WO1997036651A1 - Verfahren und vorrichtung zur verdüsung von flüssigem löschmittel in stationären löschanlagen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der eine verbesserte Verdüsung des flüssigen Löschmittels (Wasser) und eine größere Wurfweite der Tropfen durch Zumischung von vorzugsweise flüssigem Inertgas unter erhöhtem Druck im Rohrleitungssystem unter Verwendung einer Mischeinrichtung erreicht wird.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Verdusung von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermischung von flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas mit einem flüssigen Löschmittel (wie z. B. Wasser) und anschließender Verdusung zur Feuerbekämpfung. Dieses findet vorzugsweise in stationären - und weniger in mobilen Feuerlöschanlagen Anwendung.
Üblicherweise werden Sprinkler-, Schaum-, Sprühwasser- und Gaslöschanlagen verwendet.
Diese Löschanlagen haben für besondere Anwendungsfälle auch Nachteile. So kommt z. B. bei Sprinkler- und Sprühwasserlöschanlagen sehr viel Wasser zum Einsatz. Dies kann zu erheblichen Folgeschäden führen. Andererseits sind große Wasservorräte und Maschinenleistungen zu installieren. Schaumlöschanlagen erfordern einen erhöhten technischen Aufwand. Dies führt zu hohen Kosten bei der Installation. Außerdem entstehen hohe Kosten für die Entsorgung. Bei Gaslöschanlagen, deren Löscheffekt u. a. auf der Absenkung der Sauerstoffkonzentration durch Inertisierung im Löschbereich besteht, ist ein erheblicher Aufwand für die Absicherung, insbesondere bei C02-Löschanlagen, wegen der Personengefährdung erforderlich. Andere Löschgase, die bisher zum Einsatz kamen, wie z. B. Halon, sind zum Teil aus gesetzlicher Vorschrift nicht mehr einsetzbar. Weitere Löschmittel, wie z. B. Argon, sind relativ teuer.
Aufgabe der Erfindung war es, bei stationären Sprühwasserlöschanlagen die für die Brandlöschung notwendige Menge an flüssigem Löschmittel, wie sie üblicherweise in herkömmlichen Löschanlagen eingesetzt wird, zu verringern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem flüssigen Löschmittel Inertgas in flüssiger und/oder gasförmiger Form vor der Düse, vorzugsweise flüssiges Inertgas, zugegeben wird. Die Bezeichnung Inertgas bezieht sich hier nicht auf den Aggregatzustand zum Zeitpunkt der Zugabe zu dem flüssigen Löschmittel, sondern das Inertgas kann vorzugsweise flüssig dem flüssigen Löschmittel zugegeben werden.
Die Zugabe von vorzugsweise flüssigem Inertgas kann erfolgen, indem entweder dieses mit erhöhtem Druck dem Löschmittel oder das Löschmittel diesem mit erhöhtem Druck zugemischt wird.
Das flüssige Löschmittel (Wasser) wird üblicherweise im Leitungsnetz mit einem Druck von 8-10 bar geführt, unabhängig der Wasserbevorratung, wie z. B. Stadtwassernetz, Behälter usw.
Demgegenüber wird das vorzugsweise flüssige Inertgas mit einem erhöhten Druck in das Leitungsnetz eingespeist. Dies führt in Verbindung mit geeigneten Zumischeinrichtungen und Einrichtungen zur Steuerung des Drucks im Leitungsnetz, wie z.B. Rückschlagventil, Absperrventil, Regelventil für die Medien, zu einer Druckerhöhung an Einrichtungen zur Abgabe des flüssigen Löschmittels, z. B. Löschdüsen.
Hierdurch werden an den Löschdüsen nicht nur die Wasseraustritts¬ geschwindigkeiten, sondern auch die Tropfenverteilung und die Wurfweite erhöht.
Durch unterschiedliche Düsen können Tropfengrößen und Wurfweiten beeinflußt werden. Insbesondere können Wurfweiten von bis zu 10 m erreicht werden.
Bevorzugt wird flüssiges C02 zum flüssigen Löschmittel Wasser zugegeben.
Hierbei ist zu beachten, daß durch das Verfahren eine Zweiphasen-Blasenströmung (Bubble Flow) erzeugt wird, indem mehr Inertgas zugegeben wird, als in Lösung
gehen kann. Durch diese Zweiphasen-Blasenströmung im Rohrleitungssystem kann an der Düse mit einfachen Mitteln ein Aerosol mit optimaler Tropfengröße für die Brandbekämpfung erzeugt werden.
Der Vorteil hierbei ist, daß sich das vorzugsweise flüssige Inertgas im flüssigen Löschmittel unter hohem Druck überwiegend löst und auf diese Weise mit den erzeugten Tropfen zum Brandherd geführt wird, da der dynamische Vorgang der Entgasung länger dauert als die Transportzeit. Dies führt zu einer Verbesserung der Löschwirkung, weil dadurch im Fluge zum Brandherd die Tropfen weiter aufgespalten werden, mit dem Vorteil, daß mit dem erzeugten Feinstwassernebel ebenfalls verdeckte Feuer besser gelöscht werden können.
Obwohl die physikalisch-chemischen Vorgänge noch nicht vollständig abgeklärt sind, läßt sich feststellen, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren die Flamme durch die kinetische Energie des flüssigen Löschmittels und durch die Entgasung des Inertgases am Ort des Brandherdes vom brennbaren Gas getrennt wird.
Durch die Bildung von Mikrotropfen im Bereich des Brandherdes, insbesondere durch die Entmischung von flüssigem Löschmittel und Inertgas, wird die Oberfläche des flüssigen Löschmittels erheblich vergrößert. Das Inertgas (z. B. C02) absorbiert zusätzlich Strahlungsenergie, und die Verdampfung des flüssigen Löschmittels entzieht dem Brand Energie. Dadurch wird der Energieüberschuß im Brandbereich soweit reduziert, daß ein hoher Löscheffekt erreicht wird, der aliein bei der Verwendung von Mikrotropfen ohne Beimischung von vorzugsweise flüssigem Inertgas nicht zu erzielen ist.
Die Menge des zugegebenen Inertgases wird optimiert. Bei Verwendung von vorzugsweise C02 kann die Optimierung entweder bereits bei der Projektierung erfolgen, indem eine Höchstmenge an C02 in bezug auf das Löschobjekt festgelegt wird.
Bevorzugt ist aber, daß die Menge des zugegebenen, insbesondere flüssigen Inertgases, wie z. B. COZι in Abhängigkeit von der Konzentration im Löschbereich während der Löschung geregelt wird, um dem maximalen MAK-Wert von 10 000 ppm bzw. wie bei Inergen-Löschanlagen üblich (< 4 Vol.%), nicht zu überschreiten.
Nach einem weiter bevorzugten Verfahren wird die Menge des zugegebenen, vorzugsweise flüssigen Inertgases zusätzlich nach dem Brandverlauf geregelt.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die, neben einer Zufuhr für flüssiges Löschmittel und Abgabeeinrichtungen für flüssiges Löschmittel, dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens ein Reservoir für flüssiges Inertgas und wenigstens eine Zumischeinheit für das Mischen von flüssigem Löschmittel und vorzugsweise flüssigem und/oder gasförmigem Inertgas vorgesehen ist. Diese spezielle Zumischeinheit wird vorzugsweise horizontal oder vertikal vor den Düsen ins Rohrleitungsnetz montiert.
Bevorzugt ist an der Vorrichtung wenigstens ein Detektor zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung, und diese mit wenigstens einer Regeleinrichtung zur Regelung der Menge des vorzugsweise flüssigen Inertgases verbunden.
Weiter bevorzugt ist eine Vorrichtung, bei der ein Detektor zur Bestimmung des Brandverlaufs angeordnet ist.
Dieser Detektor kann mit dem Detektor zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich eine Einheit bilden und insbesondere als kombinierte Meßeinrichtung für elektro-magnetische Strahlung sowie nach dem Prinzip der Rauchmelder und Wärmemelder ausgebildet sein.
Nach einer weiter bevorzugten Gestaltung der Vorrichtung sind die Öffnungswinkel der Abgabeeinrichtungen für flüssiges Löschmittel einstellbar, wobei der Öffnungs¬ winkel von der zugemischten, vorzugsweise flüssigen Inertgasmenge bestimmt ist. Anhand einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels werden das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist neben den üblichen Leitungen und geeigneten Absperreinrichtungen am Löschwassereintritt ein Rückschlagventil (9) auf. In der Zumischeinheit (3) wird das Löschwasser mit dem aus dem Reservoir (2) ausströmenden flüssigen Inertgas vermischt. Zwischen Reservoir (2) und
Zumischeinheit (3) sind geeignete Absperreinrichtungen und ein Steuerventil (8) angeordnet.
Das Steuerventil ist bevorzugt mit einer Auswerteeinrichtung (7) für einen Detektor
(6) für die den Löschbereich (4) definierenden Löschdüsen (5) verbunden.
Die Absperreinrichtungen werden z. B. über eine nicht dargestellte
Brandmeldeanlage geöffnet und nach einer Verzögerungszeit, in Abhängigkeit von der Wasserzuführung, wird das Regelventil (8) geschaltet.
Diese Schaltung kann das Regelventil (8) auf intermittierenden oder auf kontinuierlichen Durchfluß schalten, um den Weg für das flüssige Inertgas als
Druckerhöhungs- und Inertisierungsmedium freizugeben.
Der Druck und die Temperatur in dem Rohrsystem kann durch das Verhältnis des Inertgases und durch die pro Zeiteinheit abgegebene Löschmittelmenge eingestellt werden.
Das Gas geht nach der Zumischung während der Verweildauer im Rohrsystem und aufgrund des erhöhten Druckes in der Löschflüssigkeit in Lösung.
Im Rohrsystem erfolgt damit eine Volumen- und somit auch Druckerhöhung.
Je größer der Druck und je tiefer die Temperatur des Löschmediums ist, desto mehr flüssiges Inertgas kann in Lösung gebracht werden.
Da die Masse der Zweiphasen-Blasenströmung gegenüber Wasser kleiner ist, verringert sich der Fließwiderstand im Rohrnetz mit dem Vorteil, daß kleinere Querschnitte gewählt werden können.
Bei Austritt des Löschmittels aus der Düse und dem Weg zum Brandgut entmischt sich das Löschmedium in seine Komponenten bei gleichzeitiger Aerosolbildung des flüssigen Löschmittels. Ein großer Anteil des Gases gelangt jedoch ohne Entmischung direkt in die Brandzone.
Bei optimaler Projektierung oder in Verbindung mit dem Detektor (6) und Auswerteeinrichtung (7) bleibt die in den Löschbereich (4) abgegebene C02-Menge unterhalb der Toxizitätsgrenze.
Das Wasser tritt, je nach eingesetzter Düse, beim Verlassen des Rohrsystems vorerst als Strahl aus und zerkleinert sich in feinste Tropfen erst auf dem Flug zum Brandherd, wodurch größere Wurfweiten erzielt werden, bzw. es tritt als feinste Tropfen mit geringer Reichweite aus.
Claims
1. Verfahren zur Verdusung von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Löschmittel Inertgas in flüssiger und/oder gasförmiger Form, zur Erzeugung einer Zweiphasen-Blasenströmung (Bubble Flow), vor der Düse zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dem Löschmittel als Inertgas C02 zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die Inertgase intermittierend zugegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugegebene Inertgasmenge größer ist als jene, die in Lösung mit dem flüssigen Löschmittel geht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rohrleitung strömenden Mittel am Austritt der Rohrleitung derart verdüst werden, daß sie ein Aerosol (Wassernebel) bilden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen flüssigen und/oder gasförmigen Inertgases in Abhängigkeit von der Inertgaskonzentration im Löschbereich geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen flüssigen und/oder gasförmigen Inertgases nach dem Brandverlauf geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdusung mittels Löschdüsen mit regelbarem Öffnungswinkel erfolgt und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit vom Brandherd und von Brandverlauf, insbesondere mittels des Druckes an den Löschdüsen, geregelt wird.
9. Vorrichtung zum Verdüsen von flüssigem Löschmittel in stationären Löschanlagen mit einer Zufuhr (1) für flüssiges Löschmittel und mit Abgabeeinrichtung (5) für flüssiges und/oder gasförmiges Löschmittel, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Reservoir (2) für Inertgas vorgesehen ist und wenigstens eine Zumischeinheit (3) vor den Abgabeeinrichtungen (5) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zumischeinheit ein Behälter angeordnet ist, in dem das flüssige und/oder gasförmige Inertgas kontinuierlich dem durchströmenden Löschmittel zugegeben wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Detektor (6) zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich (4) mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (7) und diese mit wenigstens einer Regeleinrichtung (8) zur Regelung der Menge des Inertgases verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Detektor zur Bestimmung des Brandverlaufs und zur Steuerung der Löschung angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinrichtungen (5) für flüssiges Löschmittel einstellbare
Öffnungswinkel aufweisen und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit von der zugemischten vorzugsweise flüssigen Inertgasmenge einstellbar ist.
GEÄNDERTE ANSPRUCHE
[beim Internationalen Büro am 10. September 1997 ( 10.09.97) eingegangen ursprüngl iche Ansprüche 1 , 6 , 7, 9, 10 und 13 geändert ; al le weiteren Ansprüche unverändert (3 Seiten)]
1. Verfahren zur Verdusung von flüssigem Löschmittel in Löschanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Löschmittel Inertgas in flüssiger Form zur Erzeugung einer Zweiphasen-Blasenströmung (Bubble Flow), vor der Düse zugegeben wird, wobei das Inertgas mit einem gegenüber dem Löschmittel erhöhten Druck eingegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß dem Löschmittel als Inertgas C02 zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die Inertgase intermittierend zugegeben werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugegebene Inertgasmenge größer ist als jene, die in Lösung mit dem flüssigen Löschmittel geht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Rohrleitung strömenden Mittel am Austritt der Rohrleitung derart verdüst werden, daß sie ein Aerosol (Wassernebel) bilden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen flüssigen Inertgases in Abhängigkeit von der Inertgaskonzentration im Löschbereich geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zugegebenen flüssigen Inertgases nach dem Brandverlauf geregelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdusung mittels Löschdüsen mit regelbarem Öffnungswinkel erfolgt und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit vom Brandherd und von Brandveriauf, insbesondere mittels des Druckes an den Löschdüsen, geregelt wird.
9. Vorrichtung zum Verdüsen von flüssigem Löschmittel in Löschanlagen mit einer Zufuhr (1 ) für flüssiges Löschmittel und mit Abgabeeinrichtung (5) für flüssiges inertgas, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Reservoir (2) für das Inertgas vorgesehen ist und wenigstens eine Zumischeinheit (3) vor den Abgabeeinrichtungen (5) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Zumischeinheit ein Behälter angeordnet ist, in dem das flüssige Inertgas kontinuierlich dem durchströmenden Löschmittel zugegeben wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Detektor (6) zur Bestimmung der Konzentration des Inertgases im Löschbereich (4) mit wenigstens einer Auswerteeinrichtung (7) und diese mit wenigstens einer Regeleinrichtung (8) zur Regelung der Menge des Inertgases verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Detektor zur Bestimmung des Brandverlaufs und zur Steuerung der Löschung angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinrichtungen (5) für flüssiges Löschmittel einstellbare Öffnungswinkel aufweisen und der Öffnungswinkel in Abhängigkeit von der zugemischten flüssigen Inertgasmenge einstellbar ist.
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