EP2500491A1 - Personenschutzsystem - Google Patents

Abstract

Ein Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse (4), einem mit der Eingangsschleuse (4) verbundenem Aufenthaltsraum (5), einem Luftschleiergerät (2) an der Eingangstür (3) der Eingangsschleuse (4), soll in der Weise verbessert werden, dass Personen in kurzer Zeit den Aufenthaltsraum erreichen können. Zur Lösung der Aufgabe ist ein Umluftsystem (13, 15, 18, 19, 20, 22, 25, 26) für den von der Eingangschleuse (4) und dem Aufenthaltsraum (5) umschlossenen Innenraum, vorgesehen, umfassend mindestens eine Luftförderanlage (18) und ein Schadgasfilter (19), eine Luftspüleinrichtung (28, 30, 31) aus Luftspeichern (29) für den Aufenthaltsraum (5) und einen Gasversorgungskanal (27) im Aufenthaltsraum (5) für Atemschutzprodukte.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse und einem Aufenthaltsraum.
• Eine Personenschutzsystem mit einer Eingangsschleuse und einem Aufenthaltsraum ist aus der DE 35 21 884 C1 bekannt. Die bekannte Personenschutzanlage umfasst auch ein Be- und Entlüftungssystem einschließlich einer Filteranlage.
• Bekannte Personenschutzsysteme sind so konzipiert, dass Personen, die in die Eingangsschleuse eintreten, in dieser solange verweilen müssen, bis mögliche Kontaminationen auf ein zulässiges Maß reduziert worden sind. Zur Dekontamination ist eine Luftförderanlage vorgesehen, die die Eingangsschleuse durchspült und das Gas über ein Schadgasfilter leitet. Durch Messung der Schadgaskonzentration in der Eingangsschleuse lässt sich der Kontaminationsgrad ermitteln. Erst dann, wenn die Kontaminationen auf ein zulässiges Maß reduziert worden sind, darf der Innenraum betreten werden. Für eine schnelle Dekontamination muss die Eingangsschleuse möglicht klein sein, was bedeutet, dass sich nur wenige Personen in der Eingangsschleuse aufhalten können. Dieses Schleusenprinzip ist für den Katastrophenfall mit hochtoxischen Gasen nicht geeignet, da Personen, die die Eingangsschleuse betreten wollen, eine Fluchthaube tragen, die nur für eine sehr begrenzte Zeit Schutz bietet. Das bedeutet, dass Personen aufgrund der Zeitbegrenzung nicht an der Außentür der Anlage auf die Einschleusung warten können. Die Nutzungsdauer einer Fluchthaube ist häufig auf einen Zeitraum von 30 Minuten beschränkt. Im Katastrophenfall ist damit zu rechnen, dass eine größere Anzahl von Personen gleichzeitig den Aufenthaltsraum betreten will.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Personenschutzsystem in der Weise zu verbessern, dass Personen in kurzer Zeit den Aufenthaltsraum erreichen können.
• Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Das erfindungsgemäße Personenschutzsystem besitzt vor der Eingangstür der Eingangsschleuse ein Luftschleiergerät, welches den Schadstoffeintrag beim Betreten der Eingangsschleuse reduziert. Die personenweise eingetragenen Kontaminationen werden im Schleusensbereich während des Durchlaufens über ein Hochleistungs-Filtergerät auf ein kalkuliertes Maß reduziert. Personen gelangen ohne Verzögerung in den Aufenthaltsraum und müssen dort noch so lange den Atemschutz aufbehalten, wie eingeschleppte Kontaminationen angezeigt sind. Bei Bedarf können Atemschutzmasken aufgesetzt werden, welche für einen langen Zeitraum aus autarken Atemluftspeichern versorgt werden können.
• Wenn alle Personen den Raum betreten haben, wird der Aufenthaltsraum über eine hohe Luftwechselrate mit Atemluft gespült. Nach einigen Minuten sind die Schadstoffkonzentrationen auf ein zulässiges Maß reduziert, und die Atemschutzmasken können abgesetzt werden. Die Raumluft wird über ein Gasmessgerät überwacht und es wird beim Überschreiten unzulässiger Werte optisch und akustisch gewarnt. Es wird dabei nicht nur mittels eines Umluftsystems und einem Schadgasfilter die Raumluft gereinigt, sondern es wird gleichzeitig mittels einer Luftspüleinrichtung aus Luftspeichern frische Atemluft in den Innenraum des Aufenthaltsraumes geleitet, um die Spülung durch das Umluftsystem zu unterstützen.
• Während der Luftspülung werden auch die Atemmasken, welche von den Personen im Aufenthaltsraum getragen werden, mit Atemluft versorgt.
• Die vor der Eingangstür der Eingangsschleuse angeordnete Luftschleieranlage ist mit einem geschlossenen Luftschirm ausgeführt. Dieser reduziert deutlich den thermischen Effekt beim Öffnen der Eingangstür, welcher durch unterschiedliche Temperaturen entsteht. Leichte Windeinflüssen werden durch den unsichtbaren Luftschleier abgemindert und gebremst. Hiermit wird der Schadstoffeintrag in die Eingangsschleuse stark reduziert. Der Schadstoffeintrag entsteht beim Öffnen der Eingangstür durch thermische Einflüsse und durch über Personen eingeschleppte Kontaminationen.
• Die von den Personen eingeschleppte Schadstoffmenge pro Zeit lässt sich durch eine Grenzwertbetrachtung bestimmen. Es wird angenommen, dass jede Person eine dem Körpervolumen entsprechende Luftmenge in die Eingangsschleuse einbringt. Wenn thermische Einflüsse durch das Luftschleiergerät eliminiert sind, kann man davon ausgehen, dass nur durch Kontaminationen in der Eingangsschleuse entfernt werden müssen.
• Beispiel: 100 Personen (P) sollen in 10 Minuten einschleusen, Annahme 80 Liter Körpervolumen pro Person, 5000 ppm Außenkontamination, entsprechend 0,5 Vol%.
• Eingeschleppte kontaminierte Luft : $$\mathrm{100}\mathrm{P\; x}\mathrm{80}\mathrm{Liter}\mathrm{/}\mathrm{10}\mathrm{Minuten}\mathrm{=}\mathrm{800}\mathrm{Liter\; pro\; Minute}$$

  
• Eingeschlepptes Schadgas : $$\mathrm{100}\mathrm{P\; x}\mathrm{80}\mathrm{Liter}\mathrm{/}\mathrm{10}\mathrm{Minuten}\mathrm{=}\mathrm{800}\mathrm{Liter\; pro\; Minute}\mathrm{*}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{5}\mathrm{\%}\mathrm{=}\mathrm{4}\mathrm{L}\mathrm{/}\min$$

  
• Die Filteranlage wird so ausgelegt werden, dass die Schadstoffkonzentration in der Eingangsschleuse auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.
• Beispiel: Bei einem Schadgaseintrag von 4 L/min soll die Schadgaskonzentration in der Eingangsschleuse auf 0,04 %, entsprechend 400 ppm begrenzt werden. Der Filterwirkungsgrad beträgt 90%.
• Der erforderliche Filter - Luftdurchsatz beträgt 4 L/min / 0,04%*0,9 = 667 m³/h
• Wenn in der Eingangsschleuse eine Konzentration von 400 ppm erreicht wird, beseitigt die Filteranlage 4 L/min Schadgas aus der Luft. Dieses entspricht dem angenommenen Schadstoffeintrag. Die Filterleistung wird bei der tatsächlichen Auslegung der Anlage höher gewählt.
• Bei Zugrundelegung des gleichen Rechenbeispiels erfolgt ein reduzierter Schadstoffeintrag in den Aufenthaltsraum, da jede Person eine 400 ppm entsprechende Schadstoffmenge einschleppt und nicht mehr 5.000 ppm.
• Das Volumen der eingeschleppten Schadgasmenge beträgt:
• Eingeschlepptes Schadgas: $$\mathrm{100}\mathrm{P\; x}\mathrm{80}\mathrm{Liter}\mathrm{/}\mathrm{10}\mathrm{Minuten}\mathrm{=}\mathrm{800}\mathrm{Liter\; pro\; Minute}*0,04\%=0,32L/\min$$
  
• Raumluftkonzentration nach dem Betreten aller Personen: $$\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{32}\mathrm{L}\mathrm{/}\min \mathrm{*}\mathrm{10}\mathrm{Minuten}\mathrm{=}\mathrm{3}\mathrm{,}\mathrm{2}\mathrm{Liter}$$
  
• Raumluftkonzentration im Aufenthaltsraum nach dem Betreten aller Personen:
• Raumgröße: 111 m³ $$\mathrm{Raumluftkonzentration}\mathrm{:}\mathrm{3}\mathrm{,}\mathrm{2}\mathrm{/}\mathrm{111.000}\mathrm{=}\mathrm{28}\mathrm{ppm}$$
  
• Die zulässige Raumluftkonzentration beträgt 5 ppm.
• Folglich müssen die Personen für eine gewisse Übergangszeit noch über eine zentrale Atemanlage mit Masken mit Atemgas versorgt werden.
• Für die Reinigung auf den zulässigen Wert von 5 ppm sind folgende Reinigungsfunktionen einsetzbar:
• Filtration über den CO2 - Absorber: Reinigungsleistung von 600 m³/h.
• Umluftfiltration über die Gasfilteranlage, welche wahlweise für jeden Raum vorgesehen wird, oder als zentrale umschaltbare Filteranlage.
• Luftspülung mit Atemluft aus Speicherflaschen.
• Für die Reinigung von 28 ppm Schadgas (a) auf 5 ppm (b) wird folgende Luftmenge benötigt: $$\begin{array}{l}\mathrm{In}\left(\mathrm{ppm}\left(\mathrm{a}\right)\mathrm{/}\mathrm{ppm}\left(\mathrm{b}\right)\right)\mathrm{*}\mathrm{Raumvolumen}\mathrm{=}\ln \mathrm{28}\mathrm{/}\mathrm{5}\mathrm{*}\mathrm{111}\mathrm{=}\mathrm{191}\mathrm{,}\mathrm{2}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}\mathrm{und\; bei\; einem}\\ \mathrm{Filterwirkungsgrad\; von}\mathrm{80}\mathrm{\%}\mathrm{,}\mathrm{239}{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}\mathrm{;}\mathrm{mit\; ln}\mathrm{=}\mathrm{natürlicher\; Logarithmus}\mathrm{.}\end{array}$$

  
• Zeit für die Reinigung im Aufenthaltsraum:
1. a) Reinigung über Luftspülung aus Luftspeichern: Es werden 17 Flaschen a' 14.000 Liter Nutzvolumen benötigt. Bei einer Spülluftmenge von 600 m³/h beträgt die Reinigungszeit ca. 24 Minuten.
2. b) Reinigung über die Gas-Filteranlage: Mit dem ausgelegten Volumenstrom von 667 m³/h wird in etwa die gleiche Zeit benötigt.
3. c) Reinigung über die Absorber - Kalkpatronen: Mit dem Nennvolumenstrom von 600 m³/h wird in etwa die gleiche Zeit benötigt.
• Beim Zusammenwirken aller Wirkungsmechanismen - Luftspülung, Filtration und Absorbernutzung - kann die Zeit erheblich reduziert werden. In jedem Fall lassen sich die Luftspülung und Gas - Filtration parallel gemeinsam einsetzen und die Zeit für die Reinigung des Aufenthaltsraumes würde ca. 12 Minuten betragen.
• Diese Zeit wird für die Auslegung der Atemanlage als Mindestzeit zugrunde gelegt. Die tatsächliche Atemluftkapazität wird so ausgelegt, dass bei nicht wirksamen Rückhaltesystemen im Schutzraum die höheren Schadgaskonzentrationen gereinigt werden können und die Personen während der länger dauernden Reinigungszeit die entsprechende Luft für die Maskenversorgung verfügbar haben.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
• Es zeigen:

Figur 1:

den Pneumatikschaltplan eines Personenschutzsystems,

Figur 2:

eine erste Alternative zum Personenschutzsystem nach der Figur 1,

Figur 3:

eine zweite Alternative zum Personenschutzsystem nach der Figur 2.

• Figur 1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Personenschutzsystems 1, welches ein Luftschleiergerät 2 vor einer Eingangstür 3 zu einer Eingangsschleuse 4 und einen mit der Eingangsschleuse 4 verbundenen Aufenthaltsraum 5 aufweist. Zwischen der Eingangsschleuse 4 und dem Aufenthaltsraum 5 befindet sich eine Durchgangstür 6. Das Luftschleiergerät 2 besteht aus einem ersten Zuluftkanal 7
  mit einer Austrittsöffnung 8, einem ersten Rückluftkanal 9 mit Rückluftöffnungen 10 und einem ersten Gebläse 11. Das Gebläse 11 ist über einen ersten Gaskanal 12 mit dem ersten Zuluftkanal 7 und dem ersten Rückluftkanal 9 verbunden und fördert Umgebungsluft vom ersten Rückluftkanal 9 zum ersten Zuluftkanal 7. Das Luftschleiergerät 2 kann auch in offener Bauweise ohne Rückluftkanal ausgeführt sein.
• In der Eingangsschleuse 4 befinden sich ein zweiter Zuluftkanal 13 mit Austrittsöffnungen 14, ein zweiter Rückluftkanal 15 mit Eingangsöffnungen 16, welche über einen zweiten Gaskanal 17 miteinander verbunden sind. Ein im zweiten Gaskanal 17 angeordnetes zweites Gebläse 18 fördert die Innenraumluft über ein erstes Schadgasfilter 19 vom zweiten Rückluftkanal 15 zum zweiten Zuluftkanal 13. Die über den zweiten Rückluftkanal 15 angesaugte Innenraumluft wird im ersten Schadgasfilter 19 gereinigt und gelangt als dekontaminierte Luft über den zweiten Zuluftkanal 13 zurück in den Innenraum.
• Der Aufenthaltsraum 5 besitzt einen dritten Zuluftkanal 20 mit Austrittsöffnungen 21, einen dritten Rückluftkanal 22 mit Eingangsöffnungen 23 und einen dritten Gaskanal 24 mit einem dritten Gebläse 26 und einem zweiten Schadgasfilter 25 zur Förderung der Innenraumluft vom dritten Rückluftkanal 22 zum dritten Zuluftkanal 20. In der Raummitte des Aufenthaltsraumes 5 verläuft ein Atemluftleitung 27 für nicht näher dargestellte Atemschutzmasken. Die Atemluftleitung ist über eine Luftschalttafel 28 mit einem Atemluftspeicher 29 verbunden. Eine Versorgungsleitung 30 verläuft von der Luftschalttafel 28 über einen Schalldämpfer 31 zum dritten Zuluftkanal 20. Der dritte Zuluftkanal 20 wird somit sowohl über das dritte Gebläse 26 als auch über den Atemluftspeicher 29 mit Gas versorgt, so dass Restkontaminationen sowohl über das Umluftsystem als auch über die Luft aus dem Atemluftspeicher 29 aus dem Aufenthaltsraum 5 ausgespült werden. Überschüssiges Gas wird über ein federbelastetes Überdruckventil 32 aus dem Aufenthaltsraum 5 abgelassen. Das Überdruckventil 32 ist so eingestellt, dass in dem Aufenthaltsraum 5 immer ein derartiger Innenraumdruck herrscht, der das Eindringen von Schadgasen aus der Umgebung verhindert.
• Figur 2 veranschaulicht ein erstes alternatives Personenschutzsystem 40, bei dem gegenüber dem Personenschutzsystem 1 nach der Figur 1, ein gemeinsames Schadgasfilter 41 zur Filterung der Innenraumluft in der Eingangsschleuse 4 und im Aufenthaltsraum 5 verwendet wird. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Figur 1 versehen. Zur Umlenkung der Spülluft zwischen der Eingangsschleuse 4 und dem Aufenthaltsraum 5 ist ein Umschaltventil 42 im zweiten Gaskanal 17 zwischen dem zweiten Gebläse 18 und dem zweiten Zuluftkanal 13 und dem Schalldämpfer 31 vorgesehen. In der in der Figur 2 gezeigten ersten Schaltstellung des Umschaltventils 42 fördert das zweite Gebläse 18 die über das erste Schadgasfilter 19 angesaugte Luft in den zweiten Zuluftkanal 13. In einer zweiten Schaltstellung des Umschaltventils 42 ist das zweite Gebläse 18 mit dem Schalldämpfer 31 verbunden und die geförderte Luft gelangt über den Schalldämpfer 31 in den dritten Zuluftkanal 20. Der dritte Rückluftkanal 22 ist über einen vierten Gaskanal 44 mit einem als Überdruckventil ausgeführten Abströmventil 43 verbunden, das in die Eingangsschleuse 4 mündet. Das erste alternative Personenschutzsystem 40 zeichnet sich durch ein besonders schnelles Einschleusen von Personen in den Aufenthaltsraum 5 aus. Die Personen passieren die Eingangsschleuse 4 und betreten den Aufenthaltsraum 5. Das Umschaltventil 42 befindet sich zunächst in der ersten Schaltstellung und wird dann in die zweite Schaltstellung umgelegt. Der Luftkreislauf erfolgt dann über den Schalldämpfer 31 in den dritten Zuluftkanal 20 und vom dritten Rückluftkanal 22, den vierten Gaskanal 44 und das Abströmventil 43 in die Eingangsschleuse 4, wo die Raumluft über den zweiten Rückluftkanal 15 angesaugt wird. Durch Luftspülung innerhalb des Aufenthaltsraumes 5 werden eingeschleppte Kontaminationen auf einen festgelegten Grenzwert reduziert. Gegenüber dem Personenschutzsystem 1 nach der Figur 1 wird bei dem ersten alternativen Personenschutzsystem 40 eine Filteranlage eingespart.
• Figur 3 zeigt ein zweites alternatives Personenschutzsystem 50, bei dem gegenüber dem ersten alternativen Personenschutzsystem 40 nach der Figur 2 die über den dritten Zuluftkanal 20 in den Aufenthaltsraum 5 eintretende Luft nicht in einem Rückluftkanal gesammelt wird, sondern über den vierten Gaskanal 44 und das Abströmventil 43 direkt in die Eingangsschleuse 4 abgeleitet wird. Diese Luftführung kann gewählt werden, wenn für eine Luftreinigung eine gezielte Luftrückführung über den dritten Rückluftkanal 22 erforderlich ist. Hierdurch vergrößert sich auch die nutzbare Fläche im Aufenthaltsraum 5, da kein Rückluftkanal eingebaut werden muss.
Bezugszeichenliste

1

Personenschutzsystem

2

Luftschleiergerät

3

Eingangstür

4

Eingangsschleuse

5

Aufenthaltsraum

6

Durchgangstür

7

erster Zuluftkanal

8

Austrittsöffnung

9

erster Rückluftkanal

10

Eingangsöffnung

11

erstes Gebläse

12

erster Gaskanal

13

zweiter Zuluftkanal

14

Austrittsöffnung

15

zweiter Rückluftkanal

16

Eingangsöffnung

17

zweiter Gaskanal

18

zweites Gebläse

19

erstes Schadgasfilter

20

dritter Zuluftkanal

21

Austrittsöffnung

22

dritter Rückluftkanal

23

Eingangsöffnung

24

dritter Gaskanal

25

zweites Schadgasfilter

26

drittes Gebläse

27

Versorgungskanal

28

Gasverteiler

29

Atemluftspeicher

30

Versorgungsleitung

31

Schalldämpfer

32

Überdruckventil

40

erstes alternatives Personenschutzsystem

42

Umschaltventil

43

Abströmventil

44

vierter Gaskanal

50

zweites alternatives Personenschutzsystem

Claims (7)

1. Personenschutzsystem mit
   einer Eingangsschleuse (4),
   einem mit der Eingangsschleuse (4) verbundenem Aufenthaltsraum (5),
   einem Luftschleiergerät (2) an der Eingangstür (3) der Eingangsschleuse (4),
   einem Umluftsystem (13, 15, 18, 19, 20, 22, 25, 26) für den von der Eingangschleuse (4) und dem Aufenthaltsraum (5) umschlossenen Innenraum, umfassend mindestens eine Luftförderanlage (18) und ein Schadgasfilter (19),
   einer Luftspüleinrichtung (28, 30, 31, 20) aus Luftspeichern (29) für den Aufenthaltsraum (5), und
   einem Gasversorgungskanal (27) für Atemschutzprodukte.
2. Personenschutzsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftschleiergerät (2) einen ersten Zuluftkanal (7), einen ersten Rückluftkanal (9) und ein erstes Gebläse (11) umfasst.
3. Personenschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Umluftsystem für die Eingangsschleuse (4) einen zweiten Zuluftkanal (13), einen zweiten Rückluftkanal (15) ein zweites Gebläse (18) mit einem ersten Schadgasfilter (19) umfasst.
4. Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umluftsystem für den Aufenthaltsraum (5) aus einem dritten Zuluftkanal (20), einem dritten Rückluftkanal (22), sowie einem dritten Gebläse (26) mit einem zweiten Schadgasfilter (25) besteht.
5. Personenschutzsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Umluftsystem für die Eingangsschleuse (4) und den Aufenthaltsraum (5) einen zweiten Zuluftkanal (13) und einen zweiten Rückluftkanal (15) in der Eingangsschleuse (4) ein zweites Gebläse 18 mit einem ersten Schadgasfilter (19) zwischen dem Rückluftkanal (15) und dem Zuluftkanal (13) sowie ein Umschaltventil (42) abströmseitig des Gebläses (18) aufweist, wobei das Umschaltventil (42) in einer ersten Schaltstellung einen Gasweg zum zweiten Zuluftkanal (13) und in einer zweiten Schaltstellung einen Gasweg zu einem dritten Zuluftkanal (20) im Aufenthaltsraum (5) herstellt.
6. Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspeicher 29 der Luftspüleinrichtung (28, 30, 31, 20) mit dem dritten Zuluftkanal (20) im Aufenthaltsraum (5) verbunden sind.
7. Personenschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftspüleinrichtung und / oder das Umluftsystem für eine Spülluftmenge von mindestens 600 m³/h ausgelegt sind.

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