DE102005002172A1

DE102005002172A1 - Inertisierungsverfahren zur Brandvermeidung

Info

Publication number: DE102005002172A1
Application number: DE102005002172A
Authority: DE
Inventors: Ernst Werner Wagner
Original assignee: Amrona AG
Current assignee: Amrona AG
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2006-07-27
Also published as: AU2006205895B2; ES2333813T3; UA90126C2; HK1108399A1; KR101255387B1; PL1838396T3; NO20074209L; BRPI0606315A2; MX2007008408A; US20100012334A1; EP1838396B1; JP4654249B2; PT1838396E; TW200702015A; DE502006004914D1; NO339355B1; CA2594796C; JP2008526409A; WO2006074942A1; RU2362600C2

Abstract

Es wird ein Inertisierungsverfahren zur Vermeidung eines Brandes oder einer Explosion in einem geschlossenen Schutzbereich angegeben, bei dem der Sauerstoffgehalt im Schutzbereich gegenüber der Umgebungsluft abgesenkt wird. Mit dem Ziel, eine effektive Brandvermeidung auch bei auftretenden Ausgasungen aus Feststoffen oder Flüssigkeiten im umschlossenen Schutzraum zu ermöglichen, sieht das Verfahren erfindungsgemäß vor, dass bei auftretenden entzündungsfördernden Substanzen und/oder Gasen im umschlossenen Schutzraum (zum Beispiel Kohlenwasserstoffe) der Sauerstoffgehalt im umschlossenen Schutzraum abhängig von der Konzentration der entzündungsfördernden Gase geregelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Inertisierungsverfahren zur Vermeidung eines Brandes oder einer Explosion in einem umschlossenen Schutzbereich, bei dem der Sauerstoffgehalt im Schutzbereich gegenüber der Umgebungsluft im Schutzbereich abgesenkt wird.

Inertisierungsverfahren zur Brandverhütung und- Löschung in geschlossenen Räumen sind aus der Feuerlöschtechnik bekannt. Die bei diesen Verfahren resultierende Löschwirkung beruht auf dem Prinzip der Sauerstoffverdrängung. Die normale Umgebungsluft besteht bekanntlich zu 21 Vol.-% aus Sauerstoff, zu 78 Vol.-% aus Stickstoff und zu 1 Vol.-% aus sonstigen Gasen. Zum Löschen bzw. zur Brandvermeidung wird durch Einleiten von z.B. reinem oder 90% Stickstoff als Inertgas die Stickstoffkonzentration in dem betreffenden Raum weiter erhöht und damit der Sauerstoffanteil verringert. Es ist bekannt, das eine Löschwirkung einsetzt, wenn der Sauerstoffanteil unter etwa 15 Vol.-% absinkt. Abhängig von den in dem betreffenden Raum vorhandenen brennbaren Materialien kann ferner ein weiteres Absinken des Sauerstoffanteils auf beispielsweise 12 Vol.-% erforderlich sei. Bei dieser Sauerstoffkonzentration können die meisten brennbaren Materialien nicht mehr brennen.

Die bei dieser „Inertgaslöschtechnik" verwendeten, sauerstoffverdrängenden Gase werden in der Regel in speziellen Nebenräumen in Stahlflaschen komprimiert gelagert, oder es wird ein Gerät zur Erzeugung eines sauerstoffverdrängenden Gases eingesetzt. Dabei können auch Inertgas-Luftgemische mit einem Anteil von beispielsweise 90%, 95% oder 99% Stickstoff (oder eines anderen Inertgases) zur Anwendung kommen. Die Stahlflaschen bzw. dieses Gerät zur Erzeugung des sauerstoffverdrängenden Gases begründen die sogenannte Primärquelle der Inertgaslöschanlage. Im Bedarfsfall wird dann das Gas von dieser Quelle über Rohrleitungssysteme und entsprechende Austrittsdüsen in den betreffenden Raum geleitet. Um das Brandrisiko auch bei Ausfall der Quelle so niedrig wie möglich zu halten, wird gelegentlich auch auf sekundäre Inertgasquellen zurückgegriffen.

Die Patentschrift DE 102 35 718 B3 beschreibt ein Verfahren zur Inertisierung eines oder mehrerer geschlossener Räume zur Herabsetzung der Brand- und Explosionsgefahr, bei dem der Sauerstoffgehalt in dem geschlossenen Raum auf einen Sauerstoffsollwert gegenüber der Umgebungsluft abgesenkt wird. Dabei wird auch ein Temperaturwert für eine Gastemperatur in dem geschlossenen Raum erfasst und der Sauerstoffsollwert für den Sauerstoffgehalt abhängig von den Temperaturwerten bestimmt, wobei mit fallendem Temperaturwert der Sauerstoffsollwert angehoben wird. Diese Methode hat allerdings den Nachteil, dass die Nennwerte stark mit der physikalischen Ausprägung, der Geometrie, der speziellen Zusammensetzung oder Abdeckung durch andere Oberflächenmaterialien der im Schutzraum gelagerten Materialien, schwanken können. Man müsste also für jede physische Ausprägung und Anordnung der gelagerten Güter im Schutzraum eine eigene Kenngröße ermitteln, was in der praktischen Durchführung unmöglich ist. Aus diesem Grunde wird man aus Sicherheitsgründen immer höhere Inertgaskonzentration wählen, um auch bei ungünstigen physikalischen Gegebenheiten einen optimalen Brandschutz zu gewährleisten. Damit nimmt man automatisch einen höheren Inertgasverbrauch in Kauf, der zusätzliche Kosten verursacht und darüber hinaus das Betreten durch Menschen erschweren kann.

Allerdings ist bekannt, dass Temperaturen im Bereich –40° bis +60°C keinen nennenswerten Einfluss auf die Endzündungsgrenze von festen und flüssigen Stoffen haben. Demgegenüber kann es bei modernen Materialien – sowohl bei Feststoffen, insbesondere bei Kleinladungsträgern oder Verpackungsmaterial, als auch bei Flüssigkeiten – zu Ausgasungen kommen. Diese Materialausgasungen können trotz reduziertem Sauerstoffgehalt eine erhöhte Brand- oder Explosionsgefahr darstellen. Als Beispiel der genannten endzündungsfördernden Substanzen, das die Brand- und/oder Explosionsgefahr erhöhen, seien Kohlenwasserstoffe genannt.

Ausgehend von den zuvor geschilderten Problemen hinsichtlich der sicherheitstechnischen Anforderungen an eine Inertgasfeuerlöschanlage bzw. an ein Inertisierungsverfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das aus dem Stand der Technik bekannte und vorstehend erläuterte Inertisierungsverfahren weiterzuentwickeln, dass es unabhängig von der Art der im Schutzbereich gelagerten Stoffe beziehungsweise Waren zuverlässig funktioniert.

Diese Aufgabe wird bei einem Inertisierungsverfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sollwert der Sauerstoffkonzentration in Abhängigkeit von der Konzentration von entzündungsfördernden Gasen im Schutzraum geregelt wird.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass ein einfach zu realisierendes und dabei sehr effektives Inertisierungsverfahren zur Minderung des Risikos eines Brandes oder einer Explosion in einem umschlossenen Schutzbereich erzielbar ist, auch wenn durch Ausgasungen erhöhte Konzentrationen von endzündungsfördernden Stoffen im Schutzraum vorhanden sind. Dabei wird die Konzentration der endzündungsfördernden Gase regelmäßig durch Messungen festgestellt. Die Nachteile der durch Kenngrößen kontrollierten Inertgaskonzentration bzw. Sauerstoffkonzentration im Schutzraum wer den vermieden und Streuungen von Kennwerten von gelagerten Materialien werden durch eine zeitnahe Messung und Reaktion auf erhöhte Konzentrationen von endzündungsfördernden Gasen aufgrund von Ausgasungen ausgeglichen.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, dass die Konzentration von endzündungsfördernden Gasen im Schutzraum bzw. Schutzbereich an mindestens einer Stelle mit jeweils einem oder mehreren Sensoren gemessen wird. Messungen an mehreren Stellen sind zum Beispiel dann erforderlich, wenn die im umschlossenen Schutzraum gelagerten Gegenstände bzw. Verpackungen ungleichmäßig angeordnet sind. Die Ausgasung von endzündungsfördernden Gasen kann in diesem Fall oder auch bei ungünstiger Geometrie der im Schutzraum gelagerten Waren stark variieren.

Ebenso kann die Sauerstoffkonzentration im Schutzraum an mehreren Stellen und mit einem oder mehreren Sensoren gemessen werden. Die Messung an mehreren Stellen bietet einen zusätzlichen Sicherheitsaspekt hinsichtlich ungleichmäßiger Gasverteilungen im umschlossenen Schutzraum.

Weiterhin kann die Messung der Sauerstoffkonzentration mit jeweils einem oder mehreren Sensoren durchgeführt werden. Durch die Messung mit mindestens zwei Sensoren kann die Ausfallsicherheit erhöht werden.

Darüber hinaus werden die genannten Messwerte der Konzentration von endzündungsfördernden Gasen im Schutzraum genauso wie die Konzentration von Sauerstoff im Schutzraum mindestens einer Steuereinheit zugeleitet. Die der Steuereinheit zugeführten mehreren Messwerte können innerhalb der Steuereinheit basierend auf einem wählbaren Algorithmus ausgewertet weiden. Es können eine oder mehrere Steuereinheiten vorgesehen werden. Der Vorteil bei einer mehrfachen Auslegung der Steuereinheit liegt in der erhöhten Sicherheit des Gesamtsystems. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass auch bei Ausfall einer Steuereinheit das Gesamtsystem funktionsfähig bleibt.

Wird in der Steuereinheit über die Sensoren für endzündungsfördernde Gase eine steigende Konzentration endzündungsfördernder Gase festgestellt, so wird der Sollwert der Sauerstoffkonzentration weiter gesenkt, um so sicherzustellen, dass auch bei der Anwesenheit von endzündungsfördernden Gasen (z.B. Kohlenwasserstoffe) Brände und Explosionen sicher verhindert werden.

Alternativ oder ergänzend kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Sollwert der Sauerstoffkonzentration mit fallender Konzentration von entzündungsfördernden Gasen erhöht wird. Diese Weiterbildung der Erfindung kann beispielsweise eine Begehbarkeit des Schutzbereichs durch Personen oder andere Lebewesen rasch ermöglichen.

In vorteilhafter Weise kann die Sauerstoffkonzentration anhand einer in der Steuereinheit abgelegten Kennlinie, zum Beispiel Fn = f(Kx), geregelt werden.

Ferner kann eine Absenkung der Konzentration von endzündungsfördernden Gasen, die durch Ausgasungen des im Lagerraum aufbewahrten Gutes entstehen, dadurch reduziert werden, dass ein Gasaustausch beziehungsweise eine Frischluftzufuhr im Schutzraum vorgesehen wird. Auf diese Weise lässt sich zuverlässig verhindern, dass die Konzentration von endzündungsfördernden Gasen nicht durch Ausgasung kontinuierlich zunimmt und sich so das Brand- beziehungsweise Explosionsrisiko erhöht.

Außerdem können im Bedarffall die Signale der Sensoren im Schutzraum drahtlos übertragen werden. Man kann auf diese Weise sich verändernden Lagermaterial- und/oder Warengeometrien im Schutzraum Rechnung tragen.

Im folgendem wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische Anordnung des Schutzraumes mit den dazugehörigen Inertgasquellen sowie den Ventil, Mess- und Steuereinrichtungen.
2 Eine beispielhafte Veränderung der Sauerstoffkonzentration beeinflusst durch die Konzentration von brandfördernden Substanzen im Schutzraum.
In 1 ist exemplarisch die grundsätzliche Funktion des Verfahrens inklusive der dazugehörigen Kontroll- und Messinstrumente beschrieben. Das Inertgas kann aus der Inertgasquelle 2 über ein Ventil 3 und eine oder mehrere Auslassdüsen 7 in den Schutzraum 1 gelassen werden. Dabei wird die Konzentration des Inertgases in dem Schutzraum 1 über die Steuereinheit 4, die wiederum Einfluss auf das Ventil 3 nimmt, geregelt. Die Steuereinheit 4 wird so eingestellt, dass ein Grundinertisierungsniveau im Schutzraum 1 erreicht wird. Dieses Grundinertisierungsniveau verhindert zuverlässig Brände im Schutzraum 1 unter normalen Bedingungen. Unter normalen Bedingungen wird verstanden, dass sich keine erhöhten Konzentrationen von brandfördernden Substanzen Kx im Schutzraum 1 befinden. Die Steuereinheit 4 misst dazu über einen Sauerstoffsensor 5 die Sauerstoffkonzentration im Schutzraum 1 und steuert den Zustrom von Inertgas entsprechend. Mittels mindestens eines weiteren Sensors 6 wird die Anwesenheit und Konzentration von Gasen festgestellt, die von Materialausgasungen herrühren. Erhöht sich nun die Konzentration von brand- oder explosionsfördernden Gasen in der Umgebungsluft des Schutzraumes 1 (zum Beispiel durch eine erhöhte Konzentration von Kohlenwasserstoffen) so wird diese über den Sensor 6 gemessen. Dieser Messwert wird der Steuereinheit 4 zugeführt. Über eine entsprechende Kennfeldfunktion in der Steuereinheit 4 und das Ventil 3 wird die Inertgaskonzentration im Schutzraum 1 daraufhin erhöht. Der Zustrom von Inertgas wird solange fortgesetzt, bis die gewünschte niedrigere Sauerstoffkonzentration im Schutzraum, gemessen über den Sauerstoffsensor 5, erreicht ist, und ein zuverlässiger Brandschutz auch unter diesen erschwerten Bedingungen gegeben ist.
Die 2 zeigt exemplarisch einen möglichen Verlauf der Sauerstoffkonzentration im Schutzraum 1 in Abhängigkeit von der Konzentration brandfördernder Gase Kx im Schutzraum 1. Dabei gibt das Grundinertisierungsniveau der Sauerstoffkonzentration den Level an Inertgas vor, der erforderlich ist, um unter normalen Umständen das Brand- oder Explosionsrisiko zu vermindern. Die Konzentration von Inertgas und die davon abhängige Sauerstoffkonzentration wird gemäß einer Funktion Kn = f(Kx), die in der Steuereinheit abgelegt sein kann, kontrolliert. In dieser Gleichung bedeutet

Kn: = Konzentration des Inertgases
Kx: = Konzentration brandfördernder Gase.

1: Schutzbereich
2: Inertgasquelle
3: Ventil
4: Steuereinheit
5: Sauerstoffsensor
6: Kohlenwasserstoffsensor
7: Inertgaseintritt

Claims

Inertisierungsverfahren zur Vermeidung eines Brandes oder einer Explosion in einem umschlossenen Schutzbereich (1), bei dem der Sauerstoffgehalt im Schutzbereich gegenüber der Umgebungsluft im Schutzbereich (1) abgesenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt abhängig von der Konzentration von entzündungsfördernden Gasen im Schutzraum geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von entzündungsfördernden Gasen im Schutzraum an einer oder mehreren Stellen mit jeweils einem oder mehreren Sensoren (6) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von Sauerstoff in dem Schutzraum an einer oder mehreren Stellen mit jeweils einem oder mehreren Sensoren (5) gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte der Konzentrationen von entzündungsfördernden Gasen und/oder Sauerstoff an mindestens eine Steuereinheit (4) weitergeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Sauerstoffkonzentration mit steigender Konzentration von entzündungsfördernden Gasen gesenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Sauerstoffkonzentration mit fallender Konzentration von entzündungsfördernden Gasen erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) die Sauerstoffkonzentration entsprechend einer in der Steuereinheit (4) abgelegten Kennlinie regelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration von entzündungsfördernden Gasen durch Gasaustausch und/oder Frischluftzufuhr im Schutzraum (1) reduziert wird.