EP2014336A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Brandverhütung und/oder Brandlöschung in geschlossenen Räumen - Google Patents

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EP2014336A1
EP2014336A1 EP07112442A EP07112442A EP2014336A1 EP 2014336 A1 EP2014336 A1 EP 2014336A1 EP 07112442 A EP07112442 A EP 07112442A EP 07112442 A EP07112442 A EP 07112442A EP 2014336 A1 EP2014336 A1 EP 2014336A1
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EP
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inert gas
enclosed space
evaporator
air
air atmosphere
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/002—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods
    • A62C3/004—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods for freezing warehouses and storages
    • A—HUMAN NECESSITIES
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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
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for fire prevention and / or fire extinguishing in closed rooms, the indoor air atmosphere may not exceed a predetermined temperature value.
  • An enclosed space the indoor air atmosphere of which must not exceed a predeterminable temperature value, such as a cold storage, an archive or a computer room, is usually equipped with an air conditioning system in order to be able to condition the room accordingly.
  • the air conditioning system is designed and dimensioned so that a sufficient amount of heat or thermal energy from the indoor air atmosphere of the enclosed space can be dissipated to keep the temperature inside the room in a predetermined range.
  • the temperature to be maintained is usually at a value that requires a nearly permanent cooling and thus the continuous operation of an air conditioner, as this is to avoid temperature fluctuations as possible. This applies in particular to deep-freeze warehouses that are operated at temperatures down to -20 ° C.
  • an air conditioning system is also used in, for example, computer rooms or control cabinets in order to avoid - especially due to the waste heat generated in the interior of the room by electronic components, etc. - the temperature of the ambient air atmosphere assuming a critical value.
  • the dimensioning of the air conditioner is to be chosen so that at any time from the indoor air atmosphere, a sufficient amount of heat can be dissipated, so that the temperature inside the room does not exceed the predetermined temperature requirement according to need and application.
  • the amount of heat to be dissipated by the air conditioner from the room air atmosphere depends on the heat flow that diffuses through the space envelope into the interior of the room (heat conduction). If heat-radiating objects are also present in the enclosed space, the waste heat generated in the interior of the room also makes a not insignificant contribution to the amount of heat to be dissipated to the outside. In particular, in server rooms but also cabinets in which computer components are housed, the adequate removal of the resulting waste heat plays a crucial role, so that overheating and malfunction or even destruction of the electronic components can be effectively prevented.
  • Main field of application of such an "inerting technique”, as the flooding of a fire-prone room by oxygen displacing gases, such as carbon dioxide, nitrogen, noble gases and mixtures thereof is called, are computerized areas, electrical switch and distribution rooms, enclosed facilities and storage areas with high-quality assets.
  • inerting technology in rooms whose room air atmosphere must not exceed a predefinable temperature value, however, involves certain problems. This is due to the fact that the room air atmosphere of the enclosed space must be regularly or continuously traced inert gas so that a set in the indoor air atmosphere inerting can be maintained. Otherwise, the deliberately set oxygen concentration gradient would be between the room air atmosphere the enclosed space on the one hand and the outside atmosphere on the other hand depending on room tightness and air exchange rate sooner or later cancel.
  • conventional systems where the inertization technique is used as preventive fire protection are typically equipped with equipment for providing an oxygen displacing gas (inert gas).
  • This plant is designed, depending on the oxygen content in the room air atmosphere, to supply the room with an amount of inert gas sufficient to maintain the inertization level.
  • a nitrogen generator connected to a compressed air compressor is available, which generates the inert gas (in this case, the nitrogen-enriched air) directly on site as needed.
  • the normal outside air in a compressor is compressed and separated with hollow fiber membranes into nitrogen-enriched air and residual gases. While the residual gases are discharged to the outside, the nitrogen-enriched air in the enclosed space replaces a part of the room air and thus reduces the required oxygen content.
  • the supply of the nitrogen-enriched air is usually activated as soon as the oxygen concentration in the ambient air atmosphere exceeds a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold value is selected as a function of the inerting level to be maintained.
  • the nitrogen-enriched air generated in a nitrogen generator and introduced into the interior of the room has a relation to the temperature of the outside air elevated temperature.
  • the indoor air atmosphere may not exceed a predetermined temperature value, associated with increased operating costs, since the air conditioning required for the room air conditioning must be sized accordingly.
  • the present invention is therefore based on the object for enclosed spaces, the indoor air atmosphere is maintained by means of an air conditioner, etc. in a predetermined temperature range, to provide a method and apparatus for fire prevention, with the to be provided by the air conditioning cooling capacity even then must not be increased if the room air atmosphere continuously or regularly inert gas is tracked to set or maintain a certain inerting inside the enclosed space.
  • a liquefied inert gas such as nitrogen
  • a liquefied inert gas such as nitrogen
  • the inert gas vaporized from the evaporator is supplied to the room air atmosphere of the enclosed space in a controlled manner so that the oxygen content in the atmosphere of the enclosed space is either lowered to a certain inerting level and / or maintained at a certain (already set) inerting level.
  • the invention provides that the heat energy required for the evaporation of the liquid inert gas is taken directly or indirectly from the room air atmosphere of the enclosed space.
  • the object underlying the invention is achieved in that the device of the type mentioned on the one hand an oxygen measuring device for measuring the oxygen content in the Room air atmosphere of the enclosed space and on the other hand has a system for the controlled introduction of inert gas in the indoor air atmosphere of the enclosed space.
  • the system has a container for providing and storing the inert gas in liquefied form and an evaporator connected to the container.
  • the evaporator serves on the one hand to evaporate at least part of the inert gas provided in the container and on the other hand to introduce the evaporated inert gas into the ambient air atmosphere of the enclosed space.
  • the device comprises a controller which is designed to control the system for controlled introduction of inert gas in dependence on the measured oxygen content in such a way that the oxygen content in the atmosphere of the enclosed space is lowered to a specific inerting level and / or held at a certain (already set) inerting level.
  • the evaporator is designed to remove directly or indirectly the heat energy required for the evaporation of the liquid inert gas from the ambient air atmosphere of the enclosed space.
  • inerting level as used herein is meant a reduced oxygen level compared to the oxygen level of normal ambient air. This is also referred to as a “basic inerting level” if the reduced oxygen content set in the room air atmosphere does not present any endangerment to persons or animals, so that they can continue to enter the enclosed space without difficulty.
  • the basic inerting level corresponds to an oxygen content in the room air atmosphere of the enclosed space of, for example, 13% by volume to 17% by volume.
  • full inertization level is to be understood as meaning a further reduced oxygen content in comparison to the oxygen content of the basic inertization level, in which the flammability of most materials has already been reduced to such an extent that they can no longer be ignited.
  • the full inertization level is generally about 11% by volume or 12% by volume oxygen content.
  • other values are also conceivable here.
  • the device according to the invention is an installation technology implementation of the method according to the invention for providing a preventive fire protection in rooms whose indoor air atmosphere must not exceed a predetermined temperature value.
  • the evaporation of the provided inert gas is carried out within the enclosed space. It is provided that before the evaporation of the inert gas, this is supplied in liquid form arranged in the interior of the room evaporator. This is a particularly easy to implement yet effective way to remove the room air atmosphere by evaporation of the liquid inert gas inside the room a certain amount of heat (heat of evaporation) and cool the room without the use of air conditioning.
  • the provided inert gas is not vaporized inside, but outside the enclosed space.
  • the heat energy required for the evaporation of the inert gas should be removed, at least in part, via heat conduction of the ambient air atmosphere of the enclosed space in an advantageous manner.
  • an evaporator arranged outside the enclosed space is used.
  • the evaporator is preferably associated with a heat exchanger which is designed so that it allows a heat transfer from the room air atmosphere of the enclosed space to the inert gas to be evaporated in the evaporator.
  • the amount of heat energy used to evaporate the inert gas by heat conduction from the room air atmosphere is removed is adjustable in a regulated manner.
  • the thermal conductivity of a heat conductor used to remove the required amount of heat is adjustable.
  • the thermal conductivity of the heat conductor is set as a function of the actual temperature, ie the temperature currently present and measured in the enclosed space, and / or a predefinable desired temperature.
  • the device further comprises a temperature measuring device for measuring the temperature of the ambient air atmosphere of the enclosed space in order to be able to determine continuously or at predetermined times and / or events the actual temperature prevailing in the enclosed space.
  • the thermal conductivity of the heat conductor which is used to remove the amount of heat required for evaporation, can then be adjusted depending on the measured actual temperature.
  • a heat exchanger with a heat exchanger is used to transfer the amount of heat from the room air atmosphere to the inert gas to be evaporated in the evaporator.
  • the efficiency of the heat exchanger as a function of the measured actual temperature and / or a predefinable desired temperature should be adjustable via the controller.
  • An air evaporator in the context of the present invention is an evaporator which, with the aid of the room air of the enclosed space, is kept at a "moderate" temperature, at which it is possible to convert the inert gas from its liquid state of aggregation into its gaseous state of aggregation.
  • the air evaporator for example, consists of aluminum tubes with longitudinal ribs.
  • Such an air evaporator operates in particular without additional external energy, ie only by heat exchange with an amount of air that is taken from the room air atmosphere of the enclosed space.
  • the liquefied inert gas can evaporate and warm to almost the temperature of the room air atmosphere.
  • the heat energy of the air required for the evaporation of the inert gas preferably via heat conduction taken, which is supplied to the evaporator or the heat exchanger of the evaporator as hot air, so that cools this amount of air accordingly.
  • the cooling effect occurring during the evaporation of the inert gas can be used directly to cool the room.
  • an air conditioning system used for air conditioning of the room can thus be made smaller.
  • This cooling effect is in particular decoupled from the cooling capacity of an air conditioning system used to condition the enclosed space.
  • an air evaporator is used with a heat exchanger, wherein in the heat exchanger on the one hand (as a medium to be heated) the inert gas to be introduced into the enclosed space and on the other hand (as the medium to be cooled) a subset of the air from the room air atmosphere is used.
  • the heat exchanger of the air evaporator via an air duct system connected to the enclosed space, so that on the one hand the heat exchanger (as the medium to be cooled) hot air from the room air atmosphere can be supplied.
  • the air duct system is used so that after the evaporation of the liquefied inert gas, the air supplied to the heat exchanger of the air evaporator air can be introduced as cooled air (cold air) in the enclosed space.
  • this air duct system it is particularly preferable to use at least one hot air duct for removing the air from the room air atmosphere, which at the same time also serves to supply hot air from the room air atmosphere to an air conditioner used for air conditioning of the enclosed space.
  • the (warm) air supplied to the heat exchanger of the air evaporator is again introduced as cooled (cold) air into the enclosed space after the inert gas has evaporated via a cold air duct, whereby this cold air duct can also serve at the same time. to re-supply the air cooled down when needed by the air conditioner used for the air conditioning of the enclosed space to the room air atmosphere.
  • the heat exchanger can also be designed as a component of an air conditioning system used for conditioning the enclosed space.
  • the air conditioning system itself has a heat exchanger through which a subset of the air from the indoor air atmosphere is passed to transfer thermal energy from the air to a cooling medium.
  • the heat exchanger of the air conditioner upstream or downstream of the heat exchanger of the evaporator.
  • the amount of air supplied to the heat exchanger as hot air in dependence on the actual temperature and / or a predetermined target temperature is adjustable.
  • a temperature measuring device is provided for measuring the actual temperature in the ambient air atmosphere of the enclosed space.
  • the inert gas used in the inventive solution is preferably provided that this is stored in a saturated state in the container.
  • the inert gas should be stored at a temperature which is a few degrees below the critical point for the inert gas.
  • the storage of the nitrogen at a pressure in the range between 25 and 33 bar, preferably at 30 bar , and the corresponding saturation temperature takes place.
  • the tank pressure should be sufficiently high, so that the supply pressure can press the inert gas as quickly as possible to the evaporator.
  • a supply pressure of 20 to 30 bar is assumed, so that the lines which connect the container for storing the liquefied inert gas with the evaporator, may have the smallest possible diameter cable.
  • the saturation temperature would be -150 ° C, whereby a sufficiently large distance from the critical temperature of -147 ° C can be maintained.
  • the solution according to the invention is not only suitable as a preventive fire protection in which the flammability of the goods stored in this space is reduced by a preferably permanent reduction of the oxygen content in the ambient air atmosphere of the enclosed space. Rather, it is also conceivable that in the case of a fire or if necessary, the oxygen content of the room air atmosphere is further lowered to a certain Vollinertmaschinesmat, namely by the indoor air atmosphere in a controlled manner inert gas is supplied.
  • the setting (and holding) of the Vollinertmaschineshous can be done, for example, for the purpose of fire extinguishment.
  • the apparatus further comprises a fire detection device for measuring a fire characteristic in the atmosphere of the enclosed space.
  • fire characteristic physical quantities that undergo measurable changes in the environment of a fire of origin, e.g. the ambient temperature, the solid or liquid or gas content in the ambient air (formation of smoke in the form of particles or aerosols or vapor) or the ambient radiation.
  • the Vollinertmaschinesher is adjusted by machine production and subsequent introduction of an oxygen-displacing gas.
  • the inert gas it is also possible for the inert gas to be supplied or to be supplied to adjust and maintain the full inertization level to be provided in the container, which is preferably designed as a cold tank, and vaporized with the evaporator.
  • the solution according to the invention can be used as preventive fire protection in an enclosed cold storage, a computer room or in a similar room, wherein the room air atmosphere of this room must not exceed a temperature value.
  • the solution according to the invention is also particularly preferred as a preventive fire protection in an enclosed cabinet or in a similar device in which also the room air atmosphere must not exceed a temperature value.
  • a preventive fire protection measure in an air-conditioned room 10 is used.
  • the room 10 is for example a cold storage or a computer room, so a room whose indoor air atmosphere must not exceed a predetermined temperature value.
  • the air conditioner should be designed so that with the help of the air conditioning of the room air atmosphere of the room 10, a sufficient amount of heat can be removed so that the temperature in the interior of the room 10 can be maintained in a predeterminable temperature range.
  • a preventive fire protection measure for air-conditioned rooms such as cold storage or computer rooms, specified.
  • the inventive Solution is characterized by the fact that, if necessary, the cooling effect that occurs when evaporating an inert gas to be introduced into the room air atmosphere, either directly or indirectly to cool the space 10 is exploited. Accordingly, it can be achieved with the solution according to the invention that the cooling power to be provided by the air conditioning system is correspondingly reduced. This not only reduces the operating costs of the entire system, but can also be dimensioned smaller in the planning of the room 10, the air conditioning.
  • an inert gas such as nitrogen
  • a container 1 designed here as a cold tank. So that a certain level of inerting can be set and maintained as preventive fire protection in the room air atmosphere of the enclosed space 10, a Fig. 1 only schematically illustrated evaporator 16 via a liquid gas feed line 8, a portion of the stored in the container 1 inert gas 37 supplied in liquid form.
  • the evaporator 16 is disposed inside the enclosed space 10.
  • the evaporator 16 may be, for example, an air evaporator which is at least partially surrounded by the room air of the enclosed space.
  • the inert gas supplied in liquid form can be converted into its gaseous state and thus evaporated.
  • the evaporator 16 itself can briefly cool down during the evaporation of the inert gas, but it is then reheated by the room air.
  • the evaporator removes the amount of heat required to evaporate the inert gas 37 directly the room air atmosphere of the enclosed space 10, since the evaporator 16 in the interior of the room 10th is arranged. Accordingly, the room air atmosphere of the room 10 is removed during the evaporation of the liquid inert gas 37 thermal energy, as a result, the room air atmosphere of the room 10 cools accordingly.
  • This cooling effect which is used to cool down the room air atmosphere of the room 10, occurs in particular when inert gas is introduced into the room air atmosphere of the room 10.
  • the evaporator 16 is followed by an inert gas line 3, via which the inert gas evaporated in the evaporator 16 is conducted in the gaseous state to the outlet nozzles 2.
  • the supply of the liquid inert gas 37 takes place from the container 1 to the evaporator 16 in a controllable manner via a controller 11.
  • the liquefied gas line 8 is associated with a valve 9 which can be controlled accordingly via the controller 11.
  • the amount of inert gas to be vaporized in the evaporator 16 and then introduced into the space 10 is preferably regulated via a corresponding activation of the valve 9 initiated by the controller 11.
  • the controller 11 outputs a control signal via a control line 40 to the valve 9 assigned to the liquid gas supply line 8.
  • the valve 9 can be opened and closed in this manner, so that if necessary, a certain subset of the stored inert gas 37 in the container 1 - after it was supplied to the evaporator 16 and evaporated there - can be introduced into the ambient air atmosphere of the room 10.
  • the controller 11 should in particular be designed so that it independently emits a corresponding drive signal to the valve 9, when inert gas must be tracked in the room air atmosphere of the enclosed space 10 in order to adjust the oxygen content of the room air atmosphere to a certain inerting or at a certain inerting level hold.
  • the inerting level to be set or maintained in the space 10 by controlled feeding or tracking of inert gas is preferably selected as a function of the fire load of the enclosed space 10. So it is conceivable, for example, that in the indoor air atmosphere, a relatively low oxygen content of, for example, about 12 vol.%, 11 vol.% Or lower is set when highly flammable matter or goods are stored in the space 10.
  • the controller 11 controls such that - starting from an oxygen content of about 21 vol .-% - in the interior of the room 10 first established a certain inerting and then held.
  • the controller 11 is provided with a control interface 38, by means of which set values for the user to be set and / or or to be held inerting level can be entered.
  • At least one oxygen sensor 4 is arranged in the interior of the space 10, via which the oxygen content in the ambient air atmosphere of the room 10 is measured continuously or at predeterminable times or events.
  • the oxygen measured value detected by this sensor 4 can be supplied to the controller 11 via a signal line 39.
  • an aspiratively operating system is used in which representative sub-quantities of the room air are continuously drawn in via a (not explicitly shown) pipeline or channel system and these sub-quantities are supplied to the oxygen sensor 4.
  • the inert gas is stored in liquefied form in the container 1.
  • the container 1 is preferably designed for permanent thermal insulation as a double-walled cold tank.
  • the container 1 may have an inner container 36 and a supporting outer container 24.
  • the inner container 36 is made of, for example, cold-resistant Cr-Ni steel, while structural steel, etc. is used as the material for the outer container 24.
  • the space between the inner container 36 and the outer container 32 may be lined with perlite and additionally isolated by a vacuum. This allows a particularly good thermal insulation.
  • the vacuum in the space between the inner container 36 and the outer container 24 can be renewed or reset, the container 1 a vacuum connection 18, to which, for example, corresponding vacuum pumps can be connected.
  • the cold tank used in the preferred embodiment of the solution according to the invention is designed so that even when filling the container 1 with liquid inert gas, the pressure in the inner container 36 remains constant, so that even during refueling via the liquid gas line 8, inert gas is taken off in liquid form can be.
  • cryogenic inert gas is pumped via a filling port 28 into a filling line 34.
  • the filling line 34 is connected via valves 29 to 32 with the inner container 36 of the inert gas container 1.
  • a liquid gas removal is also possible via the optional liquid gas removal connection or inert gas removal connection 33.
  • the evaporator 16 is disposed in the interior of the enclosed space 10, the evaporator 16 takes the entire amount of heat required to evaporate the evaporator 16 in liquid form supplied inert gas 37, directly the room air atmosphere of the enclosed space 10.
  • the associated cooling effect can be exploited to cool the ambient air atmosphere of the enclosed space 10 accordingly.
  • This cooling effect can - in particular if the space 10 is to be cooled permanently (cold storage), or if from the room 10, in particular over a longer period of time to dissipate the waste heat generated by electronic equipment, etc. - can be used to the cooling capacity, which air conditioner used for air conditioning (cooling) of the room 10 must apply accordingly, and in particular to reduce the ongoing operating costs of the entire system.
  • the cooling effect usable for cooling down the room air atmosphere of the room 10 occurs, in particular, when inert gas is introduced into the room air atmosphere of the room 10 in order to set and / or maintain a certain level of inerting there. In particular, then the room air atmosphere of the room 10 is withdrawn thermal energy, as a result, the room air atmosphere of the room 10 cools accordingly.
  • a further evaporator 20 may be provided, but outside the room 10th is arranged.
  • This further evaporator 20 is connected in a preferred manner via a feed line 46 with the tank 1 designed as a cold tank.
  • the further evaporator 20 is used in a preferred manner, if necessary, to evaporate the withdrawn via the feed line 46 from the container 1 inert gas.
  • the amount of inert gas supplied to the further evaporator 20 can be regulated by means of a valve 19 assigned to the feed line 46, specifically by this valve 19 being preferably controlled accordingly by the controller 11.
  • the inert gas evaporated in the further evaporator 20 may also be at least partially introduced, for example, via the outlet nozzles 2 into the enclosed space 10 in order to set or maintain a certain level of inertization in the ambient air atmosphere of the enclosed space 10.
  • the output of the further evaporator 20 can be connected via a valve 21 designed here as a three-way valve to the supply line 3 and the outlet nozzles 2 arranged in the interior of the space 10.
  • the output of the further evaporator 20 may also be connected to an inert gas removal port 44 to allow the user of the plant to remove gaseous inert gas from the vessel 1, also outside the space 10.
  • the additional evaporator 20 which is arranged outside of the space 10 and thus during operation (ie during evaporation of inert gas) does not extract heat from the room air atmosphere, it is possible that in the room 10, a continuous inerting be set or held can, if a recoverable by withdrawal of heat of evaporation cooling the room 10 is not or no longer desirable.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a second preferred embodiment of the inventive solution shown. This embodiment differs from that in FIG Fig. 1 shown system in that now no evaporator is provided inside the room 10. Rather, here comes via the liquefied gas supply line. 8 with the Inertgas notioner 1 connected evaporator 16 is used, which - as well as the further evaporator 20 - is arranged outside of the space 10.
  • the valve 9 is provided, which can be controlled via the controller 11 in order to supply the evaporator 16 in a controlled manner in the inert gas container 1 stored liquefied inert gas 37.
  • the (liquid) inert gas supplied to the evaporator 16 via the liquid gas feed line 8 is vaporized in the evaporator 16 and then fed via the feed line 3 to the outlet nozzles 2 arranged in the interior of the space 10.
  • a plurality of outlet nozzles 2 are preferably provided, which are arranged distributed in the interior of the space 10 in order to be able to distribute this as evenly as possible in the space 10 when inert gas is introduced.
  • the at the in Fig. 2 shown embodiment used evaporator 16 is preferably designed as an evaporator, which is kept without supplying external energy only with the help of the room air of the enclosed space 10 at a "moderate" temperature. At this moderate temperature evaporation of the supplied liquid inert gas 37 is possible in the evaporator 16.
  • the air evaporator 16 is designed as a heat exchanger system, by which on the one hand, the inert gas to be evaporated 37 and on the other hand, a discharged from the room air atmosphere of the space 10 amount of air is passed.
  • the heat exchanger system of the evaporator 16 has an air duct system 22, 23.
  • the air duct system comprises a hot air duct 22, via which, with the aid of, for example, a pumping device 12, if necessary, a subset of the room air is sucked in and fed to the evaporator 16 or to the heat exchanger belonging to the evaporator 16.
  • the amount of room air, which is supplied to the heat exchanger associated with the evaporator 16, can be adjusted in a controlled manner via the controller 11.
  • the controller 11 via a control line 41 corresponding control signals to the pumping device 12, so that the delivery rate and possibly also the conveying direction of the pumping device 12 are adjustable. It is conceivable that the controller 11 adjusts the delivery rate of the pumping device 12, for example, as a function of a desired operating temperature of the evaporator 16 and the actual temperature of the evaporator 16 or of the heat exchanger belonging to the evaporator 16.
  • the controller 11 may be provided via which the operating temperature of the evaporator 16 is detected continuously or at predeterminable times or events.
  • This operating temperature actual value is then transmitted to the controller 11, which compares the operating temperature actual value with a predetermined desired value and adjusts the delivery rate of the pumping device 12 accordingly.
  • the setpoint of the temperature can be entered by the user of the system via the interface 38 in the controller 11.
  • the cooling effect occurring during the evaporation of the inert gas 37 can be used to cool down the ambient air atmosphere of the enclosed space 10 in a regulated manner.
  • the amount of air is adjustable, which flows through the heat exchanger of the evaporator 16 per unit time and is used to heat the inert gas to be evaporated and supplied to the space 10. It can be seen that at a low flow rate of the pumping device 12, the evaporator 16 is operable only in a throttled manner, so that via the valve 9 by the evaporator 16 per unit time to be evaporated amount of liquid gas must be reduced accordingly.
  • a further evaporator 20 is provided, which operates separately from the evaporator 16 and is connected via the line 46 with the inert gas 1.
  • the further evaporator 20 is designed to evaporate the inert gas 37 supplied via the feed line 46, without evaporative heat being removed from the room air atmosphere of the space 10 for this purpose.
  • a third preferred embodiment of the solution according to the invention is shown.
  • This third preferred embodiment substantially corresponds to the in Fig. 2 embodiment shown, but with the exception that here the evaporator 16 associated heat exchanger is heated only indirectly with the room air of the enclosed space 10.
  • the heat exchanger of the evaporator 16 (as the medium to be cooled) is operated with a liquid heat exchange medium 45.
  • the heat exchange medium 45 is stored in a heat exchanger tank 15.
  • a heat transfer from the heat exchange medium 45 can take place on the to be evaporated and introduced into the space 10 inert gas, two ports of the evaporator 16 associated heat exchanger via a supply line and a derivative with the heat exchanger tank 15 are connected.
  • the heat exchange medium stored in the heat exchanger tank 15 45 can be supplied to the heat exchanger of the evaporator 16 as a medium to be cooled.
  • the part of the heat exchanger medium 45 fed to the heat exchanger of the evaporator 16 passes through the heat exchanger of the evaporator 16 and thereby releases thermal energy to the inert gas to be evaporated and heated in the evaporator 16.
  • the cooled in the heat exchanger of the evaporator 16 heat exchange medium 45 is then returned to the heat exchanger tank 15.
  • a further heat exchanger 17 is provided, through which on the one hand a subset of the room air and on the other hand, the heat exchanger medium 45 mounted in the heat exchanger tank 15 is passed.
  • the further heat exchanger 17 is connected via an air duct system 22, 23 with the space 10.
  • the air duct system on a hot air line 22 via which, for example, with the aid of, for example, the pumping device 12, if necessary, a portion of the room air sucked and the other heat exchanger 17 can be supplied.
  • the amount of the further heat exchanger 17 supplied room air can be adjusted in a controlled manner via the controller 11.
  • the controller 11 via the control line 41 corresponding control signals to the pumping device 12 from, so that the Delivery rate and possibly also the conveying direction of the pumping device 12 are adjustable. It is conceivable that the controller 11 adjusts the delivery rate of the pumping device 12, for example, as a function of a desired temperature of the room 10 and the actual temperature of the room 10.
  • At least one temperature sensor 5 should be provided inside the room 10, via which the actual temperature of the room 10 is measured continuously or at predetermined times or events.
  • the temperature measured value can then be transmitted to the controller 11, which compares the actual temperature value with a predetermined desired value and adjusts the delivery rate of the pumping device 12 accordingly.
  • the further heat exchanger 17 In order to ensure that in the further heat exchanger 17, a heat transfer can take place from the air sucked from the room air atmosphere via the pumping device 12, two terminals of the further heat exchanger 17 are connected via a feed line and a discharge to the heat exchanger tank 15. With the help of a controllable from the controller 11 via a control line 43 pumping device 14, at least a portion of the stored in the heat exchanger tank 15 heat exchange medium 45, which is cooled accordingly during operation of the evaporator 16, the further heat exchanger 17 can be supplied as medium to be heated. The part of the heat exchanger medium 45 fed to the further heat exchanger 17 passes through the further heat exchanger 17 and absorbs thermal energy from the room air to be cooled in the further heat exchanger 17. The heated in the other heat exchanger 17 heat exchanger medium 45 is then returned to the heat exchanger tank 15.
  • the thus cooled air quantity is introduced via the cold air duct 23 belonging to the air duct system back into the ambient air atmosphere of the enclosed space 10.
  • the cooling effect occurring during the evaporation of the inert gas 37 can be used indirectly to cool down the ambient air atmosphere of the enclosed space 10 in a regulated manner.
  • the amount of air is adjustable, which flows per unit time through the further heat exchanger 17 and is used to cool down the room air atmosphere of the room 10.
  • the delivery rate or delivery rate of the pumping devices 13 and 14 via the controller 11 set by corresponding signals are transmitted via the control lines 42 and 43.
  • the amount of heat exchange medium 45 is adjustable, which flows per unit time through the heat exchanger 16 or the other heat exchanger 17 and for heating the inert gas to be supplied to the room 10 or to cool down the room air atmosphere of the room 10 is used.
  • the heat exchange medium stored in the heat exchanger tank 15 can be used as a cold or heat reservoir to independently supply thermal energy to the evaporator 16 or dissipate thermal energy from the room air as needed.
  • a further evaporator 20 may be provided, which is arranged outside of the space 10.
  • This further evaporator 20 is connected in a preferred manner via a feed line 46 with the tank 1 designed as a cold tank.
  • the further evaporator 20 is used in a preferred manner to evaporate, if necessary, a withdrawn via the feed line 46 from the container 1 inert gas.
  • the amount of inert gas supplied to the further evaporator 20 can be regulated via the valve 19 assigned to the feed line 46, specifically by this valve 19 being controlled accordingly by the controller 11.
  • the inert gas evaporated in the further evaporator 20 can be at least partially introduced, for example via the outlet nozzles 2 in the enclosed space 10 to adjust or maintain a certain inerting in the indoor atmosphere of the enclosed space 10. It is basically conceivable that the output of the further evaporator 20 is connected via a, for example, designed as a three-way valve valve with the supply line 3 and arranged in the interior of the space 10 outlet nozzles 2.
  • a temperature measuring device 5 for measuring the temperature of the room air atmosphere of the enclosed space 10 and an oxygen measuring device 4 for measuring the oxygen content in the room air atmosphere of the room 10 are further provided.
  • this temperature measuring device 5 the actual temperature prevailing in the enclosed space 10 can be determined continuously or at given times and / or events.
  • the controller 11 is preferably designed, both on the one hand in dependence on the measured actual temperature and a predetermined target temperature and on the other hand, depending on the measured oxygen content and a predetermined inertization both the valves 9 and 21 and a (not shown ) Air conditioning to drive.
  • the valves 9 and 21 both the amount of inert gas to be supplied to the space 10 and the amount of heat removed from the room air atmosphere during evaporation of the inert gas to be supplied are adjusted. If the cooling effect occurring during the evaporation of the inert gas is not sufficient to set or maintain a specific temperature in the interior of the room 10, the air conditioning system (not shown) is correspondingly activated via the controller 11.
  • the controller 11 is designed for this purpose on the one hand as a function of the measured actual temperature and a predetermined setpoint temperature and on the other hand depending on the measured oxygen content and a predetermined inerting both the two valves 9, 21 and the pumping device 12 as also to control a (not shown) air conditioning.
  • the amount of the inert gas to be supplied to the space 10 is set via the valves 9, 21.
  • the amount of heat is set, which is taken with the evaporator 16 of the room air atmosphere. If the cooling effect provided by the evaporator 16 is not sufficient to set or maintain a specific temperature in the interior of the room 10, the air conditioning system (not shown) is correspondingly activated via the controller 11.
  • the controller 11 is preferably designed on the one hand as a function of the measured actual temperature and a predetermined desired temperature and on the other hand depending on the measured oxygen content and a predetermined inertization both the valve 9 and to control the pumping devices 12 to 14 and a (not shown) air conditioning.
  • the valve 9 the amount of the inert gas to be supplied to the space 10 is set.
  • the delivery rate of the pumping device 13 the amount of heat to be supplied to the evaporator 16 is adjusted, while the quantity of heat to be dissipated from the ambient air atmosphere is regulated via the pumping devices 12 and 14. If the cooling power achievable with the further heat exchanger 17 is not sufficient to set or maintain a specific temperature in the interior of the room 10, the air conditioning system (not shown) is activated accordingly via the controller 11.
  • the setting (and holding) of the Vollinertleitershous can be done, for example, for the purpose of fire extinguishing.
  • the apparatus further comprises a fire detection device 6 for measuring a fire characteristic in the atmosphere of the enclosed space 10.
  • a fire detection device 6 for measuring a fire characteristic in the atmosphere of the enclosed space 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Brandverhütung und Brandlöschung in umschlossenen Räumen (10), deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf. Um zu erreichen, dass die von einer Klimaanlage bereitzustellende Kühlkapazität selbst dann nicht erhöht werden muss, wenn in die Raumluftatmosphäre kontinuierlich oder regelmäßig Inertgas nachgeführt wird, um im Inneren des umschlossenen Raumes ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen bzw. zu halten, ist erfindungsgemäß eine Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) vorgesehen. Die Anlage weist einen Behälter (1) zum Bereitstellen und Lagern des Inertgases in verflüssigter Form und einen mit dem Behälter (1) verbundenen Verdampfer (16) zum Verdampfen von zumindest einem Teil des in dem Behälter (1) bereitgestellten Inertgases und zum Einleiten des verdampften Inertgases in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) auf. Der Verdampfer (16) ist dabei ausgelegt, die zum Verdampfen des flüssigen Inertgases erforderliche Wärmeenergie der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) direkt oder indirekt zu entnehmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Brandverhütung und/oder Brandlöschung in geschlossenen Räumen, deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf.
  • Ein umschlossener Raum, dessen Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf, wie beispielsweise ein Kühllager, ein Archiv oder ein EDV-Raum, ist in der Regel mit einer Klimaanlage ausgerüstet, um den Raum entsprechend klimatisieren zu können. Die Klimaanlage ist ausgelegt und entsprechend dimensioniert, dass eine hinreichende Wärmemenge bzw. thermische Energie aus der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes abgeführt werden kann, um die Temperatur im Inneren des Raumes in einem vorgebbaren Bereich zu halten. Bei einem Kühllager beispielsweise liegt die einzuhaltende Temperatur in der Regel bei einem Wert, der eine nahezu permanente Kühlung und somit den kontinuierlichen Betrieb einer Klimaanlage erfordert, da hier möglichst auch Temperaturschwankungen zu vermeiden sind. Dies gilt insbesondere für Tiefkühllager, die bei bis zu -20°C betrieben werden.
  • Eine Klimaanlage ist aber auch bei beispielsweise EDV-Räumen oder Schaltschränken einzusetzen, um zu vermeiden, dass - insbesondere aufgrund der im Inneren des Raumes von elektronischen Komponenten etc. erzeugten Abwärme - die Temperatur der Raumluftatmosphäre einen kritischen Wert annimmt.
  • Die Dimensionierung der Klimaanlage ist dabei so zu wählen, dass zu jeder Zeit aus der Raumluftatmosphäre eine hinreichende Wärmemenge abgeführt werden kann, so dass die Temperatur im Inneren des Raumes den je nach Bedarf und Anwendungsfall vorgegebenen Temperaturwert nicht überschreitet.
  • Die von der Klimaanlage aus der Raumluftatmosphäre abzuführende Wärmemenge hängt von dem Wärmestrom ab, der durch die Raumhülle in das Innere des Raumes diffundiert (Wärme-Konduktion). Wenn in dem umschlossenen Raum auch wärmeabstrahlende Objekte vorhanden sind, liefert ferner die im Inneren des Raumes erzeugte Abwärme einen nicht zu vernachlässigen Beitrag zu der nach Außen abzuführenden Wärmemenge. Insbesondere bei Serverräumen aber auch Schaltschränken, in denen Computerbauteile untergebracht sind, spielt die hinreichende Abführung der entstehenden Abwärme eine entscheidende Rolle, damit eine Überhitzung und Fehlfunktion oder gar Zerstörung der elektronischen Bauelemente wirksam verhindert werden kann.
  • Andererseits ist es als präventiver Brandschutz bekannt, in umschlossenen Räumen, die beispielsweise nur gelegentlich von Personen betreten werden und deren Einrichtungen sensibel auf Wassereinwirkung reagieren, einer Brandgefahr dadurch zu begegnen, dass die Sauerstoffkonzentration in der Raumluftatmosphäre auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau von beispielsweise 15 Vol.-% Sauerstoffgehalt oder niedriger dauerhaft abgesenkt wird. Bei einer reduzierten Sauerstoffkonzentration ist die Entflammbarkeit der meisten brennbaren Materialien - im Vergleich zu dem Sauerstoffanteil von fast 21 Vol.-% der natürlichen Umgebungsluft - deutlich reduziert.
  • Haupteinsatzgebiet einer derartigen "Inertisierungstechnik", wie das Fluten eines brandgefährdeten Raumes durch sauerstoffverdrängende Gase, wie Kohlendioxid, Stickstoff, Edelgase und Gemische daraus, genannt wird, sind EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und Verteilerräume, umschlossene Einrichtungen sowie Lagerbereiche mit hochwertigen Wirtschaftsgütern.
  • Der Einsatz der Inertisierungstechnik bei Räumen, deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf, bringt jedoch gewisse Probleme mit sich. Dies liegt daran, dass der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes regelmäßig oder kontinuierlich Inertgas nachgeführt werden muss, damit ein in der Raumluftatmosphäre eingestelltes Inertisierungsniveau gehalten werden kann. Ansonsten würde sich das bewusst eingestellte Sauerstoffkonzentrationsgefälle zwischen der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes einerseits und der Außenatmosphäre andererseits je nach Raumdichtigkeit und Luftwechselrate früher oder später aufheben.
  • Demnach sind herkömmliche Systeme, bei denen die Inertisierungstechnik als präventiver Brandschutz verwendet wird, in der Regel mit einer Anlage zum Bereitstellen eines sauerstoffverdrängenden Gases (Inertgas) ausgerüstet. Diese Anlage ist dabei ausgelegt, in Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt in der Raumluftatmosphäre dem Raum eine zur Aufrechterhaltung des Inertisierungsniveaus hinreichende Inertgasmenge zuzuführen. Als Anlage zum Bereitstellen eines Inertgases bietet sich hierbei insbesondere ein mit einem Druckluftkompressor verbundener Stickstoffgenerator an, der bei Bedarf das Inertgas (hier also die mit Stickstoff angereicherte Luft) direkt vor Ort erzeugt. Bei einem derartigen Stickstoffgenerator wird die normale Außenluft in einem Verdichter komprimiert und mit Hohlfasermembranen in mit Stickstoff angereicherte Luft und Restgase getrennt. Während die Restgase ins Freie abgeleitet werden, ersetzt die mit Stickstoff angereicherte Luft im umschlossenen Raum einen Teil der Raumluft und reduziert damit den erforderlichen Sauerstoffanteil.
  • Die Zufuhr der mit Stickstoff angereicherten Luft wird üblicherweise aktiviert, sobald die Sauerstoffkonzentration in der Raumluftatmosphäre einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der vorgegebene Schwellenwert ist in Abhängigkeit des einzuhaltenden Inertisierungsniveaus gewählt.
  • Der Einsatz eines derartigen Systems zur Brandverhütung bei Räumen, deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf, ist mit gewissen Nachteilen verbunden, da es sich nicht vermeiden lässt, dass in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes aufgrund des regelmäßigen oder kontinuierlichen Nachführens von Inertgas auch thermische Energie (Wärme) eingebracht wird. Diese zusätzlich eingebrachte Wärmemenge muss anschließend wieder mit der Klimaanlage abgeführt werden. Demnach ist die zur Klimatisierung zum Einsatz kommende Klimaanlage entsprechend größer zu dimensionieren. Insbesondere ist sicherzustellen, dass auch die zusätzliche Wärmemenge, die infolge des Nachführens von Inertgas kontinuierlich oder regelmäßig in das Innere des Raumes gelangt, wirksam abgeführt werden kann.
  • Dabei ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass die mit Stickstoff angereicherte Luft, die in einem Stickstoffgenerator erzeugt und in das Innere des Raumes eingeleitet wird, in der Regel eine gegenüber der Temperatur der Außenluft erhöhte Temperatur aufweist.
  • Selbst wenn zum Bereitstellen von Inertgas kein Stickstoffgenerator, sondern Stahlflaschen etc. verwendet werden, in denen das Inertgas komprimiert gelagert wird, ist zu berücksichtigen, dass auch hier in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes oftmals eine zusätzliche Wärmemenge eingeführt wird. Demnach besteht ebenfalls die Gefahr, dass zusätzliche Kälteverluste auftreten, die von der Klimaanlage entsprechend kompensiert werden müssen.
  • Demnach bleibt festzuhalten, dass der Einsatz einer herkömmlichen Inertisierungstechnik bei umschlossenen Räumen, deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf, mit erhöhten Betriebskosten verbunden ist, da die zur Klimatisierung des Raumes erforderliche Klimaanlage entsprechend größer dimensioniert sein muss.
  • Ausgehend von dieser Problemstellung liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für umschlossene Räumen, deren Raumluftatmosphäre mit Hilfe einer Klimaanlage etc. in einem vorgegeben Temperaturbereich gehalten wird, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Brandverhütung anzugeben, wobei die von der Klimaanlage bereitzustellende Kühlkapazität selbst dann nicht erhöht werden muss, wenn in die Raumluftatmosphäre kontinuierlich oder regelmäßig Inertgas nachgeführt wird, um im Inneren des umschlossenen Raumes ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen bzw. zu halten.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zunächst ein verflüssigtes Inertgas (wie beispielsweise Stickstoff) in einem Behälter bereitgestellt wird, dass anschließend ein Teil des bereitgestellten Inertgases einem Verdampfer zugeführt und in diesem verdampft wird, und dass schließlich das in dem Verdampfer verdampfte Inertgas der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes in geregelter Weise zugeführt wird, so dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes entweder auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau abgesenkt und/oder auf einem bestimmten (bereits eingestellten) Inertisierungsniveau gehalten wird. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wärmeenergie, die zum Verdampfen des flüssigen Inertgases erforderlich ist, direkt oder indirekt der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes entnommen wird.
  • Im Hinblick auf die Vorrichtung wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung der eingangs genannten Art einerseits eine Sauerstoffmesseinrichtung zum Messen des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes und andererseits eine Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes aufweist. Im einzelnen ist vorgesehen, dass die Anlage einen Behälter zum Bereitstellen und Lagern des Inertgases in verflüssigter Form und einen mit dem Behälter verbundenen Verdampfer aufweist. Der Verdampfer dient einerseits zum Verdampfen von zumindest einem Teil des in dem Behälter bereitgestellten Inertgases und andererseits zum Einleiten des verdampften Inertgases in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes. Ferner umfasst die Vorrichtung gemäß der hier vorgeschlagenen Lösung eine Steuerung, die ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt die Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas derart anzusteuern, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau abgesenkt und/oder auf einem bestimmten (bereits eingestellten) Inertisierungsniveau gehalten wird. Insbesondere ist dabei der Verdampfer ausgelegt, die zum Verdampfen des flüssigen Inertgases erforderliche Wärmeenergie der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes direkt oder indirekt zu entnehmen.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "Inertisierungsniveau" ist ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt der normalen Umgebungsluft reduzierter Sauerstoffgehalt zu verstehen. Dabei wird auch von einem "Grundinertisierungsniveau" gesprochen, wenn der in der Raumluftatmosphäre eingestellte reduzierte Sauerstoffgehalt noch keinerlei Gefährdung von Personen oder Tieren bedeutet, so dass diese den umschlossenen Raum weiterhin problemlos betreten können. Das Grundinertisierungsniveau entspricht einem Sauerstoffgehalt in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes von beispielsweise 13 Vol.-% bis 17 Vol.-%.
  • Hingegen ist unter dem Begriff "Vollinertisierungsniveau" ein im Vergleich zum Sauerstoffgehalt des Grundinertisierungsniveaus weiter reduzierter Sauerstoffgehalt zu verstehen, bei welchem die Entflammbarkeit der meisten Materialien bereits soweit herabgesetzt ist, dass sich diese nicht mehr entzünden können. Abhängig von der in dem umschlossenen Raum vorhandenen Brandlast liegt das Vollinertisierungsniveau in der Regel etwa bei 11 Vol.-% oder 12 Vol.-% Sauerstoffgehalt. Selbstverständlich sind hier aber auch andere Werte denkbar.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand. Dadurch, dass die in dem Verdampfer zum Verdampfen des flüssigen Inertgases erforderliche Wärmeenergie der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes entnommen wird, kann erreicht werden, dass im Inneren des Raumes - gleichzeitig mit dem Nachführen bzw. Einleiten von Inertgas in die Raumluftatmosphäre - ein Kühleffekt auftritt. Dieser Kühleffekt kann dazu verwendet werden, dass die Raumluftatmosphäre den vorgegebenen Temperaturwert nicht überschreitet. Durch das Ausnutzen dieses synergistischen Effektes kann - trotz des Einsatzes der Inertisierungstechnik - die von einer Klimaanlage bereitzustellende Kühlleistung beibehalten oder sogar reduziert werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich um eine anlagentechnische Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen eines präventiven Brandschutzes bei Räumen, deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 und zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Unteransprüchen 14 bis 22 angegeben.
  • In einer besonders bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung wird das Verdampfen des bereitgestellten Inertgases innerhalb des umschlossenen Raumes durchgeführt. Dabei ist vorgesehen, dass vor dem Verdampfen des Inertgases dieses in flüssiger Form einem im Inneren des Raumes angeordneten Verdampfer zugeführt wird. Hierbei handelt es sich um eine besonders leicht zu realisierende aber dennoch effektive Art und Weise, um der Raumluftatmosphäre durch Verdampfen des flüssigen Inertgases im Inneren des Raumes eine bestimmte Wärmemenge (Verdampfungswärme) zu entnehmen und den Raum ohne den Einsatz einer Klimaanlage abzukühlen.
  • Alternativ hierzu ist es allerdings auch denkbar, dass das bereitgestellte Inertgas nicht innerhalb, sondern außerhalb des umschlossenen Raumes verdampft wird. Hierbei sollte in vorteilhafter Weise die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmeenergie zumindest teilweise über Wärmeleitung der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes entnommen werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass bei dieser Ausführungsform ein außerhalb des umschlossenen Raumes angeordneter Verdampfer verwendet wird. Dem Verdampfer ist vorzugsweise ein Wärmetauscher zugeordnet, welcher so ausgelegt ist, dass er eine Wärmeübertragung von der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes zu dem in dem Verdampfer zu verdampfenden Inertgas ermöglicht.
  • Bei der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher das Inertgas außerhalb des umschlossenen Raumes verdampft wird, ist es von Vorteil, wenn der Betrag der Wärmeenergie, die zum Verdampfen des Inertgases durch Wärmeleitung aus der Raumluftatmosphäre entnommen wird, in geregelter Weise einstellbar ist. Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass die Wärmeleitfähigkeit eines zur Entnahme der erforderlichen Wärmemenge verwendeten Wärmeleiters einstellbar ist. Vorzugsweise wird dabei die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur, d.h. der gegenwärtig in dem umschlossenen Raum vorliegenden und gemessenen Temperatur, und/oder einer vorgebbaren Soll-Temperatur eingestellt.
  • Zur Realisierung dieser Weiterentwicklung ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung ferner eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen der Temperatur der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes aufweist, um kontinuierlich oder zu vorgegebenen Zeiten und/oder Ereignissen die in dem umschlossenen Raum herrschende Ist-Temperatur bestimmen zu können. Die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters, der zur Entnahme der zum Verdampfen erforderlichen Wärmemenge verwendet wird, kann dann in Abhängigkeit der gemessenen Ist-Temperatur eingestellt werden. Im einzelnen ist es denkbar, dass zum Übertragen der Wärmemenge von der Raumluftatmosphäre zu dem in dem Verdampfer zu verdampfenden Inertgas ein Wärmetauscher mit einem Wärmeübertrager verwendet wird. Über die Steuerung sollte dabei der Wirkungsgrad des Wärmeübertragers in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Temperatur und/oder einer vorgebbaren Soll-Temperatur einstellbar sein.
  • Damit die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmeenergie zumindest teilweise über Wärmeleitung der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes entnommen und dem Verdampfer zugeführt werden kann, ist es andererseits auch denkbar, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung ein sogenannter "Luftverdampfer" verwendet wird. Ein Luftverdampfer im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Verdampfer, der mit Hilfe der Raumluft des umschlossenen Raumes auf einer "moderaten" Temperatur gehalten wird, bei welcher es möglich ist, das Inertgas von seinem flüssigen Aggregatzustand in seinen gasförmigen Aggregatzustand umzuwandeln.
  • Das einem Luftverdampfer zugrundeliegende technische Prinzip ist besonders einfach und fehlersicher zu realisieren. So ist es denkbar, dass der Luftverdampfer beispielsweise aus Aluminiumrohren mit Längsrippen besteht. Ein derartiger Luftverdampfer arbeitet insbesondere ohne zusätzliche Fremdenergie, d.h. allein durch Wärmetausch mit einer Luftmenge, die der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes entnommen wird. Auf diese Weise lässt sich das verflüssigte Inertgas verdampfen und auf nahezu die Temperatur der Raumluftatmosphäre anwärmen. Gleichzeitig wird vorzugsweise über Wärmeleitung die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmeenergie der Luft entnommen, die dem Verdampfer bzw. dem Wärmetauscher des Verdampfers als Warmluft zugeführt wird, so dass sich diese Luftmenge entsprechend abkühlt. Indem diese abgekühlte Luft anschließend wieder dem Raum zugeführt wird, kann der beim Verdampfen des Inertgases auftretende Kühleffekt unmittelbar zum Kühlen des Raumes verwendet werden. Insbesondere kann somit eine zur Klimatisierung des Raumes verwendete Klimaanlage kleiner dimensioniert werden.
  • Dieser Kühleffekt ist insbesondere abgekoppelt von der Kühlleistung einer zum Klimatisieren des umschlossenen Raumes verwendeten Klimaanlage. Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform ein Luftverdampfer mit einem Wärmetauscher eingesetzt, wobei in dem Wärmetauscher einerseits (als zu erwärmendes Medium) das in den umschlossenen Raum einzuleitende Inertgas und andererseits (als abzukühlendes Medium) eine Teilmenge der Luft aus der Raumluftatmosphäre verwendet wird.
  • Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform der Wärmetauscher des Luftverdampfers über ein Luftkanalsystem mit dem umschlossenen Raum verbunden, damit zum einen dem Wärmetauscher (als abzukühlendes Medium) Warmluft aus der Raumluftatmosphäre zugeführt werden kann. Zum anderen wird das Luftkanalsystem dazu verwendet, dass nach dem Verdampfen des verflüssigten Inertgases die dem Wärmetauscher des Luftverdampfers zugeführte Luft wieder als abgekühlte Luft (Kaltluft) in den umschlossenen Raum eingeleitet werden kann. Besonders bevorzugt wird bei diesem Luftkanalsystem zum Abführen der Luft aus der Raumluftatmosphäre zumindest ein Warmluftkanal verwendet, der gleichzeitig auch dazu dient, bei Bedarf einer zur Klimatisierung des umschlossenen Raumes verwendeten Klimaanlage Warmluft aus der Raumluftatmosphäre zuzuführen.
  • Andererseits ist es ferner bevorzugt, dass die dem Wärmetauscher des Luftverdampfers zugeführte (Warm-)Luft nach dem Verdampfen des Inertgases über einen Kaltluftkanal wieder als abgekühlte (Kalt-)Luft in den umschlossenen Raum eingeleitet wird, wobei dieser Kaltluftkanal gleichzeitig auch dazu dienen kann, die bei Bedarf von der zur Klimatisierung des umschlossenen Raumes verwendeten Klimaanlage heruntergekühlte Luft wieder der Raumluftatmosphäre zuzuführen.
  • Durch die gemeinsame Nutzung des Warmluftkanals und des Kaltluftkanals durch die Klimaanlage einerseits und den Wärmetauscher des Luftverdampfers andererseits ist es möglich, die erfindungsgemäße Lösung bei einem umschlossenen Raum einzusetzen, ohne dass größere Baumaßnahmen anfallen, da insbesondere keine zusätzlichen Luftkanäle bereitgestellt werden müssen.
  • Schließlich ist im Hinblick auf die Vorrichtung noch als weiterer Vorteil zu nennen, dass auch der Wärmetauscher als eine Komponente einer zur Klimatisierung des umschlossenen Raumes verwendeten Klimaanlage ausgeführt sein kann. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Klimaanlage selber einen Wärmetauscher aufweist, durch den eine Teilmenge der Luft aus der Raumluftatmosphäre geleitet wird, um thermische Energie von der Luft auf ein Kühlmedium zu übertragen. Vorzugsweise ist dabei der Wärmetauscher der Klimaanlage dem Wärmetauscher des Verdampfers vor- oder nachgeschaltet.
  • Bei der zuletzt genannten Ausführungsform, bei welcher ein Luftverdampfer mit einem Wärmetauscher verwendet wird, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Menge der dem Wärmetauscher als Warmluft zugeführten Luft in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur und/oder einer vorgebbaren Soll-Temperatur einstellbar ist. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn ferner eine Temperaturmesseinrichtung zum Messen der Ist-Temperatur in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes vorgesehen ist.
  • Im Hinblick auf das bei der erfindungsgemäßen Lösung verwendete Inertgas ist bevorzugt vorgesehen, dass dieses in gesättigtem Zustand in dem Behälter gelagert ist. Insbesondere sollte dabei das Inertgas bei einer Temperatur gelagert werden, die einige Grad unterhalb des für das Inertgas kritischen Punktes liegt.
  • Wenn beispielsweise als Inertgas Stickstoff verwendet wird, dessen kritische Temperatur -147 °C beträgt, und dessen kritischer Druck bei 34 bar liegt, ist es bevorzugt, dass die Lagerung des Stickstoffes bei einem Druck im Bereich zwischen 25 und 33 bar, vorzugsweise bei 30 bar, und der entsprechenden Sättigungstemperatur erfolgt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Behälterdruck hinreichend hoch sein sollte, damit der Vorratsdruck das Inertgas möglichst schnell zu dem Verdampfer pressen kann. Vorzugsweise wird dabei ein Vorratsdruck von 20 bis 30 bar angenommen, damit die Leitungen, welche den Behälter zur Lagerung des verflüssigten Inertgases mit dem Verdampfer verbinden, möglichst kleine Leitungsdurchmesser aufweisen können. Bei einem Vorratsdruck von beispielsweise 30 bar würde die Sättigungstemperatur bei -150 °C liegen, womit ein genügend großer Abstand von der kritischen Temperatur von -147 °C eingehalten werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist allerdings nicht nur als präventiver Brandschutz geeignet, bei welchem durch eine vorzugsweise dauerhafte Reduzierung des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes die Entflammbarkeit der in diesem Raum gelagerten Waren herabgesetzt wird. Vielmehr ist es auch denkbar, dass im Falle eines Brandes oder bei Bedarf der Sauerstoffgehalt der Raumluftatmosphäre auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abgesenkt wird, und zwar indem der Raumluftatmosphäre in geregelter Weise Inertgas zugeführt wird.
  • Das Einstellen (und Halten) des Vollinertisierungsniveaus kann beispielsweise zum Zwecke der Brandlöschung erfolgen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung ferner eine Branderkennungsvorrichtung zum Messen einer Brandkenngröße in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes aufweist.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "Brandkenngröße" werden physikalische Größen verstanden, die in der Umgebung eines Entstehungsbrandes messbaren Veränderungen unterliegen, z.B. die Umgebungstemperatur, der Feststoff- oder Flüssigkeits- oder Gasanteil in der Umgebungsluft (Bildung von Rauch in Form von Partikeln oder Aerosolen oder Dampf) oder die Umgebungsstrahlung.
  • Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung zur Löschung von Bränden ist es somit denkbar, dass die Absenkung auf das Vollinertisierungsniveau in Abhängigkeit von einem Messwert des Detektors für eine Brandkenngröße erfolgt.
  • Andererseits ist es allerdings auch denkbar, dass die Absenkung auf das Vollinertisierungsniveau in Abhängigkeit von den im umschlossenen Raum gelagerten Waren, und insbesondere deren Entzündungsverhalten, erfolgt. Demnach ist es möglich, in einem Raum, in welchem beispielsweise besonders leicht entzündliche Güter gelagert sind, auch als präventiver Brandschutz ein Vollinertisierungsniveau einzustellen.
  • Zur Absenkung des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes auf das Vollinertisierungsniveau ist es denkbar, dass das Vollinertisierungsniveau durch maschinelle Produktion und nachfolgende Einleitung eines sauerstoffverdrängenden Gases eingestellt wird. Ebenso ist es jedoch auch möglich, dass das zum Einstellen und Halten des Vollinertisierungsniveaus zuzuführende bzw. nachzuführende Inertgas in dem vorzugsweise als Kältetank ausgeführten Behälter bereitgestellt und mit dem Verdampfer verdampft wird.
  • Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Lösung als präventiver Brandschutz in einem umschlossenen Kühllager, einem EDV-Raum oder in einem dergleichen Raum verwendet werden kann, wobei die Raumluftatmosphäre dieses Raumes einen Temperaturwert nicht überschreiten darf. Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Lösung auch besonders bevorzugt als präventiver Brandschutz in einem umschlossenen Schaltschrank oder in einer dergleichen Einrichtung, bei der ebenfalls die Raumluftatmosphäre einen Temperaturwert nicht überschreiten darf.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
    Fig. 3
    eine schematische Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • In Fig. 1 ist eine erste bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung schematisch dargestellt. Hierbei kommt eine präventive Brandschutzmaßnahme bei einem klimatisierten Raum 10 zum Einsatz. Der Raum 10 ist beispielsweise ein Kühllager oder ein EDV-Raum, also ein Raum, dessen Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf.
  • Zur Klimatisierung des Raumes 10 kann eine in den Zeichnungen nicht explizit dargestellte Klimaanlage verwendet sein, auf deren Funktionsweise hier nicht im einzelnen eingegangen werden soll. Kurz zusammengefasst sollte die Klimaanlage so ausgelegt sein, dass mit Hilfe der Klimaanlage der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 eine hinreichende Wärmemenge entnommen werden kann, damit im Inneren des Raumes 10 die Temperatur in einem vorgebbaren Temperaturbereich gehalten werden kann.
  • Mit der Erfindung wird eine präventive Brandschutzmaßnahme für klimatisierte Räume, wie beispielsweise Kühllager oder EDV-Räume, angegeben. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Bedarf die Kühlwirkung, die beim Verdampfen eines in die Raumluftatmosphäre einzuleitenden Inertgases auftritt, entweder direkt oder indirekt zur Kühlung des Raumes 10 ausgenutzt wird. Demnach kann mit der erfindungsgemäßen Lösung erreicht werden, dass die von der Klimaanlage bereitzustellende Kühlleistung entsprechend reduziert wird. Dies verringert nicht nur die Betriebskosten der gesamten Anlage, vielmehr kann auch bereits bei der Planung des Raumes 10 die Klimaanlage entsprechend kleiner dimensioniert werden.
  • Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist vorgesehen, dass ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff, in verflüssigter Form in einem hier als Kältetank ausgeführten Behälter 1 gelagert wird. Damit als präventiver Brandschutz in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 ein bestimmtes Inertisierungsniveau eingestellt und gehalten werden kann, wird einem in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Verdampfer 16 über eine Flüssiggaszuleitung 8 ein Teil des in dem Behälter 1 gelagerten Inertgases 37 in flüssiger Form zugeführt.
  • Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anlage ist der Verdampfer 16 im Inneren des umschlossenen Raumes 10 angeordnet. Bei dem Verdampfer 16 kann es sich beispielsweise um einen Luftverdampfer handeln, der zumindest teilweise von der Raumluft des umschlossenen Raumes umgeben wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass einerseits der Verdampfer 16 nahezu immer auf der Temperatur der Raumluftatmosphäre gehalten wird, und dass andererseits im Verdampfer 16 das in flüssiger Form zugeführte Inertgas in seinen gasförmigen Aggregatzustand umgewandelt und somit verdampft werden kann. Der Verdampfer 16 selber kann sich zwar während des Verdampfens von dem Inertgas kurzzeitig abkühlen, allerdings wird er anschließend wieder von der Raumluft aufgewärmt.
  • Damit in dem Verdampfer 16 das in flüssiger Form zugeführte Inertgas 37 in seinen gasförmigen Aggregatzustand übergehen kann, ist es erforderlich, dass dem Verdampfer die sogenannte "Verdampfungswärme" bereitgestellt wird. Hierbei handelt es sich um eine für das zu verdampfende Inertgas spezifische Wärmemenge (thermische Energie), welche dem Inertgas zugeführt werden muss, damit die im flüssigen Aggregatzustand wirkenden zwischenmolekülaren Kräfte überwunden werden können.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform entnimmt der Verdampfer die zum Verdampfen des Inertgases 37 erforderliche Wärmemenge unmittelbar der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10, da der Verdampfer 16 im Inneren des Raumes 10 angeordnet ist. Demnach wird der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 beim Verdampfen des flüssigen Inertgases 37 thermische Energie entzogen, infolgedessen sich die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 entsprechend abkühlt. Dieser Kühleffekt, der dazu verwendet wird, die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 herunterzukühlen, tritt insbesondere dann auf, wenn Inertgas in die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 eingeführt wird.
  • Wie dargestellt, ist dem Verdampfer 16 eine Inertgasleitung 3 nachgeschaltet, über welche das im Verdampfer 16 verdampfte Inertgas im gasförmigen Zustand zu den Auslassdüsen 2 geleitet wird.
  • Im einzelnen erfolgt die Zufuhr des flüssigen Inertgases 37 von dem Behälter 1 zu dem Verdampfer 16 in einer über eine Steuerung 11 regelbaren Weise. Hierzu ist der Flüssiggasleitung 8 ein über die Steuerung 11 entsprechend ansteuerbares Ventil 9 zugeordnet.
  • Die Menge des in dem Verdampfer 16 zu verdampfenden und anschließend in den Raum 10 einzuleitenden Inertgases wird vorzugsweise über eine entsprechende von der Steuerung 11 initiierte Ansteuerung des Ventils 9 geregelt. Die Steuerung 11 gibt hierzu über eine Steuerleitung 40 ein Ansteuersignal an das der Flüssiggaszuleitung 8 zugeordnete Ventil 9 ab. Das Ventil 9 lässt sich auf diese Weise öffnen und schließen, so dass bei Bedarf eine bestimmte Teilmenge des im Behälter 1 gelagerten Inertgases 37 - nachdem es dem Verdampfer 16 zugeführt und dort verdampft wurde - in die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 eingeleitet werden kann.
  • Die Steuerung 11 sollte insbesondere dahingehend ausgelegt sein, dass sie selbständig ein entsprechendes Ansteuersignal an das Ventil 9 abgibt, wenn Inertgas in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 nachgeführt werden muss, um den Sauerstoffgehalt der Raumluftatmosphäre auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen oder auf einem bestimmten Inertisierungsniveau zu halten. Indem der Sauerstoffgehalt der Raumluftatmosphäre über die geregelte Zufuhr von Inertgas auf einem bestimmten Inertisierungsniveau gehalten wird, liegt in dem Raum 10 eine Dauerinertisierung, welche einen präventiver Brandschutz ermöglicht.
  • Das in dem Raum 10 durch geregeltes Zuführen oder Nachführen von Inertgas einzustellende oder zu haltende Inertisierungsniveau wird vorzugsweise in Abhängigkeit der Brandlast des umschlossenen Raumes 10 gewählt. So ist es beispielsweise denkbar, dass in der Raumluftatmosphäre ein relativ niedriger Sauerstoffgehalt von beispielsweise etwa 12 Vol.-%, 11 Vol.-% oder niedriger eingestellt wird, wenn leichtentzündliche Stoffe oder Waren in dem Raum 10gelagert werden.
  • Andererseits ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Steuerung 11 das Ventil 9 derart ansteuert, dass - ausgehend von einem Sauerstoffgehalt von etwa 21 Vol.-% - im Inneren des Raumes 10 zunächst ein bestimmtes Inertisierungsniveau aufgebaut und dann gehalten wird.
  • Damit im Raum 10, beispielsweise in Abhängigkeit von der Brandlast des Raumes 10 oder zu bestimmten Zeiten oder Ereignissen, ein vorab festgelegtes Inertisierungsniveau eingestellt werden kann, ist die Steuerung 11 mit einer Steuerschnittstelle 38 versehen, über welche von einem Benutzer Sollwerte für das einzustellende und/oder zu haltende Inertisierungsniveau eingegeben werden können.
  • Vorzugsweise ist im Inneren des Raumes 10 zumindest ein Sauerstoffsensor 4 angeordnet, über den kontinuierlich oder zu vorgebbaren Zeiten bzw. Ereignissen der Sauerstoffgehalt in der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 gemessen wird. Der von diesem Sensor 4 erfasste Sauerstoffmesswert kann der Steuerung 11 über eine Signalleitung 39 zugeführt werden. Es ist denkbar, dass ein aspirativ arbeitendes System zum Einsatz kommt, bei welchem über ein (nicht explizit dargestelltes) Rohrleitungs- oder Kanalsystem ständig repräsentative Teilmengen der Raumluft angesaugt und diese Teilemengen dem Sauerstoffsensor 4 zugeführt werden. Allerdings ist es auch denkbar, zumindest einen Sauerstoffsensor 4 direkt im Inneren des Raumes 10 anzuordnen.
  • Wie bereits angedeutet, wird bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Inertgas in verflüssigter Form in dem Behälter 1 gelagert. Der Behälter 1 ist zur dauerhaften Wärmeisolierung vorzugsweise als doppelwandiger Kältetank ausgeführt. Hierzu kann der Behälter 1 einen Innenbehälter 36 und einen tragenden Außenbehälter 24 aufweisen. Der Innenbehälter 36 ist beispielsweise aus kältezähem Cr-Ni-Stahl gefertigt, während Baustahl etc. als Material für den Außenbehälter 24 in Frage kommt. Der Raum zwischen dem Innenbehälter 36 und dem Außenbehälter 32 kann mit Perlit ausgekleidet und zusätzlich durch ein Vakuum isoliert sein. Dies ermöglicht eine besonders gute Wärmeisolierung.
  • Damit bei Bedarf das Vakuum im Zwischenraum zwischen dem Innenbehälter 36 und dem Außenbehälter 24 erneuert oder neu eingestellt werden kann, weist der Behälter 1 einen Vakuumanschluss 18 auf, an welchem beispielsweise entsprechende Vakuumpumpen anschließbar sind.
  • Der bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung zum Einsatz kommende Kältetank ist so ausgeführt, dass selbst beim Auffüllen des Behälters 1 mit flüssigem Inertgas der Druck im Innenbehälters 36 konstant bleibt, so dass auch während des Betankens über die Flüssiggasleitung 8 problemlos Inertgas in flüssiger Form entnommen werden kann. Zum Befüllen des Behälters 1 selber wird, beispielsweise von einem Tankfahrzeug, tiefkaltes Inertgas über einen Füllanschluss 28 in eine Füllleitung 34 gepumpt. Die Füllleitung 34 ist über Ventile 29 bis 32 mit dem Innenbehälter 36 des Inertgasbehälters 1 verbunden. Während des Befüllens des Behälters 1 ist über den optionalen Flüssiggasentnahmeanschluss bzw. Inertgasentnahmeanschluss 33 auch eine Flüssiggasentnahme möglich.
  • Da in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Verdampfer 16 im Inneren des umschlossenen Raumes 10 angeordnet ist, entnimmt der Verdampfer 16 die gesamte Wärmemenge, die zum Verdampfen des dem Verdampfer 16 in flüssiger Form zugeführten Inertgases 37 erforderlich ist, unmittelbar der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10. Wie bereits angedeutet, kann der damit verbundene Kühleffekt ausgenutzt werden, um die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 entsprechend abzukühlen. Dieser Kühleffekt kann - insbesondere wenn der Raum 10 dauerhaft zu kühlen ist (Kühllager), oder wenn aus dem Raum 10, insbesondere über eine längere Zeitperiode, die von elektronischen Geräten etc. erzeugte Abwärme abzuführen ist - verwendet werden, um die Kühlleistung, welche die zur Klimatisierung (Kühlung) des Raumes 10 verwendete Klimaanlage aufbringen muss, entsprechend zu verringern und insbesondere die laufenden Betriebskosten der gesamten Anlage zu reduzieren.
  • Der zum Herunterkühlen der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 verwendbare Kühleffekt tritt insbesondere dann auf, wenn Inertgas in die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 eingeführt wird, um dort ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen und/oder zu halten. Insbesondere dann nämlich wird der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 thermische Energie entzogen, infolgedessen sich die Raumluftatmosphäre des Raumes 10 entsprechend abkühlt.
  • Als eine weitere Option, die auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umgesetzt wurde, kann zusätzlich zu dem im Inneren des Raumes 10 angeordneten Verdampfer 16 ein weiterer Verdampfer 20 vorgesehen sein, der jedoch außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist. Dieser weitere Verdampfer 20 ist in bevorzugter Weise über eine Zuleitung 46 mit dem als Kältetank ausgeführten Behälter 1 verbunden. Der weitere Verdampfer 20 dient in bevorzugter Weise dazu, bei Bedarf das über die Zuleitung 46 aus dem Behälter 1 entnommene Inertgas zu verdampfen. Die Menge des dem weiteren Verdampfer 20 zugeführten Inertgases kann über ein der Zuleitung 46 zugeordnetes Ventil 19 geregelt werden, und zwar indem dieses Ventil 19 vorzugsweise von der Steuerung 11 entsprechend angesteuert wird.
  • Das in dem weiteren Verdampfer 20 verdampfte Inertgas kann zumindest teilweise ebenfalls beispielsweise über die Auslassdüsen 2 in den umschlossenen Raum 10 eingeführt werden, um etwa ein bestimmtes Inertisierungsniveau in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 einzustellen bzw. aufrechtzuerhalten. Wie dargestellt, ist der Ausgang des weiteren Verdampfers 20 über ein hier als Dreiwegeventil ausgeführtes Ventil 21 mit der Zuleitung 3 und den im Inneren des Raumes 10 angeordneten Auslassdüsen 2 verbindbar. Zusätzlich hierzu kann der Ausgang des weiteren Verdampfers 20 auch noch mit einem Inertgasentnahmeanschluss 44 verbunden werden, um zu ermöglichen, dass der Benutzer der Anlage dem Behälter 1 auch außerhalb des Raumes 10 gasförmiges Inertgas entnehmen kann.
  • Durch das Vorsehen des zusätzlichen Verdampfers 20, der außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist und somit im Betrieb (d.h. beim Verdampfen von Inertgas) der Raumluftatmosphäre keine Wärmemenge entzieht, ist es möglich, dass in dem Raum 10 auch dann eine Dauerinertisierung eingestellt bzw. gehalten werden kann, wenn eine durch Entzug von Verdampfungswärme erzielbare Kühlung des Raumes 10 nicht oder nicht mehr erwünscht ist. Indem mit Hilfe der Steuerung 11 die entsprechenden Ventile 9 und 19 angesteuert werden, über welche der im Inneren des Raumes 10 angeordnete Verdampfer 16 einerseits und der weitere, außerhalb des Raumes angeordnete Verdampfer 20 andererseits mit dem Inertgasbehälter 10 verbunden sind, ist es möglich, in dem umschlossenen Raum 10 durch Zufuhren oder Nachführen von Inertgas ein bestimmtes Inertisierungsniveau entweder einzustellen oder zu halten, wobei die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmemenge in geregelter Weise entweder der Raumluftatmosphäre oder der Außenluft entnommen wird.
  • In Fig. 2 ist ein einer schematischen Darstellung eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung gezeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Anlage dadurch, dass nunmehr kein Verdampfer im Inneren des Raumes 10 vorgesehen ist. Vielmehr kommt hier ein über die Flüssiggaszuleitung 8 mit dem Inertgasbehälter 1 verbundener Verdampfer 16 zum Einsatz, der - wie auch der weitere Verdampfer 20 - außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist. In der Flüssiggaszuleitung 8 zu dem Verdampfer 16 ist das Ventil 9 vorgesehen, welches über die Steuerung 11 angesteuert werden kann, um in geregelter Weise dem Verdampfer 16 das in dem Inertgasbehälter 1 gelagerte verflüssigte Inertgas 37 zuzuführen.
  • Das dem Verdampfer 16 über die Flüssiggaszuleitung 8 zugeführte (flüssige) Inertgas wird in dem Verdampfer 16 verdampft und anschließend über die Zuleitung 3 den im Inneren des Raumes 10 angeordneten Auslassdüsen 2 zugeführt. Hierzu sind vorzugsweise eine Vielzahl von Auslassdüsen 2 vorgesehen, die im Inneren des Raumes 10 verteilt angeordnet sind, um bei Einleitung von Inertgas dieses möglichst gleichmäßig im Raum 10 verteilen zu können.
  • Der bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform zum Einsatz kommende Verdampfer 16 ist vorzugsweise als ein Verdampfer ausgeführt, der ohne Zuführung von Fremdenergie nur mit Hilfe der Raumluft des umschlossenen Raumes 10 auf einer "moderaten" Temperatur gehalten wird. Bei dieser moderaten Temperatur ist im Verdampfer 16 ein Verdampfen des zugeführten flüssigen Inertgases 37 möglich. Hierzu ist der Luftverdampfer 16 als Wärmetauschersystem ausgeführt, durch welches einerseits das zu verdampfende Inertgas 37 und andererseits eine aus der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 entnommene Luftmenge geleitet wird.
  • Damit die zum Erwärmen des Verdampfers 16 erforderliche Luftmenge aus der Raumluftatmosphäre entnommen werden kann, weist das Wärmetauschersystem des Verdampfers 16 ein Luftkanalsystem 22, 23 auf. Das Luftkanalsystem umfasst eine Warmluftleitung 22, über welche mit Hilfe beispielsweise einer Pumpeinrichtung 12 bei Bedarf eine Teilmenge der Raumluft angesaugt und dem Verdampfer 16 bzw. dem zum Verdampfer 16 gehörenden Wärmetauscher zugeführt wird.
  • Die Menge der Raumluft, die dem zum Verdampfer 16 gehörenden Wärmetauscher zugeführt wird, lässt sich in geregelter Weise über die Steuerung 11 einstellen. Hierzu gibt die Steuerung 11 über eine Steuerleitung 41 entsprechende Steuersignale an die Pumpeinrichtung 12 ab, so dass die Förderrate und ggf. auch die Förderrichtung der Pumpeinrichtung 12 einstellbar sind. Hierbei ist es denkbar, dass die Steuerung 11 die Förderrate der Pumpeinrichtung 12 beispielsweise in Abhängigkeit von einer Soll-Betriebstemperatur des Verdampfers 16 und der Ist-Temperatur des Verdampfers 16 bzw. des zum Verdampfer 16 gehörenden Wärmetauschers einstellt. In diesem Fall sollte an dem Verdampfer 16 oder an dem zum Verdampfer 16 gehörenden Wärmetauscher ein (in den Zeichnungen nicht explizit dargestellter) Temperatursensor vorgesehen sein, über den die Betriebstemperatur des Verdampfers 16 kontinuierlich oder zu vorgebbaren Zeiten oder Ereignissen erfasst wird. Dieser Betriebstemperatur-Istwert wird anschließend zu der Steuerung 11 übermittelt, welche den Betriebstemperatur-Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und die Förderrate der Pumpeinrichtung 12 entsprechend einstellt. Der Sollwert der Temperatur kann von dem Benutzer der Anlage über die Schnittstelle 38 in die Steuerung 11 eingegeben werden.
  • Nachdem in dem Wärmetauscher des Verdampfers 16 ein Wärmeübertrag von der Luftmenge der Raumluft auf das dem Verdampfer 16 zugeführte (und zu verflüssigende) Inertgas 37 stattgefunden hat, wird die somit abgekühlte Luftmenge über eine zum Luftkanalsystem gehörende Kaltluftleitung 23 wieder der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 zugeführt. Wie bereits erwähnt, wird die der Luftmenge entnommene Wärme verwendet, um in dem Verdampfer 16 das verflüssigte Inertgas 37 zu verdampfen.
  • Mit der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich der beim Verdampfen des Inertgases 37 auftretende Kühleffekt dazu verwenden, in geregelter Weise die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 herunterzukühlen. Insbesondere ist es möglich, über die Steuerung 11 die Förderrate bzw. Förderleistung der Pumpeinrichtung 12 einzustellen, indem über die Steuerleitung 41 ein entsprechendes Signal übertragen wird. Durch das Regeln der Förderrate bzw. Förderleistung der Pumpeinrichtung 12 ist die Luftmenge einstellbar, die pro Zeiteinheit durch den Wärmetauscher des Verdampfers 16 strömt und zum Erwärmen des zu verdampfenden und dem Raum 10 zuzuführenden Inertgases verwendet wird. Es ist ersichtlich, dass bei einer geringen Förderleistung der Pumpeinrichtung 12 der Verdampfer 16 nur in gedrosselter Weise betriebsfähig ist, so dass über das Ventil 9 die von dem Verdampfer 16 pro Zeiteinheit zu verdampfende Flüssiggasmenge entsprechend reduziert werden muss.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, ist auch bei der zweiten Ausführungsform ein weiterer Verdampfer 20 vorgesehen, der getrennt von dem Verdampfer 16 arbeitet und über die Leitung 46 mit dem Inertgasbehälter 1 verbunden ist. Der weitere Verdampfer 20 ist ausgelegt, das über die Zuleitung 46 zugeführte Inertgas 37 zu verdampfen, ohne dass der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 hierzu Verdampfungswärme entnommen wird.
  • In Fig. 3 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Diese dritte bevorzugte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, allerdings mit der Ausnahme das hier der dem Verdampfer 16 zugeordnete Wärmetauscher nur indirekt mit der Raumluft des umschlossenen Raumes 10 beheizt wird.
  • Hierzu ist bei der dritten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Wärmetauscher des Verdampfers 16 (als abzukühlendes Medium) mit einem flüssigen Wärmetauschermedium 45 betrieben wird. Das Wärmetauschermedium 45 ist in einem Wärmetauschertank 15 gelagert. Damit in dem Verdampfer 16 ein Wärmeübertrag von dem Wärmetauschermedium 45 auf das zu verdampfende und in den Raum 10 einzuleitende Inertgas stattfinden kann, sind zwei Anschlüsse des zum Verdampfer 16 gehörenden Wärmetauschers über eine Zuleitung und eine Ableitung mit dem Wärmetauschertank 15 verbunden.
  • Mit Hilfe einer von der Steuerung 11 über eine Steuerleitung 42 ansteuerbaren Pumpeinrichtung 13 kann somit zumindest ein Teil des in dem Wärmetauschertank 15 gelagerten Wärmetauschermediums 45 dem Wärmetauscher des Verdampfers 16 als abzukühlendes Medium zugeführt werden. Der dem Wärmetauscher des Verdampfers 16 zugeführte Teil des Wärmetauschermediums 45 läuft durch den Wärmetauscher des Verdampfers 16 hindurch und gibt dabei thermische Energie an das in dem Verdampfer 16 zu verdampfende und aufzuwärmende Inertgas ab. Das in dem Wärmetauscher des Verdampfers 16 abkühlte Wärmetauschermedium 45 wird anschließend wieder dem Wärmetauschertank 15 zugeführt.
  • Bei der Anlage gemäß Fig. 3 ist zusätzlich ein weiterer Wärmetauscher 17 vorgesehen, durch welchen einerseits eine Teilmenge der Raumluft und andererseits das in dem Wärmetauschertank 15 gelagerte Wärmetauschermedium 45 geleitet wird. Im einzelnen ist der weitere Wärmetauscher 17 über ein Luftkanalsystem 22, 23 mit dem Raum 10 verbunden. Wie auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage das Luftkanalsystem eine Warmluftleitung 22 auf, über welche mit Hilfe beispielsweise der Pumpeinrichtung 12 bei Bedarf eine Teilmenge der Raumluft angesaugt und dem weiteren Wärmetauscher 17 zugeführt werden kann.
  • Die Menge der dem weiteren Wärmetauscher 17 zugeführten Raumluft lässt sich in geregelter Weise über die Steuerung 11 einstellen. Hierzu gibt die Steuerung 11 über die Steuerleitung 41 entsprechende Steuersignale an die Pumpeinrichtung 12 ab, so dass die Förderrate und ggf. auch die Förderrichtung der Pumpeinrichtung 12 einstellbar sind. Hierbei ist es denkbar, dass die Steuerung 11 die Förderrate der Pumpeinrichtung 12 beispielsweise in Abhängigkeit von einer Soll-Temperatur des Raumes 10 und der Ist-Temperatur des Raumes 10 einstellt.
  • In diesem Fall sollte im Inneren des Raumes 10 zumindest ein Temperatursensor 5 vorgesehen sein, über den kontinuierlich oder zu vorgegebenen Zeiten oder Ereignissen die Ist-Temperatur des Raumes 10 gemessen wird. Der Temperaturmesswert kann anschließend der Steuerung 11 übermittelt werden, welche den Temperatur-Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und die Förderrate der Pumpeinrichtung 12 entsprechend einstellt.
  • Um zu erreichen, dass in dem weiteren Wärmetauscher 17 ein Wärmeübertrag von der aus der Raumluftatmosphäre über die Pumpeinrichtung 12 angesaugten Luft stattfinden kann, sind zwei Anschlüsse des weiteren Wärmetauschers 17 über eine Zuleitung und eine Ableitung mit dem Wärmetauschertank 15 verbunden. Mit Hilfe einer von der Steuerung 11 über eine Steuerleitung 43 ansteuerbaren Pumpeinrichtung 14 kann dann zumindest ein Teil des in dem Wärmetauschertank 15 gelagerten Wärmetauschermediums 45, welches bei Betrieb des Verdampfers 16 entsprechend abgekühlt wird, dem weiteren Wärmetauscher 17 als zu erwärmendes Medium zugeführt werden. Der dem weiteren Wärmetauscher 17 zugeführte Teil des Wärmetauschermediums 45 läuft durch den weiteren Wärmetauscher 17 hindurch und nimmt dabei thermische Energie von der in dem weiteren Wärmetauscher 17 abzukühlenden Raumluft auf. Das in dem weiteren Wärmetauscher 17 erwärmte Wärmetauschermedium 45 wird anschließend wieder dem Wärmetauschertank 15 zugeführt.
  • Nachdem in dem weiteren Wärmetauscher 17 ein Wärmeübertrag von der zugeführten Luftmenge auf das zugeführte Wärmetauschermedium 45 stattgefunden hat, wird die somit abgekühlte Luftmenge über die zum Luftkanalsystem gehörende Kaltluftleitung 23 wieder in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 eingeleitet.
  • Mit der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich der beim Verdampfen des Inertgases 37 auftretende Kühleffekt indirekt dazu verwenden, in geregelter Weise die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 herunterzukühlen. Insbesondere ist es möglich, über die Steuerung 11 die Förderrate bzw. Förderleistung der Pumpeinrichtung 12 einzustellen, indem über die Steuerleitung 41 ein entsprechendes Signal übertragen wird. Durch das Regeln der Förderrate bzw. Förderleistung der Pumpeinrichtung 12 ist die Luftmenge einstellbar, die pro Zeiteinheit durch den weiteren Wärmetauscher 17 strömt und zum Herunterkühlen der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 verwendet wird.
  • Andererseits lässt sich auch bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Förderrate bzw. Förderleistung der Pumpeinrichtungen 13 und 14 über die Steuerung 11 einstellen, indem über die Steuerleitungen 42 und 43 entsprechende Signale übertragen werden. Durch das Regeln der Förderrate bzw. Förderleistung der jeweiligen Pumpeinrichtungen 13, 14 ist die Menge des Wärmetauschermediums 45 einstellbar, die pro Zeiteinheit durch den Wärmetauscher 16 oder den weiteren Wärmetauscher 17 strömt und zum Erwärmen des dem Raum 10 zuzuführenden Inertgases bzw. zum Herunterkühlen der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 verwendet wird.
  • Indem ein Wärmetauschermedium 45 mit einer hinreichend hohen Wärmekapazität verwendet wird, kann das in dem Wärmetauschertank 15 gelagerte Wärmetauschermedium als Kälte- bzw. Wärmereservoir verwendet werden, um bei Bedarf unabhängig voneinander thermische Energie dem Verdampfer 16 zuzuführen oder thermische Energie von der Raumluft abzuführen.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kann - wie auch bei der Anlage gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 - zusätzlich zu dem Verdampfer 16 ein weiterer Verdampfer 20 vorgesehen sein, der außerhalb des Raumes 10 angeordnet ist. Dieser weitere Verdampfer 20 ist in bevorzugter Weise über eine Zuleitung 46 mit dem als Kältetank ausgeführten Behälter 1 verbunden. Der weitere Verdampfer 20 dient in bevorzugter Weise dazu, bei Bedarf eine über die Zuleitung 46 aus dem Behälter 1 entnommene Inertgasmenge zu verdampfen. Die Menge des dem weiteren Verdampfer 20 zugeführten Inertgases kann über das der Zuleitung 46 zugeordnete Ventil 19 geregelt werden, und zwar indem dieses Ventil 19 von der Steuerung 11 entsprechend angesteuert wird.
  • Auch bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage kann das in dem weiteren Verdampfer 20 verdampfte Inertgas zumindest teilweise beispielsweise über die Auslassdüsen 2 in den umschlossenen Raum 10 eingeführt werden, um in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 ein bestimmtes Inertisierungsniveau einzustellen bzw. aufrechtzuerhalten. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, dass der Ausgang des weiteren Verdampfers 20 über ein beispielsweise als Dreiwegeventil ausgeführtes Ventil mit der Zuleitung 3 und den im Inneren des Raumes 10 angeordneten Auslassdüsen 2 verbunden ist.
  • Bei den in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung ist ferner eine Temperaturmesseinrichtung 5 zum Messen der Temperatur der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 und eine Sauerstoffmesseinrichtung 4 zum Messen des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des Raumes 10 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Temperaturmesseinrichtung 5 kann kontinuierlich oder zu vorgegebenen Zeiten und/oder Ereignissen die in dem umschlossenen Raum 10 herrschende Ist-Temperatur bestimmen werden.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist dabei die Steuerung 11 vorzugsweise ausgelegt, einerseits in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Temperatur sowie einer vorgegebenen Soll-Temperatur und andererseits in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt und einem vorgegebenen Inertisierungsniveau sowohl die beiden Ventile 9 und 21 als auch eine (nicht dargestellte) Klimaanlage anzusteuern. Über die Ventile 9 und 21 werden sowohl die Menge des dem Raum 10 zuzuführenden Inertgases als auch die Wärmemenge eingestellt, die beim Verdampfen des zuzuführenden Inertgases der Raumluftatmosphäre entnommen wird. Sollte der beim Verdampfen des Inertgases auftretende Kühleffekt nicht hinreichend sein, um im Inneren des Raumes 10 eine bestimmte Temperatur einzustellen oder zu halten, wird über die Steuerung 11 die (nicht dargestellte) Klimaanlage entsprechend angesteuert.
  • Andererseits ist es bevorzugt, wenn bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform die Steuerung 11 dahingehend ausgelegt ist, zum einen in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Temperatur sowie einer vorgegebenen Soll-Temperatur und zum anderen in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt sowie einem vorgegebenen Inertisierungsniveau sowohl die beiden Ventile 9, 21 und die Pumpeinrichtung 12 als auch eine (nicht dargestellte) Klimaanlage anzusteuern. Über die Ventile 9, 21 wird einerseits die Menge des dem Raum 10 zuzuführenden Inertgases eingestellt. Andererseits wird über die Förderrate der Pumpeinrichtung 12 die Wärmemenge eingestellt, welche mit dem Verdampfer 16 der Raumluftatmosphäre entnommen wird. Sollte der mit dem Verdampfer 16 bereitstellbare Kühleffekt nicht hinreichend sein, um im Inneren des Raumes 10 eine bestimmte Temperatur einzustellen oder zu halten, wird über die Steuerung 11 die (nicht dargestellte) Klimaanlage entsprechend angesteuert.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Steuerung 11 vorzugsweise ausgelegt, einerseits in Abhängigkeit von der gemessenen Ist-Temperatur und einer vorgegebenen Soll-Temperatur und andererseits in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt und einem vorgegebenen Inertisierungsniveau sowohl das Ventil 9 und die Pumpeinrichtungen 12 bis 14 als auch eine (nicht dargestellte) Klimaanlage anzusteuern. Über das Ventil 9 wird die Menge des dem Raum 10 zuzuführenden Inertgases eingestellt. Über die Förderrate der Pumpeinrichtung 13 wird die dem Verdampfer 16 zuzuführende Wärmemenge eingestellt, während über die Pumpeinrichtungen 12 und 14 die der Raumluftatmosphäre abzuführende Wärmemenge geregelt wird. Sollte die mit dem weiteren Wärmetauscher 17 erzielbare Kühlleistung nicht hinreichend sein, um im Inneren des Raumes 10 eine bestimmte Temperatur einzustellen oder zu halten, wird über die Steuerung 11 die (nicht dargestellte) Klimaanlage entsprechend angesteuert.
  • Die in den Zeichnungen dargestellten Anlagen sind nicht nur für einen präventiven Brandschutz geeignet, bei welchem durch eine vorzugsweise dauerhafte Reduzierung des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes 10 die Entflammbarkeit der in diesem Raum gelagerten Waren herabgesetzt wird. Vielmehr ist es auch denkbar, dass im Falle eines Brandes oder bei Bedarf der Sauerstoffgehalt der Raumluftatmosphäre auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abgesenkt wird, und zwar indem der Raumluftatmosphäre in geregelter Weise Inertgas zugeführt wird.
  • Das Einstellen (und Halten) des Vollinertisierungsniveaus kann beispielsweise zum Zwecke einer Brandlöschung erfolgen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Anlage ferner eine Branderkennungsvorrichtung 6 zum Messen einer Brandkenngröße in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes 10 aufweist. Andererseits ist es allerdings auch denkbar, dass die Absenkung auf das Vollinertisierungsniveau in Abhängigkeit von den im umschlossenen Raum 10 gelagerten Waren, und insbesondere deren Entzündungsverhalten, erfolgt. Demnach ist es möglich, in dem Raum 10, in welchem beispielsweise besonders leicht entzündliche Güter gelagert sind, als präventiver Brandschutz ein Vollinertisierungsniveau einzustellen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Behälter zur Lagerung des verflüssigten Inertgases
    2
    Auslassdüsen
    3
    Zuleitung
    4
    Sauerstoffsensor
    5
    Temperatursensor
    6
    Sensor für Brandkenngrößen
    8
    Flüssiggaszuleitung
    9
    Entnahmeventil
    10
    umschlossener Raum
    11
    Steuerung
    12
    Pumpe
    13
    Pumpe
    14
    Pumpe
    15
    Wärmetauschertank
    16
    Wärmetauscher/Verdampfer
    17
    zusätzlicher Wärmetauscher
    18
    Vakuumpumpenanschluss
    19
    Entnahmeventil
    20
    zusätzlicher Verdampfer
    21
    Dreiwegeventil/Entnahmeventil
    22
    Luftkanalsystem/Warmluftleitung
    23
    Luftkanalsvstem/Kaltluftleitung
    24
    Außenbehälter des Behälters
    28
    Füllanschluss
    29
    Sicherheitsabsperrventil
    30
    Ventil zum Befüllen des Behälters
    31
    Ventil zum Befüllen des Behälters
    32
    Ventil für Druckaufbau
    33
    optionale Inertgasentnahme (flüssig)
    34
    Füllleitung zum Behälter
    36
    Innenbehälter des Behälters
    37
    flüssiges Inertgas
    38
    Steuerschnittstelle
    39
    Signalleitung
    40
    Steuerleitung
    41
    Steuerleitung
    42
    Steuerleitung
    43
    Steuerleitung
    44
    optionale Inertgasentnahme (gasförmig)
    45
    Wärmetauschermedium
    46
    Inertgasleitung

Claims (24)

  1. Verfahren zur Brandverhütung und Brandlöschung in umschlossenen Räumen (10), deren Raumluftatmosphäre einen vorgebbaren Temperaturwert nicht überschreiten darf, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    a) es wird ein verflüssigtes Inertgas, insbesondere Stickstoff, in einem Behälter (1) bereitgestellt;
    b) es wird zumindest ein Teil des bereitgestellten Inertgases einem Verdampfer (16) zugeführt und in diesem verdampft; und
    c) das in dem Verdampfer (16) verdampfte Inertgas wird in geregelter Weise der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) zugeführt, so dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes (10) entweder auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau abgesenkt und dort gehalten wird, oder auf einem bestimmten, bereits eingestellten Inertisierungsniveau gehalten wird,
    wobei die zum Verdampfen des flüssigen Inertgases in dem Verdampfer (16) erforderliche Wärmeenergie der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) entnommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    das Verdampfen des bereitgestellten Inertgases innerhalb des umschlossenen Raumes (10) durchgeführt wird, und wobei vor dem Verfahrensschritt des Verdampfens das Inertgas in flüssiger Form einem im Inneren des Raumes (10) angeordneten Verdampfer (16) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    das Verdampfen des bereitgestellten Inertgases außerhalb des umschlossenen Raumes (10) durchgeführt wird, und wobei die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmeenergie zumindest teilweise über Wärmeleitung der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) entnommen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei
    der Betrag der zum Verdampfen des Inertgases erforderlichen Wärmeenergie, welche der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) entnommen wird, in geregelter Weise einstellbar ist, und zwar indem die Wärmeleitfähigkeit eines zur Entnahme der erforderlichen Energiemenge verwendeten Wärmeleiters (45) in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur, die in dem umschlossenen Raum (10) gegenwärtig vorliegt, und/oder einer vorgebbaren Soll-Temperatur eingestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei
    zum Verdampfen des zumindest einen Teils des bereitgestellten Inertgases ein Luftverdampfer (16) verwendet wird, und wobei das Verfahren ferner die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    b1) zumindest während des Verdampfens des Inertgases wird dem Verdampfer (16) oder einem dem Verdampfer (16) zugeordneten Wärmetauscher, vorzugsweise in geregelter Weise, Luft aus der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) als Warmluft zugeführt;
    b2) die zum Verdampfen des Inertgases erforderliche Wärmeenergie wird zumindest teilweise über Wärmeleitung der dem Verdampfer (16) oder dem Wärmetauscher als Warmluft zugeführten Luft entnommen, wodurch sich die als Warmluft zugeführte Luft abkühlt; und
    b3) die abgekühlte Luft wird wieder dem Raum (10) zugeführt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei
    die Menge der dem Verdampfer (16) oder dem Wärmetauscher als Warmluft zugeführten Luft in Abhängigkeit von der Ist-Temperatur, die in dem umschlossenen Raum (10) gegenwärtig vorliegt, und/oder einer vorgebbaren Soll-Temperatur einstellbar ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    der Verfahrensschritt c) ferner die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    c1) der Sauerstoffgehalt in dem umschlossenen Raum (10) wird gemessen; und
    c2) das in dem Verdampfer (16) verdampfte Inertgas wird in Abhängigkeit vom Sauerstoffmesswert der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) zugeführt, um den Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes (10) auf dem bestimmten Inertisierungsniveau zu halten.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    das bestimmte Inertisierungsniveau ein Grundinertisierungsniveau ist, und wobei das Verfahren ferner den folgenden Verfahrensschritt nach dem Verfahrensschritt
    c) aufweist:
    d) im Falle eines Brandes oder bei Bedarf wird der Sauerstoffgehalt der Raumluftatmosphäre auf ein bestimmtes Vollinertisierungsniveau weiter abgesenkt, indem der Raumluftatmosphäre Inertgas in geregelter Weise zugeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei
    mit einem Detektor (6) für Brandkenngrößen erfasst wird, ob in dem umschlossenen Raum (10) ein Brand ausgebrochen ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
    im Verfahrensschritt d) die Absenkung auf das Vollinertisierungsniveau in Abhängigkeit von dem Messwert des Detektors (6) für eine Brandkenngröße erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei
    im Verfahrensschritt d) die Absenkung auf das Vollinertisierungsniveau in Abhängigkeit von den in dem umschlossenen Raum (10) gelagerten Waren, und insbesondere deren Entzündungsverhalten erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei
    das im Verfahrensschritt d) zugeführte Inertgas in dem vorzugsweise als Kältetank ausgeführten Behälter (1) bereitgestellt und mit dem Verdampfer (16) verdampft wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
    - eine Sauerstoffmesseinrichtung (4) zum Messen des Sauerstoffgehaltes in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10);
    - eine Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10), wobei die Anlage einen vorzugsweise als Kältetank ausgebildeten Behälter (1) zum Bereitstellen und Lagern des Inertgases in verflüssigter Form und einen mit dem Behälter (1) verbundenen Verdampfer (16) zum Verdampfen von zumindest einem Teil des in dem Behälter (1) bereitgestellten Inertgases und zum Einleiten des verdampften Inertgases in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) aufweist; und
    - eine Steuerung (11), welche ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem gemessenen Sauerstoffgehalt die Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas derart anzusteuern, dass der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre des umschlossenen Raumes (10) entweder auf ein bestimmtes Inertisierungsniveau abgesenkt und dort gehalten wird, oder auf einem bestimmten, bereits eingestellten Inertisierungsniveau gehalten wird,
    wobei der Verdampfer (16) ausgelegt ist, die zum Verdampfen des flüssigen Inertgases erforderliche Wärmeenergie der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) zu entnehmen.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei
    der Verdampfer (16) ein innerhalb des umschlossenen Raumes (10) angeordneter Luftverdampfer (16) ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei
    der Verdampfer (16) ein außerhalb des umschlossenen Raumes (10) angeordneter Verdampfer (16) ist, und wobei die Anlage zum geregelten Einleiten von Inertgas in die Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) ferner eine Wärmetauschereinrichtung (16, 17) aufweist, die eine Wärmeübertragung von der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) zu dem in dem Verdampfer (16) zu verdampfenden Inertgas bereitstellt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, welche ferner eine Temperaturmesseinrichtung (5) zum Messen der Temperatur der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) aufweist, und wobei die Wärmetauschereinrichtung (16, 17) zum Übertragen von Wärmeenergie von der Raumluftatmosphäre zu dem in dem Verdampfer (16) zu verdampfenden Inertgas einen Wärmeübertrager (45) aufweist, dessen Wirkungsgrad im Sinne des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur und/oder einer vorgebbaren Solltemperatur über die Steuerung (11) einstellbar ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei
    der Verdampfer (16) ein Luftverdampfer (16) ist, und wobei in der Wärmetauschereinrichtung (16, 17) als zu erwärmendes Medium das in den umschlossenen Raum (10) einzuleitende Inertgas und als abzukühlendes Medium eine Teilmenge der Luft aus der Raumluftatmosphäre verwendet wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei
    zum Zu- und Abführen von Luft aus der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) die Wärmetauschereinrichtung (16, 17) über ein Luftkanalsystem (22, 23) mit dem umschlossenen Raum (10) verbunden ist, und wobei das Luftkanalsystem (22, 23) zumindest einen Warmluftkanal (22) und zumindest einen Kaltluftkanal (23) einer zur Klimatisierung des umschlossenen Raumes (10) verwendeten Klimaanlage aufweist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, welche ferner eine Temperaturmesseinrichtung (5) zum Messen der Temperatur der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) aufweist, und wobei die Steuerung (11) ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur und/oder einer vorgebbaren Solltemperatur die dem Verdampfer (16) als abzukühlendes Medium zugeführte Luftmenge einzustellen.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei
    die Wärmetauschereinrichtung (16, 17) eine Komponente einer zur Klimatisierung des umschlossenen Raumes (10) verwendeten Klimaanlage ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei
    die Klimaanlage einen Wärmetauscher aufweist, durch den eine Teilmenge der Luft aus der Raumluftatmosphäre geleitet wird, um thermische Energie von der Luft auf ein Kühlmedium zu übertragen, und wobei der Wärmetauscher der Klimaanlage der dem Verdampfer (16) zugeordneten Wärmetauschereinrichtung vor- oder nachgeschaltet ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, welche ferner eine Branderkennungsvorrichtung (5) zum Messen einer Brandkenngröße in der Raumluftatmosphäre des umschlossenen Raumes (10) aufweist.
  23. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22 als präventiver Brandschutz in einem umschlossenen Kühllager, einem EDV-Raum oder in einem dergleichen Raum (10), dessen Raumluftatmosphäre einen Temperaturwert nicht überschreiten darf.
  24. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22 als präventiver Brandschutz in einem umschlossenen Schaltschrank oder in einer dergleichen Einrichtung, deren Raumluftatmosphäre einen Temperaturwert nicht überschreiten darf.
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