DE19627353C1

DE19627353C1 - Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19627353C1
Application number: DE1996127353
Authority: DE
Inventors: Guenter Dorau; Torsten Claus; Guenter Knopf
Original assignee: FEUERSCHUTZ G KNOPF GmbH
Current assignee: FEUERSCHUTZ G KNOPF GmbH
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1996-06-27
Publication date: 1997-10-23
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: WO1998000201A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden, ortsfesten Brandlöschanlagen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, in brandgefährdeten Räumen automatisch auslösende Brandlöschanlagen zu installieren. Derartige Anlagen werden ausgelöst, nachdem mindestens ein Sensor, bei spielsweise in Form eines automatischen Brandmelders, in dem überwachten Raum das Vorliegen eines Brandes detektiert hat. Automatisch erfolgt hierauf eine kontinuierliche Beaufschlagung des Brandherdes mit einem Löschmittel. Dies ist im allgemeinen Wasser, gegebenenfalls mit geeigneten Zumischungen, welches mit konstanter Intensität, über eine vorbestimmte Zeit, von einer festgelegten Konfiguration und Löschmittelauswurfvorrich tungen mit einer festgelegten Ausbringungsart dem Brandherd zugeführt wird. Dabei stellt sich das Problem, daß einerseits das ausgebrachte Löschmittel nicht immer in der für den jeweiligen Brand erforderlichen Menge und Konsistenz dem Brandherd zugeführt wird, während andererseits in vielen Fällen, insbesondere der Einsatz des Löschmittels Wasser, in unnötig großer Menge erfolgt. Vielfach ist es so, daß die mit dem Einsatz einer solchen Brandlöschanlage verbundenen Wasserschäden ein wesentlich größeres Ausmaß annehmen als die eigentlichen Brandschäden. Um jedoch einen auftretenden Brand sicher löschen zu können, sind die Möglichkeiten einer generellen Verringerung der Wassermenge oder einer zeitlich begrenzten Wasserabgabe nicht in Erwägung zu ziehen. Auch der ausschließ liche Einsatz anderer Löschmittel ist problembehaftet und in vielen Fällen nicht möglich.

Zur Verringerung der genannten Probleme sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorgehensweisen bekannt. Dabei reicht die Palette der vorgeschlagenen Lösungen von vergleichsweise einfachen Maßnahmen bis hin zu einer einzelfallbezogenen aufwendigen Anpassung der Brandlöschanlage an die Gegebenheiten des jeweiligen Einsatzortes.

So offenbart beispielsweise die DE 44 36 135 mit dem Ziel einer Verringerung der beim Löschen entstehenden Wasserschäden ein Verfahren zur intervallmäßigen Abgabe von Löschmitteln.

Auch die DE 43 43 887 zeigt die Möglichkeit auf, Löschmittel - in diesem Falle im wesentlichen Löschgase - intervallmäßig auszubringen. Dabei offenbart die Druckschrift die Lehre, den intervallmäßigen Einsatz des Löschmittel bis zur Feststellung des Eintritts eines Löscherfolges zu wiederholen. Außerdem vermittelt die Lehre, zur Steuerung des Löschablaufes einen Computer einzusetzen und die Pausen zwischen den Perioden einer Löschmittelabgabe frei wählbar zu gestalten.

Aus der DE 23 44 908 sind ein Löschverfahren und eine ortsfeste Löschanlage zur Durch führung des Verfahrens bekannt, die es ermöglichen, den Eintritt eines Löscherfolges zu erkennen und dann die Zufuhr von Löschmitteln zunächst zu stoppen, aber die vorhan denen Löschmittelauswurfvorrichtungen im Bedarfsfall erneut zu öffnen, um auch wieder aufflammende Brände erneut zu bekämpfen. Eine vergleichbare Lösung offenbart die DE 22 57 035, in welcher eine stationäre Löschanlage beschrieben wird, in welcher ein zentrales, elektrisch betriebenes und von Meldern mit nicht bleibender Verformung ge steuertes Absperrventil zum Einsatz gelangt. Auch durch diese Maßnahme ist die bedarfs weise erneute Auslösung der Löschanlage möglich.

Aus der EP 0 661 081 ist es bekannt, den Brandverlauf eines möglichen Brandes anhand der örtlichen Gegebenheiten, insbesondere unter Berücksichtigung der Raumabmessungen und der stofflichen Zusammensetzung eines möglichen Brandgutes, mittels thermodyna mischer und strömungsmechanischer Methoden zu modellieren und die Brandlöschanlage entsprechend dieser Modellierung an den jeweiligen Raum angepaßt auszulegen. Basierend auf den erlangten Rechenergebnissen werden Größen, wie Anzahl der Düsen, Sprühwin kel, Wasserdurchsatz, Öffnungszeit der Ventile und weitere wesentliche Brandkenngrößen, für die zu installierende Anlage festgelegt.

All diese Maßnahmen gewährleisten jedoch noch nicht eine zufriedenstellende Verbindung der Anforderungen an eine effektive Brandlöschung mit dem Erfordernis des Ausbringens einer möglichst geringen Menge Löschmittels zur Vermeidung größerer Schäden durch den Löschvorgang selbst. Die offenbarten Löschanlagen sind entweder zwar auf die je weiligen räumlichen oder brandgutbedingten Gegebenheiten optimiert, aber bezogen auf die dabei festgelegten Löschparameter statisch ausgelegt und in ihrer Wirkungsweise im Einsatzfall unabhängig vom tatsächlichen Brandverlauf oder sie reagieren im wesentlichen nur in der Form eines Schließens der Löschdüsen nach einem eingetretenen Löscherfolg und eines gegebenenfalls wiederholten Auslösens bei erneut eintretenden Brandereignissen auf die Dynamik des Brandverlaufes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für einen dynamischen Löschmitteleinsatz bei ortsfesten Brandlöschanlagen anzugeben und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden ortsfesten Brandlöschanlagen, bei denen als Löschmittel Wasser ungemischt oder in homogenen oder heterogenen Mischungen durch räumlich verteilte Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelauswurfvor richtungen ausgebracht wird, so ausgestaltet ist, daß nach dem automatischen Auslösen der Löschanlage im Brandfall während des gesamten Löschvorganges der Brandverlauf hin sichtlich seiner energetischen, stofflichen und räumlichen Entwicklung sowie seiner Wech selwirkung mit dem Löschmittel durch Sensoren ständig erfaßt wird und entsprechend der dabei ermittelten Brandentwicklung und dem Löschverlauf eine örtlich bestimmte Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Löschmit telauswurfvorrichtungen erfolgt und die volumenbezogene Löschmittelkonzentration sowie die Art und die stoffliche Zusammensetzung des Löschmittels unter Berücksichtigung der Volumenlöschwirkung des Wassers in der Weise gesteuert werden, daß die logisch, räum lich und zeitlich richtige Verteilung des Löschmittels zu einer räumlich gezielten und mengenmäßig gesteuerten Löschmittelbeaufschlagung des Brandbereiches und der ihn umgebenden Bereiche führt, welche eine schnelle Brandlöschung mit minimalem Löschmit teleinsatz unter gleichzeitig weitgehender Vermeidung von Wasserschäden an einem durch die Löschanlage geschützten Objekt bewirkt.

Dabei ist es im Sinne der Erfindung, wenn der Volumenstrom eines als Sprühstrahl und/oder Sprühnebel ausgebrachten Löschmittels während der gesamten Dauer eines Brandes in Abhängigkeit der bei der Erfassung des Brandverlaufes gewonnenen Daten gere gelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß die Tröpfchengröße des im ausgebrachten Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles im Spek trum von Sprühstrahlen und Sprühnebelstrahlen in Abhängigkeit zum festgestellten Brand verlauf variiert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegeben, wenn im Falle des Einsatzes eines als homogene oder heterogene Mischung ausgebrachten Löschmittels die Volumenanteile der jeweiligen Mischungskomponenten angepaßt an den ermittelten Brandverlauf geregelt werden.

Entsprechend einer vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahrensregime so gestaltet, daß einzelne oder Gruppen der räumlich verteilten Lösch mittelauswurfvorrichtungen, bezogen auf ihre räumliche Anordnung und/oder Art zur Freigabe von Löschmittel, in einer an das festgestellte Brand- und Löschgeschehen ange paßten Weise angesteuert werden. Dabei wird die aufgrund der detektierten Brandwerte erfolgte Festlegung der jeweils angesteuerten Löschmittelauswurfvorrichtungen während der gesamten Dauer des Brandes fortwährend überprüft und erforderlichenfalls variiert.

Das Verfahrensregime ist in erfindungsgemäß vorteilhafter Weise so ausgelegt, daß während der gesamten Dauer eines Brandes kontinuierlich alle wesentlichen, die energe tische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierenden Größen durch Detektoren erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Brandraum bestimmenden Größen auf der Grundlage der gewonnenen Daten permanent geregelt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensführung ist es aber auch möglich, die ener getische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel während des Brandgeschehens periodisch zu erfassen und die Lösch mittelauswurfvorrichtung entsprechend anzusteuern, so daß die in Relation zu den im Brandraum ermittelten Größen stehenden Parameter zur Löschmittelausbringung zyklisch in Abhängigkeit vom Brandverlauf geregelt werden.

Durch eine Einbeziehung von Nicht-Brandkenngrößen und deren Berücksichtigung bei der Ableitung der relevanten Löschgrößen zur Ausbringung des Löschmittels ist eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gegeben. Dabei kann es sich beispiels weise um die Erfassung und Berücksichtigung von Leckagen oder Gasen handeln, die nicht durch den eigentlichen Verbrennungsprozeß entstehen aber in dem brandüberwachten Raum vorhanden sind, sei es nun durch die Brandeinwirkung oder unabhängig davon.

Es ist im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Steuerung und Regelung der Löschkenngrößen entsprechend der ermittelten Brandentwicklung manuell und/oder automatisch erfolgt. Eine vollautomatische Steuerung und Regelung ist also ebenso im Sinne der Erfindung wie ein Verfahrensregime, bei dem aus den Brandkenngrößen durch eine Steuerungseinrichtung abgeleitete Signale zur Anzeige gebracht oder akustisch vermit telt werden und als Grundlage für eine manuelle Steuerung dienen. Auch eine Kombina tion automatischer mit manueller Steuerung/Regelung ist erfindungsgemäß als vorteilhaft anzusehen.

Eine zur Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Löschmittelanwendung geeignete Vorrichtung besteht aus räumlich verteilten Sensoren und mindestens einer mit ebenfalls räumlich verteilten Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen über Rohre verbun denen, wahlweise analog steuerbaren Fördereinrichtung für Löschmittel, wobei die räum liche Anordnung und die Art der Sensoren sowie Ventile und Löschmittelauswurfvorrich tungen entsprechend den örtlichen Gegebenheiten des im Brandfall zu löschenden Gebäudes oder Raumes oder der zu löschenden Anlage oder Einrichtung und einem zu erwartenden Brandverlauf festgelegt sind und durch die Sensoren, die Ventile und die Löschmittelauswurfvorrichtungen, die zumindest teilweise analog steuerbar sind, ein räumliches Netz gebildet und derart mit einer als festverdrahtete Logik oder als programm gesteuerte Schaltung ausgeführten Steuerung verbunden ist, daß im Brandfall durch die Ableitung von Regelgrößen aus den von den Sensoren permanent eingehenden Signalen in der Steuerung und die Einwirkung dieser Regelgrößen auf Stellglieder in den diskret oder analog steuerbaren Ventilen und/oder in den Löschmittelauswurfvorrichtungen und/oder durch Einwirkung auf die Fördereinrichtungen für das Löschmittel über den gesamten Brandverlauf hinweg eine ständige Wirkverbindung zwischen den Sensoren und den Lösch mittelauswurfvorrichtungen ausgebildet ist.

Dabei ist es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, wenn die dazu verwendete Vorrichtung so ausgestaltet ist, daß in dem aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen gebildeten räumlichen Netz Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind und dabei zwischen jedem Sensor und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen für Lösch mittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvorrichtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet ist und somit jedes einzelne steuerbare Element durch einen Sensor in Abhängigkeit einer durch diesen Sensor ermittelten Brandkenngröße gesteuert wird.

Es ist aber auch eine erfindungsgemäß vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung dadurch gegeben, daß jeweils zwischen mehreren Sensoren und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvorrichtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet ist, wodurch eine Steuerung steuerbarer Elemente der Brandlöschanlage in Abhängigkeit zu mehreren unterschiedlichen, den Brand charakterisierenden Größen erfolgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gegeben, wenn je ein Sensor einer Gruppe von gesteuerten Elementen der Brandlöschanlage, wie Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvor richtungen zugeordnet ist.

Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung ist jeweils zwischen mehreren Sensoren und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brandlöschan lage, wie den Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmit telauswurfvorrichtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet.

Es ist als im Sinne der Erfindung vorteilhaft anzusehen, wenn in die Brandlöschanlage Löschmittelauswurfvorrichtungen eingeordnet sind, bei denen sich die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles proportional zu dem in Abhängigkeit vom Brandverlauf veränderten Volumenstrom des Löschmittels verändert.

Bei einer besonders vorteilhaft ausgestalteten Vorrichtung sind in das Netz aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen, solche Löschmittelauswurfvorrichtungen eingeordnet, bei denen die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseran teiles unabhängig vom Volumenstrom des Löschmittels steuerbar ist.

Durch die Einordnung analog steuerbarer Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelaus wurfvorrichtungen in die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich eine, insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gut auf den Brandverlauf abgestimmte Zusammensetzung des ausgebrachten Löschmittels, vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich bei eingesetzten Zweistoff-Löschmittelaus wurfvorrichtungen das Mischungsverhältnis zwischen dem Wasseranteil und den homo genen oder heterogenen Beimischungen in Abhängigkeit zum Brandverlauf variabel ein stellen läßt.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung einer Zweistoff-Löschmittelauswurfvor richtungen aufweisenden Brandlöschanlage sind der Volumenstrom und/oder die Tröpf chengröße für den Wasseranteil des Löschmittels unabhängig vom Anteil der homogenen oder heterogenen Beimischung regelbar.

Durch eine Einbeziehung von Sensoren und/oder Koppeleinrichtungen zu Fremdsystemen, welche der Erfassung von Nicht-Brandkenngrößen dienen, in das aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen gebildete räumliche Netz ergibt sich eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Möglichkeit der optimalen Auslegung einer Brandlöschanlage unter Berücksichtigung örtlicher und räumlicher Gegebenheiten sowie eines aus der Zusammensetzung des mög lichen Brandgutes resultierenden wahrscheinlichen Brandverlaufes wird durch das erfin dungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung um die Möglichkeit erweitert, das Löschverhalten einer solchen Brandlöschanlage an die sich aus dem tatsäch lichen Brandverlauf ergebenden jeweiligen Erfordernisse dynamisch anzupassen. Erst auf diese Weise ist es möglich, zu gewährleisten, daß ein Brandherd stets allseitig mit Lösch mittel, insbesondere Löschwasser, eingehaust, bzw. daß alle Teile eines Raumes in dem ein Brand ausgebrochen ist, von einem hinsichtlich seiner Art, seiner Menge und seiner Konsistenz optimal auf den jeweiligen Brandzustand abgestimmten Löschmittel durchsetzt werden. Die Vorteile des Löschmittels Wasser kommen so voll zum Tragen und die wesentlichen, eine erfolgreiche Brandbekämpfung bewirkenden Effekte, wie Kühleffekt, Stickeffekt oder Hitzeabsorptionseffekt wirken bei der Durchführung des erfindungsge mäßen Verfahrens in einer äußerst günstigen Weise zusammen.

Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen möglichen zeitlichen Verlauf der Wärmestromdichte bzw. der Brandinten sität mit und ohne Löschmittelbeaufschlagung.

Fig. 2 einen typischen Verlauf der Wärmeentwicklung und -abfuhr in Abhängigkeit zur Temperatur in der Umgebung eines Brandherdes beim Löschvorgang.

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Netzes von Sensoren, Ventilen und Löschmit telauswurfvorrichtungen und die zwischen ihnen über eine Steuerung bestehende Wirkverbindung.

Fig. 4 die Einzelheit X, welche in der Fig. 3 steuerungsbezogen dargestellt ist, als mögliche logische Verteilung unterschiedlicher Ventile und Löschmittelaus wurfvorrichtungen.

In der Fig. 1 ist der mögliche zeitliche Ablauf eines Brandes mit und ohne Löschmittelbe aufschlagung dargestellt. Dazu wurde die Wärmemengenstromdichte q über der Zeit t auf getragen. Die Vollinie 16 stellt den Verlauf des Brandes ohne Einwirkung von Löschmittel in einer Unterteilung in vier Phasen dar. Durch die nochmals fein unterteilte Phase I ist die Brandentstehungsphase gekennzeichnet. Der Zeitabschnitt I_A charakterisiert die Phase des selbständigen Brennens, welcher sich ein Zeitabschnitt I_B kräftigen Brennens anschließt. Der Zeitabschnitt I_C ist durch die Ausbreitung des Brandes gekennzeichnet. In der Phase II kommt es zum sogenannten Flash Over, einem Feuerübersprung. Während des mit III bezeichneten Zeitabschnittes ist der Brand voll ausgebildet. Nach dem Abbrand aller brennbaren Materialien schließt sich im Zeitabschnitt vier die Phase des Abkühlens und schließlich das Ausgehen des Feuers an. Bei automatisch auslösenden Brandlöschanla gen setzt zum Zeitpunkt t₂, bei dem eine Wärmestromdichte q(t₂) vorliegt, die Beaufschla gung mit dem Löschmittel ein, so daß sich bei einem günstigen Einsatz der Löschmittel der weitere Brandverlauf entsprechend der gestrichelten Linie 15 gestaltet. Jedoch gestaltet sich dieser günstige Ablauf nur, wenn dem Brand durch die einsetzende Löschung genü gend Wärme entzogen wird. Dabei stehen die Temperatur in unmittelbarer Umgebung des Brandes und die Wärmestromdichte in einem Zusammenhang, wie er durch die Fig. 2 verdeutlicht wird. Die geschwungene Kurve 17 mit einer jeder Temperatur T zuzuordnen den Wärmefreisetzung q₁ gibt einen solchen Zusammenhang beispielhaft an. Die Geraden 18 verdeutlichen den Wärmeentzug q₂ durch das in den Brand eingebrachte Löschmittel. Erst, wenn eine solche Gerade 18 oberhalb der Kurve 17 verläuft, also q₂ q₁ ist, tritt der Löscherfolg ein. Im Beispiel stellt sich dabei eine Umgebungstemperatur T₁ ein, die kleiner ist als die Zündtemperatur T₂. Zur Erläuterung des Brand- und Löschverlaufs anhand der Fig. 1 und Fig. 2 soll hier ein Feststoffbrand angenommen werden, der beim Übergang von der Entstehungsphase zur Vollbrand-/Flammenphase gelöscht werden soll. Im Löschvorgangsablauf ist die Flammenlöschung mittels Sprühnebel und die Glutbrand löschung mittels Sprühstrahl vorgeplant.

Eine Löschung wird dann erreicht, wenn entsprechend der in der Fig. 2 gegebenen Darstel lung der Brand unter die Temperatur T_Lösch mit der zugeordneten Wärmestromdichte q_krit abgekühlt wird bzw. ab dem kritischen Punkt C, bei dem sich ein labiles Gleichge wicht zwischen durch den Brand erzeugter und durch das Löschmittel abgeführter Wärmemenge einstellt, also die abgeführte Wärmemenge q₂ bei dazu hinreichender Löschwasserintensität größer als die durch den Brand erzeugte Wärmeentwicklung q₁ wird.

Am Ende der Entstehungsbrandphase zum Zeitpunkt t₁ soll die Temperatur über dem Brand, gemessen durch einen Temperatursensor, ca. 600°C und die äquivalente Brand wärmestromdichte ca. 400 kJ/s_*m² betragen. Ein in die Brandlöschanlage integrierter Infra-Rot-Sensor stellt infrarote Strahlung fest. Ein ebenfalls installierter Ultra-Violett-Sen sor stellt aber noch keine wesentliche ultraviolette Strahlung fest. Ebenso meldet ein im Netz der Sensoren eingeordneter Flackerfrequenzsensor noch keine größere Flammenbil dung.

Zum Zeitpunkt t₂, dem Beginn intensiver Flammenbildung, steigt die Temperatur auf über 1000°C, der Brandwärmestrom erhöht sich äquivalent auf ca. 800 kJ/s_*m², der Ultra-Vio lett-Sensor meldet das Überschreiten eines Grenzwertes ultravioletter Strahlung und der Flackerfrequenzsensor das Vorhandensein einer relevanten Flamme. In der logischen UND-Verknüpfung aller vier Brandkenngrößen wird die Löschanlage ausgelöst.

Gemäß der vorprogrammierten Löschablaufsteuerung wird der Druck über Steuereinrich tungen an einer entsprechenden Anzahl sowie entsprechend dem Brandort angeordneten Sprüh(nebel)düsen von null auf sechs Bar erhöht. Bei diesem Druck werden bei der im Rahmen der Konzipierung der Löschanlage ausgewählten Löschmittelauswurfvorrichtung Tröpfchen mit einem Durchmesser von ca. 0,2 mm erzeugt und Sprühnebel mit einer Intensität von 7,5 bis 8,0 l/min_*m², die für die (Flammen-)Löschung bei einer Brandwär mestromdichte von ca. 800 kJ/s_*m² erforderlich ist, auf den Brand aufgebracht.

Zum Zeitpunkt t₃ sei die Flamme abgelöscht, der Temperatursensor mißt 400°C. Dieser Temperatur soll im Beispiel einer Brandwärmestromdichte von 200 kJ/s_*m² entsprechen. Der Infra-Rot-Sensor meldet weiterhin das Vorhandensein infraroter Strahlung (Glutbrand!), der Ultra-Violett-Sensor sowie der Flackerfrequenzsensor geben kein aus wertbares Signal mehr ab. Gemäß der Programmierung (Löschung Flammenbrand vor Glutbrandlöschung) wird nun der Druck an den Düsen über die Steuereinrichtung auf zwei Bar reduziert, wodurch jetzt größere Tröpfchen, die zur Glutbrandlöschung erforderlich sind, erzeugt werden. Gegebenenfalls werden durch die Steuereinrichtung weitere Sprüh düsen, die größere Tröpfchen erzeugen (ca. 1 mm Durchmesser), zugeschaltet und ins gesamt gesichert, daß Löschwasser in Sprühstrahlform mit einer Intensität von 4,5 l/min_*m² auf den Glutbrand mit einer Wärmestromdichte von 200 kJ/s_*m² aufgebracht und das Löschkriterium nach Fig. 2, also q₂ q₁ erfüllt wird.

Zum Zeitpunkt t₄ liefern auch der Temperatur- und der Infra-Rot-Sensor keine auswert baren Signale mehr, der Brand wird als gelöscht betrachtet und die Löschanlage abgestellt.

Für den Fall des Brandes einer brennbaren Flüssigkeit, welcher an dieser Stelle nur kurz erläutert werden soll, ergibt sich ein ganz anderer Brandverlauf, wodurch auch eine andere Steuerung des Löschvorganges erforderlich ist. Bei einer entsprechenden darauf abge stimmten Grundauslegung der Brandlöschanlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt die dynamisch gesteuerte Ausbringung von Löschmittel aber auch in diesem Fall sicher und effektiv zum Erfolg. Die Brandentstehungsphase ist hier sehr kurz, eine Glutbrandphase gibt es nicht. Die Löschablaufsteuerung kann auf die Flammenbrand löschung reduziert werden und in Abhängigkeit von zwei (Minimum) Brandkenngrößen gesteuert werden. Möglich wären folgende Kombinationen:

- Temperatur- und Ultra-Violett-Sensor;
- Infra-Rot und Ultra-Violett-Sensor;
- Infra-Rot- und Flackerfrequenz-Sensor;
- Temperatur- und Flackerfrequenz-Sensor.

Bei Detektion des Auftretens einer Flamme wird in diesem Fall in der Regel unmittelbar die Löschanlage aktiviert und der Brand mit Sprühnebel (Tröpfchendurchmesser ca. 0,2 bis 0,1 mm) hinreichender Intensität (entsprechend der Brandwärmestromdichte) beauf schlagt und gelöscht.

Sofern durch die verwendeten Sensoren keine Wärmeentwicklung und Flammenbildung mehr festgestellt wird, kann die Löschanlage, d. h. die Abgabe von Löschwasser ab- bzw. eingestellt werden.

Die Fig. 3 gibt eine schematische und steuerungsbezogene Darstellung eines Netzes von Sensoren 3, 4, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen (Einzelheit X) und die zwischen ihnen über eine Steuererung 1 bestehende Wirkverbindung wieder. Bei den Sensoren 3 handelt es sich um Sensoren, welche unmittelbar der Erfassung von Brandkenn größen, wie Temperatur, Wärmestromdichte, brandtypische Oase und Flammenbildung dienen. Im vorliegenden Beispiel sind gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung weiterhin Sensoren 4 zum Detektieren von Nicht-Brandkenn größen in das Netz eingebunden. Bei solchen Nicht-Brandkenngrößen kann es sich bei spielsweise um Gase handeln, die zwar nicht durch das Abbrennen des brennbaren Mate rials entstehen, aber möglicherweise durch Leckagen gasführender Rohre in der Nähe des Brandherdes in einer kritischen Konzentration vorliegen. Durch die Berücksichtigung dieser Größen wird so beispielsweise auch eine mögliche Explosionsgefahr erkannt und die Löschanlage durch die Steuerung 1 in einer zur Beseitigung dieser Gefahr geeigneten Weise gesteuert. Durch die Ableitung entsprechender Steuergrößen aus den von den Detektoren bzw. Sensoren 3, 4 eintreffenden Signalen nimmt die Steuerung 1 in einer vor programmierten Weise auf die steuerbaren Ventile und Löschmittelauswurfvorrichtungen der in der Einzelheit X wiedergegebenen Anordnung Einfluß oder steuert den durch die Fördereinrichtung zugeführten Löschmittelstrom. Die in der Fig. 3 wiedergegebene Vor richtung enthält außerdem Koppelglieder 13 zu weiteren Überwachungs- und Steuersy stemen sowie Elemente 14 zur Überwachung ihrer Funktionsfähigkeit. Die Fig. 4 gibt eine mögliche logische Anordnung der Ventile und Löschmittelauswurfvorrichtungen im Bereich der in Fig. 3 steuerungsbezogen dargestellten Einzelheit X wieder. Diese Darstel lung bezieht sich nur auf die über Löschmittelleitungen 10 hergestellte Verbindung einer Fördereinrichtung 2 mit Ventilen 3, 4 und Löschmittelauswurfvorrichtungen 5, 6, 7, nicht aber auf deren steuerungsbezogene Wirkverbindung. Außerdem vermittelt die Fig. 4 keinen Eindruck von der räumlichen Verteilung der Elemente der Einzelheit X, sondern verdeutlicht nur deren mögliche logische Verbindung in Bezug auf die Löschmittelzufuhr. In dem aus Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen aufgebauten Netz sind analog steuerbare 12 und diskret steuerbare Ventile 11 mit unterschiedlichen Löschmittelaus wurfvorrichtungen in einer auf die räumlichen Gegebenheiten abgestimmten Weise logisch in Form einer Reihen- und/oder Parallelanordnung miteinander verknüpft. Die Löschmit telauswurfvorrichtungen sind ebenfalls teilweise als analog steuerbare Düsen 6 oder diskret steuerbar 5 ausgebildet. In das Netz einbezogen sind weiterhin analog steuerbare Zwei stoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen 7. Durch die Elemente 8 und 9 erfolgt eine Zugabe homogener bzw. heterogener Beimischungen zum Löschmittel. Alle in der Fig. 4 enthal tenen steuerbaren Elemente werden durch die Steuerung 1 entsprechend der Darstellung in der Fig. 3 während des gesamten Brandverlaufes auf der Grundlage der jeweils durch die Sensoren 3, 4 ermittelten stofflichen und energetischen Zustände in der Umgebung des Brandherdes gesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Steuerung
2 Fördereinrichtung
3 Sensor für Brandkenngrößen
4 Sensor für Nicht-Brandkenngrößen
5 Löschmittelauswurfvorrichtung diskret steuerbar
6 Löschmittelauswurfvorrichtung analog steuerbar
7 Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtung
8 homogene Zumischung
9 heterogene Zumischung
10 Löschmittelleitung
11 Ventil diskret steuerbar
12 Ventil analog steuerbar
13 Koppeleinrichtung
14 Überwachungseinrichtung
15 Brandverlauf bei Löschung
16 Brandverlauf ohne Löschung
17 Wärmeentwicklungs-Kurve
18 Wärmeentzugs-Kurve
C kritischer Punkt
t Zeit
T Temperatur
q Wärmestromdichte

Claims

1. Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden ortsfesten Brandlöschanlagen, bei denen als Löschmittel Wasser ungemischt oder in homogenen oder heterogenen Mischungen durch räumlich verteilte Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen ausgebracht wird, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem automatischen Auslösen der Löschanlage im Brandfall während des gesamten Löschvorganges der Brandverlauf hinsichtlich seiner energe tischen, stofflichen und räumlichen Entwicklung sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel durch Sensoren (3) ständig erfaßt wird und entsprechend der dabei ermittelten Brandentwicklung und dem Löschverlauf eine örtlich bestimmte Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) erfolgt und die volumenbezogene Lösch mittelkonzentration sowie die Art und die stoffliche Zusammensetzung des Löschmit tels unter Berücksichtigung der Volumenlöschwirkung des Wassers in der Weise gesteuert werden, daß die logisch, räumlich und zeitlich richtige Verteilung des Löschmittels zu einer räumlich gezielten und mengenmäßig gesteuerten Löschmittel beaufschlagung des Brandbereiches und der ihn umgebenden Bereiche führt, welche eine schnelle Brandlöschung mit minimalem Löschmitteleinsatz unter gleichzeitig weitgehender Vermeidung von Wasserschäden an einem durch die Löschanlage ge schützten Objekt bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringung des Löschmittels als Sprühstrahl und/oder Sprühnebel erfolgt, wobei der Volumenstrom des ausgebrachten Löschmittels während der gesamten Dauer eines Brandes in Ab hängigkeit der bei der Erfassung des Brandverlaufes gewonnenen Daten geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit zum festgestellten Brandverlauf die Tröpfchengröße des im ausgebrachten Lösch mittel enthaltenen Wasseranteiles im Spektrum von Sprühstrahlen und Sprühnebel strahlen variiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenan teile der jeweiligen Mischungskomponenten eine in Form einer homogenen oder heterogenen Mischung ausgebrachten Löschmittels in Abhängigkeit zum festgestellten Brandverlauf geregelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem ermittelten Brandverlauf festgelegt wird, welche einzelnen oder Gruppen der räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) bezogen auf ihre räumliche Anordnung und/oder Art zur Freigabe von Löschmittel angesteuert werden, wobei diese Festlegung während der gesamten Dauer des Brandes fort während überprüft und variiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wechsel wirkung mit dem Löschmittel während seiner gesamten Dauer kontinuierlich erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Brandraum bestimmenden Größen permanent auf der Grundlage der bei der Branderfassung gewonnenen Daten geregelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wech selwirkung mit dem Löschmittel während seiner gesamten Dauer periodisch erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Brandraum bestimmenden Größen zyklisch auf der Grundlage der bei der Branderfassung gewonnenen Daten geregelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch Nicht-Brandkenngrößen erfaßt und die dabei ermittelten Daten für die Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Lösch mittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) und zur Steuerung der volumenbezogenen Löschmittelkonzentration sowie der Art und der stofflichen Zusammensetzung des Löschmittels ausgewertet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und Regelung der Löschkenngrößen entsprechend der ermittelten Brandent wicklung manuell und/oder automatisch erfolgt.

10. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Löschmittelan wendung ausgebildet als Brandlöschanlage mit räumlich verteilten Sensoren (3, 4) und mindestens einer mit ebenfalls räumlich verteilten Ventilen (11, 12) und Lösch mittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über Rohre (10) verbundenen, wahlweise analog steuerbaren Fördereinrichtung (2) für Löschmittel, wobei die räumliche Anordnung und die Art der Sensoren (3, 4) sowie Ventile (11, 12) und Löschmittelauswurfvor richtungen (5, 6, 7) entsprechend den örtlichen Gegebenheiten des im Brandfall zu löschenden Gebäudes oder Raumes oder der zu löschenden Anlage oder Einrichtung und einem zu erwartenden Brandverlauf festgelegt sind und durch die Sensoren (3, 4), die Ventile (11, 12) und die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7), die zumindest teilweise analog steuerbar sind, ein räumliches Netz gebildet und derart mit einer als festverdrahtete Logik oder als programmgesteuerte Schaltung ausgeführten Steuerung (1) verbunden ist, daß im Brandfall durch die Ableitung von Regelgrößen aus den von den Sensoren (3, 4) permanent eingehenden Signalen in der Steuerung (1) und die Einwirkung dieser Regelgrößen auf Stellglieder in den steuerbaren Ventilen (11, 12) und/oder in den Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) und/oder durch Einwirkung auf die Förder einrichtungen (2) für das Löschmittel über den gesamten Brandverlauf hinweg eine ständige Wirkverbindung zwischen den Sensoren (3, 4) und den Löschmittelaus wurfvorrichtungen (5, 6, 7) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Senso ren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) gebilde ten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen ein geordnet sind, wobei zwischen jedem Sensor (3) und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steue rung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energe tische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind, wobei jeweils zwischen mehreren Sensoren (3) und je einem ge steuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Lösch mittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwick lung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind, wobei zwischen jedem Sensor (3) und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Lösch mittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwick lung des Brandes charakterisierender Größen eingeordnet sind, wobei jeweils zwischen mehreren Sensoren (3) und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brand löschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Venti len (12) oder Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Löschmittelauswurfvorrichtungen (6, 7) in die Brandlöschanlage eingeordnet sind, bei denen sich die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles proportional zu dem in Abhängigkeit vom Brandverlauf veränderten Volumenstrom des Löschmittels verändert.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Löschmittelauswurfvorrichtungen (6, 7) in die Brandlöschanlage eingeordnet sind, bei denen die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles unab hängig vom Volumenstrom des Löschmittels steuerbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brandlöschanlage steuerbare Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelauswurfvor richtungen (6, 7) eingeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei in die Brand löschanlage eingeordneten Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen (7) das Mischungsverhältnis zwischen dem Wasseranteil und den homogenen oder hetero genen Beimischungen regelbar ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei in die Brandlöschanlage eingeordneten Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen (7) der Volumenstrom und/oder die Tröpfchengröße für den Wasseranteil des Löschmit tels unabhängig vom Anteil der homogenen oder heterogenen Beimischung regelbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in das aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvor richtungen (5, 6, 7) gebildete räumliche Netz auch Sensoren (4) und/oder Koppelein richtungen (13) zu Fremdsystemen zur Erfassung von nicht Brandkenngrößen einbezogen sind.