CZ297177B6

CZ297177B6 - Zpusob inertizace k snízení rizika a k hasení pozáru v uzavrených prostorách

Info

Publication number: CZ297177B6
Application number: CZ20000127A
Authority: CZ
Inventors: Werner Wagner@Ernst; Schütte@Volker
Original assignee: Wagner Alarm- Und Sicherungssysteme Gmbh
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-02-17
Publication date: 2006-09-13
Also published as: DK1062005T3; NO20000791L; NO329215B1; UA67746C2; AU747436B2; WO1999047210A1; EP1062005B1; EP1062005B3; RU2212262C2; ES2193902T7; DE19811851A1; CZ2000127A3; DK1062005T4; CA2301628C; ES2193902T1; DE19811851C2; PL338246A1; AU2725899A; CA2301628A1; ES2193902T5

Abstract

Zpusob inertizace k snízení rizika a k hasení pozáru v uzavrených prostorách. Nejprve se snízí obsah kyslíku v uzavreném prostoru na stanovenou úroven základní inertizace. Potom se v prípade pozáru obsah kyslíku dále rychle snízí na stanovenou úroven plné inertizace. Zarízení k provádení tohoto zpusobu je vybaveno zarízením na merení kyslíku ve sledovaném prostoru, prvním systémem na výrobu plynuvytesnujících kyslík, druhým systémem na náhlé zavedení plynu vytesnujícího kyslík do sledovaného prostoru a zarízení na rozpoznávání pozáru k zjistování pozární veliciny ve vzduchu v prostoru. Rídicí jednotka vysílá signál k základní inertizaci do prvního systému v závislosti na obsahu kyslíku ve vzduchu ve sledovaném prostoru a k úplné inertizaci do druhého systému, v závislosti na detekcním signálu ze zarízení na zjistování pozáru.

Description

Předmětný vynález se týká způsobu inertizace k snižování rizika a k hašení požárů v uzavřených prostorách a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Je známo v uzavřených prostorách, do kterých lidé nebo zvířata vstupují jen příležitostně a jejichž instalace reagují citlivě na působení vody, předcházet riziku požáru snížením koncentrace kyslíku v těchto prostorách na průměrnou hodnotu kolem 12 %. Při této koncentraci kyslíku již nemůže většina hořlavých materiálů hořet. Hlavními prostorami použití jsou oblasti pro elektronické zpracování dat, místnosti s elektrickými spínači a rozvaděči, uzavřená zařízení, jakož i skladovací prostory s vysoce cenným zbožím. Hasicí účinek, vyplývající z tohoto způsobu, je založen na principu vytěsnění kyslíku. Je známé, že normální okolní vzduch obsahuje 21 % kyslíku, 78 % dusíku a 1 % jiných plynů. Pro hašení se zavedením čistého dusíku v uvedeném prostoru dále zvýší koncentrace dusíku, a tím se sníží podíl kyslíku. Je známé, že hasicí účinek začíná, jakmile obsah kyslíku klesne pod 15 % obj. V závislosti na hořlavých materiálech, vyskytujících se v tomto prostoru, může být požadováno další snížení obsahu kyslíku až na uvedených 12% obj.

U tohoto „způsobu hašení inertním plynem“, jak se nazývá zaplnění požárem ohroženého nebo hořícího prostoru plyny vytěsňujícími kyslík, jako je oxid uhličitý, dusík, vzácné plyny a jejich směsi, jsou plyny vytěsňující kyslík skladovány obyčejně ve stlačeném stavu v ocelových lahvích ve zvláštních vedlejších místnostech. V případě potřeby se potom plyn vede do dotyčného prostoru potrubními systémy a odpovídajícími výtokovými hubicemi. Hašení způsobem použití inertních plynů se nicméně setkává s určitými problémy a má jasná omezení z hlediska velikosti prostoru. Velké prostory, mající na příklad plochu základu 20 x 50 m a výšku 6,5 m, mají objem 6500 m³. V souladu s normami jsou používány ocelové lahve o objemu 80 litrů. U zařízení na hašení inertním plynem jsou plněny tlakem 200 barů, což je současně nejvyšší hranice z důvodu mezní únosnosti dostupných armatur. Láhev o tlaku 200 barů a objemu 80 litrů pojme 18,3 kg dusíku, který pak v uvolněném stavu při 1 baru okolního tlaku zaujme objem 16 m³. Aby se zaplnil výše uvedený prostor o objemu 6500 m³ inertním plynem, bylo by zapotřebí obsahu asi 300 ocelových lahví. V naplněném stavu váží taková láhev kolem 100 kg, což by při 300 lahvích představovalo hmotnost 30 tun. S připočtením hmotnosti potrubí a armatur by to byl značně velký požadavek na únosnost skladových prostor. Pro tak velký počet lahví by byla navíc zapotřebí značná podlahová plocha. Je tedy evidentní, že způsob hašení inertním plynem se ve spojení s velkými prostory setkává s problémy z hlediska skladovatelnosti a využitelnosti objemu skladových objektů. Skladování lahví v podzemí také není uspokojivé řešení, i když zde nehraje roli únosnost. Ze sklepa by se muselapoložit dlouhá potrubfdo horních podlaží, což by představovalo další, často neúměrné náklady a navíc by to prodlužovalo nepřiměřeně čas na naplnění prostor inertním plynem.

US 3 830 307 popisuje zařízení k hašení požárů v uzavřených prostorách se zařízením pro rozpoznávání požárů k zajišťování požární veličiny ve vzduchu místnosti a s nádobou s kapalným nebo plynným dusíkem jako inertním plynem. Tento dusík je veden potrubím do sledovaného prostoru, přičemž dusík se dostává skrz hubici do prostoru ve formě jemně rozdělených kapek a obsah kyslíku se rychle snižuje na určitou zcela inertizující úroveň. Přitom se také navrhuje k prevenci snížit obsah kyslíku na 11 % obj.

Úkolem předmětného vynálezu je přinést způsob inertizace k snížení rizika a hašení požárů v uzavřených prostorách, umožňující účinné hašení požáru při co možná nejmenší skladovací kapacitě pro láhve s inertním plynem.

Podstata vynálezu

Tento úkol se řeší způsobem inertizace k snížení rizika a k hašení požárů v uzavřených prostorách, který podle vynálezu spočívá v tom, že se nejprve sníží obsah kyslíku v uzavřeném prostoru 10 na stanovenou úroveň základní inertizace, například 16 %, a že se v případě požáru obsah kyslíku dále rychle sníží na stanovenou úroveň plné inertizace, na příklad na 12%obj. nebo méně. Základní inertizační úroveň koncentrace kyslíku 16 % obj. neznamená v žádném případě ohrožení osob nebo zvířat, takže mohou bez problémů vstupovat do tohoto prostoru. Úroveň plné inertizace se může nastavovat buď v noci, kdy žádné osoby, ani zvířata, do příslušného prostoru 15 nevstupují, nebo jako přímá reakce na hlášení požáru. Při koncentraci kyslíku 12 % obj. je schopnost vznícení u většiny materiálů již natolik snížena, že se již nedokáží zapálit.

Přednosti způsobu podle vynálezu spočívají zvláště v tom, že se počet nádob s inertními plyny, potřebných v případě požáru na vypuzování kyslíku, významně snižuje. Tak se podstatně snižují 20 celkové náklady na zařízení na zabránění požáru i na jeho hašení. Z konstrukčního hlediska je kromě toho potřeba menší zařízení na snižování tlaku, protože v případě požáru musí dovnitř vniknout jenom menší objem plynu během krátké doby, která je k dispozici, pro které je třeba konstrukčně zajistit uvolnění tlaku.

Výše zmíněný úkol je dále řešen zařízením k provádění tohoto způsobu, obsahujícím následující komponenty: zařízení na měření kyslíku ve sledovaném prostoru, první systém na výrobu plynu vytěsňujícího kyslík nebo k odvodu kyslíku ze sledovaného prostoru, druhý systém k náhlému zavedení plynu vytěsňujícího kyslík do sledovaného prostoru a zařízení na rozpoznávání požáru k zjišťování požární veličiny ve vzduchu v daném prostoru. K řešení stanoveného úkolu je pří30 tomna řídicí jednotka, která v závislosti na obsahu kyslíku ve vzduchu ve sledovaném prostoru vysílá základní inertizační signál prvnímu systému na výrobu plynu vytěsňujícího kyslík nebo na odvod kyslíku, a která v závislosti na detekčním signálu od zařízení na rozpoznávání požáru vysílá signál k plné inertizaci do druhého systému.

Toto zařízení podle vynálezu uskutečňuje ideálním způsobem spojení způsobu podle vynálezu se zařízením pro zjišťování požáru. Řídicí jednotka podle vynálezu k vysílání signálu k základní inertizaci a signálu k úplné inertizaci přitom zohledňuje specifické podmínky ve sledovaném prostoru, jehož úroveň k základní inertizaci byla předtím propočtena podle velikosti a druhu prostoru.

Způsob podle vynálezu se s výhodou provádí tak, že se před krokem a) provedou doplňující kroky al), že se měří obsah kyslíku ve sledovaném prostoru a a2), že se v závislosti na naměřené hodnotě kyslíku provede pokles na úroveň základní inertizace. Před krokem b) se s výhodou provede další krok způsobu bl), že v případě požáru vyšle detektor požárních veličin signál pro úpl45 nou inertizaci, nebo se popřípadě před krokem b) způsobu provede krok bl), že se ze vzduchu ve sledovaném prostoru odebírají trvale reprezentativní vzorky vzduchu, které se přivádějí k detektoru pro požární veličiny, který v případě požáru vydává signál pro úplnou inertizaci. Snižování a udržování požadované úrovně základní inertizace s výhodou nastává výrobou a/nebo dodáváním plynů vytěsňujících kyslík nebo zařízením pro odvádění kyslíku. Rychlé další snížení 50 obsahu kyslíku na úroveň úplné inertizace se s výhodou provádí zaváděním plynu vytěsňujícího kyslík do uzavřeného prostoru, přičemž je plyn vytěsňující kyslík připraven v plynových lahvích. Zavádění plynů vytěsňujících kyslík se s výhodou provádí v závislosti na naměřeném obsahu kyslíku. V závislosti na potřebách, zejména v jaké míře a v jakých časech je nutná přístupnost uzavřeného prostoru pro živé bytosti, se přepíná mezi úrovní základní inertizace a úrovní úplné 55 inertizace.

-2CZ 297177 B6

Zařízení na zjišťování požáru je s výhodou aspirativním zařízením na zjišťování požáru. Zařízení na měření kyslíku je s výhodou integrováno do skříně detektoru zařízení na zjišťování požáru. Zařízení podle vynálezu je s výhodou uzpůsobeno k výrobě plynů vytěsňujících kyslík k dosažení úrovně základní inertizace strojově, s výhodou strojem na dusík. Řízení mezi obsahy kyslíku úrovně základní inertizace a úrovně úplné inertizace sledovaného prostoru, s výhodou mezi denním provozem a nočním provozem, je s výhodou uzpůsobeno k přepínání za zohlednění požadavků na pohyb a umístění živých bytostí.

Způsob inertizace s výhodou obsahuje následující další dva kroky způsobu, které se provádějí před prvním krokem způsobu, tj. snížením obsahu kyslíku na stanovenou základní inertizační úroveň: podle tohoto dalšího zdokonalení se nejprve změří obsah kyslíku ve sledovaném prostoru, načež se v druhém kroku způsobu jako reakce na naměřenou hodnotu kyslíku provede snížení na hodnotu základní inertizace. Tím se způsob inertizace přizpůsobuje určitým netěsnostem prostoru tím, že dochází ke klasické regulaci obsahu kyslíku ve sledovaném prostoru.

Do způsobu se s výhodou integruje detektor pro požární veličiny, který vydá v případě požáru signál pro úplnou inertizaci.

Například se ze vzduchu ve sledovaném prostoru před poklesem na určitou úroveň plné inertizace trvale odebírají reprezentativní vzorky vzduchu, které se přivádějí k detektoru požárních veličin, vysílajícímu v případě požáru signál k úplné inertizaci. Toto zdokonalení je technickým provedením spojení známého aspirativního zařízení na detekci požáru se způsobem hašení inertním plynem. Zařízením na aspirativní detekci požáru se rozumí zařízení na detekci požáru, které přes systém potrubí nebo kanálků aktivně nasává na skupině míst reprezentativní dílčí množství vzduchu z prostoru a toto dílčí množství potom přivádí do měřicí komory s detektorem pro zjišťování charakteristické veličiny požáru.

Pod termínem „charakteristická veličina požáru“ se rozumí fyzikální veličiny, které v okolí vznikajícího požáru podléhají měřitelným změnám, například teplota okolí, tekutý, kapalný nebo plynný podíl v okolním vzduchu (tvorba kouře ve formě částic nebo aerosolů nebo páry) nebo vyzařování do okolí.

Způsob se dá zvláště výhodně provádět, pokud se úrovně základní inertizace dosahuje strojní výrobou a následujícím zaváděním plynů vytěsňujících kyslík nebo ale také strojním odváděním kyslíku. To je proveditelné do té míry, pokud je pro snižování na úroveň základní inertizace k dispozici více času, takže postačuje postupné snižování obsahu kyslíku v odpovídajícím prostoru strojem. Naproti tomu se pro rychlé dosažení úrovně úplné inertizace s výhodou předpokládá zavádění plynů vytěsňujících kyslík do uzavřeného prostoru, přičemž se zde v podstatě mohou použít všechny inertní plyny. Tyto plyny mohou být výhodně připraveny v plynových lahvích, protože i u velkých prostor objem, který je nutno doplnit, mezi úrovní základní inertizace a úrovní úplné inertizace již nepůsobí žádné problémy. Mimoto je strojní výroba plynů vytěsňujících kyslík, například strojem na dusík, značnou výhodou, protože se tím mohou opět naplňovat plynové lahve, které jsou určeny pro úplnou inertizaci.

Konečně se s výhodou provádí to, že se plyny vytěsňující kyslík zavádějí podle obsahu kyslíku naměřeného v zavřeném prostoru. Tím se dosahuje toho, že se vždy přivádí jen to množství plynu, které je potřeba pro úplnou inertizaci.

Bylo již zmíněno, že jednou z předností způsobu podle vynálezu je to, že je možné jej kombinovat se známými zařízeními na zjišťování požárů. U tak zvaných aspirativních zařízení na zjišťování požáru je potřeba stálá kontrola rychlosti proudění nasávaných reprezentativních množství vzduchu. Podle dalšího zdokonalení zařízení podle vynálezu je zařízení na měření kyslíku k provádění způsobu integrováno v tělese detektoru zařízení na zjišťování požáru, kde je také umístěno zařízení na sledování proudu vzduchu.

-3 CZ 297177 B6

Výroba plynů vytěsňujících kyslík k získání úrovně základní inertizace se provádí s výhodou strojně strojem na dusík nebo podobně. Už bylo zmíněno, že se tím s výhodou dají opět plnit také lahve na plyn, určené k provádění úplné inertizace, pokud by již jednou došlo k jejich vyprázdnění.

Přehled obrázků na výkresech

Způsob podle vynálezu je podrobněji vysvětlen pomocí vývojového diagramu.

Příklady provedení vynálezu

Je třeba sledovat uzavřený prostor obsahující normální vzduch, s obvyklým obsahem 21 % obj. kyslíku. Aby se snížilo riziko požáru, sníží se obsah kyslíku v tomto uzavřeném prostoru zaváděním dusíku ze stroje na dusík na stanovenou úroveň pro základní inertizaci. Obsah kyslíku ve sledovaném prostoru se stále měří před snižováním a během snižování na úroveň základní inertizace. Požadovaná hodnota byla předem vypočtena na základě vlastností prostoru a jeho osazení přístroji na elektronické zpracování dat a pod. Aspirativní zařízení na zjišťování požáru, opatřené detektorem pro požární veličiny, nasává přes systém potrubí a kanálků trvale reprezentativní množství vzduchu a přivádí toto množství do detektoru požárních veličin. Když se zjistí požární veličina a obvyklými bezpečnostními okruhy se rozezná jako požár, tak se prostor rychle zaplní dusíkem z ocelových lahví, až se dosáhne požadovaná koncentrace kyslíku. Uvedená koncentrace byla určena předem na základě hořlavých materiálů nalézajících se v prostoru.

Pokud nevznikl požár, kontroluje se trvale zařízením na měření kyslíku, zdali nebyla dosažena spodní prahová hodnota zdravotně škodlivé koncentrace kyslíku. Pokud tomu tak ještě není, dostává stroj na dusík dále signál k základní inertizaci a zaplňuje prostor dál dusíkem. Při dosažení zdravotně škodlivé prahové hodnoty, dojde k dotazu na zadání, zdali se mají vytvořit podmínky pro noční provoz nebo podmínky pro denní provoz. Nemají-li již do prostoru vstupovat lidé nebo zvířata, vydá se stroji na dusík signál k úplné inertizaci, načež se v závislosti na naměřeném obsahu kyslíku provádí další vytěsňování kyslíku, až se dosáhne předem stanovená hasicí koncentrace pro prostor a v něm obsažené materiály. Pokud by se nicméně mělo ještě do prostoru vstoupit, tak se s pomocí zařízení na měření koncentrace kyslíku udržuje na pro zdraví neškodné hodnotě kolem 16 %.

Claims

1. Způsob inertizace k snížení rizika a k hašení požárů v uzavřených prostorách, vyznačující se t í m , že se provedou následující kroky:

a) nejprve sníží obsah kyslíku v uzavřeném prostoru na stanovenou úroveň základní inertizace a

b) v případě požáru se obsah kyslíku dále rychle sníží na stanovenou úroveň plné inertizace.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se před krokem a) provedou následující doplňující kroky:

al) měří se obsah kyslíku ve sledovaném prostoru, a2) v závislosti na naměřené hodnotě kyslíku se provede pokles na úroveň základní inertizace.

-4CZ 297177 B6

3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se před krokem b) provede následující další krok způsobu:

bl) v případě požáru vyšle detektor požárních veličin signál pro úplnou inertizaci.

4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se provede následující další krok způsobu před krokem b) způsobu:

bl) ze vzduchu ve sledovaném prostoru se odebírají trvale reprezentativní vzorky vzduchu, které se přivádějí k detektoru pro požární veličiny, který v případě požáru vydává signál pro úplio nou inertizaci.

5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že snižování a udržování požadované úrovně základní inertizace nastává výrobou a/nebo dodáváním plynů vytěsňujících kyslík.

6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se snižování a udržování požadované úrovně základní inertizace provádí zařízením pro odvádění kyslíku.

7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že se rychlé další sní20 žení obsahu kyslíku na úroveň úplné inertizace provádí zaváděním plynu vytěsňujícího kyslík do uzavřeného prostoru.

8. Způsob podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že je plyn vytěsňující kyslík připraven v plynových lahvích.

9. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 8, vy z n a č uj í c í se t í m , že se zavádění plynů vytěsňujících kyslík provádí v závislosti na naměřeném obsahu kyslíku.

10. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že v závislosti na

30 potřebách, zejména v jaké míře a v jakých časech je nutná přístupnost uzavřeného prostoru pro živé bytosti, se přepíná mezi úrovní základní inertizace a úrovní úplné inertizace.

11. Zařízení k provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 10, se zařízením na měření kyslíku ve sledovaném prostoru,

35 prvním systémem na výrobu plynů vytěsňujících kyslík nebo na odvádění kyslíku ze sledovaného prostoru, druhým systémem na náhlé zavedení plynu vytěsňujícího kyslík do sledovaného prostoru, a zařízením na rozpoznávání požáru k zjišťování požární veličiny ve vzduchu v prostoru, vyznačující se tím, že obsahuje řídicí jednotku k vyslání signálu k základní inertizaci 40 do prvního systému v závislosti na obsahu kyslíku ve vzduchu ve sledovaném prostoru a k vyslání signálu k ůplné_ inertizaci do druhého systému v závislosti na detekčním signálu ze zařízení na zjišťování požáru.

12. Způsob podle nároku 11,vyznačující se tím, že je zařízení na zjišťování požáru 45 aspirativním zařízením na zjišťování požáru.

13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že je zařízení na měření kyslíku integrováno do skříně detektoru zařízení na zjišťování požáru.

50

14. Způsob podle jednoho z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že je uzpůsobeno k výrobě plynů vytěsňujících kyslík k dosažení úrovně základní inertizace strojově, s výhodou strojem na dusík.

-5CZ 297177 B6

15. Zařízení podle jednoho z nároků 11 až 14, v y z n a č u j í c í se t í m , že je řízení mezi obsahy kyslíku úrovně základní inertizace a úrovně úplné inertizace sledovaného prostoru, s výhodou mezi denním provozem a nočním provozem, uzpůsobeno k přepínání za zohlednění 5 požadavků na pohyb a umístění živých bytostí.

ř ř?.