CZ291504B6

CZ291504B6 - Způsob hašení požáru a hasicí zařízení k jeho provádění

Info

Publication number: CZ291504B6
Application number: CZ1995649A
Authority: CZ
Inventors: Kenneth Hillier; Edwin Mitchell Byfield
Original assignee: Invention Technologies Pty. Ltd.
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2003-03-12
Also published as: DE69434671D1; PL177502B1; KR950704008A; CZ64995A3; ATE320834T1; IL110274A; HU218540B; HUT72880A; MY115941A; RU2143937C1; NO311788B1; RU95110696A; CN1113380A; HU9500940D0; JPH08501481A; LT95041A; BR9405509A; NO950962D0; US6637518B1; TW299239B

Abstract

Zp sob haÜen po ru v rizikov oblasti (100), kdy se po zjiÜt n p° tomnosti po ru aktivuje p° vod neho°lav kapaliny, na e se neho°lav kapalina dod v pod tlakem k rozst°ikovac mu prost°edku a n sledn se rozst°ikuje do rizikov oblasti (100). Neho°lav kapalina se rozst°ikuje bez pou it plynn ho rozst°ikovac ho m dia v mno stv nejv²Üe 1 litr za minutu na krychlov² metr objemu rizikov oblasti (100) do formy mlhy o st°edn velikosti kapek v rozsahu nejv²Üe 500 mikrometr a touto mlhou se po r has . Hasic za° zen (10) obsahuje p° vodn prost°edek (36) neho°lav kapaliny, detek n prost°edek (20) pro zjiÜ ov n po ru v rizikov oblasti (100), ovl dac prost°edek (30) ° zen dod vky neho°lav kapaliny sp°a en² s p° vodn m prost°edkem (36) a rozst°ikovac prost°edek nasm rovan² do rizikov oblasti (100), kter² je tvo°en alespo dv ma tryskami (18) pro rozst°ikov n neho°lav kapaliny ve form mlhy o st°edn velikosti kapi ek nejv²Üe 500 mikrometr v mno stv nejv²Üe 1 litr za minutu na krychlov² metr objemu rizikov oblasti (100).\

Description

Způsob hašení požáru a hasicí zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu hašení požáru v rizikové oblasti, kdy se po zjištění přítomnosti požáru v rizikové oblasti aktivuje přívod nehořlavé kapaliny, načež se nehořlavá kapalina dodává pod tlakem k rozstřikovacímu prostředku a následně se rozstřikuje do rizikové oblasti.

Vynález se také týká hasicího zařízení k provádění uvedeného způsobu, které obsahuje přívodní prostředek nehořlavé kapaliny, detekční prostředek pro zjišťování požáru v rizikové oblasti, ovládací prostředek řízení dodávky nehořlavé kapaliny spřažený s přívodním prostředkem pro umožnění přívodu nehořlavé kapaliny po detekování požáru v rizikové oblasti detekčním prostředkem, a rozstřikovací prostředek nasměrovaný do rizikové oblasti.

Dosavadní stav techniky

U hašení požárů je známo, že existují tři hlavní prvky, které přispívají k trvání požáru. Tyto faktory jsou teplo, kyslík a palivo; vzájemný vztah těchto faktorů je znázorněn na obr. 6. Hasiči při likvidaci požárů běžně usilují o odstranění alespoň jednoho z těchto tri prvků, které jsou nutné pro spalování. V typickém případě hasiči používají buď vodu, oxid uhličitý, halon, suchou chemikálii nebo pěnu. Voda působí tak, že odebírá z paliva teplo, zatímco oxid uhličitý vytěsňuje kyslík.

Jiným znakem spalování je řetězová plamenová reakce, vyznačená kruhem obsahujícím trojúhelník, jak je znázorněno na obr. 6. Řetězová plamenová reakce spočívá ve volných radikálech, které se tvoří v průběhu spalování jsou zásadní pro jeho pokračování. Halon působí tak, že se váže na volné radikály a brání tak dalšímu hoření tím, že přeruší řetězovou reakci plamene.

Hlavní nevýhoda vody spočívá v tom, že při hašení požáru jsou zapotřebí velká množství vody, která vedou ke značnému poškození vodou. V některých případech nejsou také vhodná množství vody, potřebná pro uhašení požáru, k dispozici. Oxid uhličitý a halon mají oba nevýhodu v tom, že v oblasti, v níž mají být tyto prostředky použity, není možné dýchání. Z tohoto důvodu musí hasiči, používající tyto hasicí prostředky, užívat dýchací přístroje. Při použití oxidu uhličitého a halonu musí být také pro uhašení ohně uzavřeno veškeré větrání oblasti. Halon má další nevýhodu, že je vysoce toxický a velmi škodlivý pro životní prostředí. Z těchto důvodů bylo použití halonu pro hašení požárů ve většině případů zakázáno.

Podstata vynálezu

Nevýhody stavu techniky ve značné míře odstraňuje způsob hašení požáru, jehož podstata spočívá vtom, že nehořlavá kapalina se rozstřikuje bez použití plynného rozstřikovacího média v množství nejvýše 1 litr za minutu na krychlový metr objemu rizikové oblasti do formy mlhy o střední velikosti kapek v rozsahu nejvýše 500 mikrometrů a touto mlhou se požár hasí.

Podstatné je rovněž hasicí zařízení pro hašení požáru v rizikové oblasti k provádění způsobu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že rozstřikovací prostředek je tvořen alespoň dvěma tryskami pro rozstřikování nehořlavé kapaliny ve formě mlhy o střední velikosti kapiček nejvýše 500 mikrometrů v množství nejvýše 1 litr za minutu na krychlový metr objemu rizikové oblasti.

V typickém případě je nehořlavá kapalina voda. S výhodou zahrnuje rozstřikovací prostředek větší počet trysek, vzájemně spojených trubkami. Mlha má s výhodou velikost kapiček s průměrem středního objemu méně než asi 500 mikrometrů.

Hnací prostředek je v typickém případě plyn, uložený v zásobní nádobě pod zvýšeným tlakem.

V typickém případě je plyn suchý dusík. S výhodou je v zásobní nádobě stlačen asi na 2000 kPa před provozováním hasicího zařízení.

Vynález překonává nevýhody známého stavu techniky používáním nehořlavé kapaliny, jako je voda, pro zmenšování tepla páry okolo paliva, zmenšování tepla paliva, vytlačování kyslíku a přerušování řetězové reakce plamene. Kapalina tak útočí na všechny části procesu hoření kromě odstraňování paliva. Vynález je založen na vytváření relativně jemné mlhy kapaliny, jako je voda, která vytlačuje kyslík, a při zahřívání se vypařuje a rozpíná pro další vytlačování kyslíku. Při rozpínání vodní mlha pohlcuje teplo z páry okolo paliva a z paliva. Mlha také přerušuje řetězovou reakci plamene navazováním na volné radikály. Mlha má také dusivý a chladicí účinek na oheň. Z těchto důvodů má mlha překvapující výsledek v tom, že je možné spolehlivě použít relativně malé množství vody pro hašení požárů jak třídy A, B, C, jakož i požárů elektrických zařízení.

Mlha vytvářená hasicím zařízením podle vynálezu není typu působení vody na oheň. Její působení je více příbuzné plynnými hasicím mediím, jako jsou oxid uhličitý nebo halon.

Tyto překvapující výsledky vyplývají z velmi rychlé rychlosti vypařování, která je možná při jemné mlze kapaliny - zpravidla 50 až 500 mikrometrů, charakteristickými vlastnostmi vody z hlediska absorpce tepla, když se vypařuje, schopnosti jemné mlhy snižovat vedení tepla od ohně na okolní předměty a schopnost mlhy vytlačovat kyslík. Vyplývá to z expanzního poměru při přechodu vody z kapalného stavu do stavu páry.

Při použití hasicího zařízení podle vynálezu může být typický požár, soustředěný do jedné místnosti nebo podobného prostoru, zcela uhašen během asi 30 sekund při použití skupiny trysek rozstřikujících okolo 0,4 litrů vody jako mlhu při asi 200 kPa, při použití jedné trysky na 2,65 m³. To je velmi malé množství použité vody pro zhášení požáru při srovnání se známým stavem techniky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 perspektivní pohled shora na motorovou strojovnu lodě vybavenou hasicím zařízením podle vynálezu, obr. 2 diagram ukazující hasicí schopnosti hasicího zařízení z obr. 1 ve zkušebním zařízení pro hašení zapáleného isopropanolu, benzinu a motorové nafty, obr. 3 diagram podobný obr. 2, avšak ukazující porovnání hasicích schopností hasicího zařízení z obr. 1 a použití oxidu uhličitého na zapáleném benzinu, obr. 4 diagram ukazující typické maximální charakteristické teploty požáru hašeného zařízením zobr. 1, obr. 5 perspektivní pohled na kaskádové zkušební zařízení pro zkoušení hasicího zařízení z obr. 1 a obr. 6 schéma obrazového znázornění trojúhelníku hoření a kruhu řetězové reakce plamene.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno hasicí zařízení 10 obsahující zásobní nádrž, například tlakovou nádobu 12, trubice 14 a 16, skupinu trysek 18, skupinu detektorů 20 ohně a řídicí prostředek, například řídicí panel 22. Na obr. 1 je také znázorněna strojovna 100 mající obvodovou stěnu 102, v níž je uložen motor 104. palivové nádrže 106. výfuková trubice 108, tlumič 110 výfuku, výměník tepla

-2 CZ 291504 B6

112 a prohlubeň 114 pro hnací hřídel. Strojovna 100 má typické dispoziční uspořádání motorové strojovny na lodi.

Nádoba 12 je v typickém případě vyrobena z galvanicky upravených kovových materiálů a je způsobilá pro odolávání tlakům až po například 3000 kPa. V typickém případě má nádoba 12 náplň destilované vody, udržovanou pod tlakem náplní suchého dusíku. Nádoba 12 má v typickém případě obsah 5 až 30 litrů. Může však mít prakticky jakoukoli kapacitu, i když v důsledku povahy chodu zařízení podle vynálezu může být tlaková nádoba 12 mnohem menší než nádoby podle známého stavu techniky.

Tlaková nádoba 12 je v typickém případě uložena v blízkosti okolní stěny 102. Nádoba 12 má ovládací prostředek, například řídicí ventil 30, připojený k jejímu výstupu pro řízení vypuzování vody pod tlakem z nádoby 12. Řídicí ventil 30 může být ovládán elektricky nebo mechanicky a ovládání může být automatické nebo ruční.

Trubky 14 a 16 tvoří potrubní síť 36, tj. přívodní prostředek připojený k ventilu 32 pro řízení průtoku a každá nese více trysek 18. Trubky 14 a 16 a tím i trysky 18 jsou strategicky rozmístěny okolo rizikové oblasti, kterou je například strojovna 100, jak je popsáno dále. Trysky 18 jsou také orientovány ve strategických směrech z trubek 14 a 16. Například jsou trysky 18 orientovány tak, aby zajistily, že tlaková voda z nádoby 12 bude moci být stříkána na všechny plochy strojovny 100 a pro soustředění na plochy s větší možností hoření. S výhodou jsou trubky 14 a 16 uspořádány okolo střechy strojovny 100 a do prohlubně 114 pro hnací hřídel. Trysky 18 jsou potom orientovány směrem dolů anebo ven z trubek 14 a 16. V typickém případě je potrubní síť 36 připojena k tlakové nádobě 12 poddajným vedením vody. Potrubní síť 36 má v typickém případě průměr průchodu ne menší než 12 mm. Potrubní síť 36 je s výhodou způsobilá odolávat vnitřním tlakům nejméně 3000 kPa. Dále je výhodné, aby potrubní síť měla smyčkové provedení a aby neměla koncové úseky.

Trysky 18 jsou v typickém případě vytvořeny z mosazi nebo z nerezové oceli a zahrnují vířivou komoru a podlouhlý kuželový vstupní filtr. Vířivá komora zvyšuje rozprašování vody, která ji prochází, a filtr brání blokování vířivé komory úlomkovým materiálem. Trysky 18 v typickém případě vytvářejí kapičky o velikosti 50 až 500 mikrometrů, obzvláště od 250 do 400 mikrometrů. K rozstřikování z trysek 18 dochází v úhlu typicky okolo 80°, obecně alespoň 70° a při tlaku 2000 kPa nebo méně (20 barů). Trysky 18 také mají v typickém případě minimální velikost otvorů okolo 1 mm. Trysky 18 používají pouze tlak kapaliny pro vytváření velmi jemně rozprášených kapiček v dutém kuželovitém útvaru s rovnoměrným rozdělením pro dosažení vysokého mlžení. Trysky 18 jsou použity v úhlu typicky okolo 80° a při tlaku 2000 kPa (20 barů). Trysky 18 také mají v typickém případě minimální velikost otvorů okolo 1 mm. Trysky 18 používají pouze tlak kapaliny pro vytváření velmi jemně rozprášených kapiček v dutém kuželovitém útvaru s rovnoměrným rozdělením pro dosažení vysokého mlžení. Každá z trysek 18 může rozstřikovat vodu v množství 2 litry za minuty nebo menší množství. Trysky 18 použité v příkladném provedení jsou obvykle trysky, dostupné pod zapsanou ochrannou známkou UNIJET. Za obzvláště vhodné jsou považovány následující obzvláštní trysky:

Průtok (1/min)	Tlak (MPa)
TN-4	0,65	2
TN-6	0,83	2
TN-8	0,96	2
TN-10	1,06	2

Povaha a velikost trysek 18, které se použijí v obzvláštní strojovně 100 (nebo jiné rizikové oblasti) závisí na řadě faktorů a může být vypočítána, jak je znázorněno v příkladě 1.

-3CZ 291504 B6

Příklad 1

Pro určení množství a typu trysek 18, které se mají použít, je možné provést následující výpočty.

Výpočet se provádí při použití následujících symbolů a pojmů:

G.V. - hrubý objem, který představuje objem rizikových oblastí (výška H x šířka W x délka L),

N.V. - čistý objem, který reprezentuje objem rizikové oblasti bez pevných předmětů v této oblasti, také uváděný jako objem vzduchu v rizikové oblasti nebo jednoduše objem rizikové oblasti a označený jako A. V.,

W.R. - potřebná voda, reprezentovaná množstvím vody v litrech, které se má přivést do rizikové oblasti,

N.N. - počet trysek potřebných pro rozstřikování mlhy do rizikové oblasti v podstatě rovnoměrným způsobem,

90FR - devadesátisekundový průtok, který představuje objem vody, který proudí každou tryskou 18 v 90 sekundách při 2 MPa (v typickém případě 1,26 litrů),

C.F. - kompenzační činitel, zjištěný experimentálně pro každý průtok trysky, jak je uváděn následovně:

2.8 pro trysku 18 typu TN-4,

2.1 pro trysku typu TN-6,

1.8 pro trysku typu TN-8,

1.1 pro trysku typu TN-10,

W.V. - objem vody v krychlových metrech (tj. W.R./1000),

P.V. - parní potenciál, který představuje expanzní poměr přechodu vody na páru, konkrétně 1700 * W. V.,

P.F.B. - potenciál vedlejších produktů paliva, vyplývající z hoření a reprezentující množství CO₂aH₂O, které jsou uvolňované jako plyny během hoření paliva, například 212 gramů C_]5H₃₂(motorová nafta) vyvíjí okolo 1525 litrů CO₂ a H₂O při úplném spálení, a okolo 1284 litrů CO₂a H₂O pro podobnou hmotu C_gHi₀ (xylenový benzin).

Vodní kapacita a požadovaný počet trysek 18 potom odpovídá následujícímu vzorci:

W.R. = N.V./C.F.

N.N. = W.R. / 90FR

Shora uvedený vzorec W.R. = N.V. / C.F. tak umožňuje určit kompenzační faktor C.F. pomocí experimentování pro každý průtok trysky 18, jako bylo výše popsáno. Experimentování probíhá v rizikové oblasti 100, kde je čistý objem N.V. vypočten za použití daných trysek 18. Výkonové charakteristiky, tj. průtok pro dané trysky 18, lze získat z výkonových údajů výrobce. Experimentování se provádí pro stanovení množství vody W.R. potřebného k uhašení požáru za použití daných trysek 18. Tímto experimentováním je určen kompenzační faktor C.F. za pomocí vzorce C.F. = N.V. / W.R. Jakmile je jednou tímto postupem kompenzační faktor C.F. pro danou trysku stanoven, lze jej použít v příštích výpočtech pro hasicí zařízení podle vynálezu, na němž se takové trysky 18 používají.

-4CZ 291504 B6

Kompenzační faktor C.F. je také minimální číslo, které dosáhne parní potenciál P.V. přibližně % čistého objemu N.V. Je to rovněž minimální číslo, které pomáhá pro získání počtu N.N.

trysek 18, poskytující dostatek trysek 18 pro dosažení přibližně 1 metrové rozteče mezi tryskami.

Za předpokladu, že riziková oblast je 7 m x 4 m x 1,7 m, jsou v ní 3 překážky, a to jedna 1 m x 1 m x 1 m a druhé dvě překážky mají rozměr 1,8 m x 0,9 m x 0,8 m, za předpokladu použití trysek 18 typu TN-6, je počet potřebných trysek 18 stanoven takto:

G.V. = 7 x 4 x 1, 7 = 47,6 m³

N.V. = G.V. - [1 x 1 x 1 + 2 x (1,8 x 0,9 x 0,8)] = 47,6 / 3,492 = 44,008 m³

W.R. = (44,008 / 2, 1) : 1000 1 = 20,9 1

N.N. = 20,9 / 1,26 = 16,58 trysek

N. N. = 17 trysek

Vždy se provede zaokrouhlení na nejbližší celé číslo, tj. v tomto případě N.N. je 17 a potřebný objem vody W.R. musí být odpovídajícím způsobem upraven (tj. W.R. v tomto příkladě je 21,4 litrů).

Ve shora uvedeném příkladě může být rychlost rozstřikování (tj. hustota toku rozstřikování) ihned stanovena vynásobením velikosti průtoku F.R. tryskou počtem N.N. trysek, což dá celkový průtok, a vydělením čistým objemem N.V. To dává: (0,831/min x 17) : 44,008 m³ =

O, 32 1/min/m³ rizikové oblasti.

Detektory 20 ohně obsahující detektor 40 určené teploty ohně a detektor 42 rychlosti stoupání teploty. Detektor 40 určené teploty v typickém případě obsahuje dvoukovový pásek z roztahovací tyčí, která zdvíhá membránu pro vytvoření kontaktu, když okolní teplota stoupne nad předem určenou teplotu. V typickém případě je určená teplota od 60 do 100 °C. Detektor 42 rychlosti stoupání v typickém případě obsahuje membránu a vzduchovou komoru, kde z komory uniká vzduch trubičkou v membráně při relativně nízkých rychlostech stoupání, ale který vytváří kontakt při relativně vysokých rychlostech stoupání teploty ohně. V typickém případě je detektor 42 rychlosti stoupání nastaven tak, aby byl aktivní, když je rychlost stoupání teplot} větší než je asi 9 °C za minutu.

Detektory 20 také v typickém případě obsahují detektory kouře. Detektory kouře jsou s výhodou uloženy tak, že provádějí detekci vzduchu proudícího z rizikové oblasti se snímáním jakéhokoli kouře unášeného vzduchem.

Řídicí panel 22 je umístěn tak, že je snadno dostupný během požáru. Například může být řídicí panel 22 umístěn na vnější straně obvodové stěny 102 obklopující strojovnu 100. Řídicí panel 22 obsahuje monitorovací systém poruch v elektrickém vedení a aktivační systém. Monitorovací systém sleduje vedení k detektorům 20 požáru a k řídicím ventilům 30 a 32 na podmínky rozpojeného obvodu, krátkého spojení a nestabilních podmínek vedení. Řídicí panel 22 také snímá tlak v tlakové nádobě 12 a vydává poplach v případě, že tlak klesne pod předem určený tlak. Aktivační systém je detonátorového typu, který působí, že řídicí ventily 30 a 32 uvolňují tlakovou vodu z nádoby 12. V typickém případě obsahuje řídicí panel 22 uvolňovací tlačítko mlhy, kryté zdvíhatelným krytem. Uvolňovací tlačítko mlhy je třeba aktivovat pro manuální uvolnění vody z nádoby 12. Řídicí panel 22 je také připojen k vizuálním a zvukovým poplachům, umístěným ve strojovně 100.

Při použití je hasicí zařízení 10 instalováno do rizikové oblasti, jako je strojovna 100, přičemž se nejprve vypočítá potřebný počet trysek, typ trysek, který se má použít a objem potřebné vody, například jak je ukázáno v příkladě 1. Trysky 18 jsou potom rozmístěny okolo strojovny 100 podél trubek 14 a 16 a jsou připojeny k tlakové nádobě 12 přes řídicí ventily 30 a 32. Například

-5CZ 291504 Β6 mohou být trysky 18 od sebe v rizikové oblasti vzdáleny asi 1 m. Je však možné použít i jinou výhodnou vzdálenost mezi tryskami 18. Řídicí panel 22 je umístěn na vnější straně strojovny 100 a je vodiči napojen na detektory 20 ohně a řídicí ventily 30 a 32 a slyšitelné a viditelné poplachové prostředky.

V případě požáru nebo rychlém vzrůstu teploty ve strojovně 100 je spuštěn detektor 40 nebo 42 ohně pro iniciování toho, aby řídicím panelem 22 byly ovládány řídicí ventily 30 a 32 pro uvolňování vody pod tlakem z tlakové nádoby 12. Voda pod tlakem prochází trubkami 14 a 16 k tryskám J_8. Voda prochází filtrem a vířivou komorou trysek 18 a vytváří jemnou mlhu, mající střední průměr kapiček od 250 do 500 mikrometrů. Střední průměr kapiček vyjadřuje velikost kapiček ve formě objemu kapaliny a jde o hodnotu, kde 50 % celkového objemu rozstřikované tekutiny sestává z kapiček majících průměry' větší než je střední hodnota a 50 % je menších než je střední hodnota.

Texty byly provedeny na zkušebním zařízení umístěném ve čtyřicetistopovém přepravním kontejneru, majícím vstupní dveře otevřené na jednom konci a se skupinou trysek 18 umístěných v polovině výšky postranních stěn kontejneru. Palivo bylo umístěno do ploché nádoby na podlaze kontejneru v polovině délky kontejneru. Výsledky zkoušek jsou následující:

ZKOUŠKA 1 Účel: vizuální demonstrace / isopropanol

Hasicí médium	vodní mlha
Palivo	isopropanol
Množství použitého paliva	3.H
Plocha požáru	0,636 m²
Doba detekce	5 s
Velikost trysky	HF-16
Velikost otvoru	1,1 mm
Kapacita každé trysky při 2 MPa	0,683 1/min
Kapacita všech trysek při 2 MPa	16,4 1/min
Vodní tlak	2 MPa
Úhel rozstřiku	84°
Počet trysek	24
Počet účinných trysek	14 až 16
Střední velikost kapiček	375-400 mikrometrů
Doba k uhašení	23 s
Rychlost absorpce	21,7 °C/s

Počet trysek 18. které byly účinné, byl menší než je celkový počet trysek 18, protože dveře kontejneru byly otevřené.

ZKOUŠKA 2

Hasicí médium

Palivo

Množství použitého paliva Plocha požáru Doba detekce Velikost trysky

Velikost otvoru

Kapacita všech trysek při 2 MPa Vodní tlak

Úhle rozstřiku

Účel: vizuální demonstrace / benzin vodní mlha isopropanol

3,1 1

0,636 m² s

HF-16 x 16

HF-32 x 8

HF-16 = 1,1 mm

HF-32 =1,5 mm

21,8 1/min

MPa

84°

Počet trysek Počet účinných trysek Střední velikost kapiček	24 16 HF-16 = 375-400 mikrometrů HF-32 = 350-375 mikrometrů
Doba k uhašení Rychlost absorpce	13 s 1,123 °C/s

ZKOUŠKA 3 Účel: vizuální demonstrace / motorová nafta

Hasicí médium Palivo motorová nafta Plocha požáru Doba detekce Velikost trysky Velikost otvoru Kapacita každé trysky při 2 MPa Kapacita všech trysek při 2 MPa Vodní tlak Úhel rozstřiku Počet trysek Počet účinných trysek Střední velikost kapiček Doba k uhašení Rychlost absorpce

vodní mlha množství použitého paliva 3,1 1 0,363 m² 12 s HF-16 1,1 mm 0,683 1/min 16,4 1/min 2 MPa 84° 24 24 375-400 mikrometrů 6 s 0,33 °C/s

Tato zkouška byla provedena se zavřenými dveřmi kontejneru

ZKOUŠKA 4 Účel: srovnání mlhy s CO₂

Hasicí médium Palivo Množství použitého paliva Plocha požáru Doba detekce Velikost trysky Velikost otvoru Kapacita každé trysky při 2 MPa Kapacita všech trysek při 2 MPa Vodní tlak Úhel rozstřiku Počet trysek Počet účinných trysek Střední velikost kapiček Doba k uhašení

vodní mlha benzin 21 0,636 m² 5 s HF-16 1,1 mm 0,683 1/min 16,4 1/min 2 MPa 84° 24 24 375-400 mikrometrů 12 s

Tato zkouška je dále označována jako mlhová zkouška

ZKOUŠKA 5 Účel: srovnání mlhy s CO₂

Hasicí médium Palivo Množství použitého paliva Plocha požáru Doba detekce Množství CO₂

oxid uhličitý benzin 21 0,636 m² 5 s 32 kg -7-

Počet trysek

Počet účinných trysek

Doba k uhašení s

Tato zkouška je dále označována jako zkouška s CO₂

Jak již bylo uvedeno, výše popisované zkoušky 1 až 5 byly prováděny ve čtyřicetistopém nákladním kontejneru. Je to standardní kontejner o rozměrech přibližně 12mx3mx3m. Z toho plyne objem 108 m³. Rychlost rozstřikování, tj. hustota toku rozstřikování, může být stanovena okamžitě vydělením celkového průtoku trysek 18, což je výše označeno jako kapacita všech trysek při 2 MPa, objeme rizikové oblasti, tj. 108 m³. To pro zkoušky 1, 3 a 4 dává: (16,4 l/min/108 m³ = 0,15 1/min/m³, zatímco pro zkoušku 2 to dává (21,8 l/min/108 m³ = 0,20 1/min/m³.

Ve zkušebních postupech bylo každé z paliv zapáleno, a nechalo se hořet plamenem po dobu 25 až 60 sekund, načež bylo aktivováno hasicí zařízení 10 pro uhašení ohně. Teplota uvnitř kontejneru byla sledována od okamžiku zapálení paliva, až do uhašení jím vyvolaného ohně. Tyto výsledky jsou shrnuty graficky v obr. 2 a 3. Obr. 2 se týká zkoušek 1 až 3 a zkoušky 4 a 5 jsou znázorněny graficky v obr. 3. Šipka I představuje časový bod, kdy bylo palivo zapáleno, a šipka E časový bod, kdy byl oheň uhašen.

Výsledkem každé zkoušky hasicího zařízení 10 je, že oheň byl uhašen v relativně krátké době a v typickém případě za méně než 25 sekund. Je třeba také poznamenat, jak je obzvláště patrné na obr. 3, že účinek snižování teploty hasicím zařízením 10 je větší než při použití oxidu uhličitého. Je tomu tak proto, že když se teplota v rizikové oblasti zvyšuje, objem vodní mlhy se prudce zvyšuje, když mění skupenství z vodní mlhy na vodní páru. Vodní pára má objem, který je 1700krát větší než je objem vody, z níž je vytvořena. Vodní pára tak déle vytlačuje kyslík z rizikové oblasti a brání, aby se v rizikové oblasti udržovalo hoření. Také při změně skupenství vody z kapaliny na plyn dochází k pohlcování tepla 540krát více než v kapalné fázi. Zvyšování teploty v rizikové oblasti dále snižuje měrnou hmotnost vody, která zvyšuje svou rychlost, zmenšuje svoji velikost kapiček a zvyšuje průtok vody rizikovou oblastí. To znamená, že vodní mlha zvyšuje účinnost se zvyšováním teploty rizikové oblasti. K tomu obvykle nedochází u jiných médií pro boj s ohněm.

Na obr. 4 je znázorněn diagram teploty v závislosti na čase, ukazující minimální operační charakteristické parametry hasicího zařízení j0. Diagram ukazuje údobí P počátku hoření a údobí ST stabilizace teploty (které je zpravidla 90 sekund) a na jehož konci je hasicí zařízení 10 aktivováno. Poté se oheň hasí v hasicím údobí E, které je v typickém případě menší než 60 sekund a nádoba 12 se plně vyprazdňuje ve vypouštěcím období D, které je v typickém případě delší než 90 sekund. Během údobí P počátku hoření riziková oblast v typickém případě dosahuje teploty nad 300 °C, která se udržuje během stabilizačního údobí ST. V typickém případě se teplota v rizikové oblasti sníží na 60 % teploty ve stabilizačním údobí ST, než se nádoba 12 plně vyprázdní. V typickém případě je konečná teplota v rizikové oblasti menší než 250 °C. Zkoušky znázorněné na obr. 2 a 3 ukazují, že tyto výsledky jsou dosažitelné s hasicím zařízením 10 podle vynálezu.

Výše uvedené zkoušky byly provedeny při použití kaskádového zařízení 200 znázorněného na obr. 5. Kaskádová plochá mísa 204 je navržena pro simulování úniku paliva na horký rozdělovač. Kaskádové zařízení 200 obsahuje relativně velkou skříňovou plochou mísu 202, mající plochu přibližně 1 m², plochou kaskádovou mísu 204 mající plochu přibližně 0,5 m², na níž je umístěna relativně malá skříňová mísa 206. Malá skříňová mísa 206 má větší počet otvorů 208, aby mohla motorová nafty ze skříňové mísy 206 vytékat na plochou kaskádovou mísu 204. Kaskádová mísa 204 má nožky 210, jimiž je držena v odstupu nad plochou mísou 202, a mísa 206 má nožky 212 udržující ji v odstupu nad kaskádovou mísou 204. V typickém případě je v míse 202 benzin a/nebo isopropanol. Při použití se kaskádová mísa 204 mimořádně rozehřeje,

-8CZ 291504 B6 a to bude mít za následek, že zapálené palivo z mísy 206 exploduje a bude vrháno ven z kaskádového zařízení 200.

Další zkouška hasicího zařízení 10 podle vynálezu byla provedena v rizikové oblasti mající objem 500 nť (10 m x 10 m x 5 m) se 190 stejnými tryskami 18, jaké se použily v předchozí zkoušce. Při této zkoušce se použilo 90 litrů paliva na ploše 7 m². Palivo bylo umístěno v kaskádové míse 204 a 6 dalších mísách s místními ohni a tlakovém plameni s motorovou naftou (představující oheň z prasklého palivového potrubí). Všechny mísy byly zapáleny a nechaly se hořet dvě minuty před aktivací hasicího zařízení 10 podle vynálezu.

Během zkoušky se pozorovalo, že barva zplodin hoření se měnila z hustě černé na bílou bezprostředně poté, co bylo spuštěno hasicí zařízení 10. Výsledky zkoušky ukázaly, že všechna místa hoření byla uhašena během 30 sekund a pozorovatelé vstoupili do rizikové oblasti před uplynutím 90 sekundového údobí, během kterého se mlha uvolňovala do rizikové oblasti. Pozorovatelé nepocítili během této doby dýchací potíže. Z této zkoušky se ukazuje, že hasicí zařízení 10 vede k potlačení kouře a způsobuje, že se zplodiny hoření odlučují ze vzduchu.

Hasicí zařízení 10 podle vynálezu má výhodu v tom, že může používat vodní mlhu pro vyplnění rizikové oblasti pro přerušení řetězové reakce plamene v cyklu hoření tak, aby se zabránilo hoření v rizikové oblasti. Vodní pára má také účinek v tom, že značně snižuje teplo v rizikové oblasti a vytlačuje kyslík v rizikové oblasti vzhledem ke změně skupenství vody z kapaliny na páru. Hasicí zařízení 10 podle vynálezu tak poskytuje překvapivý výsledek v tom, že používá relativně malé množství vody pro hašení plamene, vytvářeného relativně velkým množstvím vysoce hořlavé kapaliny. V tabulce 1 je poskytnuto srovnání výsledků dosahovaných hasicím zařízením 10 podle vynálezu (označeným jako MISTEX) s běžnými hasicími systémy.

TAB. 1 / SROVNÁNÍ

SRINKLER	HALON	CO₂	MISTEX
Netoxické	ano	ne	ne	ano
Hasí požáry třídy A a B	ne	ano	ano	ano
Ekologicky šetrné	ano	ne	ne	ano
Vyžaduje požární čerpadlo	ano	ne	ne	ne
Malá hmotnost	ne	ano	ne	ano
Přístupné pro obsluhu	ne	ne	ne	ano
Vysoká absorpce tepla	ano	ne	ne	ano
Cenově efektivní	ne	ano	ne	ano
Doba funkce	n/a	ne	ne	ano
(spolehlivost zabudování)
Nepotřebuje evakuační plán	ano	ne	ne	ano
Efektivnost nákladů na
obsluhu a doplnění	n/a	ne	ne	ano
Efektivnost v částečně
větraných prostorech	ano	ne	ne	ano

V rámci vynálezu jsou možné obměny a úpravy, zřejmé pro odborníky v oboru. Například je možné přidat k vodě komerčně dostupný absorbér tepla a emulgátor paliva pro zvýšení hasicí kapacity. V hasicím zařízení je také možné požít jakýkoli detektor ohně, jako jsou například detektory ohně založeného na použití radioizotopů, detektor s iontovou komorou, svazkové detektory, ultrafialové detektory apod.

Vynález může býti náhradou za dosavadní hasicí zařízení, která jsou založena na použití v současnosti nepřípustného halonu.

-9CZ 291504 B6

Vynález je dále popisován hlavně v souvislosti s použitím vody jako nehořlavé kapaliny, i když může být použit i s jinými nehořlavými kapalinami, které při odpařování pohlcují teplo.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob hašení požáru v rizikové oblasti (100), kdy se po zjištění přítomnosti požáru v rizikové oblasti (100) aktivuje přívod nehořlavé kapaliny, načež se nehořlavá kapalina dodává pod tlakem k rozstřikovacímu prostředku a následně se rozstřikuje do rizikové oblasti (100), vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina se rozstřikuje bez použití plynného rozstřikovacího média v množství nejvýše 1 litr za minutu na krychlový metr objemu rizikové oblasti (100) do formy mlhy o střední velikosti kapek v rozsahu nejvýše 500 mikrometrů a touto mlhou se požár hasí.

2. Způsob hašení požáru podle nároku 1, vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina se rozstřikuje do formy mlhy o střední velikosti kapek nejméně 50 mikrometrů.

3. Způsob hašení požáru podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina se rozstřikuje do formy mlhy o střední velikosti kapek v rozsahu 250 až 400 mikrometrů.

4. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím,ženehořlavá kapalina se rozstřikuje do rizikové oblasti (100) po dobu nejvýše 90 sekund.

5. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina se dopravuje k místu rozstřikování pod tlakem nepřesahujícím 2000 kPa.

6. Způsob hašení požáru podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se t í m , že nehořlavá kapalina se rozstřikuje do rizikové oblasti (100) pod úhlem rozstřikování větším než 70°.

7. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina se rozstřikuje alespoň ze dvou míst rozstřikování s dutým obrazcem rozstřikování.

8. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačující se tím, že nehořlavou kapalinou je voda.

9. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků laž7, vyznačující se tím, že nehořlavou kapalinou je vodný roztok.

10. Způsob hašení požáru podle kteréhokoliv z nároků laž9, vyznačující se tím, že nehořlavá kapalina obsahuje přísady, například absorbéry tepla a emulgátory.

11. Hasicí zařízení (10) pro k provádění způsobu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, které obsahuje přívodní prostředek (36) nehořlavé kapaliny, detekční prostředek (20) pro zjišťování požáru v rizikové oblasti (100), ovládací prostředek (30) řízení dodávky nehořlavé kapaliny spřažený s přívodním prostředkem (36) pro umožnění přívodu nehořlavé kapaliny po detekování požáru v rizikové oblasti (100) detekčním prostředkem (20), a rozstřikovací prostředek nasměrovaný do rizikové oblasti (100), vyznačující se tím, že rozstřikovací prostředek je tvořen alespoň dvěma tryskami (18) pro rozstřikování nehořlavé kapaliny ve formě mlhy o střední

- 10CZ 291504 B6 velikosti kapek nejvýše 500 mikrometrů v množství nejvýše 1 litr za minutu na krychlový metr objemu rizikové oblasti (100).

12. Hasicí zařízení (10) podle nároku 11, vyznačující se tím, že přívodní prostředek

5 (36) spojuje zásobní nádrž (12) s rozstřikovacím prostředkem.

13. Hasicí zařízení (10) podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se t í m , že kzásobní nádrži (12) je přiřazen hnací prostředek pro dopravu nehořlavé kapaliny přes přívodní prostředek (36) k rozstřikovacímu prostředku.

14. Hasicí zařízení (10) podle nároku 13, vyznačující se t í m , že hnací prostředek je současně tlakovým prostředkem.

15. Hasicí zařízení (10) podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že hnací 15 prostředek obsahuje stlačený plyn.

16. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 11 až 15, vyznačující se tím, že dále obsahuje řídicí prostředek (22) operativně spojený s ovládacím prostředkem (30) pro jeho aktivaci a oddělený od něj.

17. Hasicí zařízení (10) podle nároku 16, vyznačující se t í m , že řídicí prostředek (22) je spojen s detekčním prostředkem (20) pro řízení dodávky nehořlavé kapaliny k rozstřikovacímu prostředku.

25

18. Hasicí zařízení (10) podle kterékoliv z nároků 11 až 17, vyznačující se tím, že ovládací prostředek (30) řízení dodávky kapaliny obsahuje alespoň jeden ventil.

19. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 11 až 18, vyznačující se tím, že počet trysek (18) rozstřikovacího prostředkuje stanoven jako funkce objemu vzduchu v rizikové

30 oblasti (100), průtokové rychlosti trysek (18) a kompenzačního faktoru, přičemž funkce je:

- N.N. = (A.V. / C.F.) / 90FR, kde

- N.N. je počet trysek (18),

- A.V. je objem vzduchu v rizikové oblasti (10)

35 - C.F. je kompenzační činitel, a

- 90FR je objem vody, která proteče jednou každou tryskou (18) za 90 sekund.

20. Hasicí zařízení (10) podle nároku 19, vyznačující se tím, že trysk} (18) jsou tryskami s dutým obrazcem rozstřikování.

21. Hasicí zařízení (10) podle nároku 19 nebo 20, vyznačující se tím, že trysky (18) jsou v rizikové oblasti (100) od sebe vzdáleny alespoň jeden metr.

22. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 19 až 21, vyznačující se tím, že 45 každá tryska (18) je opatřena vířivou komorou ke zvýšení atomizace nehořlavé kapaliny.

23. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 11 až 22, vyznačující se tím, že detekční prostředek (20) obsahuje tepelné čidlo (40), které se zaktivuje při předem nastavené teplotě.

24. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 11 až 23, vyznačující se tím, že detekční prostředek (20) obsahuje čidlo (42) rychlosti nárůstu teploty pro zjišťování rychlosti změny teploty vyšší než 9 °C/min.

-11 CZ 291504 B6

25. Hasicí zařízení (10) podle kteréhokoliv z nároků 11 až 24, vyznačující se tím, že detekční prostředek (20) obsahuje čidlo kouře.