DE102011014104B3 - Personenschutzsystem - Google Patents
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Abstract
Ein Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse (4), einem mit der Eingangsschleuse (4) verbundenem Aufenthaltsraum (5), einem Luftschleiergerät (2) an der Eingangstür (3) der Eingangsschleuse (4), soll in der Weise verbessert werden, dass Personen in kurzer Zeit den Aufenthaltsraum erreichen können. Zur Lösung der Aufgabe ist ein Umluftsystem (13, 15, 18, 19, 20, 22, 25, 26) für den von der Eingangschleuse (4) und dem Aufenthaltsraum (5) umschlossenen Innenraum, vorgesehen, umfassend mindestens eine Luftförderanlage (18) und ein Schadgasfilter (19), eine Luftspüleinrichtung (28, 30, 31) aus Luftspeichern (29) für den Aufenthaltsraum (5) und einen Gasversorgungskanal (27) im Aufenthaltsraum (5) für Atemschutzprodukte.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse und einem Aufenthaltsraum.
- Eine Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse und einem Aufenthaltsraum ist aus der
DE 35 21 884 C1 bekannt. Die bekannte Personenschutzanlage umfasst auch ein Be- und Entlüftungssystem einschließlich einer Filteranlage. - Die
DE 39 25 941 A1 offenbart ein Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse – in diesem Fall in Form von zwei oder stattdessen auch nur einem Container – sowie einem mit der Eingangsschleuse verbundenem Aufenthaltsraum, nämlich einem optional angedockten Aufenthaltscontainer. Eine von drei an jeweils zugehörigen Eingangstüren vorgesehenen Duschen ist alternativ zu einer Ausführung als Wasserdusche als Luftdusche vorgesehen. Ferner ist ein Umluftsystem für den von der Eingangsschleuse umschlossenen Innenraum vorhanden, umfassend eine Luftförderanlage und ein Schadfilter, in diesem Fall ein Staubfilter, da hier die Schleuse für einen Durchgang zu einem mit Staubteilchen kontaminierten Raum vorgesehen ist, beispielsweise bei einem durch Reparaturarbeiten mit schädlichem Asbeststaub belasteten Gebäude. - Bekannte Personenschutzsysteme sind so konzipiert, dass Personen, die in die Eingangsschleuse eintreten, in dieser solange verweilen müssen, bis mögliche Kontaminationen auf ein zulässiges Maß reduziert worden sind. Zur Dekontamination ist eine Luftförderanlage vorgesehen, die die Eingangsschleuse durchspült und das Gas über ein Schadgasfilter leitet. Durch Messung der Schadgaskonzentration in der Eingangsschleuse lässt sich der Kontaminationsgrad ermitteln. Erst dann, wenn die Kontaminationen auf ein zulässiges Maß reduziert worden sind, darf der Innenraum betreten werden. Für eine schnelle Dekontamination muss die Eingangsschleuse möglicht klein sein, was bedeutet, dass sich nur wenige Personen in der Eingangsschleuse aufhalten können. Dieses Schleusenprinzip ist für den Katastrophenfall mit hochtoxischen Gasen nicht geeignet, da Personen, die die Eingangsschleuse betreten wollen, eine Fluchthaube tragen, die nur für eine sehr begrenzte Zeit Schutz bietet. Das bedeutet, dass Personen aufgrund der Zeitbegrenzung nicht an der Außentür der Anlage auf die Einschleusung warten können. Die Nutzungsdauer einer Fluchthaube ist häufig auf einen Zeitraum von 30 Minuten beschränkt. Im Katastrophenfall ist damit zu rechnen, dass eine größere Anzahl von Personen gleichzeitig den Aufenthaltsraum betreten will.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Personenschutzsystem in der Weise zu verbessern, dass Personen in kurzer Zeit den Aufenthaltsraum erreichen können.
- Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Personenschutzsystems sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Personenschutzsystem besitzt vor der Eingangstür der Eingangsschleuse ein Luftschleiergerät, welches den Schadstoffeintrag beim Betreten der Eingangsschleuse reduziert. Die personenweise eingetragenen Kontaminationen werden im Schleusensbereich während des Durchlaufens über ein Hochleistungs-Filtergerät auf ein kalkuliertes Maß reduziert. Personen gelangen ohne Verzögerung in den Aufenthaltsraum und müssen dort noch so lange den Atemschutz aufbehalten, wie eingeschleppte Kontaminationen angezeigt sind. Bei Bedarf können Atemschutzmasken aufgesetzt werden, welche für einen langen Zeitraum aus autarken Atemluftspeichern versorgt werden können.
- Wenn alle Personen den Raum betreten haben, wird der Aufenthaltsraum über eine hohe Luftwechselrate mit Atemluft gespült. Nach einigen Minuten sind die Schadstoffkonzentrationen auf ein zulässiges Maß reduziert, und die Atemschutzmasken können abgesetzt werden. Die Raumluft wird über ein Gasmessgerät überwacht und es wird beim Überschreiten unzulässiger Werte optisch und akustisch gewarnt. Es wird dabei nicht nur mittels eines Umluftsystems und eines Schadgasfilters die Raumluft gereinigt, sondern es wird gleichzeitig mittels einer Luftspüleinrichtung aus Luftspeichern frische Atemluft in den Innenraum des Aufenthaltsraumes geleitet, um die Spülung durch das Umluftsystem zu unterstützen.
- Während der Luftspülung werden auch die Atemmasken, welche von den Personen im Aufenthaltsraum getragen werden, mit Atemluft versorgt.
- Die vor der Eingangstür der Eingangsschleuse angeordnete Luftschleieranlage ist mit einem geschlossenen Luftschirm ausgeführt. Dieser reduziert deutlich den thermischen Effekt beim Öffnen der Eingangstür, welcher durch unterschiedliche Temperaturen entsteht. Leichte Windeinflüsse werden durch den unsichtbaren Luftschleier abgemindert und gebremst. Hiermit wird der Schadstoffeintrag in die Eingangsschleuse stark reduziert. Der Schadstoffeintrag entsteht beim Öffnen der Eingangstür durch thermische Einflüsse und durch über Personen eingeschleppte Kontaminationen.
- Die von den Personen eingeschleppte Schadstoffmenge pro Zeit lässt sich durch eine Grenzwertbetrachtung bestimmen. Es wird angenommen, dass jede Person eine dem Körpervolumen entsprechende Luftmenge in die Eingangsschleuse einbringt. Wenn thermische Einflüsse durch das Luftschleiergerät eliminiert sind, kann man davon ausgehen, dass nur Kontaminationen in der Eingangsschleuse entfernt werden müssen.
- Beispiel: 100 Personen (P) sollen in 10 Minuten einschleusen, Annahme 80 Liter Körpervolumen pro Person, 5000 ppm Außenkontamination, entsprechend 0,5 Vol%.
- Eingeschleppte kontaminierte Luft:
100 P × 80 Liter/10 Minuten = 800 Liter pro Minute - Eingeschlepptes Schadgas:
100 P × 80 Liter/10 Minuten = 800 Liter pro Minute·0,5% = 4 L/min - Die Filteranlage wird so ausgelegt werden, dass die Schadstoffkonzentration in der Eingangsschleuse auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.
- Beispiel: Bei einem Schadgaseintrag von 4 L/min soll die Schadgaskonzentration in der Eingangsschleuse auf 0,04%, entsprechend 400 ppm begrenzt werden. Der Filterwirkungsgrad beträgt 90%.
- Der erforderliche Filter-Luftdurchsatz beträgt 4 L/min/0,04%·0,9 = 667 m3/h
- Wenn in der Eingangsschleuse eine Konzentration von 400 ppm erreicht wird, beseitigt die Filteranlage 4 L/min Schadgas aus der Luft. Dieses entspricht dem angenommenen Schadstoffeintrag. Die Filterleistung wird bei der tatsächlichen Auslegung der Anlage höher gewählt.
- Bei Zugrundelegung des gleichen Rechenbeispiels erfolgt ein reduzierter Schadstoffeintrag in den Aufenthaltsraum, da jede Person eine 400 ppm entsprechende Schadstoffmenge einschleppt und nicht mehr 5.000 ppm.
- Das Volumen der eingeschleppten Schadgasmenge beträgt:
Eingeschlepptes Schadgas:100 P × 80 Liter/10 Minuten = 800 Liter pro Minute·0,04% = 0,32 L/min - Raumluftkonzentration nach dem Betreten aller Personen:
0,32 L/min·10 Minuten = 3,2 Liter - Raumluftkonzentration im Aufenthaltsraum nach dem Betreten aller Personen:
Raumgröße: 111 m3
Raumluftkonzentration: 3,2/111.000 = 28 ppm - Die zulässige Raumluftkonzentration beträgt 5 ppm.
- Folglich müssen die Personen für eine gewisse Übergangszeit noch über eine zentrale Atemanlage mit Masken mit Atemgas versorgt werden.
- Für die Reinigung auf den zulässigen Wert von 5 ppm sind folgende Reinigungsfunktionen einsetzbar:
- – Filtration über den CO2-Absorber: Reinigungsleistung von 600 m3/h.
- – Umluftfiltration über die Gasfilteranlage, welche wahlweise für jeden Raum vorgesehen wird, oder als zentrale umschaltbare Filteranlage.
- – Luftspülung mit Atemluft aus Speicherflaschen.
- Für die Reinigung von 28 ppm Schadgas (a) auf 5 ppm (b) wird folgende Luftmenge benötigt:
In (ppm (a)/ppm (b))·Raumvolumen = In 28/5·111 = 191,2 m3 und bei einem Filterwirkungsgrad von 80%, 239 m3; mit In = natürlicher Logarithmus. - Zeit für die Reinigung im Aufenthaltsraum:
- a) Reinigung über Luftspülung aus Luftspeichern: Es werden 17 Flaschen à 14.000 Liter Nutzvolumen benötigt. Bei einer Spülluftmenge von 600 m3/h beträgt die Reinigungszeit ca. 24 Minuten.
- b) Reinigung über die Gas-Filteranlage: Mit dem ausgelegten Volumenstrom von 667 m3/h wird in etwa die gleiche Zeit benötigt.
- c) Reinigung über die Absorber-Kalkpatronen: Mit dem Nennvolumenstrom von 600 m3/h wird in etwa die gleiche Zeit benötigt.
- Beim Zusammenwirken aller Wirkungsmechanismen-Luftspülung, Filtration und Absorbernutzung – kann die Zeit erheblich reduziert werden. In jedem Fall lassen sich die Luftspülung und Gas-Filtration parallel gemeinsam einsetzen und die Zeit für die Reinigung des Aufenthaltsraumes würde ca. 12 Minuten betragen.
- Diese Zeit wird für die Auslegung der Atemanlage als Mindestzeit zugrunde gelegt. Die tatsächliche Atemluftkapazität wird so ausgelegt, dass bei nicht wirksamen Rückhaltesystemen im Schutzraum die höheren Schadgaskonzentrationen gereinigt werden können und die Personen während der länger dauernden Reinigungszeit die entsprechende Luft für die Maskenversorgung verfügbar haben.
- Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Personenschutzsystems ist in der Zeichnung gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 : den Pneumatikschaltplan eines Personenschutzsystems, -
2 : eine erste Alternative zum Personenschutzsystem nach der1 , -
3 : eine zweite Alternative zum Personenschutzsystem nach der2 . -
1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Personenschutzsystems1 , welches ein Luftschleiergerät2 vor einer Eingangstür3 zu einer Eingangsschleuse4 und einen mit der Eingangsschleuse4 verbundenen Aufenthaltsraum5 aufweist. Zwischen der Eingangsschleuse4 und dem Aufenthaltsraum5 befindet sich eine Durchgangstür6 . Das Luftschleiergerät2 besteht aus einem ersten Zuluftkanal7 mit einer Austrittsöffnung8 , einem ersten Rückluftkanal9 mit Rückluftöffnungen10 und einem ersten Gebläse11 . Das Gebläse11 ist über einen ersten Gaskanal12 mit dem ersten Zuluftkanal7 und dem ersten Rückluftkanal9 verbunden und fördert Umgebungsluft vom ersten Rückluftkanal9 zum ersten Zuluftkanal7 . Das Luftschleiergerät2 kann auch in offener Bauweise ohne Rückluftkanal ausgeführt sein. - In der Eingangsschleuse
4 befinden sich ein zweiter Zuluftkanal13 mit Austrittsöffnungen14 , ein zweiter Rückluftkanal15 mit Eingangsöffnungen16 , welche über einen zweiten Gaskanal17 miteinander verbunden sind. Ein im zweiten Gaskanal17 angeordnetes zweites Gebläse18 fördert die Innenraumluft über ein erstes Schadgasfilter19 vom zweiten Rückluftkanal15 zum zweiten Zuluftkanal13 . Die über den zweiten Rückluftkanal15 angesaugte Innenraumluft wird im ersten Schadgasfilter19 gereinigt und gelangt als dekontaminierte Luft über den zweiten Zuluftkanal13 zurück in den Innenraum. - Der Aufenthaltsraum
5 besitzt einen dritten Zuluftkanal20 mit Austrittsöffnungen21 , einen dritten Rückluftkanal22 mit Eingangsöffnungen23 und einen dritten Gaskanal24 mit einem dritten Gebläse26 und einem zweiten Schadgasfilter25 zur Förderung der Innenraumluft vom dritten Rückluftkanal22 zum dritten Zuluftkanal20 . In der Raummitte des Aufenthaltsraumes5 verläuft eine Atemluftleitung27 für nicht näher dargestellte Atemschutzmasken. Die Atemluftleitung ist über eine Luftschalttafel28 mit einem Atemluftspeicher29 verbunden. Eine Versorgungsleitung30 verläuft von der Luftschalttafel28 über einen Schalldämpfer31 zum dritten Zuluftkanal20 . Der dritte Zuluftkanal20 wird somit sowohl über das dritte Gebläse26 als auch über den Atemluftspeicher29 mit Gas versorgt, so dass Restkontaminationen sowohl über das Umluftsystem als auch über die Luft aus dem Atemluftspeicher29 aus dem Aufenthaltsraum5 ausgespült werden. Überschüssiges Gas wird über ein federbelastetes Überdruckventil32 aus dem Aufenthaltsraum5 abgelassen. Das Überdruckventil32 ist so eingestellt, dass in dem Aufenthaltsraum5 immer ein derartiger Innenraumdruck herrscht, der das Eindringen von Schadgasen aus der Umgebung verhindert. -
2 veranschaulicht ein erstes alternatives Personenschutzsystem40 , bei dem gegenüber dem Personenschutzsystem1 nach der1 , ein gemeinsames Schadgasfilter41 zur Filterung der Innenraumluft in der Eingangsschleuse4 und im Aufenthaltsraum5 verwendet wird. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der1 versehen. Zur Umlenkung der Spülluft zwischen der Eingangsschleuse4 und dem Aufenthaltsraum5 ist ein Umschaltventil42 im zweiten Gaskanal17 zwischen dem zweiten Gebläse18 und dem zweiten Zuluftkanal13 und dem Schalldämpfer31 vorgesehen. In der in der2 gezeigten ersten Schaltstellung des Umschaltventils42 fördert das zweite Gebläse18 die über das erste Schadgasfilter19 angesaugte Luft in den zweiten Zuluftkanal13 . In einer zweiten Schaltstellung des Umschaltventils42 ist das zweite Gebläse18 mit dem Schalldämpfer31 verbunden und die geförderte Luft gelangt über den Schalldämpfer31 in den dritten Zuluftkanal20 . Der dritte Rückluftkanal22 ist über einen vierten Gaskanal44 mit einem als Überdruckventil ausgeführten Abströmventil43 verbunden, das in die Eingangsschleuse4 mündet. Das erste alternative Personenschutzsystem40 zeichnet sich durch ein besonders schnelles Einschleusen von Personen in den Aufenthaltsraum5 aus. Die Personen passieren die Eingangsschleuse4 und betreten den Aufenthaltsraum5 . Das Umschaltventil42 befindet sich zunächst in der ersten Schaltstellung und wird dann in die zweite Schaltstellung umgelegt. Der Luftkreislauf erfolgt dann über den Schalldämpfer31 in den dritten Zuluftkanal20 und vom dritten Rückluftkanal22 , den vierten Gaskanal44 und das Abströmventil43 in die Eingangsschleuse4 , wo die Raumluft über den zweiten Rückluftkanal15 angesaugt wird. Durch Luftspülung innerhalb des Aufenthaltsraumes5 werden eingeschleppte Kontaminationen auf einen festgelegten Grenzwert reduziert. Gegenüber dem Personenschutzsystem1 nach der1 wird bei dem ersten alternativen Personenschutzsystem40 eine Filteranlage eingespart. -
3 zeigt ein zweites alternatives Personenschutzsystem50 , bei dem gegenüber dem ersten alternativen Personenschutzsystem40 nach der2 die über den dritten Zuluftkanal20 in den Aufenthaltsraum5 eintretende Luft nicht in einem Rückluftkanal gesammelt wird, sondern über den vierten Gaskanal44 und das Abströmventil43 direkt in die Eingangsschleuse4 abgeleitet wird. Diese Luftführung kann gewählt werden, wenn für eine Luftreinigung eine gezielte Luftrückführung über den dritten Rückluftkanal22 erforderlich ist. Hierdurch vergrößert sich auch die nutzbare Fläche im Aufenthaltsraum5 , da kein Rückluftkanal eingebaut werden muss. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Personenschutzsystem
- 2
- Luftschleiergerät
- 3
- Eingangstür
- 4
- Eingangsschleuse
- 5
- Aufenthaltsraum
- 6
- Durchgangstür
- 7
- erster Zuluftkanal
- 8
- Austrittsöffnung
- 9
- erster Rückluftkanal
- 10
- Eingangsöffnung
- 11
- erstes Gebläse
- 12
- erster Gaskanal
- 13
- zweiter Zuluftkanal
- 14
- Austrittsöffnung
- 15
- zweiter Rückluftkanal
- 16
- Eingangsöffnung
- 17
- zweiter Gaskanal
- 18
- zweites Gebläse
- 19
- erstes Schadgasfilter
- 20
- dritter Zuluftkanal
- 21
- Austrittsöffnung
- 22
- dritter Rückluftkanal
- 23
- Eingangsöffnung
- 24
- dritter Gaskanal
- 25
- zweites Schadgasfilter
- 26
- drittes Gebläse
- 27
- Versorgungskanal
- 28
- Gasverteiler
- 29
- Atemluftspeicher
- 30
- Versorgungsleitung
- 31
- Schalldämpfer
- 32
- Überdruckventil
- 40
- erstes alternatives Personenschutzsystem
- 42
- Umschaltventil
- 43
- Abströmventil
- 44
- vierter Gaskanal
- 50
- zweites alternatives Personenschutzsystem
Claims (7)
- Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse (
4 ), einem mit der Eingangsschleuse (4 ) verbundenem Aufenthaltsraum (5 ), einem Luftschleiergerät (2 ) an der Eingangstür (3 ) der Eingangsschleuse (4 ), einem Umluftsystem (13 ,15 ,18 ,19 ,20 ,22 ,25 ,26 ) für den von der Eingangschleuse (4 ) und dem Aufenthaltsraum (5 ) umschlossenen Innenraum, umfassend mindestens eine Luftförderanlage (18 ) und ein Schadgasfilter (19 ), einer Luftspüleinrichtung (28 ,30 ,31 ,20 ) aus Luftspeichern (29 ) für den Aufenthaltsraum (5 ), und einem Gasversorgungskanal (27 ) für Atemschutzprodukte. - Personenschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftschleiergerät (
2 ) einen ersten Zuluftkanal (7 ), einen ersten Rückluftkanal (9 ) und ein erstes Gebläse (11 ) umfasst. - Personenschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umluftsystem für die Eingangsschleuse (
4 ) einen zweiten Zuluftkanal (13 ), einen zweiten Rückluftkanal (15 ) ein zweites Gebläse (18 ) mit einem ersten Schadgasfilter (19 ) umfasst. - Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umluftsystem für den Aufenthaltsraum (
5 ) aus einem dritten Zuluftkanal (20 ) einem dritten Rückluftkanal (22 ), sowie einem dritten Gebläse (26 ) mit einem zweiten Schadgasfilter (25 ) besteht. - Personenschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Umluftsystem für die Eingangsschleuse (
4 ) und den Aufenthaltsraum (5 ) einen zweiten Zuluftkanal (13 ) und einen zweiten Rückluftkanal (15 ) in der Eingangsschleuse (4 ) ein zweites Gebläse (18 ) mit einem ersten Schadgasfilter (19 ) zwischen dem Rückluftkanal (15 ) und dem Zuluftkanal (13 ) sowie ein Umschaltventil (42 ) abströmseitig des Gebläses (18 ) aufweist, wobei das Umschaltventil (42 ) in einer ersten Schaltstellung einen Gasweg zum zweiten Zuluftkanal (13 ) und in einer zweiten Schaltstellung einen Gasweg zu einem dritten Zuluftkanal (20 ) im Aufenthaltsraum (5 ) herstellt. - Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspeicher (
29 ) der Luftspüleinrichtung (28 ,30 ,31 ,20 ) mit dem dritten Zuluftkanal (20 ) im Aufenthaltsraum (5 ) verbunden sind. - Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspüleinrichtung und/oder das Umluftsystem für eine Spülluftmenge von mindestens 600 m3/h ausgelegt sind.
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