CZ2000127A3 - Interní způsob prevence a hašení požárů v uzavřených prostorách - Google Patents

Description

INERTNÍ ZPŮSOB PREVENCE A HAŠENÍ POŽÁRŮ V UZAVŘENÝCH PROSTORÁCH

Oblast techniky

Současný vynález se týká inertního způsobu snižování rizika a hašení požárů v uzavřených prostorách a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

V uzavřených prostorách, do kterých lidé nebo zvířata vstupují jen příležitostně a jejichž instalace reagují citlivě na nárazy vody, je známé předcházení riziku požáru snížením koncentrace kyslíku ve vzduchu těchto míst na průměrnou hodnotu kolem 12 %. Při dosažení této koncentrace kyslíku nemůže většina hořlavých materiálů déle hořet. Zmíněné prostory jsou většinou místnosti pro zpracování dat, místnosti s elektrickými spínači a rozvaděči a skladové prostory obsahující vysoce cenné zboží. Hasící účinek vyplývající z této metody je založen na principu vypuzení kyslíku. Je známé, že normální okolní vzduch obsahuje 21 % kyslíku, 78 % dusíku a 1% jiných plynů. Pro uhašení je koncentrace dusíku v uvedeném prostoru dále zvýšena dodáním čistého dusíku tak, až se sníží podíl kyslíku. Je známé, že hasící účinek začíná, jakmile obsah kyslíku klesne pod 15 % z objemu. V závislosti na hořlavých materiálech v tomto prostoru může být požadováno další snížení obsahu kyslíku až k uváděným 12 % z objemu.

Při zmíněné „technice hašení inertním plynem napuštěním požárem ohroženého nebo hořícího prostoru plyny vypuzujícími kyslík jako je CO2, dusík, vzácné plyny a jejich směsi, jsou plyny vytlačující kyslík skladovány obyčejně ve stlačeném stavu v ocelových válcích ve zvláštních vedlejších místnostech. V případě potřeby je potom plyn veden do dotyčného prostoru potrubními systémy a odpovídajícími výtokovými hubicemi. Hašení technikou inertních plynů se nicméně setkává s určitými problémy a ukazuje jasná omezení z hlediska druhu prostoru. Velké prostory mající na příklad plochu základu 20 x 50 m a výšku 6,5 m mají objem 6500 m³. V souladu se standardy jsou používány ocelové válce o objemu 80 I. Zařízení pro hašení inertním plynem jsou plněna tlakem 200 bar, což je současně nejvyšší parametr pro maximální únosnost dosažitelných armatur. Na příklad válec o tlaku 200 bar a objemu 80 I zaujme obsah 18,3 kg dusíku v uvolněném stavu při lat okolního tlaku objem 16 m ³. Aby se zaplnil dříve uvedený prostor o objemu 6500m ³ inertním plynem, bylo by zapotřebí obsahu asi 300 ocelových válců. V naplněném stavu má takový válec hmotnost kolem 100 kg, což by při 300 válcích představovalo hmotnost 30 tun. S připočtením hmotnosti potrubí a armatur by to byl značně velký požadavek na únosnost skladových prostor. Pro tak velký počet válců by byla navíc zapotřebí značná podlahová plocha. Je tedy evidentní, že technika hašení inertním plynem ve spojení s velkými prostory se setkává s problémy z hlediska skladovatelnosti a využitelnosti objemu skladových objektů. Skladování válců v podzemí není bezpečným řešením, jakkoliv skladová kapacita zde není významná. Z podzemí do horních podlaží by musela být položena dlouhá potrubí představující další náklady, které nemohou být obvykle později sníženy a navíc prodlužují nepřiměřeně čas naplňování inertním plynem.

Podstata vynálezu

Předmětem současného vynálezu je zajistit inertní způsob snížení rizika požáru a hašení požáru v uzavřených prostorách dovolující účinné hašení ohně při potřebě minimální skladovací kapacity válců s inertním plynem.

To je dosaženo inertní metodou uvedeného charakteru zahrnující kroky: za prvé snížení obsahu kyslíku v uzavřeném prostoru na základní inertní úroveň na příklad 16% a v případě požáru další snížení obsahu kyslíku na úplnou inertní úroveň, na příklad 12% z objemu nebo méně. Základní inertní úroveň koncentrace kyslíku 16% z objemu nemá za následek žádné riziko pro osoby nebo zvířata, takže mohou klidně bez jakýchkoliv problémů vstupovat do tohoto prostoru. Úplná inertní úroveň může být nastavena buď v noci, kdy nepřichází v úvahu vstup osob nebo zvířat nebo jako přímá reakce na zjištění požáru. Při 12 % objemové koncentraci kyslíku je hořlavost většiny materiálů již výrazně snížena, takže nemohou začít dále hořet. Přednosti vynalezené metody spočívají zvláště v tom, že počet nádob s inertními plyny vypuzujícími kyslík je významně snížen. Tak se podstatně sníží celkové náklady na prevenci požáru i hasící systémy. Z konstrukčního hlediska přitom nižší tlak odlehčuje potřebné vybavení a v případě požáru proudí menší objem plynu.

Zmíněný způsob je mimoto doplněn zařízením pro zavádění uvedené metody obsahujícím tyto komponenty: zařízení pro měření kyslíku v monitorovaném prostoru; první systém pro výrobu plynu vytlačujícího kyslík nebo pro odvod kyslíku z monitorovaného prostoru; druhý systém pro rychlé dodání plynu vytlačujícího kyslík do monitorovaného prostoru; zařízení pro detekci požáru zjišťující požární charakteristiku vzduchu v uzavřeném prostoru. K zajištění řešení je v objektu řídící jednotka vysílající základní inertní signál k prvnímu systému pro výrobu plynu vytlačujícího kyslík nebo pro odvod kyslíku v závislosti na monitorování jeho obsahu ve vzduchu v uzavřeném prostoru a vysílající úplný inertní signál do druhého systému v souladu s detekčním signálem ze zařízení pro zjišťování požáru.

Uvedené zařízení poskytuje ideální formu spojení vynalezeného postupu se zařízením pro požární detekci. Řídící jednotka vysílající základní i úplné inertní signály tím vytváří specifické podmínky v monitorovaném prostoru, jehož základní inertní úroveň byla předtím propočtena v závislosti na druhu a typu prostoru.

Příklady provedení vynálezu

Přednosti provedení jsou objasněny v podnárocích 2 až 9 a v pojetí zařízení podle nároků 10 až 13.

Inertní způsob výhodně obsahuje dva procesní kroky, které jsou provedeny před prvním krokem, jmenovitě snížení obsahu kyslíku na základní inertní úroveň: v souladu s uvedeným provedením je nejprve změřen obsah kyslíku v monitorovaném prostoru, načež je v druhém kroku jako reakce na naměřenou hodnotu provedeno snížení na základní inertní úroveň. Tak se inertní způsob přizpůsobuje určitému místu prostřednictvím klasické regulace obsahu kyslíku v monitorovaném prostoru.

Do procesu vysílajícího úplný inertní signál je v případě požáru vhodně integrován detektor pro požární charakteristiky.

Představitele vzorků vzduchu jsou na příklad průběžně odebírány z monitorovaného prostoru před snížením na úplnou inertní úroveň a tyto vzorky procházejí detektorem pro požární charakteristiky, vysílajícím v případě požáru úplný inertní signál. Toto uspořádání je technickým provedením spojení známého zařízení pro detekci požáru s technikou hašení inertním plynem. Zařízení pro detekci požáru tímto předává výsledky měření vzduchu v množstvích lokalit potrubím nebo systémem kanálků a dopravuje tyto částice do měřící komory s detektorem pro zjišťování požárních charakteristik.

Termín „požární charakteristika odkazuje na fyzikální parametry, které jsou odrazem měřitelných změn v prostředí vznikajícího požáru, na příklad teplota okolí, tekutý, kapalný nebo plynný obsah okolního vzduchu /tvorba kouře ve formě částic, aerosolů nebo páry/ nebo vyzařování okolí.

Postup může být prováděn zvlášť výhodným způsobem, pokud je základní inertní úroveň dosažena mechanicky a následuje dodání plynů vytlačujících kyslík nebo mechanické odvádění kyslíku. To je proveditelné, pokud je potřebný čas pro snižování na základní inertní úroveň a postupné strojní snižování obsahu kyslíku v odpovídajícím prostoru postačující. Naproti tomu dodání plynů vytlačujících kyslík do uzavřeného prostoru je výhodně prováděno k rychlému získání úplné inertní úrovně, k čemuž mohou být v podstatě použity všechny inertní plyny. Tyto plyny mohou být výhodně připraveny v plynových válcích, protože u velkých prostor objem naplňovaný mezi základní a úplnou inertní úrovní nepůsobí problémy. Mimoto mechanická výroba plynů vytlačujících kyslík na příklad strojem na N2 je značnou výhodou, protože plynové válce pro úplnou inerci mohou tak být znovu naplněny pro další použití.

Dodávání plynů vytlačujících kyslík je prováděno v souladu s měřeným obsahem kyslíku v uzavřeném prostoru, takže je výhodně přiváděno vždy pouze množství plynu požadované pro úplnou inerci.

Bylo již zmíněno, že jednou z předností vynalezeného způsobu, je možnost kombinace se známými prostředky pro zjišťování požárů. V tak zvaném aspirativním zařízení pro detekci požáru je potřeba stálá kontrola charakteru proudu představitelů částic vzduchu. Podle vynálezu je to provedeno tak, že zařízení pro měření kyslíku je integrováno v tělese detektoru zařízení pro zjišťování požáru, kde je také upraveno zařízení pro monitorování proudu vzduchu.

Výroba plynů vytlačujících kyslík k získání základní inertní úrovně je s výhodou prováděna mechanicky strojem na výrobu N₂ nebo podobně. Už bylo zmíněno, že pro úplnou inerci jsou také používány plynové válce, které mohou být po vyprázdnění vhodně znovu naplněny.

Vynalezený způsob je podrobněji vysvětlen ve vývojovém diagramu. Je monitorován uzavřený prostor obsahující normální vzduch s obvyklým obsahem 21 objemových % kyslíku. Aby se snížilo riziko požáru, je obsah kyslíku v tomto prostoru snížen na základní inertní úroveň dodáváním dusíku ze stroje na N₂. Obsah kyslíku v monitorovaném prostoru je před snižováním na základní inertní úroveň i souběžně se snižováním průběžně měřen. Směrná hodnota byla dříve propočtena na základě charakteristik prostoru, zařízení pro zpracování dat a podobně. Aspirativní zařízení pro zjišťování požáru opatřené detektorem pro požární charakteristiky průběžně sleduje představitele částic vzduchu v prostoru potrubí nebo systému kanálků a dopravuje příslušné částice do detektoru pro požární charakteristiky. Když je požární charakteristika zjištěna a s obvyklou bezpečností označena jako požár, prostor je rychle naplňován dusíkem z ocelových válců, až je dosažena potřebná koncentrace kyslíku. Uvedená koncentrace byla určena dříve na základě hořlavých materiálů v prostoru.

Pokud nevznikl požár, měřící zařízení průběžně kontroluje, zda není dosahována spodní prahová hodnota škodlivé koncentrace kyslíku. Když to ještě nenastává, stroj na N₂ stále přijímá základní inertní signál a pokračuje v zaplňování prostoru dusíkem. Při dosažení škodlivé prahové hodnoty je vyžádána cílová hodnota k vytvoření podmínek buď pro noční nebo denní operaci. Když do prostoru již nevstupují lidé nebo zvířata, je do stroje na N₂ vysílán úplný inertní signál, po kterém nastává - v souladu s měřením obsahu kyslíku - vytlačování kyslíku tak, až je dosaženo předem stanovené hasící koncentrace pro prostor a zde skladované materiály. Pokud by nicméně měl do prostoru někdo vstoupit, zachová měřící zařízení koncentraci kyslíku na neškodné hodnotě kolem 16 %.

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Inertní způsob snižování rizika a hašení požárů v uzavřených prostorách zahrnující kroky:

   a/ snížení obsahu kyslíku v uzavřeném prostoru na základní inertní úroveň; a b/ v případě požáru rychlé další snížení na úplnou inertní úroveň.
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že před krokem a/ jsou následující doplňující kroky:

   al/ je měřen obsah kyslíku v monitorovaném prostoru;

   a2/ snížení na základní inertní úroveň je provedeno v souladu s měřenou hodnotou kyslíku.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že před krokem b/ je následující doplňující krok:

   bl/ v případě požáru vyšle detektor pro požární charakteristiky úplný inertní signál.
4. 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že před krokem b/ je následující doplňující krok:

   bl/ ze vzduchu v monitorovaném prostoru jsou průběžně odebírány reprezentativní vzorky a dodávány do detektoru pro požární charakteristiky, který v případě požáru vyšle úplný inertní signál.
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že snižování a udržování příslušné základní inertní úrovně je prováděno prostřednictvím výroby a/nebo dodáváním plynů vytlačujících kyslík.

   • · · · · · * · · · · • · · ···· ···♦ ·· · · · · · ·· · · ··
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4 vyznačující se tím, že snižování a udržování příslušné základní inertní úrovně je prováděno zařízením pro odvádění kyslíku.
7. 7. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 6 vyznačující se tím, že další rychlé snížení obsahu kyslíku na úplnou inertní úroveň je provedeno dodáváním plynu vytlačujícího kyslík z uzavřeného prostoru.
8. 8. Způsob podle nároku 7 vyznačující se tím, že plyn vytlačující kyslík je připraven v plynových válcích.
9. 9. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 8 vyznačující se tím, že dodávání plynů vytlačujících kyslík je prováděno v souladu s měřením obsahu kyslíku.
10. 10. Zařízení pro použití způsobu podle jednoho z nároků 1 až 9 obsahující:

    • zařízení pro měření kyslíku v monitorovaném prostoru, • první systém pro výrobu plynu vytlačujícího kyslík nebo odvádění kyslíku z monitorovaného prostoru, • druhý systém pro rychlé dodání plynu vytlačujícího kyslík do monitorovaného prostoru, a • zařízení pro detekci požáru k zjišťování požární charakteristiky vzduchu v prostoru, vyznačující se tím, že řídící jednotka vysílá základní inertní signál do prvního systému v souladu s obsahem kyslíku ve vzduchu monitorovaného prostoru a vysílá úplný inertní signál do druhého systému v souladu s detekčním signálem zařízení pro zjišťování požáru.
11. 11. Zařízení podle nároku 10 vyznačující se tím, že zařízení pro zjišťování požáru je aspirativní zařízení pro detekci požáru.
12. 12. Zařízení podle nároku 11 vyznačující se tím, že zařízení pro měření kyslíku je integrováno do skříně detektoru zařízení pro zjišťování požáru.
13. 13. Zařízení podle jednoho z nároků 10 až 12 vyznačující se tím, že výroba plynů vytlačujících kyslík pro získání základní inertní úrovně se provádí mechanicky na příklad strojem pro N₂.