СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАМКНУТОМ ПРОСТРАНСТВЕ
METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING AND EXTINGUISHING FIRE IN CLOSED SPACE

Настоящее изобретение относится к способу инертирования для предотвращения возгорания и тушения пожара в замкнутом пространстве, в частности в лабораторном помещении, причем в атмосферу помещения в качестве приточного воздуха подают регулируемым способом свежий воздух и из атмосферы помещения регулируемым способом выводят выпускной воздух, при этом в случае возгорания или для предотвращения возгорания в атмосферу помещения подают реагент тушения, который является газообразным при нормальных условиях, в качестве приточного воздуха. Изобретение дополнительно относится к устройству для тушения пожара в замкнутом пространстве, причем устройство содержит, по меньшей мере, один механизм, который обеспечивает реагент тушения, являющийся газообразным при нормальных условиях, и который быстро вводит указанный газообразный реагент тушения в атмосферу замкнутого пространства при возгорании в указанном замкнутом пространстве.
Подача в атмосферу замкнутого пространства реагента тушения, который является газообразным при нормальных условиях, в случае возгорания или для предотвращения возгорания известна из области противопожарной техники. Например, система (способ и устройство) для тушения пожара в замкнутых пространствах описаны в документе DE 19811851 A1. В этой традиционной системе по сигналу о возгорании вытесняющий кислород реагент тушения, который является газообразным при нормальных условиях (в дальнейшем упоминается просто как "инертный газ"), быстро вводят в атмосферу замкнутого пространства, т.е. в течение очень короткого периода времени. Ввод инертного газа снижает содержание кислорода в атмосфере помещения до некоторого предварительно заданного "уровня инертирования". Этот уровень инертирования соответствует уменьшенному содержанию кислорода, при котором способность воспламенения товаров или материалов, хранящихся в данном помещении, снижена до той степени, при которой они не могут воспламениться, и соответственно огонь, который уже возник, будет потушен.
Гасящее действие процесса инертирования основано на принципе замещения кислорода. Как известно, обычный окружающий воздух состоит из 21% по объему кислорода, 78% по объему азота и 1% по объему других газов. Для тушения пожара или также в качестве профилактической защиты против возгорания содержание кислорода в атмосфере защищаемого помещения уменьшают подачей инертного газа. Тушение огня или предотвращение возгорания, как известно, происходят при уменьшении содержания кислорода в атмосфере защищаемого помещения ниже так называемого "уровня предотвращения воспламенения". Уровень предотвращения воспламенения представляет собой уровень инертирования, соответствующий уменьшенной концентрации кислорода, при которой товары или материалы, хранящиеся в защищаемом помещении, не могут воспламениться и/или гореть. Соответственно, уровень предотвращения воспламенения, который обычно определяют экспериментально, зависит от пожарной нагрузки защищаемого помещения. Содержание кислорода, соответствующее уровню предотвращения воспламенения, обычно лежит в диапазоне между от 12% до 15% по объему. Однако, в случае легко воспламеняющихся веществ, например летучих растворителей, концентрация кислорода, соответствующая уровню предотвращения воспламенения, может быть даже ниже 12% по объему.
Согласно нормативу, недавно утвержденному ассоциацией Verband der Sachversicherer (VdS, "Ассоциация страховщиков имущества"), при инертировании замкнутого пространства ("защищенной области") концентрация кислорода в защищенной области должна достичь уровня предотвращения воспламенения в течение первых 60 секунд с начала заполнения этого пространства инертным газом. Таким образом обеспечивают возможность эффективного управления пожарной безопасностью с использованием технологии инертного газа так, что огонь в защищенной области может быть полностью потушен на стадии тушения пожара.
Для удовлетворения этим требованиям необходимо, в частности, в больших пространствах, таких как лабораторные помещения, производственные цеха или склады, обеспечить возможность ввода достаточного объема инертного газа в атмосферу этого замкнутого пространства как можно быстрее, т.е. в пределах 60 секунд, как предусмотрено в соответствии с нормативом VdS.
Хранение замещающего кислород газа, который используют в способе тушения инертным газом, может быть, например, осуществлено в сжатом виде в газовых баллонах. Альтернативно или дополнительно, может быть предусмотрено устройство для производства замещающего кислород газа, например, так называемый "генератор азота", причем объем газа, произведенного устройством в единицу времени, должен соответствовать объему защищаемого помещения. Это особенно необходимо в случае отсутствия других дополнительных источников инертного газа кроме генератора азота. Затем, при необходимости, доступный объем инертного газа перекачивают по трубопроводу в защищаемое пространство с максимальной быстротой, например через систему труб, имеющих соответствующие выходные форсунки.
Из-за требования способа тушения инертным газом, согласно которому замещающий кислород газ необходимо вводить в замкнутое пространство как можно быстрее, по меньшей мере в начале заполнения защищаемого помещения инертным газом для безопасного и эффективного управления тушением огня, очень важно структурное обеспечение снижения давления в замкнутом пространстве для предотвращения повреждения, по меньшей мере, частей корпуса, замыкающих это пространство. Такое снижение давления обычно осуществляют установкой клапанов для сброса давления. Функция клапанов для сброса давления состоит в защите корпуса замкнутого пространства от повреждения даже при относительно быстром увеличении внутреннего давления в этом пространстве, например при быстром вводе газообразного реагента тушения. Часто клапаны для сброса давления конструируют так, что они открываются автоматически при превышении заданного давления, которое определяют опытным путем. Открытие клапана для сброса давления образует отверстие в корпусе замкнутого пространства, через которое чрезмерное давление, созданное в данном пространстве, может быть выпущено наружу. Клапаны для сброса давления автоматически закрываются после сброса лишнего давления, т.е. после уменьшения давления. Для технической реализации такого самооткрывания и самозакрывания клапанов для сброса давления, как известно, используют механизм с подпружиненными штырями.
Недостаток механического сброса давления такого типа состоит в том, что защищаемое пространство должно быть обеспечено средством для сброса давления такого типа еще на этапе раннего проектирования, до завершения строительства здания с защищаемым замкнутым пространством. Кроме того, размеры клапанов для сброса давления, которые будут установлены, должны быть заданы на ранних этапах перспективного проектировании. В частности, необходима предварительная оценка размера клапанов в зависимости от эффективной площади сечения отверстия воздуха или газа, обеспеченного клапанами для сброса давления.
При проектировании и задании размеров клапанов для сброса давления, которые будут использоваться, традиционные технологии за основу часто принимают теоретическое высокое давление, которое может возникнуть внутри замкнутого пространства. По причинам планирования надежности это теоретическое значение часто нуждается в дополнительном более или менее существенном запасе прочности, необходимом на случай незапланированных нагрузок давления. Тем не менее, установка крупногабаритных клапанов сброса давления невыгодна ввиду их высокой стоимости.
Кроме того, часто бывает, что замкнутое пространство, которое уже оборудовано традиционной системой пожаротушения на основе инертного газа, может быть только реконструировано или расширено в ограниченных пределах. Например, если при реконструкции используются строительные подходы для увеличения объема пространства, возможно должны быть обеспечены дополнительные клапаны для соответствия утвержденным требованиям пожарной безопасности.
Известные технологии сброса давления не обеспечивают или обеспечивают, но при больших капитальных затратах, возможность поддержки искусственно созданного перепада давлений, намеренно установленного в атмосфере помещения перед заполнением инертным газом, во время заполнения инертным газом в случае помещений, которые уже оборудованы традиционными системами пожаротушения на основе инертного газа и системами для сброса давления. Это требование, например, следует рассмотреть для случая лабораторных помещений с постоянным пониженным давлением в помещении по сравнению с давлением окружающей среды, причем такое пониженное давление устанавливают в помещении для предотвращения утечки частиц, веществ, вирусов и т.д., представляющих потенциальную опасность для здоровья человека. Эта защитная мера, представляющая собой постоянно установленное отрицательное давление, становится бесполезной при использовании традиционных механических клапанов для сброса давления, которые при необходимости открываются наружу для уменьшения давления.
Исходя из этой сформулированной выше проблемы, настоящее изобретение решает задачу дальнейшего развития системы пожаротушения на основе принципа инертирования, а также на основе описанного выше способа тушения пожара в применении для замкнутого пространства с постоянно установленным отрицательным давлением, в частности для лабораторного помещения, и на основе сброса давления, который необходимо обеспечить после заполнения инертным газом защищаемой области максимального размера, которая может быть отделена от остальной области и пространственного объема, в результате чего такой сброс давления одновременно также обеспечивает возможность поддержки установленного отрицательного давления в этом пространстве при быстром вводе инертного газа для эффективного предотвращения утечки любых представляющих опасность для здоровья человека частиц, веществ, вирусов и т.д., содержащихся в атмосфере помещения, а также во время заполнения этого помещения инертным газом.
Эта задача решена согласно настоящему изобретению предложением устройства описанного выше типа, которое содержит механизм сброса давления, имеющий вырабатывающий отрицательное давление механизм, и управляющий блок, сконструированный с возможностью управления вырабатывающим отрицательное давление механизмом в зависимости от давления, преобладающего в атмосфере замкнутого пространства (также упомянутого здесь как "давление в помещении"), таким образом, что давление, преобладающее в атмосфере помещения, не превышает значения предварительно заданного максимального давления.
Термин "вырабатывающий отрицательное давление механизм", который используется здесь, в принципе относится к любой системе или механизму, который сконструирован для снижения давления, преобладающего во внутренней части замкнутого пространства, например, активной откачкой воздуха или газа из атмосферы указанного пространства. Существенно то, что согласно предложенному здесь решению воздух или газ должны быть удалены из (газообразной) атмосферы помещения. Это может быть осуществлено, например, удалением или извлечением воздуха или газа из объема замкнутого пространства через вытяжную воздушную трубу. Также предусмотрено, что объем воздуха или газа, который будет удален из окружающей атмосферы с целью сброса давления, не выпускают из объема помещения, а вместо этого сжимают, например, компрессором и оставляют в сжатой форме, например, для промежуточного хранения сжатого объема воздуха или газа в герметичном резервуаре. Герметичный резервуар может быть расположен внутри или снаружи внутренней части защищаемого пространства.
В отношении способа, задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, решена предложением способа описанного выше типа, согласно которому измеряют давление, преобладающее в текущий момент в атмосфере защищаемого помещения, по меньшей мере на этапе быстрого ввода реагента тушения в атмосферу помещения, и затем сравнивают значение измеренного давления с заданным максимальным значением давления.
После этого в зависимости от результатов сравнения в замкнутом пространстве создают отрицательное давление таким образом, что измеренное текущее значение давления не превышает заданное максимальное значение давления.
Преимущества, достигнутые решением согласно изобретению, очевидны. Соответственно, предлагается не "сброс давления" в фактическом смысле, а скорее интеллектуальная компенсация давления, которая обеспечивает компенсацию растущего давления при вводе инертного газа в защищаемое пространство. В частности, таким образом поддерживается давление, установленное в атмосфере замкнутого пространства до заполнения инертным газом. Оно сохраняется даже при установке уровня предотвращения воспламенения в течение самого короткого времени, в частности в пределах первых 60 секунд после начала заполнения помещения инертным газом.
В частности, поскольку в устройстве согласно изобретению использован механизм сброса давления, который содержит вырабатывающий отрицательное давление механизм, активируемый управляющим блоком, предпочтительно может быть реализована непрерывная компенсация растущего давления в атмосфере замкнутого пространства в момент ввода реагента тушения. Вырабатывающий отрицательное давление механизм, в частности, может обеспечивать отрицательное давление, которое он в принципе создает в замкнутом пространстве и величина которого приспособлена к приросту текущего давления, созданному вводом реагента тушения. Таким образом, избыток давления, созданный в замкнутом пространстве вводом реагента тушения, может быть всегда компенсирован в достаточной степени.
Отрицательное давление, произведенное вырабатывающим отрицательное давление механизмом, предпочтительно выбирают, по меньшей мере, для частичной компенсации избытка давления, созданного в защищенной области быстрым вводом газообразного реагента тушения.
Для принципиального понимания, фраза "создание отрицательного давления" или "производство отрицательного давления", которая используется здесь, означает активный выпуск объема ΔV воздуха или газа из атмосферы замкнутого пространства, благодаря чему давление р воздуха или газа в защищаемом пространстве изменяется в соответствии со следующим уравнением, определяющим изотермическое изменение давления со значением Δр:
где K - модуль объемной упругости воздуха в помещении.
Вырабатывающий отрицательное давление механизм согласно изобретению активируется управляющим блоком. Вырабатывающим отрицательное давление механизмом предпочтительно управляют таким образом, что давление, преобладающее в атмосфере помещения, не превышает заданное максимальное значение.
Таким образом, решение согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность использования системы пожаротушения на основе принципа инертирования замкнутого пространства, давление воздуха в котором уменьшено (отрицательное давление) по сравнению с нормальным давлением воздуха внешней атмосферы, как это обычно имеет место, например, в лабораторных помещениях. Затем, согласно предложенному изобретательскому решению, также может быть поддержано отрицательное давление, намеренно установленное в защищенной области, при вводе газообразного реагента тушения в атмосферу помещения, например, с целью тушения пожара. В частности, предпочтительно максимальное значение давления, которое может быть использовано в качестве порога для давления, поддерживаемого в атмосфере помещения, задают предварительно по желанию.
По существу, компенсация давления или сброс давления, достигнутые решением согласно настоящему изобретению, могут быть независимы от пространственной конструкции замкнутого помещения и, в частности, от размеров или объема помещения, поскольку уменьшающий давление механизм может соответственно компенсировать изменения давления, возникшие в помещении при вводе газообразного реагента тушения независимо от объема помещения. Таким образом, согласно предложенному решению в качестве эталонного значения для необходимого сброса давления служит не нормальное атмосферное давление, а давление (отрицательное), установленное в защищаемом помещении до его заполнения инертным газом.
Способ согласно настоящему изобретению представляет собой техническую реализацию предотвращения возгорания или тушения пожара посредством устройства, описанного выше. Те же преимущества, описанные в связи с устройством согласно изобретению, также достигнуты предложенным способом.
В особенности, способ согласно настоящему изобретению относится, в частности, к легкому в осуществлении и эффективному способу профилактической противопожарной защиты и/или эффективному и, в частности, надежному тушению огня, возникшего в замкнутом пространстве, в результате чего сброс давления обеспечивают в форме компенсации давления. Указанная компенсация давления обеспечивает достаточную компенсацию изменения давления, которое происходит при вводе реагента тушения в атмосферу помещения, для эффективного предотвращения таким образом повреждения корпуса помещения.
В частности, это достигнуто непрерывным активным выводом выпускного воздуха из (газообразной) атмосферы защищенного помещения, т.е. также во время ввода реагента тушения. Таким образом, в защищенном помещении может постоянно поддерживаться уменьшенное давление по сравнению с нормальным давлением внешней атмосферы, т.е. также во время подачи реагента тушения, благодаря тому, что полный объем поданного в атмосферу помещения в единицу времени газа, такого как свежий воздух и/или реагент тушения, в принципе меньше или равен объему выпущенного или удаленного из (газообразной) атмосферы помещения в единицу времени газа, такого как выпускной воздух.
Предпочтительные дополнительные варианты осуществления способа согласно настоящему изобретению приведены в п.п.2-20 приложенной формулы, и варианты выполнения устройства согласно настоящему изобретению приведены в п.п.22 и 25 приложенной формулы.
Общеприменимо в принципе то, что способ инертирования согласно изобретению предусматривает регулируемый вывод или удаление выпускного воздуха из атмосферы помещения. Использованный здесь термин "атмосфера помещения" относится к газообразному пространственному объему замкнутого пространства. Соответственно термин "вывод выпускного воздуха из атмосферы помещения" следует понимать как удаление, по меньшей мере, части выпускного воздуха из газообразного пространственного объема.
Как указано выше, сброс, т.е. удаление, выпускного воздуха из газообразного пространственного объема может быть реализован различными способами. Согласно одному такому способу, по меньшей мере, часть выпускного воздуха может быть активно извлечена из пространственного объема вытяжной воздушной системой. Таким образом, выпускной воздух не только выводят, т.е. удаляют, из атмосферы помещения, но также и из пространственного объема. При использовании вытяжной воздушной системы для извлечения выпускного воздуха регулируемым способом для обеспечения компенсации увеличения давления в помещении, возникшего после подачи инертного газа, указанная вытяжная воздушная система - с учетом относительно большого количества инертного газа, поданного в пространственный объем в течение очень короткого периода времени в случае тушения пожара - должна быть сконструирована соответствующим образом так, чтобы также вытягивать или извлекать соответствующий объем выпускного воздуха в течение такого же краткого периода времени. Вытяжная воздушная система, обеспечивающая такую высокую производительность, часто не может быть реализована или реализована с большими финансовыми затратами.
Поэтому одна предпочтительная реализация решения согласно изобретению предусматривает вырабатывающий отрицательное давление механизм, который может быть выполнен отдельно от выпускной пневматической системы и может обеспечивать необходимую компенсацию давления после подачи инертного газа.
Эта реализация охватывает предусмотренное разделение функций: вырабатывающий отрицательное давление механизм выполнен отдельно от системы вытяжки и таким образом служит для поддержки давления, преобладающего в атмосфере помещения (также просто названного "давлением в помещении"), которое не превышает заданное максимальное значение давления, так, что уменьшенное давление, установленное в замкнутом пространстве, таким образом могло быть эффективно поддержано даже при подаче в атмосферу помещения в течение самого краткого периода времени относительно большого объема замещающего кислород газа в начале заполнения помещения инертным газом.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве вырабатывающего отрицательное давление механизма используют компрессор, сконструированный для уплотнения, т.е. сжатия, по меньшей мере, части выходного газа, который будет удален или уже удален из газообразной атмосферы помещения. Компрессор может быть расположен внутри пространства так, что выпускной воздух, сжатый компрессором, не обязательно должен быть удален из пространственного объема. Вместо этого, компрессор уменьшает объем выпускного воздуха, который будет удален из газообразной атмосферы замкнутого пространства, и таким образом обеспечивает компенсацию излишка давления, который возникает при заполнении помещения инертным газом.
Как указано выше, компрессор может быть расположен внутри замкнутого пространства. Преимущество этого варианта реализации изобретения состоит в том, что он обеспечивает компенсацию давления без необходимости выполнения основных строительных работ. Установка компрессора внутри защищаемого пространства подходит, в частности, для пространств, которые невозможно вообще или можно, но лишь с большими усилиями, оборудовать или усовершенствовать дополнительной системой вытяжных воздуховодов.
Компрессор, в принципе, должен иметь достаточно большой объемный поток для обеспечения превышения или равенства объема его воздухоотбора полному объемному потоку приточного воздуха, поданного в атмосферу помещения в качестве свежего воздуха и/или реагента тушения. Таким образом, для использования в качестве компрессора может быть пригоден, например, турбокомпрессор, конструкция которого обеспечивает непрерывную эксплуатацию и большой объемный поток.
В другом варианте осуществления изобретения или дополнительно к вышеописанному варианту выполнения вырабатывающего отрицательное давление механизма, выполненного в форме компрессора, выпускной воздух может быть извлечен из атмосферы помещения через систему вытяжных воздуховодов.
В одной особенно предпочтительной реализации настоящего изобретения, в которой компрессор, расположенный внутри или снаружи защищаемого пространства, используют в качестве вырабатывающего отрицательное давление механизма, предусмотрена буферизация в сжатой форме в резервуаре высокого давления выпускного воздуха, удаленного/извлеченного из газообразной атмосферы помещения и сжатого посредством компрессора. Кроме того, при использовании компрессора резервуар высокого давления может быть расположен внутри защищаемого пространства или при необходимости за его пределами. Преимущество расположения резервуара высокого давления внутри защищаемого пространства состоит в отсутствии необходимости в выполнении существенных строительных работ для реализации настоящего изобретения. В частности, отсутствует необходимость прокладки дополнительных вытяжных воздуховодов по всему замкнутому пространству.
В частности, в случае лабораторного помещения, атмосфера которого может содержать материалы, частицы или вещества (например, вирусы), представляющие потенциальную опасность для здоровья человека, предпочтительно не выпускать во внешнюю атмосферу внутренний воздух помещения, сжатый компрессором и буферизованный при необходимости в резервуаре высокого давления до его соответствующей обработки, в частности фильтрации и/или стерилизации, для предотвращения распространения потенциально опасных материалов, частиц, веществ и т.д.
Разумеется, для реализации вырабатывающего отрицательное давление механизма также могут быть в принципе предусмотрены и другие решения. Например, может быть предусмотрено использование механизма для уменьшения объема газа в замкнутом пространстве, действующего на основе вентилятора. Согласно одному варианту осуществления изобретения вырабатывающий отрицательное давление механизм может, например, для той же цели содержать механизм воздухозабора и систему воздухозаборных трубопроводов, соединенную с указанным механизмом воздухозабора. Таким образом, предпочтительно управляющий блок регулирует объем газа или воздуха, который механизм воздухозабора высасывает в единицу времени из замкнутого пространства через систему трубопроводов воздухозабора. В частности, механизм воздухозабора может быть реализован в форме вентилятора или содержит вентилятор, соответственно частота и/или направление вращения которого может быть отрегулирована управляющим блоком вырабатывающего отрицательное давление механизма.
Вырабатывающий отрицательное давление механизм может быть осуществлен легко и в то же время эффективно, в результате чего управляющий блок может управлять вырабатывающим отрицательное давление механизмом при обеспечении особенно точной компенсации давления в защищенной области. Однако, как отмечено выше, механизм воздухозабора должен вытягивать достаточный объем выпускного воздуха из атмосферы помещения в единицу времени таким образом, что быстро созданное увеличение давления может быть одновременно компенсировано даже в самом начале заполнения инертным газом.
Поскольку в соответствии с последним вариантом осуществления изобретения управляющий блок может регулировать не только частоту, но также и направление вращения вентилятора механизма воздухозабора, поэтому механизм воздухозабора также может быть использован в качестве воздуходувного механизма. Воздуходувный механизм представляет собой устройство, которое сконструировано с возможностью обеспечения, например, активной вентиляции замкнутого пространства. Такой воздуходувный механизм может быть использован, например, в случае необходимости удаления дыма, который все еще присутствует в атмосфере защищаемого пространства после того, как огонь был потушен, или при необходимости ввода в защищаемое пространство (по любой причине) свежего воздуха.
В отношении сброса давления, соответственно компенсации давления, которая может быть осуществлена с использованием решения согласно изобретению, предпочтительно измерение соответствующих объемных потоков свежего воздуха, введенного в качестве приточного воздуха, извлеченного выпускного воздуха и реагента тушения, введенного в качестве приточного воздуха в случае возгорания или для предотвращения возгорания, и, следовательно, регулировка соответствующих объемных потоков должны быть осуществлены таким образом, что разность между полным объемным потоком приточного воздуха, введенного в атмосферу защищаемого помещения в качестве свежего воздуха и/или реагента тушения, и объемным потоком выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы помещения, всегда имеет постоянное предварительно заданное значение. В случае, если замкнутое пространство снабжено герметичной, непроницаемой для газа/аэрозоля оболочкой, это предварительно заданное значение должно быть равно нулю так, что заданное давление в защищаемом замкнутом пространстве будет поддерживаться (при необходимости в некотором диапазоне управления), несмотря на добавление приточного воздуха в форме свежего воздуха и/или инертного газа. Поскольку значение разности между объемным потоком приточного воздуха и объемным потоком выпускного воздуха может быть установлено заранее, давление в защищаемом помещении также может быть намеренно изменено (увеличено или снижено) регулируемым способом.
В другом варианте осуществления изобретения или дополнительно к вышеуказанному способу регулировки, разность между давлением, преобладающим в пространстве (давлением в помещении), и давлением воздуха внешней атмосферы предпочтительно измеряют на непрерывной основе, в заданные моменты времени и/или при наступлении заданных событий, и сравнивают с предварительно заданным значением, и затем полный объемный поток свежего воздуха и/или реагента тушения, введенного в атмосферу помещения в качестве приточного воздуха, и объемный поток выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы помещения, регулируют в зависимости от этого сравнения. В частности, может быть легко и в то же время эффективно реализована возможность обеспечения эффективной компенсации давления в замкнутом пространстве даже при большом объеме инертного газа, введенного в единицу времени в атмосферу защищаемого помещения в качестве приточного воздуха в течение короткого промежутка времени, в частности в начале фазы тушения пожара.
В последнем варианте осуществления изобретения управляющий блок предпочтительно используют для выполнения сравнения и последующей регулировки. Таким образом, управляющий блок должен быть сконструирован с возможностью управления системой приточного воздуха, расположенной в защищаемом пространстве, источником инертного газа, соединенным с защищаемым пространством, а также системой воздушной вытяжки, расположенной в защищаемом пространстве, и любым вырабатывающим отрицательное давление механизмом таким образом, что:
- полный объемный поток свежего воздуха и/или реагента тушения, введенного в атмосферу защищаемого помещения в качестве приточного воздуха, равен объемному потоку выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы защищаемого помещения, если разность, измеренная между давлением в защищаемом помещении и давлением окружающего воздуха, соответствует заданному значению; и/или
- полный объемный поток свежего воздуха и/или реагента тушения, введенного в атмосферу защищаемого помещения в качестве приточного воздуха, меньше объемного потока выпускного воздуха, выведенного из атмосферы защищаемого помещения, если разность, измеренная между давлением в защищаемом помещении и давлением окружающего воздуха, меньше заданного значения.
Следует отметить, что разность между давлением воздуха в защищаемом пространстве и давлением воздуха внешней атмосферы может быть определена измерением давления, преобладающего в защищаемом пространстве (давление в помещении), и давления внешней атмосферы.
Подходящим примером механизма для измерения давления может быть манометр, показания которого могут быть использованы в качестве эталонного внешнего давления, т.е. давления воздуха внешней атмосферы. Разумеется, также могут быть использованы барометры, т.е. средства измерения давления, в которых в качестве эталона используют вакуум. В принципе, для реализации измеряющего давление устройства могут быть пригодными так называемые "измерительные приборы прямого действия", использующие силу, приложенную давлением, которое должно быть измерено, например, передачей и преобразованием в соответствующие сигналы этой силы, которую прикладывает давление, механическим, емкостным, индуктивным, пьезорезистивным способом или посредством тензодатчика. С другой стороны, также могут быть использованы так называемые "измерительные приборы косвенного действия", которые вычисляют давление, преобладающее в атмосфере замкнутого пространства, на основе измерения численной плотности частиц, тепловой проводимости и т.д.
В другом варианте осуществления изобретения или дополнительно к измеряющему давление устройству может быть предусмотрено определение давления в атмосфере защищаемого пространства математическим способом. При таком вычислении давления предпочтительно принимают во внимание объем замкнутого пространства, с одной стороны, и, с другой стороны, объем реагента тушения, введенного в замкнутое пространство. Разумеется, здесь также могут быть предусмотрены и другие варианты осуществления изобретения.
Как указано выше, способ согласно настоящему изобретению служит для установки уровня инертирования в защищаемом пространстве в случае возгорания подачей замещающего кислород газа (инертного газа) в атмосферу защищаемого помещения в течение короткого периода времени, возможно после обнаружения возгорания. Для максимально быстрого обнаружения возгорания и такой же быстрой инициации фазы тушения пожара предпочтительно проверять в атмосфере помещения присутствие, по меньшей мере, одного признака возгорания непрерывно или в заданные моменты времени или при наступлении заданных событий, в результате чего при обнаружении признака возгорания в атмосферу защищаемого помещения в качестве приточного воздуха подают реагент тушения. Одновременно должна быть прекращена подача свежего воздуха. Таким образом, характерный уровень предотвращения воспламенения для замкнутого пространства может быть установлен относительно быстро. Также в случае возгорания может быть предусмотрено не полное прекращение, а лишь уменьшение подачи свежего воздуха. Это может иметь смысл, например, при тлении, производящем густой дым, который лишь достаточно удалить вытяжкой.
Соответственно, предпочтительное дополнительное развитие устройства согласно изобретению предусматривает присутствие в нем механизма для обнаружения, по меньшей мере, одного признака возгорания в атмосфере замкнутого пространства. Система согласно изобретению дополнительно содержит механизм подачи реагента тушения, который может быть активирован управляющим блоком. Указанный управляющий блок предпочтительно сконструирован с возможностью управления механизмом подачи реагента тушения в случае возгорания таким образом, что предусмотренный реагент тушения подают непосредственно в атмосферу замкнутого пространства в максимально короткий промежуток времени.
Термин "признак возгорания", использованный здесь, должен быть понят как физическая переменная, которая зависит от поддающихся измерению изменений вблизи начинающегося возгорания, например окружающей температуры, содержания в воздухе помещения твердых, жидких или газообразных веществ (скопление дыма, твердых частиц или газов) или окружающего излучения.
Механизм для обнаружения, по меньшей мере, одного признака возгорания может быть сконструирован, например, в форме всасывающей системы, которая активно всасывает представительную выборку из атмосферы защищаемого помещения через систему труб или каналов предпочтительно из нескольких мест. Затем указанная представительная выборка может быть подана в измерительную камеру, содержащую детектор для обнаружения признака возгорания. Разумеется, также могут быть использованы датчики признаков возгорания, например, установленные внутри замкнутого пространства.
В одной предпочтительной реализации настоящего изобретения механизм подачи реагента тушения, управляемый управляющим блоком, содержит систему трубопроводов подачи, которая соединена с одной стороны с источником инертного газа, т.е. механизмом, который обеспечивает газообразный реагент тушения. С другой стороны система трубопроводов подачи должна быть соединена через газовые выходные форсунки с внутренней частью замкнутого пространства. Газовые выходные форсунки предпочтительно распределены по всему замкнутому пространству. Механизмом подачи реагента тушения можно управлять соответствующей активацией распределителей или других подобных механизмов.
Разумеется без необходимости, однако, механизм подачи реагента тушения может содержать систему подающих трубопроводов, соединяющую внутреннюю область замкнутого пространства с источником инертного газа, расположенным снаружи замкнутого пространства. Вместо этого также источник инертного газа может содержать, например, по меньшей мере, один трубопровод высокого давления, расположенный внутри указанного замкнутого пространства, по меньшей мере, часть обеспеченного реагента тушения может быть сохранена под высоким давлением в этом, по меньшей мере, одном трубопроводе высокого давления, расположенном внутри замкнутого пространства. Таким образом, предпочтительно, по меньшей мере, один трубопровод высокого давления может содержать выходной клапан, который соединен с механизмом подачи реагента тушения и может быть активирован управляющим блоком.
Содержащий реагент тушения трубопровод высокого давления этого типа также, например, может быть расположен в подвесном потолке замкнутого пространства или ниже потолка замкнутого пространства. Предпочтительно трубопровод высокого давления может быть сконструирован для диапазона давлений от 20 бар до 30 бар. Разумеется, здесь также могут быть применены другие значения давления.
Конкретное преимущество использования нескольких управляемых выходных клапанов состоит в их предпочтительном расположении, по меньшей мере, на одной трубе высокого давления для обеспечения при необходимости максимально быстрого заполнения инертным газом замкнутого пространства газообразным реагентом тушения.
В другом варианте осуществления изобретения или дополнительно к последнему описанному выше варианту осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, часть обеспеченного реагента тушения сохранена под высоким давлением, по меньшей мере, в одной трубе высокого давления, также предусмотрен источник инертного газа, содержащий, по меньшей мере, один баллон высокого давления и предпочтительно батарею баллонов высокого давления. Эти баллоны высокого давления могут быть расположены снаружи замкнутого пространства. В этом случае для механизма подачи реагента тушения предусмотрена связанная система подающих трубопроводов, которая соединяет, по меньшей мере, один баллон высокого давления или батарею баллонов с внутренней частью замкнутого пространства.
Баллоны высокого давления такого типа, например, могут быть коммерчески доступными баллонами высокого давления, сконструированными для диапазона давлений от 200 бар до 300 бар. Также могут быть предусмотрены другие механизмы для выработки или хранения реагента тушения. По существу, обеспеченный реагент тушения может быть быстро введен в замкнутое пространство в случае возгорания, т.е. в течение очень короткого периода времени, для обеспечения возможности эффективного препятствования распространению огня или возгорания внутри защищаемого пространства. В особенности, таким образом осуществляется самое быстрое тушение огня.
С одной стороны, в качестве газообразного реагента тушения могут быть использованы инертные газы, такие как, например, аргон, азот, углекислый газ или их смеси, т.е. так называемый инерген (смесь аргона, азота и углекислоты) или аргонит (смесь аргона и азота). С другой стороны, решение согласно изобретению также может быть реализовано с использованием химических реагентов тушения.
Гасящее действие инертных газов вытекает из вытеснения атмосферного кислорода и часто упоминается как "гасящий эффект", который происходит после снижения концентрации кислорода ниже некоторого критического предела, необходимого для горения. Огонь обычно гаснет при уровне предотвращения воспламенения, соответствующем снижению содержания кислорода до 13,8% по объему. Для достижения этого уровня необходимо заместить примерно только треть объема воздуха, что соответствует концентрации гасящего газа 34% по объему. Воспламеняющиеся вещества, для воспламенения которых достаточно значительно меньшего количества кислорода, требуют соответственно более высокой концентрации гасящего газа; такими веществами являются, например, ацетилен, моноокись углерода и водород.

Как указано выше, также могут быть использованы в качестве газообразного реагента тушения химические реагенты тушения, такие, например, как HFC-227ea или NOVEC1230. Известный реагент тушения, соответствующий стандарту ISO (Международной организации по стандартизации), HFC-227ea прекращает горение или препятствует возгоранию отбором тепла в процессе сгорания главным образом физическими средствами (охлаждением), но также и небольшим химическим действием, приводящим к тушению огня. Этот реагент тушения обеспечивает быстрое тушение. Кроме того, почти отсутствуют любые ограничения на его использование, при условии, что область, в которой осуществляют тушение, относительно воздухонепроницаема так, что в ней может быть реализована и поддержана необходимая концентрация реагента тушения. Однако во время процесса тушения при высоких температурах могут выделяться нежелательные продукты разложения, которое представляют серьезную опасность для здоровья человека.

Химический реагент тушения NOVEC1230 представляет собой особенно безвредный для окружающей среды химический реагент тушения, который рассеивается в атмосфере в течение примерно 5 дней. Кроме того, этот химический реагент тушения не оказывает никакого отрицательного воздействия на озоновый слой и не способствует развитию парникового эффекта.
Однако решение согласно настоящему изобретению подходит не только для случаев, в которых возгорание происходит в замкнутом пространстве, в результате чего тушение огня осуществляют быстрым вводом газообразного реагента тушения. Решение согласно изобретению также обеспечивает эффективный сброс давления с соответствующей компенсацией давления и тушит огонь, уже вспыхнувший в замкнутом пространстве, причем эффективно предотвращает даже саму возможность возгорания в замкнутом пространстве. Для профилактической меры этого типа, основанной на инертировании, необходимо обеспечение инертного газа или смеси инертного газа в качестве газообразного "реагента тушения". Таким образом, указанный инертный газ или смесь инертного газа подают в замкнутое пространство в таком объеме, который уменьшает содержание кислорода в атмосфере помещения до значения, при котором воспламеняемость предметов, хранящихся в замкнутом пространстве, снижена до степени, на которой они не могут воспламениться. Для предметов, отличающихся нормальным поведением при воспламенении, эта точка представляет собой концентрацию кислорода, равную примерно 12% по объему. Подача инертного газа или смеси инертного газа может быть осуществлена посредством описанного выше механизма подачи реагента тушения, который активируют управляющим блоком.
Таким образом, для эффективного применения решения согласно изобретению для этого типа профилактических мер предпочтительно предложенное устройство дополнительно содержит механизм для измерения содержания кислорода в атмосфере помещения замкнутого пространства. В зависимости от содержания кислорода в атмосфере замкнутого пространства управляющий блок передает соответствующий управляющий сигнал механизму подачи реагента тушения. Управляющий сигнал указывает, следует ли дополнительно подать инертный газ в атмосферу замкнутого пространства, или необходимо остановить подачу инертного газа, поскольку критическое значение содержания кислорода в атмосфере защищаемого помещения уже достигнуто.
Термин "критическое значение содержания кислорода", который используется здесь, означает, что значение содержания кислорода, при котором воспламеняемость предметов, хранящихся в замкнутом пространстве, уже снижена до степени, на которой они не могут воспламениться или горят с большим трудом.
Когда решение согласно изобретению используют в качестве профилактической меры против возгорания, предпочтительно объемный поток инертного газа или смеси инертного газа, введенного в атмосферу защищаемого помещения для профилактической противопожарной защиты, может быть отрегулирован таким образом, что первоначально устанавливается и поддерживается уровень основного инертирования в атмосфере помещения, в результате чего в случае возгорания объемный поток инертного газа или смеси инертного газа, введенного в атмосферу помещения, должен быть отрегулирован для установки и поддержки уровня полного инертирования.
Термин "уровень основного инертирования", использованный здесь, относится к уменьшенному содержанию кислорода по сравнению с содержанием кислорода в нормальном окружающем воздухе, при этом указанное уменьшенное содержание кислорода еще не представляет угрозы для людей или животных так, что они еще могут находиться в защищенной области без какой-либо угрозы их здоровью. Примером уровня основного инертирования может быть содержание кислорода в защищенной области, соответствующее 15%, 16% или 17% по объему.
Наоборот, термин "уровень полного инертирования" относится к содержанию кислорода, которое дополнительно уменьшено по сравнению с содержанием кислорода уровня основного инертирования и при котором воспламеняемость большинства материалов уже снижена до той степени, на которой они больше не могут гореть. В зависимости от пожарной нагрузки внутри защищенного пространства, концентрация кислорода на уровне полного инертирования обычно лежит в пределах от 11% до 12% по объему. Таким образом, уровень полного инертирования должен соответствовать уровню предотвращения воспламенения, хотя он конечно также может соответствовать концентрации кислорода, которая ниже характерной концентрации кислорода, соответствующей уровню предотвращения воспламенения.
2
Наконец, также в соответствии со способом согласно изобретению предпочтительно определяют качество воздуха в помещении на непрерывной основе или в заданные периоды времени, и/или при наступлении заданных событий, в результате чего объемный поток свежего воздуха, поданного в атмосферу защищаемого помещения в качестве приточного воздуха, регулируют в зависимости от определенного качества воздуха в помещении. Таким образом, определяют качество воздуха в помещении косвенным способом, например измерением содержания СО в атмосфере помещения.
В частности, при использовании решения согласно изобретению в области, в которой атмосфера в помещении может содержать вещества, частицы и т.д., которые потенциально вредны для здоровья человека, например в лабораторном помещении, выпускной воздух, извлеченный из атмосферы помещения, сначала должен быть обработан, в частности, фильтрованием или стерилизацией при необходимости перед его выпуском во внешнюю атмосферу. Однако предпочтительно, по меньшей мере, часть выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы помещения, после обработки также может быть снова возвращена в атмосферу помещения в качестве приточного воздуха.
Далее при более подробном описании предпочтительных вариантов выполнения устройства согласно изобретению будет сделана ссылка на приложенные чертежи.
Фиг.1 иллюстрирует схематично изображенный первый вариант осуществления устройства согласно изобретению.
Фиг.2 иллюстрирует схематично изображенный второй вариант осуществления устройства согласно изобретению.
Фиг.3 иллюстрирует блок-схему, иллюстрирующую компенсацию давления или сброс давления, осуществленные в замкнутом пространстве в соответствии с решением согласно изобретению.
На Фиг.1 показан первый вариант осуществления устройства согласно настоящему изобретению для тушения пожара, который вспыхнул в замкнутом пространстве 10. Устройство содержит источник 11 инертного газа для снабжения реагентом тушения, который при нормальных условиях имеет газообразную форму. В изображенном варианте осуществления изобретения источник 11 инертного газа содержит батарею 11а газовых баллонов, расположенных за пределами пространства 10, в которых реагент тушения, например азот, сохраняется под высоким давлением.
Баллоны 11а высокого давления соединены с пространством 10 через механизм 17 подачи реагента тушения. В особенности, механизм 17 подачи реагента тушения содержит систему 17а подающего трубопровода с одной стороны и с другой стороны систему 17b выходных газовых форсунок, расположенных внутри пространства 10. Механизм 17 подачи реагента тушения сконструирован таким образом, что в случае возгорания (или при необходимости) реагент тушения, сохраненный в баллонах 11а высокого давления, может быть подан в замкнутое пространство 10 с максимальной скоростью. В частности, газ тушения может быть выпущен таким образом через форсунки 17b тушения в атмосферу помещения пространства 10 в максимально короткий промежуток времени так, что в пространстве 10 может быть достигнуто полное инертирование, например, необходимое для тушения пожара.
Для достижения регулируемой подачи в атмосферу помещения реагента тушения, сохраненного в баллонах 11а высокого давления, с механизмом 17 подачи реагента тушения дополнительно соединен управляемый клапан V1, который в случае возгорания (или при необходимости) открывается полностью или только частично для соединения таким образом баллонов 11а высокого давления с пространством 10 и заполнения пространства 10 газообразным реагентом тушения.
Вариант осуществления устройства согласно изобретению, изображенный на Фиг.1, дополнительно содержит механизм 12 сброса давления. Указанный механизм 12 сброса давления состоит из вырабатывающего отрицательное давление механизма 13 и управляющего блока 14.
В системе, схематично изображенной на Фиг.1, вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 с одной стороны содержит механизм 13а воздухозабора и с другой стороны систему 13b трубопроводов воздухозабора, соединенную с указанным механизмом 13а воздухозабора. Система 13b трубопроводов воздухозабора соединена с внутренней частью замкнутого пространства 10 через всасывающие отверстия 13с. Таким образом обеспечена возможность всасывания или извлечения воздуха или газа из внутренней части пространства посредством механизма 13а воздухозабора и вывода в качестве выпускного воздуха, например, наружу.
Управляющий блок 14 для вырабатывающего отрицательное давление механизма 13 соединен с одной стороны с механизмом 13а воздухозабора и с другой стороны с активируемым регулировочным клапаном V2, соединенным с вырабатывающим отрицательное давление механизмом 13. В изображенном на чертеже варианте осуществления изобретения управляющий блок 14 соответственно выполняет не только функцию управления механизмом 17 подачи реагента тушения, но также и функцию управления механизмом 13а воздухозабора.
х
х
max
х
х
х
max
max
В частности, управляющий блок 14 сконструирован с возможностью управления механизмом 13а воздухозабора, входящим в состав вырабатывающего отрицательное давление механизма 13, в качестве функции давления р, преобладающего в атмосфере помещения замкнутого пространства 10, таким образом, что давление р, преобладающее в атмосфере помещения, не превышает заданное максимальное значение p давления. Для этого вариант осуществления изобретения, изображенный на Фиг.1, содержит измеряющий давление механизм 15 для измерения физического давления газа в атмосфере помещения внутри замкнутого пространства 10. Измеряющий давление механизм 15 сконструирован с возможностью измерения давления р, преобладающего в текущий момент в атмосфере помещения, непрерывно или в заданные периоды времени, или при наступлении заданных событий и передачи измеренных значений в управляющий блок 14. На основе этого текущего преобладающего давления р управляющий блок 14 соответственно активирует вырабатывающий отрицательное давление механизм 13, т.е. механизм 13а воздухозабора и/или регулировочный клапан V2, связанный с указанным вырабатывающим отрицательное давление механизмом 13 в варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.1. Управляющий блок 14 сравнивает текущее давление р, преобладающее в атмосфере помещения замкнутого пространства 10, с заданным максимальным значением p давления. При превышении текущим давлением заданного максимального значения p управляющий блок 14 посылает соответствующий управляющий сигнал, например, в механизм 13а воздухозабора, входящий в состав вырабатывающего отрицательное давление механизма 13.
max
х
max
В варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.1, механизм 13а воздухозабора выполнен в форме вентилятора. При приеме управляющего сигнала, переданного управляющим блоком 14 в механизм 13а воздухозабора при превышении текущим давлением заданного максимального значения p, предпочтительно регулируются оба параметра вентилятора 13а: частота вращения и направление вращения. Таким образом в принципе может быть достигнут достаточный объем газа или воздуха, извлеченный из атмосферы замкнутого пространства 10 в единицу времени через систему 13b трубопроводов воздухозабора, соединенную с механизмом 13а воздухозабора. Благодаря этому текущее преобладающее давление р в атмосфере пространства 10 не превышает максимального значения p даже при быстром вводе газообразного реагента тушения.
х
Разумеется, также может быть предусмотрено, вместо измерения текущего давления р, вычисление или оценка объема введенного реагента тушения. В этом случае управляющий блок 14 должен быть сконструирован с возможностью соответствующей активации механизма 17 подачи реагента тушения таким образом, что обеспеченный газ тушения подают в атмосферу помещения регулируемым способом. Количество газа тушения, введенного в пространство 10, может быть отрегулировано управляющим блоком, инициирующим активацию соответствующего регулировочного клапана V1, как описано выше.
В дополнительном развитии решения согласно изобретению, которое также включено в объем настоящего изобретения, схематично изображенном на Фиг.1, система тушения пожара дополнительно оборудована системой 16 обнаружения возгорания для обнаружения, по меньшей мере, одного признака возгорания в атмосфере замкнутого пространства 10. Система 16 обнаружения возгорания предпочтительно выполнена в форме всасывающей системы, которая всасывает представительную пробу воздуха или газа из атмосферы помещения и направляет ее в датчик (не показан на Фиг.1) для обнаружения, по меньшей мере, одного признака возгорания.
Сигналы, переданные устройством 16 обнаружения возгорания в управляющий блок 14 предпочтительно на непрерывной основе или в заданные моменты времени, или при наступлении заданных событий, используются управляющим блоком 14 - в случае необходимости после дополнительной обработки или оценки - для соответствующего управления механизмом 17 подачи реагента тушения и/или регулировочным клапаном V1. В частности, предусмотрено, что управляющий блок 14 передает соответствующий сигнал в механизм 17 подачи реагента тушения при обнаружении возгорания устройством 16 обнаружения возгорания.
х
х
min
Как отмечено выше, в варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.1, управляющий блок 14 сконструирован с возможностью взаимодействия с вентилятором, который используют в качестве механизма 13а воздухозабора регулируемым способом для выпуска объема газа или воздуха, извлеченного из атмосферы помещения, наружу через систему 13b трубопроводов воздухозабора. Поскольку управляющий блок 14 также может дополнительно регулировать направление вращения вентилятора 13а, некоторый объем воздуха или газа при необходимости также может быть введен в атмосферу замкнутого пространства 10 вырабатывающим отрицательное давление механизмом 13. В этом состоит конкретное преимущество, если в пространстве 10 необходимо создать специальный избыток давления по сравнению с внешней атмосферой. Соответственно, в варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.1, управляющий блок 14 дополнительно сконструирован с возможностью управления вырабатывающим отрицательное давление механизмом 13 в качестве функции преобладающего (текущего) давления р в атмосфере помещения замкнутого пространства 10 таким образом, что преобладающее давление р в атмосфере замкнутого помещения не падает ниже заданного минимального значения p.
х
max
min
х
max
min
х
max
min
Для этого управляющий блок 14 сравнивает измеренное или установленное, или вычисленное текущее преобладающее давление р в замкнутом пространстве 10 с максимальным значением p с одной стороны и с минимальным значением p с другой стороны. Если текущее давление р больше максимального значения p или меньше минимального значения p, вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 таким образом соответственно приводится в действие. Вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 должен быть приведен в действие таким образом, чтобы текущее давление р, преобладающее в атмосфере помещения пространства 10, не превышало максимального значения p и не было ниже минимального значения p.
х
max
min
1
Таким образом, если даже вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 даст сбой или выйдет из строя, он тем не менее в принципе все еще должен обеспечивать преобладающее давление р в атмосфере помещения замкнутого пространства 10, которое не больше заданного максимального значения p и/или не меньше заданного минимального значения p, для чего механизм 12 сброса давления может дополнительно содержать, по меньшей мере, один (механический) клапан 18 сброса давления в качестве дополнительной меры безопасности. Действие такого клапана 18 сброса давления известно из уровня техники. Клапан 18 сброса давления должен быть сконструирован с возможностью автоматического открытия при превышении текущим давлением заданного первого значения p давления для обеспечения сброса давления в замкнутом пространстве 10.
1
1
max
Кроме того, дополнительный клапан 18 сброса давления предпочтительно сконструирован с возможностью автоматического закрытия после снижения текущего давления ниже заданного первого значения p. Заданное первое значение p давления, при превышении которого клапан 18 сброса давления открывается автоматически, предпочтительно больше или равно заданному максимальному значению p, которое для управляющего блока 14 является порогом срабатывания для активации вырабатывающего отрицательное давление механизма 13.
2
2
2
min
Предпочтительное дополнительное развитие последнего описанного варианта реализации изобретения, в котором система дополнительно содержит, по меньшей мере, один предпочтительно механически действующий клапан 18 сброса давления для обеспечения отказоустойчивого надежного сброса давления, предусматривает клапан 18 сброса давления, дополнительно сконструированный с возможностью автоматического открытия после падения давления ниже заданного второго значения р и закрытия снова после повторного роста давления и превышения заданного второго значения p еще раз. Это заданное второе значение p давления таким образом должно быть меньше или равно минимальному значению p, которое является нижним порогом срабатывания для активации вырабатывающего отрицательное давление механизма 13.
Дополнительный предпочтительный вариант осуществления устройства согласно изобретению схематически показан на Фиг.2. Вариант осуществления изобретения, изображенный на Фиг.2, по существу, соответствует варианту осуществления изобретения, описанному выше со ссылкой на Фиг.1, однако в системе, показанной на Фиг.2, отсутствует механизм воздухозабора в качестве вырабатывающего отрицательное давление механизма 13. Вместо него в качестве вырабатывающего отрицательное давление механизма 13 используется компрессор 19, расположенный внутри пространства 10, который таким образом служит для сжатия, по меньшей мере, части выпускного воздуха, который должен быть удален из газообразной атмосферы защищаемого помещения.
В этом варианте осуществления изобретения предусмотрен дополнительный резервуар-хранилище 20 высокого давления, соединенный с компрессором 19, в котором сжатый выпускной воздух может быть буферизован посредством компрессора 19. Резервуар-хранилище 20 высокого давления соединен через трехходовой клапан V2, V3 с системой 13b, 21 трубопровода, ведущего наружу, через которую выпускной воздух, сжатый компрессором 19, и/или сжатый выпускной воздух, буферизованный в резервуаре-хранилище 20 высокого давления, может быть выпущен из внутренней части пространства 10.
Устройство, изображенное на Фиг.2, дополнительно содержит систему приточного воздуха, состоящую из вентилятора 22 приточного воздуха, посредством которого свежий воздух может быть подан в атмосферу защищаемого помещения через систему 17а подающего трубопровода и систему 17b выходных форсунок. Кроме того, дополнительно предусмотрена система воздушной вытяжки, содержащая вытяжной вентилятор 23, которая соединена с внутренней частью пространства 10 посредством системы 13b воздухозабора и заборного отверстия 13с и может извлекать выпускной воздух наружу регулируемым способом. Как вентилятором 22 приточного воздуха, так и вытяжным вентилятором 23 соответственно может управлять управляющий блок 14.
Таким образом, в замкнутом пространстве 10 может быть предусмотрен принудительный воздухообмен для осуществления обмена между воздухом в защищаемом пространстве и внешним или свежим воздухом. В помещениях, в которых, например, присутствуют люди, воздухообмен необходим для снабжения кислородом, рассеяния углекислого газа и предотвращения конденсации. Воздухообмен также часто бывает необходим в складах, в которых люди отсутствуют или присутствуют краткий период времени, например, для удаления вредных веществ, испаренных товарами, хранящимися в складе. Если корпус здания или пространства выполнен фактически воздухонепроницаемым в соответствии с современными строительными технологиями, нерегулируемый воздухообмен отсутствует, что может привести к нежеланному и неуправляемому обмену веществами между атмосферой помещения и внешней атмосферой. Для таких помещений может быть использована вентиляционная система, обеспечивающая необходимый воздухообмен.
Вентиляционная система представляет собой механизм для снабжения свежим воздухом жилых или рабочих помещений и соответственно удаления "использованного" или нечистого выпускного воздуха. В зависимости от применения, различают системы, управляющие приточным воздухом (системы приточной вентиляции), выпускным воздухом (системы вытяжной вентиляции), или комбинированные приточно/вытяжные вентиляционные системы.
Вариант осуществления изобретения, изображенный на Фиг.2, использует батарею 11а газовых баллонов в качестве источника инертного газа, которая соединена с системой 17а подающего трубопровода через трехходовый клапан V1. Система 13b трубопроводов воздухозабора аналогично соединена с системой 17а подающего трубопровода через отводную линию 13d и трехходовой клапан V4. Клапаны V2 и V4 соответствующим образом активируются управляющим блоком 14 так, что отводная линия 13d, клапаны V2, V4, вытяжной вентилятор 23 и система 13b трубопровода формируют циркуляционную систему.
В системе 17а подающего трубопровода может быть установлен датчик объемного потока, не показанный на Фиг.2, измеряющий полный объемный поток, поданный в атмосферу защищаемого помещения, и передающий измеренное значение в управляющий блок 14. Полный объемный поток, поданный в атмосферу защищаемого помещения в единицу времени, состоит из объемного потока свежего воздуха и объемного потока инертного газа или реагента тушения.
Соответствующий датчик объемного потока (не показан на Фиг.2) также может быть дополнительно установлен в системе 13b или 21 трубопровода для измерения выпускного объема, извлеченного в единицу времени из внутренней части пространства системой вытяжной вентиляции, и передачи измеренного значения в управляющий блок 14. В соответствии с изобретением, управляющий блок 14 таким образом сравнивает измеренный объемный поток приточного воздуха с измеренным объемным потоком выпускного воздуха и соответственно управляет системой подачи/вытяжки таким образом, что объемный поток приточного воздуха всегда меньше или равен объемному потоку выпускного воздуха. Таким образом, в защищаемом пространстве 10 может быть установлено и/или поддержано уменьшенное атмосферное давление по сравнению с нормальным внешним атмосферным давлением.
В варианте осуществления изобретения, описанном со ссылкой на Фиг.1, управляющий блок 14 выполнен с возможностью активации при необходимости клапана V1 для формирования соединения текучей среды между источником 11а инертного газа и системой 17а подающего трубопровода таким образом, что инертный газ (газообразный реагент тушения), обеспеченный источником 11а инертного газа, может быть подан в атмосферу защищаемого помещения регулируемым способом. Поскольку в случае возгорания необходимо снизить содержание кислорода в атмосфере помещения, по меньшей мере, до уровня предотвращения воспламенения после обнаружения признака возгорания как можно быстрее, подачу свежего воздуха в качестве приточного воздуха прекращают и в атмосферу защищаемого помещения подают только реагент тушения из источника 11а инертного газа. По сравнению с нормальным состоянием объемный поток приточного воздуха таким образом значительно увеличивается, что может привести - при отсутствии каких-либо средств для уравнивания давления или компенсации давления - к увеличению давления в пространстве 10.
Для предотвращения такого увеличения, в варианте осуществления изобретения, изображенном на Фиг.2, использован вырабатывающий отрицательное давление механизм 13, который сжимает, по меньшей мере, часть выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы замкнутого помещения, и буферизует его в вышеуказанном резервуаре-хранилище 20 высокого давления. Остальную часть выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы защищаемого помещения, удаляют через систему выпуска.
Таким образом, вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 также обеспечивает объемный поток выпускного воздуха, по меньшей мере, равный объемному потоку приточного воздуха при быстрой подаче инертного газа в пространство 10, и отсутствует необходимость проектирования системы воздушной вытяжки как таковой для извлечения достаточно большого до некоторой степени объемного потока выпускного воздуха из атмосферы защищаемого помещения.
Процесс сброса давления или компенсации давления, реализованный согласно изобретению, схематично проиллюстрирован в блок-схеме на Фиг.3.
х
х
max
х
На этапе S1 сброс давления или компенсацию давления во внутренней части пространства 10 инициируют при вводе газообразного реагента тушения в защищенную область из источника 11а инертного газа. Затем на этапе S2 измеряют измеряющим давление механизмом 15 давление р в замкнутом пространстве 10 и измеренное значение давления передают в управляющий блок 14. После этого на этапе S3 управляющий блок 14 определяет, достигло ли измеренное давление р максимального предельного значения p, которое задано по желанию и предпочтительно сохранено в памяти управляющего блока. Если нет (НЕТ), процесс возвращается к второму этапу S2 показанного на блок-схеме способа, на котором измеряют текущее давление р внутри пространства 10.
х
max
х
max
Однако, если на этапе S3 способа определено, что измеренное давление р достигло заданного предельного значения p (ДА), управляющий блок 14 передает на этапе S4 соответствующий управляющий сигнал вырабатывающему отрицательное давление механизму 13. Вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 отсасывает на этапах S5-S7 выпускной воздух из атмосферы замкнутого пространства 10 до тех пор, пока давление р в помещении повторно не примет значение ниже заданного предельного значения p.
Как уже описано выше, вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 может быть выполнен в форме системы воздушной вытяжки, содержащей механизм 13а воздухозабора, который извлекает выпускной воздух из (газообразной) атмосферы помещения и удаляет его из пространственного объема регулируемым способом. С другой стороны, однако, вырабатывающий отрицательное давление механизм 13 также может содержать компрессор 19 для сжатия выпускного воздуха, который будет выпущен из атмосферы защищаемого пространства с целью компенсации давления, и таким образом будет осуществлен сброс давления.
Система 13b выпускных трубопроводов может содержать фильтрующий механизм (не показан на Фиг.1 или 2) для соответствующей чистки или обработки выпускного воздуха, извлеченного из атмосферы помещения и из пространственного объема перед его повторной подачей в атмосферу помещения в качестве приточного воздуха или перед его выпуском во внешнюю атмосферу в качестве выпускного воздуха.
Решение согласно изобретению не ограничивается системами пожаротушения, которые только обеспечивают средство для подавления возгорания быстрым вводом газа тушения в замкнутое пространство 10 в случае возгорания. Решение согласно изобретению также может быть использовано, например, в так называемой двухступенчатой системе инертирования, как, например, описано в заявке на выдачу патента Германии DE 19811851 A1.
В этом случае, предпочтительно использование инертного газа или смеси инертного газа в качестве реагента тушения для подавления огня или устранения возгорания на основе так называемого тушащего эффекта.
Преимущество этого устройства состоит в том, что оно дополнительно содержит измеряющий кислород механизм 19 для измерения содержания кислорода в атмосфере замкнутого пространства 10. Этот измеряющий кислород механизм 19, как и механизм 16, обнаруживающий, по меньшей мере, один признак возгорания, предпочтительно сконструирован в форме всасывающей системы. В реализации механизма 16 для обнаружения признака возгорания и в реализации измеряющего кислород механизма 19 использована одна и та же система, действующая по принципу всасывания, в результате чего дополнительно к датчику признака возгорания в камере системы обнаружения расположен датчик кислорода или детектор для измерения содержания кислорода в атмосфере замкнутого пространства 10.
При использовании решения согласно настоящему изобретению в одноступенчатой или многоступенчатой системе инертирования, предпочтительно источник инертного газа содержит систему 11b', 11b” выработки инертного газа в дополнение к батарее 11а газовых баллонов (см. Фиг.1). Система 11b', 11b” выработки инертного газа содержит компрессор 11b” и генератор 11b' инертного газа, соединенный с компрессором. Таким образом, управляющий блок 14 должен быть выполнен с возможностью управления скоростью подачи воздуха компрессора 11b” посредством соответствующих управляющих сигналов. Таким образом, управляющий блок 14 может регулировать объем инертного газа, поданного системой 11b', 11b” инертного газа в единицу времени.
Инертный газ, обеспеченный системой 11b', 11b” инертного газа, подают в защищаемое пространство 10 регулируемым способом через систему 17а подающего трубопровода. Разумеется, система 17а подающего трубопровода также может быть соединена с несколькими защищенными помещениями. В частности, инертный газ, обеспеченный системой 11b', 11b” инертного газа, подают через выходные форсунки 17b, расположенные в соответствующих местах внутри пространства 10.
В этом дополнительном развитии решения согласно изобретению инертный газ, предпочтительно азот, извлекают на месте из окружающего воздуха. Генератор инертного газа, генератор 11b' азота соответственно, действует, например, на основе мембранной технологии или PSA, известной из уровня техники, для выработки обогащенного азотом воздуха, например, с содержанием от 90% до 95% азота по объему. Этот обогащенный азотом воздух может быть использован в качестве инертного газа, поданного в пространство 10 через систему 17а подающего трубопровода. Обогащенный кислородом воздух, полученный в результате процесса выработки инертного газа, выпускают наружу через дополнительную систему трубопроводов.
В частности, управляющий блок 14 может быть выполнен с возможностью управления системой 11b', 11b” инертного газа в качестве функции сигнала инертирования, принятого управляющим блоком 14, таким образом, что объем инертного газа, обеспеченного и введенного в пространство 10, равен значению, подходящему для установки и/или поддержания заданного уровня инертирования в пространстве 10. Желательный уровень инертирования может быть выбран в управляющем блоке 14, например, посредством кнопочного переключателя или защищенного паролем пульта управления (не показан). Разумеется также, что уровень инертирования может быть выбран для выполнения заданной последовательности событий.
Решение согласно изобретению не ограничено вариантами реализации изобретения, изображенными на чертежах в качестве примеров. Напротив, модификации описанных отличительных особенностей, указанные в приложенной формуле, также входят в объем изобретения.
В частности, вместо использования в качестве источника 11 инертного газа батареи газовых баллонов, расположенных за пределами замкнутого пространства 10, предусмотрено использование трубопровода высокого давления, проложенного в замкнутом пространстве 10, по меньшей мере, часть обеспеченного реагента тушения должна сохраняться под высоким давлением в этом трубопроводе высокого давления. Трубопровод высокого давления должен дополнительно содержать, по меньшей мере, один выпускной клапан, который может быть активирован управляющим блоком 14 и который соединен с механизмом 17 подачи реагента тушения.