DE10121550B4

DE10121550B4 - Inertisierungsverfahren mit Stickstoffpuffer

Info

Publication number: DE10121550B4
Application number: DE10121550A
Authority: DE
Inventors: Ernst Werner Wagner
Original assignee: Wagner Alarm- und Sicherungssysteme GmbH
Current assignee: Wagner Group GmbH
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: DE10121550A1; UA74822C2

Abstract

Inertisierungsverfahren zum Verhindern und Löschen von Bränden in einem geschlossenen Raum (im folgenden „Zielraum" genannt), bei dem durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum (10) ein erstes Grundinertisierungsniveau mit im Vergleich zu natürlichen Verhältnissen reduziertem Sauerstoffanteil eingestellt wird, und bei dem durch weiteres – im Bedarfsfall stufenweises und im Brandfall plötzliches – Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum (10) ein oder mehrere davon verschiedene Inertisierungsniveaus mit einem nochmals reduzierten Sauerstoffanteil eingestellt wird beziehungsweise werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) In wenigstens einem an den Zielraum (10) angrenzenden, abgeschlossenen Pufferraum (20, 20'), der über Zuleitungen (30, 30') mit dem Zielraum (10) verbunden ist, wird durch Einleiten eines Sauerstoff verdrängenden Gases ein Puffergasvolumen (22, 22') erzeugt, dessen Sauerstoffanteil so gering ist, daß bei einer Vermischung des Puffergasvolumens (22, 22') mit der Raumluft (12) in dem Zielraum (10) ein Inertisierungsniveau mit einem nochmals reduzierten Sauerstoffanteil erzielbar ist, und das in...

Description

Die Erfindung betrifft ein Inertisierungsverfahren zum Verhindern und Löschen von Bränden in einem geschlossenen Raum (im folgenden auch "Zielraum" genannt), bei dem durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum ein erstes Grundinertisierungsniveau mit im Vergleich zu natürlichen Verhältnissen reduziertem Sauerstoffanteil eingestellt wird, und bei dem durch weiteres – im Bedarfsfall stufenweises im Brandfall plötzliches – Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum ein oder mehrere davon verschiedene Inertisierungsniveaus mit einem nochmals reduzierten Sauerstoffanteil eingestellt wird bzw. werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Sauerstoffmesseinrichtung in dem Zielraum und mit einer Quelle eines sauerstoffverdrängenden Gases.

Verfahren und Vorrichtung der in Rede stehenden Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Wirkung der sogenannten "Inertgaslöschtechnik" beruht im wesentlichen darauf, dass in geschlossenen Räumen, die nur gelegentlich von Mensch oder Tier betreten werden und deren Einrichtungen bei Anwendung herkömmlicher Löschverfahren (Wasser und Schaum) erhebliche Schäden davontragen würden, der Brandgefahr dadurch begegnet wird, dass die Sauerstoffkonzentration in dem betroffenen Bereich auf einen Wert von im Mittel etwa 12 Vol.-% abgesenkt wird, bei dem die meisten brennbaren Materialien nicht mehr brennen. Einsatzgebiete sind EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und Verteilerräume oder Lagerbereiche mit hochwertigen Wirtschaftsgütern. Die Löschwirkung beruht dabei auf dem Prinzip der Sauerstoffverdrängung. Die normale Umgebungsluft besteht zu 21% aus Sauerstoff, zu 78% aus Stickstoff und zu 1% aus sonstigen Gasen. Zum Löschen wird z. B. durch Einleiten von reinem Stickstoff die Stickstoffkonzentration in dem Zielraum weiter erhöht und damit der Sauerstoffanteil verringert. Es ist bekannt, dass eine Löschwirkung einsetzt, wenn der Sauerstoffanteil unter einen Wert von 15 Vol.-% absinkt. Abhängig von den in dem betreffenden Raum vorhandenen Materialien kann ein weiteres Absenken des Sauerstoffanteils auf die genannten 12 Vol.-% oder tiefer erforderlich sein.

Als sauerstoffverdrängende Gase kommen üblicherweise Gase wie Kohlendioxyd, Stickstoff, Edelgase und Gemische daraus zur Anwendung, welche in der Regel in speziellen Nebenräumen in Stahlflaschen gelagert werden. Zum Fluten eines Zielraumes mit Löschgas sind allerdings bislang, insbesondere bei gewerblich genutzten Räumlichkeiten wie Großraumbüros und Lagerhallen, erhebliche Mengen eines Löschgases zu lagern. Da der Druck der Gasflaschen aufgrund der Grenzbelastbarkeit der zur Verfügung stehenden Armaturen begrenzt ist und auch das Fassungsvolumen nicht beliebig erhöht werden kann, wird zur Bereitstellung der Löschgase eine erhebliche Anzahl von Flaschen benötigt. Dies stellt, zusammen mit den benötigten Rohren und Armaturen erhebliche Anforderungen an die Traglastfähigkeit und Größe der Lagerräume. Selbst bei Unterbringung der Flaschen in Kellerräumen wäre ein erheblicher baulicher Aufwand zur Verlegung der Zuleitungen in die Zielräume notwendig. Durch entsprechend große Lagerräume entstehen zudem erhöhte Bau- und Betriebskosten.

Neueste Entwicklungen zeigen, dass diesem Problem durch Absenkung des Sauerstoffgehaltes auf ein für Lebewesen unschädliches Grundinertisierungsniveau von im Mittel etwa 17 Vol.-% in den Zielräumen begegnet werden kann. Dadurch wird die Menge des vorzuhaltenden Löschgases zur Erreichung des Vollinertisierungsniveaus bei einer Sauerstoffkonzentration von unter 15 Vo1.-% zur Brandverhinderung und/oder Löschung reduziert, was eine Verbesserung der beschriebenen Lagerproblematik mit sich bringt. Trotzdem sind allerdings baulich weiterhin spezielle Räumlichkeiten vorzusehen, welche aufgrund ihrer Tragfähigkeit und Größe zur Lagerung der Stahlflaschen geeignet sind. Dies führt, insbesondere bei dem Trend zur Erstellung immer größeren Bauten, zu erheblichen finanziellen Aufwendungen in der Bauphase und bei der Nutzung.

Aus der Fachzeitschrift TÜ 177, Band 41 (2000), Nr. 6-Juni, Seite 20 bis 23, ist ein Inertisierungsverfahren zum Verhindern von Bränden in einem Zielraum bekannt, bei dem durch Einleiten von Stickstoff in den Zielraum ein Grundinertisierungsniveau mit im Vergleich zu natürlichen Verhältnissen reduziertem Sauerstoffanteil einstellbar ist. Der Stickstoff wird dabei in einem Stickstoffbehälter bevorratet, der sich zumindest in der Nähe des Zielraums befindet. Diese Art der Lagerung des Löschgases ist aber problematisch und nachteilig; insbesondere erfordert die Aufbewahrung des unter Druck stehenden Stickstoffs einen speziellen stabilen Behälter, der aufgrund seines Gewichtes und aus Sicherheitsgründen in gesonderten Räumlichkeiten untergebracht werden muss. Darüber hinaus eignet sich dieses einstufige Verfahren nicht zum Löschen von Bränden in dem Zielraum, wofür im Brandfall ein plötzliches Einleiten des Stickstoffs in den Zielraum erforderlich wäre, um den Sauerstoffgehalt rasch weiter abzusenken.

Aus der DE 198 11 851 C2 ist ein zweistufiges Inertisierungsverfahren zum Verhindern und Löschen von Bränden Aus der DE 198 11 851 C2 ist ein zweistufiges Inertisierungsverfahren zum Verhindern und Löschen von Bränden in einem Zielraum bekannt, bei dem bei Bedarf in kürzester Zeit ein für Menschen noch ungefährliches Grundinertisierungsniveau auf ein zweites Inertisierungsniveau mit nochmals reduzierter Sauerstoffkonzentration absenkbar ist. Bei diesem Verfahren liegt das Puffergasvolumen allerdings in komprimierter Form in speziellen Gasflaschen vor, was die bereits vorstehend diskutierten und auch in der DE 198 11 851 C2 erläuterten Gewichtsnachteile mit sich bringt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Inertisierungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, welche die Lagerung des für die Brandlöschung vorzuhaltenden Löschgases ohne die üblicherweise speziell dafür vorgesehenen Räumlichkeiten auf einfache und kostengünstige Art und Weise zulassen.

Diese Aufgabe wird durch ein Inertisierungsverfahren gelöst, bei dem in einem ersten Schritt a) in einem an den Zielraum angrenzenden, abgeschlossenen Pufferraum, der über Zuleitungen mit dem Zielraum verbunden ist, durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases ein Puffergasvolumen erzeugt wird, dessen Sauerstoffanteil so gering ist, dass bei einer Vermischung des Puffergasvolumens mit der Raumluft im Zielraum ein Vollinertisierungsniveau für einen Löschbetrieb erzielbar ist, das in unkomprimierter Form vorliegt, und in einem zweiten Schritt b) das Puffergasvolumen im Bedarfsfall über die Zuleitungen in den Zielraum geleitet und dort unter Vermischung der Raumluft des Zielraumes und des Puffergasvolumens zum Einstellen eines vom ersten Grundinertisie rungsniveau verschiedenen Intertisierungsniveaus verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Lagerung des Löschgases insbesondere wegen der Aufbewahrung unter Druck in speziellen Behältern wie Stahlflaschen, die aufgrund ihres Gewichtes und aus Sicherheitsgründen wieder besondere Räumlichkeiten erfordern, problematisch ist. Auf der anderen Seite ist in Anbetracht der vorherrschenden Konzeption neuer Bauten, vor allem im gewerblichen Bereich, ein erheblicher Anteil der Räumlichkeiten bereits zur anderweitigen Nutzung von den tatsächlich von Mensch und/oder Tier genutzten Räumlichkeiten abgetrennt, deren Volumen aber nur zu einem geringen Teil mit Bauinstallationen wie z.B. Klimaanlagen, Beleuchtungen und Kabelschächten ausgefüllt sind. Gleichzeitig ist, unter Einstellung eines Grundinertisierungsniveaus einer Sauerstoffkonzentration von im Mittel etwa 17 Vol.-% möglichst nahe am Vollinertisierungsniveau von unter 15 Vol.-% in den Zielräumen die Menge an notwendigem Löschgas auch ohne Verdichtung vorhaltbar, wenn entsprechender Pufferraum vorhanden wäre. Dieser Pufferraum kann in Teilen der Räumlichkeiten, wie z.B. Zwischendecken, Doppelböden, Zwischenwände oder benachbarte Technikräume entstehen, wobei die Wände des Pufferraumes feste Trennwände oder Folien sein können. Der Sauerstoffanteil des im Pufferraum befindlichen Puffergasvolumens, der im ersten Schritt a) des vorgestellten Verfahrens eingestellt wird, ist dabei so gering, dass nach Vermischung des Puffergasvolumens mit der Raumluft des Zielraumes, welche auf einem Grundinertisierungsniveau einer Sauerstoffkonzentration von im Mittel etwa 17 Vol.-% gehalten wird, im gesamten Raum ein Vollinertisierungsniveau eingestellt wird, welches unter einer Sauerstoffkonzentration von 15 Vol.-% zum Verhindern und/oder Löschen von Bränden liegt.

Dabei sind allerdings bestimmte Volumen- und Sauerstoffkonzentrationsverhältnisse zwischen dem Pufferraum und dem Zielraum zu beachten, die sich aus folgenden Berechnungen ergeben.

Es sind
V_N – das Volumen des Pufferraumes
V_R – das Volumen des Zielraumes
V_RN – das Volumen des Gesamtraumes
und
K_N – die Sauerstoffkonzentration im Pufferraum
K_R – die Sauerstoffkonzentration im Zielraum
K_NR – die Sauerstoffkonzentration im Gesamtraum

Aus der Grundgleichung der Volumen- und Konzentrationsverhältnisse für die Summe des Puffer- und des Zielraumes vor und nach der Vermischung VN·KN + VR· KR = VNR·KRN (1)ergibt sich mit VNR = VN + VR (2)und V = A·H (3)wobei
V – das Volumen eines Raumes
A – die Grundfläche eines Raumes
H – die Höhe eines Raumes
ist
durch Einsetzen der Gleichung (2) in Gleichung (1) und Auflösung nach V_N/V_R VN/VR = (KNR – KR)/(KN – KNR) (4)und schließlich durch Einsetzen der Gleichung (3) in (4) HN/HR = (KNR – KR)/(KN – KNA) (5)

Die Gleichung (5) gibt damit das notwendige Höhenverhältnis H_N/H_R zwischen Pufferraum und Zielraum an, wenn eine bestimmte Sauerstoffkonzentration K_NR als Vollinertisierungsniveau, ein Grundinertisierungsniveau K_R im Zielraum und eine Sauerstoffkonzentration K_N im Pufferraum vorgegeben ist. Umgekehrt kann natürlich aus einem vorgegebenen Verhältnis H_N/H_R auf die notwendigen Sauerstoffkonzentrationen geschlossen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den folgenden Unteransprüchen angegeben.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass ein vom ersten Grundinertiesierungsniveau verschiedenes zweites Grundinertisierungsniveau für den Nachtbetrieb oder das Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb eingestellt werden kann. Dadurch ist das Verfahren weitestgehend an die Nutzungsgegebenheiten eines Gebäudes anpassbar. Wird zum Beispiel ein Gebäudekomplex während der Nachtstunden nicht von Lebewesen genutzt oder betreten, kann unter Absenken des Grundinertisierungsniveaus für den Tagbetrieb mit einer Sauerstoffkonzentration von zum Beispiel 17 Vol.-% auf ein Grundinertisierungsniveau für den Nachtbetrieb mit einer Sauerstoffkonzentration von zum Beispiel 15 Vol.-% das Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb mit einer Sauerstoffkonzentration unter 15 Vol.-% durch Zuleiten einer entsprechenden Menge sauerstoffverdrängenden Gases aus dem Pufferraum sehr rasch eine Löschwirkung erzielt werden. Natürlich ist es auch möglich, das zweite Grundinertisierungsniveau für den Nachtbetrieb als vorbeugende Maßnahme zur Brandverhinderung und im Bedarfsfall Löschung an Wochenenden oder zu Ferienzeiten einzustellen, an oder in denen ein Gebäude nicht genutzt wird.

Ein möglicher Brand wird in bevorzugter Weise dann verhindert, oder aber – in Folge eines Branddetektionssignals – gelöscht, wenn die Vermischung der Raumluft des Zielraumes und des Puffergasvolumens so geschieht, dass sich aufgrund der vorgegebenen Mengen- und Konzentrationsverhältnisse von Sauerstoff in beiden Räumen eine mittlere Sauerstoffkonzentration zwischen 8 Vol.-% und 17 Vol.-% im Zielraum einstellt. Dies kann so geschehen, dass zunächst im Tagbetrieb ein Grundinertisierungsniveau von z.B. 17 Vol.-% eingestellt wird, welches für dort anwesende Lebewesen unschädlich ist. Im Nachtbetrieb wird in einem zweiten Schritt ein weiter abgesenktes Grundinertisierungsniveau von z.B. 15 Vol.-% eingestellt, von welchem ausgehend das Vollinertisierungsniveau von z.B. 11 Vol.-% durch rasche Zuleitung eines sauerstoffverdrängenden Gases aus dem Puffergasvolumen in den Zielraum leicht erreicht wird. Dabei wird einer Entstehung von Bränden mit Einstellung des Grundinertisierungsniveaus für den Tagbetrieb vorgebeugt, sinkt die Sauerstoffkonzentration auf das Grundinertisierungsniveau des Nachtbetriebes und im Brandfall auf das Vollinertisierungsniveau darunter, sind die meisten der in überwachten Räumlichkeiten verwendeten Materialien nicht mehr brennbar.

Besonders vorteilhaft ist ein Sauerstoffanteil des Puffervolumens von 10 Vol.-% oder weniger. Diese Konzentration bietet genügend Sicherheit gegen mögliche Leckagen des Pufferraumes, ist durch ein entsprechendes Aggregat erreichbar und bietet den ef fektivsten Senkungseffekt des Grundinertisierungsniveaus auf das Vollinertisierungsniveau bei Vermischung von Puffergasvolumen und Raumluft.

In bevorzugter Weise besteht das Puffergasvolumen aus einem reinen Inertgas. Damit steht, insbesondere bei der Überwachung von Räumlichkeiten mit hoch entflammbaren Materialien ein besonders großes Potenzial eines sauerstoffverdrängenden Gases zur maximalen Absenkung des Sauerstoffanteils der Luft im Zielraum zur Verfügung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens mit einem an dem Zielraum angrenzenden, abgeschlossenen Pufferraum, der über Gas-Zuleitungen mit dem Zielraum verbunden ist, gelöst. In dem Pufferraum wird durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases ein Puffergasvolumen erzeugt, das in unkomprimierter Form vorliegt, dessen Sauerstoffanteil so gering ist, dass bei einer Vermischung des Puffergasvolumens mit der Raumluft in dem Zielraum ein Vollinertisierungsniveau für einen Löschbetrieb erzielbar ist.

Über die Gas-Zuleitungen lässt sich dabei sowohl die Grundinertisierung des Zielraumes aus dem Pufferraum heraus steuern, wie auch eine rasche Vollinertisierunq des Zielraumes herstellen. Natürlich ist auch vorstellbar, dass ein Pufferraum mehrere angrenzende Zielräume versorgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den folgenden Unteransprüchen angegeben.

Eine besondere Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, dass als ein vom ersten Grundinertisierungsniveau verschiedenes Inertisierungsniveau ein zweites Grundinertisierungsniveau für den Nachtbetrieb oder das Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb einstellbar ist. Ein derartiges zweites Grundinertisierungsniveau, welches üblicherweise so nah am Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb liegt, dass ein Verhindern von Bränden in einem geschlossenen Raum vorbeugend möglich ist, kann natürlich auch an Wochenenden oder zu Ferienzeiten, an oder in denen ein Gebäude nicht genutzt wird entsprechend eingestellt werden. Damit wird das Erreichen des Vollinertisierungsniveaus zum Löschen von Bränden im Bedarfsfall durch Zuleitung eines sauerstoffverdrängenden Gases aus einem Pufferraum rasch erreicht.

Bevorzugt wird der Pufferraum als Behälter, insbesondere als Tank ausgebildet. Dadurch werden von vornherein mögliche Undichtigkeiten, welche bei der Nutzung von baulich vorgegebenen Räumlichkeiten zur Speicherung des Puffergases vorhanden sein können, ausgeschlossen. Der Behälter kann dabei konstruktiv so ausgestaltet sein, dass er unter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Freiraumes in Zwischendecken oder Zwischenwänden optimal darin eingepasst werden kann.

Zur schnellen Vermischung des Puffergasvolumens und der Raumluft ist in bevorzugter Weise eine Vermischungseinheit zum Vermischen der Raumluft des Zielraumes mit dem Puffergasvolumen vorgesehen. Damit lässt sich im Brandfall eine rasche Vermischung zur Erreichung des Vollinertisierungsniveaus im Zielraum vornehmen. Aber auch die Steuerung des Grundinertisieurungsniveaus im Zielraum aus dem Pufferraum heraus ist damit denkbar.

Vorteilhaft ist die Ausstattung der Vermischungseinheit mit Lüftungsklappen und Lüfter, die in oder am Zielraum angeordnet sind. Diese besonders einfache Konstruktion lässt bei geschlossenen Lüftungsklappen den weitgehend gasdichten Abschluss des Pufferraumens gegenüber dem Zielraum zu. Bei ganz oder teilweise geöffneten Lüftungsklappen wird eine geregelte Flutung des Zielraumes ermöglicht.

Vorteilhafterweise ist ein Steuergerät zur Regelung des Sauerstoffanteiles in dem Zielraum, mit einem Signalgeber zum Umschalten zwischen einem Tagbetrieb und einem Nachbetrieb vorgesehen. Ein solches Steuergerät erlaubt die Anpassung des Inertisierungsniveaus an den jeweils gewünschten Betriebszustand, wobei der Signalgeber unabhängig von manuellen Eingriffen und damit ohne notwendiges Betriebspersonal die gewünschte Umschaltung zwischen Tag- oder Nachtbetrieb vornehmen kann.

Der Signalgeber kann dabei vorteilhafterweise so ausgebildet sein, dass er ein Zeitmesssignal, ein Einbruchmeldesignal oder ein Zutrittskontrollsignal abgibt. Wird als Signalgeber z.B. eine Zeitmesseinrichtung verwendet, kann eine automatische Umstellung zwischen Tag- und Nachbetrieb vorprogrammiert werden. Diese Art von Voreinstellung kann dabei auch für arbeitsfreie Tage, z.B. für Wochenenden vorgenommen werden, an welchen sich üblicherweise keine Personen in den zu überwachenden Räumlichkeiten aufhalten und die Einstellung eines Grundinertisierungsniveaus unterhalb dessen für den Tagbetrieb zur Verhinderung von Bränden sinnvoll ist. Der Signalgeber kann allerdings auch als Zutrittskontrollanlage ausgebildet sein, welche bei Identifizierung von Personen, welche sich z.B. über einen Code oder über eine Magnetkarte ausweisen, ein Signal an die Steuerung absetzt, welche dann ein für Lebewesen ungefährliches Inertisierungsniveau einstellt. Bei Verwendung einer Einbruchmeldeanlage als Signalgeber wäre dagegen eine Umschaltung auf Vollinertisierung denkbar, wenn ein Bereich nach Verlassen aller anwesenden Personen scharfgeschaltet wird.

In bevorzugter Weise wird durch einen Brandmelder, z. B. ein automatischer Rauch- oder Wärmemelder oder ein Handfeuermelder zum Auslösen der Vermischung des Puffergasvolumens mit der Raumluft des Zielraumes im Löschbetrieb sichergestellt, dass zu jeder Zeit ein Brand sicher entdeckt und gelöscht werden kann. Dieser Brandmelder kann darüber hinaus auch eine akustische und/oder visuelle Warnfunktion für Personen in dem betroffenen Bereich auslösen. Gleichzeitig ist auch eine Kopplung des Brandmelders mit Brandschutztüren möglich, welche bei Auslösung der Vermischung des Puffergasvolumens mit der Raumluft des betroffenen Bereiches automatisch geschlossen werden und diesen Bereich von anderen trennen.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die mit Hilfe der Abbildungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 Eine schematische Darstellung eines Raumes mit Pufferräumen 20, 20' und einem Zielraum 10 vor Vermischung des Puffergasvolumens 22, 22' und der Raumluft 12;
2 die gleiche schematische Darstellung wie in 1 nach Vermischung des Puffergasvolumens 22, 22' und der Raumluft 12;
3 eine Tabelle mit den verschiedenen Volumenverhältnissen V und Raumhöhen H des Pufferraumes und des Zielraumes in Abhängigkeit von den jeweils darin vorliegenden Sauerstoffkonzentrationen K vor und nach der Vermischung; und
4 ein Funktionsschaubild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden im folgenden gleiche Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Raumes mit Pufferräumen 20, 20' und einem Zielraum 10 vor Vermischung des Puffervolumens 22, 22' und der Raumluft 12. Der Pufferraum ent hält ein Puffergasvolumen mit einem Sauerstoffanteil von jeweils 5 Vol.-%, der Zielraum eine Raumluft mit einer Sauerstoffkonzentration auf einem Grundinertisierungsniveau von 17 Vol.-%. Die Höhen H der Pufferräume 20, 20' sind seitlich angegeben.
2 zeigt die gleiche schematische Darstellung wie in 1 nach Vermischung des Puffergasvolumens 22, 22'und der Raumluft 12. Aufgrund der Höhen- und Konzentrationsverhältnisse stellt sich im gesamten Raum eine Sauerstoffkonzentration auf Vollinertisierungsniveau von 15 Vol.-% nach Gleichung (5) ein. Dies kann sowohl im Nachtbetrieb zur Verhinderung von Bränden als auch als Folge eines Branddetektionssignales geschehen.
3 zeigt eine Tabelle mit den verschiedenen Volumenverhältnissen V und Raumhöhen H des Pufferraumes und des Zielraumes in Abhängigkeit von den jeweils darin vorliegenden Sauerstoffkonzentrationen K vor und nach der Vermischung. Ausgehend von den verschiedenen Sauerstoffkonzentrationen in dem Pufferraum und Zielraum werden bei den aufgetragenen Höhen- und Volumenverhältnissen unterschiedliche Vollinertisierungsniveaus zwischen 11 Vol.-% und 15 Vol.-% erreicht. Damit lassen sich notwendige Konzentrations- und Volumenverhältnisse auf die in den genutzten Räumen hauptsächlich vorhandenen brennbaren Materialien abstimmen.
4 ein Funktionsschaubild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zu erkennen ist ein Pufferraum 20, 20' und ein Zielraum 10. Puffer- und Zielraum sind durch Zuleitungen 30, 30' verbunden, welche mit Vermischungseinheiten 50, 50', bestehend aus Lüftern 54, 54' und Lüftungsklappen 52, 52' ausgestattet sind. Ein Generator 80 versorgt in dieser Ausführung sowohl den Puffer- als auch den Zielraum mit Stickstoff, um im Puffergasvolumen 22, 22' und der Raumluft 12 eine vorgegebene Sauerstoffkonzentration einzustellen. Diese wird mit Hilfe der Sauerstoffmesseinrichtung 40, 40' erfasst und als Signal an ein Steuergerät 60 weitergegeben. Dieses wiederum steuert über eine Signalleitung den Generator 80. Das Steuergerät 60 beinhaltet einen Zeitgeber 62, der den Generator über eine weitere Signalleitung in Nacht- oder Tagbetrieb schalten kann. Der Generator 80 stellt dann durch vermehrte oder verringerte Zuführung von Stickstoff das gewünschte Niveau in dem Pufferraum 20, 20' und dem Zielraum 10 her. Dadurch wird die Entstehung von Bränden im Vorfeld verhindert. Über Branddetektoren 70, 70' ist aber auch die Auslösung der Vermischungseinheiten 50, 50' auf dem direkten Weg über das Steuergerät 62 möglich, welches diese im Brandfall in Gang setzt.

10: Zielraum
12: Raumluft
20, 20': Puffer
30, 30': Zuleitungen
22, 22': Puffergasvolumen
40, 40': Sauerstoffmessvorrichtung
50, 50': Vermischungseinheit
52, 52': Lüftungsklappen
54, 54': Lüfter
60: Steuergerät
62: Zeitgeber
70, 70': Branddetektor
80: Generator

Claims

Inertisierungsverfahren zum Verhindern und Löschen von Bränden in einem geschlossenen Raum (im folgenden „Zielraum" genannt), bei dem durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum (10) ein erstes Grundinertisierungsniveau mit im Vergleich zu natürlichen Verhältnissen reduziertem Sauerstoffanteil eingestellt wird, und bei dem durch weiteres – im Bedarfsfall stufenweises und im Brandfall plötzliches – Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum (10) ein oder mehrere davon verschiedene Inertisierungsniveaus mit einem nochmals reduzierten Sauerstoffanteil eingestellt wird beziehungsweise werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) In wenigstens einem an den Zielraum (10) angrenzenden, abgeschlossenen Pufferraum (20, 20'), der über Zuleitungen (30, 30') mit dem Zielraum (10) verbunden ist, wird durch Einleiten eines Sauerstoff verdrängenden Gases ein Puffergasvolumen (22, 22') erzeugt, dessen Sauerstoffanteil so gering ist, daß bei einer Vermischung des Puffergasvolumens (22, 22') mit der Raumluft (12) in dem Zielraum (10) ein Inertisierungsniveau mit einem nochmals reduzierten Sauerstoffanteil erzielbar ist, und das in unkomprimierter Form vorliegt; und b) das Puffergasvolumen (22, 22') wird im Bedarfsfall über die Zuleitungen (30, 30') in den Zielraum (10) geleitet und dort unter Vermischung der Raumluft (12) des Zielraumes (10) und des Puffergasvolumens (22, 22') zum Einstellen eines vom ersten Grundinertisierungsniveau verschiedenen Inertisierungsniveaus verwendet.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit – einer Sauerstoffmeßvorrichtung (40, 40') in dem Zielraum (10), bei dem durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den Zielraum (10) ein erstes Grundinertisierungsniveau mit im Vergleich zu natürlichen Verhältnissen reduziertem Sauerstoffanteil eingestellt wird; und – einer Quelle eines sauerstoffverdrängenden Gases, gekennzeichnet durch einen an dem Zielraum (10) angrenzenden, abgeschlossenen Pufferraum (20, 20'), der über Gas-Zuleitungen (30, 30') mit dem Zielraum (10) verbunden ist, und in dem durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases ein Puffergasvolumen (22, 22') erzeugt wird, das in unkomprimierter Form vorliegt und dessen Sauerstoffanteil so gering ist, daß bei einer Vermischung des Puffergasvolumens (22, 22') mit der Raumluft (12) in dem Zielraum (10) ein Vollinertisierungsniveau für einen Löschbetrieb erzielbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Vermischungseinheit (50, 50') zum Vermischen der Raumluft (12) des Zielraumes (10) und des Puffergasvolumens (22, 22').
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom ersten Grundinertisierungsniveau verschiedene Inertisierungsniveau ein zweites Grundinertisierungsniveau mit nochmals reduziertem Sauerstoffanteil oder das Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Vermischung der Raumluft (12) des Zielraumes (10) und des Puffergasvolumens (22, 22') der Art, daß sich aufgrund der vorgegebenen Mengen- und Konzentrationsverhältnisse von Sauerstoff in beiden Räumen eine mittlere Sauerstoffkonzentration zwischen 8 Vol. % und 17 Vol. % im Zielraum (10) einstellt, wodurch ein möglicher Brand verhindert oder aber – in Folge eines Branddetektionssignals – gelöscht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffanteil des Puffergasvolumens (22, 22') im Pufferraum (20, 20') 10 Vol. % oder weniger beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Puffergasvolumen (22, 22') aus einem reinen Inertgas oder Gemischen von Inertgasen besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vom ersten Grundinertisierungsniveau verschiedene Inertisierungsniveau ein zweites Grundinertisierungsniveau für den Nachtbetrieb oder das Vollinertisierungsniveau für den Löschbetrieb ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum (20, 20') als Behälter, insbesondere als Tank ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischungseinheit (50, 50') Lüftungsklappen (52, 52') und Lüfter (54, 54') enthält, die in oder an dem Zielraum (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (60) zur Regelung des Sauerstoffanteiles in dem Zielraum (10), mit einem Signalgeber (62) zum Umschalten von einem ersten Grundinertisierungsniveau auf einen oder mehrere verschiedene Grundinertisierungsniveaus.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (62) ein Zeitmeßsignal, ein Einbruchmeldesignal oder ein Zutrittskontrollsignal abgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch einen Brandmelder (70, 70') zum Auslösen der Vermischung des Puffergasvolumens (22, 22') mit der Raumluft (12) des Zielraumes (10) im Löschbetrieb.