PL211736B1

PL211736B1 - Układ do oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych oraz sposób oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych

Info

Publication number: PL211736B1
Application number: PL374153A
Authority: PL
Inventors: Bernd Rahn
Original assignee: Alfred Eichelberger Gmbh & Co Kg
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2012-06-29
Also published as: DE50207222D1; EP1440242A2; WO2003038283A2; WO2003038283A3; DE10251149A1; ATE330130T1; DE20221230U1; PL374153A1; EP1440242B1

Description

Układ do oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych oraz sposób oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych

Przedmiotem wynalazku jest układ do oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych, uwzględniający różnicę ciśnienia w ograniczonych kondygnacjach i przedsionkach, mający urządzenie nadciśnieniowe.

Ponadto przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych.

Ochrona przed dymem klatek schodowych jest ważnym warunkiem umożliwiającym ewakuację ludzi i rozpoczęcie akcji przez straż pożarną. Klatki schodowe i przedsionki nie są odporne na ogień. Pomieszczeniami odpornymi na ogień są pomieszczenia użytkowe jak mieszkania, biura i im podobne. Maszynowe odprowadzanie dymu prowadzi zawsze do powstania podciśnienia w pomieszczeniu. Skutkuje to tym, że dym spowodowany pożarem jest zasysany z pomieszczenia na klatkę schodową lub do przedsionka lub też czyni drogę ratunkową nie do przebycia. Stosowanie naturalnej wentylacji odprowadzającej ciepło i dym sprowadza niebezpieczeństwo, że ochłodzony dym spowoduje nieskuteczność instalacji. Dlatego też drogi ewakuacji i ratunkowe powinny być zaopatrzone w wentylatory odprowadzające powietrze, tak aby w drodze ratunkowej osiągnąć nadciśnienie w stosunku do ciśnienia panującego w pomieszczeniu, a tym samym zmniejszyć zadymienie drogi ewakuacyjnej. W przypadku pożaru różnica ciśnienia w pomieszczeniach ograniczonych standartowymi drzwiami, o powierzchni około 2 m² w stosunku do ciśnienia atmosferycznego nie przekracza 20 Pa, a maksymalna siła niezbędna do otwarcia wynosi 100 N. Powstaje ryzyko, ze nie każdą osoba, w przypadku pożaru, będzie w stanie otworzyć drzwi.

W zasadzie rozróż nia się urządzenia sanitarne zapobiegające przedostawaniu się dymu jak również spłukujące. Zadaniem instalacji ciśnieniowej jest całkowite wyeliminowanie przedostawania się dymu jak również spłukiwanie gazów dymowych.

Urządzenie ciśnieniowe kontroluje nadciśnienie na drodze ewakuacyjnej powstające w przypadku, gdy drzwi są zamknięte. Nadciśnienie może być zmniejszone w przypadku, gdy wszystkie drzwi są zamknięte. Otwarcie jednych drzwi powoduje wyrównanie ciśnienia w pomieszczeniu, w czasie krótszym niż jedna sekunda, ponieważ wyrównanie ciśnienia następuje z szybkością dźwięku. W tym momencie chodzi o zabezpieczenie przepł ywu przez przekrój drzwi z równą szybkoś cią . W zależności od tego czy przedsionek, ś luza lub pomieszczenie uż ytkowe są zamknięte szybkość ta wynosi od 0,75 do 2 m/s. Aby przepływ przez otwarte drzwi był bezpieczny, niezbędne jest, aby istniały możliwości wypływu z pomieszczenia użytkowego.

Dla urządzenia nadciśnieniowego jest niezbędne, aby w czasie krótszym od jednej sekundy, przepływ objętościowy odpowiadał zmierzonemu strumieniowi, aby osiągnąć równomierną prędkość w otwartych drzwiach. Według niemieckich wytycznych, dla wysokich budynków, obję tościowy przepływ przez drzwi oblicza się według następującego wzoru:

V = k x b x h 1,5 w m³/s

V - przepływ objętościowy k - współczynnik uwzględniający różnicą temperatur: k = 1,5 gdy wszystkie przedsionki są zamknię te k = 1,8 gdy pomieszczenia użytkowe są zamknięte b - szerokość drzwi w m h - wysokość drzwi w m.

Wynika z tego rozmiar instalacji ciśnieniowej:

obliczony przepływ objętościowy = objętość przepływu przez drzwi + objętość przecieków przez nieszczelności.

Według niemieckich wytycznych przepływ powinien wynosić 10.000 m³/h, a dla budynków wysokich odpowiednio więcej.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 198 41 540 znana jest instalacja zabezpieczaj ą ca, w której każda śluza ma nadmiarowy otwór przepływowy z klapą wentylacyjną zamocowana w drzwiach i za pomocą wentylatora powoduje przewietrzanie.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0 995 955 jest znana instalacja wyposażona w klapę ciśnieniową między przedsionkiem i sąsiednim pomieszczeniem, przeznaczona do utrzymywania stałego ciśnienia w przedsionku.

PL 211 736 B1

Z niemieckich opisów patentowych nr nr DE 198 56 193; 199 37 530 i 199 37 532 są znane instalacje z odpowietrzaniem stropowym, wyposażone w silnikowe urządzenia nastawcze.

Tego rodzaju urządzenia są podatne na zakłócenia i wymagają konserwacji. Są one zaopatrzone w podzespoły elektryczne i elektroniczne o dużym prawdopodobieństwie uszkodzenia, mają długi czas reakcji i są wrażliwe na warunki pogodowe.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 198 49 863 jest znana sprężynowa klapa przeciwpożarowa osadzona w kanale wentylacyjnym. W przypadku pojawienia się ognia, stopieniu ulega element topliwy i klapa z pozycji spoczynkowej przechodzi do pozycji zamkniętej.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 199 19 701 jest znana klapa otwierana przez ciś nienie powietrza, natomiast moment zamykający jest spowodowany jej ciężarem.

Znane, sterowane instalacje charakteryzują się dużym prawdopodobieństwem awarii, są wrażliwe na wpływy pogody i mają długi czas reakcji.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia o krótkim czasie reakcji, krótszym niż jedna sekunda i niezależnego od warunków atmosferycznych.

Układ według wynalazku jest wyposażony w wentylator z kierownicą i stabilizatorem oraz z przestawianymi w stanie spoczynku łopatkami, umieszczone w jednym korpusie, zaś wewnątrz aparatu nadciśnieniowego we współosiowym korpusie jest umieszczony współosiowo, napędzany wentylator osiowy oraz jest utworzony, umożliwiający zwrotny przepływ powietrza do strony ssącej wentylatora kanał obejściowy, mający przynajmniej jedną samozamykającą się klapę. W odmianie rozwiązania kanał obejściowy jest utworzony w pobliżu aparatu nadciśnieniowego. Wentylatorem jest wentylator osiowy o stabilizowanej charakterystyce, z napędem elektrycznym. Stabilizacja charakterystyki, zapobiega, w przypadku wentylatora osiowego, zakłóceniom granicznej części charakterystyki. Wybór ten umożliwia równoległą pracę.

Kanał obejściowy składa się z parzystej liczby klap, osadzonych na obrotowych osiach, przy czym klapy maja taki kształt, że w położeniu otwartym możliwy jest przepływ strumienia obejściowego wokół wentylatora osiowego, a maksymalna strata ciśnienia strumienia obejściowego w aparacie nadciśnieniowym jest równej wielkości jak wymagane nadciśnienie na drodze ewakuacyjnej, zaś powierzchnia przepływowa klap znajduje się w określonym stosunku do powierzchni poprzecznej korpusu. Układ według wynalazku jest prosty, a zastosowanie symetrycznych przepływów i jego budowa umożliwiają szybką reakcję, a ponadto jest układem samoregulującym i wymagającym niewielkiej konserwacji. Zespół klap ma taki kształt, że jego otwarcie i zamknięcie jest możliwe przez moment siły powietrza lub na drodze mechanicznej za pomocą układu sprężyn naciągowe - naciskowych, przy czym przebieg momentu zależy od kąta otwarcia klap, zaś stabilny punkt pracy leży w punkcie przecięcia się momentu siły i momentu siły powietrza wynoszącym ponad 50 stopni, zwłaszcza od 55 - 80 stopni kąta otwarcia klap.

W przypadku stosowania kilku klap, są one osadzone na pionowych osiach obrotu. W przypadku parzystej ilości klap są one połączone kształtowo z osiami, zaś wszystkie klapy odchylają się w tym samym kierunku. Tym samym momenty można prosto nastawiać i obliczać, co umożliwia prosty dobór aparatu.

Osie obrotu kłap są połączone kształtowo z kołem stożkowym, korzystnie z kołem zębatym.

Sposób oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych, uwzględniający różnicę ciśnienia w ograniczonych kondygnacjach i przedsionkach, mający urządzenie nadciśnieniowe, wyposażone w wentylator umieszczony w korpusie, polega na tym, że wokół korpusu z wentylatorem osiowym lub w pobliżu aparatu nadciśnieniowego z przewodem umożliwiającym powrotny przepływ powietrza do strony ssącej wentylatora tworzy się, za pomocą systemu samoczynnie zamykających się klap, kanał obejściowy, przy czym klapy otwierają się pod działaniem określonego nadciśnienia w drodze ewakuacyjnej i tym samym otwierają kanał obejściowy.

Urządzenie do usuwania dymu reguluje się samoczynnie bez zewnętrznych czujników i mierników.

Sposób usuwania dymu polega na tym, że wartość momentu otwierającego klapy dobiera się tak, że siła nacisku lub siła powietrza jest wystarczająca, przy czym moment niezbędny do zamknięcia klap wytwarza się przez system naciskowych lub naciągowych sprężyn, przy czym punkt przecięcia się obu charakterystyk momentu określa się dla maksymalnego otwarcia klap, dzięki czemu powstaje samoczynnie działający bezpośredni układ regulacji reagujący na zmiany różnicy ciśnień w drodze ewakuacyjnej, otwierający klapy w czasie uwzględniającym wysokość i długość drogi ewakuacyjnej z szybkością dźwięku i zamykający w czasie proporcjonalnym do momentu bezwładności przez system sprężyn.

PL 211 736 B1

W przypadku, gdy wszystkie drzwi są zamknięte, w celu osiągnię cia pożądanego, wcześniej określonego nadciśnienia niezbędnego do wyrównania przecieków powietrza z przestrzeni ciśnieniowej, klapy są otwarte.

W przypadku, gdy jedne drzwi są otwarte, ukł ad samoczynnie wchodzi w taki stan pracy, ż e jeś li z przestrzeni użytkowej nastę puje wypływ prowadzący do spadku ciśnienia, następuje natychmiastowe zamknięcie klap i otwarcie przekroju drzwi w kierunku ognia.

Zastosowanie urządzenia spłukującego, pociąga za sobą przygotowanie powierzchni odprowadzającej w górnej części budynku. Bezpieczne odprowadzenie można w tym przypadku uzyskać przez kanały wentylacyjne budynku lub bezpośrednio przez wpływ wiatru, wskutek wysokiej nadbudowy i nie otwieraniu kolejnych drzwi, co prowadzi do pewnych zakłóceń. Klapy wewnątrz przyrządu gwarantują, że taki stan ponownie nie wystąpi.

Zaletą układu jest, że wszystkie jego reakcje następują samoczynnie. Nie wymaga ono stosowania dodatkowych przetworników, regulatorów, napędów i innych zespołów. Oznacza to minimalizację możliwości uszkodzenia poszczególnych elementów i zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia awarii.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia aparat nadciśnieniowy, w widoku od przodu, fig. 2 - aparat według fig. 1 przedstawiający działanie wentylatora przy zamkniętym kanale obejściowym, w uproszczonym przekroju wzdłużnym, fig. 3 - aparat według fig. 1 przedstawiający działanie wentylatora przy otwartym kanale obejściowym, w uproszczonym przekroju wzdłużnym, fig. 4 - przebieg siły powietrza i siły sprężyn w zależności od kąta otwarcia klap kanału obejściowego, fig. 5 - typowe rozmieszczenie klatek schodowych/dróg ewakuacyjnych połączonych z pomieszczeniami zagroż onymi poż arem i urządzenia do usuwania dymu, schematycznie, a fig.6 aparat nadciśnieniowy, w widoku perspektywicznym.

Wewnątrz aparatu nadciśnieniowego 1 jest umieszczony współosiowo wentylator doprowadzający powietrze 2 oraz połączone z mechanizmem sprężynowym 6, obniżające ciśnienie klapy 3, 3.1· Klapy te otwierają się samoczynnie, gdy wartość nadciśnienia przekroczy wartość osiąganą i tworzą kanał obejściowy 4 do wlotu ssącego wentylatora 2· Umieszczone symetrycznie cztery klapy 3.1 tworzą kanał obejściowy 3· Każda klapa 3.1 jest osadzona na wahliwej i obrotowej osi 3.2, co pozwala na ich równomierny obrót w tym samym kierunku i otwarcie w krótkim czasie kanału obejściowego 4 na skutek oddziaływania siły i momentu powietrza przeciw sile zwrotnej mechanizmu sprężynowego 6 lub ich powrót na skutek siły lub momentu zwrotnego mechanizmu sprężynowego 6·

Siła otwierania klap 3.1 powstaje na skutek nadciśnienia panującego na podestach lub drodze ewakuacyjnej· Jest ona skierowana przeciwnie w stosunku do kierunku siły lub momentu zamykającego mechanizmu sprężynowego· Poprzez zmianę parametrów, przykładowo poprzez zmianę wstępnego napięcia sprężyn, można ustalić wartość różnicy ciśnienia, przy której następuje otwarcie klap· Przy otwartych klapach część powietrza cyrkuluje wewnątrz urządzenia·

W przypadku, gdy przy otwartych drzwiach 7 następuje zmniejszenie nadciśnienia,_mechanizm sprężynowy 6 powoduje natychmiastowe zamknięcie klap· Warunkiem jest utrzymywanie przez wentylator 2 określonej objętości przepływu V w celu uzyskania określonej wartości nadciśnienia· Urządzenie nadciśnieniowe 1 utrzymuje nadciśnienia na podestach, na przykład na poziomie 50 Pa· Utrzymanie stałego nadciśnienia następuje poprzez samoczynnie działające klapy 3·1 wewnątrz urządzenia i w przypadku przekroczenia zadanej wartości różnicy ciśnień, następuje połączenie kanału obejściowego 3 ze stroną ssącą urządzenia· Sterowanie urządzeniem odbywa się za pomocą czujek dymu 11 umieszczonych przed każdym wejściem do przedsionka lub śluzy 9 łączących pomieszczenie 10, umieszczonych na zewnątrz chronionego obszaru· Drzwi prowadzące do przedsionka 5 lub do śluzy 9 muszą być samozamykające i utrudniające rozprzestrzenianie się ognia·

Po wykryciu dymu przez czujki dymu 11 następuje uruchomienie urządzenia nadciśnieniowego· Można równocześnie aktywizować syrenę alarmową i samozamykacze drzwi 7· Każda kondygnacja E jest wyposażona w linie alarmową· W przypadku powstania pożaru na którejś kondygnacji, za pomocą urządzenia napędowego następuje automatyczne otwarcie okien 13· Tylko w przypadku możliwości odprowadzenia z pomieszczenia 10 i z połączonych z nim pomieszczeń, można gwarantować, że przy otwartych drzwiach 7 nastąpi przepływ w kierunku pożaru·

W skład układu wchodzi ponadto szafa sterownicza 15, optyczne czujki dymu 11, syrena alarmowa połączoną z sygnalizacją świetlną 12, samozamykacz drzwi,_siatka wentylacyjna skojarzona z żaluzją 14 doprowadzająca powietrze do wentylatora 2, napęd okien lub klapy 13·

PL 211 736 B1

Na fig. 4 przedstawiony jest przebieg momentu M oraz charakterystyka robocza systemu obok różnych przebiegów momentu powietrza przy zamkniętym kanale obejściowym i przy kącie otwarcia a wynoszą cym od 0 do 90°.

Oznaczenia na fig.4 są następujące:

-------- moment otwierania „drzwi zamknięte”, swobodne zasysanie (ciśnienie 220 Pa)

-------- moment otwierania dla swobodnego wydmuchiwania strony ssania (ciśnienie 70-80 Pa)

--------Δ moment otwierania dla swobodnego wydmuchiwania strony ssącej (ciśnienie 200 Pa)

--------x moment otwierania dla swobodnego zasysania od strony ciśnieniowej, otwarty kanał obejściowy

--------* moment otwierania z przewodem ssawnym, strona ciśnieniowa zamknięta

--------• moment otwierania z przewodem ssawnym; kanał obejściowy otwarty

--------□ charakterystyka robocza moment powietrza (50Pa)

2· moment powietrza (100 Pa)

3· moment powietrza (150 Pa)

4· moment powietrza (200 Pa)

Wynikiem jest zaplanowanie rozmieszczenia układu w punktach przecięcia się charakterystyki roboczej ze wszystkimi charakterystykami momentu.

Na fig.6 przestawiono urządzenie nadciśnieniowe 1 mające wentylator 2 umieszczony we współosiowym korpusie, stosowane do usuwania dymu z dróg ewakuacyjnych 5.

W tym samym korpusie znajduje się kanał obejściowy 3 utworzony z czterech klap 3.1. Klapy 3.1 mają wahliwą oś 3.2 osadzoną w stożkowym kole zębatym. Sprężyny 6 poprzez zmianę długości i siły rozciągającej, na przykład poprzez zmianę grubości drutu sprężyny śrubowej, określają możliwość funkcjonowania klap 3.1, których kąt otwarcia jest funkcją własności sprężyn. Klapy 3.1 są połączone z układem sprężyn za pomocą jarzm prowadzących 3.4.

Claims

1. Układ do oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych, uwzględniający różnicę ciśnienia w ograniczonych kondygnacjach i przedsionkach, mający urządzenie nadciśnieniowe, wyposażone w wentylator z kierownicą i stabilizatorem oraz z przestawianymi w stanie spoczynku łopatkami, umieszczone w jednym korpusie, znamienny tym, że wewnątrz aparatu nadciśnieniowego (1) we współosiowym korpusie jest umieszczony współosiowo napędzany wentylator osiowy (2) oraz, że w korpusie albo w pobliżu aparatu nadciśnieniowego utworzony jest, umożliwiający zwrotny przepływ powietrza do strony ssącej wentylatora kanał obejściowy, mający przynajmniej jedną samozamykającą się klapę (3).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał obejściowy składa się z parzystej liczby klap (3.1) osadzonych na obrotowych osiach (3.2), przy czym klapy (3.1) mają taki kształt, że w położeniu otwartym możliwy jest przepływ strumienia obejściowego (4) wokół wentylatora osiowego (2), a maksymalna strata ciśnienia strumienia obejściowego w aparacie nadciśnieniowym jest równej wielkości jak wymagane nadciśnienie na drodze ewakuacyjnej (5), zaś powierzchnia przepływowa klap (3) znajduje się w określonym stosunku do powierzchni poprzecznej korpusu.

3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek przepływowej powierzchni poprzecznej korpusu do powierzchni przepływowej obejścia jest > 1,4 i wynosi od 1,6 do 2,1, zaś stosunek długości korpusu do jego wysokości jest > 1,1 i wynosi od 1,15 do 1,3.

4. Układ według zastrz.1, znamienny tym, że zespół klap (3.1) ma taki kształt, że jego otwarcie i zamknięcie jest możliwe przez moment siły powietrza lub na drodze mechanicznej za pomocą układu sprężyn naciągowo - naciskowych (6), przy czym przebieg momentu zależy od kąta otwarcia klap (3.1), zaś stabilny punkt pracy leży w punkcie przecięcia się charakterystyk momentu siły i momentu siły powietrza wynoszącego ponad 50 stopni, zwłaszcza od 55 - 80 stopni kąta otwarcia (α) klap (3.1).

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wzajemnie pionowe osie (3.2) są połączone z parzystą liczbą klap (3.1).

6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że osie (3.2) obrotu klap (3.1) są połączone ze stożkowymi kołami zębatymi (3.3).

PL 211 736 B1

7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wszystkie klapy (3.1) odchylają się w tym samym kierunku.

8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że klapy (3.1) są tak ukształtowane, że w poziomym położeniu urządzenia nadciśnieniowego ich ciężar jest skompensowany.

9. Sposób oczyszczania z dymu dróg ewakuacyjnych i ratunkowych, uwzględniający różnicę ciśnienia w ograniczonych kondygnacjach i przedsionkach, mający urządzenie nadciśnieniowe, wyposażone w wentylator umieszczony w korpusie, znamienny tym, że wokół korpusu z wentylatorem osiowym (2) lub w pobliżu aparatu nadciśnieniowego z przewodem umożliwiającym powrotny przepływ powietrza do strony ssącej wentylatora tworzy się, za pomocą systemu samoczynnie zamykających się klap (3), kanał obejściowy (4), przy czym klapy (3) otwierają się pod działaniem określonego nadciśnienia w drodze ewakuacyjnej (5) i tym samym otwierają kanał obejściowy (4).

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wartość momentu otwierającego klapy dobiera się tak, że siła nacisku lub siła powietrza jest wystarczająca do ich otwarcia, przy czym moment niezbędny do zamknięcia klap wytwarza się przez system naciskowych lub naciągowych sprężyn (6), przy czym punkt przecięcia się obu charakterystyk momentu określa się dla maksymalnego otwarcia klap, dzięki czemu powstaje samoczynnie działający bezpośredni układ regulacji, reagujący na zmiany różnicy ciśnień w drodze ewakuacyjnej, otwierający ją w czasie uwzględniającym wysokość i długość drogi ewakuacyjnej z szybkością dźwięku i zamykający w czasie proporcjonalnym do momentu bezwładności systemu sprężyn.