СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРУЕМОЙ ПОДАЧИ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА
METHOD AND DEVICE FOR REGULATED FEEDING OF SUPPLY AIR

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регулируемой подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение с заданным уровнем инертирования, который должен поддерживаться в пределах заданного диапазона регулирования.
Для уменьшения опасности возгорания в замкнутых пространствах, таких как залы вычислительных центров, помещения с электрическим щитовым и распределительным оборудованием, помещения для вспомогательных средств и складские помещения, где хранят коммерческие товары высокой стоимости, эти помещения подвергают постоянному инертированию. Профилактическое действие, вытекающее из такого постоянного инертирования, основано на принципе замещения кислорода. Общеизвестно, что обычный атмосферный воздух состоит приблизительно из 21% по объему кислорода, приблизительно 78% по объему азота и приблизительно 1% по объему других газов. Для эффективного снижения опасности возгорания в защищаемом пространстве используют так называемую "технологию инертного газа", чтобы соответственно уменьшить концентрацию кислорода в атмосфере защищаемого пространства путем подачи инертного газа, например азота. Как известно, для большинства горючих твердых материалов тушение происходит, когда содержание кислорода ниже 15% по объему. В зависимости от характера горючих материалов, которые присутствуют в защищаемом помещении, может потребоваться дополнительное уменьшение содержания кислорода, например до 12% по объему.
Иными словами, при постоянном инертировании защищаемого помещения до так называемого «уровня основного инертирования», при котором содержание кислорода в атмосфере помещения, например, ниже 15% по объему, опасность возгорания внутри защищаемого помещения может быть эффективно уменьшена.
Термин «уровень основного инертирования», который здесь используется, в общем относится к концентрации кислорода в атмосфере защищаемого помещения, которая уменьшена по сравнению с концентрацией кислорода во внешней атмосфере, но, тем не менее, эта уменьшенная концентрация кислорода в принципе с медицинской точки зрения не представляет никакой опасности для людей или животных, так, что они могут войти в защищаемое помещение при некоторых обстоятельствах и некоторых защитных мерах, по меньшей мере на короткое время. Как упомянуто выше, установленный уровень основного инертирования соответствует концентрации кислорода, например, от 13% по объему до 15% по объему, который используют прежде всего для уменьшения опасности возгорания внутри защищаемого помещения.
В отличие от уровня основного инертирования, так называемый «уровень полного инертирования» соответствует атмосфере в защищаемом помещении с содержанием кислорода, уменьшенным до значения эффективного гашения огня. Таким образом, термин «уровень полного инертирования» относится к концентрации кислорода, которая дополнительно уменьшена по сравнению с концентрацией кислорода, соответствующей уровню основного инертирования, и при которой воспламеняемость большинства материалов уменьшена настолько, что они уже не способны к воспламенению. В зависимости от пожарной нагрузки, присутствующей в защищаемом помещении, уровень полного инертирования в общем расположен в пределах концентрации кислорода от 11% по объему до 12% по объему. Таким образом, постоянное инертирование защищаемого помещения на уровне полного инертирования не только уменьшает опасность возгорания в защищаемом месте, но также и фактически гасит огонь.
Желательно, с одной стороны, постоянно инертируемые помещения строить так, чтобы они были относительно воздухонепроницаемыми и обеспечивали поддержание заданного или определяемого уровня инертирования при наименьшем расходе инертного газа. Однако, с другой стороны, в общем необходима некоторая минимальная вентиляция даже для постоянно инертируемых помещений, чтобы обеспечить воздухообмен в помещении. В случае помещений, в которые иногда входят люди или в которых люди бывают в течение длительных промежутков времени, упомянутый минимальный воздухообмен необходим для обеспечения соответствующей вентиляции, например, выдыхаемого углекислого газа или влажности, испаряемой этими людьми. Очевидно, что минимальный воздухообмен, необходимый для помещения в этом примере, представляет собой функцию, в частности зависящую от количества людей и периода времени их пребывания в данном помещении, которая также может значительно меняться, особенно в течение длительного времени.
Кроме того, минимальный воздушный обмен также необходим даже для помещений, в которых люди по существу никогда не бывают или бывают очень редко, например в складах, архивах или в кабельных колодцах. В этом случае, минимальная вентиляция в частности необходима для удаления из атмосферы такого помещения потенциально вредных компонентов, вызванных, например, парами, исходящими от оборудования, установленного в таком помещении.
Если соответствующее ограниченное пространство герметизировано так, что является фактически воздухонепроницаемым, как обычно имеет место, в частности, в постоянно инертируемых помещениях, то неуправляемый воздухообмен в таком помещении невозможен. Поэтому такие замкнутые пространства требуют наличия технической или механической системы вентиляции для обеспечения необходимой минимальной вентиляции. Термин «техническая вентиляция» в общем относится к системе вентиляции для удаления вредных веществ или биологических агентов из защищаемой области. В случае помещений, в которых находятся люди, определение параметров технической системы вентиляции, то есть, в частности, скорости подачи, интенсивности воздухообмена и скорости воздушного потока, зависит от средневзвешенной по времени концентрации определенного вещества в атмосфере помещения, при которой не должен быть нанесен какой-либо острый или хронический вред здоровью человека. Вентиляция помещения обеспечивает воздухообмен между внешней атмосферой и внутренней атмосферой помещения. В общих чертах, необходимый минимальный воздухообмен служит для выпуска токсичных и вредных веществ, газов или макрочастиц наружу и впуска необходимых веществ, в частности кислорода, в помещения, где находятся люди. Упомянутые токсичные или вредные вещества, подлежащие удалению из атмосферы замкнутого пространства путем минимального воздухообмена, далее будут упоминаться просто как "загрязнители".
Большие помещения или области, в которых атмосфера содержит большое количество опасных веществ, обычно оборудованы механическими вентиляционными системами для проветривания помещения, осуществляемого либо непрерывно, либо в заданные периоды времени. Обычно используемые вентиляционные системы разрабатывают для подачи свежего воздуха в обслуживаемое помещение и отбора использованного или загрязненного воздуха. В зависимости от применения, возможны системы для управления приточным воздухом (так называемые «системы воздухозабора»), управления вытяжкой воздуха (так называемые «вытяжные вентиляционные системы») или совмещенные воздушные приточно-вытяжные вентиляционные системы.
Тем не менее, использование таких систем вентиляции в постоянно инертируемых помещениях имеет недостаток, заключающийся в том, что из-за действия воздухообмена в такое постоянно инертируемое помещение необходимо непрерывно подавать инертный газ с достаточно высоким расходом для поддержания установленного уровня инертирования. Для поддержания уровня основного инертирования или уровня полного инертирования в постоянно инертируемом помещении путем механической вентиляции атмосферы необходимо подавать в единицу времени относительно большие объемы инертного газа, который может быть произведен на месте, например, соответствующими генераторами инертного газа. Такие генераторы инертного газа обычно имеют соответствующие высокие параметры, что в свою очередь увеличивает эксплуатационные расходы на постоянное инертирование. Кроме того, такие системы потребляют относительно большое количество энергии для производства инертного газа. Поэтому, использование технологии инертного газа для поддержания в постоянно инертируемом помещении уровня основного инертирования или уровня полного инертирования с целью уменьшения опасности возгорания экономически связано с относительно высокими эксплуатационными расходами, когда постоянно инертируемое помещение требует минимального воздухообмена.
Исходя из проблемы, сформулированной выше, одна задача изобретения таким образом состоит в том, чтобы обеспечить способ, а также устройство для подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение настолько эффективно и экономично, насколько возможно, чтобы, с одной стороны, можно было поддерживать скорость воздухообмена, заданную для данного помещения, и, с другой стороны, могла быть эффективно устранена опасность возгорания или взрыва в защищаемом помещении.
Эта задача решена с помощью способа, обозначенного выше, который содержит следующие этапы, на которых: обеспечивают инертный газ, например обогащенную азотом воздушную смесь, с помощью источника инертного газа, в частности генератора инертного газа и/или резервуара с инертным газом. Затем обеспеченный инертный газ подают в атмосферу постоянно инертируемого помещения через первую систему линий подачи с первым регулируемым значением объемного расхода, причем первый объемный расход регулируют так, чтобы поддерживать уровень инертирования, заданный для атмосферы постоянно инертируемого помещения, и удалять загрязнители, в частности токсичные или другие вредные вещества, биологические агенты и/или влагу, из упомянутой атмосферы. Способ согласно настоящему изобретению также обеспечивает свежий воздух из источника свежего воздуха, в частности воздуха из внешней атмосферы, причем обеспеченный свежий воздух затем подают в атмосферу постоянно инертируемого помещения через вторую систему линий подачи со вторым регулируемым значением объемного расхода. В соответствии с изобретением значение второго расхода, с которым свежий воздух подают в атмосферу замкнутого пространства, его усредненное по времени значение соответственно, представляет собой функцию как минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения, так и значения первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в атмосферу помещения, его усредненного по времени значения соответственно.
Используемый здесь термин «объемный расход» или «скорость воздухообмена» относится в каждом случае к объемному расходу или воздухообмену, обеспеченному в единицу времени. Точно так же термин «расход приточного воздуха» относится к объему приточного воздуха, подаваемого в атмосферу замкнутого пространства в единицу времени, причем термин «объем приточного воздуха» относится к общему количеству воздуха и газа, подаваемых в атмосферу замкнутого пространства. Для постоянно инертируемого помещения, например помещения, в которое, с одной стороны, подают заданный объем инертного газа в единицу времени, чтобы поддерживать заданный уровень инертирования, и, с другой стороны, также подают некоторое регулируемое количество свежего воздуха в единицу времени (в дополнение к инертному газу), расход приточного воздуха равен таким образом сумме расхода инертного газа и расхода свежего воздуха.
Преимущества, обеспеченные решением в соответствии с настоящим изобретением, очевидны: в частности предложенный способ представляет собой особенно легкий в реализации и вместе с тем эффективный способ экономичной подачи вполне достаточного количества приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение как для поддержания заданной (минимальной) скорости воздухообмена в этом помещении, так и для поддержания уровня инертирования, установленного для этого помещения, вследствие чего опасность возгорания в упомянутом помещении эффективно устранена.
Используемый здесь термин «приточный воздух» в основном относится к составу воздуха/газа, подаваемому в постоянно инертируемое помещение для удаления нежелательных загрязнителей, в частности токсичных или других вредных веществ, биологических агентов и/или влаги (водяного пара) из упомянутого помещения. В частности, подача приточного воздуха служит для выпуска наружу токсичных загрязнителей, газов или макрочастиц, которые испускаются в течение длительного времени в атмосферу ограниченного пространства, и таким способом по существу для «очистки» воздуха в данном помещении.
Путем задания значения или усредненного по времени значения второго объемного расхода, с которым свежий воздух подают в атмосферу замкнутого пространства, как функции минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения, и значения или усредненного по времени значения первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в атмосферу помещения для поддержания заданного уровня инертирования, в единицу времени, в атмосферу постоянно инертируемого помещения может быть подано в точности такое количество приточного воздуха, которое фактически требуется для обеспечения необходимого минимального воздухообмена. В частности, поскольку второй объемный расход с достижением преимущества связан с временными изменениями необходимой минимальной скорости воздухообмена и/или первого объемного расхода, то любые зависимые от времени флуктуации необходимого минимального воздухообмена, которые могут иметь место, также принимаются во внимание. Согласно настоящему изобретению возможно, чтобы значение или усредненное по времени значение второго объемного расхода соответственно было задано как функция минимальной необходимой скорости воздухообмена в любой момент для постоянно инертируемого помещения, и/или как функция соответствующего значения первого объемного расхода в любой конкретный момент.
Конечно, также возможно еще на стадии проектирования задать необходимые первый и/или второй объемный расходы, с которыми инертный газ или свежий воздух подают в атмосферу помещения, как функцию известной или любой конкретной оцененной (или вычисленной) минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения.
С другой стороны, другое возможное решение состоит в задании еще на стадии проектирования только значения второго объемного расхода, с которым свежий воздух должен быть подан в атмосферу помещения, как функции ожидаемого значения первого объемного расхода и известной или любой конкретной оцененной (или вычисленной) минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения. Следует отметить, что термин «значение объемного расхода», который используется в настоящем описании, относится к усредненному значению (за период времени) объемного расхода, произведенного в единицу времени.
Минимальный воздухообмен, то есть такой воздухообмен, который необходим для удаления токсичных или других вредных веществ, газов и/или макрочастиц (которые в дальнейшем все вместе упоминаются просто как «вредные вещества» или «загрязнители») из атмосферы замкнутого пространства со скоростью, которая уменьшает концентрацию таких вредных веществ в атмосфере помещения до уровня, достаточно низкого, чтобы не создавать какую-либо медицинскую опасность для живых существ, зависит в частности, например в случае постоянно инертируемых помещений, в которые люди входят лишь иногда, от количества входящих людей и/или от продолжительности времени, которое они проводят в этом помещении, и в частности не является постоянным во времени. В случае постоянно инертируемых помещений, в которых хранятся товары, выпускающие (испускающие) вредные вещества в течение длительного времени, необходимый минимальный воздухообмен дополнительно зависит от скорости, с которой испускаются эти вредные вещества.
С другой стороны, в соответствии с предложенным в настоящем изобретении решением, значение или усредненное по времени значение первого объемного расхода, с которым инертный газ, обеспеченный источником инертного газа, подают в атмосферу постоянно инертируемого помещения через первую линию системы подачи, может быть установлено или отрегулировано так, что концентрация кислорода в постоянно инертируемом помещении не будет превышать заданный уровень. Упомянутый заданный уровень может, например, соответствовать установленному уровню инертирования, который должен поддерживаться (в пределах определенного диапазона регулирования) в постоянно инертируемом помещении.
Однако следует отметить, что в соответствии со способом согласно изобретению путем регулирования подачи инертного газа с первым объемным расходом и регулирования подачи свежего воздуха со вторым объемным расходом, обеспечивается такое общее количество воздуха, подаваемого в единицу времени, при котором, с одной стороны, поддерживается уровень инертирования, установленный для постоянно инертируемого помещения, и, с другой стороны, обеспечивается необходимая минимальная скорость воздухообмена. Поскольку приточный воздух, подаваемый в атмосферу замкнутого пространства, состоит из некоторого количества свежего воздуха и некоторого количества инертного газа, то необходимый воздухообмен может быть обеспечен особенно экономичным способом даже для постоянно инертируемых помещений.
В связи с этим следует отметить, что термин «инертный газ», используемый здесь, относится в частности к обедненному кислородом воздуху. Такой обедненный кислородом воздух, например, представляет собой обогащенный азотом воздух.
Для постоянно инертируемых помещений, в которые люди входят, например, только иногда и которые в идеальном случае не содержат токсичных опасных веществ, в частности продуктов испарения или рассеивания веществ с высокой летучестью, за исключением углекислого газа, выдыхаемого этими людьми, или влаги, произведенной их присутствием в помещении, приточный воздух, который необходимо подавать в упомянутое помещение в единицу времени, то есть расход приточного воздуха, который регулируют согласно предложенному в настоящем изобретении способу посредством изменения значения или усредненного по времени значения второго объемного расхода и значения или усредненного по времени значения первого объемного расхода, зависит, с одной стороны, от концентрации углекислого газа или влажности и, с другой стороны, от уменьшенной концентрации кислорода в атмосфере замкнутого пространства.
Таким образом, в этом (идеализированном) примере, минимальная скорость воздухообмена, необходимая для постоянно инертируемого помещения, равна «нулю», если в постоянно инертируемом помещении отсутствуют люди и следовательно нет веществ (углекислый газ, влажность), производимых в атмосфере упомянутого постоянно инертируемого помещения, которые необходимо удалять.
Таким образом, согласно предложенному решению значение второго объемного расхода, с которым свежий воздух подают в атмосферу замкнутого пространства, устанавливают равным нулю, в то время как значение первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в атмосферу замкнутого пространства, установлено в соответствии с уровнем, достаточным для поддержания заданного уровня инертирования атмосферы замкнутого пространства.
Однако, когда один или несколько человек входят в помещение, что приводит к росту концентрации углекислого газа и/или влажности в атмосфере замкнутого пространства и превышению заданного критического значения (после некоторого периода времени), то становится необходимым минимальный воздухообмен для поддержания концентрации углекислого газа и влажности в атмосфере замкнутого пространства на нетоксичном или безопасном уровне и, соответственно, для уменьшения упомянутой концентрации до нетоксичного или безопасного уровня. В то же время, первый объемный расход, с которым инертный газ подают в атмосферу замкнутого пространства, по существу должен быть установлен в такое значение, которое будет достаточным для поддержания заданного уровня инертирования упомянутой атмосферы.
Поскольку подача инертного газа представляет собой конкретный вклад в необходимый минимальный воздухообмен, и при установлении значения второго объемного расхода следует учитывать не только процент содержания вредных веществ или загрязнителей, которые необходимо удалить из атмосферы постоянно инертируемого помещения, но также и значение первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в упомянутую атмосферу замкнутого пространства, то решение согласно настоящему изобретению по существу предусматривает, что в атмосферу постоянно инертируемого помещения будет подано именно то количество свежего воздуха, которое абсолютно необходимо для рассеяния объема загрязнителей в атмосфере замкнутого пространства, которые не были рассеяны подачей инертного газа, например посредством соответствующей выпускной воздушной системы.
Таким образом возможно, что, когда минимальный требуемый воздухообмен представляет собой достаточно низкую величину, то количество инертного газа, подаваемого в атмосферу замкнутого пространства в единицу времени, может быть уже достаточным для необходимого воздухообмена и, таким образом, нет необходимости в дальнейшей подаче свежего воздуха. Иными словами, в данном случае инертный газ, подаваемый с первым объемным расходом, уже достаточен для обеспечения необходимого минимального воздухообмена.
Что касается устройства, задача, поставленная перед настоящим изобретением, решается с помощью устройства, содержащего следующее: источник инертного газа, в частности генератор инертного газа и/или резервуар с инертным газом, для обеспечения инертного газа; источник свежего воздуха для подачи свежего воздуха, в частности внешнего воздуха; первую систему линий подачи, соединенную с источником инертного газа для регулируемой подачи инертного газа в постоянно инертируемое помещение с первым объемным расходом, который установлен так, чтобы поддерживать заданный уровень инертирования и соответственно удалять загрязнители, в частности токсичные или другие вредные вещества, биологические агенты и/или влажность из атмосферы замкнутого пространства; и вторую систему линий подачи, выполненную с возможностью соединения с источником свежего воздуха для регулируемой подачи свежего воздуха в атмосферу постоянно инертируемого помещения со вторым объемным расходом. Настоящее изобретение соответственно предусматривает значение второго объемного расхода, с которым подают свежий воздух в виде функции как минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения, так и значения первого объемного расхода, с которым подают инертный газ.
Описанное устройство представляет собой аппаратную реализацию для осуществления вышеописанного способа регулирования подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение. Очевидно, что преимущества и отличительные особенности, описанные выше в отношении предложенного согласно настоящему изобретению способа, аналогично достижимы с помощью изобретенного устройства.
Дополнительные, обладающие преимуществами варианты выполнения соответствующего способа сформулированы в пунктах 2-12 формулы, и соответствующего устройства - в пунктах 13-25 (первоначальной формулы).
Один особенно предпочтительный вариант выполнения способа согласно изобретению предусматривает измерение концентрации загрязнителя в атмосфере замкнутого пространства с помощью одного датчика или множества датчиков в одном месте или во множестве мест в постоянно инертируемом помещении предпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданного события. Один особенно предпочтительный вариант выполнения предпочтительно использует измеряющее концентрацию загрязнителя устройство всасывающего типа, имеющее по меньшей мере один и предпочтительно множество датчиков загрязнения, действующих параллельно, причем концентрация загрязнителя, измеряемая непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, передается в виде значения измерения в по меньшей мере один блок управления.
По меньшей мере один блок управления может быть выполнен с возможностью регулирования значения первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в атмосферу постоянно инертируемого помещения, как функции уровня инертирования, который необходимо поддерживать в упомянутом постоянно инертируемом помещении. Однако в качестве альтернативы или дополнения, также может быть предусмотрен блок управления, выполненный с возможностью регулирования значения первого объемного расхода, с которым подают инертный газ, как функции минимального воздухообмена, необходимого для постоянно инертируемого помещения, и/или как функции значения первого объемного расхода, с которым подают инертный газ.
Согласно настоящему изобретению возможно, чтобы блок управления регулировал значение второго объемного расхода как функции минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения в любой конкретный момент, и/или как функции соответствующего мгновенного значения первого объемного расхода.
50
Конечно, также возможно задать конкретное значение, второго объемного расхода, с которым свежий воздух должен подаваться в атмосферу замкнутого пространства, как функцию известной или любой оцененной минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения, и/или воздухонепроницаемости замкнутого пространства, соответственно связанной со значением n для данного помещения, еще на стадии проектирования.
Преимущество использования множества датчиков загрязнения, действующих параллельно, для обнаружения концентрации загрязнителя в атмосфере замкнутого пространства, связано в частности с возможностью обеспечения безошибочного обнаружения загрязнения устройством для измерения загрязнения. Поскольку в блок управления данные о концентрации загрязнителя передают предпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, то для блока управления может быть предпочтительным установление или восстановление минимального воздухообмена, необходимого для постоянно инертируемого помещения, одновременно с измерением концентрации загрязнителя.
Поскольку система согласно изобретению таким образом располагает данными о минимальной скорости воздухообмена, которую необходимо поддерживать в помещении, то значение второго объемного расхода, с которым свежий воздух подают в замкнутое пространство, может предпочтительно непрерывно адаптироваться к упомянутой минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения. Как указано выше, значение расхода приточного воздуха (то есть количество приточного воздуха, подаваемого в постоянно инертируемое помещение в единицу времени), является результатом сложения значения первого объемного расхода и значения второго объемного расхода (то есть количество инертного газа, подаваемого в замкнутое пространство в единицу времени, и количество свежего воздуха, подаваемого в замкнутое пространство в единицу времени). Необходимый минимальный расход подаваемого воздуха представляет собой именно то количество приточного воздуха, которое подлежит подаче в постоянно инертируемое помещение в единицу времени для удаления загрязнителей и т.д. из атмосферы замкнутого пространства до уровня, на котором концентрация упомянутых загрязнителей достаточно низка, чтобы обеспечить безопасность людей или товара, хранимого в постоянно инертируемом помещении.
Одна особенно предпочтительная реализация решения, предложенного в соответствии с настоящим изобретением, дополнительно предусматривает измерение концентрации кислорода в атмосфере постоянно инертируемого помещения в одном или ряде мест в упомянутом замкнутом пространстве предпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий. В данном случае возможно использование измерительного устройства, измеряющего содержание кислорода, предпочтительно всасывающего типа, оборудованного по меньшей мере одним и предпочтительно множеством кислородных датчиков, действующих параллельно для измерения концентрации кислорода в атмосфере постоянно инертируемого помещения непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, и передача значений измерений в блок управления.
Использование множества кислородных датчиков, действующих параллельно, является предпочтительным для безошибочной работы прибора, измеряющего содержание кислорода. Поскольку блок управления регистрирует преобладающую концентрацию кислорода в атмосфере постоянно инертируемого помещения в любой момент времени, то он может регулировать значение первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в замкнутое пространство, до величины, подходящей для поддержания уровня инертирования, заданного для упомянутого постоянно инертируемого помещения (в пределах необходимого заданного диапазона регулирования). Система согласно изобретению таким способом обеспечивает достаточную защиту против возгорания и - когда концентрация кислорода в атмосфере замкнутого пространства, соответствующая предварительно установленному уровню инертирования, достаточно низка, - также против взрыва даже в то время, когда в постоянно инертируемом помещении имеет место регулируемый воздухообмен.
Поскольку согласно изобретению скорость приточного воздуха, который необходимо подавать в помещение для обеспечения необходимого минимального воздухообмена, не только учитывает значение второго объемного расхода, с которым свежий воздух подают в замкнутое пространство, но также и значение первого объемного расхода, с которым инертный газ подают в замкнутое пространство, то в замкнутое пространство в принципе в единицу времени подается лишь столько приточного воздуха, сколько фактически необходимо для обеспечения упомянутого минимального воздухообмена. С этой целью второй объемный расход в идеальном случае устанавливают в значение, соответствующее разнице между значением минимального расхода приточного воздуха или расхода приточного воздуха, необходимого для поддержания минимального воздухообмена в постоянно инертируемом помещении, и/или значением первого объемного расхода, необходимого для поддержания заданного уровня инертирования. Конечно, также возможно специально выбрать несколько более высокое значение второго объемного расхода для обеспечения дополнительного порога безопасности относительно минимального необходимого воздухообмена.
В соответствии с решением согласно настоящему изобретению упомянутый выше минимальный объемный расход приточного воздуха или расход приточного воздуха, по меньшей мере необходимый для поддержания необходимой минимальной скорости воздухообмена в постоянно инертируемом помещении, может быть задан по меньшей мере одним блоком управления как функция измеренной концентрации загрязнителей в атмосфере постоянно инертируемого помещения. В данном случае возможно обеспечение соответствующей таблицы соответствия в упомянутом блоке управления, которая определяет отношение между измеренной концентрацией загрязнителя и необходимым минимальным объемным расходом приточного воздуха. С целью обеспечения максимальной гибкости системы при ее приспособлении к потенциально изменяющимся концентрациям загрязнителей в атмосфере постоянно инертируемого помещения, настоящее изобретение предпочтительно предусматривает блок управления для определения необходимого минимального объемного расхода приточного воздуха непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий.
50
Однако, с другой стороны, также возможно, в частности, на стадии проектирования устройства, задать второй объемный расход, с которым свежий воздух будет подаваться в замкнутое пространство, как функцию известной или любой оцененной необходимой минимальной скорости воздухообмена, причем при задании упомянутого значения предпочтительно также учитывают воздухонепроницаемость данного постоянно инертируемого помещения, то есть значение показателя n для этого помещения.
В целом, блок управления предпочтительно выполнен с возможностью увеличения минимальной скорости воздухообмена, необходимой для постоянно инертируемого помещения, по мере роста концентрации загрязнителей в атмосфере упомянутого помещения, и соответственно уменьшения минимальной скорости воздухообмена при уменьшении концентрации загрязнителей.
С другой стороны, блок управления также должен быть выполнен с возможностью задания значения второго объемного расхода как функции минимальной скорости воздухообмена и функции значения первого объемного расхода, предпочтительно путем управления клапаном, обеспеченным во второй системе линий подачи, так, что значение второго объемного расхода больше или равно разности между минимальным объемным расходом приточного воздуха, необходимым для поддержания минимального воздухообмена в постоянно инертируемом помещении, и значением первого объемного расхода, необходимого для поддержания заданного уровня инертирования атмосферы постоянно инертируемого помещения.
Конечно, также может быть возможно, чтобы блок управления был выполнен с возможностью задания значения для первого объемного расхода как функции минимальной скорости воздухообмена и как функции значения, которое возможно уже задано для второго объемного расхода на этапе проектирования устройства, предпочтительно путем управления клапаном, обеспеченным в первой системе линий подачи, так, что упомянутое значение первого объемного расхода больше или равно разности между минимальным объемным расходом приточного воздуха, требуемого для поддержания необходимого минимального воздухообмена в постоянно инертируемом помещении, и заданным вторым объемным расходом, причем в данном случае следует учитывать, что первый объемный расход должен в принципе принять значение, необходимое для поддержания заданного уровня инертирования атмосферы постоянно инертируемого помещения.
Чтобы определить значения первого и второго объемного расхода, необходимых для поддержания заданного уровня инертирования в постоянно инертируемом помещении или поддержания необходимой минимальной скорости воздухообмена, как соответственно задано блоком управления, одна предпочтительная реализация системы согласно настоящему изобретению предусматривает, по меньшей мере, по одному датчику в одном месте или во множестве мест в первой и второй системах линий подачи с целью измерения соответственно первого и второго объемного расхода предпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий и передачи значений измерений в блок управления.
Источник свежего воздуха может быть выполнен, например, в форме системы, которая втягивает "нормальный" внешний воздух, и в этом случае свежий воздух, подаваемый источником свежего воздуха, является окружающим атмосферным воздухом.
Особенно предпочтительный вариант выполнения устройства согласно настоящему изобретению дополнительно предусматривает выпускной механизм, выполненный с возможностью удаления отработанного воздуха из постоянно инертируемого помещения регулируемым способом. Этот выпускной механизм может представлять собой систему вентиляции, основанную, например, на принципе приточно-вытяжной вентиляции, причем подача приточного воздуха создает некоторое избыточное давление в постоянно инертируемом помещении так, что разница давлений заставляет часть воздуха выходить из постоянно инертируемого помещения через соответствующий трубопровод выпускной системы. Конечно, также может быть предусмотрен выпускной механизм, использующий, например, вентиляторы для активной вытяжки воздуха из помещения.
В последнем варианте выполнения, в котором устройство для регулируемой подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение также обеспечено выпускным механизмом, в частности предпочтительно этот механизм дополнительно содержит блок обработки воздуха для очистки и/или фильтрования отработанного воздуха, удаленного из помещения выпускным механизмом, и впоследствии для повторной подачи по меньшей мере части обработанного или отфильтрованного отработанного воздуха обратно в источник инертного газа в качестве готового к использованию инертного газа. Блок обработки воздуха должен быть выполнен с возможностью отфильтровывания любых токсичных или других вредных веществ, газов или макрочастиц, которые могут присутствовать в отработанном воздухе, так, чтобы отфильтрованный отработанный воздух можно было непосредственно повторно использовать как инертный газ.
Однако также возможно, чтобы согласно последнему варианту выполнения блок обработки воздуха содержал молекулярную систему разделения, в частности половолоконную мембранную систему, систему молекулярного сита и/или адсорбционную систему на основе активированного угля для обеспечения фильтрации на молекулярном уровне отработанного воздуха, удаленного из помещения.
В случае, в котором генератор инертного газа, содержащий мембранную систему и/или адсорбционную систему на основе активированного угля, используют как источник инертного газа, и в генератор инертного газа подают смесь сжатого воздуха, причем генератор инертного газа затем распределяет обогащенную азотом воздушную смесь, также может быть предусмотрено, чтобы воздушная смесь, подаваемая в генератор инертного газа, содержала по меньшей мере часть отфильтрованного отработанного воздуха.
В особенно предпочтительной реализации согласно изобретению выпускной механизм содержит по меньшей мере один управляемый выпускной клапан, в частности механически, гидравлически или пневматически активируемый выпускной клапан, которым можно управлять для регулируемого удаления отработанного воздуха из постоянно инертируемого помещения. Выпускной клапан может представлять собой противопожарный воздушный клапан.
В описанном выше предпочтительном варианте выполнения устройства согласно изобретению, содержащего выпускной механизм и блок обработки воздуха, содержание кислорода в объеме отфильтрованного отработанного воздуха, подаваемого в источник инертного газа в качестве инертного газа, предпочтительно составляет самое большее 5% по объему, что обеспечивает очень экономичную работу этой системы.
Заданный уровень, который может быть установлен для постоянно инертируемого помещения, в частности должен быть ниже содержания кислорода в окружающей атмосфере и выше заданного уровня инертирования, который необходимо поддерживать в постоянно инертируемом помещении.
Наконец, с экономической точки зрения, в частности в вышеописанных вариантах выполнения устройства согласно изобретению, оснащенного источником инертного газа, а также источником свежего воздуха, процентное содержание кислорода в инертном газе, подаваемом источником инертного газа, предпочтительно равно от 2% до 5% по объему, и процентное содержание кислорода в свежем воздухе, подаваемом источником свежего воздуха, равно приблизительно 21% по объему. Конечно, также может быть предусмотрено и другое процентное содержание.
Что касается способа согласно настоящему изобретению, один предпочтительный вариант выполнения дополнительно предусматривает этап способа, на котором получают инертный газ. Таким образом, возможно, при наличии подходящего механизма, производство на месте инертного газа, который может быть смешан с приточным воздухом, подаваемым в постоянно инертируемое помещение по мере необходимости.
Кроме того, способ согласно изобретению предпочтительно содержит этап, на котором регулируемым способом удаляют отработанный воздух из постоянно инертируемого помещения посредством соответствующего выпускного разгрузочного механизма, а также последующий этап, на котором фильтруют выпускной воздух, удаленный из помещения упомянутым выпускным механизмом, причем по меньшей мере часть отфильтрованного отработанного воздуха используют как инертный газ.
Наконец, также возможно измерение содержания кислорода в воздухе постоянно инертируемого помещения предпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, причем этап способа, на котором регулируют объемный расход инертного газа, подаваемого источником инертного газа, и этап способа, на котором регулируют объемный расход свежего воздуха, подаваемого источником свежего воздуха, соответственно зависят от измеренного содержания кислорода.
Далее приведены сопровождающие чертежи, на которые сделаны ссылки в описании предпочтительных вариантов выполнения устройства согласно настоящему изобретению и на которых:
Фиг.1 - первый предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению для регулируемой подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение;
Фиг.2 - второй предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению для регулируемой подачи приточного воздуха;
Фиг.3 - третий предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению для регулируемой подачи приточного воздуха;
Фиг.4а, 4b - временной график управления клапанами для регулируемой подачи инертного газа и приточного воздуха в одной реализации предпочтительных вариантов выполнения изобретения.
На Фиг.1 показано схематичное представление первого предпочтительного варианта выполнения устройства 1 согласно изобретению для регулируемой подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение 10. Как показано на чертеже, устройство 1 для регулируемой подачи приточного воздуха в постоянно инертируемое помещение 10 функционирует как регулирующий механизм подачи приточного воздуха, по существу содержащий блок 2 управления, источник 5 свежего воздуха, обеспечивающий свежий воздух (в этом случае внешний воздух), и источник 3 инертного газа, обеспечивающий инертный газ, такой, например, как обогащенный азотом воздух.
Устройство 1 согласно изобретению, как показано на Фиг.1, дополнительно содержит первую систему 11 линий подачи и вторую систему 12 линий подачи для регулируемой подачи соответственно инертного газа и свежего воздуха в постоянно инертируемое помещение 10. Обе системы 11, 12 линий подачи соответственно соединяют источник 3 инертного газа и источник 5 свежего воздуха с системой 13 нагнетательных форсунок, обеспеченной в постоянно инертируемом помещении 10.
Во всех вариантах выполнения, описанных здесь, система 13 нагнетательных форсунок спроектирована как система форсунок, объединенная для совместной подачи инертного газа и свежего воздуха; конечно, также могут быть предусмотрены раздельные системы форсунок.
N2
L
Клапан V11, V12, приводимый в действие блоком 2 управления, обеспечен как в первой, так и во второй системах 11 и 12 линий подачи. В частности клапан V11, обеспеченный в первой системе 11 линий подачи, выполнен с возможностью приведения в действие соответственно блоком 2 управления так, что инертный газ, обеспеченный источником 3 инертного газа, подают в атмосферу постоянно инертируемого помещения 10 с регулируемым первым объемным расходом V. В свою очередь, клапан V12, обеспеченный во второй системе 12 линий подачи, выполнен с возможностью приведения в действие соответственно блоком 2 управления так, что свежий воздух, обеспеченный источником 5 свежего воздуха (в этом случае наружного воздуха), подают в постоянно инертируемое помещение 10 с регулируемым вторым объемным расходом V.
N2
L
В одной предпочтительной реализации устройства согласно изобретению клапаны V11 и V12 спроектированы как запорные клапаны, которые могут быть переключены между открытым и закрытым состоянием. На Фиг.4а и 4b показан соответствующий временной график открытия и закрытия клапанов V11 и V12 блоком 2 управления в этой реализации. Из графиков видно, что свежий воздух и инертный газ распределяются импульсным способом соответственно источником 3 инертного газа и источником 5 свежего воздуха. В частности можно заметить, что значение первого объемного расхода V, с которым инертный газ подают в постоянно инертируемое помещение 10, и значение второго объемного расхода V, с которым свежий воздух подают в постоянно инертируемое помещение 10, представляют собой в каждом случае усредненные по времени значения.
N2
Клапан V11, обеспеченный в первой системе 11 линий подачи, приводят в действие в частности для регулирования концентрации кислорода (или концентрации инертного газа) в атмосфере постоянно инертируемого помещения 10. С этой целью, клапан V11 установлен так, что первый объемный расход V, с которым инертный газ подают в помещение 10, предпочтительно равен значению, которое предпочтительно является в точности достаточным для поддержания заданного уровня инертирования постоянно инертируемого помещения 10 (с учетом некоторого диапазона регулирования, если необходимо).
N2
С целью обеспечения возможности задавать первый объемный расход V так, чтобы уровень инертирования в постоянно инертируемом помещении 10 мог быть поддержан в помещении 10 как можно точнее, или заданный уровень инертирования в упомянутом помещении 10 мог быть отрегулирован устройством 1 согласно изобретению как можно точнее, предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению, показанного на Фиг.1, дополнительно содержит устройство 7' измерения содержания кислорода, имеющее по меньшей мере один и предпочтительно множество кислородных датчиков 7, действующих параллельно, для измерения концентрации кислорода в воздухе постоянно инертируемого помещения 10 непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, и передачи значений измерений в блок 2 управления. Хотя это явно не показано на Фиг.1, устройство 7' измерения содержания кислорода в частности предпочтительно выполнено на основе системы всасывающего типа.
N2
L
Клапаном V12, обеспеченным во второй системе 12 линий подачи, в свою очередь, управляют как функцией минимального расхода приточного воздуха, необходимого для постоянно инертируемого помещения 10, то есть именно того расхода воздуха, который в точности достаточен для обеспечения минимального воздухообмена, необходимого для помещения 10. Как описано выше, минимальный расход приточного воздуха, то есть количество приточного воздуха, подаваемого в постоянно инертируемое помещение 10 в единицу времени, представляет собой сумму первого объемного расхода V и второго объемного расхода V (то есть количество инертного газа и свежего воздуха, подаваемого в замкнутое пространство в единицу времени). В частности, минимальный расход приточного воздуха представляет собой расход, который является в точности достаточным для удаления загрязнителей и т.п. из атмосферы замкнутого пространства до степени, при которой концентрация упомянутых загрязнителей в атмосфере замкнутого пространства безопасна для людей или товаров, находящихся в постоянно инертируемом помещении 10.
L
N2
L
L
N2
L
Поскольку, согласно изобретению определение значения расхода приточного воздуха в помещение 10 для обеспечения необходимого минимального воздухообмена учитывает как второй объемный расход V, с которым свежий или наружный воздух подают в атмосферу замкнутого пространства, так и первый объемный расход V, с которым инертный газ подают в атмосферу замкнутого пространства, то предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения предусматривают клапан V12, обеспеченный во второй системе 12 линий подачи, регулируемый блоком 2 управления так, что второй объемный расход Vпринимает значение или усредненное по времени значение, которое обеспечивает в точности такое количество приточного воздуха, подаваемого в помещение 10, которое фактически необходимо для обеспечения минимального воздухообмена. С этой целью, второй объемный расход V устанавливают, в идеальном случае путем соответствующей активации клапана V12, в значение, которое соответствует разности между минимальным объемным расходом приточного воздуха, или расходом приточного воздуха, требуемым для поддержания необходимого минимального воздухообмена в постоянно инертируемом помещении 10, и первым объемным расходом V, установленным для поддержания заданного уровня инертирования. Для обеспечения дополнительного резерва безопасности в отношении необходимого минимального воздухообмена также может быть предусмотрен преднамеренный выбор некоторого более высокого второго объемного расхода V.
F
N2
L
Таким образом, клапаны V11 и V12 приводятся в действие для установки минимального объемного расхода приточного воздуха или расхода V приточного воздуха так, чтобы выполнить следующее соотношение между первым объемным расходом V и вторым объемным расходом V:
N2
L
F
V+V≥V
F
Необходимый минимальный объемный расход V приточного воздуха может быть определен, например, посредством устройства 6′, измерения содержания загрязнителя, имеющего по меньшей мере один и предпочтительно множество датчиков 6 загрязнения, действующих параллельно, которое измеряет концентрацию загрязнителей в атмосфере постоянно инертируемого помещения 10 непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий и передает значения измерений в блок 2 управления. Как в случае с устройством 7' измерения содержания кислорода, устройство 6′ измерения содержания загрязнителя предпочтительно является устройством всасывающего действия.
F
F
В данном случае возможно, чтобы блок 2 управления последовательно определял необходимый минимальный объемный расход V приточного воздуха на основе измеренной концентрации загрязнителя непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий, с использованием таблицы, сохраненной в упомянутом блоке 2 управления. Эта таблица должна указывать соотношение между измеренной концентрацией загрязнителя и необходимым минимальным объемным расходом V приточного воздуха. Хотя это и не обязательно, это соотношение также может быть приспособлено к физическим свойствам соответствующего помещения 10 с учетом, например, объема помещения, фактического использования помещения, и других параметров, которые могут быть приняты во внимание.
Однако, конечно также может быть возможно задание минимальной скорости воздухообмена, которая должна поддерживаться посредством входного регулирующего сигнала подачи приточного воздуха для блока 2 управления, причем упомянутое заданное значение в этом случае используют для вычисления второго объемного расхода.
N2
F
L
N2
F
L
N2
Наконец, также возможно, чтобы блок 2 управления был выполнен с потенциальной возможностью установления значения или усредненного по времени значения первого объемного расхода V на этапе проектирования устройства, предпочтительно путем регулирования клапана V11, обеспеченного в первой системе 11 линий подачи, в зависимости от минимальной скорости воздухообмена или минимального необходимого объемного расхода V приточного воздуха и значения второго объемного расхода V, так, что значение или усредненное по времени значение упомянутого первого объемного расхода V будет больше или равно разности между минимальным объемным расходом Vприточного воздуха, необходимым для поддержания минимального воздухообмена в постоянно инертируемом помещении, и заданным второым объемным расходом V, конечно с учетом того, что первый объемный расход V должен по существу иметь значение или усредненное по времени значение, необходимое для поддержания заданного уровня инертирования атмосферы в постоянно инертируемом помещении.
L
N2
N2
N2
Однако, вообще говоря, значение второго объемного расхода V зависит от значения первого объемного расхода V. Поэтому предпочтительно измерять первый объемный расход V в одном месте или во множестве мест в первой системе 11 линий подачи, в частности непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий посредством надлежащего датчика S11 объемного расхода и передавать значения измерений в блок 2 управления. Однако, конечно, также возможно определение первого объемного расхода V как функции управляющего сигнала, который блок 2 управления задает для регулятора V11 объемного расхода, предусмотренного в первой системе 11 линий подачи.
L
Также, в свою очередь, предпочтительно по меньшей мере один датчик S12 может быть дополнительно предусмотрен в одном месте или во множестве мест во второй системе 12 линий подачи для измерения значения второго объемного расхода Vпредпочтительно непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий и передачи значений измерения в блок 2 управления.
N2
Как указано выше, в принципе возможен ввод соответствующего регулирующего сигнала подачи приточного воздуха в блок 2 управления вместо измеренных значений, обеспеченных устройством 6′ измерения содержания загрязнителя, причем упомянутый регулирующий сигнал подачи приточного воздуха устанавливает минимальную скорость воздухообмена, необходимую для постоянно инертируемого помещения 10. В качестве альтернативы или дополнения, также возможно, чтобы регулирующий сигнал подачи приточного воздуха содержал информацию о значении первого объемного расхода V, необходимого для поддержания заданного уровня инертирования постоянно инертируемого помещения 10 (с учетом некоторого диапазона регулирования, если необходимо) путем непрерывной подачи инертного газа. В этом случае нет необходимости в устройстве 7' измерения содержания кислорода.
L
Источник 5 свежего воздуха в варианте выполнения, показанном на Фиг.1, представляет собой компрессор, который приводится в действие или может приводиться в действие блоком 2 управления и который выполнен с возможностью забора "нормального" наружного воздуха и обеспечивает вторую систему 12 линий подачи свежим воздухом с соответствующим объемным расходом V, когда его приводит в действие блок 2 управления.
N2
Источник 3 инертного газа, показанный на Фиг.1, представляет собой систему выработки инертного газа, содержащую компрессор 3а′′, который приводится в действие или может приводиться в действие блоком 2 управления, и молекулярную разделительную систему 3а′, в частности представляющую собой мембрану или адсорбционную систему на основе активированного угля. В первом предпочтительном варианте выполнения компрессор 3а′′ сжимает "нормальный" наружный воздух и затем подает его в молекулярную разделительную систему 3а′. Поскольку блок 2 управления регулирует объемный расход сжатого воздуха, подаваемого компрессором 3а′′ в молекулярную разделительную систему 3а′, то может быть надлежащим образом задан объемный расход Vинертного газа, поданного источником 3 инертного газа в первую систему 11 линий подачи. Конечно, этот процесс также может быть осуществлен путем надлежащего управления регулятором V11 объемного потока, предусмотренным в первой системе 11 линий подачи.
N2
В качестве альтернативы или дополнения к системе 3а′, 3а′′ выработки инертного газа также возможно, чтобы источник 3 инертного газа содержал резервуар 3b с инертным газом, как показано пунктирными линиями на Фиг.1. Этот резервуар 3b с инертным газом может быть выполнен в форме, например, батареи газовых баллонов. Объемный расход V инертного газа, обеспеченного резервуаром 3b с инертным газом в первую систему 11 линий подачи, должен регулироваться регулирующим клапаном V11, которым соответственно управляет блок 2 управления.
L
N2
N2
Согласно изобретению значение или усредненное по времени значение количества приточного воздуха, подаваемого в постоянно инертируемое помещение 10 в единицу времени, установлено так, что, с одной стороны, оно достаточно для удаления загрязнителей, присутствующих в атмосфере постоянно инертируемого помещения 10, и, с другой стороны, оно достаточно для поддержания заданного уровня инертирования в упомянутом постоянно инертируемом помещении 10. Однако, в частности, определение значения или усредненного по времени значения второго объемного расхода V согласно предложенному в настоящем изобретении решению учитывает не только пропорциональную концентрацию загрязнителей, которые должны быть удалены из атмосферы постоянно инертируемого помещения 10, но также и значение или усредненное по времени значение первого объемного расхода V, с которым инертный газ подают в атмосферу замкнутого пространства так, чтобы первый объемный расход V вносил некоторый вклад в обеспечение необходимого минимального воздухообмена с тем, чтобы в атмосферу постоянно инертируемого помещения 10 было подано в точности столько свежего воздуха, сколько абсолютно необходимо для удаления из упомянутой атмосферы замкнутого пространства загрязнителя, который не был удален посредством соответствующей выпускной системы 4 путем подачи инертного газа.
В связи с этим, в варианте выполнения, показанном на Фиг.1, в постоянно инертируемом помещении 10 дополнительно обеспечен выпускной механизм 4 в форме выпускного клапана, через который отработанный воздух удаляют из постоянно инертируемого помещения 10. В предпочтительном варианте выполнения, как показано на чертеже, выпускной механизм 4 представляет собой пассивную систему, действующую по принципу положительного давления. Выпускной клапан упомянутого выпускного механизма 4 выполнен в виде клапана одностороннего действия.
3
3
3
В заключение следует отметить, что решение согласно изобретению обеспечивает подачу в атмосферу постоянно инертируемого помещения 10 в любом случае в точности того количества свежего/наружного воздуха, которое требуется для обеспечения необходимого минимального воздухообмена. Если, например, необходимый минимальный воздухообмен для постоянно инертируемого помещения 10 требует подачи свежего воздуха с объемным расходом 1000 м/день, то в этом случае согласно изобретению возможно, чтобы в помещение 10 ежедневно была обеспечена подача, например, 700 м наружного воздуха и 300 мобогащенного азотом воздуха или обедненного кислородом воздуха. Примером обедненного кислородом воздуха, который может быть использован в этом качестве, может служить воздух, имеющий содержание азота 90%-95% по объему. Процент обедненного кислородом воздуха вычисляют на основе остаточной концентрации кислорода в обедненном кислородом воздухе, уровня инертирования, который задан для помещения, пространственного объема данного помещения и его воздухонепроницаемости.
На Фиг.2 показано предпочтительное дальнейшее развитие первого варианта выполнения устройства 1 согласно изобретению, проиллюстрированного на Фиг.1. Второй вариант выполнения, показанный на Фиг.2, отличается от первого варианта выполнения, показанного на Фиг.1, тем, что в окружающую атмосферу выпускают не весь отработанный воздух, вытянутый из постоянно инертируемого помещения 10 посредством выпускного механизма 4, а вместо этого по меньшей мере часть его разделяют с помощью системы 15 фильтрации и затем рециркулируют обратно в первую систему 11 линий подачи через управляемый клапан V11, предусмотренный в упомянутой первой системе 11 линий подачи.
Таким образом, этот действующий соответствующим способом "обратный контур инертного газа" представляет собой систему 15 фильтрации, очищающую часть отработанного воздуха, удаленного из постоянно инертируемого помещения 10 выпускной системой 4 во время регулируемого воздухообмена, и затем повторно подающую ее в постоянно инертируемое помещение 10 в качестве инертного газа.
В процессе очистки отработанного воздуха, осуществляемой системой 15 фильтрации, необходимо отделить токсичные или вредные вещества от отработанного воздуха, удаленного из постоянно инертируемого помещения 10, благодаря чему обеспечивается в идеальном случае непосредственная повторная подача в конечном итоге очищенного отработанного воздуха в помещение 10. Поскольку очищенный отработанный воздух содержит некоторый процент кислорода, который идентичен содержанию кислорода в атмосфере постоянно инертируемого помещения 10, то в случае отсутствия утечек в обратном контуре, то есть в случае полностью замкнутого обратного контура, а также при герметичном уплотнении, примененном к данному постоянно инертируемому помещению 10, нет необходимости, в какой-либо подаче дополнительного инертного газа из источника 3 инертного газа, или дополнительного свежего воздуха из источника 5 свежего воздуха в дополнение к очищенному отработанному воздуху, чтобы, с одной стороны, обеспечить необходимый минимальный воздухообмен и, с другой стороны, поддерживать заданный уровень инертирования в постоянно инертируемом помещении 10.
N2
L
Однако на практике такой обратный контур инертного газа без потерь или абсолютно герметичное уплотнение помещения встречаются редко, и потому второй предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения, проиллюстрированный на Фиг.2, также предусматривает источник 5 свежего воздуха и источник 3 инертного газа, каждый из которых может быть приведен в действие блоком 2 управления и обеспечивать соответствующий объемный расход V, V, регулируемый непосредственно путем приведения в действие блоком 2 управления или посредством приведения упомянутым блоком 2 управления в действие соответствующих клапанов V11, V12.
Как показано на Фиг.2, обратный контур инертного газа обеспечен трехходовым клапаном V4, приводимым в действие блоком 2 управления для задания процента отработанного воздуха, удаленного из постоянно инертируемого помещения 10, который подают в систему 15 фильтрации обратного контура инертного газа, и в конечном счете повторно вводят в помещение 10 как очищенный приточный воздух.
Как указано выше, система 15 фильтрации, предусмотренная в обратном контуре инертного газа, выполнена с возможностью отделения токсичных или вредных загрязнителей, содержащихся в части отработанного воздуха, подаваемого в обратный контур инертного газа. Особенно подходит для решения этой задачи блок 15 обработки воздуха, содержащий молекулярную разделительную систему 15′, в частности половолоконную мембранную систему и/или адсорбционную систему на основе активированного угля. В данном случае блок 15 обработки воздуха дополнительно оборудован компрессором 15′′, который сжимает часть отработанного воздуха, подаваемого в обратный контур инертного газа, и затем направляет его в молекулярную разделительную систему 15′.
Молекулярная разделительная система 15′ разделяет на молекулярном уровне сжатый отработанный воздух так, что токсичные или вредные элементы (загрязнители) отделяются от отработанного воздуха, удаленного из постоянно инертируемого помещения 10, и выходят наружу через первый выход. Как показано на Фиг.2, второй выход молекулярной разделительной системы 15' в свою очередь может быть связан с первой системой 11 линий подачи через клапан V11 так, что по меньшей мере часть очищенного отработанного воздуха может быть подана в первую систему 11 линий подачи как инертный газ.
Иными словами, это означает, что вариант выполнения, показанный на Фиг.2, содержащий обратный контур инертного газа и блок 15 обработки воздуха, представляет собой обменник инертного газа. Для регулирования расхода в обратном контуре инертного газа предпочтительно может быть предусмотрено, что блок 2 управления приводит в действие управляющий клапан V4 на входе генератора 15" и/или непосредственно сам генератор 15′′.
Фиг.3 показывает предпочтительное дальнейшее развитие второго варианта выполнения. В данном случае в качестве источника инертного газа, аналогично первому и второму вариантам выполнения, показанным на Фиг.1 и 2, предусмотрено, что генератор 3а инертного газа содержит молекулярную разделительную систему 3а′, в частности половолоконную мембранную систему или адсорбционную систему на основе активированного угля, причем в генератор 3а инертного газа подают смесь сжатого воздуха и добавляют обогащенную азотом воздушную смесь, при этом обогащенную азотом воздушную смесь, распределенную генератором 3а инертного газа, подают управляемым способом как инертный газ в первую систему 11 линий подачи и затем в постоянно инертируемое помещение 10 соответственно.
Вариант выполнения, проиллюстрированный на Фиг.3, дополнительно содержит выпускной механизм 4, выполненный с возможностью удаления отработанного воздуха из постоянно инертируемого помещения 10 регулируемым способом, предпочтительно основанным на принципе положительного давления, и пропускания по меньшей мере части удаленного отработанного воздуха через блок 15 обработки воздуха для фильтрации этой части отработанного воздуха, удаленного из помещения 10 выпускным механизмом 4. Затем по меньшей мере часть отфильтрованного отработанного воздуха подают в компрессор 3а′′ источника 3 инертного газа.
В отличие от второго варианта выполнения, показанного на Фиг.2, третий вариант выполнения, показанный Фиг.3, не требует, чтобы блок 15 обработки воздуха, обеспеченный в обратном контуре инертного газа или отработанного воздуха был оборудован компрессором, как обозначено на Фиг.2 ссылочной позицией 15", или молекулярной системой разделения, обозначенной на Фиг.2 ссылочной позицией 15', для отделения токсичных или вредных загрязнителей, содержащихся в этой части отработанного воздуха, удаляемого из постоянно инертируемого помещения 10 и подаваемого в обратный контур инертного газа или обратный контур отработанного воздуха в надлежащем процессе газоразделения.
Вместо этого в варианте выполнения, показанном на Фиг.3, при обработке отработанного воздуха используют источник 3 инертного газа, выполненный в виде генератора 3а′, 3а′′ инертного газа, на вход которого подают отработанный воздух. Поскольку отработанный воздух, подаваемый в генератор 3а′, 3а′′ инертного газа, уже содержит некоторый процент кислорода, который по существу идентичен процентной доле кислорода в атмосфере постоянно инертируемого помещения 10, то основная функция молекулярной разделительной системы 3а′ источника 3 инертного газа состоит в отделении любых возможных остаточных (в особенности газообразных) элементов токсичных или вредных загрязнителей, которые еще могут присутствовать в отработанном воздухе, если они не были удалены из отработанного воздуха блоком 15 обработки воздуха.
Следует отметить, что осуществление настоящего изобретения не ограничивается вариантами выполнения, проиллюстрированными на Фиг.1-3, и также возможны разнообразные изменения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - устройство для регулируемой подачи приточного воздуха
2 - блок управления
3 - источник инертного газа
3а′ - молекулярная система разделения для источника инертного газа
3а′′ - компрессор для источника инертного газа
3b - резервуар с инертным газом
4 - выпускной механизм
5 - источник свежего воздуха
6 - датчик загрязения
6′ - устройство измерения содержания загрязнителя
7 - датчик кислорода
7′ - устройство измерения содержания кислорода
10 - постоянно инертируемое помещение
11 - первая система линий подачи
12 - вторая система линий подачи
13 - распределительная система форсунок приточного воздуха
V4 - управляемый клапан в обратном контуре выпускного воздуха
V11 - управляемый клапан в первой системе линий подачи
V12 - управляемый клапан во второй системе линий подачи
S11 - датчик объемного расхода в первой системе линий подачи
S12 - датчик объемного расхода во второй системе линий подачи
F
V - объемный расход приточного воздуха
L
V - объемный расход свежего воздуха
N2
V - объемный расход инертного газа