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Die Erfindung betrifft eine Feuerlöschanlage mit einem Rohr, das sich von einem Löschmittelvorrat bis zu einem Löschmittelauslass erstreckt. Der Löschmittelauslass ist in einem Kaltabschnitt des Rohrs angeordnet, der sich in einem Kaltbereich erstreckt.
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Solche Feuerlöschanlagen dienen dazu, Brände in Kaltbereichen wie beispielsweise Gefrierhäusern zu löschen. Wenn ein Brand ausbricht, öffnet der Löschmittelauslass und Löschmittel kann von dem Löschmittelvorrat zu dem Löschmittelauslass strömen und dort austreten. Durch die unterhalb des Gefrierpunkts liegende Temperatur in dem Kaltbereich besteht die Gefahr, dass das durch den Kaltabschnitt fließende Löschmittel gefriert und es dadurch zu Schäden an dem Rohr kommt.
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WO 2009/106 806 A1 und
GB 2 449 131 A offenbaren jeweils eine Sprinkleranlage mit einer Rohrbegleitheizung, um ein Gefrieren des Wassers im Kaltbereich zu verhindern.
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US 2008/0 223 589 A1 offenbart ein Feuerschutzsystem, bei dem ein Gefrieren des Wassers in den Leitungen durch eine aufgrund von Zuführung von Warmwasser und daraus resultierenden Temperaturunterschieden bedingte konvektive Strömung vermieden werden soll. Bei der in
WO 2007/101 912 A1 offenbarten Feuerlöschanlage wird das Löschmittel ständig mit Hilfe einer Pumpe zirkuliert.
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US 7 221 281 B1 offenbart eine Feuerlöschanlage, die in einer Doppelfunktion gleichzeitig auch als Klimaanlage dient. Das bei der Anlage vorgesehene Heizelement zur Temperierung des Wassers ist dabei kontinuierlich in Betrieb, da es auch für die Funktion als Klimaanlage benötigt wird.
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US 2007/0 205 308 A1 offenbart keine Feuerlöschanlage, sondern vielmehr eine Vorrichtung zum Entfernen von Schnee auf Gebäuden mit Dachschräge, bei der vorgewärmtes warmes Wasser durch Rohre auf schneebedeckte Schrägdächer gesprüht wird.
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Den Feuerlöschanlagen aus dem Stand der Technik ist gemein, dass ihnen auch im Bereitschaftszustand dauerhaft Wärmeenergie in Form von Warmwasser oder über elektrische betriebene Heizungen zugeführt werden muss, um eine Beschädigung der Feuerlöschanlage zu verhindern und die Funktionssicherheit sicherzustellen. Neben dem ständigen Energieverbrauch dieser Anlagen ist es weiterhin erforderlich, die Anlagen ständig zu überwachen, um bei Ausfall der dauerbetriebenen Komponenten weitergehende Schäden an der Feuerlöschanlage zu verhindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Feuerlöschanlage vorzustellen, bei der das Risiko von Schäden vermindert ist. Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik, insbesondere der
US 7 221 281 B1 , wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist in dem Rohr zwischen dem Löschmittelvorrat und dem Löschmittelauslass ein Durchlauferhitzer für das Löschmittel angeordnet, der im Bereitschaftszustand der Feuerlöschanlage nicht in Betrieb und dazu ausgelegt, die Temperatur um wenigstens 10°C zu erhöhen, wenn die Kapazität des Rohrs ausgenutzt wird und das Löschmittel durch das Rohr fließt.
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Zunächst werden einige Begriffe erläutert. Ein Kaltabschnitt eines Rohrs ist in einem Bereich angeordnet, in dem die Temperatur niedriger liegt als der Gefrierpunkt des Löschmittels, bei dem das Löschmittel aus dem flüssigen Zustand in den festen Zustand übergeht. In vielen Fällen ist das Löschmittel Wasser, und in dem Kaltbereich liegt die Temperatur unterhalb von 0°C.
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Ein Durchlauferhitzer bezeichnet eine in das Rohr eingesetzte Vorrichtung, deren Eingang und Ausgang an angrenzende Abschnitte des Rohrs angeschlossen sind. Das Löschmittel fließt also aus einem ersten Abschnitt des Rohrs durch den Eingang in den Durchlauferhitzer, verlässt den Durchlauferhitzer durch den Ausgang und setzt seinen Weg in einem zweiten Abschnitt des Rohrs fort. Der Durchlauferhitzer ist in aller Regel so gestaltet, dass der Abstand zwischen dem Eingang und dem Ausgang klein ist, beispielsweise nicht größer als 2 m, vorzugsweise nicht größer als 1 m, weiter vorzugsweise nicht größer als 0,5 m. Der Durchlauferhitzer ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die Temperatur des Löschmittels auch dann substantiell erhöht werden kann, wenn die Kapazität des Rohrs ausgenutzt wird und das Löschmittel schnell durch das Rohr fließt. Beispielsweise kann der Durchlauferhitzer so ausgelegt sein, dass das Löschmittel unter diesen Bedingungen um 10°C, vorzugsweise um 20°C erhöht werden kann. Der Durchlauferhitzer kann so gestaltet sein, dass das Löschmittel auf seinem Weg durch den Durchlauferhitzer ein Heizelement umspült. Für eine gute Wärmeübertragung auf das Löschmittel ist es vorteilhaft, wenn das Löschmittel einen langen Weg durch den Durchlauferhitzer nimmt, beispielsweise in dem das Löschmittel entlang mindestens einer Windung geleitet wird. Der Weg, den das Löschmittel durch den Durchlauferhitzer nimmt, kann beispielsweise mindestens doppelt so lang, vorzugsweise mindestens dreimal so lang wie der Abstand zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Durchlauferhitzers. Der Durchlauferhitzer ist normalerweise mit einem Gehäuse versehen, innerhalb dessen die Erwärmung des Löschmittels stattfindet.
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Mit dem Durchlauferhitzer der erfindungsgemäßen Feuerlöschanlage kann das Löschmittel so erwärmt werden, dass ein großer Temperaturabstand zum Gefrierpunkt des Löschmittels besteht. Auf seinem weiteren Weg durch den Kaltbereich kühlt sich das Löschmittel zwar wieder ab, der anfängliche Temperaturabstand zum Gefrierpunkt ist aber so groß, dass das Löschmittel trotz der Abkühlung nicht gefriert. Da Durchlauferhitzer als Standardgeräte verfügbar sind, wird mit der Erfindung eine kostengünstige Möglichkeit vorgestellt, um das Gefrieren des Löschmittels zu verhindern. Insbesondere ist dies kostengünstiger als eine sich entlang dem Rohr erstreckende Rohrbegleitheizung.
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Der Durchlauferhitzer kann zwischen dem Löschmittelvorrat und dem Kaltabschnitt angeordnet sein. Das Löschmittel hat in diesem Fall bereits die durch den Durchlauferhitzer erhöhte Temperatur, wenn es in den Kaltabschnitt eintritt. Umfasst sind auch alternative Ausführungsformen, bei denen der Durchlauferhitzer in dem Kaltabschnitt angeordnet ist. Der Durchlauferhitzer sollte dann so nah am Anfang des Kaltabschnitts angeordnet sein, dass ein Gefrieren des Löschmittels zwischen dem Eintritt in den Kaltabschnitt und dem Durchlauferhitzer ausgeschlossen ist.
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Die Feuerlöschanlage ist regelmäßig mit einer Mehrzahl von Löschmittelauslässen ausgestattet. Ein besonders großes Risiko des Gefrierens besteht, wenn aus der Mehrzahl der Löschmittel Auslässe nur einer öffnet, weil die Fließgeschwindigkeit des Löschmittels dann niedrig ist und das Löschmittel länger in dem Kaltabschnitt verweilt. Der Durchlauferhitzer ist vorzugsweise so ausgelegt, dass der beim Öffnen von nur einem Löschmittelauslass entstehende Löschmittelstrom um mindestens 20°C, vorzugsweise um mindestens 30°C, weiter vorzugsweise um mindestens 50°C erwärmt wird.
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Im Bereitschaftszustand der Feuerlöschanlage, in dem alle Löschmittelauslässe geschlossen sind und kein Löschmittel durch das Rohr fließt, ist der Kaltabschnitt nicht mit dem Löschmittel gefüllt. Vorzugsweise ist der Kaltabschnitt im Bereitschaftszustand mit einem kältebeständigen Fluid gefüllt. Beispielsweise kann der Kaltabschnitt mit einem Gas gefüllt sein oder mit einer Flüssigkeit, deren Gefrierpunkt unterhalb der Temperatur in dem Kaltabschnitt liegt. Das Löschmittel ist nicht kältebeständig in diesem Sinne. Wenn ein Löschmittelauslass öffnet, tritt zunächst das Fluid aus, bevor das Löschmittel nachfolgt.
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Der Durchlauferhitzer ist im Bereitschaftszustand der Feuerlöschanlage außer Betrieb. Dies hat den Vorteil, dass keine Energie zum Erwärmen des Löschmittels aufgewendet werden muss, solange kein Löschmittel durch den Kaltabschnitt fließt. Mit dem Öffnen eines Löschmittelauslasses wird der Durchlauferhitzer in Betrieb gesetzt. Es kann beispielsweise ein mit dem Durchlauferhitzer gekoppelter Drucksensor vorgesehen sein, der den Durchlauferhitzer nach einem Druckabfall in dem Rohr in Betrieb setzt. Möglich ist es auch, dass der Durchlauferhitzer dann in Betrieb gesetzt wird, wenn mit einem Strömungssensor eine Strömung in dem Rohr festgestellt wird.
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Trotz deutlich erhöhter Temperatur des Löschmittels beim Eintritt in den Kaltabschnitt besteht bei langen Kaltabschnitten das Risiko, dass das Löschmittel gefriert. Um dies zu verhindern, kann eine Mehrzahl von Durchlauferhitzern vorgesehen sein, die so in dem Rohr bzw. dem Kaltabschnitt verteilt sind, dass das Löschmittel auf seinem Weg von einem ersten Durchlauferhitzer zu einem zweiten Durchlauferhitzer nicht gefrieren kann. Wenn das Rohr sich in dem Kaltabschnitt verzweigt, können Durchlauferhitzer in mehreren Zweigen vorgesehen sein. Der Abstand zwischen zwei in dem Rohr benachbarten Durchlauferhitzern kann beispielsweise mindestens 10 m, vorzugsweise mindestens 20 m betragen.
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Die Gefahr, dass das Löschmittel gefriert, besteht insbesondere wenn die Fließgeschwindigkeit niedrig ist und das Löschmittel deswegen eine lange Aufenthaltsdauer in dem Kaltabschnitt hat. Dies kann beispielsweise vorkommen, wenn von mehreren Löschmittelauslässen nur einer geöffnet ist. Um auch in dieser Situation Schäden an der Feuerlöschanlage zu vermeiden, kann eine Rücklaufleitung vorgesehen sein, durch die das Löschmittel zur Erhöhung der Fließgeschwindigkeit wieder aus dem Kaltabschnitt herausgeführt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform führt die Rücklaufleitung zurück zum Löschmittelvorrat, so dass ein geschlossener Kreislauf für das Löschmittel entsteht.
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In der Rücklaufleitung kann ein Regelventil angeordnet sein. Das Regelventil bleibt geschlossen, solange die Fließgeschwindigkeit in dem Kaltabschnitt hoch genug ist. Das Regelventil wird geöffnet, wenn die Fließgeschwindigkeit unter einen vorgegebenen Wert absinkt. Das Regelventil ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es zwischen dem vollständig geschlossenen und dem vollständig geöffneten Zustand in mehreren Stufen oder kontinuierlich wechseln kann. Mit dem Regelventil kann dann eine vorgegebene Fließgeschwindigkeit in dem Kaltabschnitt eingestellt werden.
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In dem Rohr kann ein Sensor zum Ermitteln der Fließgeschwindigkeit angeordnet sein. Sobald die Fließgeschwindigkeit unter einen vorgegebenen Wert absinkt, kann ein Signal an das Regelventil gegeben werden. Der Sensor ist vorzugsweise im Kaltabschnitt des Rohrs angeordnet. Es kann eine Mehrzahl von Sensoren vorgesehen sein, um die Fließgeschwindigkeit in unterschiedlichen Abschnitten des Rohrs ermitteln zu können.
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Wenn der Brand gelöscht ist und deswegen kein weiteres Löschmittel mehr nachgeführt wird, sollte das Löschmittel zügig aus dem Kaltabschnitt entfernt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Rohr in dem Kaltabschnitt ein kontinuierliches Gefälle aufweist und dass an geeigneter Stelle ein Entleerungsventil vorgesehen ist, so dass das Löschmittel entlang dem Gefälle aus dem Kaltabschnitt abfließen kann. Dass Entleerungsventil kann so eingerichtet sein, dass es automatisch öffnet, wenn kein Löschmittel mehr nachgeführt wird. Alternativ ist es auch möglich, das Löschmittel mittels Druckluft aus dem Kaltabschnitt zu entfernen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerlöschanlage;
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2: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerlöschanlage, und
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3: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Feuerlöschanlage.
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Eine Feuerlöschanlage in 1 umfasst ein Rohr 14, das sich von einem mit Löschmittel 15 gefüllten Löschmittelbehälter 16 bis zu Löschmittelauslässen 171, 172 erstreckt. Die Löschmittelauslässe 171, 172 sind in einem Kaltbereich 18 angeordnet, der durch eine isolierende Wand 20 von der Umgebung getrennt ist. In dem Kaltbereich 18 liegt die Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts des Löschmittels, das in diesem Beispiel Wasser ist. Der sich in dem Kaltbereich 18 erstreckende Abschnitt des Rohrs 14 wird als Kaltabschnitt 19 bezeichnet. Über eine Abzweigung 30 sind nicht dargestellte weitere Auslassöffnungen an das Rohr 14 angeschlossen, die außerhalb des Kaltbereichs 18 angeordnet sind. Der Abschnitt des Rohrs 14, der sich zwischen dem Löschmittelbehälter 16 und dem Kaltbereich 18 erstreckt, ist mit einem Auslöseventil 26 und mit einer Pumpe 28 versehen.
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Feuerlöschanlagen werden die allermeiste Zeit im Bereitschaftszustand gehalten. Im Bereitschaftszustand ist die Feuerlöschanlage betriebsbereit, es tritt aber kein Löschmittel aus den Auslassöffnungen 171, 172 aus. Wenn ein Brand entdeckt wird, öffnen die Auslassöffnungen 171, 172 und die Feuerlöschanlage kann gegen den Brand wirken. Im Bereitschaftszustand sind der Kaltabschnitt 19 sowie der vor dem Auslöseventil 26 liegende Abschnitt des Rohrs 14 mit einem unter Überdruck stehenden Gas gefüllt. Solange der Überdruck besteht, wird das Auslöseventil 26 geschlossen gehalten. Um das Risiko von Korrosion gering zu halten, ist das Gas vorzugsweise frei von Sauerstoff.
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Wird ein Brand in dem Kaltbereich 18 entdeckt, öffnen die Auslassöffnungen 171, 172. Das Gas tritt durch die Auslassöffnungen 171, 172 aus und der Druck in dem Kaltabschnitt 19 sinkt. Der Druckabfall im Kaltabschnitt 19 wird vom Auslöseventil 26 detektiert. Das Auslöseventil 26 öffnet und die Pumpe 28 wird aktiviert. Das Löschmittel 15 wird von der Pumpe 28 durch das Rohr 14 in Richtung des Kaltabschnitts 19 gefördert. Das Gas wird aus dem Kaltabschnitt 19 verdrängt, bis das Löschmittel 15 durch die Auslassöffnungen 171, 172 austritt und gegen den Brand wirkt.
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Gleichzeitig mit der Pumpe 28 wird außerdem ein in dem Rohr 14 angeordneter Durchlauferhitzer 21 in Betrieb gesetzt. Das Löschmittel, das mit einer Temperatur von beispielsweise 15°C in den Durchlauferhitzer eintritt, wird auf eine Temperatur von ungefähr 40°C erwärmt. Auf seinem Weg zu den Löschmittelauslässen 171, 172 kühlt sich das Löschmittel ab. Die Ausgangstemperatur ist aber so hoch, dass keine Gefahr des Gefrierens besteht. Die Temperatur des Löschmittels 15 beim Austritt aus dem am weitesten von dem Durchlauferhitzer 21 entfernt liegenden Löschmittelauslass 171 kann beispielsweise ungefähr 10°C betragen.
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Die Sicherheit, dass das Löschmittel 15 auf seinem Weg durch den Kaltabschnitt 19 nicht gefriert, besteht nur dann, wenn die Lange des Kaltabschnitt 19 gering ist. Bei einem langen Kaltabschnitt 19 besteht trotz der erhöhten Ausgangstemperatur die Gefahr des Gefrierens.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2 verzweigt sich der Kaltabschnitt 19 des Rohrs 14 einen ersten Zweig 191 und einen zweiten Zweig 192 mit Löschmittelauslässen 171, 172 und 271, 272. Die Länge der Zweige 191, 192 ist so groß, dass trotz der erhöhten Ausgangstemperatur, mit der das Löschmittel 15 aus dem Durchlauferhitzer 21 austritt, die Gefahr des Gefrierens besteht. Die Zweige 191, 192 sind deswegen jeweils mit einem weiteren Durchlauferhitzer 22, 23 ausgestattet, die dazu dienen, das abgekühlte Löschmittel 15 erneut zu erwärmen. Die Durchlauferhitzer 22, 23 sind so angeordnet, dass sich das Löschmittel 15 auf beispielsweise 10°C abgekühlt hat, bevor es in die Durchlauferhitzer 22, 23 eintritt. In den Durchlauferhitzern 22, 23 wird das Löschmittel erneut auf eine Temperatur von 40°C erwärmt. Damit liegt die Temperatur des Löschmittels 15 wieder so hoch, dass auf dem verbleibenden Weg durch den Kaltabschnitt 19 keine Gefahr des Gefrierens besteht.
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich außerdem dadurch von 1, dass der Kaltabschnitt 19 im Bereitschaftszustand mit einer kältebeständigen Frostschutzlösung gefüllt ist, die bei der in dem Kaltbereich 18 herrschenden Temperatur nicht gefriert. Nach dem Auslösen der Feuerlöschanlage tritt zunächst die Frostschutzlösung durch die Löschmittelauslasse 171, 172 aus, bevor das mit der Pumpe 28 geförderte Löschmittel 15 nachfolgt.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 haben die Auslassöffnungen 171, 172 einen großen Querschnitt. Die Fließgeschwindigkeit in dem Kaltabschnitt 19 ist auch dann, wenn nur eine der Auslassöffnungen 171, 172 geöffnet ist, so hoch, dass das mit dem Durchlauferhitzer 21 erwärmte Löschmittel 15 nicht gefriert.
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Bei der Ausführungsform der 3 ist der Querschnitt der Auslassöffnungen 171, 172 kleiner. Wenn nur eine der Auslassöffnungen 171, 172 geöffnet ist, ist die Fließgeschwindigkeit des Löschmittels 15 in dem Kaltabschnitt 19 so niedrig, dass die Gefahr des Gefrierens besteht. Die Feuerlöschanlage umfasst deswegen eine Rücklaufleitung 31, die sich an den Kaltabschnitt 19 anschließt und wieder aus dem Kaltbereich 18 heraus führt. In der Rücklaufleitung 31, die zu dem Löschmittelbehälter 16 zurückführt, ist ein Regelventil 32 angeordnet. In dem Abschnitt des Rohrs 14, der zu dem Kaltabschnitt 19 führt, gibt es einen Sensor 33 für die Fließgeschwindigkeit. Der Sensor 33 ist mit dem Regelventil 32 gekoppelt.
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Solange die mit dem Sensor 33 ermittelte Fließgeschwindigkeit hoch genug ist, bleibt das Regelventil 32 geschlossen. Sinkt die Fließgeschwindigkeit unter einen vorgegebenen Wert, öffnet das Regelventil 32 so weit, dass die Fließgeschwindigkeit wieder im sicheren Bereich liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Löschmittel stets mit einer ausreichend hohen Fließgeschwindigkeit durch den Kaltabschnitt 19 strömt.
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In der Rücklaufleitung 31 ist außerdem ein Entleerungsventil 34 vorgesehen. Das Entleerungsventil 34 wird geöffnet, wenn der Brand gelöscht ist, um das Löschmittel 15 aus dem Kaltabschnitt 19 abzulassen. Das Rohr 14 hat von dem Kaltabschnitt 19 bis zu dem Entleerungsventil 34 ein in 3 nicht dargestelltes stetiges Gefälle, so dass das Löschmittel 15 von alleine aus dem Kaltabschnitt 19 heraus fließt, wenn das Entleerungsventil 34 geöffnet ist und kein weiteres Löschmittel 15 aus dem Löschmittelvorrat 16 nachgeführt wird.
