СИСТЕМА ИНЕРТИЗАЦИИ АТМОСФЕРЫ В ЗАМКНУТОМ ЗАЩИЩАЕМОМ ПРОСТРАНСТВЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области пожаротушения, а точнее к автоматизированным системам для инертизации атмосферы в замкнутом защищаемом пространстве.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Средства и способы инертизации атмосферы в замкнутом защищаемом пространстве хорошо известны.
Принцип действия систем для инертизации атмосферы основан на том, что введение газовой смеси с пониженным содержанием кислорода в замкнутый объем или вытеснение естественной атмосферы из замкнутого объема газовой смесью с пониженным содержанием кислорода снижает концентрацию кислорода внутри объема до уровня, при котором происходит гашение пламени, предотвращается повторное воспламенение и/или тление горючих материалов. Эффект гашения наступает обычно при содержании кислорода ниже 15 объемных процентов, а для легковоспламеняющихся материалов до содержания ниже 12 объемных процентов. Эти способы обычно применяются на объектах, в которых использование жидких огнетушащих составов могло бы нанести значительный урон или привести к тяжелым последствиям.
Основные технические противоречия, возникающие при создании таких систем выражаются в том, что при снижении концентрации смеси, используемой для инертизации закрытых объемов, и при повышении скорости ее введения эффективность пожаротушения растет, но при этом безопасность пожаротушения для людей, находящихся внутри замкнутого объема, снижается, в связи с созданием непригодной для дыхания атмосферы и локальных бедных кислородом областей вблизи выпускных патрубков. С другой стороны, повышение концентрации смеси, используемой для инертизации, хотя и позволяет повысить безопасность, но при этом снижается эффективность пожаротушения и создается риск разрушений в защищаемом пространстве, так как для создания инертной атмосферы необходимы высокие скорости выпуска смеси и давление в замкнутом пространстве нарастает быстрее, чем при использовании бедных кислородом смесей.
Известен способ и устройство его реализующее для предупреждения и/или тушения пожаров, в котором помещение заполняют газовой смесью с концентрацией кислорода от 10 до 14 об.% путем подачи обедненного кислородом воздуха в негерметизированное помещение с одновременным удалением не обедненного кислородом воздуха из помещения, причем избыточное давление газовой смеси в помещении поддерживают на уровне от 0,001 до 0,01 атм. (патент на изобретение РФ №2201775). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит в том, что его применение для инертизации замкнутых объемов может привести к разрушениям и гибели людей от гипоксии.
Известен способ и устройство его реализующее для предупреждения и/или тушения пожаров, в котором осуществляют непрерывную частичную инертизацию атмосферы в замкнутом объеме, а при возникновении пожара вводят обедненную кислородом смесь до достижения уровня полной инертизации (патент на изобретение РФ №2212262). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит, в необходимости постоянного восполнения инертной атмосферы внутри объема и в том, что при пожаре быстрая инертизация атмосферы в замкнутом помещении может приводить к гибели людей от гипоксии и к разрушительным скачкам давления.
Известен способ инертизации и устройство его реализующее для предотвращения и/или тушения пожаров, в котором атмосферу непрерывно инертизируют до базового уровня инертизации, а при необходимости ступенчато или при пожаре быстро увеличивают степень инертизации введением вытесняющего кислород газа из буферной емкости (патент на изобретение РФ №2266767). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит, в том, что быстрая инертизация атмосферы в замкнутом помещении может приводить к гибели людей от гипоксии и к разрушительным скачкам давления.
Известен способ и устройство его реализующее для предотвращения и/или тушения пожаров, в котором замкнутый объем непрерывно продувают предварительно приготовленным пригодным для дыхания составом, включающим азот или отличный от азота инертный газ или газовый состав, имеющий инертные свойства и от 12% до 18% кислорода, а при тушении огня в объем вводят состав, содержащий от 8% до 16,8% кислорода (патент на изобретение РФ №2301095). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит, в том, что при быстрой инертизации замкнутых объемов могут возникать разрушительные скачки давления, а тушение огня смесями с концентрацией кислорода от 8% до 16,8% в помещениях, где отсутствуют люди, недостаточно эффективно.
Известно устройство для предотвращения повторного возгорания, обеспечивающее заполнение защищаемого объема инертизирующей смесью при возгорании, и поддержание уровня кислорода, предотвращающего повторное возгорание, с помощью генератора инертного газа (патент на изобретение РФ №2317835). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит, в том, что инертизация атмосферы в замкнутом помещении может приводить к гибели людей от гипоксии.
Известен способ инертизации и устройство его реализующее, в котором для предотвращения пожара или взрыва содержание кислорода в защищаемом объеме понижают, до базового уровня инертизации, обеспечивающего безопасное нахождение людей, а при уменьшении содержания кислорода ниже безопасного уровня в защищенную зону водят свежий воздух (патент на изобретение РФ 2372954). Недостаток известного устройства, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата состоит, в недостаточной эффективности инертизации помещений, в которых люди отсутствуют.
До настоящего времени не было создано средств, которые позволяют одновременно варьировать концентрацию кислорода в смеси для инертизации и в зависимости от наличия людей в защищаемом объеме для обеспечения максимальной эффективности пожаротушения при сохранении безопасности людей, находящихся внутри защищаемых объемов и целостности конструкций.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В соответствии с описанными выше проблемами в данной области техники и недостатками известных решений, связанными с противоречивостью требований по эффективности и безопасности пожаротушения, техническая задача настоящей полезной модели состоит в создании системы, обеспечивающей безопасное пожаротушение, в случаях, когда в замкнутом объеме находятся люди и эффективное пожаротушение, в остальных случаях.
Технический результат настоящей полезной модели состоит в решении вышеупомянутой технической задачи, то есть в безопасном пожаротушении при наличии людей в замкнутом объеме и в эффективном пожаротушение в остальных случаях.
Указанные задачи решены благодаря тому, что система инертизации атмосферы в замкнутом защищаемом пространстве, содержит в себе:
средства управления (СУ),
средства вентиляции (СВ), подключенные к СУ,
по меньшей мере, один измеритель концентрации кислорода (ИКК), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один пожарный извещатель (ПИ), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один измеритель давления (ИД), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один датчик присутствия людей (ДПЛ), размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один датчик положения (ДП),
по меньшей мере, одно управляемое запорное устройство (УЗУ),
по меньшей мере, одно устройство контроля доступа в помещение (УКДП), выполненное с возможностью перехода между открытым и закрытым положениями, и снабженное, по меньшей мере, одним ДП и УЗ
узел подачи смеси, содержащей азот и кислород (УПАКС), подключенный к СУ и выполненный с возможностью управляемого изменения концентрации кислорода в подаваемой смеси,
по меньшей мере, один управляемый клапан (УК), подключенный к СУ,
распределительный трубопровод (РТ), подключенный к УПАКС и снабженный форсунками, сообщенными с защищаемым пространством, и, по меньшей мере, одним УК, а
СУ выполнены с возможностью определения пожара, концентрации кислорода, давления, положения УКДП и присутствия людей посредством ДКК, ИД, ПИ и ДП, соответственно, и с возможностью включения/выключения УЗУ, УК, УПАКС и СВ и управления концентрацией кислорода смеси, подаваемой УПАКС, таким образом, что
при пожаре в защищаемом объеме они устанавливают уровень кислорода в смеси, подаваемой УПАКС, в диапазоне от 1 до 20%, включают УЗУ, УПАКС и УК,
выключают УПАКС и УК при достижении предварительно заданного критического давления на время, необходимое для его нормализации, и
посредством включения/выключения УК и УПАКС и/или СВ, поддерживают минимальную концентрацию кислорода, пригодную для дыхания, когда в защищаемом пространстве находятся люди, а в случае отсутствия людей поддерживают концентрацию кислорода, необходимую для инертизации атмосферы в защищаемом пространстве.
Здесь и далее на систему, согласно настоящей полезной модели, могут ссылаться как на «систему».
СУ служит для сбора данных со всех датчиков системы, анализа данных и управления исполнительными элементами системы. ПИ служит для обнаружения возгорания в защищаемом пространстве в случае его возникновения. СВ служит для быстрого повышения концентрации кислорода в защищаемом пространстве до уровня пригодного для дыхания в случае необходимости доступа людей в защищаемое пространство. ИКК служат для контроля концентрации кислорода в защищаемом пространстве. ИД служит для контроля уровня давления в защищаемом пространстве в безопасных для людей и конструкций пределах. ДПЛ служит для определения присутствия людей в защищаемом пространстве, выдачи сигнала (СУ) на поддержание концентрации кислорода в допустимых для дыхания приделах в случае присутствия людей в защищаемом пространстве. ДП служит для контроля положения дверей в защищаемом пространстве, выдачи сигнала (СУ) о разгерметизации защищаемого пространства. УЗУ служит для предотвращения несанкционированного открытия дверей в защищаемое пространство с пониженной (не пригодной для дыхания) концентрацией кислорода. УКДП служит для предотвращения несанкционированного доступа людей в защищаемое пространство с пониженной (не пригодной для дыхания) концентрацией кислорода. УПАКС служит для производства смеси с изменяемой концентрацией содержания азота (80÷99%). УК служит для включения/отключения подачи компримированного воздуха в генератор азота, для включения/отключения подачи смеси с изменяемой концентрацией содержания азота (80÷99%)в защищаемое пространство по команде (СУ). РТ служит для транспортировки и подачи подготовленной смеси с изменяемой концентрацией содержания азота (80÷99%) в защищаемое пространство.
В частном варианте воплощения УПАКС содержит в себе воздушный компрессор (ВК), имеющий вход, сообщенный с атмосферой вне защищаемого пространства и выход, подключенный к входу осушителя сжатого воздуха (ОСВ), имеющего выход, подключенный к входу генератора азотной смеси (ГАС), имеющего выход, подключенный к входу накопительного ресиверу (HP), выход которого подключен к РТ.
В предпочтительном варианте воплощения ГАС выбран из группы, состоящей из мембранного генератора азота и/или адсорбционного генератора азота.
В еще одном частном варианте воплощения устройство контроля доступа в помещение (УКДП), представляет собой распашную дверь или раздвижную дверь.
В другом частном варианте воплощения система дополнительно содержит в себе средства дистанционного управления (СДУ), размещенные вне защищаемого объема и подключенные к СУ, а СУ выполнено таким образом, что при наличии сигнала СДУ поддерживают минимальную концентрацию кислорода, пригодную для дыхания посредством включения/выключения УК, УПАКС и/или СВ.
В частном варианте воплощения система дополнительно содержит в себе световые предупреждающие и/или информирующие табло, размещенные в упомянутом защищаемом пространстве, и подключенные к СУ, а СУ выполнено с возможностью включения/выключения упомянутых предупреждающих и/или информирующих табло. Табло могут включаться при пониженной и (или) не пригодной для дыхания концентрации кислорода.
В одном частном варианте воплощения система дополнительно содержит в себе клапан аварийного сброса давления (КАСД), выполненный с возможностью открывания при достижении порогового давления в защищаемом пространстве,
В еще одном частном варианте воплощения системы пожарный извещатель содержит в себе тепловой, дымовой, пламенный и/или газовый датчик.
В частном варианте воплощения СВ содержат в себе средства приточной вентиляции (СПВ), подключенное к СУ, а СУ выполнено с возможностью включения/выключения СПВ таким образом, что при подаче смеси в защищаемый объем или при достижении предварительно заданного критического давления выключает СПВ на время необходимое для нормализации давления.
Следует понимать, что вышеописанным устройствам могут быть присущи все или некоторые из признаков вышеописанных частных и предпочтительных вариантов выполнения, при условии, что они совместимы друг с другом, и такие комбинации признаков также включены в объем настоящей полезной модели.
Для лучшего понимания идей настоящей полезной модели ниже приводятся иллюстрирующие чертежи, показывающие частные варианты выполнения устройства, наличие, расположение и пропорции основных конструктивных элементов. Однако, несмотря на то, что в настоящем документе полезную модель описывают со ссылкой на позиции элементов, показанных на чертежах, не следует приписывать их особенности соответствующим элементам, на которые ссылаются в тексте.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана схема системы. Позициями 1-21 обозначены следующие элементы: компрессор 1, осушитель воздуха 2, управляемый клапан 3, генератор азотной смеси 4, средства управления (контроллер) 5, накопительный ресивер 6, выход отработанного газа 7, управляемый клапан 8, распределительный трубопровод 9, датчик присутствия людей 10, клапан аварийного сброса давления 11, датчик концентрации кислорода 12, пожарный извещатель 13, датчик давления 14, приточная вентиляция 15, вытяжная вентиляция 16, датчик положения двери 17, информационное табло 18, управляемое запорное устройство 19, кнопка включения продувки защищаемого пространства 20, защищаемое пространство (объем) 21.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Нижеследующие примеры даются только для иллюстрации способа решения поставленной технической задачи. Ничто в настоящем разделе описания не должно быть истолковано как ограничение объема притязаний. Должно быть понятно, что средний специалист, знакомый с идеями настоящей полезной модели, может использовать ее главные отличительные особенности и внести эквивалентные замены с достижением поставленной задачи и без отклонения от духа и области настоящей полезной модели.
Система инертизации атмосферы в замкнутом защищаемом пространстве, содержит в себе:
средства управления (СУ),
средства вентиляции (СВ), подключенные к СУ,
по меньшей мере, один измеритель концентрации кислорода (ИКК), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один пожарный извещатель (ПИ), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один измеритель давления (ИД), подключенный к СУ, и размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один датчик присутствия людей (ДПЛ), размещенный в защищаемом пространстве,
по меньшей мере, один датчик положения (ДП),
по меньшей мере, одно управляемое запорное устройство (УЗУ),
по меньшей мере, одно устройство контроля доступа в помещение (УКДП), выполненное с возможностью перехода между открытым и закрытым положениями, и снабженное, по меньшей мере, одним ДП и УЗ
узел подачи смеси, содержащей азот и кислород (УПАКС), подключенный к СУ и выполненный с возможностью управляемого изменения концентрации кислорода в подаваемой смеси,
по меньшей мере, один управляемый клапан (УК), подключенный к СУ,
распределительный трубопровод (РТ), подключенный к УПАКС и снабженный форсунками, сообщенными с защищаемым пространством, и, по меньшей мере, одним УК, а
СУ выполнены с возможностью определения пожара, концентрации кислорода, давления, положения УКДП и присутствия людей посредством ДКК, ИД, ПИ и ДП, соответственно, и с возможностью включения/выключения УЗУ, УК, УПАКС и СВ и управления концентрацией кислорода смеси, подаваемой УПАКС, таким образом, что
при пожаре в защищаемом объеме они устанавливают уровень кислорода в смеси, подаваемой УПАКС, в диапазоне от 1 до 20%, включают УЗУ, УПАКС и УК,
выключают УПАКС и УК при достижении предварительно заданного критического давления на время, необходимое для его нормализации, и
посредством включения/выключения УК и УПАКС и/или СВ, поддерживают минимальную концентрацию кислорода, пригодную для дыхания, когда в защищаемом пространстве находятся люди, а в случае отсутствия людей поддерживают концентрацию кислорода, необходимую для инертизации атмосферы в защищаемом пространстве.
Система работает следующим образом. Компрессор компримирует атмосферный воздух и подает его через осушитель воздуха в генератор азотной смеси. Генератор азотной смеси (ГАС) в зависимости от заданной программы формирует и подает через накопительный ресивер в защищаемое пространство смесь с изменяемой (от 80 до 99%) концентрацией азота. При этом в защищаемом пространстве посредством датчика(ов) кислорода, ведется непрерывный мониторинг концентрации кислорода. При достижении концентрации кислорода заданных параметров подача азота (смеси) прекращается. СУ непрерывно отслеживает концентрацию кислорода посредством ДКК, и посредством управления УК и УПАКС автоматически поддерживает заданный состав атмосферы. В случае, когда атмосфера в защищаемом пространстве не пригодна для дыхания, то есть концентрация кислорода, измеренная посредством ДКК ниже предварительно заданного уровня, доступ людей в защищаемое пространство блокируется посредством включения УЗУ. СУ непрерывно отслеживает наличие или появление людей в защищаемом пространстве посредством ДПЛ и в случае наличия людей СУ создает и поддерживает в защищаемом пространстве пригодную для дыхания атмосферу.
При работе системы в дежурном режиме (защищаемое пространство закрыто, людей нет) СУ отслеживает заданную концентрацию кислорода посредством ДКК. При повышении концентрации кислорода СУ отключает УК, обеспечивая подачу компримированного воздуха в генератор азота (ГАС), отключает УК накопителя смеси и подает в защищаемое пространство смесь, пока концентрация кислорода не вернется в заданные приделы, при этом посредством ИД СУ контролирует давление в защищаемом пространстве. В случае повышения давления в защищаемом пространстве СУ включает систему вытяжной вентиляции СВ для нормализации давления (аварийный клапан сброса давления является автономным устройством и СУ не управляется). После нормализации давления СВ отключается. При достижении заданной концентрации кислорода СУ включает УК и отключает подачу смеси из накопителя смеси.
При необходимости доступа людей в защищаемое пространство после получения сигнала система начинает подачу в защищаемое пространство смеси с пригодной для дыхания концентрацией кислорода и включает приточно-вытяжную вентиляцию. При достижении пригодной для дыхания людей концентрации кислорода система разблокирует доступ в защищаемое пространство посредствам УКДП, ДП, УЗУ. УЗУ открывает доступ в защищаемое пространство, а датчик положения двери ДП информирует систему о положении (открытии/закрытии) двери. ДПЛ информирует систему о нахождении людей в защищаемом пространстве. Пока люди находятся в защищаемом пространстве, система подает в защищаемое пространство смесь пригодную для дыхания. После выхода людей из защищаемого пространства (определяется посредством ДПЛ и/или сигнал оператора системы) система переходит в дежурный режим работы. Доступ в защищаемое пространство блокируется, концентрация кислорода понижается до заданных пределов.
В случае возникновения возгорания (срабатывание ПИ) при отсутствии в защищаемом пространстве людей (нет сигнала от ДПЛ), система переходит в режим подачи в защищаемое пространство смеси с повышенным содержанием азота (99%). Приточно-вытяжная вентиляция отключается, показания датчика измерителя давления ИД игнорируют, и осуществляют сброс избыточного давления через клапан аварийного сброса давления.
В случае возникновения возгорания (срабатывание ПИ) в присутствии людей в защищаемом пространстве (сигнал от ДПЛ) система подает в защищаемое пространство смесь с пригодной для дыхания концентрацией кислорода. Приточно-вытяжную вентиляцию отключают, показания датчика измерителя давления (ИД) игнорируют, сброс избыточного давления осуществляют через клапан аварийного сброса давления. После выхода людей из защищаемого пространства (отсутствует сигнал ДПЛ) система подает в защищаемое пространство смесь с повышенным содержанием азота (99%).
Смесь с повышенным содержанием азота подают до полной ликвидации очага возгорания либо до получения команды отмены (перевода в дежурный режим, режим доступа) от оператора системы.
Изменения и модификации вышеописанной полезной модели, а также дополнительные применения принципов, заложенных в ее основу, которые очевидны для специалистов в данной области техники, также входят в объем настоящей полезной модели.