DE102016011726A1

DE102016011726A1 - Fluchtkammer mit Kühleinheit

Info

Publication number: DE102016011726A1
Application number: DE102016011726.5A
Authority: DE
Inventors: Hauke Hack; Alexander Bereths
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05
Also published as: WO2018059734A1

Abstract

Beschrieben wird ein Fluchtkammer (1) zur Aufnahme von Schutz suchenden Personen, mit einer gasdicht verschließbaren Tür (2), durch die in geöffnetem Zustand der Tür (2) ein Innenraum (4) betretbar ist, mit einer Atemluftversorgungseinheit (6), die im Innenraum (4) Atemluft für die Personen bereitstellt und mit einer Kühleinheit (3), durch die der Innenraum (4) zumindest teilweise kühlbar ist. Die Kühleinheit (3) weist einen Kältespeicher (7) auf, in dem ein gekühltes Kältemittel bevorratet wird und in einem Notfall mit Hilfe eines Trägermediums Kälte aus dem Kältespeicher (7) abgeführt und zur Kühlung des Innenraums (4) bereitgestellt wird. Die beschriebene technische Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kältespeicher (7) wenigstens zwei, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlzellen (8) aufweist, in denen das Kältemittel bevorratet wird und die derart angeordnet sind, dass in einer Notfallsituation das Trägermedium die Kühlzellen (8) umströmt, um Kälte aus dem Kältespeicher (7) abzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluchtkammer zur Aufnahme von Schutz suchenden Personen, mit einer gasdicht verschließbaren Tür, durch die im geöffneten Zustand der Tür ein Innenraum betretbar ist. Die Fluchtkammer oder der Fluchtraum verfügt ferner über eine Belüftungseinheit, die im Innenraum Atemluft für die Personen bereitstellt und über eine Kühleinheit, durch die der Innenraum zumindest teilweise kühlbar ist. Um auch im Notfall eine ausreichende Kühlung gewährleisten zu können, weist die Kühleinheit einen Kältespeicher auf, in dem ein gekühltes Kältemittel bevorratet wird und aus dem in einem Notfall Kälte mit Hilfe eines Trägermediums abgeführt und zur Kühlung des Innenraums bereitgestellt wird.
Bei Fluchtkammern oder Fluchträumen handelt es sich um autarke Funktionseinheiten, die in einem Notfall einen Schutzraum für Personen bieten, die sich in einer Notfallsituation befinden. Wesentlich hierbei ist, dass im Einsatzfall das Versorgungssystem der Kammer nicht auf eine externe Luft- und/oder Stromversorgung angewiesen ist. Derartige Fluchtkammern oder Fluchträume können an strategisch wichtigen Punkten, beispielsweise in Bergwerken, in Tunneln, insbesondere auf Tunnelbaustellen, oder auf Förder- oder Bohrinseln aufgestellt werden.
Die bekannten Fluchtkammern sind nach den international geltenden Standards derart ausgeführt, dass sie Personen im Notfall sicheren Schutz für bis zu 96 Stunden bieten. Aufgrund der in den Rettungskammern vorgesehenen Atemluftversorgung benötigen die zu schützenden Personen im Inneren der Fluchtkammer keine persönlichen Atemschutzgeräte. Hierfür werden innerhalb der Fluchtkammern verschiedene Parameter, insbesondere die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit, überwacht und auf geeignete Weise geregelt, damit stets die für die Lebenserhaltung notwendigen Bedingungen innerhalb der Fluchtkammer herrschen.
Die Überwachung der Temperatur sowie das bedarfsgerechte Kühlen des Fluchtraums werden bei bekannten Fluchtkammer mit Hilfe von Klimaanlagen realisiert, die aufgrund ihrer speziellen Ausführung auch in sogenannten Explosionsschutzzonen eingesetzt werden können. Dies ist erforderlich, da Fluchtkammern vielfach in Bereichen eingesetzt werden, in denen es zur Bildung von zünd- bzw. explosionsfähigen Luft-Gas-Gemischen kommen kann.
In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2013 014 503 A1 eine Fluchtkammer zum Schutz von Personen bekannt, die über eine Einheit zum Kühlen des Fluchtraumes verfügt.
Wesentlich an der beschriebenen Fluchtkammer ist, dass das Kühlmittel in einem Kältespeicher bevorratet wird und in einem Notfall die benötigte Kälte auch ohne Einsatz eines zusätzlichen Kälteaggregates aus dem Kältespeicher in den Fluchtraum abgeführt wird. Der Kältespeicher mit dem darin befindlichen Kältemittel ist derart ausgeführt, dass die Fluchtkammer auch bei Auftreten von vergleichsweise hohen Temperaturen in der Umgebung der Fluchtkammer für einen Zeitraum von etwa 10–100 Stunden auf ein für die zu schützenden Personen verträgliches Maß abgekühlt werden kann.
Problematisch bei der Verwendung eines Kältespeichers zur Bereitstellung der erforderlichen Kälte in einer Notsituation ist regelmäßig, dass eine vergleichsweise große Menge an Kältemittel bereitgestellt werden muss, so dass der Fluchtkammer entsprechender Raum zur Aufnahme von zu schützenden Personen verloren geht. Wünschenswert wäre es daher, dass ein Kältespeicher für eine Fluchtkammer zur Verfügung gestellt wird, der nur vergleichsweise wenig Platz beansprucht und gleichzeitig eine ausreichende Kühlung des Fluchtraumes, selbst bei vergleichsweise hohen Außentemperaturen, über einen Zeitraum von wenigstens 10–100 Stunden gewährleistet. Dieser Zeitraum ist in der Regel ausreichend, damit Rettungspersonal zur Unglücksstelle vordringen kann oder aber um ein Weiter- bzw. Vorbeiziehen eines Feuers unbeschadet zu überstehen.
Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten Fluchtkammern, sowie dem zuvor geschilderten Problem, liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühleinheit für eine Fluchtkammer derart weiterzubilden, dass auf möglichst effektive Weise die bevorratete Kälte dem Fluchtraum zur Verfügung gestellt werden kann. Hierbei ist von großer Bedeutung, dass der Raum, der für die Bereitstellung des Kältespeichers benötigt wird, effektiv ausgenutzt werden kann, wobei stets ein guter Wärmeübergang von dem Kältemittel zu einem Transportmedium sichergestellt werden soll. Die anzugebende technische Lösung soll sich ferner auf vergleichsweise einfache Weise in bekannte Fluchtkammern mit den darin befindlichen Vorrichtungen zur Belüftung der Fluchtkammer integrieren lassen.
Die zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einer Fluchtkammer gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Erfindung betrifft eine Fluchtkammer bzw. einen Fluchtraum zur Aufnahme von Schutz suchenden Personen. Die Fluchtkammer verfügt über eine gasdicht verschließbare Tür, durch die in geöffnetem Zustand ein Innenraum betretbar ist, über eine Belüftungseinheit, die im Innenraum Atemluft für die Personen bereitstellt und über eine Kühleinheit, durch die der Innenraum zumindest teilweise kühlbar ist. Die Kühleinheit weist einen Kältespeicher auf, in dem ein gekühltes Kältemittel bevorratet, das in einem Notfall mit Hilfe eines Trägermediums aus dem Kältespeicher abgeführt und zur Kühlung des Innenraums bereitgestellt wird. Erfindungsgemäß ist eine derartige Fluchtkammer derart weitergebildet worden, dass der Kältespeicher wenigstens zwei, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlzellen aufweist, in denen das Kältemittel bevorratet wird und die derart angeordnet sind, dass in einer Notfallsituation das Trägermedium die Kühlzellen wenigstens bereichsweise umströmt, um Kälte aus den Kühlzellen abzuführen.
Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen technischen Lösung ist somit, dass eine Fluchtkammer über eine Kühleinheit mit einem Kältespeicher verfügt, in dem ein geeignetes Kältemittel, vorzugsweise gekühltes oder gefrorenes Wasser, in einer Mehrzahl von vergleichsweise kleinen Kühlzellen bevorratet wird. Das in dem Kältespeicher bevorratete Kältemittel wird, sofern keine Notfallsituation vorliegt, mit Hilfe eines Kälteaggregates auf eine im Vergleich zur Umgebung der Fluchtkammer tiefe Temperatur abgekühlt, wobei gemäß einer speziellen Ausführungsform eine Änderung des Aggregatszustandes des Kältemittels stattfindet.
Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird als Kältemittel Wasser verwendet, das mit Hilfe eines Kühlaggregates, beispielsweise mit Hilfe einer Wärmepumpe, auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes abgekühlt und im Kältespeicher als Eis bevorratet wird. In einer Notfallsituation wird dann mit Hilfe eines Trägermediums, – beispielsweise mit Luft, die den Kältespeicher durchströmt, Kälte aus dm Kältespeicher abgeführt und dem Innenraum, in dem sich die zu schützenden Personen befinden, zur Verfügung gestellt. Aufgrund des Vorsehens eines Kältespeichers ist es nicht erforderlich, dass in einer Notfallsituation ein Kälteaggregat betrieben wird, um das Kältemittel zu kühlen. Der besondere Vorteil besteht hierbei darin, dass im Innenraum der Fluchtkammer auch in einer Notfallsituation, beispielsweise bei einem außerhalb der Fluchtkammer herrschenden Brand, Bedingungen innerhalb der Fluchtkammer für die zu schützenden Personen bereitgestellt werden können, die eine Gefährdung der Personen ausschließen.
Um die in dem Kältespeicher bevorratete Kälte in einer Notfallsituation möglichst effektiv nutzen zu können, insbesondere um eine geeignete Kühlung über einen möglichst langen Zeitraum verwirklichen zu können, verfügt der Kältespeicher gemäß der Erfindung über wenigstens zwei Kühlzellen, in denen das Kältemittel bevorratet wird. Diese beiden, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlzellen, werden in der Notfallsituation von einem Trägermedium umströmt und die benötigte Kälte, beispielsweise über eine Belüftungseinheit, in den Innenraum der Fluchtkammer geleitet. Die Aufteilung des Kältespeichers in wenigstens zwei, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlzellen bietet insbesondere den Vorteil, dass ein effektiver Wärmeübergang gewährleistet ist und so über einen vergleichsweise langen Zeitraum die erforderliche Kälte bereitgestellt werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird als Trägermedium, mit dem Kälte aus dem parzellierten Kältespeicher abgeführt wird, Luft verwendet. Ebenso ist es denkbar andere Trägermedien, die üblicherweise in Kälte-, Heizungs- oder Lüftungsanlagen Einsatz finden, als Trägermedium zu verwenden. Vorzugsweise wird die aus dem Kältespeicher mit Hilfe eines Trägermediums abgeführte Kälte über eine Belüftungseinheit, die die Versorgung des Innenraums der Fluchtkammer mit Atemluft gewährleistet, in den Innenraum der Fluchtkammer geleitet.
Eine derartige Belüftungseinheit kann von der Umgebungsluft unabhängig, also als Umluftanlage, oder umgebungsluftabhängig betrieben werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung verfügt die Fluchtkammer über eine umgebungsluftunabhängige Luftversorgung, so dass sauerstoffarme Luft aus dem Fluchtkammerinnenraum abgesaugt, mit Hilfe einer Luftaufbereitungsanlage aufbereitet und schließlich dem Innenraum der Fluchtkammer wiederum konditionierte Atemluft für die Schutz suchenden Personen zugeführt wird. Die Luft wird somit in der Fluchtkammer umgewälzt, ohne dass der Fluchtkammer Luft von außen zugeführt werden muss.
Eine geeignete Luftaufbereitungsanlage verfügt insbesondere über einen CO₂-Absorber, eine Sauerstoffquelle – und bevorzugt über eine Befeuchtungseinrichtung. Darüber hinaus ist es mit Hilfe der ebenso vorgesehenen und erfindungsgemäß ausgeführten Kühleinrichtung möglich, die für den Innenraum der Fluchtkammer vorgesehene Luft zu kühlen. Über diese Luftkühlung wird gleichzeitig eine Entfeuchtung des Fluchtkammerinnenraums bewirkt. Aufgrund des Einsatzes einer Luftaufbereitungsanlage werden die im Fluchtkammerinnenraum befindlichen, Schutz suchenden Personen mit Atemluft versorgt, die über die für eine gesunde Atmung erforderliche Temperatur, Feuchtigkeit sowie Sauerstoffanteil verfügt. Die von den Personen ausgeatmete Atemluft wird auf vorteilhafte Weise von der Belüftungseinheit abgesaugt und schließlich wieder mit den zuvor beschriebenen Anlagenkomponenten aufbereitet. Die Luftzirkulation für Luftaufbereitung und Luftkühlung können auch separat bzw. getrennt betrieben werden.
Wesentlich für die Ausführung einer Fluchtkammer ist ferner, dass diese in verschlossenem Zustand gasdicht gegenüber der Umgebung ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Schutz suchenden Personen im Inneren der Fluchtkammer auch vor eventuell in unmittelbarer Umgebung der Fluchtkammer befindlichen giftigen Gasen oder Luft-Gasgemischen sicher sind. Um eine Verschleppung giftiger Gase während des Betretens der Fluchtkammer durch die Schutz suchenden Personen zuverlässig zu vermeiden, verfügt eine Fluchtkammer gemäß einer speziellen Weiterbildung über eine Eintrittsschleuse, die, nachdem die Schutz suchenden Personen diese betreten haben, geschlossen wird, giftige Gasbestandteile abgesaugt werden und schließlich eine Tür zum Innenraum der Fluchtkammer geöffnet wird.
Das Vorsehen einer Eintrittsschleuse bietet vor allem den Vorteil, dass die zu schützenden Personen im Innenraum der Fluchtkammer keine persönliche Atemschutzausrüstung tragen müssen.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform verfügt die Fluchtkammer an ihren Außenwänden zumindest abschnittsweise über eine Wärmedämmung, so dass Wärme aus der Umgebung der Fluchtkammer nur gegen einen vergleichsweise hohen Wärmedurchgangswiderstand in das Innere der Fluchtkammer eintreten kann. Durch eine geeignete Wärmedämmung wird die Kühlleistung, die benötigt wird, um die Temperatur im Inneren der Fluchtkammer auf einem zulässigen Wert zu halten, verringert. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, die Wärmedämmung derart auszuführen, dass diese für mittlere aber auch hohe Temperaturen von bis zu 1000°C, die etwa bei einer direkten Beflammung auftreten können, ausgelegt ist.
In einer speziellen Weiterbildung ist es denkbar, dass die Kühlzellen über eine das Kältemittel umgebende Gehäusewand verfügen, die zumindest bereichsweise ein elastisches Material, insbesondere einen Kunststoff aufweist, der die temperaturbedingten Volumenänderungen des Kältemittels kompensiert. Diese Gehäusewand berührt somit auf ihrer Innenseite das Kältemittel, während die Außenseite zumindest in einer Notfallsituation von einem Trägermedium überströmt wird. Die Wärme- bzw. Kälteübertragung vom Kältemittel auf das Trägermedium findet somit durch diese Gehäusewand statt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem für die Gehäusewand der Kühlzellen verwendeten Kunststoff um ein Polyethylenterephthalat (PET). Ebenso ist es denkbar, andere Kunststoffe oder auch Metalle zu verwenden, die einerseits korrosionsbeständig bzw. beständig gegenüber dem zu bevorrateten Kältemittel sind und darüber hinaus die erforderliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinheit vorgesehen, die unter Berücksichtigung wenigstens eines von einem Sensor generierten Signals den Eintritt einer Notfallsituation erkennt und bei Eintritt der Notfallsituation ein Steuersignal zur Außerbetriebnahme eines Kälteaggregates zur Kühlung des Kältemittels bewirkt. Mithilfe einer derartigen Steuereinheit ist es möglich, die Fluchtkammer bei Eintritt einer Notfallsituation von einer externen Stromversorgung abzukoppeln. In diesem Fall werden, sofern ein explosives Gasgemisch im Bereich des Fluchtraumes, eine sogenannte EX-Atmosphäre, vorhanden ist, auf bevorzugte Weise externe nicht EX-geschützte Komponenten außer Betrieb gesetzt. Ebenso ist es allerdings grundsätzlich denkbar, im Inneren der Fluchtkammer den Eisspeicher zu nutzen und von außen weiterhin die für eine Kühlung des Kältespeichers erforderliche Energie zuzuführen. Die Versorgung des Innenraums der Fluchtkammer mit der erforderlichen Kälte erfolgt in diesem Fall bevorzugt über eine Belüftungseinheit, deren Lüfter bzw. Ventilatoren über eine batteriegetriebene Stromversorgung verfügen. Grundsätzlich ist es ebenfalls denkbar, die Versorgung des Innenraums der Fluchtkammer mit der entsprechend konditionierten Atemluft, einschließlich der aus dem Kältespeicher abgeführten Kälte, mit Hilfe einer natürlichen Luftumwälzung zu realisieren. Eine derart ausgeführte Belüftung für den Schutzraum einer Fluchtkammer nutzt Temperaturunterschiede und die damit verbundenen Dichteunterschiede zwischen der in den Innenraum der Fluchtkammer eingeblasenen und der aus dieser abgesaugten Atemluft aus.
Die Erfindung ist somit nicht auf eine bestimmte Art der Bereitstellung der erforderlichen Kälte für den Innenraum der Fluchtkammer beschränkt. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist vielmehr die Ausführung des Kältespeichers, der erfindungsgemäß über wenigstens zwei oder bevorzugt über eine Mehrzahl von Kühlzellen verfügt, die in einer Notfallsituation von einem Trägermedium zur Abführung der erforderlichen Kälte umströmt werden.
Besonders geeignet ist es hierbei, wenn eine dieser Kühlzellen ein Volumen von 0,001–0,002 m³ aufweist, so dass in jeder derart ausgeführten Kühlzelle eine entsprechende Menge bzw. ein entsprechendes Volumen eines Kältemittels, insbesondere von Wasser, bevorratet wird. Bevorzugt sind die einzelnen Kühlzellen flaschenförmig ausgeführt und verfügen über einen Füllanschluss, durch den das Kältemittel in die Kühlzelle eingebracht werden kann. Auf diese Weise ist es denkbar, die einzelnen Kühlzellen von Zeit zu Zeit mit neuem Kühlmittel zu füllen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist unterhalb der Kühlzellen des Kältespeichers wenigstens eine Tauwasserauffangwanne angeordnet. Mit Hilfe einer derartigen Tauwasserauffangwanne ist es möglich, das sich an den Oberflächen der einzelnen Kühlzellen bildende Tau- bzw. Schwitzwasser, das nach einer gewissen Zeit von der Oberfläche der Kühlzellen herabtropft, aufzufangen und Wasserschäden innerhalb der Anlage zu vermeiden. Auf ganz bevorzugte Weise ist es darüber hinaus denkbar, dass in der Tauwasserauffangwanne aufgefangene Wasser einer weiteren Nutzung, beispielsweise für eine Befeuchtung der Atemluft, zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist es grundsätzlich möglich, aufgefangenes Tauwasser den Schutz suchenden Personen im Innenraum der Fluchtkammer zur weiteren Verwendung, insbesondere zur Versorgung mit Trinkwasser oder zur Reinigung von Wunden, zur Verfügung stellen. Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass in den Kühlzellen des Kältespeichers Trinkwasser als Kältemittel bevorratet wird und dieses in einer Notsituation den Insassen der Fluchtkammer als Trinkwasser zur Verfügung gestellt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Fluchtkammer ist der Kältespeicher mit den darin befindlichen Kühlzellen in einem vom sonstigen Innenraum der Fluchtkammer separierten Raum untergebracht, wobei der Raum wiederum über eine Wärmedämmung verfügt, der mögliche Wärmebrücken einerseits zur Umgebung der Fluchtkammer, andererseits auch zum Innenraum der Fluchtkammer, in dem sich die zu schützenden Personen aufhalten, verhindern soll.
Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme von Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
1: erfindungsgemäß ausgeführte Fluchtkammer in zwei Ansichten sowie
2: Kältespeicher einer Fluchtkammer mit einer Mehrzahl von Kühlzellen sowie
3: Darstellung des Gefrierpunktes von Wasser bei unterschiedlichen Wasser-Salz-Mischungen.
1 zeigt eine Fluchtkammer 1 in Form eines Rettungscontainers, der über eine erfindungsgemäß ausgeführte Kühleinheit 3 verfügt. Die Fluchtkammer 1 weist als Schutzraum einen Innenraum 4 für Schutz suchende Personen auf, in dem insgesamt bis zu 24 Personen in einer Notfallsituation Zuflucht finden können. Da die Fluchtkammer 1 über eine Atemluftaufbereitung 5 sowie eine Luftversorgung 6 für den Schutzraum 4 verfügt, müssen die Personen während ihres Aufenthalts im Rettungscontainer 1 keine persönliche Atemschutzausrüstung tragen.
In die Fluchtkammer 1 gelangt eine Schutz suchende Person durch eine Außentür 2, die in geschlossenem Zustand einen gasdichten Abschluss gegenüber der Umgebung gewährleistet. Im Inneren der Fluchtkammer 1 befindet sich zwischen dieser Außentür 2 und einer weiteren Innentür eine Rettungsschleuse 14, durch die sichergestellt wird, dass, sofern sich giftige Substanzen in der Umgebung der Fluchtkammer 1 befinden, diese nicht in den Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 gelangen. In einer Notfallsituation, in der gleichzeitig giftige Substanzen in der Umgebung der Fluchtkammer 1 vorhanden sind, gelangen zunächst zwei zu schützende Personen durch die Außentür 2 in die Rettungsschleuse 14.
Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, die Schleuse größer auszuführen, sodass mehr als zwei Personen zeitgleich in die Fluchtkammer eingeschleust werden können. Daraufhin wird die Außentür 2 geschlossen und in der Rettungsschleuse 14 sämtliche giftige Substanzen, insbesondere giftige Gase und/oder Luft-Gas-Gemische, mit Hilfe von Frischluft ausgespült. Je nach Schadgas, das sich in der Rettungsschleuse 14 befindet, ist es ferner denkbar, das in der Schleuse befindlich Gas- oder Gasgemisch durch Einsatz geeigneter Filter zu reinigen. Sobald dieser Vorgang abgeschlossen ist, kann die Innentür geöffnet werden und die Schutz suchenden Personen gelangen in den Schutzraum 4 der Fluchtkammer 1, in dem sie, sofern vorhanden, die persönliche Atemschutzausrüstung ablegen können. Sollen weitere Schutz suchende Personen in die Fluchtkammer 1 aufgenommen werden, so wird die Innentür zur Rettungsschleuse 14 wiederum geschlossen und der Vorgang des Einschleusens von Schutz suchenden Personen so lange wiederholt, bis sämtliche Personen in Sicherheit sind oder die Fluchtkammer 1 vollständig mit Personen gefüllt ist.
Die in 1 gezeigte Fluchtkammer 1 verfügt über eine Atemluftversorgung 5 mit einer Einheit 5 zur Aufbereitung von Atemluft, die die von den Schutz suchenden Personen benötigte Atemluft bereitstellt. Hierbei handelt es sich um ein Kreislaufsystem, dass die von den Personen ausgeatmete Atemluft aufbereitet und aufbereitete Atemluft wiederum in den Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 einleitet. Die hierfür vorgesehene Atemluftversorgungseinheit 6 verfügt daher über eine CO₂-Absorbereinheit, eine Sauerstoffdosierung und vorzugsweise über eine Luftbefeuchtungseinheit. Ferner ist eine Kühleinheit 3 vorgesehen, die Kälte an die zur Belüftung des Innenraums 4 der Fluchtkammer 1 bereitgestellte Luft abgibt, so dass die in der Fluchtkammer 1 befindlichen Personen einerseits mit gekühlter Atemluft versorgt werden können und andererseits der Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 gekühlt wird. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn in der Umgebung der Fluchtkammer 1, beispielsweise aufgrund eines Brandes, vergleichsweise hohe Temperaturen herrschen.
Bei dem in 1 dargestellten Rettungscontainer 1 handelt es sich um einen 40 ft-Container, der eine Länge von etwa 12,20 m und eine Breite von etwa 2,44 m aufweist. Die Höhe des Containers beträgt etwa 2,59 m. Bei den vorgenannten Abmessungen handelt es sich um die Außenmaße des Rettungscontainers. Um den Innenraum 4 der Fluchtkammer 1, die in diesem Ausführungsbeispiel als Rettungscontainer ausgeführt ist, zuverlässig vor einer unerlaubten Erwärmung zu schützen, befindet sich auf der Innenseite der Außenwand 15 eine Wärmedämmung 16. Die Wärmedämmung 16 ist zwischen der Außenwand bzw. Außenhülle 15 des als Fluchtkammer 1 dienenden Rettungscontainers und der Innenwand bzw. Innenhülle angeordnet. Bei zu erwartenden Außentemperaturen von bis zu 100°C ist die Außenwand 15 hierbei derart ausgeführt, dass sie tragende Funktion übernimmt. Sofern höhere Außentemperaturen zu erwarten sind, werden die Außen- 15 und die Innenwand entkoppelt ausgeführt, sodass Wärmebrücken vermieden werden. Da bei hohen Temperaturen nicht ausgeschlossen werden kann, dass es zu Beschädigungen der Außenwand 15 kommt, übernimmt in diesem Fall die Innenwand tragende Funktion.
Im Bereich der Rettungsschleuse 14 der Fluchtkammer 1 ist eine Technikbereich 12 vorgesehen, in dem die für die Atemluftversorgung der Fluchtkammer 1 erforderlichen Anlagenkomponenten angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite des als Schutzraum dienenden Innenraums 4 befindet sich ein wärmeisolierter Kühlraum 17 mit einem Kältespeicher 7. Der Kältespeicher 7 weist eine Vielzahl von einzelnen Kühlzellen 8 auf, in denen als Kältemittel ein Salzwasser bevorratet wird. Als Kältemittel wird in diesem Fall Wasser verwendet, in dem ein Gewichtsanteil von etwa 14% Salz gelöst ist. Der Gefrierpunkt dieses Salzwassers liegt bei ca. –10°C. Wird anstelle von Salzwasser Wasser ohne Salzzusatz verwendet, was prinzipiell ebenfalls möglich ist, erhöht sich die Schmelztemperatur im Vergleich zu Salzwasser und bedingt durch den geringeren Temperaturunterschied zwischen Kältemittel und Luft eine Verringerung der Kühlleistung. Die speicherbare Energie bleibt allerdings nahezu unverändert.
Ferner ist im unteren Bereich des Kühlraumes 17 unterhalb der Kühlzellen 8 eine Tauwasserauffangwanne 13 vorgesehen, die während des Betriebs der Kühleinheit 3 an den Kühlzellen 8 anfallendes und hinuntertropfendes Wasser auffängt. Das in der Tauwasserauffangwanne 13 gesammelte Wasser wird der Atemluftversorgungseinheit 6 zur Befeuchtung der in den Innenraum 2 geleiteten Atemluft zur Verfügung gestellt wird.
Kommt es zu einer Notfallsituation, was entweder automatisiert durch Auswerten geeigneter Signale von wenigstens einem Sensor 11, beispielsweise einem Temperatur- und/oder einem Gassensor, in einer Steuereinheit detektiert wird oder aber die manuelle Betätigung eines Alarmknopfes voraussetzt, wird zunächst das Kälteaggregat 10, das das in den Kühlzellen 8 des Kältespeichers 7 befindliche Kühlmittel auf die Gefriertemperatur abgekühlt hat, außer Betrieb gesetzt und die Fluchtkammer 1 von der externen Strom- und Medienversorgung abgekoppelt. Die Fluchtkammer 1 wird nunmehr auf eine autarke Energie und Luftversorgung umgestellt.
Der Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 wird in einer Notfallsituation mit Hilfe der Atemluftversorgungs- bzw. Belüftungseinheit 6 mit Atemluft versorgt. Die in der Atemluftversorgungseinheit 6 vorgesehenen Lüfter werden in einer derartigen Situation mit elektrischer Energie aus Batterien versorgt. Um darüber hinaus eine effektive Kühlung der Atemluft einerseits und des Innenraums 4 der Fluchtkammer 1 andererseits zu gewährleisten, wird zumindest ein Teilstrom der für die Belüftung des Innenraums 4 der Fluchtkammer 1 benötigten Luft durch den Kältespeicher 7 geleitet. Hierbei strömt die Luft, die in diesem Fall gleichzeitig das Trägermedium zur Ableitung von Kälte aus dem Kältespeicher 7 darstellt, zwischen den einzelnen Kühlzellen 8 hindurch, wobei die Oberflächen der einzelnen Kühlzellen 8 über- und umströmt werden. Die einzelnen Kühlzellen 8, in denen sich ein Salzwasser als Kältemittel befindet, weisen ein Volumen von etwa 1,5 l auf und die Außenwandungen 9 der Kühlzellen 8 sind aus einem PET-Kunststoff.
Die von CO₂ gereinigte, mit Sauerstoff und Feuchtigkeit angereicherte sowie mit Hilfe der Kühleinheit 7 mit Kältespeicher 8 auf die erforderliche Temperatur abgekühlte Luft wird nunmehr in den Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 eingeleitet. Der Kältespeicher 7 mit den darin befindlichen Kühlzellen 8 ist derart ausgelegt, dass eine Kühlung des Innenraums 4 der Fluchtkammer 1, in dem sich bis zu 24 Personen befinden, über einen Zeitraum von wenigstens 48 Stunden, bevorzugt von bis zu wenigstens 60 Stunden, selbst bei besonders hohen Außentemperaturen, gewährleistet werden kann. Eine Auslegung der Fluchtkammer findet allerdings jeweils in Abhängigkeit des Einsatzortes und des Einsatzzweckes statt, sodass der Zeitraum, in dem die Schutz suchenden Personen in dem Innenraum verbleiben können, von den vorgenannten Zeiträumen abweichen können.
Wesentlich hierbei ist, dass die Temperatur innerhalb der Fluchtkammer 1 einen Wert von 30°C bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60%, der als gerade noch zulässig eingestuft wird, über den vorgenannten Zeitraum nicht übersteigt.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Kältespeicher 8 einer Kühleinheit 7, wie er auf bevorzugte Weise in einer Fluchtkammer 1 gemäß 1 eingesetzt wird.
Der Kältespeicher 7 verfügt über eine Vielzahl einzelner Kühlzellen 8, in denen ein Kältemittel, bevorzugt Wasser oder Salzwasser, bevorratet wird. Während des Betriebs der Kühleinheit 7 außerhalb einer Notfallsituation wird mit Hilfe eines geeigneten Kühlaggregates 10 sichergestellt, dass das Kältemittel, hier Wasser, gefroren ist, so dass sich in den einzelnen Kühlzellen 8 des Kältespeichers 7 Eis befindet. Die Außenwand des Kältespeichers 7 verfügt über eine Wärmedämmung, so dass der Wärmefluss aus dem Kältespeicher 7 in eine Umgebung möglichst gering ist. Unterhalb der Kühlzellen 8 des Kältespeichers 7 ist ferner eine Tauwasserauffangwanne 13 vorgesehen, in der Tauwasser, das sich während des Betriebs des Kältespeichers 7 in einer Notfallsituation auf den Oberflächen der Außenwände 9 der Kühlzellen 8 bildet und schließlich herabtropft, gesammelt wird.
Während einer Notfallsituation gelangt durch einen Lufteinlass 19 ein Luftstrom, der als Trägermedium zur Abführung der benötigten Kälte verwendet wird, in den Kältespeicher 7. Dieser Luftstrom durchströmt den Kältespeicher 7 zunächst von oben nach unten und umströmt hierbei die die Strömungskanäle bildenden Zwischenräume 18 zwischen den einzelnen Kühlzellen B. Da innerhalb des Kältespeichers 7 zwischen den einzelnen Kühlzellen 8 eine Vielzahl von Strömungswegen vorhanden ist, kommt es zu einem besonders effektiven Wärmeaustausch zwischen dem in den Kühlzellen 8 bevorrateten Eis und dem als Trägermedium entlang der Kühlzellen 8 strömenden Luft. Im unteren Bereich des Kältespeichers wird die Luft schließlich umgelenkt und strömt im rechten Bereich des Kältespeichers 7 zwischen einer Mehrzahl von Kühlzellen 8 von unten nach oben, sodass eine abermalige Abkühlung des Luftstroms erfolgt.
Der auf die benötigte Temperatur herabgekühlte Luftstrom tritt schließlich auf der rechten Seite durch einen Luftauslass 20 aus dem Kältespeicher aus. Handelt es sich bei dem durch, den Kältespeicher 7 geleiteten Medium um Luft, die später dem Innenraum 4 der Fluchtkammer 1 zugeleitet werden soll, so wird je nach Auslegung der Atemluftversorgungsanlage 6 und der herrschenden Kühllast ein Teilluftstrom, der im Bypass aus dem Luftstrom der Luftversorgungsanlage 6 abgezweigt und schließlich diesem wieder zugeführt wird, oder ein Gesamtluftstrom des in den Innenraum geleiteten und von dort abgeführten Luftstroms durch den Kältespeicher 7 geführt.
Ebenso ist es denkbar, einen separaten Kältekreislauf vorzusehen, bei dem auf der Seite der Lüftungsanlage 6 mit der Atemluftaufbereitungseinheit 5 ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen ist, so dass der Kühlkreislauf mit dem darin angeordneten Kältespeicher 7 vom Luftkreislauf entkoppelt ist. In diesem Fall durchströmt das Trägermedium, bei dem es sich um Luft oder ein anderes geeignetes Trägermedium handeln kann durch den Kältespeicher 7, wird hier abgekühlt und durchströmt schließlich den belüftungsseitig vorgesehenen Wärmeübertrager der Atemluftversorgung 6, wo die im Trägermedium enthaltene Kälte an den die Atemluftversorgung 6 durchströmenden Luftstrom abgegeben wird. Nachteilig an einem zusätzlichen Kühlkreislauf, der den Kältespeicher von dem Luftkreislauf der Atemluftversorgung 6 entkoppelt, ist allerdings, dass sich der Energieaufwand für die zusätzliche Regelung und Förderung des Trägermediums erhöht.
3 zeigt schließlich in einer grafischen Darstellung die Veränderung des Gefrierpunktes bei Wasser, dem unterschiedliche Mengen von Kochsalz (NaCl) zugesetzt wurden. Während der Gefrierpunkt bei ungesalzenem Wasser noch bei 0°C liegt, sinkt er bei einem Salzgehalt von 23,3 Gew% auf einen Wert von –20°C ab.
In diesem Zusammenhang haben Versuche gezeigt, dass die Verwendung von Salzwasser mit einem Kochsalzgehalt von 14 Gew% besonders geeignet für den Einsatz in Kühlzellen eines erfindungsgemäß ausgeführten Kältespeichers ist. Sofern ein Kälteaggregat das entsprechende Kältemittel auf eine Temperatur unterhalb von –10°C abkühlt, kommt es in den einzelnen Kühlzellen zu einer Eisbildung, wobei in einer Übergangszeit sowohl Eis als auch gekühltes Wasser in den einzelnen Kühlzellen enthalten ist. Ein erfindungsgemäß ausgeführter Kältespeicher stellt die maximal mögliche Energiemenge zur Kühlung bereit, sofern sich in sämtlichen Kühlzellen das Kältemittel in gefrorenem Zustand befindet. Mit einem Kältespeicher der 800 Kühlzellen mit einem jeweiligen Volumen von 1,5 l aufweist, kann eine Energiemenge von 460 MJ zur Kühlung bereitgestellt werden. Mit einem derartigen Kältespeicher ist es möglich, den Innenraum einer Fluchtkammer welcher mit 24 Personen besetzt ist, über einen Zeitraum von wenigstens 28 Stunden auf einer Maximaltemperatur von etwa 30°C zu halten. Diese Bedingungen können eingehalten werden, selbst wenn in der unmittelbaren Umgebung der Fluchtkammer Temperaturen von etwa 60°C herrschen.
Bezugszeichenliste

1: Fluchtkammer
2: Tür
3: Kühleinheit
4: Innenraum
5: Atemluftaufbereitung
6: Atemluftversorgung
7: Kältespeicher
8: Kühlzelle
9: Kühlzellenwand
10: Kälteaggregat
11: Sensor
12: Technikbereich
13: Tauwasserauffangwanne
14: Rettungsschleuse
15: Außenwand
16: Wärmedämmung
17: Kühlraum
18: Zwischenraum
19: Einlass
20: Auslass
21: Steuereinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013014503 A1 [0005]

Claims

Fluchtkammer (1) zur Aufnahme von Schutz suchenden Personen, mit einer gasdicht verschließbaren Tür (2), durch die in geöffnetem Zustand der Tür (2) ein Innenraum (4) betretbar ist, mit einer Atemluftversorgungseinheit (6), die im Innenraum (4) Atemluft für die Personen bereitstellt und mit einer Kühleinheit (3), durch die der Innenraum (4) zumindest teilweise kühlbar ist, wobei die Kühleinheit (3) einen Kältespeicher (7) aufweist, in dem ein gekühltes Kältemittel bevorratet wird und in einem Notfall mit Hilfe eines Trägermediums Kälte aus dem Kältespeicher (7) abgeführt und zur Kühlung des Innenraums (4) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (7) wenigstens zwei, bevorzugt eine Mehrzahl von Kühlzellen (8) aufweist, in denen das Kältemittel bevorratet wird und die derart angeordnet sind, dass in einer Notfallsituation das Trägermedium die Kühlzellen (8) umströmt, um Kälte aus dem Kältespeicher (7) abzuführen.
Fluchtkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium Luft enthält.
Fluchtkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventilator zur Förderung des Trägermediums in den Innenraum ist
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium nach Durchströmen des Kältespeichers (7) mittels der Atemluftversorgungseinheit (6) wenigstens teilweise in den Innenraum (4) geleitet wird.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Strömungskanal mit der Atemluftversorgungseinheit (6) und separat hierzu ein zweiter Strömungskanal vorgesehen sind, wobei das Trägermedium durch den zweiten Strömungskanal gefördert wird.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlzellen (8) über eine das Kältemittel umgebende Gehäusewand (9) verfügen, die zumindest bereichsweise einen elastisch verformbaren Werkstoff, insbesondere einen Kunststoff, aufweist.
Fluchtkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyethylenterephthalat (PET) aufweist.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kälteaggregat (10) vorgesehen ist, das zumindest zeitweise außerhalb der Notfallsituation das Kältemittel kühlt.
Fluchtkammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit (21) vorgesehen ist, die unter Berücksichtigung wenigstens eines von einem Sensor (11) generierten Signals den Eintritt der Notfallsituation erkennt und bei Eintritt der Notfallsituation ein Steuersignal zur Außerbetriebnahme des Kälteaggregats (10) erzeugt.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlzelle (8) 0,001 bis 0,002 m³ Kältemittel bevorratet.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel Wasser aufweist.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (7) in einem gegenüber dem für die Schutz suchenden Personen vorgesehenen Innenraum (4) wärmeisolierten Kühlraum (17) angeordnet ist.
Fluchtkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Kühlzellen (8) eine Tauwasserauffangwanne (13) angeordnet ist.