EP1014008A2 - Rauch-Wärme-Abzugsanlage - Google Patents

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EP1014008A2
EP1014008A2 EP99111337A EP99111337A EP1014008A2 EP 1014008 A2 EP1014008 A2 EP 1014008A2 EP 99111337 A EP99111337 A EP 99111337A EP 99111337 A EP99111337 A EP 99111337A EP 1014008 A2 EP1014008 A2 EP 1014008A2
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EP
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bus
systems according
smoke
systems
fire
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EP1014008A3 (de
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Friedhart Hübler
Harald Schmidt
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Huebler Sicherheit und Service GmbH
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Huebler Sicherheit und Service GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke
    • F24F11/34—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke by opening air passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/50—Control or safety arrangements characterised by user interfaces or communication
    • F24F11/54—Control or safety arrangements characterised by user interfaces or communication using one central controller connected to several sub-controllers

Definitions

  • the thermal buoyancy principle consist of at least one central one Control unit, the connected sensors, and the motor system for actuation various opening flaps.
  • the opening flaps are in the room to be extracted distributed. If there are defined parameters (e.g. temperature, density of the suspended solids in the ambient air) the system is automatically activated by the connected sensors, or triggered manually by specially marked buttons. By more Sensor elements and buttons can also be used for daily opening flaps Room ventilation and automated, can be used for indoor climate control.
  • the opening motor system and the sensor system are one below the other with each other and with at least one via the LON WORKS bus system Central command unit connected.
  • the invention relates to electrically or mechanically operated opening systems for natural smoke and heat extraction systems (SHEV systems), which operate on the principle of thermal buoyancy work and also the mechanical smoke extraction by means of fire gas fans. These plants belong to the Overall concept of preventive fire protection in different buildings Use.
  • the goal here is to expose the components to fire to reduce the timely dissipation of heat and combustion gases.
  • Another important one The goal is to keep the escape and escape routes smoke-free. Therefore Openings created through which the, compared to the ambient air, warmer and fire gases which are still rising can thereby be removed. Because these openings however generally not always for the intended use of the premises can be kept open, they are with different components sealed by electric actuators, pneumatic or mechanical Control elements are opened.
  • the electric servomotors are 24 volt DC motors, which must be checked for use in smoke and heat exhaust ventilation systems. Pneumatic and mechanical control elements must also be used for this application be checked.
  • the openings within a room may be summarized in different groups, which then in groups, manually or can be triggered automatically. Group formation for daily room ventilation, or the room air conditioning takes place according to other criteria and can completely be put together differently.
  • a targeted automatic individual triggering of a certain smoke vent, e.g. when a certain temperature is exceeded this device is easily possible with training according to the invention. With the conventional technology, this can only be achieved with a great deal of effort.
  • the invention lies based on the task, the motor and sensor system with a maximum Flexibility, while minimizing and thus reducing costs To create cabling work and the functional reliability of the system to increase compared to conventional technology. These tasks are put into practice solved with the SHEV system according to the invention in LON WORKS technology.
  • the motors are in the SHEV system according to the invention using LON WORKS technology via the connection of a motor controller and the sensors, i.e. Smoke vent button (Manual detectors), smoke detectors, thermal detectors, thermal differential detectors (automatic Detector) and button for the function of daily ventilation (fan button) via the BUS - System interconnected as well as with a central command unit.
  • a motor controller i.e. Smoke vent button (Manual detectors), smoke detectors, thermal detectors, thermal differential detectors (automatic Detector) and button for the function of daily ventilation (fan button) via the BUS - System interconnected as well as with a central command unit.
  • a motor controller i.e. Smoke vent button (Manual detectors), smoke detectors, thermal detectors, thermal differential detectors (automatic Detector) and button for the function of daily ventilation (fan button) via the BUS - System interconnected as well as with a central command unit.
  • each motor or each sensor element from the central command unit, or
  • the motor controller also performs safety-related, decentralized tasks.
  • the temperature sensor used as part of the electronics is used to trigger the alarm, as well as for indoor climate control with different response parameters Mistake. This allows the flaps to be opened reliably before Fire temperature values can be reached that affect the electronics or the entire Damage the actuator permanently.
  • the flaps are reliably opened and kept open.
  • the heartbeat command checks the function of the connected device in an adjustable cycle Motors, by controlling the same and comparing the functional and Running characteristics.
  • the connection to the central command unit in the adjustable clock checked. This applies to all connected nodes (sensors, Actuators, routers). Errors are always displayed on the central command unit. This display is also possible on decentralized command units. Through the assigned identification numbers of each node is simple, secure and quick identification of the faulty node possible. If the BUS connection If it should be interrupted, parameterization can determine which Subsequent function is to be carried out, e.g. Open, or close the associated Valves. An error message is also sent to the central in this state Command unit, as well as on the assigned smoke exhaust switch (manual call point), or others Elements.
  • the entire System including the voltage supply when using motors, to 24 volts DC base operated.
  • the RWA is therefore with two of each other independent energy sources, i.e. it is for a secured Backup power supply in the form of VdS-tested batteries. This are automatically switched on if required.
  • the operating and charging status becomes cyclical checked. To the necessary due to the physically occurring voltage drop Limiting cable cross-sections to a practically manageable size will be at Larger plants built routers, of which single motors or groups of motors be supplied with the required voltage, including replacement voltage.
  • the Connection to the BUS network remains unaffected. Monitoring the The entire system is still guaranteed as described using the same means.

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Abstract

Rauch- und Wärmeabzugsanlagen sind Bestandteile des vorbeugenden Brandschutzes in Gebäuden unterschiedlicher Nutzung, die im Brandfall sowohl Rauch, als auch Wärme abführen sollen, um Flucht- und Rettungswege frei zu halten und die Brandbeanspruchung von Gebäudeteilen zu minimieren. Die zu schaffenden Öffnungen sollen i.d.R. auch zur natürlichen Raumlüftung genutzt werden. Änderungen der Anlagenkonstellation, z.B. notwendig durch Nutzungsänderungen der Gebäude, erfordern in der bisher üblichen Technik einen hohen Aufwand. Um die Funktionssicherheit der Anlage zu erhöhen, die Zuordnung der einzelnen Komponenten äußerst variabel zu gestalten, sowie Energie- und Rohstoffresourcen durch die Minimierung der elektrischen Kabelverlegung zu schonen, werden die Komponenten bei erfindungsgemäßer Ausführung mit einem BUS - System untereinander und mit mindestens einer Zentralbefehlseinheit verbunden, bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Sicherheitsstandarts.

Description

Elektromotorisch betriebene Öffnungssysteme für Rauch- und Wärmeabzugsanlagen nach dem thermischen Auftriebsprinzip, bestehen aus mindestens einer zentralen Steuereinheit, der angeschlossenen Sensorik, sowie der Motorik zur Betätigung verschiedenster Öffnungsklappen. Die Öffnungsklappen sind im zu entrauchenden Raum verteilt. Beim Vorliegen definierter Parameter ( z.B. Temperatur, Dichte der Schwebstoffe in der Umgebungsluft ) wird die Anlage durch die angeschlossene Sensorik automatisch, oder durch besonders gekennzeichnete Taster manuell ausgelöst. Durch weitere Sensorikelemente, sowie Taster, können die Öffnungsklappen auch zur täglichen Raumlüftung und automatisiert, zur Raumklimaregelung verwendet werden. Um die Funktionssicherheit der Anlage zu erhöhen, die Zuordnung der einzelnen Öffnungsklappen zu Lüftungsgruppen variabel zu gestalten, einzelne Klappen zu parametrieren, sowie Energieresourcen durch die Minimierung der elektrischen Kabelverlegung zu schonen, sind die Öffnungsmotorik und die Sensorik untereinander über das LON-WORKS- Bus - System miteinander und mit mindestens einer Zentralbefehlseinheit verbunden.
Die Erfindung betrifft elektrisch oder mechanisch betätigte Öffnungssysteme für natürliche Rauch- und Wärmeabzugsanlagen ( RWA - Anlagen ), die nach dem Prinzip des thermischen Auftriebes arbeiten und auch die mechanische herbeigeführte Entrauchung mittels Brandgasventilatoren beinhalten können. Diese Anlagen gehören zum Gesamtkonzept des vorbeugenden Brandschutzes in Gebäuden unterschiedlicher Nutzung. Hierbei besteht das Ziel darin, die Brandbeanspruchung der Bauteile durch rechtzeitige Abführung von Wärme und Brandgasen zu reduzieren. Ein weiteres wichtiges Ziel ist die angestrebte Rauchfreihaltung der Rettungs- und Fluchtwege. Daher werden Öffnungen geschaffen, durch welche die, gegenüber der Umgebungsluft, wärmeren und dadurch noch oben steigenden Brandgase abgeführt werden können. Da diese Öffnungen jedoch i.a.R. für den bestimmungsgemäßen Gebrauch der Räumlichkeiten nicht ständig offen gehalten werden können, sind sie mit unterschiedlichen Bauelementen verschlossen, die über elektrische Stellmotoren, pneumatische oder mechanische Stellelemente geöffnet werden.
Bei den elektrischen Stellmotoren handelt es sich um 24 Volt Gleichspannungsmotoren, die für den Einsatzfall in Rauch- Wärmeabzugsanlagen geprüft sein müssen. Pneumatische und mechanische Stellelemente müssen ebenfalls für diesen Einsatzfall geprüft sein. Die Öffnungen innerhalb eines Raumes werden je nach der Raumgröße ggf. in unterschiedliche Gruppen zusammengefaßt, die dann gruppenweise, manuell oder automatisch ausgelöst werden können. Die Gruppenbildung zur täglichen Raumlüftung, bzw. der Raumklimatisierung geschieht hierbei nach anderen Kriterien und kann völlig anders zusammen gestellt werden. Eine gezielte automatische Einzelauslösung einer bestimmten Rauchabzugsöffnung, z.B. bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur an diesem Gerät ist bei erfindungsgemäßer Ausbildung leicht möglich. Mit der herkömmlichen Technik ist dies nur mit sehr viel Aufwand realisierbar. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Motorik sowie die Sensorik der Anlage mit einer maximalen Flexibilität, bei gleichzeitig minimiertem und somit kostenreduziertem Verkabelungsaufwand zu erstellen und dabei die Funktionssicherheit der Anlage gegenüber der herkömmlichen Technik zu erhöhen. Diese Aufgaben werden in der Praxis mit der erfindungsgemäßen RWA - Anlage in LON-WORKS-Technik gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen RWA - Anlage in LON-WORKS-Technologie sind die Motoren über die Anbindung eines Motorcontrollers und die Sensorik, d.h. Rauchabzugstaster (Handmelder), Rauchmelder, Thermomelder, Thermodifferenzialmelder ( automatische Melder) und Taster für die Funktion der täglichen Lüftung (Lüftertaster) über das BUS - System untereinander sowie mit einer Zentralbefehlseinheit verbunden. Über dieses BUS-System kann jeder Motor, bzw. jedes Sensorikelement von der zentralen Befehlseinheit, oder von verknüpften Busteilnehmern ( Knoten ) aus angesteuert werden. Weiter werden die beschriebenen Anlagenteilelemente mittels eines Heartbeatbefehls in einer variablen Zeit redundant überwacht. Dies hat in Folge einer Datenverstümmelung oder des Gesamtausfalls der BUS-Datenleitung zur Folge, daß der Motorcontroler vor Ort einerseits in einen sicheren Zustand übergeht und andererseits weitere erreichbare Folgeknoten zur Einnahme des sicheren Zustandes veranlaßt. Jeder Knoten erhält eine eigene Adresse bzw. Identifikationsnummer, über die das jeweilige Element von der Befehlseinheit oder von weiteren Busteilnehmern aus angesprochen werden kann. Dadurch ist es sehr einfach, Stellelemente bestimmter Öffnungselemente, nach unterschiedlichen Auswahlkriterien, zu beliebigen Gruppen oder Funktionseinheiten zusammenzufassen. Die Gruppenzusammenfassung, sowie die Wertigkeit und Vorgabe von Kriterien, ist jederzeit änderbar. Ebenfalls lassen sich beliebige angeschlossene Sensorelemente, ob manuell oder automatisch wirkend, jederzeit anderen Stellelementen und / oder Gruppen von Stellelementen zuordnen und überwacht in Funktion und Redundanz verknüpfen. Hierzu werden von der Befehlseinheit aus lediglich die entsprechenden Motorcontroler oder Sensorikelemente über ihre Adressen oder Identifikationsnummern angesprochen. Bei der herkömmlichen Technik ist dies nur durch die sehr aufwendige, hardware-mäßige Änderung der Verkabelung im Gebäude möglich.
Der Motorcontroler übernimmt ebenfalls sicherheitsrelevante, dezentrale Aufgaben. Der als Bestandteil der Elektronik eingesetzte Temperatursensor ist für die Alarmauslösung, sowie für die Raumklimasteuerung mit unterschiedlichen Ansprechparametern zu versehen. Dadurch wird das zuverlässige Öffnen der Klappen ermöglicht, bevor im Brandfall Temperaturgrößen erreicht werden, die die Elektronik bzw. die gesamte Stelleinheit dauerhaft schädigen.
In Verbindung mit Stelleinheiten, die auf die Standfestigkeit bei erhöhten Temperaturen geprüft sind, ergibt sich somit eine zuverlässige Öffnung und Offenhaltung der Klappen. Bei erfindungsgemäßer Ausbildung und Einsatz eines 24 V Gleichspannungsmotors überprüft der Heartbeat - Befehl im einstellbaren Takt die Funktion des angeschlossenen Motors, durch Ansteuerung desselben und Vergleich der Funktions- und Laufeigenschaften. Ebenso wird die Verbindung zur zentralen Befehlseinheit im einstellbaren Takt überprüft. Dies gilt für alle angeschlossenen Knoten ( Sensoren, Aktoren, Router). Fehler werden grundsätzlich an der zentralen Befehlseinheit angezeigt. Zusätzlich ist diese Anzeige an dezentralen Befehlseinheiten möglich. Durch die zugeordneten Identifikationsnummern der einzelnen Knoten ist eine einfache, sichere und schnelle Identifizierung des fehlerhaften Knotens möglich. Falls die BUS - Verbindung unterbrochen sein sollte, kann durch Parametrierung festgelegt werden, welche Folgefunktion ausgeführt werden soll, z.B. Öffnen, oder Schließen der zugehörigen Klappen. Eine Fehlermeldung erfolgt auch in diesem Zustand an der zentralen Befehlseinheit, sowie am zugeordneten Rauchabzugstaster (Handmelder), oder weiteren Elementen.
Funktionen die der Raumklimasteuerung dienen, werden von der zentralen Befehlseinheit oder weiteren Netzknoten verwaltet und angeregt, wobei die sicherheitsrelevanten Funktionen erhalten bleiben und Vorrang haben. So ist über die Parametrierung der Temperatursensoren, in Verbindung mit einer vorgegebenen Hysterese und damit verbundener Wegvorgabe der Stellelemente eine komfortable, natürlich wirkende Raumklimasteuerung zu realisieren. Übergeordnete Sensoren, wie die Erfassung von Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchte, Lichtintensität sowie Außentemperatur können in die Regelung einbezogen werden. Deren Prioritäten sind frei wählbar. Ebenso kann mittels einer Zeitschaltuhr zu vorgegebenen Zeiten ein definiertes Öffnen und Schließen der Klappen erfolgen. Bei all diesen Funktionen behält der RWA - Notbefehl oberste Priorität ( Vorrangsteuerung ). Die Weitermeldung eines aufgetretenen Fehlers oder Alarms an andere Stelle ist einfach durch potentialfreie Schnittstellen oder direkt im BUS - System möglich. Ebenso können akustische und / oder optische Alarmmittel angeschlossen werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, bei vorher festgelegten bzw. bei allen auftretenden Fehlern, Störungen oder Alarmen mittels Modem einen Telefonanschluß, oder ein Telefaxgerät anzuwählen und dadurch eine Meldung abzusetzen.
Um eine gesicherte Stromversorgung bei Netzstromausfall zu erreichen, wird das gesamte System, einschließlich der Spannungsversorgung bei Einsatz von Motoren, auf 24 Volt Gleichspannungsbasis betrieben. Die RWA wird daher mit zwei von einander unabhängigen Energiequellen betrieben, d.h. es ist für eine gesicherte Ersatzstromversorgung in Form von VdS - geprüften Akkumulatoren gesorgt. Diese werden bei Bedarf automatisch zugeschaltet. Der Betriebs- und Ladezustand wird zyklisch geprüft. Um die durch den physikalisch auftretenden Spannungsfall notwendigen Kabelquerschnitte auf ein praktikabel zu handhabendes Maß zu begrenzen, werden bei größeren Anlagen Router eingebaut, von denen Einzelmotoren oder Gruppen von Motoren mit der erforderlichen Spannung, einschließlich Ersatzspannung, versorgt werden. Die Verbindung zum BUS - Netz bleibt hiervon unberührt. Eine Überwachung des Gesamtsystems ist weiterhin, wie beschrieben mit gleichen Mitteln, gewährleistet.
Die durch Umbauten, Nutzungsänderung oder Anpassung notwendigen Umstellung der Parameter, oder Neuzuordnung von Adressen ist sehr einfach über die menügesteuerte Computersoftware möglich. Hierdurch verringern sich die zu erwartenden Kosten gegenüber der herkömmlichen Technik erheblich. Sinngemäß gilt dies für die Fehlersuche, oder die spätere Erweiterung der Anlage.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der Zeichnung, die den schematischen Aufbau der Anlage darstellt.

Claims (10)

  1. Rauch- und Wärmeabzugsanlage, die mindestens einen Sensor und einen Aktor an Versorgung und BUS, oder Versorgung mit Datenübertragungsmöglichkeit angeschlossen haben.
  2. Anlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teil eines LON - Netzwerks oder eines anderen BUS - Systems sind, wobei die angeschlossenen Sensor - und Aktoreinrichtungen mindestens einen Knoten als Koppelglied zum BUS besitzen, oder durch LON - Knoten an das Gesamtsystem gekoppelt sind.
  3. Anlagen nach Anspruch 1, bei denen die im Stellelemente integrierten, oder extern angebrachten BUS - Knoten Steuer- und Regelaufgaben, sowie die Absicherung im Fehlerfall, übernehmen.
  4. Anlagen nach Anspruch 1, die zur Übernahme der nötigen Funktionen dezentral Microcontroler einsetzen und diese durch ein beliebiges Netzwerk miteinander verbinden, unabhängig der genutzten Kraftenergie zur Ansteuerung der Stellelemente ( elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ). Vorzugsweise werden hierzu NEURON - Chips eingesetzt, die im Bedarfsfall den Datenaustausch der einzelnen Komponenten über die zugeführte Betriebsspannung ausführen.
  5. Anlagen nach Anspruch 1, deren Befehlseinheit zentral oder dezentral in Form eines PCs oder eines Mensch - Maschine - Interfaces ausgeführt ist.
  6. Anlagen nach Anspruch 1, deren Sensorikelemente intern oder extern ausgewertet werden können und allen am BUS befindlichen Komponenten den Zugang zu und die Reaktion auf die erfaßten Daten ermöglichen und deren Sensoren und Aktoren mittels einer zentralen oder dezentralen, unterbrechungsfreien Stromversorgung, auch bei Ausfall der Netzspannungsversorgung, versorgt werden.
  7. Anlagen nach Anspruch 1, deren Stellelemente als Motoren in Niederspannungstechnik ausgeführt sind und die Niederspannungsleitung als Datenübertragungsmedium nutzen, deren Anlagenteile, auch vom Benutzer vor Ort, in beliebige Bezirke unterteilt werden können und deren Anlagenteile mittels Repeater oder Router in Daten- und Spannungsversorgung gekoppelt werden.
  8. Anlagen nach Anspruch 1, deren Datenstrecken mittels einer softwareseitigen Routine ständig und fehlersicher redundant überwacht werden, wobei im Idealfall ein fehlertolerantes System geschaffen wird. Die Befehlsgeräte geben dem Benutzer eine Übersicht über die Funktionen des Systems und weisen auf Fehler und / oder eine notwendige Wartung / Instandsetzung hin. Im Not- oder Fehlerfall werden durch redundante Sicherheitsroutinen die Funktionen der unterbrochenen BUS - Datenleitung mittels Softwarefunktionen ersetzt und sichere Zustände angenommen.
  9. Anlagen nach Anspruch 1, die im Aufbau keiner geordneten Struktur folgen müssen, sondern vom Planer, Errichter oder Benutzer frei zu konfigurieren sind, ohne die sicherheitsrelevanten Strukturen zu beeinflussen. Hierbei sind auch nachträgliche Veränderungen zur Anpassung an neue Situationen softwareseitig schnell und sicher durchzuführen, ohne die Hardware, einschließlich der Leitungsverlegung, zu verändern.
  10. Anlagen nach Anspruch 1, die weitere Systeme zur Sicherung von Flucht- und Rettungswegen, sowie Entrauchungs- und Löscheinrichtungen steuern und überwachen können ( Brandabschlußtüren, Jalousien, Beleuchtung, Ventile, Generatoren, Brandgasventilatoren, usw. ) und die Funktion einer selbständigen, zentral oder dezentral automatisierten Lüftungsfunktion zur natürlichen Raumklimatisierung gewährleisten.
EP99111337A 1998-12-21 1999-06-10 Rauch-Wärme-Abzugsanlage Withdrawn EP1014008A3 (de)

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