DE19915801A1 - Feuerlöschanlage - Google Patents

Abstract

In einer Feuerlöschanlage wird tiefkalte Kohlensäure als Löschmittel benutzt, in der CO¶2¶ in flüssiger Phase in einem isolierten Behälter (1) gelagert ist. Der Behälter wird mittels eines Kühlaggregates (3) auf tiefer Temperatur gehalten. Aus dem Behälter (1) führt eine Verteilerleitung (5) zu einer Löschleitung (8), die mit Löschdüsen (10) versehen ist. Das aus der Flüssigphase des Behälters (1) abgezogene Löschmittel ist innerhalb der Verteilerleitung (5) vom Behälter (1) zu einem Bereichsventil (9) gegen Kälteabstrahlung geschützt, wodurch das Löschmittel in der Verteilerleitung flüssig gehalten wird. Das sich in der Verteilerleitung (5) bildende, nach oben steigende CO¶2¶-Gas wird dort abgezogen und in die Gasphase des Behälters (1) zurückgeführt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß im Brandfall an den Löschdüsen (10) sogleich flüssiges Löschmittel verfügbar ist, ohne daß erst gasförmiges Löschmittel ausgeblasen werden müßte.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Feuer­ löschanlage mit einer tiefkalten Kohlensäure (CO₂) als Lösch­ mittel, insbesondere einer CO₂-Niederdruckanlage (ca. 20 bar), in der das CO₂ in flüssiger Phase mit einer Temperatur von -18°C bis 22°C, insbesondere -20°C in einem isolierten Be­ hälter gelagert und mittels eines Kühlaggregates auf diese Tem­ peratur gehalten und von dort mittels einer Verteilerleitung mit einem Bereichsventil zu einer Löschleitung mit Löschdüsen geführt wird, sowie eine nach dem Verfahren arbeitende Feuer­ löschanlage.

Derartige Feuerlöschanlagen sind sogenannte KOTIKA-Anlagen (Kohlensäure tiefkalt). CO₂ ist ein geruchs- und farbloses Gas, ein elektrischer Nichtleiter und wirkt weder ätzend, verschmut­ zend noch korrosiv. Durch Einblasen von Kohlensäure in einen Raum kann der Sauerstoffgehalt der Raumatmosphäre reduziert werden. Im Brandfall wird durch Verdrängen des Luftsauerstoffes die Brandreaktion erstickt.

Folgeschäden oder Verschmutzungen durch das Löschmittel können ausgeschlossen werden. KOTIKA-Anlagen eignen sich zur Bekämp­ fung von Bränden in der Lackherstellung und -verarbeitung, der Lebensmittelfabrikation, in Schaltanlagen, Rechenzentren, Walz­ werken o. ä. Die Löschanlage kann über jede geeignete und anerkannte Brand­ erkennung und Löschanlagensteuerung ausgelöst werden. So kann beispielsweise mit einem pneumatisch-elektrischen oder mit ei­ nem pneumatischen Anregersystem die KOTIKA-Anlage durch Glas­ faß-Anreger und zusätzlich über eine Handauslösung angesteuert werden. Das Glasfäßchen in einem Glasfaß-Anreger platzt beim Erreichen seiner Auslösetemperatur, oder durch Betätigen der Handauslösung wird die Steuerleitung entlastet und liefert da­ mit ein pneumatisches Steuersignal.

Als Steuermedium dient CO₂-Gas aus dem Gaspolster der KOTIKA- Anlage. Der KOTIKA-Behälter steht auf einer Waage, die den Be­ hälterinhalt kontrolliert. Bei Verlust von Kohlensäure wird über einen Kontakt eine Schwundmeldung ausgelöst.

Die CO₂-Lagertemperatur von ca. -20°C wird durch das Kühlag­ gregat und die Isolierung des Behälters aufrechterhalten. Damit wird der Druck der geladenen flüssigen Kohlensäure auf ca. 20 bar gehalten. Mit dieser Technik kann Kohlensäure in großen Mengen rationell bevorratet werden. Wirtschaftlich ist ein Ein­ satz derartiger Anlagen ab einer CO₂-Lagermenge von 2000 kg. Ein KOTIKA-Behälter kann mehrere Löschbereiche über Bereichs­ ventile versorgen.

Kohlensäure wirkt in löschwirksamer Konzentration lebensbedro­ hend, daher sind bei Raumkonzentrationen größer 5%Vol CO₂ be­ sondere Vorkehrungen für den Personenschutz vorzusehen.

In der KOTIKA-Anlage bildet sich im oberen Bereich des Lösch­ mittel-Behälters und in der Verteilerleitung eine Gasphase. Die Gasmenge aus der Verteilerleitung muß im Brandfalle durch die Leitungen zu den Löschdüsen geführt werden. Somit wird im Brandfall zunächst ein CO₂-Gas aus den Löschdüsen abgeführt. Dieses Gas ist nicht löschfähig. Erst nach restloser Austragung der Gasphase wird das löschfähige Flüssiggas aus den Löschdüsen auf den Brandherd aufgebracht.

Bis die löschwirksame Flüssiggasphase wirksam wird, strömt wäh­ rens eines Zeitfaktors von ca. 10 s die CO₂-Gasphase durch das Rohrnetz bis zu den Löschdüsen. Vor allem für den Objektschutz muß bei Anwendung von CO₂-Niederdruck-Feuerlöschanlagen dieser Zeitfaktor verkürzt werden. Dies ist bei sehr schnell wirksamen Verbrennungsvorgängen, wie z. B. an Walzgerüsten für die Alumi­ niumblechherstellung, für das zu schützende Objekt im Sinne ei­ ner schnellen und effektiven Brandlöschung unerläßlich. Es müs­ sen hier aufgrund der brandspezifischen Einflußfaktoren und der damit verbundenen möglichen Schäden kürzere Gasphasen für eine erfolgreiche Brandlöschung realisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die löschfähige Flüs­ siggasphase schneller über die Löschdüsen auf den Brandherd aufzubringen. Der Zeitfaktor für die Gasphase soll ≦ 5 s sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das aus der Flüssigphase des Behälters abgezogene Löschmittel innerhalb der Verteiler­ leitung vom Behälter bis zum Bereichsventil gegen Kälteabstrah­ lung geschützt und somit das Löschmittel in der Verteilerlei­ tung flüssig gehalten wird, und daß das sich in der Verteiler­ leitung bildende nach oben steigende CO₂-Gas dort abgezogen und in die Gasphase des Behälters zurückgeführt wird.

Mit dieser Maßnahme steht löschfähiges flüssiges CO₂ bis in den Bereich des Bereichsventils an, so daß und im Brandfalle sofort ein löschfähiges Mittel über die Löschdüsen auf den Brandherd aufgetragen wird. Dieses Verfahren ist insbesondere dann in vorteilhafter Weise einsetzbar, wenn der Löschmittel-Behälter gleichhoch oder höher als das Bereichventil liegt.

Wird aus der Flüssigphase des Behälters ein Teil des flüssigen Löschmittels abgezogen und in die tieferliegende Verteilerlei­ tung geführt und gegen Kälteabstrahlung geschützt, dann wird mit Sicherheit vermieden, daß sich die Verteilerleitung mit Gas füllt.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme ist darin zu sehen, daß das flüssige Löschmittel mittels einer CO₂-Pumpe in einen Zwangsumlauf versetzt wird. Mit dem Zwangsumlauf des flüssigen CO₂ wird jederzeit sichergestellt, daß sich in der Verteiler­ leitung keine Gasphase bildet. Sollte sich jedoch eine Gasphase bilden, kann diese abgezogen werden. Somit ist die Forderung nach einem Beginn der Löschwirksamkeit der Anlage von ≦ 5 s er­ füllt.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das CO₂ mittels zweier oder mehrerer CO₂-Pumpen gefördert wird, die parallel geschaltet und separat absperrbar sind. Hiermit wird eine absolute Betriebssi­ cherheit geschaffen. Mit dieser Maßnahme kann bei einer der beiden Pumpen während des laufenden Betriebes eine Wartung oder Instandhaltung durchgeführt werden. Außerdem kann bei Ausfall einer Pumpe der Betrieb mit einer Pumpe weiter aufrechterhalten werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme wird darin gesehen, daß die Feuerlöschanlage in einem Gleichdrucksystem mit einem Gas­ ausgleich gefahren und das rückgeführte CO₂-Gas zusätzlich ge­ kühlt wird.

Hiermit wird eine klassische CO₂-Niederdruckanlage mit einem Gasausgleichssystem und separatem Kühlaggregat für die Flüssig­ lagerung bis zum Bereichsventil ausgestattet. Das Gasaus­ gleichssystem mit der Rückführung zum Löschmittel-Behälter ver­ hindert auch hier die Gasphase in der Verteilerleitung. Dabei können die beiden Kühlaggregate über eine Kaskadenschaltung ge­ steuert werden, wobei im Normalbetrieb die Steuerung beider Kühlaggregate mittels eines Pressostaten erfolgt. Hierdurch wird bei einer klassischen CO₂-Niederdruckanlage ein autarker Betrieb der Gesamt-Löschanlage erreicht. Diese Verfahrensweise kann insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn der Löschmittel-Behälter höher liegt als das Bereichsventil.

Ausgehend von einer Feuerlöschanlage mit einer tiefkalten Koh­ lensäure (CO₂) als Löschmittel, das in einem isolierten mit ei­ nem Kühlaggregat verbundenen Behälter gelagert ist, von dem ei­ ne mit einem Tauchrohr, einem Absperrventil und einem Bereichs­ ventil versehene Verteilerleitung zu einer Löschleitung mit Löschdüsen abgeht, und der Behälter mit einer Füll-Leitung für das Löschmittel und einer Rückgasleitung versehen ist, wird er­ findungsgemäß zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen, daß die Verteilerleitung vom Löschmittelbehälter bis zum Bereichs­ ventil mit einer Isolierung versehen und an der höchsten Stelle der Verteilerleitung eine Gas-Rückführleitung angeschlossen ist, deren anderes Ende in die Gasphase des Löschmittelbehäl­ ters geführt ist.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung wird darin gesehen, daß ein Tauchrohr aus der Flüssigphase des Löschmittelbehälters ge­ führt und an eine Bypassleitung angeschlossen ist, deren freies Ende in die Verteilerleitung geführt und mit einer Isolierung versehen ist. Dabei kann an der höchsten Stelle der Verteiler­ leitung eine Gasrückführleitung mit Absperrventil angeschlossen und mit einem in die Gasphase des Löschmittelbehälters geführ­ ten Entnahmerohres verbunden sein.

Des weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in die Gasrückführleitung ein Wärmetauscher eingebaut ist.

Für einen Zwangumlauf wird in die Bypassleitung eine (oder meh­ rere) CO₂-Gaspumpe eingebaut.

Einzelheiten der Erfindung sind in einem Ausführungsbeispiel in einer Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Feuerlöschanlage mit einem lotrechten Tauchrohr für das Löschmittel,

Fig. 2 eine Feuerlöschanlage mit einem waagerechten Tauchrohr für das Löschmittel und

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung.

In einem Löschmittelbehälter 1 mit einer Isolierung 2 ist tief­ kalte Kohlensäure (CO₂) als Löschmittel gelagert. Eine Tempera­ tur des Löschmittels von ca. -20°C wird von einem Kühlaggregat 3 mit einer Verbindungsleitung 4 zum Löschmittelbehälter 1 auf­ rechterhalten. In den Löschmittelbehälter 1 ist gemäß Fig. 1 ein lotrechtes Tauchrohr 6 eingelassen, an das eine mit Isolie­ rung 21 versehene Verteilerleitung 5 mit einem Absperrventil 7 angeschlossen ist. Das andere Ende der Verteilerleitung 5 ist mit einer Löschleitung 8 mit Löschdüsen 10 verbunden und mit einem Bereichsventil 9 versehen. Die Ventile 7 und 9 können ebenfalls isoliert sein. Das Löschmittel wird über eine Füll- Leitung 11 mit einem Füllventil 12 in den Löschmittelbehälter 1 eingefüllt. Desweiteren ist eine Gasrückleitung 13 mit einem Absperrventil 14 vorgesehen. Mit 16 ist ein Sicherheitsventil in einer Sicherheitsleitung 15 bezeichnet. Eine nicht darge­ stellte Steuergasleitung ist zu einem Alarmventil einer mecha­ nischen Verzögerungseinrichtung mit einem Löschventil geführt. Der Löschleitung 8 ist eine Anregerleitung 19 mit Anreger 20, z. B. Glasfäßchen-Anreger, zugeordnet, die einmal zu einer nicht dargestellten Handauslösung und zum anderen zur Steuerleitung 37 mit einer nicht dargestellten Steuerzentrale geführt ist.

Vor dem Bereichsventil 9 ist an die Verteilerleitung 5 eine Gasrückführleitung 17 mit einem Absperrventil 18 angeschlossen, die mittels eines Entnahmerohres 40 in die Gasphase 22 des Löschmittelbehälters 1 eingeführt ist. Fernerhin ist in den Löschmittelbehälter 1 ein weiteres Tauchrohr 27 eingelassen, an das eine Bypassleitung 24 mit einem Absperrventil 25 ange­ schlossen ist. Diese mit einer Isolierung 26 versehene Bypass­ leitung 24 ist mit dem anderen Ende mit der Verteilerleitung 5 verbunden. Die Verteilerleitung 5 füllt sich im oberen Bereich mit einer Gasphase 28, wobei sich die Grenzschicht 31 auf Höhe der Grenzschicht 30 im Löschmittelbehälter 1 einstellt. Des weiteren bildet sich vor dem Bereichsventil 9 ein Gaspolster 29, das als Isolierung für das Bereichsventil 9 dient.

Gemäß Fig. 2 ist ein waagerechtes Tauchrohr 6a vorgesehen, an das die Verteilerleitung 5 angeschlossen ist. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Gasrückführleitung in zwei Teilleitungen 17a und 17b aufgeteilt, zwischen denen ein Wärmetauscher 32 eingebaut ist. Zwischen dem Bereichsventil 9 und der Teillei­ tung 17a ist eine Steuerleitung 37 vorgesehen, in die ein Steu­ erventil 38 eingebaut ist. Außerdem ist zwischen dem Wärmetau­ scher 32 und der Verteilerleitung 5 eine weitere Rückführlei­ tung 39 vorgesehen. In der Teilleitung 17b bildet sich ein Gaspolster 28a.

Gemäß Fig. 3 ist die Bypassleitung in zwei Teilleitungen 24a und 24b aufgeteilt, zwischen denen zwei parallel zueinander verlaufende Pumpenleitungen 35 und 36 vorgesehen sind, in denen jeweils eine CO₂-Pumpe 33 und 34 eingebaut ist. Die Pumpenlei­ tungen 35, 36 und die Pumpen 33, 34 sind mit einer Isolierung 26 umgeben und vor dem Bereichsventil 9 mit der Verteilerleitung 5 verbunden.

Die erfindungsgemäße Wirkung ist wie folgt:

Verfahrensvariante 1

Gemäß Fig. 1 ist ein einfacher Anlagenaufbau realisiert. Hier­ bei ist Voraussetzung, daß das Bereichsventil 9 tiefer liegt als der Löschmittelbehälter 1. Die absperrbare Bypassleitung 24 verbindet den Löschmittelbehälter 1 und die Verteilerleitung 5 zu dem Bereichsventil 9. Somit ist die Gas- und Flüssigkeits­ phase miteinander verbunden und bildet eine kommunizierende Röhre. Es stellt sich ein natürlicher Umlauf ein. Mit der Bypassleitung 24 wird verhindert, daß sich die gesamte Vertei­ lerleitung 5 mit Gas füllt und demzufolge ein verzögerter Löschvorgang eingeleitet wird.

Im Brandfalle 1 muß nur ein kleiner Kaltzer-Gasanteil abgeführt werden, so daß das flüssige Löschmittel schneller an den Lösch­ düsen 10 wirksam wird.

Verfahrensvariante 2

Hier wird eine CO₂-Niederdruck-Löschanlage mit einem Gasaus­ gleichssystem mittels eines separaten Wärmetauschers 32 für die Flüssiglagerung ausgestattet. Mit dem Wärmetauscher 32 wird die aufsteigende Gasphase 28a rückgeführt und mittels der Rückführ­ leitung 39 in die Verteilerleitung 5 rückgeführt. Über die Teilleitung 17a wird ein Gleichdrucksystem geschaffen und somit sichergestellt, daß sich die die Grenzschichten 30 und 30a im­ mer auf gleicher Höhe befinden. Bei dieser Verfahrensvariante ist die Verteilerleitung vollständig mit einem flüssigen CO₂- Löschmittel gefüllt.

Verfahrensvariante 3

Sollte die geometrische Ausgestelltung der Verteilerleitung 5 einen natürlichen Umlauf des Löschmittels nicht zulassen, so wird ein CO₂-Zwangsumlauf mittels einer oder mehrerer CO₂- Pumpen 33, 34 (Fig. 3) realisiert.

Bei der Anwendung von zwei CO₂-Pumpen kann bei Ausfall einer Pumpe der Betrieb aufrechterhalten werden. Außerdem kann wäh­ rend des laufenden Betriebes an einer Pumpe eine Wartung oder Instandhaltung durchgeführt werden.

Die Verfahrensvarianten 1 bis 3 können ohne weiteres miteinan­ der oder einzeln kombiniert werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Betreiben einer Feuerlöschanlage mit einer tiefkalten Kohlensäure (CO₂) als Löschmittel, insbesonde­ re einer CO₂-Niederdruckanlage (20 bar), in der das CO₂ in flüssiger Phase mit einer Temperatur von -18°C bis 22°C, insbesondere -20°C, in einem isolierten Behälter (1) gelagert und mittels eines Kühlaggregates (3) auf dieser Temperatur gehalten und von dort mittels einer Verteilerleitung (5) mit einem Absperrventil (7) und ei­ nem Bereichsventil (9) zu einer Löschleitung (8) mit Löschdüsen (10) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Flüssigphase des Behälters (1) abgezogene Löschmittel innerhalb der Verteilerleitung (5) vom Behäl­ ter (1) bis zum Bereichsventil (9) gegen Kälteabstrahlung geschützt und somit das Löschmittel in der Verteilerlei­ tung flüssig gehalten wird, und daß das sich in der Ver­ teilerleitung bildende nach oben steigende CO₂-Gas dort abgezogen und in die Gasphase des Behälters zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Flüssigphase des Behälters (1) ein Teilstrom des flüs­ sigen Löschmittels abgezogen und in die Verteilerleitung (5) geführt und gegen Kälteabstrahlung geschützt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuerlöschanlage in einem Gleichdrucksystem mit einem Gasausgleich gefahren und das rückgeführte CO₂-Gas zusätzlich gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung für den Löschmittelbehälter (1) und die Kühlung für das rückgeführte CO₂-Gas über eine Kaskäden­ schaltung gesteuert werden, wobei im Normalbetrieb die Steuerung beider Kühlaggregate mittels eines Pressostaten erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom des flüssigen Löschmittels mittels einer CO₂- Pumpe (33, 34) in einen Zwangsumlauf versetzt wird und so­ mit eine Verbindung der Gas- und Flüssigkeitsphasen her­ stellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das CO₂ mittels zweier CO₂-Pumpen (33, 34) gefördert wird, die parallel geschaltet und separat absperrbar sind.

7. Feuerlöschanlage zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, mit einer tiefkalten Kohlensäure (CO₂) als Löschmittel, das in einem isolierten mit einem Kühlag­ gregat (3) verbundenen Behälter (1) gelagert ist, von dem eine mit einem Tauchrohr (6), einem Absperrventil (7) und einem Bereichsventil (9) versehene Verteilerleitung (5) zu einer Löschleitung (8) mit Löschdüsen (10) abgeht, und der Behälter (1) mit einer Füll-Leitung (11) für das Löschmit­ tel und einer Rückgasleitung (13) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerleitung (5) vom Behälter (1) bis zum Be­ reichsventil (9) mit einer Isolierung (21) versehen und an der höchsten Stelle der Verteilerleitung (5) eine Gas- Rückführleitung (17) angeschlossen ist, deren anderes Ende in die Gasphase (22) des Löschmittelbehälters (1) geführt ist.

8. Feuerlöschanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tauchrohr (27) aus der Flüssigphase (23) des Löschmittelbehälters (1) geführt und an eine Bypassleitung (24) angeschlossen ist, deren freies Ende in die Vertei­ lerleitung (5) geführt und mit einer Isolierung (26) ver­ sehen ist.

9. Feuerlöschanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der höchsten Stelle der Verteilerleitung (5) eine Gasrückführleitung (17) mit Absperrventil (18) angeschlos­ sen und mit einem in die Gasphase (22) des Löschmittelbe­ hälters (1) geführten Entnahmerohres (40) verbunden ist.

10. Feuerlöschanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasrückführleitung (17a, 17b) ein Wärmetauscher (32) eingebaut ist.

11. Feuerlöschanlage nach einem der Ansprüche 7 und 10, da­ durch gekennzeichnet, daß in die Bypassleitung (24) eine CO₂-Pumpe (33) eingebaut ist.

12. Feuerlöschanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (24) über. Pumpenleitungen (35 und 36) mit zwei CO₂-Pumpen (33, 34) versehen ist, die einzeln abschaltbar und mit einer Isolierung (26a) versehen sind.