DE19811851C2 - Inertisierungsverfahren zur Brandverhütung und -löschung in geschlossenen Räumen - Google Patents
Inertisierungsverfahren zur Brandverhütung und -löschung in geschlossenen RäumenInfo
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Abstract
Es wird ein Inertisierungsverfahren zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in geschlossenen Räumen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben. Mit dem Ziel, ein effektives Löschen eines Brandes bei möglichst geringer Lagerkapazität für die Inertgasflaschen zu ermöglichen, sieht das Verfahren vor, daß der Sauerstoffgehalt in dem umschlossenen Raum auf ein bestimmtes Grundinertisierungsniveau abgesenkt und im Falle eines Brandes rasch auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abgesenkt wird. Zur Durchführung des Verfahrens ist die Vorrichtung mit einer Sauerstoffmeßvorrichtung in dem zu überwachenden Raum ausgerüstet, mit einer ersten Anlage zur Produktion des sauerstoffverdrängenden Gases oder zur Entnahme von Sauerstoff aus dem zu überwachenden Raum, mit einer zweiten Anlage zum plötzlichen Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases in den zu überwachenden Raum, und mit einer Branderkennungsvorrichtung zum Detektieren einer Brandkenngröße in der Raumluft. Um die vorstehend geschilderte Zielsetzung zu erreichen, ist eine Steuerung vorgesehen, die in Abhängigkeit des Sauerstoffgehalts der Raumluft des zu überwachenden Raumes ein Grundinertisierungssignal an die erste Anlage abgibt, und die in Abhängigkeit eines Detektionssignals von der Branderkennungsvorrichtung ein Vollinertisierungssignal an die zweite Anlage abgibt (Fig.).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Inertisierungsverfahren
zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in ge
schlossenen Räumen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Es ist bekannt, in geschlossenen Räumen, die nur gelegentlich
von Mensch oder Tier betreten werden und deren Einrichtungen
sensibel auf Wassereinwirkung reagieren, der Brandgefahr da
durch zu begegnen, daß die Sauerstoffkonzentration in dem be
troffenen Bereich auf einen Wert von im Mittel etwa 12% ab
gesenkt wird. Bei dieser Sauerstoffkonzentration können die
meisten brennbaren Materialien nicht mehr brennen. Hauptein
satzgebiete sind EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und Vertei
lerräume, umschlossene Einrichtungen sowie Lagerbereiche mit
hochwertigen Wirtschaftsgütern. Die bei diesem Verfahren re
sultierende Löschwirkung beruht auf dem Prinzip der Sauerstoff-
Verdrängung. Die normale Umgebungsluft besteht bekanntlich zu
21% aus Sauerstoff, zu 78% aus Stickstoff und 1% aus sonsti
gen Gasen. Zum Löschen wird durch Einleiten von reinem Stick
stoff die Stickstoffkonzentration in dem betreffenden Raum wei
ter erhöht und damit der Sauerstoffanteil verringert. Es ist
bekannt, daß eine Löschwirkung einsetzt, wenn der Sauerstoff
anteil unter 15 Vol.-% absinkt. Abhängig von den in dem be
treffenden Raum vorhandenen brennbaren Materialien kann ein
weiteres Absenken des Sauerstoffanteils auf die genannten 12
Vol.-% erforderlich sein.
Bei dieser "Inertgaslöschtechnik", wie das Fluten eines brand
gefährdeten oder in Brand befindlichen Raumes durch Sauerstoff
verdrängende Gase wie Kohlendioxyd, Stickstoff, Edelgase und
Gemische daraus genannt wird, werden die Sauerstoff verdrän
genden Gase in der Regel in speziellen Nebenräumen in Stahl
flaschen komprimiert gelagert. Im Bedarfsfall wird dann das Gas
über Rohrleitungssysteme und entsprechende Austrittsdüsen in
den betreffenden Raum geleitet. Das Löschen mittels Inertgas
technik bringt jedoch gewisse Probleme mit sich und weist in
Bezug auf die Raumgröße klare Grenzen auf. Bei großen Räumen,
beispielsweise mit einer Grundfläche von 20.50 m und 6,5 m
Höhe ergibt sich ein Rauminhalt von 6500 m3. Als Stahlflaschen
kommen standardmäßig solche mit einem Fassungsvermögen von 80 l
zur Anwendung. Bei Inertgaslöschanlagen werden diese mit einem
Druck von 200 bar gefüllt, was wegen der Grenzbelastbarkeit der
zur Verfügung stehenden Armaturen die derzeit obere gängige
Größe ist. Bei 200 bar Flaschendruck fassen 80 l zum Beispiel
18,3 kg Stickstoff, was dann 16 m3 Stickstoff im entspannten
Zustand bei 1 bar Umgebungsdruck ergibt. Um den vorgenannten
Raum mit 6500 m3 Rauminhalt mit Inertgas zu fluten, wäre dann
etwa der Inhalt von 300 Stahlflaschen erforderlich. Eine solche
Flasche wiegt gefüllt ca. 100 kg, was bei 300 Flaschen ein Ge
wicht von 30 t ausmachen würde. Hinzu käme noch das Gewicht der
Rohre und der Armaturen, so daß sehr hohe Anforderungen an die
Traglastfähigkeit der Lagerräume gestellt werden müßten.
Darüber hinaus würde eine große Stellfläche für eine solche An
zahl von Flaschen benötigt. Somit ist deutlich, daß die Inert
gaslöschtechnik bei größeren Räumen auf Probleme der Lager
fähigkeit und der Tragfähigkeit der Lagerräume stößt. Die Fla
schen in einem Kellerraum zu lagern, ist auch keine zufrieden
stellende Lösung, wenngleich dort die Tragfähigkeit keine Rolle
spielt. Aus dem Keller heraus müßten lange Rohrleitungen in die
oberen Etagen verlegt werden, was einen zusätzlichen und nach
träglich häufig gar nicht zu bewältigenden Bauaufwand bedeuten
würde und darüber hinaus die Einströmzeit des Inertgases unan
gemessen verlängert.
Die US 3,893,514 A offenbart ein Inertisierungsverfahren zur Min
derung des Risikos und zum Löschen von Bränden in geschlossenen
Räumen, für die als Beispiel begehbare Banksafes, U-Boote, Tauch
glocken oder Flugzeuge angegeben sind. Das bekannte Verfahren
besteht darin, dass dem geschlossenen Raum solange Stickstoff
zugeführt wird, bis der Volumenanteil des Sauerstoffs in der Raum
luft auf 10 bis 15% abgesunken ist, wobei der Partialdruck des
Sauerstoffs auf 0,2 bis 0,3 atm. gehalten und der Gesamt-Gasdruck
in dem geschlossenen Raum auf 1,5 bis 2,0 atm. angehoben wird.
Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung wurde es angesehen, ein
Inertisierungsverfahren zur Minderung des Risikos von Bränden
und zum Löschen von Bränden in geschlossenen Räumen anzugeben,
welches ein effektives Löschen eines Brandes bei möglichst ge
ringer Lagerkapazität für die Inertgasflaschen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Intertisierungsverfahren der ein
gangs genannten Art mit folgenden Verfahrensschritten gelöst:
Zunächst wird der Sauerstoffgehalt in dem umschlossenen Raum
auf ein bestimmtes Grundinertisierungsniveau von beispielsweise
16% abgesenkt, und im Fall eines Brandes wird der Sauerstoff
gehalt auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter auf
beispielsweise 12 Vol.-% oder darunter abgesenkt. Ein Grundin
ertisierungsniveau von 16 Vol.-% Sauerstoffkonzentration bedeu
tet keinerlei Gefährdung von Personen oder Tieren, so daß die
se den Raum immer noch problemlos betreten können. Das Vollin
ertiserungsniveau kann entweder nachts eingestellt werden, wenn
keine Personen oder Tiere den betreffenden Raum betreten, oder
aber direkt als Reaktion auf einen gemeldeten Brand. Bei 12 Vol.-%
Sauerstoffkonzentration ist die Entflammbarkeit der mei
sten Materialien bereits soweit herabgesetzt, daß sich diese
nicht mehr entzünden können.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen insbeson
dere darin, daß die Anzahl der im Brandfall benötigten Behälter
für die Sauerstoff verdrängenden Inertgase deutlich reduziert
wird. Dadurch verringern sich die Gesamtkosten der Brandverhü
tungs- und Brandlöschanlage erheblich. Darüber hinaus ist
baulich eine kleinere Druckentlastungsvorrichtung erforderlich,
da im Brandfall nur ein geringeres Gasvolumen innerhalb der
kurzen zur Verfügung stehenden Zeit einströmen muß, für das
baulich eine Entlastung vorgesehen werden muß.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird ferner durch eine Vorrich
tung zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst, die zunächst
folgende Bauteile aufweist: Eine Sauerstoffmeßvorrichtung in
dem zu überwachenden Raum; eine erste Anlage zur Produktion des
Sauerstoff verdrängenden Gases oder zur Entnahme von Sauerstoff
aus dem zu überwachenden Raum; eine zweite Anlage zum plötzli
chen Einleiten eines Sauerstoff verdrängenden Gases in den zu
überwachenden Raum; und eine Branderkennungsvorrichtung zum
Detektieren einer Brandkenngröße in der Raumluft. Zur Lösung
der gestellten Aufgabe ist eine Steuerung vorgesehen, die in
Abhängigkeit des Sauerstoffgehalts der Raumluft des zu überwa
chenden Raumes ein Grundinertisierungssignal an die erste
Anlage zur Produktion des Sauerstoff verdrängenden Gases oder
zur Entnahme des Sauerstoffs abgibt, und die in Abhängigkeit
eines Detektionssignals von der Branderkennungsvorrichtung ein
Vollinertisierungssignal an die zweite Anlage abgibt.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung verwirklicht in idealer Wei
se die Verbindung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer
Branderkennungsvorrichtung. Die erfindungsgemäße Steuerung zur
Abgabe des Grundinertisierungssignals und des Vollinertisie
rungssignals berücksichtigt dabei die besonderen Gegebenheiten
des zu überwachenden Raumes, dessen Grundinertisierungsniveau
nach Größe und Art des Raumes vorher berechnet wurde.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unter
ansprüchen 2-9 angegeben, und zur Vorrichtung in den
Ansprüchen 10-13.
Vorzugsweise enthält das Inertisierungsverfahren die folgenden
weiteren 2 Verfahrensschritte, welche vor dem 1. Verfahrens
schritt, der Absenkung des Sauerstoffgehalts auf ein bestimmtes
Grundinertisierungsniveau, durchgeführt werden: Nach dieser
Weiterbildung wird zunächst der Sauerstoffgehalt in dem zu
überwachenden Raum gemessen und danach erfolgt in einem zweiten
Verfahrensschritt die Absenkung auf das Grundinertisierungs
niveau in Abhängigkeit des Sauerstoff-Meßwertes. Somit paßt
sich das Inertisierungsverfahren an gewisse Leckagen des Raumes
an, indem eine klassische Regelung des Sauerstoffgehalts in dem
zu überwachenden Raum erfolgt.
Vorzugsweise wird ein Detektor für Brandkenngrößen in das
Verfahren integriert, der im Brandfall ein Signal für die
Vollinertisierung abgibt.
Beispielsweise werden der Raumluft in dem zu überwachenden Raum
vor der Absenkung auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau
ständig repräsentative Luftproben entnommen, die einem Detektor
für Brandkenngrößen zugeführt werden, der im Brandfall ein Si
gnal für die Vollinertisierung abgibt. Diese Weiterbildung ist
die verfahrenstechnische Umsetzung der Verbindung einer bekann
ten aspirativen Branderkennungsvorrichtung mit der Inertgas
löschtechnik. Hierbei wird unter einer aspirativen Brander
kennungsvorrichtung eine Branderkennungsvorrichtung verstanden,
die über ein Rohrleitungs- oder Kanalsystem an einer Vielzahl
von Stellen eine repräsentative Teilmenge der Raumluft aktiv
ansaugt und diese Teilmenge dann einer Meßkammer mit einem
Detektor zum Erfassen einer Brandkenngröße zuleitet.
Unter dem Begriff "Brandkenngröße" werden physikalische Größen
verstanden, die in der Umgebung eines Entstehungsbrandes meß
baren Veränderungen unterliegen, zum Beispiel die Umgebungs
temperatur, der Feststoff- oder Flüssigkeits- oder Gasanteil in
der Umgebungsluft (Bildung von Rauch in Form von Partikeln oder
Aerosolen oder Dampf) oder die Umgebungsstrahlung.
Das Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise durch
führen, wenn das Grundinertisierungsniveau durch maschinelle
Produktion und nachfolgende Einleitung von Sauerstoff verdrän
genden Gasen oder aber durch eine maschinelle Sauerstoffentnah
me erfolgt. Das ist insofern machbar, als zur Absenkung auf das
Grundinertisierungsniveau mehr Zeit zur Verfügung steht, so daß
eine allmähliche Reduzierung des Sauerstoffgehalts in dem ent
sprechenden Raum durch eine Maschine ausreicht. Demgegenüber
ist für das rasche Erreichen des Vollinertisierungsniveaus
vorzugsweise ein Einleiten von Sauerstoff verdrängenden Gasen
in den umschlossenen Raum vorgesehen, wobei hier grundsätzlich
alle Inertgase verwendet werden können. Diese können in vor
teilhafter Weise in Gasbehältern bereitgestellt werden, da
selbst bei größeren Räumen das zu füllende Volumen zwischen dem
Grundinertisierungsniveau und dem Vollinertisierungsniveau
keine Probleme mehr bereitet. Darüber hinaus ist eine
maschinelle Produktion von Sauerstoff verdrängenden Gasen,
beispielsweise durch eine Stickstoffmaschine, von großem
Vorteil, da damit auch die Gasbehälter, die für die
Vollinertisierung zuständig sind, nach Benutzung wieder
aufgefüllt werden können.
Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Einleiten der
Sauerstoff verdrängenden Gase in Abhängigkeit des in dem ge
schlossenen Raum gemessenen Sauerstoffgehalts erfolgt. Dadurch
wird erreicht, daß immer nur die für die Vollinertisierung
erforderliche Gasmenge zugeführt wird.
Es wurde bereits erwähnt, daß einer der Vorteile des erfin
dungsgemäßen Verfahrens darin zu sehen ist, daß es sich mit den
bekannten Branderkennungsvorrichtungen kombinieren läßt. Bei
sogenannten aspirativen Branderkennungsvorrichtungen ist eine
ständige Kontrolle der Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten
repräsentativen Luftteilmengen erforderlich. Gemäß einer
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen,
daß die Sauerstoffmeßvorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens in dem Detektorgehäuse der Branderkennungsvorrichtung
integriert ist, wo auch die Luftstromüberwachungsvorrichtung
angeordnet ist.
Vorzugsweise erfolgt die Produktion der Sauerstoff verdrängen
den Gase zum Erreichen des Grundinertisierungsniveaus maschi
nell durch eine Stickstoffmaschine oder dergleichen. Es wurde
bereits erwähnt, daß damit in vorteilhafter Weise auch die für
die Vollinertisierung zuständigen Gasbehälter wieder befüllt
werden können, sollten sie einmal entleert worden sein.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines
Flußdiagramms näher erläutert.
Zu überwachen ist ein geschlossener Raum mit normaler Raumluft
mit dem üblichen Sauerstoffanteil von 21 Vol.-%. Um das Risiko
eines Brandes zu mindern, wird der Sauerstoffgehalt in dem um
schlossenen Raum durch Einleiten von Stickstoff aus einer
Stickstoffmaschine auf ein bestimmtes Grundinertisierungsniveau
abgesenkt. Vor und gleichzeitig mit der Absenkung auf das
Grundintertisierungsniveau wird der Sauerstoffgehalt in dem zu
überwachenden Raum ständig gemessen. Die Sollvorgabe wurde an
hand der Eigenschaften des Raumes und seiner Bestückung mit
EDV-Geräten und dergleichen vorher berechnet. Eine aspirative
Branderkennungsvorrichtung, die mit einem Detektor für Brand
kenngrößen ausgerüstet ist, saugt über ein Rohrleitungs- oder
Kanalsystem ständig repräsentative Teilmengen der Raumluft an
und führt diese Teilmengen dem Detektor für die Brandkenngrößen
zu. Wird eine Brandkenngröße detektiert und mit den üblichen
Sicherheitsschleifen auf einen Brand erkannt, so wird der Raum
rasch aus Stahlflaschen mit Stickstoff geflutet, bis eine ge
wünschte Sauerstoffkonzentration erreicht ist. Diese wurde
vorher anhand der in dem Raum befindlichen brennbaren Materia
lien bestimmt.
Solange kein Brand vorliegt, wird mit der Sauerstoffmeßvorrich
tung ständig überprüft, ob ein unterer Schwellwert einer ge
sundheitsgefährdenden Sauerstoffkonzentration erreicht ist. Ist
dies noch nicht der Fall, erhält die Stickstoffmaschine weiter
hin das Grundinertisierungssignal und flutet den Raum weiter
mit Stickstoff. Ist der gesundheitsgefährdende Schwellwert er
reicht, erfolgt eine Abfrage der Vorgabe, ob die Konditionen
für einen Nachtbetrieb oder die Konditionen für einen Tagbe
trieb hergestellt werden sollen. Soll der Raum nicht mehr durch
Personen oder Tiere betreten werden, wird das Vollinertisie
rungssignal an die Stickstoffmaschine abgegeben, woraufhin in
Abhängigkeit des gemessenen Sauerstoffgehalts eine weitere
Sauerstoffverdrängung erfolgt, bis die für den Raum und die
darin enthaltenen Materialien vorgegebene löschfähige Konzen
tration erreicht ist. Soll der Raum jedoch noch betreten
werden, wird mit Hilfe der Sauerstoffmeßvorrichtung die
Sauerstoffkonzentration auf einem nicht gesundheitsgefährdenden
Wert von etwa 16% gehalten.
Claims (13)
1. Inertisierungsverfahren zur Minderung des Risikos und
zum Löschen von Bränden in geschlossenen Räumen, mit
folgenden Verfahrensschritten:
- a) der Sauerstoffgehalt in dem umschlossenen Raum wird auf ein bestimmtes Grundinertisierungsniveau abge senkt; und
- b) im Fall eines Brandes wird der Sauerstoffgehalt rasch auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abgesenkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
folgende zusätzliche Verfahrensschritte vor Verfahrens
schritt a):
- 1. der Sauerstoffgehalt in dem zu überwachenden Raum wird gemessen;
- 2. die Absenkung auf das Grundinertisierungsniveau erfolgt in Abhängigkeit des Sauerstoff-Meßwertes.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch folgenden weiteren Verfahrensschritt
vor Verfahrensschritt b):
- 1. ein Detektor für Brandkenngrößen gibt im Brandfall ein Signal für die Vollinertisierung ab.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
folgenden weiteren Verfahrensschritt vor Verfahrensschritt
b):
- 1. der Raumluft in dem zu überwachenden Raum werden ständig repräsentative Luftproben entnommen, die einem Detektor für Brandkenngrößen zugeführt werden, der im Brandfall ein Signal für die Vollinertisierung abgibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Absenken und das Halten des gewünschten Grundinerti
sierungsniveaus durch Produktion und/oder Einleiten von
Sauerstoff verdrängenden Gasen erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Absenken und das Halten des gewünschten Grundinerti
sierungsniveaus durch eine Sauerstoffentnahmevorrichtung
erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß
das rasche weitere Absenken des Sauerstoffgehalts auf das
Vollinertisierungsniveau durch Einleiten eines Sauerstoff
verdrängenden Gases in den umschlossenen Raum erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Sauerstoff verdrängende Gas in Gasbehältern bereitge
stellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Einleiten der Sauerstoff verdrängenden Gase in
Abhängigkeit des gemessenen Sauerstoffgehalts erfolgt.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1-9, mit
einer Sauerstoffmeßvorrichtung in dem zu überwachenden Raum;
einer ersten Anlage zur Produktion des Sauerstoff verdrängenden Gases oder zur Entnahme von Sauerstoff aus dem zu überwachenden Raum;
einer zweiten Anlage zum plötzlichen Einleiten eines Sauerstoff verdrängenden Gases in den zu überwachenden Raum; und mit
einer Branderkennungsvorrichtung zum Detektieren einer Brandkenngröße in der Raumluft,
gekennzeichnet durch
eine Steuerung, die in Abhängigkeit des Sauerstoffgehalts der Raumluft des zu überwachenden Raumes ein Grundinerti sierungssignal an die erste Anlage abgibt, und die in Ab hängigkeit eines Detektionssignals von der Branderken nungsvorrichtung ein Vollinertisierungssignal an die zweite Anlage abgibt.
einer Sauerstoffmeßvorrichtung in dem zu überwachenden Raum;
einer ersten Anlage zur Produktion des Sauerstoff verdrängenden Gases oder zur Entnahme von Sauerstoff aus dem zu überwachenden Raum;
einer zweiten Anlage zum plötzlichen Einleiten eines Sauerstoff verdrängenden Gases in den zu überwachenden Raum; und mit
einer Branderkennungsvorrichtung zum Detektieren einer Brandkenngröße in der Raumluft,
gekennzeichnet durch
eine Steuerung, die in Abhängigkeit des Sauerstoffgehalts der Raumluft des zu überwachenden Raumes ein Grundinerti sierungssignal an die erste Anlage abgibt, und die in Ab hängigkeit eines Detektionssignals von der Branderken nungsvorrichtung ein Vollinertisierungssignal an die zweite Anlage abgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Branderkennungsvorrichtung eine aspirative Brander
kennungsvorrichtung ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sauerstoffmeßvorrichtung in dem Detektorgehäuse der
Branderkennungsvorrichtung integriert ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Produktion der Sauerstoff verdrängenden Gase zum
Erreichen des Grundinertisierungsniveaus maschinell,
beispielsweise durch eine Stickstoffmaschine, erfolgt.
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Effective date: 20111001 |