СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ОПАСНОСТИ ВОЗГОРАНИЯ И ТУШЕНИЯ ПОЖАРА В ЗАЩИЩЕННОМ ПОМЕЩЕНИИ
SYSTEM OF FIRE EXTINGUISHING WITH INERT GAS TO REDUCE RISK OF FIRE AND FIRE EXTINGUISHING IN PROTECTED ROOM

Настоящее изобретение относится к системе пожаротушения инертным газом для снижения опасности возгорания и тушения пожара в защищенном помещении, причем система пожаротушения инертным газом содержит, по меньшей мере, один газгольдер высокого давления, в котором хранится кислородовытесняющий газ под высоким давлением, при этом газгольдер высокого давления соединяется с магистральным трубопроводом через быстрооткрывающийся клапан, и при этом дополнительно имеется трубопровод для пожаротушения, который, с одной стороны, соединяется с магистральным трубопроводом через редукционное устройство, а с другой стороны - с форсунками для пожаротушения.
В принципе, этот тип системы пожаротушения инертным газом известен в известном уровне техники. Например, в немецкой заявке на патент DE 198 11 851 A1 представлена система пожаротушения инертным газом, предназначенная для снижения содержания кислорода в закрытом помещении (далее - «защищенное помещение») до определенного уровня базовой инертизации и, в случае пожара, для быстрого снижения содержания кислорода дополнительно до определенного уровня полной инертизации, тем самым способствуя эффективному тушению пожара, который вспыхнул в защищенном помещении, в то же время сохраняя минимальное пространство, необходимое для цилиндров с инертным газом, в которых хранится кислородовытесняющий газ под высоким давлением.
Основной принцип техники пожаротушения инертным газом заключается в знании того, что в закрытом помещении, в которое лишь случайно входят люди или животные, и в котором установленное оборудование реагирует на действие воды, опасности пожара можно противостоять путем снижения концентрации кислорода в соответствующем участке до значения, например, в среднем, приблизительно, 12% по объему. При такой (сниженной) концентрации кислорода большинство горючих материалов не могут больше воспламеняться. Соответственно, основные сферы применения техники тушения пожара инертным газом включают в себя IT сферы, помещения для коммутации и распределения электрической энергии, закрытые производственные помещения, а также складские помещения, в которых хранятся ценные промышленные товары. Эффект пожаротушения, вытекающий из этого способа, основан на принципе вытеснения кислорода. Как известно, обычный окружающий воздух по объему содержит 21% кислорода, 78% азота и 1% других газов. С целью пожаротушения, содержание кислорода в атмосфере закрытого помещения снижается путем впуска кислородовытесняющего газа, например, азота. Известно, что эффект пожаротушения начинается, как только процентное содержание кислорода падает ниже примерно 15% по объему. В зависимости от горючих материалов, хранимых в защищенном помещении, может стать необходимым дополнительное снижение процентного содержания кислорода до 12% по объему, как приведено в вышеупомянутом примере.
Термин «уровень базовой инертизации», используемый в данном документе, следует понимать, как относящийся к пониженному процентному содержанию кислорода по сравнению с содержанием кислорода в обычном окружающем воздухе, однако, при этом такое пониженное процентное содержание кислорода не представляет никакой опасности для людей или животных, так что они могут входить в защищенное помещение без каких-либо проблем (т.е., без специальных защитных средств, например, кислородной маски). Уровень базовой инертизации соответствует содержанию кислорода внутри защищенного помещения, например, приблизительно 15%, 16% или 17% по объему.
С другой стороны, термин «уровень полной инертизации» следует понимать, как относящийся к содержанию кислорода, который дополнительно снижен по сравнению с содержанием кислорода при уровне базовой инертизации, так что воспламеняемость большинства материалов уже снижена до такой степени, что они больше не могут воспламеняться. В зависимости от пожарной нагрузки внутри соответствующего защищенного помещения, уровень полной инертизации, в основном, варьируется от 11% до 12% содержания кислорода по объему.
В многоэтапном способе инертизации, известном, например, из печатной публикации DE 198 11 851 A1, содержание кислорода уменьшается поэтапно, следовательно, «техника пожаротушения инертным газом» применяется для снижения содержания кислорода в защищенном помещении до определенного пониженного уровня (уровень базовой инертизации), например, 16% по объему путем впуска в помещение, в котором имеется опасность возгорания, или уже происходит пожар, кислородовытесняющего газа, например, двуокиси углерода, азота, благородных газов или их смесей, при этом, в случае пожара содержание кислорода затем дополнительно снижается до определенного уровня полной инертизации, например, 12% по объему или ниже. Если генератор инертного газа, например, азотный генератор, используется в качестве источника инертного газа при таком двухэтапном способе инертизации для снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня (уровень базовой инертизации), можно добиться, чтобы поддерживалось наименьшее возможное количество газгольдеров высокого давления необходимого для полной инертизации, в которых кислородовытесняющий газ или газовая смесь (далее-просто «инертный газ») хранится в сжатом состоянии.
Однако, при практическом использовании вышеупомянутого и, по сути, известного двухэтапного способа инертизации, оказалось проблематичным в определенных случаях, что инертизация защищенного помещения для установления заданного пониженного уровня, например, уровня базовой или полной инертизации, не может происходить в соответствии с заданной последовательностью событий. В частности, общеизвестные многоэтапные системы пожаротушения инертным газом не предусматривают тот факт, что иногда требуется постепенно проводить инертизацию защищенного помещения; то есть регулировать заданные пониженные уровни поэтапно в соответствии с разными последовательностями событий, при этом эти последовательности событий могут быть адаптированы к определенным условиям. В многоэтапном способе инертизации, известным из печатной публикации DE 198 11 851 A1, когда инертный газ впускается в атмосферу защищенного помещения, чтобы установить определенный пониженный уровень, способ не разграничивает установку уровня базовой инертизации и уровня полной инертизации в атмосфере помещения. Другими словами, независимо от того, какой пониженный уровень должен быть установлен с помощью известного способа, инертизация защищенного помещения соответствует одной и той же кривой инертизации.
Под используемым здесь термином «кривая инертизации» следует понимать временное изменение содержания кислорода, когда кислородовытесняющий газ (инертный газ) впускается в атмосферу защищенного помещения.
В силу данного ограничения система пожаротушения инертным газом, описанная, например, в печатной публикации DE 198 11 851 A1, не пригодна или условно пригодна в качестве многозонной системы пожаротушения, поскольку инертизация не может быть адаптирована к отдельным защищенным помещениям. В частности, не принят во внимание тот факт, что, например, в случае, если помещения имеют разные размеры, максимальный объем инертного газа, впускаемый в единицу времени с целью инертизации, должен быть адаптирован к соответствующему защищенному помещению. Заданное стравливание давления, а также сопротивление давления пространственной оболочки помещения, в частности, предписывают максимальный допустимый объем инертного газа, впускаемого в единицу времени в данном контексте. Этот максимальный допустимый объем инертного газа, впускаемого в защищенное помещение в единицу времени, определяет последовательность событий во время инертизации защищенного помещения; то есть кривая инертизации применима к помещению.
При применении системы пожаротушения инертным газом в качестве многозонной системы, при которой одна и та же система пожаротушения инертным газом обеспечивает превентивную защиту от пожара или тушение пожара для множества защищенных помещений, возникает проблема, что независимо от того, в какое из множества защищенных помещений должен быть впущен кислородовытесняющий газ, инертизация каждого защищенного помещения должна проводиться в соответствии с одной и той же последовательностью событий. Следовательно, при использовании обычных многозонных систем пожаротушения, в защищенное помещение относительно небольшого пространственного объема подается такой же объем кислородовытесняющего газа в единицу времени, что и в защищенное помещение, имеющее пропорционально больший пространственный объем. Поскольку объем инертного газа, который может быть подан в единицу времени посредством системы пожаротушения инертным газом зависит, в частности, от заданных мер по стравливанию давления для соответствующего защищенного помещения, это означает, что инертизация защищенного помещения может иногда занимать значительно большее время, чем это возможно в действительности.
Учитывая данную проблему, изобретение основано на задаче дополнительной разработки системы пожаротушения инертным газом известной, например, из печатной публикации DE 198 11 851 A1 чтобы проведение инертизации защищенного помещения, то есть установление пониженного уровня в атмосфере защищенного помещения, могло обеспечить соответствующие различные последовательности событий.
Чтобы решить эту задачу, предлагается система пожаротушения инертным газом типа, упомянутого в начале, в которой редукционное устройство содержит, по меньшей мере, два параллельные ответвления, каждое ответвление имеет редукционный механизм, при этом каждое параллельное ответвление может быть соединено с магистральным трубопроводом и трубопроводом для пожаротушения посредством регулируемого клапана, и при этом каждый редукционный механизм выполнен с возможностью понижения входного высокого давления до низкого выходного давления в соответствии с редукционной характеристической кривой. Под используемыми здесь терминами «входное давление» и «выходное давление» понимается гидростатическое давление среды (кислородовытесняющий газ), действующее в каждом случае на входную и выходную сторону соответствующего редукционного механизма.
Преимущества, достигаемые с помощью решений, предложенных в изобретении, очевидны. Так как редукционное устройство, через которое трубопровод для пожаротушения, подключенный к форсункам для пожаротушения, соединяется с магистральным трубопроводом (коллектором) высокого давления, содержит множество параллельных ответвлений, приводимых в действие, если необходимо, путем регулирования соответствующих клапанов, каждый из которых имеет соответствующий редукционный механизм с известной редукционной характеристической кривой, снижение давления, которое должно быть обеспечено редукционным устройством, может быть легко адаптировано к каждому соответствующему применению путем надлежащего регулирования клапанов, расположенных в параллельных ответвлениях. Таким образом, можно, например, установить редукционный механизм в первом, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлениях, при этом редукционная характеристическая кривая механизма имеет четко выраженный более крутой наклон по сравнению с наклоном редукционной характеристической кривой механизма, установленного во втором параллельном ответвлении. Использование редукционного механизма первого, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений, для снижения давления в этом примере, дает возможность увеличить объем кислородовытесняющего газа, подаваемого в трубопровод для пожаротушения из системы пожаротушения инертным газом в единицу времени, по сравнению с использованием редукционного механизма второго параллельного ответвления для снижения давления. Это способствует изменению последовательности событий в соответствии с потребностью в одной и той же системе пожаротушения инертным газом при заполнении защищенного помещения, и ее адаптации, например, к стравливанию давления, предусмотренному для заполняемого помещения.
Используемый здесь термин «редукционная характеристическая кривая», относится к зависимости выходного давления редукционного механизма от выходного давления. Следовательно, это характеристическая кривая входного/выходного давления. Редукционная характеристическая кривая редукционного механизма особо важна с точки зрения того, как изменяется содержание кислорода в защищенном помещении с течением времени в процессе инертизации, при этом такое изменение во времени содержания кислорода также именуется здесь «кривой инертизации».
Таким образом, очевидно, что решение, предложенное в изобретении, может предусматривать многозонную систему пожаротушения инертным газом, с помощью которой объем кислородовытесняющего газа, который упомянутая система пожаротушения инертным газом подает в единицу времени в защищенное помещение, может быть адаптирован, например, к нештатным ситуациям стравливания давления соответствующего помещения.
Более того, решение, предложенное в изобретении, также способствует установлению соответствующих пониженных уровней в многоэтапном способе инертизации, например, уровня базовой или полной инертизации, в каждом случае в соответствии с разными кривыми инертизации.
При предпочтительной дополнительной разработке решения, предложенного в изобретении, система пожаротушения инертным газом также содержит блок управления для автоматического выполнения многоэтапного способа инертизации, в котором содержание кислорода в защищенном помещении сначала снижается до первого пониженного уровня (например, уровня базовой инертизации) и, если необходимо, например, в случае пожара, последовательно дополнительно снижается до одного или множества заданных пониженных уровней. При такой дополнительной разработке, блок управления предпочтительно выполнен с возможностью регулирования клапанов редукционного устройства, чтобы установить соответствующий пониженный уровень, содержание кислорода в защищенном помещении снижается в соответствии с заданной кривой инертизации.
Следовательно, такая разработка позволяет инертизации, необходимой для установления соответствующих пониженных уровней в многоэтапном способе инертизации, происходить автоматически в соответствии с различными последовательностями событий, адаптированных к каждому соответствующему пониженному уровню.
При одном варианте реализации упомянутой дополнительной разработки предпочтительно, чтобы блок управления, с одной стороны, был выполнен с возможностью регулирования клапанов редукционного устройства с целью снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня, чтобы только одно первое параллельное ответвление, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений, было подключено к магистральному трубопроводу (коллектору) высокого давления и трубопроводу для пожаротушения, и, с другой стороны, был выполнен с возможностью регулирования клапанов редукционного устройства с целью дополнительного снижения содержания кислорода до второго пониженного уровня, чтобы только одно второе параллельное ответвление, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений, было подключено к магистральному трубопроводу (коллектору) высокого давления и трубопроводу для пожаротушения, при этом редукционная характеристическая кривая редукционного механизма, расположенного в первом параллельном ответвлении, отличается от редукционной характеристической кривой редукционного механизма, расположенного во втором параллельном ответвлении. Таким образом, при такой реализации решения, предложенного в изобретении, можно выбрать редукционную характеристическую кривую для второго параллельного ответвления, посредством которого магистральный трубопровод высокого давления и трубопровод для пожаротушения низкого давления соединяются вместе, когда содержание кислорода в защищенном помещении дополнительно снижается от существующего первого пониженного уровня до заданного второго пониженного уровня, которая имеет относительно большой наклон по сравнению с наклоном редукционной характеристической кривой редукционного механизма, используемого во втором параллельном ответвлении. При выборе редукционных характеристических кривых для редукционных механизмов таким способом, содержание кислорода в защищенном помещении может быть снижено с первого пониженного уровня до второго пониженного уровня пропорционально быстрее, чем при понижении содержания кислорода, например, с нормального уровня до первого пониженного уровня.
В случае двухэтапного способа инертизации, при котором первый пониженный уровень соответствует, например, уровню базовой инертизации, а второй пониженный уровень соответствует, например, уровню полной инертизации, система пожаротушения инертным газом в соответствии с изобретением может обеспечить самое быстрое возможное снижение содержания кислорода с уровня базовой инертизации до уровня полной инертизации, например, в случае пожара. Однако, редукционные механизмы, применяемые в процессе инертизации, должны быть предпочтительно выполнены в отношении их редукционных характеристических кривых таким образом, чтобы не превышать максимальный допустимый объем кислородовытесняющего газа, который должен подаваться в определенное защищенное помещение в единицу времени, в частности, чтобы учитывать требования по эффективному стравливанию давления при заполнении защищенного помещения и предотвращать возможное повреждение пространственной оболочки помещения.
Альтернативно последнему приведенному варианту, можно выполнить блок управления с возможностью регулирования клапанов редукционного устройства для снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня, например, уровня базовой инертизации, чтобы только одно первое параллельное ответвление, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений редукционного устройства, было подключено к магистральному трубопроводу (коллектору) высокого давления и трубопроводу для пожаротушения низкого давления, при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью регулирования клапанов редукционного устройства для дополнительного снижения содержания кислорода до второго пониженного уровня, например, уровня полной инертизации, чтобы первое параллельное ответвление и второе параллельное ответвление, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений были подключены к магистральному трубопроводу и трубопроводу для пожаротушения. При таком варианте, в отличие от варианта, описанного ранее, редукционные механизмы, расположенные в первом и втором параллельном ответвлении, могут иметь идентичные редукционные характеристические кривые.
Если и первое, и второе параллельное ответвление редукционного устройства подключены к магистральному трубопроводу и трубопроводу для пожаротушения для дополнительного снижения содержания кислорода до второго пониженного уровня, можно добиться более быстрого снижения содержания кислорода до второго пониженного уровня по сравнению со снижением содержания кислорода до первого пониженного уровня. Таким образом, дополнительное снижение до второго пониженного уровня происходит в соответствии с более крутой кривой инертизации, чем кривая инертизации, применимая к снижению содержания кислорода до первого пониженного уровня. Также в варианте, описанном ранее, если содержание кислорода снижается до второго пониженного уровня, также предпочтительно, чтобы объем кислородовытесняющего газа, подаваемого в защищенное помещение в единицу времени, не превышал максимально допустимый объем потока, предусмотренный для защищенного помещения, особенно в отношении заданного стравливания давления.
Решение, предложенное в изобретении, не ограничено тем, что редукционное устройство содержит только два параллельных ответвления. Конкретно, в сферах применения, в которых инертизация (пониженный уровень) защищенного помещения должна проводиться в более чем два этапа, редукционное устройство должно содержать, соответственно, большее количество параллельных ответвлений. Таким образом, допустимо, чтобы система пожаротушения инертным газом сначала снижала содержание кислорода в защищенном помещении, например, до уровня базовой инертизации, при этом в случае пожара в защищенном помещении (или если необходимо) содержание кислорода может быть дополнительно снижено с уровня базовой инертизации до низкого пониженного уровня и непрерывно поддерживаться на этом пониженном уровне в течение заданного периода времени, при этом содержание кислорода затем последовательно дополнительно снижается с упомянутого пониженного уровня до уровня полной инертизации, если пожар еще не вспыхнул по прошествии определенного заранее периода времени. Чтобы можно было отдельно адаптировать последовательность событий и, в частности, кривую инертизации, при проведении такого типа (трехэтапная) инертизации защищенного помещения при установлении соответствующего пониженного уровня (уровень базовой инертизации, пониженный уровень, уровень полной инертизации) для каждого реализуемого снижения содержания кислорода, предпочтительно, чтобы редукционное устройство системы пожаротушения инертным газом в соответствии с изобретением содержало, по меньшей мере, три параллельных ответвления, каждое из которых имеет соответствующий редукционный механизм, при этом каждое параллельное ответвление соединено с магистральным трубопроводом и трубопроводом для пожаротушения посредством регулируемого клапана, и при этом каждый редукционный механизм выполнен с возможностью снижения высокого входного давления до низкого выходного давления в соответствии с известной редукционной характеристической кривой. В таком предпочтительном варианте системы пожаротушения инертным газом, дополнительно предпочтительно, чтобы блок управления был выполнен с возможностью регулирования клапанов редукционных устройств с целью снижения содержания кислорода со второго пониженного уровня до третьего пониженного уровня (например, уровень полной инертизации), чтобы только третье параллельное ответвление, по меньшей мере, из трех параллельных ответвлений было подключено к магистральному трубопроводу и трубопроводу для пожаротушения.
Таким образом, решение, предложенное в изобретении, предоставляет возможность применять различные меры по снижению давления для каждого этапа инертизации (каждый пониженный уровень) многоэтапного способа инертизации, чтобы по отдельности установить объем кислородовытесняющего газа, подаваемого в защищенное помещение в единицу времени, при установлении соответствующего пониженного уровня, чтобы содержание кислорода можно было снизить до отдельных пониженных уровней в соответствии с разными кривыми инертизации. Особое преимущество заключается в том, что требуются различные объемы кислородовытесняющего газа, чтобы установить отдельные пониженные уровни, т.е., между соответствующими пониженными уровнями имеются разные интервалы.
В технике пожаротушения обычно используются диафрагмы давления в качестве редукционных механизмов, чтобы понизить относительно высокое входное давление (например, 300 бар) до выходного давления, например, 60 бар в среднем. Редукционный механизм, выполненный в виде диафрагмы давления, имеет редукционную характеристическую кривую, в которой выходное давление пропорционально зависит от входного давления. При открывании быстрооткрывающихся клапанов системы пожаротушения инертным газом, кислородовытесняющий газ, хранящийся под высоким давлением, по меньшей мере, в одном газгольдере высокого давления, поступает в магистральный трубопровод (коллектор) высокого давления, при этом редукционный механизм снижает высокое давление газа в магистральном трубопроводе до рабочего давления, например, 60 бар. Следовательно, трубопровод для пожаротушения может быть выполнен в виде трубопровода низкого давления, а коллектор высокого давления должен быть выбран для магистрального трубопровода.
Следует помнить, что во время инертизации защищенного помещения исходное высокое давление в магистральном трубопроводе высокого давления относительно быстро падает с опорожнением, по меньшей мере, одного газгольдера высокого давления, соединенного с магистральным трубопроводом через открытый быстрооткрывающийся клапан. Если диафрагма давления используется в качестве редукционного механизма, т.е., перегородка с расточенным отверстием, на кривой инертизации появляется пик высокого давления в начале процесса инертизации, которое падает относительно быстро пропорционально давлению в магистральном трубопроводе. Однако, такой тип пика давления в начале процесса инертизации проблематичен с точки зрения стравливания давления, которое соответствует защищенному помещению, поскольку стравливание давления адаптировано к максимальному объему кислородовытесняющего газа, впускаемого в атмосферу защищенного помещения в единицу времени.
Таким образом, в такой системе пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, некоторые редукционные механизмы имели редукционную характеристическую кривую, в которой выходное давление, независимо от установленного входного давления, не превышало заданное значение вне определенного диапазона давления (рабочий диапазон). Редукционный механизм, имеющий линейную редукционную характеристическую кривую, например, регулятор давления, обеспечивает, чтобы, несмотря на разные давления на входной стороне (входное давление), определенное выходное давление не будет превышено на выходной стороне. Поэтому редукционный механизм, выполненный в виде регулятора давления, может содержать, например, пружинную диафрагму, при этом давление на входной стороне действует на упомянутую диафрагму. Диафрагма должна быть дополнительно соединена с клапаном, чтобы клапан дополнительно непрерывно закрывался, чем выше давление на выходной стороне. По достижении (регулируемого) максимального допустимого выходного давления, клапан должен полностью отсечь поток газа.
Решение, предложенное в изобретении, не ограничивается наличием только одного газгольдера высокого давления в системе пожаротушения инертным газом. В одном предпочтительном варианте, система пожаротушения инертным газом содержит, по меньшей мере, два газгольдера высокого давления, соединенных с магистральным трубопроводом через быстрооткрывающийся клапан, при этом каждый газгольдер высокого давления предназначен для одного параллельного ответвления, имеющего редукционный механизм. Такое предназначение обеспечивает, чтобы открывание быстрооткрывающегося клапана одного, по меньшей мере, из двух газгольдеров высокого давления автоматически регулировало клапаны редукционного устройства, чтобы только соотнесенное параллельное ответвление одного газгольдера высокого давления было соединено с трубопроводом для пожаротушения и коллекторным трубопроводом.
Следовательно, необходимо отметить, что система пожаротушения инертным газом, предложенная в изобретении, выполнена с возможностью реализации способа инертизации, при этом содержание кислорода в защищенном помещении первоначально снижается и поддерживается на определенном первом пониженном уровне, и при этом в случае возникновения пожара в защищенном помещении (или при необходимости), содержание кислорода затем дополнительно снижается с первого пониженного уровня до установленного второго пониженного уровня. Таким образом, система инертизации, предложенная в изобретении, достигает снижения содержания кислорода в защищенном помещении до первого пониженного уровня, в соответствии с первой кривой инертизации, которая определена заранее редукционной характеристической кривой первого редукционного механизма, и дополнительного снижения содержания кислорода в защищенном помещении до второго пониженного уровня, в соответствии со второй кривой инертизации, которая определена заранее редукционной характеристической кривой второго редукционного механизма.
При осуществлении вышеприведенного способа инертизации, предпочтительно использовать детектор для измерения, по меньшей мере, одной характеристики пожара в защищенном помещении, предпочтительно, непрерывно, чтобы определить, происходит ли пожар в защищенном помещении, или пожар, который вспыхнул в защищенном помещении, уже потушен путем успешного проведения инертизации. Однако, не требуется, чтобы измерение характеристики пожара происходило непрерывно, взамен также можно производить такие измерения в определенное время или в зависимости от определенных заданных событий. Измерение характеристики пожара предпочтительно выполняется детектором определения характеристики пожара, который в случае пожара подает соответствующий сигнал на блок управления, чтобы провести инертизацию в защищенном помещении, предпочтительно автоматически, путем активации соответствующих быстрооткрывающихся клапанов и клапанов редукционных устройств.
В одном предпочтительном варианте реализации решения, предложенного в изобретении, предусматривается измерение характеристики пожара путем использования аспирационной системы, которая извлекает репрезентативные пробы воздуха из защищенного помещения и подает их на детектор характеристики пожара.
Под термином «характеристика пожара» следует понимать физическую переменную величину, подвергаемую измеряемым изменениям в окружаемом воздухе зарождающегося пожара, например, температура окружающей среды, содержание твердых, жидких или газообразных частиц в окружающем воздухе (скопление частиц дыма, твердых или газообразных частиц) или излучение окружающей среды. Также система обнаружения зарождающего пожара может, например, извлекать репрезентативные пробы воздуха из защищенного помещения и подавать их на детектор характеристики пожара, который затем подает соответствующий сигнал на блок управления в случае пожара.
Под аспирационным устройством обнаружения зарождающего пожара следует понимать устройство обнаружения пожара, которое извлекает репрезентативную порцию воздуха из атмосферы защищенного помещения, мониторинг которого осуществляется из множества мест внутри защищенного помещения, например, посредством системы водопроводов или воздуховодов, и затем подает эти образцы воздуха в измерительную камеру, в которой находится детектор. Было бы, в частности, допустимо, чтобы детектор характеристики пожара был выполнен с возможностью подавать сигнал, что также давало бы возможность сделать количественный вывод в отношении наличия характеристик пожара в порции воздуха, извлеченного из атмосферы защищенного помещения. Следовательно, было бы возможно обнаруживать прогрессирование пожара с течением времени и/или хронологическое развитие пожара, чтобы таким образом определить эффективность установления и поддержания различных пониженных уровней в защищенном помещении. Посредством чего, в частности, можно было бы сделать вывод об объеме инертного газа, который необходимо подать в защищенное помещение, чтобы потушить пожар.
Изобретение не только не ограничивается системой пожаротушения инертным газом, описанной выше; изобретение также предпочтительно относится к способу инертизации, который может быть реализован с помощью системы пожаротушения инертным газом предложенной в изобретении, для снижения опасности пожара и тушения пожара в защищенном помещении. На первом этапе способа инертизации, содержание кислорода в защищенном помещении снижается до определенного первого пониженного уровня. Это выполняется посредством предпочтительно регулируемого впуска кислородовытесняющего газа (инертного газа), который хранится, по меньшей мере, в одном газгольдере высокого давления под высоким давлением или вырабатывается азотным генератором. Затем, содержание кислорода в защищенном помещении поддерживается на первом пониженном уровне или ниже первого пониженного уровня - путем регулируемой дополнительной подачи инертного газа или путем непрерывной подачи инертного газа, если необходимо. В случае возникновения пожара в защищенном помещении, или при необходимости, содержание кислорода в защищенном помещении затем дополнительно снижается с первого пониженного уровня до определенного второго пониженного уровня. В соответствии с изобретением, способ инертизации предусматривает, чтобы снижение содержания кислорода в защищенном помещении до первого пониженного уровня происходило в соответствии с первой кривой инертизации, которая заранее определяется редукционной характеристической кривой первого редукционного механизма, и чтобы дополнительное снижение содержания кислорода в защищенном помещении до второго пониженного уровня происходило в соответствии со второй кривой инертизации, которая заранее определяется редукционной характеристической кривой второго редукционного механизма.
Если необходимо, также допустимо дополнительное снижение содержания кислорода в защищенном помещении со второго пониженного уровня до определенного пониженного уровня.
Способ инертизации, предложенный в изобретении, может быть, в частности, реализован посредством системы пожаротушения инертным газом, которая - как описано выше - содержит редукционное устройство, имеющее, по меньшей мере, два параллельных ответвления, и в которой кислородовытесняющий газ хранится под высоким давлением до, например, 300 бар, в газгольдерах высокого давления (например, стальных цилиндрах). Перед впуском кислородовытесняющего газа в защищенное помещение, давление газа понижается с первоначально высокого давления хранения до рабочего давления, предпочтительно, максимум 60 бар, посредством редукционного механизма, установленного в первом параллельном ответвлении редукционного устройства. Чтобы снизить давление, редукционный механизм, установленный в первом параллельном ответвлении, содержит диафрагму, имеющую заданное отверстие, рассчитанное с помощью, например, соответствующего программного обеспечения.
Известно, что при опорожнении газгольдера высокого давления давление хранения в резервуарах с гасящим средством и, следовательно, входное давление, действующее на редукционный механизм, расположенный в первом параллельном ответвлении, будет падать. Рабочее давление за отверстием редукционного механизма также будет падать; т.е., выходное давление редукционного механизма, расположенного в первом параллельном ответвлении.
При падении давления в газгольдере высокого давления и/или за отверстием редукционного механизма, расположенного в первом параллельном ответвлении, массовый/объемный расход кислородовытесняющего газа, впущенного в защищенное помещение, будет также снижаться. Чтобы впустить определенный объем кислородовытесняющего газа в защищенное помещение в пределах заданного периода времени, следовательно, необходимо обеспечить соответственно высокий массовый/объемный расход в начале заполнения, при этом такой высокий массовый/объемный расход в начале заполнения зависит от падения давления хранения при опорожнении газгольдера высокого давления. Однако, проблема состоит в том, что высокий массовый/объемный расход в начале заполнения подвергает защищенное помещение избыточному давлению, давлению турбулентности и т.д.
С помощью решения, предложенного в изобретении, можно предусмотреть устойчивый массовый/объемный расход в течение заданного периода времени очень простым для выполнения, но эффективным способом, чтобы предотвратить появление пиков давления и объемного расхода в начале заполнения, и, следовательно, можно снизить до минимума защитные меры, необходимые в защищенном помещении (например, разгрузочные отверстия).
Например, с помощью решения, предложенного в изобретении, возможно, чтобы подача кислородовытесняющего газа производилась за один этап, при этом такая подача комбинируется со ступенчатой активацией редукционного устройства, установленного позади резервуара с гасящим средством - и, следовательно, редукционных механизмов, выполненных, например, в виде отверстий. Таким способом достигается, чтобы кислородовытесняющий газ протекал через отверстие небольшого сечения при высоком давлении подачи в начале заполнения, и через отверстие постепенно увеличивающегося сечения, когда давление подачи падает. Таким образом, максимум объемного расхода, который возникает при использовании обычных систем пожаротушения, перекрывается в начале заполнения, при этом результирующие меры безопасности могут быть также снижены.
Активация отдельных параллельных ответвлений редукционного устройства и, следовательно, активация отдельных редукционных механизмов, выполненных, например, в виде отверстий, может происходить кумулятивным образом, при этом затем может быть активировано дополнительное параллельное ответвление и затем к этому добавлено сечение отверстия редукционных механизмов, используемых для снижения давления в определенные (заданные) моменты времени. Альтернативно этому, конечно также допустимо, чтобы параллельные ответвления редукционного устройства, имеющие редукционные механизмы с отверстиями разных размеров (или в более широком смысле - с разными редукционными характеристическими кривыми), были активированы и затем дезактивированы снова в различные моменты времени.
Вообще говоря, изобретение, таким образом, относится к способу инертизации для снижения опасности возникновения пожаров в защищенном помещении, при этом давление кислородовытесняющего газа, хранимого под высоким давлением, первоначально снижается до рабочего давления и после этого газ впускается в защищенное помещение, чтобы снизить содержание кислорода в защищенном помещении до определенного пониженного уровня, при этом первый редукционный механизм, через который протекает кислородовытесняющий газ в начале снижения содержания кислорода, используется для снижения давления кислородовытесняющего газа, хранимого под высоким давлением, и при этом используется, по меньшей мере, один второй редукционный механизм, через который кислородовытесняющий газ не протекает, пока не пройдет определенный промежуток времени с начала снижения давления, для дополнительного снижения давления кислородовытесняющего газа, хранимого под высоким давлением.
Далее приводится более подробное описание примерных вариантов системы пожаротушения инертным газом со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 - схематичный чертеж первого примерного варианта системы пожаротушения инертным газом в соответствии с изобретением;
Фиг.2 - схематичный чертеж дополнительного примерного варианта системы пожаротушения инертным газом в соответствии с изобретением;
Фиг.3а - временная характеристика концентрации кислорода в защищенном помещении при применении способа инертизации с использованием варианта системы пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении;
Фиг.3b - временная характеристика количественно измеренной величины характеристики пожара, уровня задымления, соответственно, в защищенном помещении, в котором концентрация кислорода снижена в соответствии с ходом кривой, показанной на фиг.3а, при использовании предпочтительного варианта системы пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении;
Фиг.4а - временная характеристика концентрации кислорода в защищенном помещении при применении варианта системы пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении, чтобы осуществить многоэтапный способ инертизации, при этом пожар уже потушен во время снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня;
Фиг.4b - временная характеристика количественно измеренной величины характеристики пожара, уровня задымления, соответственно, в защищенном помещении, в котором концентрация кислорода снижена в соответствии с ходом кривой, показанной на фиг.4а, при использовании предпочтительного варианта системы пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении; и
Фиг.5 - схематичный чертеж дополнительного примерного варианта системы пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении, выполненной в виде многозонной системы.
На фиг.1 показан схематичный чертеж первого предпочтительного варианта системы 100 пожаротушения инертным газом, предложенной в изобретении. Система 100 пожаротушения инертным газом содержит пять газгольдеров 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления, каждый выполнен в виде стандартного газового цилиндра высокого давления 200 или 300 бар. Также было бы допустимо использовать один или более газовых коллекторов высокого давления вместо газовых цилиндров высокого давления, например, в виде газовых труб высокого давления для хранения газа. Кислородовытесняющий газ или газовая смесь, состоящая, например, из азота, двуокиси углерода и/или благородного газа, хранится под высоким давлением в газгольдерах 1a, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления.
В представленном варианте системы 100 пожаротушения инертным газом, газгольдеры 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления разделены на две группы, состоящие из газгольдеров 1а, 1b, 1с высокого давления, и из газгольдеров 2а, 2b высокого давления. Преимущество разделения газгольдеров 1а, 1b, 1с высокого давления и газгольдеров 2а, 2b высокого давления на группы газгольдеров высокого давления состоит в том, что не требуется одновременное использование всех газгольдеров 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления в многоэтапной системе 100 пожаротушения инертным газом, чтобы установить определенный пониженный уровень в атмосфере защищенного помещения, а могут быть использованы только газгольдеры 1а, 1b, 1с высокого давления или газгольдеры 2а, 2b высокого давления.
Каждый газгольдер 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления может быть соединен с магистральным трубопроводом 3 высокого давления посредством быстрооткрывающегося клапана 11а, 11b, 11c, 12а, 12b. Соответствующий быстрооткрывающийся клапан 11а, 11b, 11с, 12а, 12b может регулироваться, если необходимо, блоком 7 управления через соответствующие линии управления, чтобы соединить соотнесенный газгольдер 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления с магистральным трубопроводом 3 высокого давления.
Магистральный трубопровод 3 высокого давления соединен с редукционным устройством 6. Функция редукционного устройства 6 заключается в снижении давления кислородовытесняющего газа, протекающего под высоким давлением в магистральный трубопровод 3 высокого давления, после того как откроется, по меньшей мере, один быстрооткрывающийся клапан 11а, 11b, 11с, 12а, 12b до заданного рабочего давления, примерно, 60 бар. Таким образом, имеется относительно высокое давление газа, действующее на входную сторону редукционного устройства 6, которое снижается до нижнего рабочего давления посредством редукционных механизмов 22, 32. Выходная сторона редукционного устройства 6 соединяется с трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения, по которому кислородовытесняющий газ под давлением, сниженным до определенного рабочего давления в редукционном устройстве 6, предписанного редукционными механизмами 22, 32, подается в защищенное помещение 10. Как схематично показано на фиг.1, трубопровод 4 низкого давления для пожаротушения опорожняется в защищенное помещение 10 через множество форсунок 5 для пожаротушения.
В соответствии с изобретением, редукционное устройство 6 содержит, по меньшей мере, два, а в варианте в соответствии с фиг.1, точно два параллельных ответвления 21, 31. Один из вышеупомянутых редукционных механизмов 22, 32 установлен в каждом параллельном ответвлении 21. 31. Отдельные редукционные механизмы 22, 32 соответствующих параллельных ответвлений 21, 31 соединяются с одной стороны коллекторного трубопровода 3 высокого давления посредством соответствующих клапанов 23, 33, регулируемых блоком 7 управления, и с другой стороны - с трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения. Хотя соответствующие клапаны 23, 33 расположены между коллекторным трубопроводом 3 высокого давления и соответствующим редукционным механизмом 22, 23, как показано на фиг.1, конечно, также допустимо, чтобы клапаны 23, 33 располагались между соответствующими редукционными механизмами 22, 32 и трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения.
Соответствующие линии управления 24, 34 предусмотрены, чтобы активировать соответствующие клапаны 23, 33 редукционного устройства 6, по которым команды управления могут быть переданы от блока 7 управления на клапаны 23, 33. Более того, блок 7 управления соединен с вышеупомянутыми быстрооткрывающимися клапанами 11а, 11b, 11с, 12а, 12b газгольдеров 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления через линии управления 13а и 13b, чтобы селективно подключать данный газгольдер 1а, 1b, 1с, 2а, 2b высокого давления, связанный с быстрооткрывающимися клапанами 11а, 11b, 11с, 12а, 12b, к магистральному трубопроводу 3 высокого давления, если необходимо.
В качестве примера, в варианте системы 100 пожаротушения инертным газом, показанной на фиг.1, редукционные механизмы 22, 32, расположенные в двух параллельных ответвлениях 21, 31, имеют разные редукционные характеристические кривые. Допустимо, например, чтобы редукционный механизм 22, расположенный в первом параллельном ответвлении 21, был выполнен в виде регулятора давления, имеющего постоянную редукционную характеристическую кривую в фиксированном диапазоне давления. Следовательно, если клапан 23 открывается блоком 7 управления для заполнения защищенного помещения 10, а клапан 33, установленный во втором параллельном ответвлении 31, закрывается, кислородовытесняющий газ под высоким давлением в магистральном трубопроводе 3 высокого давления протекает - при условии, что, по меньшей мере, один быстрооткрывающийся клапан 11а, 11b, 11с, 12а, 12b открыт блоком 7 управления - по первому параллельному ответвлению 21 редукционного устройства 6 в трубопровод 4 низкого давления для пожаротушения и оттуда - в защищенное помещение 10 через форсунки 5 для пожаротушения. Поскольку редукционный механизм 22, установленный в первом параллельном ответвлении 21 в примерном варианте в соответствии с фиг.1, имеет постоянную редукционную характеристическую кривую, постоянный объем кислородовытесняющего газа подается в защищенное помещение в единицу времени - при условии, что клапан 23 открыт, а клапан 33 закрыт. Следовательно, кривая инертизации при подаче инертного газа по первому параллельному ответвлению 21 редукционного устройства 6 является линейной. Наклон (линейной) кривой инертизации зависит, с одной стороны, от пространственного объема защищенного помещения 10 а, с другой стороны, от (постоянного) рабочего давления на выходе редукционного устройства 6, сниженного редукционным механизмом 22. В зависимости от величины, до которой редукционный механизм 22, выполненный в виде регулятора давления, снижает высокое давление в магистральном трубопроводе 3 высокого давления, линейная кривая инертизации становится более или менее крутой.
Редукционный механизм 32, расположенный во втором параллельном ответвлении 31, также может быть выполнен, например, в виде регулятора давления, который обеспечивает постоянное выходное давление в определенном рабочем диапазоне, независимо от входного давления. Таким образом, предпочтительно предусмотрено, чтобы форма редукционной характеристической кривой редукционного механизма 32, установленного во втором ответвлении 31, отличалась от формы редукционной характеристической кривой редукционного механизма 22, установленного в первом ответвлении 21. Таким образом, допустимо, например, чтобы редукционный механизм 32, установленный во втором ответвлении, обеспечивал постоянное выходное давление, которое больше, чем пониженное давление на выходе редукционного механизма 22, установленного в первом ответвлении 21. Следовательно, кислородовытесняющий газ может подаваться в защищенное помещение 10 разными по объему потоками путем соответствующего регулирования клапанов 23, 33. В отношении необходимого стравливания давления, максимальный по объему поток, подаваемый в защищенное помещение 10, должен быть адаптирован к максимальному объему инертного газа, допустимого к подаче в защищенное помещение в единицу времени.
Как показано на фиг.1, система пожаротушения 100 инертным газом, предложенная в изобретении, дополнительно снабжена системой обнаружения пожара, содержащей, по меньшей мере, один датчик 9 характеристики пожара. Этот датчик 9 характеристики пожара соединяется с блоком 7 управления посредством линии управления в показанном варианте. Система обнаружения пожара проверяет на постоянной основе, или в установленные моменты времени, или на основе заданных событий, вспыхнул ли пожар в защищенном помещении 10. При определении характеристики пожара, датчик 9 характеристики пожара подает соответствующий сигнал на блок 7 управления. Блок 7 управления, предпочтительно автоматически инициирует инертизацию защищенного помещения 10.
Способ инертизации, который может быть реализован с помощью блока 7 управления, будет описан ниже со ссылкой на фиг.3а, 3b и 4а, 4b.
На фиг.1 можно дополнительно заметить, что система 100 пожаротушения инертным газом, предложенная в примерном варианте, дополнительно снабжена датчиком 8 для определения концентрации кислорода в атмосфере защищенного помещения 10. Значения, измеренные датчиком 8 на постоянной основе, или в установленные моменты времени, или на основе заданных событий, подаются на блок 7 управления по соответствующей линии передачи данных. С помощью блока 7 управления, такое действие дает возможность удерживать концентрацию кислорода в защищенном помещении 10 на заданном пониженном уровне путем дополнительной подачи кислородовытесняющего газа в определенном диапазоне регулирования, если необходимо.
На фиг.2 показан дополнительный вариант системы 100 пожаротушения инертным газом. Конструкция системы 100 пожаротушения инертным газом, показанная на фиг.2, преимущественно соответствует системе, описанной со ссылкой на фиг.1; хотя за исключением того, что вариант редукционного устройства 6, показанного на фиг.2, в целом имеет три параллельных ответвления 21, 31 и 41, каждый содержит редукционный механизм 22, 32 и 42. Каждое параллельное ответвление 21, 31 и 41 редукционного устройства 6, таким образом, соединяется с магистральным трубопроводом 3 высокого давления и трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения через соответствующий клапан 23, 33, 43, регулируемые блоком 7 управления.
Отдельные редукционные механизмы 22,32, 42 в варианте, показанном на фиг.2, предпочтительно, имеют разные редукционные характеристические кривые. Путем селективного подключения либо одного из трех параллельных ответвлений 21, 31, 41, либо двух из трех параллельных ответвлений 21, 31, 41, либо всех трех параллельных ответвлений 21, 31, 41 одновременно к магистральному трубопроводу 3 высокого давления с одной стороны, и трубопроводу 4 низкого давления для пожаротушения с другой стороны, посредством соответствующей активации клапанов 23, 33, 43, инертизация защищенного помещения 10 может соответствовать в целом шести разным кривым инертизации.
Редукционные механизмы 21, 31, 41, показанные на фиг.1 и 2, могут быть выполнены в виде регуляторов давления, имеющих постоянную линейную редукционную характеристическую кривую, по меньшей мере, в определенном диапазоне входного давления, чтобы обеспечить - независимо от входного давления (давления в магистральном трубопроводе 3 высокого давления) - постоянное значение выходного давления. Если снижение давления выполняется одним регулятором давления, предполагается, что линейный градиент кривой инертизации имеет определенный наклон, при этом на наклон кривой инертизации может влиять изменение объема кислородовытесняющего газа, протекающего через редукционное устройство в единицу времени.
С другой стороны, конечно, также допустимо, чтобы, по меньшей мере, некоторые из редукционных механизмов 22, 23, 42, используемые в редукционном устройстве 6, были выполнены в виде диафрагм давления, при этом снижение давления происходит путем изменения поперечного сечения посредством перегородки, имеющей расточенное отверстие определенного диаметра. Выполненный размер расточенного отверстия адаптирован к предполагаемому применению системы пожаротушения инертным газом. Редукционный механизм, в котором происходит снижение давления посредством диафрагмы давления, имеет криволинейную редукционную характеристическую кривую, которая зависит от градиента входного давления (давления в магистральном трубопроводе 3 высокого давления) и, следовательно, допускает пички давления, особенно сразу после открывания одного из быстрооткрывающихся клапанов 11а, 11b, 11c, 12а, 12b.
Когда в защищенном помещении 10 проводится инертизация посредством редукционного механизма, который имеет диафрагму давления для выполнения снижения давления, кривая инертизации принимает форму дуги.
Хотя варианты системы 100 пожаротушения инертным газом, показанные схематично на фиг.1 и 2, изображены в виде однозонных систем пожаротушения, конечно, также допустимо использовать их в качестве многозонных систем пожаротушения. Для этого требуется только установить соответствующие многозонные клапаны, например, ниже редукционного устройства 6, от которого трубопроводы низкого давления для пожаротушения проходят в соответствующие защищенные помещения. Блок 7 управления соответствующим образом регулирует многозонные клапаны, чтобы соединить трубопроводы низкого давления для пожаротушения с выходом редукционного устройства 6.
Описание способа инертизации, который может быть осуществлен с помощью системы 100 пожаротушения инертным газом в соответствии с изобретением, будет приведено ниже со ссылкой на фиг.3а, 3b и 4а, 4b.
0
На фиг.3а и 3b, соответственно, показана концентрация кислорода и измеренное количественное значение характеристики пожара или уровня задымления, определяемое посредством датчика 9 характеристики пожара в защищенном помещении, при этом система 100 пожаротушения инертным газом в соответствии с настоящим изобретением может быть использована для осуществления многоэтапного способа инертизации. Из графиков, приведенных на фиг.3а и 3b, можно заметить, что концентрация кислорода составляет приблизительно 21% по объему в защищенном помещении 10, до момента времени t, таким образом, концентрация кислорода соответствует обычному окружающему воздуху.
0
1
1
1
Инертизация защищенного помещения начинается в момент времени t путем непрерывной подачи кислородовытесняющего газа в пространственную атмосферу закрытого помещения 10 до момента времени t. Из фиг.3а очевидно, что кривая инертизации изменяется линейно и относительно равномерно в интервале времени t-t. Такая криволинейная форма кривой инертизации возможна, например, в силу соединения одного первого, по меньшей мере, из двух параллельных ответвлений 21, 31, 41 редукционного устройства 6, с магистральным трубопроводом 3 высокого давления и трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения, при этом редукционный механизм 22, выполненный в виде регулятора давления, установлен в упомянутом первом параллельном ответвлении 21.
1
2
В момент времени t содержание кислорода в закрытом помещении 10 снижается до первого пониженного уровня, например, 15.9%. Содержание кислорода поддерживается на этом первом пониженном уровне до момента времени t. Это действие выполняется посредством датчика 8 кислорода, непрерывно измеряющим концентрацию кислорода в защищенном помещении и впускающим кислородовытесняющий газ или свежий воздух в защищенное помещение на регулярной основе. Под фразой «поддержание концентрации кислорода на определенном пониженном уровне» следует понимать сохранение концентрации кислорода в пределах определенного диапазона регулирования; то есть в пределах диапазона, определяемого верхним и нижним порогом. Максимальная амплитуда концентрации кислорода в этом диапазоне регулирования определяется заранее и составляет, например, от 0.1 до 0.4% по объему.
1
0
В сценарии, представленном на фиг.3а, детектор 9 характеристики пожара, показанный на фиг.1 и 2, подает пожарный сигнал на блок 7 управления в момент времени to, который затем инициирует инертизацию, т.е., регулирует снижение содержания кислорода до первого пониженного уровня. Конкретно, как можно заметить из фиг.3b, уровень задымления, соответственно, количественное значение характеристики пожара, измеряемой непрерывно или в заданные промежутки времени посредством детектора 9 характеристики пожара, превысил первый порог (тревожный порог 1) в момент времени to. В ответ на этот пожарный сигнал, содержание кислорода в защищенном помещении снижается с первоначального значения 21% по объему до первого пониженного уровня. Первый пониженный уровень (пониженный уровень 1) соответствует концентрации кислорода около 15.9% по объему в ходе кривой, показанной на фиг.3а. Как можно заметить на временной характеристике на фиг.3а, снижение содержания кислорода до первого пониженного уровня происходит в течение относительно длительного периода времени (t-t), потому что во время инертизации; то есть, во время снижения содержания кислорода до первого пониженного уровня, уже происходит борьба с огнем.
При непрерывном мониторинге развития пожара в защищенном помещении 10 во время понижения содержания кислорода до первого пониженного уровня можно определить, полностью ли уже потушен пожар в течение этапа понижения.
2
В сценарии, представленном на фиг.3а и 3b, пожар не был полностью потушен к моменту времени t, как можно понять из хода характеристики пожара в соответствии с фиг.3b. Вместо этого количественное значение характеристики пожара в атмосфере защищенного помещения 10 повысилось в этом представленном сценарии, и, несмотря на то, что содержание кислорода снижается до первого пониженного уровня. Это указывает на то, что, несмотря на пониженное содержание кислорода, пожар в защищенном помещении 10 полностью не потушен.
2
0
2
2
0
1
2
3
0
1
Если, как в сценарии, представленном на фиг.3а и 3b, количественное измеренное значение характеристики пожара превысит второй заданный тревожный порог по прошествии первого заданного периода времени ΔТ1; то есть в момент времени t, тогда можно предположить, что пожар еще не потушен, чтобы реактивировать пожарный сигнал, пропущенный в момент времени t. Реактивация пожарного сигнала в момент времени t заставляет концентрацию кислорода в защищенном помещении 10 относительно быстро снижаться с первого пониженного уровня (например, около 15.9% кислорода по объему) до второго пониженного уровня. Это происходит путем быстрого впуска определенного количества кислородовытесняющего газа (инертного газа), чтобы концентрация кислорода достигла второго пониженного уровня, например, 13.8% кислорода по объему относительно быстро после активации пожарного сигнала в момент времени t. Сравнение кривой инертизации в интервалах времени t-t и t-t, показывает, что кривая инертизации при снижении содержания кислорода до второго пониженного уровня остается линейной, хотя имеет заметно больший наклон по сравнению с кривой инертизации в интервале времени t-t.
Наклон кривой инертизации увеличивается в представленном варианте, например, путем активации, дополнительно к первому параллельному ответвлению 21, второго параллельного ответвления 31 в редукционном устройстве 6, в котором установлен редукционный механизм 32 в виде регулятора давления. В противоположность редукционному механизму 22, установленному в первом параллельном ответвлении 21 редукционного устройства 6, редукционный механизм 32 второго параллельного ответвления 31 предпочтительно выполнен с возможностью вырабатывания более высокого выходного давления, чтобы кривая инертизации повышалась более резко при снижении давления до второго пониженного уровня.
4
Также очевидно из хода соотнесенной кривой на фиг.3b, что даже возобновленный впуск инертного газа для установления второго пониженного уровня не привел к полному тушению пожара, который вспыхнул в защищенном помещении. Хотя количественное измеренное значение характеристики пожара первоначально указывает на стагнацию в рамках времени ΔТ2, означающую, что пожар мог бы быть, по меньшей мере, подавлен, чтобы не распространяться в защищенном помещении по прошествии определенного периода времени, уровень задымления, соответственно, количественное значение характеристики пожара, начинает снова расти и даже превышает тревожный порог 3, на основании которого включается основная тревожная сигнализация. Превышение тревожного порога 3 происходит в сценарии представленном на фиг.3b в момент времени t.
4
При реактивации пожарного сигнала в момент времени t содержание кислорода в защищенном помещении дополнительно снижается со второго пониженного уровня до уровня полной инертизации, которая в этот момент возникает при самом быстром возможном впуске соответствующего объема кислородовытесняющего газа в пространственную атмосферу защищенного помещения. Подробно, для этой цели, по меньшей мере, два параллельных ответвления 21, 31 открываются одновременно в редукционном устройстве 6, чтобы пропустить наибольший возможный поток инертного газа через упомянутое редукционное устройство 6. Поскольку редукционные механизмы 22, 32, используемые для снижения давления, выполнены в виде регуляторов давления, кривая инертизации снова становится линейной, когда содержание кислорода снижается со второго пониженного уровня до третьего пониженного уровня (уровень полной инертизации), даже при дальнейшем повторном возрастании кривой инертизации.
Уровень полной инертизации предпочтительно устанавливается таким, чтобы соответствовать концентрации кислорода, которая ниже точки воспламенения материалов, находящихся в защищенном помещении (пожарная нагрузка). При установлении уровня полной инертизации, пожар полностью тушится благодаря недостатку кислорода, при этом повторное воспламенение материалов в защищенном помещении одновременно эффективно предотвращается.
5
Следует отметить из хода кривой на фиг.3b, что после установления уровня полной инертизации (в момент времени t), количественное измеренное значение характеристики пожара уменьшается на постоянной основе, это означает, что пожар тушится или будет потушен. Уровень полной инертизации следует поддерживать, по меньшей мере, в течение периода времени, необходимого для того, чтобы температура в защищенном помещении упала ниже критической точки воспламенения материала. Однако, было бы также допустимо поддерживать уровень полной инертизации, пока не будут установлены устройства стравливания давления и не выведут систему пожаротушения инертным газом из автоматического режима пожаротушения, например, путем возврата в исходное положение вручную.
При осуществлении способа инертизации, показанном на фиг.3а и 3b, уровень полной инертизации устанавливается, таким образом, двумя промежуточными этапами, а именно, первый и второй пониженный уровень. При этом используется разная редукционная методика для каждого промежуточного этапа, что, в конечном итоге, отражается во временном ходе кривой инертизации.
На фиг.4a и 4b показан другой сценарий, в котором содержание кислорода снижено с первоначального значения 21% по объему до первого пониженного уровня (например, 15.9% по объему) в соответствии с линейной кривой инертизации, которая имеет градиент, преднамеренно уменьшенный до такой степени, чтобы содержание кислорода в защищенном помещении не падало до первого пониженного уровня, пока не пройдет относительно длительный период времени. При медленном впуске кислородовытесняющего газа в защищенное помещение не требуется предпринимать меры по стравливанию давления. Более того, можно очень точно проводить мониторинг развития или тушения пожара при понижении содержания кислорода.
0
1
В сценарии, показанном на фиг.4, из хода кривой на фиг.4b можно отметить, что после включения пожарного сигнала в момент времени t, количественное измеренное значение характеристики пожара сначала останавливается, а затем непрерывно уменьшается, что указывает на тушение пожара. В момент времени t количественное измеренное значение характеристики пожара падает ниже первого тревожного порога, вследствие чего можно прекратить впуск кислородовытесняющего газа для установления первого пониженного уровня. Следовательно, решение, предложенное в изобретении, предоставляет возможность по необходимости регулировать объем инертного газа для пожаротушения.
На фиг.5 показан схематичный вид дополнительного примерного варианта системы 100 пожаротушения инертным газом, при этом система 100 пожаротушения инертным газом выполнена в виде многозонной системы, что позволяет одной и той же системе 100 пожаротушения инертным газом обеспечивать превентивный контроль пожара или пожаротушения в двух защищенных помещениях 10-1 и 10-2.
Как указано в начале, проблема, связанная с обычными многозонными системами пожаротушения, заключается в том, что независимо от того, в какое защищенное помещение должен быть впущен кислородовытесняющий газ, инертизация защищенного помещения соответствует одной и той же последовательности событий. Таким образом, обычные многозонные системы пожаротушения подают одно и то же количество кислородовытесняющего газа в защищенное помещение, имеющее относительно небольшой пространственный объем, что и в защищенное помещение, имеющее пропорционально больший пространственный объем. Поскольку объем инертного газа, который может быть подан системой пожаротушения инертным газом в единицу времени, в частности, зависит от заданных мер по стравливанию давления для соответствующих защищенных помещений, это означает, что инертизация защищенного помещения может иногда занимать значительно большее время, чем это возможно в действительности.
Решение, предложенное в изобретении, показанное в примерном варианте на фиг.5, предоставляет возможность добиться превентивной борьбы с пожаром или тушения пожара для множества защищенных помещений 10-1 и 10-2, в частности, простым для осуществления, но эффективным способом с помощью одной и той же системы 100 пожаротушения инертным газом, при этом инертизация, которая должна инициироваться в одном из множества защищенных помещений 10-1, 10-2 в случае пожара или, если необходимо, может быть адаптирована к соответствующему защищенному помещению. В частности, в качестве фактора выступает, например, адаптация максимального объема инертного газа, который должен быть впущен в единицу времени в соответствующее защищенное помещение для инертизации в случае различных размеров защищенных помещений. Как было уже упомянуто в начале, заданное стравливание давления и сопротивление давления, соответствующие пространственной оболочке помещения, предписывают максимальный объем инертного газа, который может быть впущен в защищенное помещение в единицу времени. Этот максимальный объем инертного газа, который может быть впущен в защищенное помещение в единицу времени в конечном итоге определяет последовательность событий, которые должны произойти во время инертизации защищенного помещения; то есть кривая инертизации применима к помещению.
Многозонная система 100 пожаротушения, представленная схематично на фиг.5, преимущественно соответствует однозонной системе пожаротушения, описанной выше со ссылкой на фиг.1. Подробно, многозонная система 100 пожаротушения в соответствии с фиг.5 содержит множество газгольдеров высокого давления 1a, 1b, 1с, 2 а, 2b, каждый из которых может быть выполнен, например, в виде стандартного промышленного газового цилиндра высокого давления 200 бар или 300 бар, и в котором кислородовытесняющий газ или газовая смесь может храниться под высоким давлением. Каждый газгольдер высокого давления 1а, 1b, 1с, 2а, 2b может соединяться с магистральным трубопроводом 3 высокого давления посредством быстрооткрывающегося клапана 11а, 11b, 11с, 12а, 12b, приводимого в действие блоком 7 управления. Магистральный трубопровод 3 высокого давления соединен с редукционным устройством 6, содержащим, по меньшей мере, два, а в варианте в соответствии с фиг.5, точно два параллельных ответвления 21, 31. Один из вышеприведенных редукционных механизмов 22, 32 установлен в каждом параллельном ответвлении 21, 31. Отдельные редукционные механизмы 22, 32 соответствующих параллельных ответвлений 21, 31 соединены с одной стороны с магистральным трубопроводом 3 высокого давления посредством соответствующих клапанов 23, 33, приводимых в действие блоком 7 управления, а с другой стороны - с трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения, соединенного с выходной стороной редукционного устройства 6.
В противоположность однозонной системе пожаротушения, схематично показанной на фиг.1, трубопровод 4 низкого давления для пожаротушения, соединенный с выходной стороной редукционного устройства 6, в многозонной системе 100 пожаротушения, показанной на фиг.5, разделяется на два параллельных ответвления 4-1 и 4-2, при этом каждое параллельное ответвление 4-1, 4-2 опорожняется в одно из двух защищенных помещения 10-1, 10-2 через соответствующее множество форсунок 5 для пожаротушения. Каждое параллельное ответвление 4-1, 4-2 трубопровода 4 низкого давления для пожаротушения может соединяться с трубопроводом 4 низкого давления для пожаротушения и, следовательно, с выходной стороной редукционного устройства 6 посредством зонного клапана 41, 42, регулируемого блоком 7 управления.
В варианте многозонной системы 100 пожаротушения, показанной на фиг.5, каждый из редукционных механизмов 22, 32, выполненных в двух параллельных ответвлениях 21, 31 редукционного устройства 6, имеет редукционную характеристическую кривую, адаптированную к одному из двух защищенных помещений 10-1, 10-2. Например, допустимо, чтобы редукционный механизм 22, установленный в первом параллельном ответвлении 21 имел редукционную характеристическую кривую, адаптированную к максимальному допустимому давлению для первого защищенного помещения. Соответственно, если блок 7 управления открывает клапан 23 для заполнения первого защищенного помещения 10-1, а клапан 33, расположенный в первом параллельном ответвлении, закрыт, кислородовытесняющий газ под высоким давлением по коллекторному трубопроводу 3 высокого давления протекает - при условии, что блок 7 управления открывает, по меньшей мере, один быстрооткрывающийся клапан 11а, 11b, 11c, 12a, 12b - по первому параллельному ответвлению 21 редукционного устройства 6 в трубопровод низкого давления для пожаротушения. При условии, что блок 7 управления открывает зонный клапан 41 для первого защищенного помещения 10-1, а зонный клапан 42 для второго защищенного помещения 10-2 остается закрытым, кислородовытесняющий газ в первом параллельном ответвлении 21 редукционного устройства 6 протекает по параллельному ответвлению 4-1 и форсункам 5 пожаротушения в первое защищенное помещение 10-1.
Поскольку редукционный механизм 22, установленный в первом параллельном ответвлении 21, имеет редукционную характеристическую кривую, адаптированную к максимальному допустимому давлению для первого защищенного помещения 10-1, инертизация упомянутого первого защищенного помещения 10-1 может происходить, если требуется, в соответствии с последовательностью событий, специально адаптированных к упомянутому второму защищенному помещению 10-1.
Поскольку редукционный механизм 32, установленный во втором параллельном ответвлении 31 редукционного устройства 6, может иметь редукционную характеристическую кривую, адаптированную к максимальному допустимому давлению для второго защищенного помещения 10-2, инертизация упомянутого второго защищенного помещения 10-2 может также происходить, если требуется, в соответствии с последовательностью событий, конкретно адаптированной к упомянутому второму защищенному помещению 10-2.
Изобретение не ограничивается примерными вариантами, показанными на чертежах, а скорее вытекает из обсуждения изобретения, описанного в целом в данном документе.