими словами, это значит, что способ инертизации по предлагаемому изобретению может быть применен для борьбы с пожаром в помещениях почти любого размера, особенно не снабженных специальными декомпрессионными отверстиями, которые должны быть предусмотрены в таких помещениях.
Вышеупомянутый первый пониженный уровень концентрации кислорода выбирают таким образом, чтобы он находился между уровнем базовой инертизации, до которого с целью минимизации риска возгорания внутри закрытого помещения концентрация кислорода внутри закрытого помещения уже понижена по сравнению с концентрацией кислорода в нормальной атмосфере, и уровнем полной инертизации, при котором возгораемость огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения, уменьшена до точки невозможности дальнейшего горения.
В этом отношении следует заметить, что уровень базовой инертизации, который установлен внутри закрытого помещения предварительно, т.е. до того, как зафиксировано наличие пожара, может соответствовать любому значению концентрации кислорода, пониженной по сравнению с концентрацией кислорода в нормальной атмосфере, но при которой все же обеспечивается свободный доступ в закрытое помещение. Этот уровень базовой инертизации может, разумеется, соответствовать концентрации кислорода, которая отличается от указанного выше значения 15 об.%. В качестве уровня базовой инертизации, если это необходимо в частном случае, можно установить концентрацию кислорода внутри закрытого помещения, например, 17 об.%.
При этом с медицинской точки зрения, согласно специальным источникам, пребывание в местах с пониженным содержанием кислорода в окружающем воздухе (при атмосферном давлении приблизительно 1 бар) безопасно при концентрации кислорода не ниже 13 об.%, поэтому при осуществлении способа по предлагаемому изобретению уровень базовой инертизации можно установить соответствующим концентрации кислорода, например, 14 об.% или 13,5 об.%.
Важно то, что при осуществлении способа по предлагаемому изобретению после понижения концентрации кислорода до конкретного уровня базовой инертизации концентрацию кислорода непрерывно поддерживают на этом уровне базовой инертизации. Это осуществляется, например, путем проводимого через регулярные промежутки времени либо в непрерывном режиме измерения концентрации кислорода внутри закрытого помещения и управляемого введения в закрытое помещение инертного газа с целью поддержания концентрации кислорода внутри закрытого помещения на уровне базовой инертизации. Разумеется, в этом случае в дополнение к управляемому введению в закрытое помещение инертного газа возможно также управляемое введение в закрытое помещение свежего воздуха с целью предотвращения, например, падения концентрации кислорода ниже уровня базовой инертизации, которое могло бы произойти в результате введения избыточного количества инертного газа.
Специалистам в данной отрасли должно быть понятно, что употребляемое в данной заявке выражение «поддержание концентрации кислорода на уровне… инертизации» означает поддержание концентрации кислорода на том или ином уровне инертизации в определенном контрольном диапазоне, который предпочтительно выбирают, основываясь на типе закрытого помещения (например, основываясь на режиме воздухообмена, применяемого к данному закрытому помещению, или же основываясь на природе огнеопасных материалов, находящихся в данном закрытом помещении), и/или основываясь на типе используемой системы инертизации, с помощью которой осуществляется способ инертизации по предлагаемому изобретению. Обычно этот тип контрольного диапазона составляет от 0,1 до 0,4 об.%. Разумеется, возможны и другие значения контрольного диапазона.
Однако в дополнение к вышеупомянутому измерению концентрации кислорода, осуществляемому через регулярные промежутки времени либо в непрерывном режиме, поддержание концентрации кислорода на определенном уровне инертизации может основываться также на заранее выполненных расчетах, в которых используются определенные конструкционные параметры данного закрытого помещения, такие как, например, режим воздухообмена для данного закрытого помещения, а особенно величина «n50» для данного закрытого помещения, и/или разность атмосферных давлений внутри и вне закрытого помещения.
В отношении уровня полной инертизации, который согласно способу по предлагаемому изобретению устанавливают, когда по истечении первого предварительно заданного периода времени пожар все еще не потушен, следует заметить, что этот уровень полной инертизации соответствует концентрации кислорода, при которой пожар внутри закрытого помещения может быть эффективно потушен путем замещения кислорода. При этом уровень полной инертизации выбран заранее на основе пожарной нагрузки закрытого помещения и соответствует, например, концентрации кислорода 11 или 12 об.%, или даже ниже. Такие более низкие значения концентрации кислорода должны быть в определенных условиях выбраны для достижения уровня полной инертизации конкретного закрытого помещения, в частности для таких закрытых помещений, в которых хранятся легковоспламеняющиеся жидкие материалы.
Способ по предлагаемому изобретению характеризуется, в частности, тем, что в случае пожара концентрацию кислорода внутри закрытого помещения понижают от существовавшего до этого уровня базовой инертизации до первого пониженного уровня. Это понижение концентрации кислорода до первого пониженного уровня осуществляется, например, на основании соответствующего сигнала от пожарного детектора, выполненного с возможностью детектирования характеристического пожарного параметра в воздухе внутри закрытого помещения.
Термин «характеристический пожарный параметр» относится к физическим величинам, на которых основываются поддающиеся измерению изменения в воздухе, окружающем очаг начинающегося пожара, такой физической величиной могут быть, например, температура этого окружающего воздуха, содержание твердых, жидких или газообразных компонентов в этом окружающем воздухе (образование дыма в виде частиц аэрозоля или пара), или же окружающее излучение. Например, при осуществлении способа инертизации по предлагаемому изобретению, особенно когда концентрация кислорода была понижена до уровня базовой инертизации, через систему обнаружения пожара аспирационного типа непрерывно осуществляют отбор представительных образцов воздуха внутри охраняемого от пожара закрытого помещения и подачу этих образцов на детектор для детектирования характеристических пожарных параметров, который в случае пожара выдает соответствующий сигнал на управляющий блок, осуществляющий управление процессом инертизации для реализации первого пониженного уровня концентрации кислорода внутри закрытого помещения. Это связано с технологическим преобразованием связи известного пожарного детектора аспирационного типа с технологией пожаротушения с применением инертного газа, которая основывается на способе инертизации по предлагаемому изобретению.
В данном случае пожарный детектор аспирационного типа - это пожарный детектор, выполненный с возможностью всасывания, например, через систему трубок или каналов представительной порции воздуха из охраняемого от пожара закрытого помещения, в некоторых точках внутри этого закрытого помещения с последующей подачей этой порции воздуха в измерительную камеру, в которой содержится детектор, предназначенный для детектирования характеристического пожарного параметра. В частности, этот детектор может быть выполнен с возможностью детектирования характеристического пожарного параметра с выдачей сигнала, позволяющего сделать количественную оценку характеристического пожарного параметра в отобранной порции воздуха из закрытого помещения. Вместе с этим обеспечивалась бы возможность детектирования динамики пожара во времени и/или динамики развития пожара во времени, с тем чтобы определить эффективность установления и поддержания разных уровней инертизации внутри закрытого помещения. В частности, была бы обеспечена возможность получить показание, какое количество инертного газа должно быть подано в закрытое помещение, чтобы потушить пожар.
После того как концентрация кислорода понижена от уровня базовой инертизации до первого пониженного уровня, далее она непрерывно поддерживается на первом пониженном уровне в течение некоторого первого предварительно заданного периода времени. С обеспечением преимущества этот первый предварительно заданный период времени на основании общих характеристик закрытого помещения, на основании пожарной нагрузки огнеопасных материалов, находящихся в закрытом помещении, и/или на основании других параметров и величин может быть выбран, например, равным 10 минутам. С одной стороны, этот первый предварительно заданный период времени должен быть достаточно долгим для того, чтобы сделать достоверное заключение относительно того, явилась ли результатом понижения концентрации кислорода от уровня базовой инертизации до первого пониженного уровня ликвидация пожара внутри закрытого помещения. С другой стороны, этот первый предварительно заданный период времени должен быть достаточно коротким для того, чтобы предотвратить дальнейший вред, причиняемый возникшим внутри закрытого помещения пожаром по причине неоправданной отсрочки установления уровня полной инертизации.
Ликвидирован или не ликвидирован пожар внутри закрытого помещения по истечении первого предварительно заданного периода времени, можно определить, например, путем измерения, предпочтительно количественного измерения, по меньшей мере одного характеристического пожарного параметра в активно отобранной представительной порции воздуха из закрытого помещения. Разумеется, возможны и другие способы определения, ликвидирован ли пожар в помещении по истечении первого предварительно заданного периода времени.
Представляющие преимущество конкретные признаки способа по предлагаемому изобретению раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения.
Одним из особенно предпочтительных вариантов осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению предусматривается дальнейшее развитие первоначально описанного способа, состоящее в том, что концентрация кислорода внутри закрытого помещения подвергается дальнейшему понижению от первого пониженного уровня до некоторого второго пониженного уровня, который отличается от уровня полной инертизации и который непрерывно поддерживается в течение некоторого второго предварительно заданного периода времени, если пожар не был ликвидирован по истечении первого предварительно заданного периода времени, при этом, если пожар не удалось ликвидировать и по истечении второго предварительно заданного периода времени, то концентрация кислорода подвергается дальнейшему понижению до уровня полной инертизации.
Упомянутый второй пониженный уровень концентрации кислорода в этом предпочтительном варианте осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению с обеспечением преимущества находится между первым пониженным уровнем и уровнем полной инертизации и его так же, как и первый пониженный уровень, выбирают, основываясь на общих характеристиках закрытого помещения и на пожарной нагрузке огнеопасных материалов, находящихся в закрытом помещении. Разумеется, первый пониженный уровень и/или второй пониженный уровень может выбираться также на основании технической реализации системы инертизации, которая применена для осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению.
Преимущество такого предпочтительного, развитого в отношении увеличения многостадийности, варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению очевидно: благодаря введению дополнительного пониженного уровня концентрации кислорода между первым пониженным уровнем и уровнем полной инертизации становится возможным еще более точно приспособить способ инертизации к охраняемому от пожара закрытому помещению. В частности, при возникновении пожара понижение концентрации кислорода от уровня базовой инертизации до уровня полной инертизации осуществляется через два промежуточных уровня понижения концентрации кислорода, при этом вышеозначенная проблема становится еще менее отстрой в отношении необходимости декомпрессии закрытого помещения.
Поскольку концентрация кислорода внутри закрытого помещения на втором пониженном уровне также поддерживается в течение определенного времени, а именно в течение некоторого второго предварительно заданного периода времени, количество инертного газа, необходимого для окончательной и эффективной ликвидации пожара, также может быть выбрано с большей точностью. Может быть, например, что по истечении первого предварительно заданного периода времени пожар не ликвидирован полностью по той причине, что охваченные огнем огнеопасные материалы внутри закрытого помещения имеют критический порог возгорания ниже той концентрации кислорода, которая соответствует первому пониженному уровню. Благодаря тому что концентрация кислорода, соответствующая второму пониженному уровню, ниже концентрации, соответствующей первому пониженному уровню, при установке и поддержании концентрации кислорода на втором пониженном уровне в течение второго предварительно заданного периода времени обеспечивается прекращение горения огнеопасных материалов, критический порог возгорания которых ниже первого пониженного уровня, но выше второго пониженного уровня. Другими словами, это значит, что в таких случаях пожар может быть эффективно ликвидирован без необходимости понижения концентрации кислорода в закрытом помещении до уровня полной инертизации. В этом отношении следует признать, что при выборе первого и второго пониженных уровней концентрации кислорода главную роль играет пожарная нагрузка огнеопасных материалов, находящихся внутри охраняемого от пожара закрытого помещения.
Что касается второго предварительно заданного периода времени, в течение которого концентрация кислорода внутри закрытого помещения должна поддерживаться на втором пониженном уровне, то к нему по существу применимо все, что было изложено выше в отношении первого предварительно заданного периода времени.
Для обеспечения возможности эффективной ликвидации пожара, возникшего внутри закрытого помещения, с помощью способа инертизации по предлагаемому изобретению, даже если понижение концентрации кислорода от уровня базовой инертизации до уровня полной инертизации осуществляется через несколько промежуточных уровней понижения, одним из дополнительно усовершенствованных вариантов осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретения предусматривается, что уровень полной инертизации непрерывно поддерживается внутри закрытого помещения до полной ликвидации пожара. Наступление момента полной ликвидации пожара внутри закрытого помещения, опять же, определяется посредством соответствующего детектора, выполненного с возможностью детектирования характеристических пожарных параметров. Для этой цели может быть порекомендован также упоминавшийся выше пожарный детектор аспирационного типа. Разумеется, для поддержания концентрации кислорода внутри закрытого помещения на уровне полной инертизации возможно временное понижение концентрации кислорода внутри закрытого помещения существенно ниже значения, соответствующего уровню полной инертизации. Более низкий предел диапазона управления, в котором концентрация кислорода должна поддерживаться на уровне полной инертизаци, может иметь любое более низкое значение. Разумеется, для определения наступления момента полной ликвидации пожара внутри закрытого помещения могут использоваться и другие способы, например оптический способ. Возможно также поддержание уровня полной инертизации внутри закрытого помещения до разблокирования некоторых сил, которые, например, уже определены, вручную.
Другим дополнительно усовершенствованным предпочтительным вариантом осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению предусматривается, что сразу по истечении первого и/или второго предварительно заданного периода времени концентрация кислорода внутри закрытого помещения снова подвергается повышению до того уровня инертизации, при котором пожар внутри закрытого помещения был ликвидирован по истечении первого или второго предварительно заданного периода времени. Это связано с дальнейшим развитием технологии процесса, при котором в закрытое помещение вводится только то количество инертного газа, которое необходимо для ликвидации пожара, при этом, в частности, уровень инертизации понижается постепенно, пока пожар не будет ликвидирован, и при этом как только пожар ликвидирован, не осуществляется никакого дальнейшего понижения концентрации кислорода внутри закрытого помещения, например, до второго пониженного уровня или до уровня полной инертизации. Таким образом обеспечивается экономия инертного газа.
При осуществлении этого усовершенствованного предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению представляется особенно предпочтительным повышение уровня базовой инертизации внутри закрытого помещения по истечении первого или второго предварительно заданного периода времени на основании последующего разблокирования, предпочтительно вручную. Это дополнительное разблокирование может осуществляться, в частности, независимо от системы инертизации, посредством которой осуществляется способ инертизации по предлагаемому изобретению, поэтому при осуществлении данного дополнительно усовершенствованного предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению достигается более высокий уровень безопасности с точки зрения коррекции ошибок в работе системы при расстройстве ее работы. Разумеется, дополнительное разблокирование может осуществляться также автоматически посредством отдельного устройства для определения характеристического пожарного параметра внутри закрытого помещения.
В отношении способа инертизации по предлагаемому изобретению, а также в отношении его дополнительно усовершенствованных вариантов представляется предпочтительным, в частности, чтобы первый пониженный уровень, которому соответствует концентрация кислорода, пониженная по сравнению с концентрацией, соответствующей уровню базовой инертизации, выбирался на основании концентрации кислорода, соответствующей порогу возгорания огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения. Здесь следует заметить, что для некоторых огнеопасных материалов порог возгорания может быть несколько выше порога прекращения горения. При этом порог возгорания для данного огнеопасного материала предпочтительно определять заранее с помощью тестирования с использованием процедуры тестирования предотвращения отказов «VdS failure prevention», которая максимально близка к реальности, и это может быть воспроизведено, если упомянутый характеристический параметр для огнеопасных материалов или предметов неизвестен. При такого типа тестировании испытуемые твердые вещества поджигают с помощью некоторого источника возгорания при концентрации кислорода 20,9 об.%. Измеряют требуемый для этого временной интервал. Затем в ходе многочисленных тестов концентрацию кислорода при определенных условиях среды понижают до такого значения, при котором упомянутый источник возгорания поджигает испытуемый огнеопасный материал за время, вдвое большее, чем упомянутый первоначально измеренный временной интервал. При этом определяют и/или устанавливают, в частности, следующие величины: концентрация кислорода в воздухе в испытательном помещении, температура на протяжении проведения тестирования, скорость воздушных потоков внутри испытательного помещения, длительность возгорания, температура пламени и влажность внутри испытательного помещения. При определении соответствующего значения для жидкого огнеопасного материала представляется особенно важным также определить и учесть давление воздуха и температуру жидкого огнеопасного материала и окружающего воздуха. Для определения порога прекращения горения испытуемый огнеопасный материал поджигают в атмосфере обычного воздуха при концентрации кислорода 20,9 об.%, затем концентрацию кислорода медленно понижают до прекращения горения. Для электрических рисков, например, порог возгорания имеет место при концентрации кислорода 15,9 об.%, в то время как порогу прекращения горения соответствует концентрация кислорода 15,5 об.%. Разумеется, при установлении концентрации кислорода, соответствующей первому пониженному уровню, можно дополнительно или в качестве альтернативы учитывать другие параметры.
Что касается второго пониженного уровня, которому соответствует концентрация кислорода, пониженная по сравнению концентрацией кислорода, соответствующей первому пониженному уровню, то представляется предпочтительным, чтобы этот второй пониженный уровень был выбран таким образом, чтобы соответствующая ему концентрация кислорода соответствовала порогу прекращения горения огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения. При этом можно также выбирать второй пониженный уровень таким образом, чтобы соответствующая ему концентрация кислорода была ниже концентрации кислорода, соответствующей порогу прекращения горения огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения. Разумеется, этот второй пониженный уровень может также определяться заранее с учетом других аспектов.
Для технического осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению, а также описанных выше его дальнейших усовершенствований предусматривается, что по меньшей мере один характеристический пожарный параметр внутри закрытого помещения измеряется непрерывно, с тем чтобы определить, имеет ли место пожар внутри закрытого помещения или же внутри закрытого помещения пожар ликвидирован. Однако нет необходимости в том, чтобы измерение упомянутого характеристического пожарного параметра осуществлялось непрерывно, можно осуществлять измерения через установленные промежутки времени и/или основываясь на конкретных, заранее установленных событиях. Представляется предпочтительным осуществлять измерение характеристического пожарного параметра посредством детектора, выполненного с возможностью определения характеристических пожарных параметров и подачи, в случае пожара, соответствующего сигнала для дополнительной инертизации. Например, отбираются образцы воздуха, являющиеся представительными для данного закрытого помещения, и этот воздух подается на детектор характеристических пожарных параметров.
С другой стороны, для определения того, какие именно огнеопасные материалы, находящиеся внутри закрытого помещения, горят, может быть также предусмотрена возможность измерения нескольких разных характеристических пожарных параметров, предпочтительно в непрерывном режиме. При этом нужно знать, каковы характеристические пожарные параметры каждого из хранящихся внутри закрытого помещения материалов. Эти характеристические пожарные параметры можно использовать для того, чтобы сделать выводы относительно типа горящих огнеопасных материалов, что в случае пожара представляет преимущество с точки зрения эффективной ликвидации пожара и, в соответствующих случаях, для установления мер безопасности, в частности, для быстрой, эффективной и максимально безвредной для окружающей среды ликвидации пожара.
Что касается последнего рассмотренного варианта осуществления предлагаемого изобретения, то представляется предпочтительным, чтобы на основании порога возгорания и/или порога прекращения горения определенного огнеопасного материала выбирался первый и/или второй пониженный уровень концентрации кислорода. Соответственно, обеспечивается возможность настроить оборудование пожаротушения с помощью инертного газа для его оптимального использования в каждом отдельном случае, в частности, применительно к горящему огнеопасному материалу, при этом сохраняется возможность, в случае пожара, вводить в закрытое помещение дополнительное количество инертного газа и ликвидировать пожар при очень точном соответствии принимаемых мер характеру пожара.
Как уже упоминалось ранее, представляется предпочтительным, чтобы детектор был выполнен с возможностью выдачи количественной информации в отношении детектируемых характеристических пожарных параметров, с тем чтобы тем самым обеспечивать отслеживание динамики пожара внутри охраняемого от пожара закрытого помещения во времени, а также с возможностью инициировать надлежащие меры для установления другого уровня концентрации кислорода. При этом имеется возможность для осуществления всего процесса инертизации, включая работу детектора по определению характеристического пожарного параметра и работу управляющего узла по оценке сигналов, выдаваемых детектором, полностью или по меньшей мере частично автоматически, с тем чтобы тем самым был обеспечен максимально автономный и до некоторой степени интеллектуальный процесс инертизации, обеспечивающий как возможность уменьшения риска пожара, так и возможность ликвидации пожаров внутри закрытого помещения.
Одним из представляющихся особенно предпочтительными подвариантов рассматриваемого варианта осуществления предлагаемого изобретения, в котором внутри закрытого помещения измеряют по меньшей мере характеристический пожарный параметр, с тем чтобы определить наличие горения внутри закрытого помещения, предусматривается, что это определение наличия горения внутри закрытого помещения осуществляют на основании некоторой совокупности измеренных значений характеристического пожарного параметра и/или на основании некоторой совокупности разных пороговых значений характеристических пожарных параметров, измеренных внутри закрытого помещения. Таким образом обеспечивается надежность системы по отказу. В частности, обеспечивалась бы возможность выдачи системой сообщения о пожаре при детектировании характеристических пожарных параметров несколькими разными чувствительными элементами. Возможно также такое техническое решение, при котором по меньшей мере один характеристический пожарный параметр измеряется количественно, при этом понижение концентрации кислорода до первого и/или второго пониженного уровня осуществляется на основании значения упомянутого количественно измеряемого характеристического пожарного параметра. Разумеется, эти же идеи применимы и в отношении понижения концентрации кислорода до уровня полной инертизации.
В этом отношении представляется особенно предпочтительным, чтобы по меньшей мере один характеристический пожарный параметр измерялся количественно и чтобы последующая концентрация кислорода поддерживалась на первом и/или втором пониженном уровне на основании измеренного значения и/или измеренных значений характеристического пожарного параметра (характеристических пожарных параметров). Таким образом используемая технология пожаротушения посредством инертного газа может быть точно приспособлена для отдельного конкретного случая. При этом сохраняется возможность, в случае пожара, вводить в закрытое помещение дополнительное количество инертного газа и ликвидировать пожар при очень точном соответствии принимаемых мер масштабам и характеру пожара.
В целях достижения того, чтобы при осуществлении способа инертизации по предлагаемому изобретению обеспечивалась возможность поддерживать концентрацию кислорода на уровне базовой инертизации, на первом пониженном уровне, на втором пониженном уровне, и/или на уровне полной инертизации, представляется предпочтительным, чтобы концентрация кислорода внутри закрытого помещения измерялась, предпочтительно в непрерывном режиме, и при этом на основании получаемого путем измерения значения концентрации кислорода в закрытое помещение управляемым образом вводился бы инертный газ. Однако в дополнение к введению инертного газа или в качестве альтернативы на основании получаемого путем измерения значения концентрации кислорода для поддержания соответствующего уровня инертизации возможно также введение в закрытое помещение кислорода, например, в виде свежего воздуха.
Разумеется, для обеспечения установления уровня инертизации, подлежащего поддержанию, можно и не измерять концентрацию кислорода внутри закрытого помещения, вместо этого можно с помощью соответствующего детектора определять внутри закрытого помещения концентрацию инертного газа, в качестве какового может использоваться, например, азот или диоксид углерода. Можно также в дополнение к измерению концентрации кислорода и/или инертного газа путем арифметических расчетов определять количество инертного газа, которое должно быть введено для поддержания установленного внутри закрытого помещения уровня инертизации. Представляется предпочтительным выполнять такие вычисления с учетом специфических для данного закрытого помещения параметров, таких как кратность воздухообмена и т.д.
Далее один из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения будет рассмотрен более детально со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На фиг.1А проиллюстрирована динамика концентрации кислорода внутри закрытого помещения при использовании предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению.
На фиг.1В проиллюстрирована динамика изменения значения количественно измеряемого характеристического пожарного параметра и/или уровня задымленности внутри закрытого помещения, где концентрация кислорода понижается согласно кривой, показанной на фиг.1А, с помощью предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению.
На фиг.2А проиллюстрирована динамика концентрации кислорода внутри закрытого помещения при использовании предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению, при этом пожар ликвидирован по истечении первого предварительно заданного периода времени.
На фиг.2В проиллюстрирована динамика изменения значения количественно измеряемого характеристического пожарного параметра и/или уровня задымленности внутри закрытого помещения, где концентрация кислорода понижается согласно кривой, показанной на фиг.2А.
На фиг.3А проиллюстрирована динамика концентрации кислорода внутри закрытого помещения при использовании предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению, при этом по истечении первого предварительно заданного периода времени пожар все еще полностью не ликвидирован.
На фиг.3В проиллюстрирована динамика изменения значения количественно измеряемого характеристического пожарного параметра и/или уровня задымленности внутри закрытого помещения, где концентрация кислорода понижается согласно кривой, показанной на фиг.3А.
Подробное описание предлагаемого изобретения
На фиг.1А проиллюстрирована динамика концентрации кислорода, а на фиг.1В проиллюстрирована динамика изменения значения количественно измеряемого характеристического пожарного параметра и/или уровня задымленности внутри закрытого помещения при применении предпочтительного варианта осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению. При этом, как можно видеть, на момент времени t0 концентрация кислорода понижена до уровня базовой инертизации, на котором она непрерывно поддерживается. В рассматриваемом предпочтительном варианте осуществления предлагаемого изобретения этому уровню базовой инертизации соответствует концентрация кислорода в воздухе охраняемого от пожара закрытого помещения, равная 17,0 об.%.
Поддержание концентрации кислорода внутри закрытого помещения на уровне базовой инертизации в непрерывном режиме до момента времени t0 предпочтительно осуществляется путем управляемого введения в закрытое помещение инертного газа и/или свежего воздуха. Как упоминалось выше, термин «поддержание концентрации кислорода на уровне… инертизации» в настоящей заявке означает поддержание концентрации кислорода на том или ином уровне инертизации в определенном контрольном диапазоне, иначе говоря, в некотором диапазоне, ограниченном верхним и нижним пороговыми значениями. Максимальная амплитуда колебаний концентрации кислорода в пределах этого контрольного диапазона может быть установлена предварительно и может составлять, например, от 0,1 до 0,4 об.%.
В показанных на чертежах кривых концентрации соответствующий уровень инертизации всегда представляет нижнее пороговое значение контрольного диапазона. Разумеется, это не является обязательным требованием. Соответствующий уровень инертизации может представлять, например, верхнее пороговое значение или же среднее значение, иначе говоря, значение между верхним и нижним пороговыми значениями.
В сценарии развития пожара, проиллюстрированном на фиг.1А, в момент времени t0 детектор характеристического пожарного параметра (не показан) передал на управляющий блок, осуществляющий управление системой подачи инертного газа, осуществляющей способ инертизации по предлагаемому изобретению, сигнал о пожаре. А именно, в упомянутый момент времени t0 значение уровня задымленности и/или значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра, определяемого детектором характеристического пожарного параметра в непрерывном режиме или через установленные промежутки времени, превысил некоторое первое пороговое значение (первый порог срабатывания пожарной сигнализации), как можно видеть на фиг.1В. Как реакция на этот сигнал концентрация кислорода внутри закрытого помещения понижается от уровня базовой инертизации до первого пониженного уровня. На показанной кривой этому первому пониженному уровню соответствует концентрация кислорода 15,9 об.%. Как можно видеть на кривой, изображенной на фиг.1А, которая иллюстрирует динамику концентрации кислорода во времени, понижение концентрации кислорода до первого пониженного уровня происходит в течение как можно более короткого промежутка времени. Это обеспечивается быстрым введением в закрытое помещение заранее определенного количества инертного газа. Таким образом вскоре после срабатывания пожарной сигнализации концентрация кислорода внутри закрытого помещения понижается до величины, соответствующей первому пониженному уровню.
После этого концентрация кислорода поддерживается на достигнутом первом пониженном уровне в течение некоторого первого предварительно заданного периода времени ΔТ1. В то же самое время посредством детектора характеристических пожарных параметров продолжается в непрерывном режиме количественное измерение по меньшей мере одного характеристического пожарного параметра в воздухе внутри закрытого помещения. В показанном здесь сценарии развития пожара, несмотря на понижение концентрации кислорода до величины, соответствующей первому пониженному уровню, значение характеристического пожарного параметра в воздухе внутри закрытого помещения продолжает неуклонно возрастать. Это показатель того, что несмотря на понижение концентрации кислорода пожар внутри закрытого помещения не ликвидирован.
Если, как в сценарии развития пожара, проиллюстрированном на фиг.1А и фиг.1В, по истечении первого предварительно заданного периода времени ΔТ1 значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра превышает некоторое второе предварительно установленное пороговое значение (второй порог срабатывания пожарной сигнализации), то считается, что пожар не ликвидирован, и сигнал о пожаре, запущенный в момент времени t0, снова подтверждается. Подтверждение сигнала о пожаре в момент времени t1 вызывает быстрое понижение концентрации кислорода внутри закрытого помещения от величины, соответствующей первому пониженному уровню (например, 15,9 об.%), до величины, соответствующей второму пониженному уровню. Это снова осуществляется путем быстрого введения в закрытое помещение инертного газа, так что немедленно после подтверждения сигнала о пожаре в момент времени t1 концентрация кислорода доводится до величины, соответствующей второму пониженному ровню (например, 13,8 об.%).
На этом втором пониженном уровне достигнутая концентрация кислорода внутри закрытого помещения поддерживается в течение некоторого второго промежутка времени ΔТ2. Это, опять же, осуществляется управляемым введением в закрытое помещение инертного газа и/или свежего воздуха.
Однако, как можно заключить из хода кривой, показанной на фиг.1В, повторное введение инертного газа для достижения второго пониженного уровня концентрации кислорода не привело к полной ликвидации пожара, возникшего в закрытом помещении. Хотя значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра на интервале времени ΔТ2 вначале находится на почти постоянном уровне, что является свидетельством того, что пожар внутри закрытого помещения по меньшей мере успешно подавлен, но все же через некоторое время значение уровня задымленности и/или значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра снова растет и даже превышает третий порог срабатывания пожарной сигнализации, при котором запускается главный сигнал о пожаре. В сценарии развития пожара, проиллюстрированном на фиг.1В, третий порог срабатывания пожарной сигнализации превышен даже до наступления момента времени t2.
По истечении второго предварительно заданного периода времени ΔT2, иначе говоря, в момент времени t2, при осуществлении способа инертизации по предлагаемому изобретению определяется, превышает ли текущее значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра третий порог срабатывания пожарной сигнализации. Если так, то как показано, например, на фиг.1В, следует подтверждение сигнала о пожаре, свидетельствующее о том, что пожар, возникший внутри закрытого помещения, несмотря на понижения концентрации кислорода до величины, соответствующей второму пониженному уровню, все еще не ликвидирован.
Теперь повторное подтверждение сигнала о пожаре в момент времени t2 вызывает дальнейшее понижение концентрации кислорода внутри закрытого помещения от величины, соответствующей второму пониженному уровню, до величины, соответствующей уровню полной инертизации, что осуществляется, опять же, путем быстрого введения надлежащего количества инертного газа. Это надлежащее количество инертного газа может быть определено предварительно на основании пространственных параметров закрытого помещения, таких как пожарная нагрузка и размеры закрытого помещения, а также с учетом плотности и кратности воздухообмена внутри закрытого помещения. Как можно видеть на фиг.1А, немедленно после момента времени t2, иначе говоря, немедленно после повторного подтверждения сигнала о пожаре, концентрация кислорода доводится до величины, соответствующей уровню полной инертизации, который был задан предварительно.
Уровень полной инертизации устанавливается таким образом, что ему соответствует концентрация кислорода, значение которой ниже порога возгорания огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения (пожарная нагрузка). Поэтому при надлежащем установлении уровня полной инертизации внутри закрытого помещения обеспечивается полная ликвидация пожара благодаря понижению концентрации кислорода и в то же время эффективно предотвращается повторное возгорание огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения.
Как можно видеть на кривой, показанной на фиг.1В, после достижения уровня полной инертизации (в момент времени t2) значение измеряемого в непрерывном режиме характеристического параметра постоянно понижается, что является свидетельством того, что пожар находится в процессе ликвидации и/или уже ликвидирован. Уровень полной инертизации должен поддерживаться по меньшей мере до тех пор, пока температура внутри закрытого помещения не упадет ниже критического порога возгорания огнеопасных материалов, находящихся внутри закрытого помещения. Однако возможно и такое решение, при котором уровень полной инертизации поддерживается до тех пор, пока не будут достигнуты некоторые силы и пока система пожаротушения с применением инертного газа, осуществляющая способ инертизации по предлагаемому изобретению, не будет выведена из режима автоматического пжаротушения, например, путем разблокирования вручную.
Поэтому при осуществлении способа инертизации по предлагаемому изобретению, как показано на фиг.1А и фиг.1В, уровень полной инертизации устанавливают не сразу, а через две промежуточных стадии, а именно первый пониженный уровень и второй пониженный уровень. Иначе говоря, это значит, что при осуществлении способа по предлагаемому изобретению инертный газ, требующийся для эффективной ликвидации пожара, подается только определенными порциями, так что декомпрессионные отверстия можно полностью исключить из конструкции закрытого помещения, или же этим декомпрессионным отверстиям могут быть приданы значительно меньшие размеры.
На фиг.2А и фиг.2В проиллюстрирован другой сценарий развития пожара, при котором по истечении первого предварительно заданного периода времени ΔТ1 пожар внутри закрытого помещения оказывается уже ликвидированным. Как можно видеть на кривой, показанной на фиг.2В, после запуска сигнала о пожаре в момент времени t0 значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра вначале остается на почти постоянном уровне, а затем неуклонно понижается, что является свидетельством того, что пожар внутри закрытого помещения ликвидирован.
В момент времени t1, иначе говоря, по истечении первого предварительно заданного периода времени ΔТ1, значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра (см. фиг.2В) находится ниже первого порогового значения (первого порога срабатывания пожарной сигнализации), так что в момент времени t1 сигнал о пожаре не подтверждается. Поскольку в момент времени t1 сигнал о пожаре оказывается не подтвержденным, концентрация кислорода внутри закрытого помещения может быть повышена снова до уровня базовой инертизации, потому что пожар внутри закрытого помещения ликвидирован. Это повышение концентрации кислорода может быть осуществлено, например, введением свежего воздуха.
Способом инертизации по предлагаемому изобретению предусматривается, что повышение концентрации кислорода внутри закрытого помещения до уровня базовой инертизации в случае неподтверждения сигнала о пожаре может осуществляться автоматически, например, по инициативе системы инертизации, посредством которой осуществляется способ инертизации по предлагаемому изобретению. В альтернативном варианте, однако, повышение концентрации кислорода внутри закрытого помещения до уровня базовой инертизации в случае неподтверждения сигнала о пожаре может осуществляться только посредством дополнительного разблокирования, независимого от системы инертизаци. Это независимое дополнительное разблокирование может представлять собой, например, разблокирование некоторых сил вручную. Однако представляется возможным также использование параллельной системы, которая полностью автономно, независимо от системы инертизации, определяет, был ли пожар в закрытом помещении, возникновение которого зафиксировано в момент времени t0, действительно ликвидирован, и исключено ли повторное возгорание.
На фиг.3А и фиг.3В проиллюстрирован еще один сценарий развития пожара, при котором после понижения концентрации кислорода до величины, соответствующей первому пониженному уровню в момент времени t0 и поддержания этой концентрации кислорода на первом пониженном уровне в течение первого предварительно заданного периода времени ΔТ1 пожар внутри закрытого помещения все еще не ликвидирован, показателем чего является то, что значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра на протяжении периода времени ΔТ1 не понижается, а остается приблизительно на постоянном уровне или даже слегка повышается. Однако, в отличие от ранее рассмотренных сценариев развития пожара, в данном случае пожар частично ликвидирован и/или переведен в состояние низкотемпературного горения. Как бы то ни было в момент времени t1, т.е., по истечении первого предварительно заданного периода времени ΔТ1, значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра превышает второе пороговое значение (второй порог срабатывания пожарной сигнализации), что служит подтверждением сигнала о пожаре.
В этом случае рассматриваемым предпочтительным вариантом осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению предусматривается, что первый пониженный уровень продолжает поддерживаться далее в течение первого предварительно заданного периода времени ΔТ1, с тем чтобы в момент времени t2 можно было сделать заключение относительно категории пожара внутри закрытого помещения. На тот случай, если в момент времени t2, иначе говоря, по истечении второго предварительно заданного периода времени, значение количественно измеряемого характеристического пожарного параметра остается выше порогового значения, предусмотрена возможность дальнейшего понижения концентрации кислорода от величины, соответствующей первому пониженному уровню, до величины, соответствующей второму пониженному уровню, как показано на фиг.3А.
Однако представляется возможным также поддержание первого пониженного уровня концентрации кислорода еще в течение некоторого времени, равного первому предварительно заданному периоду времени ΔТ1, и только по истечение этого добавочного времени принимать решение относительно дальнейших мер.
Как уже говорилось выше, первый предварительно заданный период времени ΔТ1 и второй предварительно заданный период времени ΔТ2 выбираются исходя из конкретного применения. Следует заметить также, что значения концентрации кислорода, в рассмотренных вариантах осуществления предлагаемого изобретения соответствующие тому или иному уровню инертизации, приведены только в качестве примеров. Кроме того, следует заметить, что критерии принятия решений и сценарии, описанные выше в отношении первого пониженного уровня концентрации кислорода, естественно, равным образом применимы и в отношении второго пониженного уровня концентрации кислорода.
Здесь следует заметить, что для осуществления способа инертизации по предлагаемому изобретению может быть использована, например, система инертизации, описанная в патенте Германии DE 198.11.851. С2.
Способом инертизации по предлагаемому изобретению предусматривается регулярное или непрерывное отслеживание концентрации кислорода и измерение значения по меньшей мере одного характеристического пожарного параметра внутри закрытого помещения. Для этого с помощью соответствующих чувствительных элементов через регулярные промежутки времени либо в непрерывном режиме определяется концентрация кислорода и/или инертного газа, а также значение по меньшей мере одного количественно измеряемого характеристического пожарного параметра и/или уровня задымленности внутри охраняемого от пожара закрытого помещения и подача этой информации на управляющий блок системы пожаротушения с применением инертного газа, который в соответствии с этой информацией управляет подачей гасящего агента и/или свежего воздуха в охраняемое от пожара закрытое помещение.
Способ инертизации по предлагаемому изобретению описан выше как содержащий две промежуточные стадии (первый и второй пониженные уровни), однако специалистам в данной отрасли должно быть понятно, что для обеспечения еще более совершенного приспособления способа по предлагаемому изобретению к конкретному закрытому помещению может быть введено и большее количество таких промежуточных стадий.