EP0798019A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdüsung von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verdüsung von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen Download PDF

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EP0798019A1
EP0798019A1 EP96114586A EP96114586A EP0798019A1 EP 0798019 A1 EP0798019 A1 EP 0798019A1 EP 96114586 A EP96114586 A EP 96114586A EP 96114586 A EP96114586 A EP 96114586A EP 0798019 A1 EP0798019 A1 EP 0798019A1
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inert gas
extinguishing
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liquid
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French (fr)
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Frederic Aebischer
Manfred Russwurm
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Minimax GmbH and Co KG
Preussag AG Minimax
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ABB Management AG
Minimax GmbH and Co KG
Preussag AG Minimax
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0072—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using sprayed or atomised water

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for atomizing liquid extinguishing agent in the finest drops in stationary extinguishing systems.
  • Sprinkler, foam, water spray and gas extinguishing systems are usually used.
  • the object of the invention was to reduce the amount of liquid extinguishing agent required for fire extinguishing in stationary deluge systems. This object is achieved in that inert gas is added to the liquid extinguishing agent.
  • inert gas here does not refer to the state of matter at the time of addition to the liquid extinguishing agent, but the inert gas can be added to the liquid extinguishing agent in liquid or gaseous form.
  • the inert gas can be added either by admixing the inert gas with increased pressure to the extinguishing agent or the extinguishing agent with increased pressure to the inert gas.
  • the liquid extinguishing agent water is usually carried out in the network at a pressure of 8-10 bar, regardless of the water supply, such as. B. city water network, tanks, etc.
  • the inert gas is fed into the pipeline network at an increased pressure.
  • suitable admixing devices and devices for controlling the pressure in the line network such as. B. check valve, shut-off valve, control valve for the media, to a pressure increase in devices for dispensing the liquid extinguishing agent, for. B. extinguishing nozzles. This increases not only the water outlet speed at the extinguishing nozzles, but also the drop distribution and the throwing distance.
  • Drop sizes and throwing distances can be influenced by different nozzles, in particular throwing distances of up to 10 m or microdroplets can be achieved at the nozzle.
  • Another considerable advantage is that the inert gas partially dissolves in the liquid extinguishing agent under high pressure and is thus brought to the source of the fire with the droplets generated, since the dynamic process of degassing takes longer than the transport time. This leads to an improvement in the extinguishing effect, with the advantage that hidden fires can also be extinguished better.
  • the flame is separated from the combustible gas by the kinetic energy of the liquid extinguishing agent and by the degassing of the inert gas at the location of the fire by the process according to the invention.
  • the surface area of the liquid extinguishing agent is considerably enlarged by the formation of microdroplets in the area of the fire, in particular by the segregation of liquid extinguishing agent and inert gas.
  • the inert gas e.g. CO 2
  • CO 2 absorbed additional radiation energy
  • the evaporation of the liquid extinguishing agent removes energy from the fire.
  • the excess of energy in the fire area is reduced to such an extent that a high extinguishing effect is achieved which cannot be achieved by using microdroplets alone without adding inert gas.
  • Water is preferably added as the inert gas CO 2 to the liquid extinguishing agent.
  • the amount of inert gas added is optimized. If CO 2 is used , this can either be done during project planning by specifying a maximum amount of CO 2 in relation to the extinguishing object. However, it is preferred that the amount of inert gas added, particularly CO 2, is regulated as a function of the concentration in the extinguishing area during the extinguishing.
  • the amount of inert gas added is additionally regulated according to the course of the fire.
  • a device which, in addition to a supply for liquid extinguishing agent and dispensing devices for liquid extinguishing agent, is characterized in that at least one reservoir for inert gas and at least one admixing unit is provided for mixing liquid extinguishing agent and inert gas.
  • the admixing unit is located in front of (upstream from) the nozzle devices
  • At least one detector for determining the concentration of the inert gas in the extinguishing area is preferably connected to the device with at least one evaluation device, and this with at least one control device for regulating the amount of the inert gas.
  • This detector can form a unit with the detector for determining the concentration of the inert gas in the extinguishing area and can be designed in particular as a combined measuring device for electromagnetic radiation and on the principle of smoke detectors and heat detectors.
  • the opening angles of the dispensing devices for liquid extinguishing agent can be adjusted, the opening angle being determined by the amount of inert gas added.
  • the device according to the invention has a check valve 9.
  • the extinguishing water is mixed with the CO 2 flowing out of the reservoir 2.
  • Suitable shut-off devices and a control valve 8 are arranged between the reservoir 2 and the admixing unit 3.
  • the control valve is preferably connected to an evaluation device 7 for a detector 6 for the extinguishing nozzles 5 defining the extinguishing area 4.
  • the shut-off devices are e.g. B. opened via a fire alarm system, not shown, and after a delay, depending on the water supply, the control valve 8 is switched.
  • This circuit can switch the control valve 8 to intermittent or continuous flow in order to clear the way for the CO 2 as a pressure increasing and inerting medium.
  • the system automatically regulates itself to intermittent operation when the control valve 8 is open. In this case, an evaluation device 7 is not absolutely necessary.
  • the extinguishing nozzles 5 have z. B. has a spring-loaded valve seat, which, depending on the pressure at the nozzle in conjunction with a cone at the outlet opening of the nozzle, enables the opening angle to be adjusted.
  • the pressure at the nozzle can be set by the amount of extinguishing agent delivered to the mixer per unit of time.
  • the pressure increase by adding the CO 2 can, starting from 8-10 bar, preferably take place to a total pressure of 35-60 bar.
  • the amount of CO 2 released into the extinguishing area 4 remains below the toxicity limit.
  • the water initially emerges as a jet when it leaves the pipe system and is broken down into the finest drops only on the flight to the source of the fire, which results in larger throwing distances, or it emerges as the finest drops with a short range.
  • a possible icing problem in the CO 2 supply line must be prevented by known measures.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der eine verbesserte Verdüsung des flüssigen Löschmittels (Wasser) und eine größere Wurfweite der Tropfen durch Zumischung von Inertgas unter erhöhtem Druck im Rohrleitungssystem unter Verwendung einer Mischeinrichtung erreicht wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdüsung von flüssigem Löschmittel in feinsten Tropfen bei stationären Löschanlagen. Üblicherweise werden Sprinkler-, Schaum-, Sprühwasser- und Gaslöschanlagen verwendet.
  • Diese Löschanlagen haben für besondere Anwendungsfälle auch Nachteile. So kommt z. B. bei Sprinkler- und Sprühwasserlöschanlagen sehr viel Wasser zum Einsatz. Dies kann zu erheblichen Folgeschäden führen. Andererseits sind große Wasservorräte und Maschinenleistungen zu installieren. Schaumlöschanlagen erfordern einen erhöhten, technischen Aufwand. Dies führt zu hohen Kosten bei der Installation. Außerdem entstehen hohe Kosten für die Entsorgung. Bei Gaslöschanlagen, deren Löscheffekt u. a. auf der Absenkung der Sauerstoffkonzentration durch Inertisierung im Löschbereich besteht, ist ein erheblicher Aufwand für die Absicherung, insbesondere bei CO2-Löschanlagen, wegen der Personengefährdung erforderlich. Andere Löschgase, die bisher zum Einsatz kamen, wie z. B. Halon, sind z. T. aus gesetzlicher Vorschrift nicht mehr einsetzbar. Weitere Löschmittel, wie z. B. Argon, sind relativ teuer.
  • Aufgabe der Erfindung war es, bei stationären Sprühflutlöschanlagen die für die Brandlöschung notwendige Menge an flüssigem Löschmittel zu verringern. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem flüssigen Löschmittel Inertgas zugegeben wird. Die Bezeichnung Inertgas bezieht sich hier nicht auf den Aggregatzustand zum Zeitpunkt der Zugabe zu dem flüssigen Löschmittel, sondern das Inertgas kann flüssig oder gasförmig dem flüssigen Löschmittel zugegeben werden.
  • Die Zugabe des Inertgases kann erfolgen, indem entweder das Indertgas mit erhöhtem Druck dem Löschmittel oder das Löschmittel mit erhöhtem Druck dem Inertgas zugemischt wird.
  • Das flüssige Löschmittel (Wasser) wird üblicherweise im Leitungsnetz mit einem Druck von 8-10 bar geführt, unabhängig der Wasserbevorratung, wie z. B. Stadtwassernetz, Behälter usw..Demgegenüber wird das Inertgas mit einem erhöhten Druck in das Leitungsnetz eingespeist. Dies führt in Verbindung mit geeigneten Zumischeinrichtungen und Einrichtungen zur Steuerung des Drucks im Leitungsnetz, wie z. B. Rückschlagventil, Absperrventil, Regelventil für die Medien, zu einer Druckerhöhung an Einrichtungen zur Abgabe des flüssigen Löschmittels, z. B. Löschdüsen. Hierdurch werden an den Löschdüsen nicht nur die Wasseraustrittsgeschwindigkeit, sondern auch die Tropfenverteilung und die Wurfweite erhöht.
    Durch unterschiedliche Düsen können Tropfengrößen und Wurfweiten beeinflußt, insbesondere Wurfweiten von bis zu 10 m bzw. Mikrotropfen an der Düse erreicht werden.
    Ein weiterer erheblicher Vorteil ist, daß sich das Inertgas im flüssigen Löschmittel unter hohem Druck teilweise löst und auf diese Weise mit den erzeugten Tropfen zum Brandherd geführt wird, da der dynamische Vorgang der Entgasung länger dauert als die Transportzeit. Dies führt zu einer Verbesserung der Löschwirkung mit dem Vorteil, daß ebenfalls verdeckte Feuer besser gelöscht werden können.
  • Obwohl die physikalisch-chemischen Vorgänge noch nicht vollständig abgeklärt sind, läßt sich feststellen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren die Flamme durch die kinetische Energie des flüssigen Löschmittels und durch die Entgasung des Inertgases am Ort des Brandherdes vom brennbaren Gas getrennt wird.
  • Durch die Bildung von Mikrotropfen im Bereich des Brandherdes, insbesondere durch die Entmischung von flüssigem Löschmittel und Inertgas, wird die Oberfläche des flüssigen Löschmittels erheblich vergrößert. Das Inertgas (z. B. CO2) absorbiert zusätzlich Strahlungsenergie, und die Verdampfung des flüssigen Löschmittels entzieht dem Brand Energie. Dadurch wird der Energieüberschuß im Brandbereich soweit reduziert, daß ein hoher Löscheffekt erreicht wird, der allein bei der Verwendung von Mikrotropfen ohne Beimischung von Inertgas nicht zu erzielen ist.
  • Bevorzugt wird als Inertgas CO2 zum flüssigen Löschmittel Wasser zugegeben. Die Menge des zugegebenen Inertgases wird optimiert.
    Bei Verwendung von CO2 kann dies entweder bereits bei der Projektierung erfolgen, indem eine Höchstmenge an CO2 in bezug auf das Löschobjekt festgelegt wird. Bevorzugt ist aber, daß die Menge des zugegebenen Inertgases, besonders CO2, in Abhängigkeit von der Konzentration im Löschbereich während der Löschung geregelt wird.
  • Nach einem weiter bevorzugten Verfahren wird die Menge des zugegebenen Inertgases zusätzlich nach dem Brandverlauf geregelt.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die, neben einer Zufuhr für flüssiges Löschmittel und Abgabeeinrichtungen für flüssiges Löschmittel, dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigsten ein Reservoir für Inertgas und wenigstens eine Zumischeinheit für das Mischen von flüssigem Löschmittel und Inertgas vorgesehen ist. Die Zumischeinheit befindet sich vor (stromaufwärts von) den Düseneinrichtungen
  • Bevorzugt ist an der Vorrichtung wenigstens ein Detektor zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung, und diese mit wenigstens einer Regeleinrichtung zur Regelung der Menge des Inertgases, verbunden.
  • Weiter bevorzugt ist eine Vorrichtung, bei der ein Detektor zur Bestimmung des Brandverlaufs angeordnet ist.
  • Dieser Detektor kann mit dem Detektor zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich eine Einheit bilden und insbesondere als kombinierte Meßeinrichtung für elektromagnetische Strahlung sowie nach dem Prinzip der Rauchmelder und Wärmemelder ausgebildet sein.
  • Nach einer weiter bevorzugten Gestaltung der Vorrichtung sind die Öffnungswinkel der Abgabeeinrichtungen für flüssiges Löschmittel einstellbar, wobei der Öffnungswinkel von der zugemischten Inertgasmenge bestimmt ist.
    Anhand einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung näher erläutert.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist neben den üblichen Leitungen und geeigneten Absperreinrichtungen am Löschwassereintritt ein Rückschlagventil 9 auf. In der Zumischeinheit 3 wird das Löschwasser mit dem aus dem Reservoir 2 ausströmenden CO2 vermischt. Zwischen Reservoir 2 und Zumischeinheit 3 sind geeigente Absperreinrichtungen und ein Steuerventil 8 angeordnet.
    Das Steuerventil ist bevorzugt mit einer Auswerteeinrichtung 7 für einen Detektor 6 für die den Löschbereich 4 definierenden Löschdüsen 5 verbunden.
    Die Absperreinrichtungen werden z. B. über eine nicht dargestellte Brandmeldeanlage geöffnet, und nach einer Verzögerungszeit, in Abhängigkeit von der Wasserzuführung, wird das Regelventil 8 geschaltet.
    Diese Schaltung kann das Regelventil 8 auf intermittierenden oder auf kontinuierlichen Durchfluß schalten, um den Weg für das CO2 als Druckerhöhungs- und Inertisierungsmedium freizugeben.
    Bei einer optimal ausgelegten Projektierung regelt sich das System bei geöffnetem Regelventil 8 automatisch auf einen intermittierenden Betrieb ein.
    In diesem Fall ist eine Auswerteeinrichtung 7 nicht unbedingt erforderlich.
    Die Löschdüsen 5 weisen z. B. einen federbelasteten Ventilsitz auf, der in Abhängigkeit vom Druck an der Düse in Verbindung mit einem Konus an der Austrittsöffnung der Düse eine Einstellung des Öffnungswinkels ermöglicht.
  • Der Druck an der Düse kann durch die pro Zeiteinheit abgegebene Löschmittelmenge am Mischer eingestellt werden. Die Druckerhöhung durch Zugabe des CO2 kann, ausgehend von 8-10 bar, bevorzugt auf einen Gesamtdruck von 35-60 bar erfolgen.
  • Bei optimaler Projektierung oder in Verbindung mit dem Detektor 6 und Auswerteeinrichtung 7 bleibt die in den Löschbereich 4 abgegebene CO2-Menge unterhalb der Toxizitätsgrenze.
    Das Wasser tritt, je nach eingesetzter Düse, beim Verlassen des Rohrsystems vorerst als Strahl aus und zerkleinert sich in feinste Tropfen erst auf dem Flug zum Brandherd, wodurch größere Wurfweiten erzielt werden, bzw. es tritt als feinste Tropfen mit geringer Reichweite aus.
    Ein mögliches Vereisungsprolem der CO2-Zuführungsleitung muß durch bekannte Maßnahmen verhindert werden.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Verdüsung von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen, dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Löschmittel vor der Düse Inertgas zugegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß Inertgas intermittierend zugegeben wird.
  3. Verfahren nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Inertgas flüssig zugegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß Inertgas gasförmig zugegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Inertgas CO2 zugegeben wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Menge des zugegebenen Inertgases in Abhängigkeit von der Inertgaskonzentration im Löschbereich geregelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis , dadurch gekennzeichnet,
    daß die Menge des zugegebenen Inertgases nach dem Brandverlauf geregelt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Verdüsung mittels Löschdüsen mit regelbarem Öffnungswinkel erfolgt und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit vom Brandherd und vom Brandverlauf, insbesondere mittels des Druckes an den Löschdüsen, geregelt wird.
  9. Vorrichtung zum Verdüsen von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen mit einer Zufuhr (1) für flüssiges Löschmittel und mit Abgabeeinrichtung (5) für flüssiges Löschmittel, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Reservoir (2) für Inertgas vorgesehen ist und wenigstens eine Zumischeinheit (3) vor den Abgabeeinrichtungen (5) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Zumischeinheit ein Behälter angeordnet ist, in dem das Inertgas kontinuierlich dem durchströmenden Löschmittel zugegeben wird.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
    daß als Zumischeinheit eine in die Rohrleitung hineinragende Auslaßöffnung für Inertgas angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Detektor (6) zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich (4) mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (7) und diese mit wenigstens einer Regeleinrichtung (8) zur Regelung der Menge des Inertgases verbunden ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
    daß wenigstens ein Detektor zur Bestimmung des Brandverlaufs und zur Steuerung der Löschung angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausgabeeinrichtungen (5) für flüssiges Löschmittel einstellbare Öffnungswinkel aufweisen und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit von der zugemischten Inertags-Menge einstellbar ist.
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