Verfahren zur Optimierung eines Wasserspray-Löschsystems und Wasserspray-Löschsystem zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Das Wasserspray-Löschsystem enthält eine Wasser-Bevorratungseinrichtung (4), ein an diese angeschlossenes Leitungssystems (1) mit Düsen (2) und ein Treibmittel zur Förderung des Wassers zu den Düsen (2). Der das Wasser treibende Druck wird so gewählt, dass sich der für die erforderliche Tropfengrösse notwendige Düsendruck einstellt. Zu diesem Zweck ist eine Drossel (11) für die Reduktion des Drucks des Treibmittels vorgesehen. Das Treibmittel ist durch ein in einem mit der Wasser-Bevorratungseinrichtung (4) über eine Druckleitung (8) verbundenen Gasdruckspeicher (5) gelagertes Gas gebildet, und die Drossel (11) ist in dieser Druckleitung (8) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines Wasserspray-Löschsystems, welches eine Wasser-Bevorratungseinrichtung, ein an diese angeschlossenes Leitungssystem mit Düsen und ein Treibmittel zur Förderung des Wassers zu den Düsen aufweist.

[0002] Herkömmliche Wasserspray-Löschsysteme, die in der Literatur auch als Water-Mist-Löschsysteme bekannt sind, versprühen aus den Düsen Wassertropfen, wobei als Treibmittel entweder ein unter Druck stehendes Gas, vorzugsweise Stickstoff, oder eine Pumpe verwendet wird. Dabei sind sowohl Hoch- als auch Niederdrucksysteme auf dem Markt verbreitet. Im Fall der Verwendung von Druckgas ist ein Gasdruckspeicher vorgesehen.

[0003] Zumindest bei Hochdrucksystemen wird von den Errichtern derartiger Löschsysteme die Variante mit dem Druckgas favorisiert, weil hier die Eigenenergie des gespannten Gases ausgenutzt wird und keine mechanisch anfälligen Pumpen erforderlich sind. Um Platz zu sparen, werden für den Gasdruckspeicher vorzugsweise Hochdruckflaschen mit einem Druck um 200 bar verwendet. Dies hat den Nachteil, dass beim Start des Lösch- oder Flutvorgangs ein massiver Wasserschlag mit Druckspitzen über 200 bar das Leitungssystem und vor allem die Wasserbehälter belasten kann. Zugleich fällt aber der Druck an den Düsen während der Flutung rasch ab, was die Löschwirkung beeinflusst.

[0004] Wie praktische Erfahrungen und theoretische Erkenntnisse zeigen, haben bestimmte Löschparameter, insbesondere der Düsendruck und damit gekoppelt der Tropfendurchmesser und die Tropfengeschwindigkeit, einen massgeblichen Einfluss auf die Löschwirkung. Es ist daher für die Löschwirkung wesentlich, die Zusammenhänge zwischen den Löschparametern zu kennen und die Löschparameter dann entsprechend auszuwählen.

[0005] Bei einem in der EP-A-0 661 081 beschriebenen Verfahren zur Optimierung des Löschmittelverbrauchs und/oder der Löschzeit werden die Löschparameter mit thermodynamischen und strömungsmechanischen Methoden bestimmt. Dabei wird zunächst die Entwicklung des Brandgasstroms und das Verhalten von aus einer Düse austretenden Wassertropfen in diesem Brandgasstrom ermittelt und aus den Zusammenhängen zwischen Tropfengeschwindigkeit, Tropfengrösse und Tropfenverdunstung werden die für die Löschung notwendigen Eigenschaften der Wassertropfen berechnet. Schliesslich werden die Anlagenparameter Druck, Wasserdurchsatz und Rohrleitungsdimensionen so abgestimmt, dass die gewünschten Wassertropfen entstehen.

[0006] Durch die Erfindung soll nun ein Verfahren der eingangs genannten Art angegeben werden, welches eine Optimierung der Löschwirkung durch eine einfache Regelung der Tropfengrösse ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der das Wasser treibende Druck so gewählt wird, dass sich der für die erforderliche Tropfengrösse notwendige Düsendruck einstellt.

[0008] Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel ein unter Druck stehendes Gas verwendet und der Düsendruck durch Drosselung des treibenden Druckgases eingestellt wird.

[0009] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass aus der Grösse eines gegebenen Feuers und der Anordnung der Düsen zum Feuer die an den Düsen einzustellende Tropfengrösse und aus dieser der Düsendruck, und dass aus dem Düsendruck der Leitungsdurchmesser und die Drosselung des treibenden Druckgases berechnet wird.

[0010] Beim erfindungsgemässen Verfahren wird also zuerst der erforderliche Düsendruck berechnet und anschliessend wird dieser Düsendruck durch Drosselung des treibenden Druckgases eingestellt. Durch die Drosselung des treibenden Druckgases wird wegen des Phänomens der kritischen Strömung kompressibler Medien der Förderdruck während der Löschung möglichst lange konstant gehalten. Dieses Phänomen besagt, dass die Geschwindigkeit im Drosselorgan nicht grösser sein kann als die Schallgeschwindigkeit und daher vom treibenden Druckgefälle unabhängig ist, solange dieses einen bestimmten Minimalwert nicht unterschreitet.

[0011] Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass ein gefährlicher Wasserschlag im Leitungssystem verhindert wird, dass die wasserführenden Leitungen und die Waserbehälter keine Hochdruck-Qualität aufweisen müssen, und dass das Tropfenspektrum und die Tropfengeschwindigkeit an den Düsen auf eine optimale Löschwirkung ausgelegt werden können.

[0012] Die Erfindung betrifft weiter ein Wasserspray-Löschsystem mit einer Wasser-Bevorratungseinrichtung und einem an diese angeschlossenen Leitungssystem mit Düsen und mit einem Treibmittel zur Förderung des Wassers durch das Leitungssystem zu den Düsen. Das erfindungsgemässe Löschsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel für die Reduktion des Drucks des Treibmittels vorgesehen ist.

[0013] Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Löschsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel durch ein in einem mit der Wasser-Bevorratungseinrichtung über eine Druckleitung verbundenen Gasdruckspeicher gelagertes Gas gebildet und dass die Drossel in dieser Druckleitung angeordnet ist.

[0014] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Löschsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruckspeicher eine Anzahl von Flaschen enthält, in denen das Treibmittel unter hohem Druck gespeichert ist, und dass die Gasflaschen über gesteuerte Ventile mit der die Drossel enthaltenden Druckleitung verbunden sind.

[0015] Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Löschsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bei geöffneten Ventilen das durch die Druckleitung stömende Treibmittel beim Passieren der Drossel entspannt und den Zustand der kritischen Strömung erreicht, bei dem der Druck nach der Drossel einen annähernd konstanten Wert annimmt.

[0016] Eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Löschsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Gasdruckspeicher über 100 bar beträgt und vorzugsweise bei 200 bar liegt, und dass der Druck in der Druckleitung nach der Drossel unter 100 bar beträgt und vorzugsweise zwischen 10 und 40 bar liegt.

[0017] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert; dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Löschsystems, bei welchem als Treibmittel für das Löschwasser ein unter Druck stehendes Gas, beispielsweise Stickstoff, verwendet wird.

[0018] Das Löschsystem besteht darstellungsgemäss aus einem Leitungssystem 1 mit Düsen 2, die zum Austritt von Löschwasser in Form von Tröpfchen oder Sprühnebel vorgesehen sind. Das Löschwasser ist in Behältern 3 einer Wasser-Bevorratungseinrichtung 4 gelagert, an welche das Leitungssystem 1 angeschlossen ist. Ausserdem weist das Löschsystem ein Treibmittel zur Förderung des Wassers von der Bevorratungseinrichtung 4 zu den Düsen 2 auf. Dieses Treibmittel ist darstellungsgemäss ein Gasdruckspeicher 5.

[0019] Der Gasdruckspeicher 5 besteht aus einer Anzahl von Gas-Hochdruckflaschen 6, in denen beispielsweise Stickstoff unter einem Druck von 200 bar gelagert ist. Die Gas-Hochdruckflaschen 6 sind über Ventile 7 an eine zur Wasser-Bevorratungseinrichtung 4 führende Druckleitung 8 angeschlossen. Die Druckleitung 8 mündet in die einzelnen Wasserbehälter 3 und presst bei Beaufschlagung mit Hochdruckgas das Wasser aus den Behältern 3 in das Leitungssystem 1 und damit zu den Düsen 2. Die Beaufschlagung der Druckleitung 8 mit Hochdruckgas erfolgt durch Öffnen der Ventile 7, was im Brandfall durch ein entsprechendes Signal eines Feuermelders 9 oder einer Löschzentrale 10 ausgelöst wird, wobei im letzteren Fall die Löschzentrale 10 vom Feuermelder 9 angesteuert ist. Selbstverständlich ist auch eine Handauslösung des Löschvorgangs möglich.

[0020] Die Druckleitung 8 enthält im Bereich des Gasdruckspeichers 5 eine Blende oder Drossel 11 durch welche der Förderdruck in der Druckleitung 8 und damit auch im Leitungssystem 1 auf einen optimalen Düsendruck gedrosselt wird, der beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis 40 bar liegt.

[0021] Durch die Anordnung der Drossel 11 wird das Phänomen der kritischen Strömung kompressibler Medien durch Drosseln ausgenützt, um den Förderdruck während des Löschens möglichst konstant zu halten. Der Förderdruck ändert sich nur langsam und garantiert während der massgeblichen Löschungs- oder Flutungsphase einen optimalen Düsendruck. Die durch die Drossel 11 bewirkte Druckreduktion führt dazu, dass beim Öffnen der Ventile 7 im Leitungssystem 1 und an den Düsen 2 kein gefährlicher Wasserschlag auftritt. Ausserdem können für das Leitungssystem 1 und die Wasserbehälter 3 Materialien verwendet werden, welche keine Hochdruck-Qualität aufweisen müssen.

[0022] Die Drossel 11 wird bei der Installation des Löschsystems so ausgelegt, dass sich an den Düsen 2 der optimale Druck einstellt. Diese Auslegung erfolgt auf folgende Weise: In einem ersten Schritt wird aus den Abmessungen des für das Löschsystem vorgesehenen Raumes und aus einem gegebenen Brand die Anzahl und Anordnung der erforderlichen Düsen 2 bestimmt und dann wird anhand eines Brandmodells die Entwicklung des Brandgasstroms, insbesondere die Aufstiegsgeschwindigkeit und Temperatur der Brandgase in Abhängigkeit von der Abbrandrate, der Brennqualität, der Brandfläche und der Raumhöhe, bestimmt. Mit Hilfe dieser Werte wird dann das Verhalten von Wassertropfen nach ihrem Austritt aus den Düsen 2 beschrieben und es werden Geschwindigkeit und Verdunstung der Tropfen als Funktion der Raumhöhe ermittelt und daraus die für die Löschung optimalen Werte der Tropfengrösse und der Tropfengeschwindigkeit bestimmt.

[0023] Aus den nun vorliegenden Werten der optimalen Tropfengrösse und der Tropfengeschwindigkeit wird dann in einem zweiten Schritt die Dimensionierung der Leitungen (Leitungssystem 1) und die Einstellung der Drossel 11 berechnet.

Ansprüche

1. Verfahren zur Optimierung eines Wasserspray-Löschsystems, welches eine Wasser-Bevorratungseinrichtung (4), ein an diese angeschlossenes Leitungssystems (1) mit Düsen (2) und ein Treibmittel zur Förderung des Wassers zu den Düsen (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der das Wasser treibende Druck so gewählt wird, dass sich der für die erforderliche Tropfengrösse notwendige Düsendruck einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel ein unter Druck stehendes Gas verwendet und der Düsendruck durch Drosselung des treibenden Druckgases eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Grösse eines gegebenen Feuers und der Anordnung der Düsen (2) zum Feuer die an den Düsen einzustellende Tropfengrösse und aus dieser der Düsendruck, und dass aus dem Düsendruck der Leitungsdurchmesser und die Drosselung des treibenden Druckgases berechnet wird.

4. Wasserspray-Löschsystem mit einer Wasser-Bevorratungseinrichtung (4) und einem an diese angeschlossenen Leitungssystem (1) mit Düsen (2) und mit einem Treibmittel zur Förderung des Wassers durch das Leitungssystem (1) zu den Düsen (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Drossel (11) für die Reduktion des Drucks des Treibmittels vorgesehen ist.

5. Löschsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel durch ein in einem mit der Wasser-Bevorratungseinrichtung (4) über eine Druckleitung (8) verbundenen Gasdruckspeicher (5) gelagertes Gas gebildet und dass die Drossel (11) in dieser Druckleitung (8) angeordnet ist.

6. Löschsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasdruckspeicher (5) eine Anzahl von Flaschen (6) enthält, in denen das Treibmittel unter hohem Druck gespeichert ist, und dass die Gasflaschen (6) über gesteuerte Ventile (7) mit der die Drossel (11) enthaltenden Druckleitung (8) verbunden sind.

7. Löschsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei geöffneten Ventilen (7) das durch die Druckleitung (8) strömende Treibmittel beim Passieren der Drossel (1) entspannt und den Zustand der kritischen Strömung erreicht, bei dem der Druck nach der Drossel (11) einen annähernd konstanten Wert annimmt.

8. Löschsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Gasdruckspeicher (5) über 100 bar beträgt und vorzugsweise bei 200 bar liegt, und dass der Druck in der Druckleitung (8) nach der Drossel (11) unter 100 bar beträgt und vorzugsweise zwischen 10 und 40 bar liegt.

Zeichnung