DE102006025212A1

DE102006025212A1 - Feuerlöschverfahren und Anlage zum Feuerlöschen in einem umschlossenen Raum

Info

Publication number: DE102006025212A1
Application number: DE200610025212
Authority: DE
Inventors: Jörg Kropop
Original assignee: Minimax GmbH and Co KG
Current assignee: Minimax GmbH and Co KG
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: DE102006025212B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feuerlöschverfahren, bei dem ein gasförmiges Löschmittel in einen umschlossenen Raum eingebracht wird, in dem annähernd konstanter Druck, z. B. ein Unterdruck, herrscht, wobei sich der Raumdruck bei Eintreten des Löschmittels nicht wesentlich erhöht, bei dem im annähernd gleichen Maße das gasförmige Löschmittel in den umschlossenen Raum einströmt, das Gemisch aus Raumluft und Löschgas aus dem umschlossenen Raum in einen zusätzlichen Raum abgeführt wird, und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Die Lösung hat den Vorteil, daß Brände in Räumen mit konstantem Druck oder Unterdruck mittels eines gasförmigen Löschmittels gelöscht werden können, ohne daß Luft aus dem zu schützenden Raum in die Umwelt gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feuerlöschverfahren und eine Anlage zum Feuerlöschen entsprechend dem Oberbegriff des ersten und des sechsten Patentanspruches.
Die erfindungsgemäße Lösung ist überall dort einsetzbar, wo in umschlossenen, vorzugsweise kontaminierten, Räumen ein möglichst konstanter Druck oder Unterdruck herrscht und ein gasförmiges bzw. zu vergasendes Löschmittel in diese Räume eingebracht werden muß, ohne daß sich der Raumdruck im wesentlichen erhöht. Bei diesen Räumen kann es sich um kontaminierte Räume handeln, in denen Unterdruck herrscht, um zu verhindern, daß kontaminierte Teilchen in die Umgebung austreten. Aus diesen Räumen wird kontinuierlich ein Luftstrom angesaugt, bzw. die Zuluftmenge geringer als die abgesaugte Luftmenge gehalten, so daß der Unterdruck ständig erhalten bleibt. Dabei kann es sich um Laborräume der Sicherheitsstufe S3 und andere handeln, von denen eine Emission nicht ausgehen darf. Derartige Räume können Lager oder Fertigungsräume mit biologisch gefährlichen Substanzen, radioaktiv kontaminiertem Material oder sonstigen gasförmigen bzw. in der Raumluft schwebenden Giften sein.
Der Einsatz von gasförmigen Löschmitteln bzw. flüssig gelagerten, beispielsweise chemischen Löschmitteln, die in geschlossenen Räumen vergast werden, ist in der Feuerlöschtechnik hinreichend bekannt. Dazu wird aus einem unter Druck stehenden Löschmittelbehälter, nachdem ein Brand ausgebrochen ist, Löschmittel in den zu schützenden Raum eingeleitet. Als Löschgase kommen dabei alle inertisierend wirkenden Gase und Gasgemische oder chemisch wirkende Löschmittel wie sie dem Fachmann bekannt sind, zur Anwendung. Dies können beispielsweise Gase und Gasgemische von Argon, Stickstoff oder Kohlendioxid oder aber FM 200 bzw. Novec 1230 von 3M sein.
Aus DE 10 2004 061 157 A1 ist eine Feuerlöschanlage für ein Gasgemisch als Löschmittel bekannt, bei der Brände mittels Ar₂, N₂ oder CO₂ gelöscht werden. Bei einer derartigen Feuerlöschanlage wird das Löschgas in den zu löschenden Raum eingebracht. Um diesen Druckanstieg zu begrenzen und Schäden am Raum zu verhindern, werden bei dieser Anlage Druckentlastungsklappen vorgesehen, die sich während der Flutung öffnen und einen Teil der Raumatmosphäre ins Freie entlassen.
Sofern in einem herkömmlichen umschlossenen Raum mit Unterdruck ein Brand mit einem gasförmigen Löschmittel gelöscht wird, hat das den Nachteil, daß der Unterdruck während des Einbringens des Löschmittels nicht gehalten werden kann bzw. der Einleitungsprozeß extrem langsam ablaufen muß, damit sich der Raumdruck nicht unzulässig erhöht. Im letzteren Falle wirkt sich das negativ auf den Zeitpunkt des Erreichens der Löschwirkung aus. Zudem ist es nur unter bestimmten Bedingungen überhaupt zulässig, die zur Druckregulierung erforderliche Klimaanlage im Brandfall zu betreiben, normalerweise muß diese sofort nach Detektion eines Brandes abgeschaltet und alle Lüftungskanäle mittels Brandschutzklappen geschlossen werden.
Bei einem Löschvorgang mit gasförmigem Löschmittel besteht die Gefahr, daß Raumluft und Löschgas aus dem umschlossenen Raum in die Umgebung austritt, was bei den genannten Risiken zu vermeiden ist. Insoweit sind die oben beschriebenen Löschmittel für derartige Räume nicht geeignet oder es muß in Kauf genommen werden, daß in der Raumluft befindliche Substanzen in die Umgebung austreten.
Allgemein sind nach dem Stand der Technik Lösungen bekannt um die Druckverhältnisse in umschlossenen Räumen konstant zuhalten.
Aus DE 43 39 933 A1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verhütung von Kontamination des Umfeldes bei einem gegenüber der Atmosphäre absperrbaren Behälter mit Vorrichtung zur Ermittlung des Leervolumens oder des Restvolumens bekannt. Die Erfindung sieht vor, den Druck in einem absperrbaren Behälter zu verändern, ohne daß es zu einer Kontamination des Umfeldes gegenüber der Atmospäre kommt. Dazu ist ein Meßsystem mit Steuerung angeordnet, welches die Druckverhältnisse in den Behältern überwacht.
DE 35 22 996 A1 beschreibt ein Verfahren zur Abgrenzung sterilisierter Räume gegen Austreten von toxischen Sterilisationsmitteln oder Eindringen von Mikroorganismen, vorzugsweise in Anwendung für Füllmaschinen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Dokument beschreibt Möglichkeiten, Substanzen mittels einer Füllmaschine in sterilisierte Räume einzubringen, ohne daß kontaminiertes Gas in die Umgebung entweicht.
Um kontaminierte Räume kontrolliert zu betreiben sind ebenfalls Lösungen bekannt. US 4,812,700 beschreibt eine Möglichkeit, kontaminierte Gegenstände in einem abgeschlossenem Raum mittels Wasser zu säubern.
DE 25 57 777 C3 beschreibt eine Einrichtung zur Volumenverringerung eines betretbaren Folienbehälters mit mehreren Innenräumen und einer rohrartigen Verbindung zu ihnen zum Begehen von kontaminierten oder toxisch verseuchten Räumen.
Eine Lösung, bei der ein gasförmiges Löschmittel in einen Raum mit konstanten Druck oder Unterdruck eingebracht wird, ohne dass sich der Raumdruck erhöht ist nicht bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, Brände in umschlossenen Räumen mit einem gasförmigen Löschmittel zu löschen, ohne daß ein unzulässiger Druckanstieg in diesen Räumen entsteht, ein Unterdruck permament erhalten bleibt und somit kein als kontaminiert zu betrachtendes Gas in die Umgebung austreten kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Feuerlöschverfahren nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und eine Anlage nach Patentanspruch 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Das erfindungsgemäße Feuerlöschverfahren sieht vor, daß ein gasförmiges Löschmittel, bzw. ein chemisches Löschmittel im Raum unter Druck vergast in einen umschlossenen Raum, in dem Unterdruck herrscht, eingebracht wird, ohne daß sich der Raumdruck beim Einbringen des Löschmittels wesentlich erhöht. Das geschieht dadurch, daß im annähernd gleichen Maße, in dem das gasförmige Löschmittel in den umschlossenen Raum einströmt, Gas in einen zusätzlichen Raum (Druckentlastungsraum) abgeführt wird. Vorteilhaft ist es dabei, wenn sich der zusätzliche Volumenraum schneller erweitert, als das Löschmittel in den umschlossenen Raum strömt. Damit wird überschüssige Raumluft vom sich schnell erweiternden Volumenraum angesaugt, wobei jederzeit ein Unterdruck im umschlossenen Raum besteht. Ein derartiges System soll im folgenden als aktives System bezeichnet werden.
Alternativ strömt Raumluft in den Druckentlastungsraum, so daß das Entstehen eines Überdruckes gegenüber der Umgebung wirksam verhindert wird. Ein solches System soll als passives System bezeichnet werden.
Die Löschmittelmenge ist so auszulegen, daß eine löschfähige Konzentration im zu schützenden Raum auch unter der Annahme erreicht wird, daß ein Teil des Löschmittels in den Druckentlastungsraum gelangt. Das Erfassen des Brandes erfolgt sensorisch. Das Branderfassungssignal kann mit einem Ventil am unter Druck stehenden Löschmittelbehälter gekoppelt sein und dieses auslösen, wobei im wesentlichen gleichzeitig der zusätzliche Raum an den umschlossenen Raum geöffnet wird. Weiterhin wird ein Mechanismus in Betrieb gesetzt, der dafür sorgt, daß der zusätzliche Raum sich öffnet. Das in den umschlossenen Raum eingebrachte Volumen des Löschmittels wird beim Aktiven System ohne Druckanstieg in dem zusätzlichen Raum angesaugt. Auch im passiven System tritt kein Überdruck im geschützten Raum gegenüber der Umwelt auf, da das Gas in einen zusätzlichen Raum entweichen kann.
Es ist vorteilhaft, das erfinderische Verfahren elektronisch zu steuern oder zu regeln.
Die Anlage zum Löschen von Feuer in einem umschlossenen Raum, in dem Unterdruck herrscht, ist mit einem Löschmittelvorratsbehälter für gasförmige bzw. chemische Löschmittel verbunden, von dem Leitungen zu den Löschdüsen im umschlossenen Raum führen. Weiterhin ist an dem umschlossenen Raum eine Öffnung vorgesehen, an der ein sogenannter Druckentlastungsraum angeordnet ist.
Erforderlich ist es, daß sich in dem umschlossenen Raum Sensoren zur Branderfassung befinden. Dabei können Sensoren aller Art angeordnet sein, die zur Erfassung eines Brandes, wie er in diesem Raum entstehen kann, geeignet sind. Vorteilhaft ist es weiterhin, zwischen dem umschlossenen Raum und dem Entspannungsraum eine in geeigneter Weise ansteuerbare Klappe anzuordnen. Diese Klappe, die sich an der Öffnung des umschlossenen Raumes zum Druckentlastungsraum befindet, soll verhindern, daß im Bereitschaftszustand ein Unterdruck in den Druckentlastungsraum wirkt und bei passiven Systemen ein Einsaugen des begrenzenden Teils, beispielsweise des Beutels, in den Unterdruckraum erfolgt. Als Druckentlastungsraum ist im einfachsten Fall ein reißfester Beutel als passives System geeignet oder als aktives System ein System mit zum Teil festen Wänden, wie beispielsweise ein Zugbalg oder ein ausziehbarer Zylinder. Beide können auch in Mehrzahl ausgeführt werden und müssen ein Gesamtvolumen aufweisen, welches mindestens gleich dem entspannten Volumen des in den Raum einzubringenden Löschmittels ist. Außerdem muß das Volumen Berücksichtigung finden, das durch die Ausdehnung der Raumluft bei einem Aufheizen des Feuers entsteht, sowie eventuelle Brandgasvolumen. Damit sich der Druckentlastungsraum ohne nennenswerten Druckanstieg im zu schützenden Raum vergrößern kann, muß der Druckentlastungsraum druckfest sein (z. B. pneumatischer Zylinder) oder der Raum, in dem sich das passive System (Beutel) entfaltet, muß über eine ausreichend große Druckentlastungsöffnung in die Umgebung verfügen oder ausreichend groß sein.
Der Zugbalg des aktiven Systems weist einen geeigneten Antrieb auf. Dazu kommen vorteilhafterweise elektromechanische oder pneumatische Antriebe in Frage. Denkbar sind aber auch andere Antriebe, die dem Fachmann als geeignet erscheinen. Dieser Antrieb wird bei Detektieren eines Brandes z. B. mit dem Austreten des Löschmittels in Betrieb gesetzt, wobei er so ausgelegt sein sollte, daß das Volumen des Zugbalges sich gleich oder schneller erhöht, als Löschmittel einströmt und immer ein Unterdruck im umschlossenen Raum herrscht.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zugbalg ein Zusatzvolumen aufweist, über den es auch nach Abschluß der Löschmitteleinführung möglich wird, Unterdruck im Raum bis zum Eintreffen von Rettungskräften (Feuerwehr) zu halten. Sofern am umschlossenen Raum eine Klimaanlage angeschlossen ist, ist diese vor Beginn der Löschmitteleinleitung abzuschalten und Zu- und Abluftkanäle mittels Brandschutzklappen abzuschotten. Möglich ist es unter Umständen, den Zu- bzw. Abluftkanal als Öffnung zum Druckentlastungsraum zu nutzen. In diesem Falle sind alle nicht zum Druckausgleich benötigen Bereiche der Klimaanlage mittels Brandschutzklappen abzuschotten. Bei einem großen Abstand der Öffnung vom geschützten Raum zum Druckentlastungsraum kann der Einsatz einer zusätzlichen Löschmitteldüse sinnvoll sein. Diese ist so anzuordnen, daß eine ausreichende Löschmittelmenge in den Druckentlastungsraum eindringt und eine Brandausbreitung dorthin sicher vermieden wird.
Nach Beendigung des Löschmitteleinsatzes kann der Abluftbereich der Klimaanlage genutzt werden, um die aufgefangene Luft aus dem Beutel (Passives System) bzw. durch das langsame Zusammenfahren des Zugbalgs bei wieder eingeschalteter Abluft der Klimaanlage (Aktives System) in den Schutzbereich zurückzuführen und zu reinigen.
Die Auffangsysteme können in geeigneter Weise ausgetauscht, gereinigt oder entsorgt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Steuer- oder Regeleinrichtung mit dem Sensor zur Branderfassung derart gekoppelt ist, daß über diese alle zur Löschanlage gehörenden Baugruppen wie z. B. das Ventil des/der Löschmittelbehälter, Klappen zum Druckentlastungsraum, der Antrieb des Zugbalgs (Aktives System) sowie die Brandschutzklappen in der Klimaanlage und sonstige Schutzeinrichtungen ansteuert. Außerdem kann mittels Steuer- und Regeleinrichtung in geeigneter Weise ein Signal abgegeben werden um Rettungskräfte (Feuerwehr) zu alarmieren.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß Brände in umschlossenen Räumen sicher mittels Löschmittel gelöscht werden können, ohne daß kontaminierte Stoffe aus dem zu schützenden Raum in die Umwelt gelangen.
Im Folgenden soll die Erfindung an zwei Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Figuren zeigen:
1: Löschanlage mit einfachem Druckentlastungsraum (Passives System)
2: Löschanlage mit Druckentlastungsraum in einem Zugbalg (Aktives System)
Auf die Darstellung der eventuell vorhandenen Klimaanlage wurde in den 1 und 2 aus Vereinfachungsgründen verzichtet, da diese im Brandfall abgeschaltet, die Schächte zum zu schützenden Raum durch Brandschutzklappen verschlossen werden und die Klimaanlage somit für die Funktion der Löschanlage nicht in jedem fall eine Bedeutung hat. Ebenfalls verzichtet wurde auf die Darstellung von Türen und Fenstern. Ausnahme stellt die Situation dar, in der Teile des Zu- oder Abluftkanals als Kanal der Klimaanlage zum Druckentlastungsraum genutzt werden. Das Volumen dieser Kanalteile ist bei der Löschmittelmengenermittlung als zu schützendes Volumen zu berücksichtigen. Nicht an der Druckentlastung beteiligte Abschnitte der Klimaanlage sind in diesem Fall durch Brandschutzklappen vom beteiligten Bereich abzuschotten.
Die Figuren zeigen jeweils im oberen Teil Ausführungsbeispiele, in denen die Löschanlage nicht ausgelöst ist und im unteren Teil die Löschanlage im ausgelösten Zustand.
Die 1 zeigt den zu schützenden Raum 1, der mit den oben genannten Risiken belastet sein kann. Außerhalb ist der Löschmittelbehälter 2 mit dem Öffnungsventil 7 angeordnet, es führt eine Rohrleitung 3 zu der Löschdüse 4 im Raum. Um den Brand sensorisch zu erfassen, sind mindestens zwei Sensoren 5 im Raum vorhanden, die mit der Steuer- und Regeleinrichtung 6 verbunden sind. Diese steuert das Öffnungsventil 7 und zeitgleich die Klappe 8 zum Druckentlastungsraum 9 nach vorangegangener akustischer Alarmierung an. Außerdem werden alle anderen, mit der weiteren Funktion nur mittelbar erforderlichen Funktionen des Gesamtsystems gesteuert. Als Druckentlastungsraum 9 wurde in einfachster Weise ein Beutel aus einem leichten, faltbaren und zugleich möglichst reißfesten und schwer entflammbaren Material angeordnet, welcher zudem gasdicht ist. Das druckfrei aufnehmbare Volumen des Beutels muß mindestens dem Volumen des entspannten Löschmittels entsprechen. Somit kann das in den zu schützenden Raum einzubringende Löschmittelvolumen in den sich entfaltenden Druckentlastungsraum 9 einströmen, ohne daß dabei ein wesentlicher Überdruck im zu schützenden Raum 1 entsteht.
Die 2 zeigt den zu schützenden Raum 1, der mit den oben genannten Risiken belastet sein kann. Außerhalb ist der Löschmittelbehälter 2 mit dem Öffnungsventil 7 angeordnet, es führt eine Rohrleitung 3 zu der Löschdüse 4 im Raum. Um den Brand sensorisch zu erfassen sind mindestens zwei Sensoren 5 im Raum vorhanden, die mit der Steuer- und Regeleinrichtung 6 verbunden sind. Diese steuert das Öffnungsventil 7 und zeitgleich die Klappe 8 zum Druckentlastungsraum 9 nach vorangegangener akustischer Alarmierung an. Außerdem werden alle andere, mit der weiteren Funktion nur mittelbar erforderlichen Funktionen des Gesamtsystems gesteuert. Als Druckentlastungsraum 9 wurde ein Zugbalg oder pneumatischer Zylinder aus einem schwer entflammbaren Material angeordnet, welcher gasdicht ist. Das aufnehmbare Volumen des Druckentlastungsraums 9 muß mindestens dem Volumen des entspannten Löschmittels entsprechen. Der Druckentlastungsraum 9 ist mit einem geeigneten Antrieb 10 ausgestattet. Bei Auslösung des Löschvorganges wird dieser zeitgleich mit dem Auslösen des Öffnungsventils 7 gestartet. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Antriebes 10 ist so auszulegen, daß das sich entfaltende Volumen in ausreichendem Maße groß oder größer ist als das Volumen des zeitgleich in den zu schützenden Raum einströmenden Löschmittels. Dadurch kann während des gesamten Einleitungsprozesses permanent Unterdruck im geschützten Raum 1 gehalten werden. Ein zusätzlich im Druckentlastungsraum 9 berücksichtigtes Volumenreservoir 11 kann genutzt werden, um den Unterdruck im Raum 1 bis zum Eintreffen der Rettungskräfte aufrecht zu erhalten.

1: Umschlossener Raum
2: Löschmittelbehälter
3: Rohrleitung
4: Löschdüse
5: Sensoren
6: Steuer- und Regeleinrichtung
7: Öffnungsventil
8: Klappe zwischen zu schützendem Raum 1 und Druckentlastungsraum 9
9: Druckentlastungsraum
10: Antrieb zum Ausfahren des Druckentlastungsraums 9
11: Zusatzvolumen

Claims

Feuerlöschverfahren, bei dem ein gasförmiges Löschmittel in einen umschlossenen Raum eingebracht wird, in dem annähernd konstanter Druck, z. B. ein Unterdruck herrscht, wobei sich der Raumdruck bei Eintreten des Löschmittels nicht wesentlich erhöht, gekennzeichnet dadurch, daß im annähernd gleichen Maße wie das gasförmige Löschmittel in den umschlossenen Raum einströmt, das Gemisch aus Raumluft und Löschgas aus dem umschlossenen Raum in einen zusätzlichen Raum abgeführt wird.
Feuerlöschverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zusätzliche Volumenraum schneller erweitert, als das gasförmige Löschmittel in den umschlossenen Raum strömt.
Feuerlöschverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entstehen eines Brandes sensorisch erfaßt wird, wonach ein unter Druck stehendes gasförmiges Löschmittel in den umschlossenen Raum freigegeben wird und im wesentlichen gleichzeitig ein zusätzlicher Raum für das im umschlossenen Raum befindliche Gas geöffnet wird.
Feuerlöschverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren elektronisch gesteuert oder geregelt wird.
Feuerlöschverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Klimaanlage Gas aus dem umschlossenen Raum abgepumpt und einer Reinigung zugeführt wird.
Anlage zum Löschen von Feuer in einem umschlossenen Raum (1), vorzugsweise einem kontaminierten umschlossenen Raum, in dem ein annähernd konstanter Druck, beispielsweise Unterdruck herrscht, nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5, bestehend aus – einem Löschmittelbehälter (2) mit dem Löschmittel, – einer Löschdüse (4) im umschlossenen Raum (1), – einem Druckentlastungsraum (9) mit einer Öffnung zum umschlossenen Raum (1) und – einem Steuer- oder Regelmechanismus (6), der das Löschmittel freigibt.
Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im umschlossenen Raum (1) ein Sensor (5) zur Branderfassung angeordnet ist.
Anlage nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen umschlossenem Raum (1) und Druckentlastungsraum (9) eine Klappe (8) angeordnet ist.
Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen der Klappe (8) mittels Steuer- oder Regeleinrichtung (6) gesteuert oder geregelt wird.
Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungsraum (9) einen entfaltbaren, zerreißfesten und nicht brennbaren Beutel als Begrenzung oder einen Zugbalg oder einen Zylinder darstellt.
Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugbalg oder der Zylinder mit einem Zusatzvolumen (11) einen elektromechanischen oder pneumatischen Antrieb (10) aufweist.
Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an den umschlossenen Raum (1) eine Klimaanlage angeordnet ist, deren eine Rohrleitung mit dem Zugbalg oder Zylinder mit Zusatzvolumen (11) verbunden ist.
Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuluftleitung der Klimaanlage mit einer Brandschutzklappe über dem umschlossenen Raum (1) verschließbar ist.
Anlage nach den Ansprüchen 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (6) mit dem Sensor (5) zur Branderfassung dem Löschmittelventil (5), der Druckausgleichklappe (8), dem Antrieb (10) zum Betätigen des Zugbalges und der Brandschutzklappe zum Verschließen der Zuluftleitung der Klimaanlage verbunden ist.