DE102004009122A1 - Verhinderung von Explosionen in Gebäuden durch (Erd)Gas mit Hilfe einer sensorgestützten Abschaltautomatik - Google Patents

Abstract

Der Patentanspruch als Hauptanspruch richtet sich auf die Gesamtfunktion eines Präventiv-Technik-Systems, das mittels seiner sensorgestützten Abschaltautomatik prophylaktischen Schutz vor (Erd-)Gas-Explosionen in Gebäuden bietet.
Somit richtet sich der Patentanspruch auf das Zusammenwirken mehrerer, bereits auf dem Markt vorhandener, technischer Geräte, nicht aber auf die Geräte selbst.

Description

• Die Idee
• Von Natur aus sind Gase, also auch Erdgas, farb – und geruchlos. Wegen des von Gasen ausgehenden grundsätzlichen Gefährdungspotenzials, wird Erdgas ein Odorierungsmittel, eine Schwefelwasserstoffverbindung, hinzugesetzt, um es außerhalb des Brennvorgangs wahrnehmen zu können. Das bietet einen zu geringen Sicherheitsgrad.
• Mein Hauptinteresse gilt deshalb dem Erdgas, weil es, wegen seiner positiven Umweltverträglichkeit, so häufige und sinnvolle Anwendung in unserem Alltag findet. Um diese Eigenschaften auch zukünftig nutzen und innovativ fördern zu können, muss man sich in der Nähe von Erdgas auch rundum sicher fühlen.
• Eigenschaften von Erdgas
• Wichtige Voraussetzung für die anzustellenden Überlegungen war, sich zunächst mit den Grundeigenschaften von Erdgas auseinandersetzen und Daten wie etwa Dichte und natürlich sehr wichtig, die Zündungsstufe und allgemeine Daten, als Grundwissen über Erdgas zu sammeln.
• Erdgas ist eine in natürlichen Lagerstätten vorkommende gasförmige Kohlenwasserstoffverbindung. Man geht davon aus, dass tierische und pflanzliche Überreste, die sich vor Jahrmillionen auf dem Grund riesiger Ozeane ablagerten, von Gesteins- und Erdschichten überdeckt wurden. Unter hohem Druck wurden die organischen Substanzen in gasförmige Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Das Erdgas lagert in bis zu 7000 m tiefen porösen Gesteinsschichten.
• Im wesentlichen besteht Erdgas aus der brennbaren Kohlenwasserstoffverbindung Methan (CH₄). Daneben sind Ethan, Propan/Butan und weitere Kohlenwasserstoffverbindungen, aber auch Stickstoff und Kohlendioxid enthalten. Die im Erdgas enthaltene Energiemenge (Brennwert) ist abhängig vom jeweiligen Methananteil.
• Ein hoher Methananteil bringt es mit sich, dass Erdgas von allen fossilen Energieträgern den geringsten Kohlenstoffgehalt und den höchsten Wasserstoffgehalt aufweist. Auf Grund des hohen Wasserstoffanteils setzt Erdgas bei der Verbrennung nicht nur besonders hohe Energien frei, sondern erweist sich auch als besonders umweltfreundliche und rückstoffarme Energieform.
• Denn als Verbrennungsrückstand entsteht in erster Linie Wasserdampf (H₂O); die Freisetzung umweltschädigender Kohlenstoffverbindungen (wie CO oder CO₂) liegt hingegen weit unter der anderer fossiler Brennstoffe.
• Erdgas bietet eine vielfältige Nutzung, denn die chemische Zusammensetzung, die spezifischen Eigenschaften und die Umweltverträglichkeit bei der Verbrennung machen Erdgas zur idealen Energie – im Haushalt – in der Industrie – im Gewerbe – im Dienstleistungssektor und im öffentlichen Bereich sowie – im Straßenverkehr. Ein wichtiger Grund, um die Sicherheitsstandards sehr hoch zu halten.
• Die im Erdgas enthaltene Energiemenge (Brennwert) ist abhängig vom Methananteil. Erdgas mit einem Brennwert von ca. 10 kWh/m³ wird als "Erdgas L" bezeichnet. Erdgas mit einem Brennwert von ca. 12 kWh/m³ als "Erdgas H" bezeichnet. "L" und "H" stehen für die Anfangsbuchstaben der englischen Wörter Low = niedrig und High = hoch.
• Die genaue Zusammensetzung und die verbrennungstechnischen Kenndaten sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen.
• 
• Erdgas ist von Natur aus geruchlos und für den Menschen nicht wahrnehmbar. Es wird zur Wahrnehmung mit einem intensiv riechenden Warnstoff, einer Schwefelwasserstoffverbindung, außerhalb des Verbrennungsvorgangs wahrnehmbar gemacht (odoriert), um die Feststellung von Undichtigkeiten in der Gasinstallation zu erleichtern. Erdgas ist, im Gegensatz zu Stadtgas, ungiftig. Lediglich bei starken Gaskonzentrationen, bei denen der Sauerstoffgehalt der Atemluft unter 17% abfällt, besteht Erstickungsgefahr durch Sauerstoffmangel.
• Explosionsgefahr des Erdgases besteht bei einem Gas-Luftgemisch ab 4,4% Vol.
• Wie soll ein Sicherheitssystem funktionieren?
• Der Aufbau des Sicherheitssystems und sein systemischer Ablauf: (siehe auch beigefügte Systemanimation)
• An einer defekten Stelle eines Rohrs, sei es bei der Heizanlage im Keller, oder anderen Gasgeräten, wie z.B. Gasherd in der Küche, strömt unbemerkt Erdgas aus. Der im, mit Gasgeräten ausgestattete Raum, angebrachte Gassensor misst das austretende Gas und sendet dieses Signal weiter an eine Interaktive Schaltung (Flip – Flop – Schaltung), die bewirkt,
• • dass der Gasschieber (Magnetventil) die Gaszufuhr in der Gashauseinführung unterbricht, sodass kein Gas mehr austreten kann und
• • gleichzeitig die Stromzufuhr (Hauptschalter in der Hauseinführungsleitung) ebenfalls unterbrochen wird,
• • trotz der meist elektronisch betrieben Telefonanlagen (in den eigentlich kein Funken erzeugt werden kann) wird auch die Hauseinführung der Telefonleitung unterbrochen,
und zwar in jedem Fall, auch wenn die untere Explosionsstufe von Erdgas „erst" bei 4,4% Vol. liegt.
• Damit nun der Bewohner nicht von einem gewöhnlichen Stromausfall ausgeht, wird außerdem durch die Interaktive Schaltung eine solargepufferte Alarmanlage mit eigener autarker Stromversorgung außerhalb des Hauses aktiviert, die Lichtsignal und Tonsignal auslöst, was den typischen Erdgasalarm signalisieren soll, um auch Nachbarn und Passanten zu warnen, damit auch offenes Feuer (wie Kerze oder Zigarette), verhindert wird, durch die ebenfalls eine Explosion ausgelöst werden könnte.
• Damit sind zunächst alle Sicherheitsvorkehrungen getroffen, um menschliches Leben und materielles Gut vor einer ungewollten Explosion zu schützen, unabhängig davon, ob sich jemand zum Zeitpunkt des Gasaustritts im Gebäude befindet oder nicht.
• Ist dieser Fall eingetreten, so sind nur noch die allgemeinen Verhaltensregeln einzuhalten
• • kein offenes Feuer, absolutes Rauchverbot
• • für gute Durchlüftung sorgen, Fenster und Türen öffnen
• • Posten zur Bewachung der Haustür in sicherer Entfernung aufstellen
• • „Gasnester" beachten, die sich in Räumen, auch in Nachbarräumen, aber vor allem in Schächten und Kanälen bilden können
• • Störungsdienst des Erdgasanlieferers benachrichtigen
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• Kostenbetrachtung und Realisierungsmöglichkeiten
• Die Kosten für die benötigten Bauteile innerhalb und außerhalb des Gebäudes belaufen sich auf etwa 1.900 EUR, wobei die Anzahl der zu installierenden Gassensoren, die das Preisgefüge beeinflussen, gebäude- und gasbetriebsstellenabhängig ist. Eine Aufschlüsselung zeigt die Stückliste:

  
• Zu den in der Stückliste genannten Bauteilen sind dann die Kosten für die Installation und Verkabelung innerhalb und außerhalb des Gebäudes hinzuzurechnen, die allerdings je nach Art des Gebäudes und der Anzahl der Gasbetriebsstellen im Gebäude variieren werden. Als Mittelwert können ca. 1.500 EUR angenommen werden.

Claims (1)

1. Der Patentanspruch als Hauptanspruch richtet sich auf die Gesamtfunktion eines Präventiv-Technik-Systems, das mittels seiner sensorgestützten Abschaltautomatik prophylaktischen Schutz vor (Erd-)Gas-Explosionen in Gebäuden bietet. Somit richtet sich der Patentanspruch auf das Zusammenwirken mehrerer, bereits auf dem Markt vorhandener, technischer Geräte, nicht aber auf die Geräte selbst.