DE102017108691A1 - Method and apparatus for firefighting - Google Patents
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Abstract
Zur Brandbekämpfung in geschlossenen Schutzobjekten wird nach einer Branddetektion das Schutzobjekt luftdicht abgeschlossen und mittels Luftabsaugung ein Unterdruck in dem Schutzobjekt mittels einer Anordnung von wenigstens drei vorzugsweise unterschiedliche Funktionsprinzipien aufweisenden strömungstechnischen Verdichtern, welche besonders bevorzugt strömungstechnisch kaskadenartig angeordnet und betrieben sind, erzeugt.For fire fighting in closed protective objects, the object to be protected is sealed airtight by means of air suction and a negative pressure in the object to be protected by means of an arrangement of at least three preferably different functional principles having fluidic compressors, which are particularly preferably flow-cascade arranged and operated generated.
Description
Brände entstehen durch die zeitliche und räumliche Koinzidenz von brennbaren Stoffen, Sauerstoff und Zündenergie. Wird die Zündenergie erreicht, bei gleichzeitiger ausreichender Sauerstoffzufuhr, gerät der brennbare Stoff in Brand.Fires are caused by the temporal and spatial coincidence of flammable substances, oxygen and ignition energy. If the ignition energy is reached, with sufficient oxygen supply at the same time, the flammable substance will catch fire.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt mittels einer automatisierten Feuerbekämpfungsanlage bzw. Feuerlöschanlage einen derart entstandenen Brand mittels eines Löschmittels, beispielsweise Wasser oder Inertgas, zu löschen. Dabei wird der Brandherd direkt mit dem Löschmittel angegriffen oder die Umgebung des Brandherds wird beispielsweise mit einem Inertgas gefüllt (CO2-Löschanlage). Derartige Feuerbekämpfungs- bzw. Feuerlöschanlage sind jedoch sehr komplex, müssen regelmäßig überprüft werden und das verwendete Löschmittel muss gegebenenfalls ausgetauscht bzw. erneuert werden. Ferner kann das verwendete Löschmittel während des Löschvorgangs Sekundärschäden versuchen, beispielsweise Wasserschaden an Gebäudeteilen oder Zerstörung von elektronischen Geräten/Komponenten.It is known from the prior art by means of an automated fire fighting system or fire extinguishing system to extinguish such a fire by means of an extinguishing agent, for example water or inert gas. The fire is attacked directly with the extinguishing agent or the environment of the fire is, for example, filled with an inert gas (CO2 extinguishing system). However, such fire fighting or fire extinguishing system are very complex, must be checked regularly and the extinguishing agent used must be replaced or renewed if necessary. Furthermore, the extinguishing agent used during the deletion process can try secondary damage, such as water damage to building parts or destruction of electronic equipment / components.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Brandbekämpfung bereitzustellen, welche ohne ein Löschmittel einen Brand innerhalb eines Raumes löschen können.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for fire fighting, which can extinguish a fire within a room without an extinguishing agent.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Brandbekämpfungsvorrichtung umfassend einen Raum, in welchem eventuell entstandene Brände bekämpft werden sollen, wobei der Raum luftdicht verschließbar ist, beispielsweise mittels Klappen und/oder Türen. Weiterhin umfasst die Vorrichtung Mittel zur Branddetektion, wie z.B. Rauchmelder, Hitzemelder oder andere Geräte zur Detektion von Bränden, wobei die Mittel zur Branddetektion vorzugsweise in dem Raum der Brandbekämpfungsvorrichtung angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Anordnung von wenigstens drei vorzugsweise unterschiedliche Funktionsprinzipien aufweisenden strömungstechnischen Verdichtern, welche besonders bevorzugt strömungstechnisch kaskadenartig angeordnet bzw. betreibbar sind, wobei die Anordnung mit dem Raum der Brandbekämpfungsvorrichtung derart verbunden ist, dass die Anordnung im Brandfall zumindest einen Unterdruck in dem Raum der Brandbekämpfungsvorrichtung erzeugt. Dies wird beispielsweise mit einer Steuervorrichtung erreicht, welche bei einer Branddetektion durch die Mittel zur Branddetektion den Raum der Brandbekämpfungsvorrichtung luftdicht verschließen lässt, z.B. durch Betätigen entsprechender Klappen, und die Anordnung aktiviert und/oder ein Ventil zwischen der Anordnung und dem Raum der Brandbekämpfungsvorrichtung öffnet.The object is achieved by a fire fighting device comprising a space in which any fires are to be fought, the space being hermetically sealed, for example by means of flaps and / or doors. Furthermore, the device comprises fire detection means, such as e.g. Smoke detector, heat detector or other devices for the detection of fires, wherein the means for fire detection are preferably arranged in the space of the fire-fighting device. The device further comprises an arrangement of at least three preferably different functional principles having fluidic compressors, which are particularly preferably arranged fluidically cascaded or operated, wherein the arrangement with the space of the fire fighting device is connected such that the arrangement in case of fire at least one negative pressure in the room the firefighting device generates. This is achieved, for example, with a control device which, in the event of fire detection by the fire detection means, hermetically seals the space of the fire fighting device, e.g. by actuating corresponding flaps, and activating the arrangement and / or opening a valve between the arrangement and the space of the fire-fighting apparatus.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine kaskadenartige Anordnung von beispielsweise vier parallel betriebenen Axialverdichtern, denen beispielsweise acht parallel betriebene Radialverdichter nachgeschaltet sind, denen wiederum beispielsweise 32 parallel betriebene Seitenkanalverdichter nachgeschaltet sind. An den Ausgang eines jeden Axialverdichters schließen sich insofern zwei Radialverdichter an. An den Ausgang eines jeden Radialverdichters schließen sich insofern vier Seitenkanalverdichter an.A preferred embodiment of the invention is characterized by a cascade-like arrangement of, for example, four parallel-operated axial compressors, which, for example, are followed by eight parallel-operated centrifugal compressors, which in turn are followed by 32 side-channel compressors operated in parallel. To the output of each axial compressor so close to two centrifugal compressor. To the output of each centrifugal compressor so far close to four side channel compressor.
Der Vorteil der kaskadenartigen Anordnung besteht darin, dass mit strömungstechnischen Verdichtern gearbeitet wird, die einen genügend hohen Volumenstrom überhaupt erst ermöglichen, wobei (bei einer dreistufigen Anordnung) die Niederdruck- und Mitteldruckverdichter die an der Grenze des maximalen Differenzdrucks arbeitenden Hochdruckverdichter unterstützen.The advantage of the cascade-like arrangement is that working with fluidic compressors that allow a sufficiently high flow rate in the first place, where (in a three-stage arrangement) support the low and medium pressure compressors operating at the limit of the maximum differential pressure high pressure compressor.
Erfindungsgemäß wird mittels der Vorrichtung zur Brandbekämpfung innerhalb des Raumes der Vorrichtung zur Brandbekämpfung ein Luftdruck von höchstens 50.000 Pa geschaffen. Ein derartiger Luftdruck ist für Menschen kurzfristig nicht letal, jedoch geeignet einen entstandenen Brand ohne zusätzliche Löschmittel zu löschen.According to the invention, an air pressure of at most 50,000 Pa is created by means of the device for firefighting within the space of the device for fire fighting. Such air pressure is not lethal for humans in the short term, but suitable to extinguish a fire without additional extinguishing agents.
Der Raum der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Brandbekämpfung ist beispielsweise ein Schaltschrank, elektrisches Schaltgerät, Serverschrank, spezieller Raum für Datenverarbeitungsgeräte, Operationsräume, Reinraum, Reinstraum, oder dergleichen. Bei Räumen, in denen sich (auch vorübergehend) Personen aufhalten könnten, werden durch eine der Löschung vorausgehenden Alarmierung (siehe unten) entsprechende Vorwarnzeiten eingehalten, um Personen das gefahrlose unverzügliche Verlassen des Raumes zu ermöglichen.The space of the device according to the invention for fire fighting is, for example, a control cabinet, electrical switching device, server cabinet, special room for data processing equipment, operating rooms, clean room, clean room, or the like. In rooms where persons may (even temporarily) be present, pre-warning times (see below) will be followed by alerting prior to deletion to allow persons to leave the room without delay.
Zusätzlich zu den Mittel zur Branddetektion kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Brandbekämpfung einen Handauslöser umfassen, zum manuellen Starten der Brandbekämpfung innerhalb des Raums der erfindungsgemäßen Vorrichtung.In addition to the fire detection means, the fire fighting apparatus according to the invention may comprise a manual release for manually starting fire fighting within the space of the apparatus according to the invention.
Ferner kann der Raum der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Brandbekämpfung konstruktive Verstärkungen aufweisen, damit der Raum nicht durch den erzeugten Unterdruck beschädigt wird.Furthermore, the space of the fire fighting device according to the invention may have constructive reinforcements, so that the space is not damaged by the generated negative pressure.
Zweckmäßigerweise wird bei der Aktivierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Brandbekämpfung, also bei der Detektion eines Brandes oder der manuellen Auslösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine optischer und/oder akustischer Alarm erzeugt. Zusätzlich und/oder alternativ kein entsprechendes Signal an Brandbekämpfer wie eine öffentliche Feuerwehr und/oder eine interne Betriebsfeuerwehr gesendet werden.Appropriately, an optical and / or audible alarm is generated when activating the device according to the invention for fire fighting, so in the detection of a fire or the manual triggering of the device according to the invention. Additionally and / or alternatively no corresponding signal to firefighters like a public fire brigade and / or an internal company fire brigade.
Die Aufgabe wird ferner erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Brandbekämpfung in einem Raum, wobei der Raum luftdicht verschließbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt des Überwachens des Raums hinsichtlich der Entstehung eines Brands. Dazu wird der Raum beispielsweise mit Mitteln zur Branddetektion, z. B Rauchmelder, Feuermelder, oder ähnlichem, überwacht. Wird ein Brand in dem Raum erkannt, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Raum luftdicht verschlossen, dies wird beispielsweise mittels Klappen vor Öffnungen, wie z.B. Lüftungsöffnungen, und/oder Türen oder ähnlichen Verschlüssen, erreicht. In dem darauffolgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem Raum zumindest ein Unterdruck erzeugt, vorzugsweise wird in dem Raum ein Luftdruck von weniger als 50.000 Pa erzeugt. Dazu kann mittels einer erfindungsgemäßen Anordnung Luft aus dem luftdicht verschlossenen Raum abgepumpt werden. Alternativ ist der Raum mit der erfindungsgemäßen Anordnung verbunden, vorzugsweise über ein Ventil. Sobald der Raum luftdicht verschlossen ist, wird das Ventil zwischen dem Raum und der erfindungsgemäßen Anordnung geöffnet und durch den entstehenden Druckausgleich wird in dem Raum ein Unterdruck erzielt. Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäße Anordnung derart ausgestaltet, dass sich in dem Raum ein Luftdruck von weniger als 50.000 Pa ausbildet. Die vorbeschriebenen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden vorzugsweise von einer Steuereinrichtung ausgeführt.The object is further achieved by a method for firefighting in a room, wherein the space is airtight sealable. The method according to the invention comprises the step of monitoring the space with regard to the formation of a fire. For this purpose, the room, for example, with means for fire detection, z. B smoke detectors, fire alarms, or the like, monitored. If a fire is detected in the room, the room is hermetically sealed according to the method according to the invention, this being done, for example, by means of flaps in front of openings, e.g. Ventilation openings, and / or doors or similar closures reached. In the subsequent step of the method according to the invention, at least one negative pressure is generated in the space, preferably an air pressure of less than 50,000 Pa is generated in the space. For this purpose, air can be pumped out of the hermetically sealed space by means of an inventive arrangement. Alternatively, the space is connected to the inventive arrangement, preferably via a valve. Once the room is hermetically sealed, the valve between the room and the arrangement according to the invention is opened and by the resulting pressure equalization a negative pressure is achieved in the room. Conveniently, the arrangement according to the invention is designed such that in the space an air pressure of less than 50,000 Pa is formed. The above-described steps of the method according to the invention are preferably carried out by a control device.
Aufbau/ Schema gemäß beigefügter Skizze:Structure / scheme according to enclosed sketch:
Eine erfindungsgemäße Löschanlage ist wesentlich einfacher aufgebaut als eine Sprinkleranlage.An extinguishing system according to the invention is constructed much simpler than a sprinkler system.
Wirkungsweise:Mode of action:
Brände entstehen durch die zeitliche und räumliche Koinzidenz von brennbaren Stoffen, Sauerstoff und Zündenergie (die meisten exothermen Reaktionen benötigen diese Zündenergie). Bei einem Entstehungsbrand wird nun mittels einer Vakuumlöschanlage in einem definierten Raumvolumen (Inneres eines Schaltschrankes/ Serverracks) kleiner Serverraum, OP, Rein(st)raum ein Teil (etwa 50%) der Luft bzw. des atmosphärischen Luftdrucks (1000 hPa bzw. 100000 Pa) entfernt, so dass nur noch ein Teildruck von etwa 50000 Pa bleibt. Dieser Luftdruck entspricht einer atmosphärischen Höhe von ca. 6000 m und reicht nicht mehr zur Aufrechterhaltung einer exothermen Oxidationsreaktion aus. Die Oxidation kommt mangels Sauerstoffnachschub zum Stillstand. Somit wird auch keine Wärme mehr produziert. Der Brand erlischt augenblicklich.Fires are caused by the temporal and spatial coincidence of combustible materials, oxygen and ignition energy (most exothermic reactions require this ignition energy). In the case of an incipient fire, a part (approx. 50%) of the air or the atmospheric air pressure (1000 hPa or 100000 Pa.) Is now generated by means of a vacuum extinguishing system in a defined volume (interior of a control cabinet / server rack) ) so that only a partial pressure of about 50,000 Pa remains. This air pressure corresponds to an atmospheric altitude of about 6000 m and is no longer sufficient to maintain an exothermic oxidation reaction. The oxidation comes to a standstill for lack of oxygen replenishment. Thus, no heat is produced. The fire extinguishes immediately.
Besonderheiten:Particularities:
Schaltschränke und Serverracks müssen für den Anschluss an ein Vakuumlöschsystem konstruktiv ausgebildet sein, um einerseits überhaupt ein (Teil)vakuum bilden und halten zu können und andererseits um der Belastung des Luftdruckunterschiedes Stand zu halten. Lüftungsöffnungen sind also mit Klappen versehen sein, die sich im Brandfall bzw. Vakuumfall schließen und durch den Luftdruckunterschied selbstabdichtend abgepresst werden. Die Gehäuse werden durch Querversteifungen ausreichend stabilisiert. Das Innere eines einfachen Haushaltsstaubsaugers z.B. (engl. =vacuum cleaner) hat im Betrieb unter Volllast auch ein etwa 50% -iges Teilvakuum.Switch cabinets and server racks must be constructively designed for connection to a vacuum extinguishing system, on the one hand to be able to form and hold a (partial) vacuum at all and, on the other hand, to withstand the load of the air pressure difference. Ventilation openings are therefore to be provided with flaps which close in the event of fire or vacuum and are pressed off self-sealingly by the difference in air pressure. The housings are sufficiently stabilized by transverse stiffeners. The interior of a simple household vacuum cleaner e.g. (English = vacuum cleaner) also has an approximately 50% partial vacuum during operation under full load.
Bei sehr großen Raumvolumina (z.B. Hochregallager) kann mit Hilfe von 1-2 Gasturbinen (modifizierte Turbofan-Triebwerke) das entsprechende Luftvolumen in wenigen Minuten bewältigt werden und der Luftdruck auf die Hälfte des Normalluftdrucks abgesenkt werden. Dass ein Flugzeugtriebwerk dazu fähig ist beweist die Tatsache, dass die Luftdruckerhöhung für die Druckkabine (in ca. 12000 m Höhe herrscht während des Fluges ein Luftdruck wie in ca. 3000 m) bei den meisten Flugzeugen aus der Zapfluftleitung des Niederdruck-Axialverdichters entnommen wird.For very large volumes (such as high bay warehouses), 1-2 gas turbines (modified turbofan engines) can manage the volume of air in minutes and lower the air pressure to half the normal air pressure. That an aircraft engine is capable of proving the fact that the increase in air pressure for the pressurized cabin (at about 12000 m altitude prevails during the flight an air pressure as in about 3000 m) for most aircraft from the bleed air line of the low-pressure axial compressor proves.
Anwendungen:applications:
Eine Vielzahl von Anwendungen ist vorstellbar:
- - Inneres von Schaltschränken
- - Inneres von Serverracks
- - Kleine Serverräume
- - OP-Räume
- - Rein(st)räume
- - Inside of control cabinets
- - Inside of server racks
- - Small server rooms
- - operating rooms
- - Clean (st) rooms
Vorteile:Advantages:
- • Die Löschung hinterlässt ABSOLUT KEINE SCHÄDEN, ganz egal um welche Objekte es sich handelt;• Deletion will NOT ABSOLUTELY CAUSE DAMAGE, no matter what the object is;
- • Minimierung von Nutzungs- und Produktionsausfällen und/ oder Lagerverlusten und damit verbundenen wirtschaftlichen Konsequenzen;• minimization of use and production losses and / or storage losses and associated economic consequences;
- • Ist für Menschen nicht gefährlich, wenn Vorwarnzeiten eingehalten werden, der Luftdruck von 50000Pa ist kurzfristig nicht letal.• Is not dangerous for people, if warning times are kept, the air pressure of 50000Pa is not lethal in the short term.
Funktionsweise:Functionality:
Bei der Entstehung eines Brandes an Feststoffen wird auch in der frühen Schwelbrandphase immer Rauch freigesetzt. Dieser Brandrauch wird von einem stationären optischen Rauchmelder detektiert oder von einem sog. Ansaug-Rauchmelder (saugt Luft auch aus schwer zugänglichen Bereichen an und detektiert darin enthaltenen Rauch mit Hilfe eines eingebauten optischen Rauchsensors).The formation of a fire on solids always releases smoke in the early smoldering phase. This smoke is detected by a stationary optical smoke detector or by a so-called aspirating smoke detector (sucks in air even from hard to reach areas and detects smoke contained therein using a built-in optical smoke sensor).
Der Rauchmelder gibt sein Signal weiter an die Brandmelderzentrale (BMZ), wo es ausgewertet wird und nach einer Brandfallsteuermatrix eine Reaktion auslöst - in diesem Falle die Öffnung des Auslöseventils (7). Jedes Auslöseventil ist mit einer Ventilüberwachung (6) ausgestattet. Nach der Öffnung des Auslöseventils steht das zu löschende Volumen des Schutzobjektes (9) über das Rohrleitungssystem in direkter Verbindung mit einer erfindungsgemäßen kaskadenartigen Anordnung (5) von beispielsweise vier parallel betriebenen Axialverdichtern, denen beispielsweise acht parallel betriebene Radialverdichter nachgeschaltet sind, denen wiederum beispielsweise 32 parallel betriebene Seitenkanalverdichter nachgeschaltet sind. Die Anordnung (5) von strömungstechnischen Verdichtern erzeugt dabei in dem Gesamtvolumen, welches sich zusammensetzt aus dem zu löschenden Volumen und den Rohrleitungen von eben diesem bis zur erfindungsgemäßen Anordnung (5) von strömungstechnischen Verdichtern einen Unterdruck.The smoke detector transmits its signal to the fire alarm control panel (BMZ), where it is evaluated and triggers a reaction following a fire control matrix - in this case the opening of the triggering valve (7). Each trigger valve is equipped with a valve monitor (6). After the opening of the trigger valve, the volume to be extinguished the object to be protected (9) via the piping system in direct connection with a cascade arrangement according to the invention (5) of, for example, four parallel-operated axial compressors, which, for example, eight parallel-operated centrifugal compressor downstream, in turn, 32 in parallel operated side channel blower are connected downstream. The arrangement (5) of fluidic compressors generates in the total volume, which is composed of the volume to be extinguished and the pipes from just this to the inventive arrangement (5) of fluidic compressors a negative pressure.
Der Vorteil der kaskadenartigen Anordnung besteht darin, dass mit strömungstechnischen Verdichtern gearbeitet wird, die einen genügend hohen Volumenstrom überhaupt erst ermöglichen, wobei (bei einer dreistufigen Anordnung) die Niederdruck- und Mitteldruckverdichter die an der Grenze des maximalen Differenzdrucks arbeitenden Hochdruckverdichter unterstützen.The advantage of the cascade-like arrangement is that working with fluidic compressors that allow a sufficiently high flow rate in the first place, where (in a three-stage arrangement) support the low and medium pressure compressors operating at the limit of the maximum differential pressure high pressure compressor.
Mittels des jeweiligen Unterdruck-Sicherheitsventils (8) vor dem Schutzobjekt (9) wird verhindert, dass der Luftdruck im Gesamtsystem, also insbesondere im zu löschenden Volumenbereich zu niedrig wird, was zu strukturellen Verformungen bzw. Schäden führen könnte.By means of the respective vacuum safety valve (8) in front of the protected object (9), it is prevented that the air pressure in the overall system, that is to say in the volume area to be extinguished, becomes too low, which could lead to structural deformations or damage.
Betrieb der Anlage:Operation of the plant:
Die erfindungsgemäße Anordnung (5) von strömungstechnischen Verdichtern erzeugt bei Auslösung bzw. Aktivierung vorliegend ein ca. 50 bis 60 prozentiges Teilvakuum. Der Luftdruck in der Saugrohrleitung ist über ein Manometer ablesbar. Der Betriebsluftdruck in der Saugleitung wird kontinuierlich gemessen und elektronisch überwacht. Sobald der Betriebsluftdruck (z.B. durch technisch bedingte Gasdiffusion) einen voreingestellten Schwellenwert übersteigt, wird die Leistung der Anordnung (5) erhöht und erst dann wieder reduziert, wenn der Druckschalter (2) meldet, dass Betriebsluftdruck in der Saugrohrleitung zur erfindungsgemäßen Anordnung (5) den voreingestellten unteren Schwellenwert erreicht hat. Durch die erfindungsgemäße Anordnung strömungstechnischer Verdichter kann im Brandfall bei Öffnung eines der Auslöseventile sehr rasch im zu löschenden Volumenbereich ein ausreichend niedriger Luftdruck erzielt werden, der den Entstehungsbrand augenblicklich erlöschen lässt. Auch eine manuelle Auslösung, die einen optischen und/ oder Akustischen Alarm auslöst, ist jederzeit möglich. Über die Brandmelderzentrale wird im Brandfall, also nach Auslösen eines Rauchmelders die Feuerwehr alarmiert.The inventive arrangement (5) of fluidic compressors generated when triggered or activation present an approximately 50 to 60 percent partial vacuum. The air pressure in the intake manifold can be read via a manometer. The operating air pressure in the suction line is measured continuously and monitored electronically. As soon as the operating air pressure (eg due to technically induced gas diffusion) exceeds a preset threshold value, the power of the arrangement (5) is increased and only reduced again when the pressure switch (2) reports that operating air pressure in the intake manifold for the arrangement (5) according to the invention has reached the preset lower threshold. By means of the arrangement according to the invention of a fluidic compressor, a sufficiently low air pressure can be achieved very quickly in the volume region to be extinguished in the event of a fire when opening one of the trigger valves, which causes the genesis fire to extinguish immediately. Even a manual triggering, which triggers an optical and / or acoustic alarm, is possible at any time. In the event of a fire, ie after a smoke alarm has been triggered, the fire department is alerted via the fire alarm control panel.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |