EP3111999B1 - Sauerstoffreduzierungsanlage und verfahren zum auslegen einer sauerstoffreduzierungsanlage - Google Patents

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EP3111999B1
EP3111999B1 EP15175014.8A EP15175014A EP3111999B1 EP 3111999 B1 EP3111999 B1 EP 3111999B1 EP 15175014 A EP15175014 A EP 15175014A EP 3111999 B1 EP3111999 B1 EP 3111999B1
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EP
European Patent Office
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oxygen
enclosed area
gas separation
separation system
concentration
Prior art date
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EP15175014.8A
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EP3111999A1 (de
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Ernst-Werner Wagner
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Amrona AG
Original Assignee
Amrona AG
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Publication date
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    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
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    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways

Definitions

  • the present invention relates to a system for reducing the oxygen content in the space atmosphere of an enclosed area or for holding a reduced oxygen content in the room atmosphere of an enclosed area below a predetermined concentration and reduced concentration (operating concentration) compared to the oxygen concentration of the normal ambient air.
  • the plant according to the invention is in particular designed to prevent the formation or spread of fires by introducing an oxygen-reduced gas mixture or an oxygen-displacing gas into the room atmosphere of an enclosed area.
  • the system according to the invention is basically also suitable for extinguishing fires in the enclosed area.
  • the system according to the invention serves, for example, to reduce the risk and to extinguish fires in an area to be monitored, wherein the enclosed area is also permanently inertized at different levels of reduction for fire prevention or fire fighting.
  • the basic principle of the inertization technique for fire prevention is based on the knowledge that in enclosed areas, their equipment is sensitive responds to the action of water, the risk of fire can be countered by the fact that the oxygen concentration in the affected area is lowered to a value of, for example, 15 vol .-%. With such a (reduced) oxygen concentration, most flammable materials can no longer ignite. Accordingly, the main area of application of this inertization technique for fire prevention is also computerized areas, electrical switching and distribution rooms, enclosed facilities such as storage areas with particularly high-value assets.
  • the fire prevention effect resulting from this inertization technique is based on the principle of oxygen displacement.
  • Normal ambient air is known to be 21% by volume of oxygen, 78% by volume of nitrogen and 1% by volume of other gases.
  • an oxygen-reduced gas mixture or an oxygen-displacing gas, such as nitrogen the oxygen content in the room atmosphere of the enclosed area is reduced.
  • CA Controlled Atmosphere
  • the publication EP 2 724 754 A1 relates to a method for determining and / or monitoring the air-tightness of an enclosed and equipped with an oxygen reduction system space in the room atmosphere for preventive fire protection and / or fire extinguishment by introducing an oxygen-displacing gas at least one preferably pre-settable and compared to the normal ambient air reduced oxygen content adjustable and durable.
  • the oxygen reduction system known from this prior art comprises a compressor system for compressing an initial gas mixture and a gas separation system downstream of the compressor system for separating at least a portion of the initial gas mixture oxygen content and providing a nitrogen-enriched gas which is supplied to the enclosed space becomes. It is determined in the room adjusting differential pressure, with a corresponding Reference value is compared, which provides a statement about the airtightness of the room.
  • the publication US 4,378,920 relates to another gas separation system for providing a nitrogen-enriched gas mixture.
  • Oxygen reduction systems in particular those used as fire prevention systems, fire extinguishing systems, explosion suppression systems or explosion protection systems in which an atmosphere is generated in an enclosed area, which has a lower continuous oxygen concentration than under ambient conditions, have - compared to water extinguishing systems, such as sprinkler systems or spray extinguishing systems - in particular the advantage that they are suitable for volume extinguishing.
  • water extinguishing systems such as sprinkler systems or spray extinguishing systems
  • This (minimum) amount of the oxygen-reduced gas mixture or oxygen-displacing gas to be introduced into the area is calculated according to the effective volume and the airtightness of the space envelope of the enclosed area.
  • the airtightness of the envelope of an enclosed area is typically determined by a blower door test.
  • a ventilator let into a room envelope creates and maintains a constant overpressure and negative pressure of (for example) 50 Pa within the enclosed area.
  • the amount of air leaking through leaks in the enclosure of the enclosed area must be forced in by the fan into the enclosed area and measured.
  • the so-called n50 value (unit: 1 / h) indicates how often the interior volume is converted per hour.
  • the airtightness determined with a differential pressure test thus corresponds to an air exchange rate caused by leaks in a space envelope of the enclosed area, which is also referred to herein as a "charge-independent air exchange rate".
  • the airtightness determined by a differential pressure test does not take into account an air exchange which is caused by openings, which can be formed in the space envelope, such as doors, gates or windows, as required for the purpose of loading and / or inspecting the enclosed area. This rate of air exchange is also referred to herein as a "feed-dependent air exchange rate".
  • the feed-dependent air exchange rate can generally not be determined beforehand, since the feed-dependent air exchange rate varies over time and depends on when and how often for the purpose of loading and / or inspection the space envelope of the enclosed area is opened, such as long is the opening formed for the purpose of loading and / or walking in the space envelope of the enclosed area, and how big this opening ultimately is.
  • these parameters which determine the charge-dependent air exchange rate can not be determined in advance, so that, with regard to the charge-dependent air exchange rate of the enclosed area during the design an oxygen reduction system always assumes peak values by assuming maximum loading and / or commissioning. In this way, it is ensured that with the oxygen reduction system, a sufficient amount of oxygen-displacing gas can always be provided per unit time in order to be able to securely hold a reduced oxygen content in the room atmosphere of the enclosed area below the predetermined operating concentration even in extreme cases.
  • An object of the invention is to provide a method for designing an oxygen reduction system, with which the oxygen reduction system is optimally projected in terms of the actual conditions.
  • a corresponding oxygen reduction system is to be specified, which is better adapted to the actual conditions of the enclosed area compared to oxygen reduction systems, which are designed and projected according to the previous approach.
  • the invention particularly relates to an oxygen reduction system which is designed to reduce the oxygen content in the room atmosphere of an enclosed area to a concentration which is below a predetermined operating concentration and reduced compared to the oxygen concentration of the normal ambient air.
  • the oxygen reduction system according to the invention is designed to keep a reduced oxygen content in the room atmosphere of an enclosed area below a predetermined and reduced operating concentration compared to the oxygen concentration of the normal ambient air.
  • the oxygen reduction system has a gas separation system whose outlet is fluidly connected to the enclosed area to continuously supply an oxygen-reduced gas mixture or an oxygen-displacing gas to the space atmosphere of the enclosed area.
  • the gas separation system is operated continuously, so that continuously, i. in time, the room atmosphere of the enclosed area is supplied with an oxygen-reduced gas mixture or an oxygen-displacing gas.
  • the gas separation system is designed such that, in a continuous operation of the gas separation system in a first mode of operation, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is always in a range between the predetermined operating concentration and a predetermined or definable lower limit concentration.
  • a quantity of an oxygen-reduced gas mixture lying within a predefined or definable range is continuously provided.
  • the advantages that can be achieved with the solution according to the invention are obvious: since it is provided that the gas separation system is operated continuously, the oxygen-reduced gas mixture can be provided at the outlet of the gas separation system in an amount that corresponds to the quantity as if it were larger dimensioned gas separation system is operated discontinuously. Therefore, compared to off the stand
  • the technology known approaches the gas separation system and the oxygen reduction system are dimensioned smaller overall, so that thereby the cost of the initial installation of the oxygen reduction system are reduced.
  • the continuous operation of the gas separation system also has the further advantage of minimizing wear on the gas separation system due to repeated on and off switching.
  • the predetermined operating concentration which is reduced in comparison to the oxygen concentration of the normal ambient air, corresponds to the design concentration of the enclosed area.
  • the design concentration in accordance with VdS guideline 3527 (version: filing date) refers to the ignition limit minus a safe distance and is therefore dependent on the materials stored in the enclosed area.
  • the present invention is not limited to such embodiments in which, with the aid of the oxygen reduction system, a reduced oxygen content in the space atmosphere of an enclosed area is kept below the design concentration of the area. Rather, the invention also encompasses those embodiments in which generally a reduced oxygen content in the room atmosphere of the enclosed area is kept below a predetermined and reduced operating concentration compared to the oxygen concentration of normal ambient air, which predetermined operating concentration is also above the design concentration of the area can.
  • the solution according to the invention is particularly suitable for an oxygen reduction system, which is projected with regard to an enclosed area, wherein the air exchange rate of the enclosed area varies cyclically with respect to time.
  • This is the case, for example, in rooms or warehouses, the envelope of which is temporarily opened for the purpose of inspection and / or loading, whereby the frequency of the inspection / loading is subject to a certain cycle, for example a day cycle or a week cycle, so that overall the air exchange rate of the enclosed area in terms of the time varies cyclically and each time cycle is divisible into several consecutive time periods.
  • the mean air exchange rate of the enclosed area assumes a corresponding value for each time period.
  • the total air exchange rate of the enclosed area (here: warehouse) varies cyclically at weekly intervals, the average total air exchange rate of the enclosed area (warehouse) during the 6 working days being a feed-dependent air exchange rate and a feed-independent air exchange rate composed.
  • the feed-dependent air exchange rate is negligible, so that the mean total air exchange rate essentially corresponds to the charge-independent air exchange rate of the enclosed area.
  • the feed-dependent air exchange rate takes into account an air exchange that takes place through openings in the space envelope of the enclosed area, which are (intentionally) formed as required for the purpose of loading and / or inspection. These openings are, in particular, doors, gates, locks or windows.
  • the gas separation system takes into account the respective duration of the time periods Taking into account the respective mean total air exchange rates for each period of time is designed so that in a continuous operation of the gas separation system in a first mode of operation, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area always in a range between the predetermined operating concentration (such as the design concentration the enclosed area) and the predetermined or definable lower limit concentration.
  • the gas separation system can be operated in at least two and preferably three different operating modes. In these at least two modes of operation, the gas separation system continuously provides an oxygen-reduced gas mixture at the outlet. In contrast to the first operating mode, however, in the second operating mode of the gas separation system, the amount of an oxygen-reduced gas mixture continuously provided per unit time at the outlet is increased, relative to a reference value of a residual oxygen concentration.
  • the gas separation system is further operable in a third operating mode in which - compared to the first mode of operation - the continuously provided per unit time at the outlet amount of an oxygen-reduced gas mixture - based on a reference value of a residual oxygen concentration - is reduced.
  • the in the time diagram in FIG. 1 total period considered is one week (7 days).
  • FIG. 1 In particular, the temporal evolution of the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is shown. It can be seen in particular that the oxygen concentration is always in a range between about 15.0 vol .-% and 14.9 vol .-%. This is a classical control range defined by an upper threshold and a lower threshold oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area.
  • the upper threshold oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area represents the turn-on threshold at which a gas separation system associated with the oxygen reduction system is turned on to provide an oxygen depleted gas mixture at the outlet of the gas separation system.
  • the provided oxygen-reduced gas mixture is then introduced into the room atmosphere of the enclosed area, so that subsequently the oxygen concentration in the room atmosphere decreases accordingly.
  • the operation of the gas separation system is discontinued.
  • the supply of the oxygen-reduced gas mixture is interrupted in the room atmosphere of the enclosed area, as a result, in the space atmosphere of the enclosed area, the oxygen concentration increases again accordingly.
  • This charge-independent air exchange rate can be determined in advance in particular by means of a differential pressure measurement.
  • charge-independent air exchange rate there is also a charge-dependent air exchange rate, ie an air exchange through openings provided in the envelope of the enclosed area which are opened for the purpose of loading and / or inspecting the enclosed area.
  • FIG. 1 is a situation in which the enclosed area is used 6 days a week (here: Monday to Saturday) in a three-shift operation.
  • a "utilization in three-shift operation" is to be understood as meaning a semi-continuous all-round operation which takes place in the in FIG. 1 shown embodiment is interrupted only on Sunday.
  • the gas separation system of the oxygen reduction system is operated continuously in an operating mode in which at the outlet of the gas separation system per unit time a lying within a predetermined or definable range amount of an oxygen-reduced gas mixture is continuously provided, said per Time unit provided is greater than 0 liters per hour.
  • FIG. 2 the temporal evolution of the oxygen concentration in the room atmosphere of an enclosed area shown, for which the oxygen reduction plant according to the invention is designed and projected. It This is an enclosed area (for example, a warehouse) used in three shifts 6 days a week.
  • the oxygen reduction system has a gas separation system, which is designed and designed taking into account a feed-dependent air exchange rate and a feed-independent air exchange rate over the course of the week.
  • the feed-dependent air exchange rate during the course of the week takes into account the fresh air intake by feeding and / or inspection of the enclosed area.
  • the total fresh air intake is composed of the feed-dependent air exchange rate on the one hand and the feed-independent air change rate at an average wind speed of 3 m / s.
  • nitrogen (N 2 ) having a residual oxygen concentration of, for example, 5% is used as the oxygen-reduced gas mixture or oxygen-displacing gas.
  • the nitrogen required for leveling the total fresh air intake during the week is summarized in Table 3.
  • the time course of the nitrogen requirement is also in the time chart according to FIG. 2 located. It can be seen in particular that on Sunday (rest day) the nitrogen requirement drops to a relatively low value of 144 m 3 / h. This reduced nitrogen requirement results from the reduced air exchange rate on Sunday, as on Sunday the air exchange rate is determined by the feed-independent air exchange rate (the feed-dependent air exchange rate is negligible on the day of rest, since no loading and / or inspection of the enclosed area is provided).
  • the gas separation system belonging to the oxygen reduction system is operated continuously, in which context in particular also means operation on Sunday (rest day).
  • the operating mode of the gas separation system is selected such that an amount of an oxygen-reduced gas mixture is continuously provided at the outlet of the gas separation system per unit time, so that the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area in the entire week cycle in a range between the predetermined, reduced operating concentration and a pre fixed or definable lower limit concentration.
  • the continuous operation of the gas separation system establishes a calculated nitrogen buffer in the enclosed area that is used for a subsequent period of time with increased nitrogen demand.
  • the preset, reduced operating concentration is 15% by volume and the preset or definable lower limit concentration is 14.6% by volume.
  • concentration values are also conceivable.
  • the gas separation system of the oxygen reduction plant is operated continuously so that at the outlet of the gas separation system continuously per hour 526 m 3 of the oxygen-reduced gas mixture is provided.
  • This operating mode of the gas separation system ensures that over the week cycle the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is always below the predetermined, reduced operating concentration of 15% by volume.
  • the gas separation system In contrast to a conventionally designed or projected oxygen reduction system, however, can be significantly smaller dimensions with the solution according to the invention, the gas separation system. It should be noted that the in FIG. 1 In the case shown, the gas separation system is designed for a delivery capacity of more than 1,000 m 3 / h.
  • FIG. 3 another exemplary embodiment of the present invention is described. Specifically, here is shown the operation of an oxygen reduction plant which is designed and projected for an enclosed area (warehouse) used in two shifts 6 days a week. As with the in FIG. 2 shown case example is according to the timing diagram FIG. 3 Sunday is a rest day.
  • the time course of the nitrogen requirement is also in the time chart according to FIG. 3 located.
  • FIG. 3 424 m 3 of nitrogen per hour are provided by the gas separation system to ensure that during the week the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is always below the pre-determined operating concentration of 15% by volume.
  • the timing diagrams of the case examples according to FIG. 2 and FIG. 3 show that in a continuous operation of the gas separation system of the oxygen reduction system per unit time such a sufficient amount of an oxygen-reduced gas mixture (continuously) is provided that the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area always below the predetermined, reduced operating concentration and a predetermined or definable lower Boundary concentration is.
  • the predetermined operating concentration is 15% by volume, while the predetermined or definable lower limit concentration is at most 1% by volume of oxygen and preferably at most 0.5% by volume of oxygen below that of the predetermined, reduced Operating concentration corresponding to the oxygen content.
  • the respective duration of the time periods of the time cycle and the respective mean total air exchange rate for each time period then play a role in the design or planning of the gas separation system of the oxygen reduction system.
  • the solution according to the invention is generally suitable for an enclosed area whose total air exchange rate varies cyclically with time, each time cycle being divided into several consecutive time periods, and for each time period a mean total air exchange rate of the enclosed area assuming a corresponding value ,
  • the average air exchange rate of the enclosed area is within a first value range
  • the average air exchange rate of enclosed area within at least a second range of values, wherein the mean value of the at least one second value range is greater than the average value of the first range of values.
  • the gas separation system of the oxygen reduction system be designed to take into account the time duration of the first and the at least one second time periods and the average total air exchange rate of the enclosed area during the first and the at least one second time periods In a continuous operation of the gas separation system in the first operation mode, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is always in a range between the preset operation concentration and the predetermined or definable lower limit concentration.
  • an average wind speed of 3.0 m / s is taken into account. This condition may not always exist in reality. In particular, it can not be ruled out that significantly higher wind speeds will be present at least temporarily. This would then have an influence in particular on the feed-independent air exchange rate, ie the air exchange rate, which are caused by unwanted or indispensable leaks in the enclosure of the enclosed area.
  • the gas separation system can be operated in at least two different operating modes is.
  • the gas separation system is operated starting from its standard operating mode (first operating mode) in its second operating mode, when the average total air exchange rate of the enclosed area increases in particular in an unpredictable manner and in particular in an uncyclical manner.
  • the amount of an oxygen-reduced gas mixture continuously provided per unit time at the outlet of the gas separation system is increased correspondingly to a reference value of a residual oxygen concentration.
  • the specific power of the gas separation system is lower than the specific power of the gas separation system in the second operation mode.
  • specific performance of the gas separation system is the specific energy demand of the gas separation system to provide a volume unit of the oxygen-reduced gas mixture (relative to a reference level of residual oxygen concentration).
  • the gas reduction system of the oxygen reduction system is designed to be operated either in a VPSA mode or in a PSA mode, wherein the first operating mode of the gas separation system corresponds to the VPSA mode and the second operating mode of the gas separation system PSA mode corresponds.
  • a gas separation system operated in a VPSA mode is generally a vacuum pressure swing adsorption (VPSA) system for providing nitrogen-impinged air.
  • VPSA vacuum pressure swing adsorption
  • such a VPSA system is used in the oxygen reduction system as a gas separation system, which, however, if necessary, especially if the average total air exchange rate of the enclosed area increases in an unforeseeable manner and / or non-cyclically - in a PSA system. Mode is operated.
  • PSA stands for "pressure swing adsorption", which is commonly referred to as “pressure swing adsorption”.
  • an initial gas mixture which comprises oxygen, nitrogen and optionally further components
  • the initial gas mixture provided is suitably compressed and, in the gas separation system, at least part of the oxygen contained in the initial compressed gas mixture is separated so that a nitrogen-enriched gas mixture is provided at the outlet of the gas separation system.
  • This nitrogen-enriched gas mixture at the outlet of the gas separation system corresponds to the oxygen-reduced gas mixture which is introduced continuously into the room atmosphere of the enclosed area.
  • the degree of compression of the initial gas mixture by the compressor system is increased when the gas separation system has to be switched from the first operating mode to the second operating mode due to increased air exchange.
  • an increase in compression to up to 25.0 bar is conceivable.
  • the invention is not limited to the exemplary values given above.
  • the gas separation system is operated in the second operating mode when the oxygen concentration in the enclosed area exceeds a predetermined or definable upper limit value, in particular due to an averaged air exchange rate
  • the upper limit oxygen concentration preferably corresponds to an oxygen concentration which is at or above the oxygen concentration corresponding to the predetermined operating concentration.
  • the predetermined or definable upper limit oxygen concentration corresponds to an oxygen concentration which is at most 1.0% by volume and preferably at most 0.2% by volume above the oxygen concentration corresponding to the predetermined operating concentration.
  • the gas separation system in the second operating mode in at least two predetermined, different power levels is operable, wherein the at least two power levels differ in that - compared to a first power level - in a second power level the per unit of time of the gas separation system provideable amount of an oxygen-reduced gas mixture is higher, based on a predetermined reference value of a residual oxygen concentration.
  • the power stage of the gas separation system is preferably automatically selected in the second operating mode.
  • the gas separation system inert gas source in particular in the form of a compressed gas storage in which an oxygen-reduced gas mixture or inert gas is stored in compressed form.
  • the further inert gas source is fluidly connected to the enclosed area when the oxygen concentration in the enclosed area exceeds a predetermined or definable upper limit, in particular due to a mean time-increased rate of air change.
  • the predetermined or definable upper limit preferably corresponds to an oxygen concentration that is at or above the oxygen concentration that corresponds to the predetermined operating concentration.
  • the predetermined or definable upper limit value preferably corresponds to an oxygen concentration which is at most 1% by volume and preferably at most 0.2% by volume above the oxygen concentration which corresponds to the operating concentration.
  • a means for reducing a feed-dependent air exchange rate of the enclosed area on demand wherein the feed-dependent air exchange rate takes into account an air exchange caused by openings for the purpose of loading and / or commissioning in the space envelope of the enclosed area
  • This device is designed to preferably automatically reduce the charge-dependent air exchange rate of the enclosed area when the oxygen concentration in the enclosed area exceeds a predetermined or determinable upper limit.
  • the predetermined or definable upper limit value preferably corresponds to an oxygen concentration which is at or above the oxygen concentration corresponding to the predetermined operating concentration.
  • the gas separation system is further operable in a third operating mode, in which - compared to the first operating mode - the continuously per unit time At the outlet provided amount of an oxygen-reduced gas mixture - based on a reference value of a residual oxygen concentration - is reduced.
  • the specific power of the gas separation system should be higher than the specific power of the gas separation system in the third mode of operation.
  • this predetermined lower limit value corresponds to an oxygen concentration which is at or above the oxygen concentration which corresponds to the predefinable lower limit concentration or above the predefinable lower limit concentration.
  • the present invention particularly relates to a system for maintaining a reduced oxygen content in the room atmosphere of an enclosed area below a predetermined and reduced operating concentration compared to the oxygen concentration of the normal ambient air, the system comprising a continuously operated gas separation system designed such that in a continuous operation of the gas separation system, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area is always in a range between the predetermined operating concentration and a predetermined or definable lower limit concentration.
  • the oxygen reduction system is associated with an enclosed area whose total air exchange rate varies cyclically with time, each time cycle being divided into a plurality of consecutive time periods, and wherein for each time period a mean total air exchange rate of the enclosed one Range assumes a corresponding value.
  • the gas separation system is designed taking into account the respective duration of the time periods and taking into account the respective average total air exchange rates such that in a continuous operation of the gas separation system, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area always in a range between the predetermined operating concentration and the advance fixed or definable lower limit concentration.
  • the time cycle is a weekly cycle, wherein continuously during at least a first time period of preferably at least 4 to 48 hours, especially at least 4 to 24 hours, and more preferably at least 6 to 24 hours, the average total air exchange rate of and wherein during the remaining time of the week cycle the average total air exchange rate of the enclosed area corresponds to a sum, in particular a weighted sum of a feed-dependent air exchange rate and a feed-independent air exchange rate.
  • the gas separation system of the oxygen reduction system is designed such that in a continuous operation of the gas separation system, the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed area during the at least a first time period is reduced such that the oxygen concentration in the room atmosphere of the enclosed during the remaining time of the week cycle Range does not exceed the design concentration.
  • the oxygen reduction system is designed so that a nitrogen buffer is built up in the enclosed area during a calculated rest period with low air exchange rate. This buffer then compensates for the higher air exchange rate during the operating times, so that this compensation does not have to be provided by the oxygen reduction system and this can be operated evenly.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum Reduzieren des Sauerstoffgehalts in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches bzw. zum Halten eines reduzierten Sauerstoffgehaltes in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Konzentration (Betriebskonzentration).
  • Die erfindungsgemäße Anlage ist insbesondere dafür ausgelegt, durch Einleiten eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder eines sauerstoffverdrängenden Gases in die Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches die Entstehung oder Ausbreitung von Bränden zu verhindern. Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemäße Anlage grundsätzlich auch für das Löschen von Bränden in dem umschlossenen Bereich.
  • Demnach dient die erfindungsgemäße Anlage beispielsweise zur Minderung des Risikos und zum Löschen von Bränden in einem zu überwachenden Bereich, wobei zur Brandverhütung bzw. zur Brandbekämpfung der umschlossene Bereich auch auf unterschiedlichen Absenkungsniveaus dauerinertisiert wird bzw. dauerinertisierbar ist.
  • Dem Grundprinzip der Inertisierungstechnik zur Brandverhütung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass in umschlossenen Bereichen, deren Einrichtung sensibel auf Wassereinwirkung reagiert, der Brandgefahr dadurch begegnet werden kann, dass die Sauerstoffkonzentration in dem betroffenen Bereich auf einen Wert von beispielsweise 15 Vol.-% abgesenkt wird. Bei einer solchen (reduzierten) Sauerstoffkonzentration können sich die meisten brennbaren Materialien nicht mehr entzünden. Haupteinsatzgebiet dieser Inertisierungstechnik zur Brandverhütung sind dementsprechend auch EDV-Bereiche, elektrische Schalt- und Verteilerräume, umschlossene Einrichtungen wie Lagerbereiche mit besonders hochwertigen Wirtschaftsgütern.
  • Die bei dieser Inertisierungstechnik resultierende Brandverhütungswirkung beruht auf dem Prinzip der Sauerstoffverdrängung. Normale Umgebungsluft besteht bekanntlich zu 21 Vol.-% aus Sauerstoff, zu 78 Vol.-% aus Stickstoff und zu 1 Vol.-% aus sonstigen Gasen. Zur Brandverhütung wird durch Einleiten eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder eines sauerstoffverdrängenden Gases, wie beispielsweise Stickstoff, der Sauerstoffanteil in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches verringert.
  • Weiter sei als Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Anlage die Lagerung von Gegenständen, insbesondere Lebensmitteln vorzugsweise Kernobst, unter einer sogenannten "Controlled Atmosphere (CA)" genannt, in der unter anderem der prozentuale anteilige Luftsauerstoff geregelt wird, um den Alterungsprozess leicht verderblicher Waren zu verlangsamen.
  • Die Druckschrift EP 2 724 754 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen und/oder Überwachen der Luftdichtigkeit eines umschlossenen und mit einer Sauerstoffreduzierungsanlage ausgerüsteten Raumes, in dessen Raumatmosphäre zum präventiven Brandschutz und/oder zur Brandlöschung durch Einleiten eines sauerstoffverdrängenden Gases mindestens ein vorzugsweise vorab festlegbarer und im Vergleich zur normalen Umgebungsluft reduzierter Sauerstoffgehalt einstellbar und haltbar ist. Die aus diesem Stand der Technik bekannte Sauerstoffreduzierungsanlage weist einen Kompressorsystem zum Komprimieren eines Anfangs-Gasgemisches und ein dem Kompressorsystem nachgeschaltetes Gasseparationssystem auf zum Abtrennen von zumindest einem Teil des Anfangs-Gasgemisch enthaltenen Sauerstoffgehalts und zum Bereitstellen eines mit Stickstoff angereicherten Gases, welches den umschlossenen Raum zugeführt wird. Es wird der sich im Raum einstellende Differenzdruck ermittelt, der mit einem entsprechenden Referenzwert verglichen wird, was eine Aussage über die Luftdichtigkeit des Raumes liefert.
  • Die Druckschrift US 4,378,920 betrifft ein weiteres Gasseparationssystem zum Bereitstellen eines mit Stickstoff angereicherten Gasgemisches.
  • Sauerstoffreduzierungsanlagen, insbesondere solche, welche als Brandvermeidungsanlagen, Feuerlöschanlagen, Explosionsunterdrückungsanlagen oder Explosionsschutzanlagen verwendet werden, indem in einem umschlossenen Bereich eine Atmosphäre erzeugt wird, die eine niedrigere ständige Sauerstoffkonzentration aufweist als unter Umgebungsbedingungen, weisen - im Vergleich zu Wasserlöschanlagen, wie beispielsweise Sprinkleranlagen oder Sprühnebellöschanlagen - insbesondere den Vorteil auf, dass diese für das Volumenlöschen geeignet sind. Zu diesem Zweck ist es jedoch erforderlich, dass in den umschlossenen Bereich eine vorab kalkulierte (Mindest-) Menge des sauerstoffreduzierten Gasgemisches bzw. des sauerstoffverdrängenden Gases in den umschlossenen Bereich eingelassen werden muss, um dem Verwendungszweck der Sauerstoffreduzierungsanlage gerecht zu werden, wie etwa einer Brandvermeidung, einer Explosionsunterdrückung, einem Explosionsschutz oder einer Feuerlöschung. Berechnet wird diese (Mindest-) Menge des in den Bereich einzulassenden sauerstoffreduzierten Gasgemisches bzw. sauerstoffverdrängenden Gases nach dem effektiven Volumen und der Luftdichtheit der Raumhülle des umschlossenen Bereiches.
  • Die Luftdichtheit der Raumhülle eines umschlossenen Bereiches, wie beispielsweise einer Gebäudehülle, wird in der Regel mit einem Differenzdrucktest (Blower-Door-Test) bestimmt. Durch einen in eine Raumhülle eingelassenen Ventilator wird dabei innerhalb des umschlossenen Bereiches ein konstanter Überdruck und Unterdruck von (z.B.) 50 Pa erzeugt und gehalten. Die durch Undichtigkeiten (Leckagen) in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches ausströmende Luftmenge muss durch den Ventilator in den umschlossenen Bereich hereingedrückt werden und wird gemessen. Der sogenannte n50-Wert (Einheit: 1/h) gibt an, wie oft das Innenraumvolumen pro Stunde umgesetzt wird.
  • Die mit einem Differenzdrucktest ermittelte Luftdichtheit entspricht somit einer durch Leckagen in einer Raumhülle des umschlossenen Bereiches bedingten Luftwechselrate, die hierin auch als "beschickungsunabhängige Luftwechselrate" bezeichnet wird. Insbesondere berücksichtigt die mit einem Differenzdrucktest bestimmte Luftdichtheit jedoch nicht einen Luftwechsel, der bedingt ist durch zum Zwecke einer Beschickung und/oder Begehung des umschlossenen Bereiches bedarfsweise ausbildbare Öffnungen in der Raumhülle, wie Türen, Tore oder Fenster. Diese Luftwechselrate wird hierin auch als "beschickungsabhängige Luftwechselrate" bezeichnet.
  • Im Unterschied zu der beschickungsunabhängigen Luftwechselrate lässt sich die beschickungsabhängige Luftwechselrate in der Regel nicht vorab messtechnisch bestimmen, da die beschickungsabhängige Luftwechselrate zeitlich variiert und davon abhängt, wann und wie oft zum Zwecke einer Beschickung und/oder Begehung die Raumhülle des umschlossenen Bereiches geöffnet wird, wie lange die zum Zwecke einer Beschickung und/oder Begehung in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches ausgebildete Öffnung vorliegt, und wie groß letztendlich diese Öffnung ist.
  • Diese die beschickungsabhängige Luftwechselrate bestimmenden Parameter lassen sich in der Regel nicht vorab bestimmen, so dass im Hinblick auf die beschickungsabhängige Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches bei der Auslegung einer Sauerstoffreduzierungsanlage stets von Spitzenwerten ausgegangen wird, indem eine maximale Beschickung und/oder Begehung angenommen wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass mit der Sauerstoffreduzierungsanlage stets pro Zeiteinheit eine hinreichende Menge an sauerstoffverdrängendem Gas bereitgestellt werden kann, um auch im Extremfall einen reduzierten Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches unterhalb der vorab festgelegten Betriebskonzentration sicher halten zu können.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verfahren zum Auslegen einer Sauerstoffreduzierungsanlage anzugeben, mit welchem die Sauerstoffreduzierungsanlage im Hinblick auf die tatsächlichen Gegebenheiten möglichst optimal projektierbar ist.
  • Insbesondere soll bei der Projektierung der Sauerstoffreduzierungsanlage die in der Praxis tatsächlich auftretende/vorliegende beschickungsabhängige Luftwechselrate mit berücksichtigt werden, um auf diese Weise eine Überdimensionierung der Sauerstoffreduzierungsanlage zu vermeiden. Gleichzeitig soll sichergestellt sein, dass mit der Sauerstoffreduzierungsanlage zu jedem Zeitpunkt der Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration gehalten werden kann.
  • Darüber hinaus soll eine entsprechende Sauerstoffreduzierungsanlage angegeben werden, die im Vergleich zu Sauerstoffreduzierungsanlagen, welche nach dem bisherigen Ansatz konzipiert und projektiert sind, besser an die tatsächlichen Gegebenheiten des umschlossenen Bereiches angepasst ist.
  • Im Hinblick auf die Sauerstoffreduzierungsanlage wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen hiervon in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 12 angegeben sind.
  • Im Hinblick auf das Verfahren zum Auslegen einer Sauerstoffreduzierungsanlage für einen umschlossenen Bereich wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 13 gelöst.
  • Demnach betrifft die Erfindung insbesondere eine Sauerstoffreduzierungsanlage, welche ausgelegt ist, den Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches auf eine Konzentration zu reduzieren, die unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration liegt. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage ausgebildet, einen reduzierten Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration zu halten.
  • Zu diesem Zweck weist die Sauerstoffreduzierungsanlage ein Gasseparationssystem auf, dessen Auslass strömungsmäßig mit dem umschlossenen Bereich verbunden ist, um kontinuierlich ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch oder ein sauerstoffverdrängendes Gas der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches zuzuführen. Mit anderen Worten, gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gasseparationssystem kontinuierlich betrieben wird, so dass kontinuierlich, d.h. zeitlich gesehen ununterbrochen, der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch oder ein sauerstoffverdrängendes Gas zugeführt wird.
  • Das Gasseparationssystem ist derart ausgelegt, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in einem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und einer vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt. Dabei wird in dem ersten Betriebsmodus des Gasseparationssystems am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit eine innerhalb eines vorab festgelegten oder festlegbaren Bereiches liegende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches kontinuierlich bereitgestellt.
  • Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile liegen auf der Hand: indem vorgesehen ist, dass das Gasseparationssystem kontinuierlich betrieben wird, kann im zeitlichen Mittel gesehen am Auslass des Gasseparationssystems das sauerstoffreduzierte Gasgemisch in einer Menge bereitgestellt werden, die der Menge entspricht, als wenn ein größer dimensioniertes Gasseparationssystem diskontinuierlich betrieben wird. Von daher kann im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen das Gasseparationssystem bzw. die Sauerstoffreduzierungsanlage insgesamt kleiner dimensioniert werden, so dass hierdurch die Kosten für die Erstinstallation der Sauerstoffreduzierungsanlage reduziert sind.
  • Der kontinuierliche Betrieb des Gasseparationssystems bringt darüber hinaus den weiteren Vorteil mit sich, dass ein aufgrund eines wiederholten Ein- und Ausschaltens bedingter Verschleiß des Gasseparationssystems minimiert wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die vorab festgelegte und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierte Betriebskonzentration der Auslegungskonzentration des umschlossenen Bereiches entspricht. Die Auslegungskonzentration bezieht sich dabei gemäß VdS-Richtlinie 3527 (Version: Anmeldetag) auf die Entzündungsgrenze abzüglich eines Sicherheitsabstands und ist somit abhängig von den im umschlossenen Bereich eingelagerten Materialien.
  • Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt, bei welcher mit Hilfe der Sauerstoffreduzierungsanlage ein reduzierter Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches unterhalb der Auslegungskonzentration des Bereiches gehalten wird. Vielmehr umfasst die Erfindung auch solche Ausführungsformen, bei welche allgemein ein reduzierter Sauerstoffgehalt in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration gehalten wird, wobei diese vorab festgelegte, Betriebskonzentration auch oberhalb der Auslegungskonzentration des Bereiches liegen kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für eine Sauerstoffreduzierungsanlage, die im Hinblick auf einen umschlossenen Bereich projektiert ist, wobei die Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert. Dies ist beispielsweise bei Räumen oder Lagerhallen der Fall, deren Raumhülle zum Zwecke einer Begehung und/oder Beschickung zeitweilig geöffnet wird, wobei die Frequenz der Begehung/Beschickung einem gewissen Zyklus, beispielsweise einem Tageszyklus oder einem Wochenzyklus, unterliegt, so dass insgesamt gesehen die Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert und jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinander folgende Zeitperioden aufteilbar ist. Die mittlere Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches nimmt dabei für jede Zeitperiode einen entsprechenden Wert an.
  • So ist es beispielsweise denkbar, dass in einem Dreischichtbetrieb eine Lagerhalle 6 Tage die Woche genutzt wird. Bei diesem Beispiel ist somit vorgesehen, dass die Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches (hier: Lagerhalle) im Wochenrhythmus zyklisch variiert, wobei sich die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches (Lagerhalle) während der 6 Arbeitstage aus einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate und einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate zusammensetzt. Während des (einzigen) Ruhetages hingegen ist die beschickungsabhängige Luftwechselrate zu vernachlässigen, so dass die mittlere Gesamt-Luftwechselrate im Wesentlichen der beschickungsunabhängigen Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches entspricht.
  • Wie bereits eingangs ausgeführt, sind bei der beschickungsunabhängigen Luftwechselrate (ungewollte oder unvermeidbare) Leckagen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches berücksichtigt, also solche Leckagen, die in keinem Zusammenhang mit einer Beschickung und/oder Begehung des umschlossenen Bereiches stehen. Andererseits berücksichtigt die beschickungsabhängige Luftwechselrate einen Luftaustausch, der durch Öffnungen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches erfolgt, die zum Zwecke der Beschickung und/oder Begehung (absichtlich) bedarfsweise ausgebildet werden. Bei diesen Öffnungen handelt es sich insbesondere um Türen, Tore, Schleusen oder Fenster.
  • Bei dem Anwendungsbeispiel, bei welchem die Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert, wobei jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinander folgende Zeitperioden aufgeteilt ist, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung insbesondere vorgesehen, dass das Gasseparationssystem unter Berücksichtigung der jeweiligen Dauer der Zeitperioden sowie unter Berücksichtigung der jeweiligen mittleren Gesamt-Luftwechselraten für jede Zeitperiode derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in einem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration (wie beispielsweise der Auslegungskonzentration des umschlossenen Bereiches) und der vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Gemäß einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage ist vorgesehen, dass das Gasseparationssystem in mindestens zwei und vorzugsweise drei unterschiedlichen Betriebsmodi betreibbar ist. In diesen mindestens zwei Betriebsmodi wird von dem Gasseparationssystem kontinuierlich am Auslass ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bereitgestellt. Im Unterschied zu dem ersten Betriebsmodus ist in dem zweiten Betriebsmodus des Gasseparationssystems jedoch die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - erhöht.
  • Andererseits ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass das Gasseparationssystem ferner in einem dritten Betriebsmodus betreibbar ist, in welchem - im Vergleich zum ersten Betriebsmodus - die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - verringert ist.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf eine Sauerstoffreduzierungsanlage der zuvor beschriebenen Art beschränkt, sondern betrifft auch ein Verfahren zum Auslegen einer Sauerstoffreduzierungsanlage für einen umschlossenen Bereich. Das erfindungsgemäße Verfahren weist hierzu insbesondere die folgenden Verfahrensschritte auf:
    1. i) Aufteilen eines vorab festgelegten Zeitzyklus in mehrere aufeinander folgende Zeitperioden;
    2. ii) Ermitteln einer mittleren Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches für jede Zeitperiode;
    3. iii) Wichten der ermittelten mittleren Luftwechselraten hinsichtlich der entsprechenden Zeitdauern der zugehörigen Zeitperioden; und
    4. iv) Anpassen bzw. Auswählen eines Gasseparationssystems der Sauerstoffreduzierungsanlage unter Berücksichtigung der gewichteten, mittleren Luftwechselraten des umschlossenen Bereiches derart, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in einem ersten Betriebsmodus, in welchem am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit eine innerhalb eines vorab festgelegten oder festlegbaren Bereiches liegende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder sauerstoffverdrängenden Gases kontinuierlich bereitgestellt wird, die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen einer vorab festgelegten Betriebskonzentration, wie etwa der Auslegungskonzentration des umschlossenen Bereiches, und einer vorab festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen die Erfindung näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • FIG. 1
    ein prinzipielles Zeitdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise einer herkömmlichen Sauerstoffreduzierungsanlage;
    FIG. 2
    ein prinzipielles Zeitdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise einer ersten exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage; und
    FIG. 3
    ein prinzipielles Zeitdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise einer zweiten exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage.
  • FIG. 1 zeigt ein prinzipielles Zeitdiagramm zum Erläutern der Betriebsweise einer herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Sauerstoffreduzierungsanlage. Es handelt sich hierbei um eine Sauerstoffreduzierungsanlage, die dazu verwendet wird, in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches die Sauerstoffkonzentration unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Konzentration (= Betriebskonzentration) zu halten. Der in dem Zeit-Diagramm in FIG. 1 berücksichtigte Zeitraum beträgt insgesamt eine Woche (7 Tage).
  • In FIG. 1 ist insbesondere die zeitliche Entwicklung der Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches dargestellt. Zu erkennen ist insbesondere, dass die Sauerstoffkonzentration stets in einem Bereich zwischen etwa 15,0 Vol.-% und 14,9 Vol.-% liegt. Es handelt sich hierbei um einen klassischen Regelbereich, der definiert wird über einen oberen Schwellwert und einen unteren Schwellwert der Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches.
  • Der obere Schwellwert der Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stellt die Einschaltschwelle dar, bei welcher ein zu der Sauerstoffreduzierungsanlage gehörendes Gasseparationssystem eingeschaltet wird, um am Auslass des Gasseparationssystems ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bereitzustellen. Das bereitgestellte sauerstoffreduzierte Gasgemisch wird dann in die Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches eingeleitet, so dass anschließend die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre entsprechend abnimmt.
  • Bei Erreichen des unteren Schwellwerts, welcher die Ausschaltschwelle des Gasseparationssystems definiert, wird der Betrieb des Gasseparationssystems eingestellt. Dadurch wird die Zufuhr des sauerstoffreduzierten Gasgemisches in die Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches unterbrochen, infolgedessen in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches die Sauerstoffkonzentration wieder entsprechend zunimmt.
  • Dies ist dadurch bedingt, dass die Raumhülle des umschlossenen Bereiches nicht luftdicht ausgeführt ist; vielmehr sind in der Raumhülle (ungewollte oder unvermeidbare) Leckagen vorhanden, die eine gewisse (beschickungsunabhängige) Luftwechselrate zur Folge haben. Diese beschickungsunabhängige Luftwechselrate lässt sich insbesondere mit Hilfe einer Differenzdruckmessung vorab bestimmen.
  • Zusätzlich zu dieser beschickungsunabhängigen Luftwechselrate liegt aber auch eine beschickungsabhängige Luftwechselrate vor, d.h. ein Luftwechsel durch in der Hülle des umschlossenen Bereiches vorgesehene Öffnungen, die zum Zwecke der Beschickung und/oder Begehung des umschlossenen Bereiches geöffnet werden.
  • In FIG. 1 ist eine Situation dargestellt, bei welcher der umschlossene Bereich an 6 Tagen in der Woche (hier: Montag bis Samstag) in einem Dreischichtbetrieb genutzt wird. Unter einer "Nutzung im Dreischichtbetrieb" ist ein teilkontinuierlicher Rundum-Betrieb zu verstehen, der in dem in FIG. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nur am Sonntag unterbrochen ist.
  • Anhand des zeitlichen Verlaufes der Sauerstoffkonzentration in dem Zeitdiagramm gemäß FIG. 1 ist zu erkennen, dass die Raumhülle des umschlossenen Bereiches am Sonntag insgesamt luftdichter ausgeführt ist im Vergleich zu den anderen Wochentagen. Dies ist insbesondere daran zu erkennen, dass am Sonntag die abfallenden Flanken der Sauerstoffkonzentration steiler sind im Vergleich zu anderen Wochentagen, und dass die ansteigenden Flanken der Sauerstoffkonzentration am Sonntag flacher sind.
  • Um bei den bisherigen Betriebsverfahren, wie es in FIG. 1 anhand des dort gezeigten prinzipiellen Zeitdiagramms dargestellt ist, die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches in dem Regelbereich zwischen dem oberen und dem unteren Schwellwert zu halten, wird das Gasseparationssystem bedarfsweise ein- und ausgeschaltet, also diskontinuierlich betrieben.
  • Im Unterschied hierzu ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass das Gasseparationssystem der Sauerstoffreduzierungsanlage kontinuierlich in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit eine innerhalb eines vorab festgelegten oder festlegbaren Bereiches liegende Menge einer sauerstoffreduzierten Gasgemisches kontinuierlich bereitgestellt wird, wobei diese pro Zeiteinheit bereitgestellte Menge größer als 0 Liter pro Stunde ist.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das prinzipielle Zeitdiagramm gemäß FIG. 2 die Funktionsweise einer exemplarischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage näher beschrieben.
  • Im Einzelnen ist in FIG. 2 die zeitliche Entwicklung der Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches dargestellt, für den die erfindungsgemäße Sauerstoffreduzierungsanlage konzipiert und projektiert ist. Es handelt sich hierbei um einen umschlossenen Bereich (beispielsweise eine Lagerhalle), der an 6 Tagen pro Woche im Dreischichtbetrieb genutzt wird.
  • Die Sauerstoffreduzierungsanlage weist ein Gasseparationssystem auf, welches unter Berücksichtigung einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate und einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate im Wochenverlauf konzipiert und ausgelegt ist. Die beschickungsabhängige Luftwechselrate im Wochenverlauf berücksichtigt dabei den Frischlufteintrag durch Beschickung und/oder Begehung des umschlossenen Bereiches.
  • Dieser beschickungs- bzw. begehungsabhängige Frischlufteintrag für das erste Fallbeispiel gemäß FIG. 2 ist exemplarisch in Tabelle 1 angegeben.
    Figure imgb0001
  • In der nachfolgenden Tabelle 2 hingegen ist der Gesamt-Frischlufteintrag im Wochenverlauf angegeben, und zwar für das Fall-Beispiel gemäß FIG. 2. Der Gesamt-Frischlufteintrag setzt sich zusammen aus der beschickungsabhängigen Luftwechselrate einerseits und der beschickungsunabhängigen Luftwechselrate bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von 3 m/s.
    Figure imgb0002
  • Um in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches den Sauerstoffgehalt unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration halten zu können, ist es erforderlich, ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bzw. ein sauerstoffverdrängendes Gas derart zuzuführen, dass zeitlich gesehen der Gesamt-Frischlufteintrag zumindest teilweise egalisiert wird.
  • Bei dem hier berücksichtigten Ausführungsbeispiel kommt als sauerstoffreduziertes Gasgemisch bzw. sauerstoffverdrängendes Gas Stickstoff (N2) mit einer Restsauerstoffkonzentration von z.B. 5 % zum Einsatz. Der für das Egalisieren des Gesamt-Frischlufteintrages resultierende Stickstoff bedarf im Wochenverlauf ist in Tabelle 3 zusammengefasst.
    Figure imgb0003
  • Der zeitliche Verlauf des Stickstoffbedarfes ist ebenfalls in dem Zeitdiagramm gemäß FIG. 2 eingezeichnet. Hierbei ist insbesondere zu erkennen, dass am Sonntag (Ruhetag) der Stickstoffbedarf auf einen relativ niedrigen Wert von 144 m3/h abfällt. Dieser reduzierte Stickstoffbedarf resultiert aus der reduzierten Luftwechselrate am Sonntag, da am Sonntag die Luftwechselrate durch die beschickungsunabhängige Luftwechselrate bestimmt wird (die beschickungsabhängige Luftwechselrate ist an dem Ruhetag zu vernachlässigen, da keine Beschickung und/oder Begehung des umschlossenen Bereiches vorgesehen ist).
  • Ab Montag hingegen ist die beschickungsabhängige Luftwechselrate deutlich erhöht, da zu Beginn einer Arbeitswoche bzw. in der Arbeitswoche eine erhöhte Palettenbewegung und somit Beschickung stattfindet. Dementsprechend steigt auch der Stickstoffbedarf ab Montag entsprechend an.
  • Im Unterschied zu der herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Betriebsweise ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass das zu der Sauerstoffreduzierungsanlage gehörende Gasseparationssystem kontinuierlich betrieben wird, wobei kontinuierlich in diesem Zusammenhang insbesondere auch einen Betrieb am Sonntag (Ruhetag) bedeutet. Dabei ist der Betriebsmodus des Gasseparationssystems so gewählt, dass am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit kontinuierlich eine Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches bereitgestellt wird, sodass die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches im gesamten Wochenzyklus in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten, reduzierten Betriebskonzentration und einer vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt. Mit anderen Worten wird während der Ruhezeiten durch den kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems ein kalkulierter Stickstoffpuffer in dem umschlossenen Bereich aufgebaut, der für eine darauffolgende Zeitperiode mit erhöhtem Stickstoffbedarf genutzt wird.
  • Bei dem in FIG. 2 gezeigten Zeitdiagramm beträgt die vorab festgelegte, reduzierte Betriebskonzentration 15 Vol.-% und die vorab festgelegte oder festlegbare untere Grenzkonzentration 14,6 Vol.-%. Selbstverständlich sind aber auch andere Konzentrationswerte denkbar.
  • Im Einzelnen und wie es dem Zeitdiagramm gemäß FIG. 2 entnommen werden kann, wird das Gasseparationssystem der Sauerstoffreduzierungsanlage derart kontinuierlich betrieben, dass am Auslass des Gasseparationssystems kontinuierlich pro Stunde 526 m3 des sauerstoffreduzierten Gasgemisches bereitgestellt wird. Mit diesem Betriebsmodus des Gasseparationssystems ist sichergestellt, dass über den Wochenzyklus gesehen die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets unterhalb der vorab festgelegten, reduzierten Betriebskonzentration von 15 Vol.-% liegt.
  • Im Vergleich zu einer herkömmlich konzipierten bzw. projektierten Sauerstoffreduzierungsanlage hingegen kann mit der erfindungsgemäßen Lösung das Gasseparationssystem deutlich kleiner dimensioniert werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei dem in FIG. 1 gezeigten Fallbeispiel das Gasseparationssystem für eine Lieferkapazität von über 1.000 m3/h ausgelegt ist.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das prinzipielle Zeitdiagramm gemäß FIG. 3 eine weitere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Im Einzelnen wird hier die Betriebsweise einer Sauerstoffreduzierungsanlage gezeigt, welche konzipiert und projektiert ist für einen umschlossenen Bereich (Lagerhalle), der an 6 Tagen die Woche im Zweischichtbetrieb benutzt wird. Wie auch bei dem in FIG. 2 gezeigten Fallbeispiel ist bei dem Zeitdiagramm gemäß FIG. 3 der Sonntag ein Ruhetag.
  • Da - im Unterschied zu der in FIG. 2 gezeigten Situation - bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 der umschlossene Bereich (Lager) im Zweischichtbetrieb verwendet wird, ist die beschickungsabhängige Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches im Wochenverlauf gesehen verschieden von der beschickungsabhängigen Luftwechselrate, die in dem Fallbeispiel gemäß FIG. 2 berücksichtigt wurde.
  • Im Einzelnen ist der beschickungs- und/oder begehungsabhängige Frischlufteintrag bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 im Wochenverlauf in Tabelle 4 zusammengefasst.
    Figure imgb0004
  • Der Gesamt-Frischlufteintrag im Wochenverlauf für das Fallbeispiel gemäß FIG. 3 ist in Tabelle 5 zusammengestellt.
    Figure imgb0005
  • Der sich daraus ergebende Stickstoffbedarf ist in Tabelle 6 zusammengefasst.
    Figure imgb0006
  • Der zeitliche Verlauf des Stickstoffbedarfs ist ebenfalls in dem Zeitdiagramm gemäß FIG. 3 eingezeichnet.
  • Im Vergleich zu der in FIG. 2 gezeigten Situation, bei welcher ein Dreischichtbetrieb berücksichtigt wurde, ist erwartungsgemäß bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 der Anteil des beschickungs- und/oder begehungsabhängigen Frischlufteintrags geringer. Dies hat zur Folge, dass bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 die pro Zeiteinheit von dem Gasseparationssystem kontinuierlich bereitzustellende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches reduziert sein kann.
  • Im Einzelnen ist es bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 ausreichend, wenn von dem Gasseparationssystem pro Stunde 424 m3 Stickstoff bereitgestellt wird, um sicherzustellen, dass im Wochenverlauf die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets unter der vorab festgelegten Betriebskonzentration von 15 Vol.-% liegt.
  • Die Zeitdiagramme der Fallbeispiele gemäß FIG. 2 und FIG. 3 zeigen, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems der Sauerstoffreduzierungsanlage pro Zeiteinheit eine derart hinreichende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches (kontinuierlich) bereitgestellt wird, dass die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets unterhalb der vorab festgelegten, reduzierten Betriebskonzentration und einer vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Bei den Fallbeispielen liegt die vorab festgelegte Betriebskonzentration bei 15 Vol.-%, während die vorab festgelegte oder festlegbare untere Grenzkonzentration bei maximal 1 Vol.-% Sauerstoff und bevorzugt bei maximal 0,5 Vol.-% Sauerstoff unterhalb des der vorab festgelegten, reduzierten Betriebskonzentration entsprechend des Sauerstoffgehaltes liegt.
  • Des Weiteren ist den Zeitdiagrammen gemäß FIG. 2 und 3 zu entnehmen, dass die Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert (hier: im Wochenzyklus), wobei jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinanderfolgende Zeitperioden aufgeteilt ist, und wobei für jede Zeitperiode eine mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einen entsprechenden Wert annimmt. In diesem Zusammenhang wird auf die Einträge in der Tabelle 2 für das Fallbeispiel gemäß FIG. 2 bzw. auf die Tabelle 5 für das Fallbeispiel gemäß FIG. 3 verwiesen.
  • Zur Auslegung bzw. Projektierung des Gasseparationssystems der Sauerstoffreduzierungsanlage spielt dann die jeweilige Dauer der Zeitperioden des Zeitzyklus und die jeweilige mittlere Gesamt-Luftwechselrate für jede Zeitperiode eine Rolle.
  • Wie bereits dargelegt, ist bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 2 aufgrund des dort berücksichtigten Dreischichtbetriebs die beschickungsabhängige Luftwechselrate zumindest an den Wochentagen von Montag bis Samstag höher im Vergleich zu der Situation im Fallbeispiel gemäß FIG. 3. Dies hat zur Folge, dass bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 2 das Gasseparationssystem pro Zeiteinheit eine größere Menge eines sauerstoffverdrängenden Gasgemisches (Stickstoff) bereitstellen muss im Vergleich zu dem Gasseparationssystem, welches bei dem Fallbeispiel gemäß FIG. 3 zum Einsatz kommt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme gemäß FIG. 2 und FIG. 3 beschriebenen Fallbeispiele beschränkt. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Lösung allgemein für einen umschlossenen Bereich, dessen Gesamt-Luftwechselrate hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert, wobei jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinander folgende Zeitperioden aufgeteilt ist, und wobei für jede Zeitperiode eine mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einen entsprechenden Wert annimmt.
  • Beispielsweise ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass innerhalb einer ersten Zeitperiode der mehreren aufeinander folgenden Zeitperioden eines Zeitzyklus die mittlere Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches innerhalb eines ersten Wertebereiches liegt, und dass innerhalb mindestens einer zweiten Zeitperiode der mehreren aufeinander folgenden Zeitperioden des Zeitzyklus die mittlere Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches innerhalb mindestens eines zweiten Wertbereiches liegt, wobei der Mittelwert des mindestens einen zweiten Wertbereiches größer ist als der Mittelwert des ersten Wertbereiches. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn das Gasseparationssystem der Sauerstoffreduzierungsanlage unter Berücksichtigung der Zeitdauer der ersten und der mindestens einen zweiten Zeitperiode sowie unter Berücksichtigung der mittleren Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches während der ersten und der mindestens einen zweiten Zeitperiode derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in dem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und der vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Bei den unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme gemäß den FIGS. 2 und 3 beschriebenen Fallbeispielen ist eine mittlere Windgeschwindigkeit von maximal 3,0 m/s berücksichtigt. Diese Voraussetzung ist in der Realität unter Umständen nicht immer gegeben. Insbesondere kann nicht ausgeschlossen werden, dass zumindest zeitweilig auch deutlich höhere Windgeschwindigkeiten vorliegen. Dies hätte dann einen Einfluss insbesondere auf die beschickungsunabhängige Luftwechselrate, d.h. die Luftwechselrate, die durch ungewollte oder unabdingbare Leckagen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches bedingt sind.
  • Um zu erreichen, dass mit der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage auch in solchen Ausnahmesituationen eine reduzierte Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten Betriebskonzentration gehalten werden kann, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage vorgesehen, dass das Gasseparationssystem in mindestens zwei verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist. Dabei wird das Gasseparationssystem ausgehend von seinem Standard-Betriebsmodus (erster Betriebsmodus) in seinem zweiten Betriebsmodus betrieben, wenn sich die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches insbesondere in unvorhersehbarer Weise und insbesondere in unzyklischer Weise erhöht.
  • Im zweiten Betriebsmodus des Gasseparationssystems ist - im Vergleich zum ersten Betriebsmodus - die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass des Gasseparationssystems bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - entsprechend erhöht. Andererseits ist in dem ersten Betriebsmodus des Gasseparationssystems die spezifische Leistung des Gasseparationssystems geringer als die spezifische Leistung des Gasseparationssystems in dem zweiten Betriebsmodus.
  • Unter dem hierin verwendeten Begriff "spezifische Leistung des Gasseparationssystems" ist (bei einer Referenztemperatur von beispielsweise 20 °C) der spezifische Energiebedarf des Gasseparationssystems zu verstehen, um eine Volumeneinheit des sauerstoffreduzierten Gasgemisches (bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration) bereitzustellen.
  • In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, dass das Gasseparationssystem der Sauerstoffreduzierungsanlage ausgelegt ist, wahlweise in einem VPSA- Modus oder in einem PSA-Modus betrieben zu werden, wobei der erste Betriebsmodus des Gasseparationssystems dem VPSA-Modus entspricht und der zweite Betriebsmodus des Gasseparationssystems dem PSA-Modus entspricht.
  • Unter einem in einem VPSA-Modus betriebenen Gasseparationssystem ist allgemein eine nach dem Vakuum-Druckwechseladsorptions-Prinzip (engl.: Vacuum Pressure Swing Adsorption - VPSA) arbeitende Anlage zum Bereitstellen von mit Stickstoff angereichter Luft zu verstehen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kommt in der Sauerstoffreduzierungsanlage als Gasseparationssystem eine derartige VPSA-Anlage zum Einsatz, die allerdings im Bedarfsfall, insbesondere dann, wenn in unvorhersehbarer Weise und/oder unzyklisch die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches zunimmt - in einem PSA-Modus betrieben wird. Die Abkürzung "PSA" steht für "Pressure Swing Adsorption", was üblicherweise als "Druckwechseladsorptionstechnik" bezeichnet wird.
  • Um den Betriebsmodus des bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommenden Gasseparationssystems von VPSA auf PSA umschalten zu können, ist bei einer bevorzugten Realisierung der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage vorgesehen, dass zunächst ein Anfangs-Gasgemisch bereitgestellt wird, welches Sauerstoff, Stickstoff und gegebenenfalls weitere Komponenten aufweist. Das bereitgestellte Anfangs-Gasgemisch wird geeignet komprimiert und in dem Gasseparationssystem zumindest ein Teil des in dem komprimierten Anfangs-Gasgemisch enthaltenen Sauerstoff abgetrennt, sodass am Auslass des Gasseparationssystems ein mit Stickstoff angereichertes Gasgemisch bereitgestellt wird. Dieses am Auslass des Gasseparationssystems mit Stickstoff angereicherte Gasgemisch entspricht dabei dem sauerstoffreduzierten Gasgemisch, welches in die Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches kontinuierlich eingeleitet wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Grad der durch das Kompressorsystem durgeführten Komprimierung des Anfangs-Gasgemisches erhöht wird, wenn auf Grund eines erhöhten Luftwechsels das Gasseparationssystem von dem ersten Betriebsmodus auf den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden muss. In einer beispielhaften Ausführungsform ist es in diesem Zusammenhang denkbar, den Grad der durchgeführten Komprimierung von ursprünglich 1,5 bis 2,0 bar auf 7,0 bis 9,0 bar zu erhöhen. In anderen Ausführungsformen ist eine Erhöhung der Komprimierung auf bis zu 25,0 bar denkbar. Die Erfindung ist insbesondere nicht auf die zuvor angegebenen beispielhaften Werte beschränkt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Gasseparationssystem in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert erhöhten Luftwechselrate - einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet, wobei dieser vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht. Vorzugsweise entspricht der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration einer Sauerstoffkonzentration, die um maximal 1,0 Vol.-% und vorzugsweise um maximal 0,2 Vol.-% oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, welche der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht.
  • In diesem Zusammenhang ist es insbesondere auch denkbar, dass das Gasseparationssystem in dem zweiten Betriebsmodus in mindestens zwei vorab festgelegten, unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar ist, wobei sich die mindestens zwei Leistungsstufen darin unterscheiden, dass - im Vergleich zu einer ersten Leistungsstufe - in einer zweiten Leistungsstufe die pro Zeiteinheit von dem Gasseparationssystem bereitstellbare Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches höher ist, und zwar bezogen auf einen vorab festgelegten Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration. Hierbei ist es von Vorteil, wenn in Abhängigkeit von dem Grad der Überschreitung des vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwertes der Sauerstoffkonzentration die Leistungsstufe des Gasseparationssystems in dem zweiten Betriebsmodus vorzugsweise automatisch ausgewählt wird.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es denkbar, ferner eine weitere, von dem Gasseparationssystem unabhängige Inertgasquelle vorzusehen, insbesondere in Gestalt eines Druckgasspeichers, in welchem ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch oder Inertgas in komprimierter Form gespeichert wird. Die weitere Inertgasquelle wird strömungsmäßig mit dem umschlossenen Bereich verbunden, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert erhöhten Luftwechselrate - einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet. Auch hier entspricht der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht. Vorzugsweise entspricht dabei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert einer Sauerstoffkonzentration, die um maximal 1 Vol.-% und vorzugsweise um maximal 0,2 Vol.-% oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, welche der Betriebskonzentration entspricht.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ferner eine Einrichtung zum bedarfsweisen Reduzieren einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches vorgesehen, wobei die beschickungsabhängige Luftwechselrate einen Luftwechsel berücksichtigt, der bedingt ist durch zum Zwecke einer Beschickung und/oder Begehung bedarfsweise ausbildbare Öffnungen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches. Diese Einrichtung ist ausgebildet, vorzugsweise automatisch die beschickungsabhängige Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches zu reduzieren, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet. Der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert entspricht vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht.
  • Demnach ist es denkbar, über ein geeignetes Beschickungsmanagement zumindest zeitweise die beschickungsabhängige Luftwechselrate, und somit auch die Gesamt-Luftwechselrate zu reduzieren. Denkbar hierbei ist beispielsweise, dass im Rahmen des Beschickungsmanagements nur noch eine limitierte Anzahl von Türen oder Tore geöffnet werden können und/oder die Öffnungszeiten limitiert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Gasseparationssystem ferner in einem dritten Betriebsmodus betreibbar ist, in welchem - im Vergleich zum ersten Betriebsmodus - die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - verringert ist. Hierbei sollte in dem ersten Betriebsmodus die spezifische Leistung des Gasseparationssystems höher sein als die spezifische Leistung des Gasseparationssystems in dem dritten Betriebsmodus.
  • Insbesondere ist es in diesem Zusammenhang denkbar, das Gasseparationssystem in dem dritten Betriebsmodus zu betreiben, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert reduzierten mittleren Gesamt-Luftwechselrate - einen vorab festlegbaren unteren Grenzwert unterschreitet. Dieser vorab festlegbare untere Grenzwert entspricht insbesondere einer Sauerstoffkonzentration, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festlegbaren unteren Grenzkonzentration entspricht oder oberhalb der vorab festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Zum Betreiben des Gasseparationssystems in den unterschiedlichen Betriebsmodi ist es aber auch denkbar, wenn das Gasseparationssystem eine Vielzahl von parallel betreibbaren Stickstoffgeneratoren aufweist, wobei diese Stickstoffgeneratoren bedarfsweise zu- oder ausgeschaltet werden.
  • Kurz zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine Anlage zum Halten eines reduzierten Sauerstoffgehaltes in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration, wobei die Anlage ein kontinuierlich betriebenes Gasseparationssystem aufweist, welches derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und einer vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • Vorzugsweise ist die Sauerstoffreduzierungsanlage einem umschlossenen Bereich zugeordnet, dessen Gesamt-Luftwechselrate hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert, wobei jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinanderfolgende Zeitperioden aufgeteilt ist, und wobei für jede Zeitperiode eine mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einen entsprechenden Wert annimmt. Hierbei ist das Gasseparationssystem unter Berücksichtigung der jeweiligen Dauer der Zeitperioden sowie unter Berücksichtigung der jeweiligen mittleren Gesamt-Luftwechselraten derart ausgelegt, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereichs stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und der vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  • In einer besonders bevorzugten Realisierung ist der Zeitzyklus ein Wochenzyklus, wobei kontinuierlich während mindestens einer ersten Zeitperiode von vorzugsweise mindestens 4 bis 48 Stunden, insbesondere von mindestens 4 bis 24 Stunden, und noch bevorzugter von mindestens 6 bis 24 Stunden, die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches entspricht, und wobei während der übrigen Zeit des Wochenzyklus die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einer Summe, insbesondere einer gewichteten Summe aus einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate und einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate entspricht.
  • Das Gasseparationssystem der erfindungsgemäßen Sauerstoffreduzierungsanlage ist dabei derart ausgelegt, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches während der mindestens einen ersten Zeitperiode derart reduziert wird, dass auch während der übrigen Zeit des Wochenzyklus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches die Auslegungskonzentration nicht überschreitet. Anschaulich gesehen ist die Sauerstoffreduzierungsanlage also derart ausgelegt, dass während einer einkalkulierten Ruhezeit mit niedriger Luftwechselrate ein Stickstoffpuffer im umschlossenen Bereich aufgebaut wird. Dieser Puffer gleicht dann die höhere Luftwechselrate während der Betriebszeiten aus, sodass dieser Ausgleich nicht von der Sauerstoffreduzierungsanlage erbracht werden muss und diese gleichmäßig betrieben werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Fallbeispiele beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.

Claims (13)

  1. Anlage zum Reduzieren des Sauerstoffgehalts in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches und/oder zum Halten eines reduzierten Sauerstoffgehaltes in der Raumatmosphäre eines umschlossenen Bereiches unterhalb einer vorab festgelegten und im Vergleich zur Sauerstoffkonzentration der normalen Umgebungsluft reduzierten Betriebskonzentration, wobei die Anlage ein Gasseparationssystem aufweist, dessen Auslass strömungsmäßig mit dem umschlossenen Bereich verbunden ist zum kontinuierlichen Zuführen eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder sauerstoffverdrängenden Gases, wobei das Gasseparationssystem derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in einem ersten Betriebsmodus, in welchem am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit eine innerhalb eines vorab festgelegten oder festlegbaren Bereiches liegende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches kontinuierlich bereitgestellt wird, die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und einer vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt,
    wobei die Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches hinsichtlich der Zeit zyklisch variiert, wobei jeder Zeitzyklus in mehrere aufeinanderfolgende Zeitperioden aufgeteilt ist, und wobei für jede Zeitperiode eine mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einen entsprechenden Wert annimmt, wobei das Gasseparationssystem unter Berücksichtigung der jeweiligen Dauer der Zeitperioden sowie unter Berücksichtigung der jeweiligen mittleren Gesamt-Luftwechselraten derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in dem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereichs stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und der vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt,
    wobei der Zeitzyklus ein Wochenzyklus ist, und wobei kontinuierlich während mindestens einer ersten Zeitperiode von vorzugsweise mindestens 4 bis 48 Stunden, insbesondere von mindestens 4 bis 24 Stunden, und noch bevorzugter von mindestens 6 bis 24 Stunden, die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches entspricht, und wobei während der übrigen Zeit des Wochenzyklus die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches einer Summe, insbesondere einer gewichteten Summe aus einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate und einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate entspricht, wobei das Gasseparationssystem derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in dem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches während der mindestens einen ersten Zeitperiode derart reduziert wird, dass auch während der übrigen Zeit des Wochenzyklus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches die Betriebskonzentration nicht überschreitet.
  2. Anlage nach Anspruch 1,
    wobei innerhalb einer ersten Zeitperiode der mehreren aufeinanderfolgenden Zeitperioden eines Zeitzyklus die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches innerhalb eines ersten Wertbereiches liegt, und wobei innerhalb mindestens einer zweiten Zeitperiode der mehreren aufeinanderfolgenden Zeitperioden des Zeitzyklus die mittlere Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches innerhalb mindestens eines zweiten Wertbereiches liegt, wobei der Mittelwert des mindestens einen zweiten Wertbereiches größer ist als der Mittelwert des ersten Wertbereiches, und wobei das Gasseparationssystem unter Berücksichtigung der Zeitdauer der ersten und der mindestens einen zweiten Zeitperiode sowie unter Berücksichtigung der mittleren Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches während der ersten und der mindestens einen zweiten Zeitperiode derart ausgelegt ist, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in dem ersten Betriebsmodus die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen der vorab festgelegten Betriebskonzentration und der vorab festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
  3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in dem ersten Betriebsmodus die am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit kontinuierlich bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches in Abhängigkeit von mindestens einem der nachfolgend aufgeführten Parametern gewählt ist:
    - dem Raumvolumen des umschlossenen Bereiches;
    - einer beschickungsunabhängigen Luftwechselrate durch Leckagen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches; und/oder
    - einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate durch zum Zwecke der Beschickung und/oder Begehung bedarfsweise ausbildbare Öffnungen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches.
  4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    wobei das Gasseparationssystem ferner in einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist, in welchem - im Vergleich zum ersten Betriebsmodus - die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - erhöht ist, wobei in dem ersten Betriebsmodus die spezifische Leistung des Gasseparationssystems insbesondere geringer ist als die spezifische Leistung des Gasseparationssystems in dem zweiten Betriebsmodus.
  5. Anlage nach Anspruch 4,
    wobei das Gasseparationssystem ausgelegt ist, wahlweise in einem VPSA-Modus oder in einem PSA-Modus betrieben zu werden, und wobei der ersten Betriebsmodus des Gasseparationssystems dem VPSA-Modus entspricht und der zweite Betriebsmodus des Gasseparationssystems dem PSA-Modus entspricht.
  6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5,
    wobei die Anlage ein mit dem Gasseparationssystem verbundenes Kompressorsystem aufweist zum Komprimieren eines Anfangs-Gasgemisches, wobei das Gasseparationssystem ausgebildet ist, zumindest ein Teil des in dem komprimierten Anfangs-Gasgemisches enthaltenen Sauerstoffs abzutrennen und an einem Ausgang des Gasseparationssystems ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch bereitzustellen, und wobei das Verdichtungsverhältnis des Kompressorsystems einstellbar ist derart, dass das Anfangs-Gasgemisch im Kompressorsystem wahlweise auf einen ersten niedrigen Druckwert oder einen zweiten, hohen Druckwert, insbesondere auf einen ersten Druck von 1,5 bis 2,0 bar oder einen zweiten Druck von 7,0 bis 9,0 bar, komprimierbar ist, und wobei in dem ersten Betriebsmodus des Gasseparationssystems das Anfangs-Gasgemisch auf den ersten Druckwert und in dem zweiten Betriebsmodus das Anfangs-Gasgemisch auf den zweiten Druckwert komprimiert wird.
  7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    wobei das Gasseparationssystem in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert erhöhten Luftwechselrate - einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet, wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht, und wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise insbesondere einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die um maximal 1 Vol.-% und vorzugsweise um maximal 0,2 Vol.-% oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, welche der Betriebskonzentration entspricht.
  8. Anlage nach Anspruch 7,
    wobei in dem zweiten Betriebsmodus das Gasseparationssystem in mindestens zwei vorab festgelegten, unterschiedlichen Leistungsstufen betreibbar ist, wobei sich die mindestens zwei Leistungsstufen darin unterscheiden, dass - im Vergleich zu einer ersten Leistungsstufe - in einer zweiten Leistungsstufe die pro Zeiteinheit von dem Gasseparationssystem bereitstellbare Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches höher ist, und zwar bezogen auf einen vorab festgelegten Referenzwert eines Sauerstoffrestgehaltes, und wobei in Abhängigkeit von dem Grad der Überschreitung des vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwertes der Sauerstoffkonzentration die Leistungsstufe des Gasseparationssystems in dem zweiten Betriebsmodus vorzugsweise automatisch ausgewählt wird.
  9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei ferner eine weitere, von dem Gasseparationssystem unabhängige Inertgasquelle vorgesehen ist, insbesondere in Gestalt eines Druckgasspeichers, in welchem ein sauerstoffreduziertes Gasgemisch oder Inertgas in komprimierter Form gespeichert wird, wobei die weitere Inertgasquelle strömungsmäßig mit dem umschlossenen Bereich verbunden wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert erhöhten Luftwechselrate - einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet, wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht, und wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise insbesondere einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die um maximal 1 Vol.-% und vorzugsweise um maximal 0,2 Vol.-% oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, welche der Betriebskonzentration entspricht.
  10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    wobei ferner eine Einrichtung zum bedarfsweisen Reduzieren einer beschickungsabhängigen Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches vorgesehen ist, wobei die beschickungsabhängige Luftwechselrate einen Luftwechsel berücksichtigt, der bedingt ist durch zum Zwecke einer Beschickung und/oder Begehung bedarfsweise ausbildbare Öffnungen in der Raumhülle des umschlossenen Bereiches, wobei die Einrichtung ausgebildet ist, vorzugsweise automatisch die beschickungsabhängige Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches zu reduzieren, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich einen vorab festgelegten oder festlegbaren oberen Grenzwert überschreitet, wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten Betriebskonzentration entspricht, und wobei der vorab festgelegte oder festlegbare obere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration vorzugsweise insbesondere einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die um maximal 1 Vol.-% und vorzugsweise um maximal 0,2 Vol.-% oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, welche der Betriebskonzentration entspricht.
  11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    wobei das Gasseparationssystem ferner in einem dritten Betriebsmodus betreibbar ist, in welchem - im Vergleich zum ersten Betriebsmodus - die kontinuierlich pro Zeiteinheit am Auslass bereitgestellte Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches - bezogen auf einen Referenzwert einer Restsauerstoffkonzentration - verringert ist, wobei in dem ersten Betriebsmodus die spezifische Leistung des Gasseparationssystems anders, insbesondere höher, ist als die spezifische Leistung des Gasseparationssystems in dem dritten Betriebsmodus, und/oder wobei das Gasseparationssystem insbesondere dann in dem dritten Betriebsmodus betrieben wird, wenn die Sauerstoffkonzentration in dem umschlossenen Bereich - insbesondere aufgrund einer im zeitlichen Mittelwert reduzierten mittleren Gesamt-Luftwechselrate - einen vorab festlegbaren unteren Grenzwert unterschreitet, wobei der vorab festlegbare untere Grenzwert der Sauerstoffkonzentration einer Sauerstoffkonzentration entspricht, die auf oder oberhalb der Sauerstoffkonzentration liegt, die der vorab festgelegten oder festlegbaren unteren Grenzkonzentration entspricht.
  12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    wobei die vorab festgelegte Betriebskonzentration der Auslegungskonzentration entspricht; und/oder
    wobei die vorab festgelegte oder festlegbare untere Grenzkonzentration bei maximal 3 Vol.-% Sauerstoff und noch bevorzugter bei maximal 0,5 Vol.-% Sauerstoff unterhalb des der vorab festgelegten Betriebskonzentration entsprechenden Sauerstoffgehalts liegt; und/oder wobei das Gasseparationssystem eine Vielzahl von parallel betreibbaren Stickstoffgeneratoren aufweist.
  13. Verfahren zum Auslegen einer Sauerstoffreduzierungsanlage für einen umschlossenen Bereich, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
    i) Aufteilen eines vorab festgelegten Zeitzyklus in mehrere aufeinander folgende Zeitperioden;
    ii) Ermitteln einer mittleren Gesamt-Luftwechselrate des umschlossenen Bereiches für jede Zeitperiode;
    iii) Wichten der ermittelten mittleren Gesamt-Luftwechselraten hinsichtlich der entsprechenden Zeitdauern der zugehörigen Zeitperioden; und
    iv) Anpassen bzw. Auswählen eines Gasseparationssystems der Sauerstoffreduzierungsanlage unter Berücksichtigung der gewichteten, mittleren Gesamt-Luftwechselraten des umschlossenen Bereiches derart, dass bei einem kontinuierlichen Betrieb des Gasseparationssystems in einem ersten Betriebsmodus, in welchem am Auslass des Gasseparationssystems pro Zeiteinheit eine innerhalb eines vorab festgelegten oder festlegbaren Bereiches liegende Menge eines sauerstoffreduzierten Gasgemisches oder sauerstoffverdrängenden Gases kontinuierlich bereitgestellt wird, die Sauerstoffkonzentration in der Raumatmosphäre des umschlossenen Bereiches stets in einem Bereich zwischen einer vorab festgelegten Betriebskonzentration und einer vorab festlegbaren unteren Grenzkonzentration liegt.
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