WO1998000201A1

WO1998000201A1 - Verfahren zur dynamischen löschmittelanwendung und vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: WO1998000201A1
Application number: PCT/DE1997/001362
Authority: WO
Inventors: Günter KNOPF; Günter DORAU; Torsten Clauss
Original assignee: FEUERSCHUTZ G KNOPF GmbH
Current assignee: FEUERSCHUTZ G KNOPF GmbH
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1998-01-08
Anticipated expiration: 1998-12-27
Also published as: DE19627353C1

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur dynamischen Ausbringung von Löschmittel ist so ausgestaltet, daß nach dem automatischen Auslösen der Löschanlage im Brandfall während des gesamten Löschvorganges der Brandverlauf hinsichtlich seiner energetischen, stofflichen und räumlichen Entwicklung sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel durch Sensoren ständig erfaßt wird und entsprechend der dabei ermittelten Brandentwicklung und dem Löschverlauf eine örtlich bestimmte Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtungen erfolgt. In besonders vorteilhafter Weise findet dabei durch eine logisch, räumlich und zeitlich richtige Verteilung des Löschmittels die Volumenlöschwirkung des Wassers Berücksichtigung. Die eingesetzte Vorrichtung ist als räumliches Netz von zumindest teilweise analog steuerbaren Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen ausgebildet.

Description

Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden, ortsfesten Brandlöschanlagen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, in brandgefährdeten Räumen automatisch auslösende Brandlöschanla- gen zu installieren. Derartige Anlagen werden ausgelöst, nachdem mindestens ein Sensor, beispielsweise in Form eines automatischen Brandmelders, in dem überwachten Raum das Vorliegen eines Brandes detektiert hat. Automatisch erfolgt hierauf eine kontinuierliche Beaufschlagung des Brandherdes mit einem Löschmittel. Dies ist im allgemeinen Wasser, gegebenenfalls mit geeigneten Zumischungen, welches mit konstanter Intensität, über eine vorbestimmte Zeit, von einer festgelegten Konfiguration und Lösch ittelauswurfvorrichtungen mit einer festgelegten Ausbringungsart dem Brandherd zugeführt wird. Dabei stellt sich das Problem, daß einerseits das ausgebrachte Löschmittel nicht immer in der für den jeweiligen Brand erforderlichen Menge und Konsistenz dem Brandherd zugeführt wird, während andererseits in vielen Fällen, insbesondere der Einsatz des Löschmittels Wasser, in unnötig großer Menge erfolgt. Vielfach ist es so, daß die mit dem Einsatz einer solchen Brandlöschanlage verbundenen Wasserschäden ein wesentlich größeres Ausmaß annehmen als die eigentlichen Brandschäden. Um jedoch einen auftretenden Brand sicher löschen zu können, sind die Möglichkeiten einer generellen Verringerung der Was- sermenge oder einer zeitlich begrenzten Wasserabgabe nicht in Erwägung zu ziehen. Auch der ausschließliche Einsatz anderer Löschmittel ist problembehaftet und in vielen Fällen nicht möglich.

Zur Verringerung der genannten Probleme sind aus dem Stand der Technik verschiedene Vorgehensweisen bekannt. Dabei reicht die Palette der vorgeschlagenen Lösungen von vergleichsweise einfachen Maßnahmen bis hin zu einer einzelfallbezogenen aufwendigen Anpassung der Brandlöschanlage an die Gegebenheiten des jeweiligen Einsatzortes.

So offenbart beispielsweise die DE 44 36 135 mit dem Ziel einer Verringerung der beim Löschen entstehenden Wasserschäden ein Verfahren zur intervallmäßigen Abgabe von Löschmitteln.

Auch die DE 43 43 887 zeigt die Möglichkeit auf, Löschmittel - in diesem Falle im wesentlichen Löschgase - intervallmäßig auszubringen. Dabei offenbart die Druck- schrift die Lehre, den intervallmäßigen Einsatz des Löschmittels bis zur Feststellung des Eintritts eines Löscherfolges zu wiederholen. Außerdem vermittelt die Lehre, zur Steuerung des Löschablaufes einen Computer einzusetzen und die Pausen zwischen den Perioden einer Löschmittelabgabe frei wählbar zu gestalten. Aus der DE 23 44 908 sind ein Löschverfahren und eine ortsfeste Löschanlage zur Durchführung des Verfahrens bekannt, die es ermöglichen, den Eintritt eines Löscherfolges zu erkennen und dann die Zufuhr von Löschmitteln zunächst zu stoppen, aber die vorhandenen Löschmittelauswurfvorrichtungen im Bedarfsfall erneut zu öffnen, um auch wieder aufflammende Brände erneut zu bekämpfen. Eine vergleichbare Lösung offenbart die DE 22 57 035, in welcher eine stationäre Löschanlage beschrieben wird, in welcher ein zentrales, elektrisch betriebenes und von Meldern mit nicht bleibender Verformung gesteuertes Absperrventil zum Einsatz gelangt. Auch durch diese Maßnahme ist die bedarfsweise erneute Auslösung der Löschanlage möglich. Aus der EP 0 661 081 ist es bekannt, den Brandverlauf eines möglichen Brandes anhand der örtlichen Gegebenheiten, insbesondere unter Berücksichtigung der Raumabmessungen und der stofflichen Zusammensetzung eines möglichen Brandgutes, mittels thermodynami scher und strömungsmechanischer Methoden zu modellieren und die Brandlöschanlage entsprechend dieser Modellierung an den jeweiligen Raum angepaßt auszulegen. Basierend auf den erlangten Rechenergebnissen werden Größen, wie Anzahl der Düsen, Sprühwinkel, Wasserdurchsatz, Öffnungszeit der Ventile und weitere wesentliche Brandkenngrößen, für die zu installierende Anlage festgelegt. All diese Maßnahmen gewährleisten jedoch noch nicht eine zufriedenstellende Ver- bindung der Anforderungen an eine effektive Brandlöschung mit dem Erfordernis des Ausbringens einer möglichst geringen Menge Löschmittels zur Vermeidung größerer Schäden durch den Löschvorgang selbst. Die offenbarten Löschanlagen sind entweder zwar auf die jeweiligen räumlichen oder brandgutbedingten Gegebenheiten optimiert, aber bezogen auf die dabei festgelegten Löschparameter statisch ausgelegt und in ihrer Wirkungsweise im Einsatzfall unabhängig vom tatsächlichen Brandverlauf oder sie reagieren im wesentlichen nur in der Form eines Schließens der Löschdüsen nach einem eingetretenen Löscherfolg und eines gegebenenfalls wiederholten Auslösens bei erneut eintretenden Brandereignissen auf die Dynamik des Brandverlaufes. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für einen dynamischen Löschmitteleinsatz bei ortsfesten Brandlöschanlagen anzugeben und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden ortsfesten Brandlöschanlagen, bei denen als Löschmittel Wasser ungemischt oder in homogenen oder heterogenen Mischungen durch räumlich verteilte Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen ausgebracht wird, so ausgestaltet ist, daß nach dem automatischen Auslösen der Löschanlage im Brandfall während des gesamten Löschvorganges der Brandverlauf hinsichtlich seiner energetischen, stofflichen und räumlichen Entwicklung sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel durch Sensoren ständig erfaßt wird und entsprechend der dabei ermittelten Brandentwicklung und dem Löschverlauf eine örtlich bestimmte Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Lösch mittelaus- wurfvorrichtungen erfolgt und die volumenbezogene Löschmittelkonzentration sowie die Art und die stoffliche Zusammensetzung des Löschmittels unter Berücksichtigung der Volumenlösch Wirkung des Wassers in der Weise gesteuert werden, daß die logisch, räumlich und zeitlich richtige Verteilung des Löschmittels zu einer räumlich gezielten und mengenmäßig gesteuerten Löschmittelbeaufschlagung des Brandbereiches und der ihn umgebenden Bereiche führt, welche eine schnelle Brandlöschung mit minimalem Löschmitteleinsatz unter gleichzeitig weitgehender Vermeidung von Wasserschäden an einem durch die Löschanlage geschützten Objekt bewirkt. Dabei ist es im Sinne der Erfindung, wenn der Volumenstrom eines als Sprühstrahl und/oder Sprühnebel ausgebrachten Löschmittels während der gesamten Dauer eines Brandes in Abhängigkeit der bei der Erfassung des Brandverlaufes gewonnenen Daten geregelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß die Tröpfchengröße des im ausgebrachten Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles im Spektrum von Sprühstrahlen und Sprühnebelstrahlen in Abhängigkeit zum festgestellten Brandverlauf variiert wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegeben, wenn im Falle des Einsatzes eines als homogene oder heterogene Mischung ausgebrachten Löschmittels die Volumenanteile der jeweiligen Mischungskomponen- ten angepaßt an den ermittelten Brandverlauf geregelt werden. Entsprechend einer vorteilhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Verfahrensregime so gestaltet, daß einzelne oder Gruppen der räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtungen, bezogen auf ihre räumliche Anordnung und/oder Art zur Freigabe von Löschmittel, in einer an das festgestellte Brand- und Löschgeschehen angepaßten Weise angesteuert werden. Dabei wird die aufgrund der detektierten Brandwerte erfolgte Festlegung der jeweils angesteuerten Löschmittelaus- wurfvorrichtungen während der gesamten Dauer des Brandes fortwährend überprüft und erforderlichenfalls variiert.

Das Verfahrensregime ist in erfindungsgemäß vorteilhafter Weise so ausgelegt, daß während der gesamten Dauer eines Brandes kontinuierlich alle wesentlichen, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierenden Größen durch Detektoren erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Bran- draum bestimmenden Größen auf der Grundlage der gewonnenen Daten permanent geregelt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrensführung ist es aber auch möglich, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel während des Brandgeschehens periodisch zu erfassen und die Löschmittelauswurfvorrichtung entsprechend anzusteuern, so daß die in Relation zu den im Brandraum ermittelten Größen stehenden Parameter zur Löschmittelausbringung zyklisch in Abhängigkeit vom Brandverlauf geregelt werden. Durch eine Einbeziehung von Nicht-Brandkenngrößen und deren Berücksichtigung bei der Ableitung der relevanten Löschgrößen zur Ausbringung des Löschmittels ist eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens gegeben. Dabei kann es sich beispielsweise um die Erfassung und Berücksichtigung von Leckagen oder Gasen handeln, die nicht durch den eigentlichen Verbrennungsprozeß entstehen aber in dem brandüberwachten Raum vorhanden sind, sei es nun durch die Brandein- Wirkung oder unabhängig davon.

Es ist im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn die Steuerung und Regelung der Löschkenngrößen entsprechend der ermittelten Brandentwicklung manuell und/oder automatisch erfolgt. Eine vollautomatische Steuerung und Regelung ist also ebenso im Sinne der Erfindung wie ein Verfahrensregime, bei dem aus den Brand- kenngrößen durch eine Steuerungseinrichtung abgeleitete Signale zur Anzeige ge- bracht oder akustisch vermittelt werden und als Grundlage für eine manuelle Steuerung dienen. Auch eine Kombination automatischer mit manueller Steuerung/Regelung ist erfindungsgemäß als vorteilhaft anzusehen. Eine zur Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Löschmittelanwendung geeignete Vorrichtung besteht aus räumlich verteilten Sensoren und mindestens einer mit ebenfalls räumlich verteilten Ventilen und LöschmittelauswurfVorrichtungen über Rohre verbundenen, wahlweise analog steuerbaren Fördereinrichtung für Löschmittel, wobei die räumliche Anordnung und die Art der Sensoren sowie Ventile und Lösch mittelaus wurfvorrichtungen entsprechend den örtlichen Gegebenhei- ten des im Brandfall zu löschenden Gebäudes oder Raumes oder der zu löschenden Anlage oder Einrichtung und einem zu erwartenden Brandverlauf festgelegt sind und durch die Sensoren, die Ventile und die Löschmittelauswurfvorrichtungen, die zumindest teilweise analog steuerbar sind, ein räumliches Netz gebildet und derart mit einer als festverdrahtete Logik oder als programmgesteuerte Schaltung ausgeführten Steuerung verbunden ist, daß im Brandfall durch die Ableitung von Regelgrößen aus den von den Sensoren permanent eingehenden Signalen in der Steuerung und die Einwirkung dieser Regelgrößen auf Stellglieder in den diskret oder analog steuerbaren Ventilen und/oder in den Löschmittelauswurfvorrichtungen und/oder durch Einwirkung auf die Fördereinrichtungen für das Löschmittel über den gesamten Brand- verlauf hinweg eine ständige Wirkverbindung zwischen den Sensoren und den Lösch- mittelauswurfvorrichtungen ausgebildet ist.

Dabei ist es für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, wenn die dazu verwendete Vorrichtung so ausgestaltet ist, daß in dem aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen gebildeten räumlichen Netz Sensoren zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind und dabei zwischen jedem Sensor und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvor- richtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet ist und somit jedes ein- zelne steuerbare Element durch einen Sensor in Abhängigkeit einer durch diesen Sensor ermittelten Brandkenngröße gesteuert wird.

Es ist aber auch eine erfindungsgemäß vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung dadurch gegeben, daß jeweils zwischen mehreren Sensoren und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuer- baren Ventilen oder Löschmittelauswurfvorrichtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet ist, wodurch eine Steuerung steuerbarer Elemente der Brandlöschanlage in Abhängigkeit zu mehreren unterschiedlichen, den Brand charakterisierenden Größen erfolgt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gegeben, wenn je ein Sensor einer Gruppe von gesteuerten Elementen der Brandlöschanlage, wie Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvorrichtungen zugeordnet ist.

Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung ist jeweils zwischen mehreren Sensoren und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen für Löschmittel, steuerbaren Ventilen oder Löschmittelauswurfvorrichtungen über die Steuerung eine Wirkverbindung gebildet.

Es ist als im Sinne der Erfindung vorteilhaft anzusehen, wenn in die Brandlöschanlage Löschmittelauswurfvorrichtungen eingeordnet sind, bei denen sich die Tropfen- große des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles proportional zu dem in Abhängigkeit vom Brandverlauf veränderten Volumenstrom des Löschmittels verändert. Bei einer besonders vorteilhaft ausgestalteten Vorrichtung sind in das Netz aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen, solche Löschmittelaus- wurfvorrichtungen eingeordnet, bei denen die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles unabhängig vom Volumenstrom des Löschmittels steuerbar ist.

Durch die Einordnung analog steuerbarer Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmit- telauswurfvorrichtungen in die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich eine, insbesondere im Hinblick auf eine möglichst gut auf den Brandverlauf abgestimmte Zusammensetzung des ausgebrachten Löschmittels, vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich bei eingesetzten Zweistoff-Löschmitte 1- auswurfVorrichtungen das Mischungsverhältnis zwischen dem Wasseranteil und den homogenen oder heterogenen Beimischungen in Abhängigkeit zum Brandverlauf variabel einstellen läßt.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung einer Zweistoff-Löschmittelauswur f- vorrichtungen aufweisenden Brandlöschanlage sind der Volumenstrom und/oder die Tröpfchengröße für den Wasseranteil des Löschmittels unabhängig vom Anteil der homogenen oder heterogenen Beimischung regelbar. Durch eine Einbeziehung von Sensoren und/oder Koppeleinrichtungen zu Fremdsystemen, welche der Erfassung von Nicht-Brandkenngrößen dienen, in das aus Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen gebildete räumliche Netz ergibt sich eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Möglichkeit der optimalen Auslegung einer Brandlöschanlage unter Berücksichtigung örtlicher und räumlicher Gegebenheiten sowie eines aus der Zusammensetzung des möglichen Brandgutes resultierenden wahrscheinlichen Brandverlaufes wird durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung um die Möglichkeit erweitert, das Löschverhalten einer solchen Brandlöschanlage an die sich aus dem tatsächlichen Brandverlauf ergebenden jeweiligen Erfordernisse dynamisch anzupassen. Erst auf diese Weise ist es möglich, zu gewährleisten, daß ein Brandherd stets allseitig mit Löschmittel, insbesondere Lösch wasser, eingehaust, bzw. daß alle Teile eines Raumes in dem ein Brand ausgebrochen ist, von einem hinsichtlich seiner Art, seiner Menge und seiner Konsistenz optimal auf den jeweili- gen Brandzustand abgestimmten Löschmittel durchsetzt werden. Die Vorteile des Löschmittels Wasser kommen so voll zum Tragen und die wesentlichen, eine erfolgreiche Brandbekämpfung bewirkenden Effekte, wie Kühleffekt, Stickeffekt oder Hit- zeabsorbtionseffekt wirken bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer äußerst günstigen Weise zusammen. Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig.1: Einen möglichen zeitlichen Verlauf der Wärmestromdichte bzw. der Bran- dintensität mit und ohne Löschmittelbeaufschlagung.

Fig.2: Einen typischen Verlauf der Wärmeentwicklung und -abfuhr in Abhängigkeit zur Temperatur in der Umgebung eines Brandherdes beim Löschvorgang.

Fig.3: Die schematische Darstellung eines Netzes von Sensoren, Ventilen und Löschmittelauswurfvorrichtungen und die zwischen ihnen über eine Steuerung bestehende Wirkverbindung.

Fig.4: Die Einzelheit X, welche in der Fig. 3 steuerungsbezogen dargestellt ist, als mögliche logische Verteilung unterschiedlicher Ventile und Löschmitte- lauswurfvorrichtungen . In der Fig.1 ist der mögliche zeitliche Ablauf eines Brandes mit und ohne Löschmittelbeaufschlagung dargestellt. Dazu wurde die Wärmemengenstromdichte q über der Zeit t aufgetragen. Die Vollinie 16 stellt den Verlauf des Brandes ohne Einwirkung von Löschmittel in einer Unterteilung in vier Phasen dar. Durch die nochmals fein unterteilte Phase I ist die Brandentstehungsphase gekennzeichnet. Der Zeitabschnitt A charakterisiert die Phase des selbständigen Brennens, welcher sich ein Zeitabschnitt Iß kräftigen Brennens anschließt. Der Zeitabschnitt Ic ist durch die Ausbreitung des Brandes gekennzeichnet. In der Phase II kommt es zum sogenannten Flash Over, einem Feuerübersprung. Während des mit III bezeichneten Zeitabschnittes ist der Brand voll ausgebildet. Nach dem Abbrand aller brennbaren Materialien schließt sich im Zeitabschnitt vier die Phase des Abkühlens und schließlich das Ausgehen des Feuers an. Bei automatisch auslösenden Brandlöschanlagen setzt zum Zeitpunkt t2, bei dem eine Wärmestromdichte q(t2) vorliegt, die Beaufschlagung mit dem Löschmittel ein, so daß sich bei einem günstigen Einsatz der Löschmittel der weitere Brandverlauf entsprechend der gestrichelten Linie 15 gestaltet. Jedoch gestaltet sich dieser günstige Ablauf nur, wenn dem Brand durch die einsetzende Löschung genügend Wärme entzogen wird. Dabei stehen die Temperatur in unmittelbarer Umgebung des Brandes und die Wärmestromdichte in einem Zusammenhang, wie er durch die Fig. 2 verdeutlicht wird. Die geschwungene Kurve 17 mit einer jeder Tempera- tur T zuzuordnenden Wärmefreisetzung qi gibt einen solchen Zusammenhang beispielhaft an. Die Geraden 18 verdeutlichen den Wärmeentzug q2 durch das in den Brand eingebrachte Löschmittel. Erst, wenn eine solche Gerade 18 oberhalb der Kurve 17 verläuft, also q2 ≥ qi ist, tritt der Löscherfolg ein. Im Beispiel stellt sich dabei eine Umgebungstemperatur T\ ein, die kleiner ist als die Zündtemperatur T2. Zur Erläuterung des Brand- und Löschverlaufs anhand der Fig. 1 und Fig. 2 soll hier ein Feststoffbrand angenommen werden, der beim Übergang von der Entstehungsphase zur Vollbrand-/Flammenphase gelöscht werden soll. Im Lösch vorgangs- ablauf ist die Flammenlöschung mittels Sprühnebel und die Glutbrandlöschung mittels Sprühstrahl vorgeplant. Eine Löschung wird dann erreicht, wenn entsprechend der in der Fig. 2 gegebenen Darstellung der Brand unter die Temperatur TLÖ^ mit der zugeordneten Wärmestromdichte

abgekühlt wird bzw. ab dem kritischen Punkt C, bei dem sich ein labiles Gleichgewicht zwischen durch den Brand erzeugter und durch das Löschmittel abgeführter Wärmemenge einstellt, also die abgeführte Wärmemenge q2 bei dazu hinreichender Löschwasserintensität größer als die durch den Brand erzeugte Wärmeentwicklung q\ wird.

Am Ende der Entstehungsbrandphase zum Zeitpunkt l\ soll die Temperatur über dem Brand, gemessen durch einen Temperatursensor, ca. 600 °C und die äquivalen- te Brandwärmestromdichte ca. 400 kJ/s*n.2 betragen. Ein in die Brandlöschanlage integrierter Infra-Rot-Sensor stellt infrarote Strahlung fest. Ein ebenfalls installierter Ultra- Violett-Sensor stellt aber noch keine wesentliche ultraviolette Strahlung fest. Ebenso meldet ein im Netz der Sensoren eingeordneter Flackerfrequenzsensor noch keine größere Flammenbildung. Zum Zeitpunkt t2, dem Beginn intensiver Flammenbildung, steigt die Temperatur auf über 1000 °C, der Brandwärmestrom erhöht sich äquivalent auf ca. 800 kJ/s*π-2, der Ultra- Violett-Sensor meldet das Überschreiten eines Grenzwertes ultravioletter Strahlung und der Flackerfrequenzsensor das Vorhandensein einer relevanten Flamme. In der logischen UND- Verknüpfung aller vier Brandkenngrößen wird die Löschanlage ausgelöst.

Gemäß der vorprogrammierten Löschablaufsteuerung wird der Druck über Steuereinrichtungen an einer entsprechenden Anzahl sowie entsprechend dem Brandort angeordneten Sprüh(nebel)düsen von null auf sechs Bar erhöht. Bei diesem Druck werden bei der im Rahmen der Konzipierung der Löschanlage ausgewählten Lösch- mittelauswurfvorrichtung Tröpfchen mit einem Durchmesser von ca. 0,2 mm erzeugt und Sprühnebel mit einer Intensität von 7,5 bis 8,0 l/min*m^, die für die (Flammen-)Löschung bei einer Brandwärmestromdichte von ca. 800 kJ/s*n.2 erforderlich ist, auf den Brand aufgebracht. Zum Zeitpunkt tß sei die Flamme abgelöscht, der Temperatursensor mißt 400 °C. Dieser Temperatur soll im Beispiel einer Brandwärmestromdichte von 200 kJ/s*π.2 entsprechen. Der Infra-Rot-Sensor meldet weiterhin das Vorhandensein infraroter Strahlung (Glutbrand!), der Ultra-Violett-Sensor sowie der Flackerfrequenzsensor geben kein auswertbares Signal mehr ab. Gemäß der Programmierung (Löschung Flammenbrand vor Glutbrandlöschung) wird nun der Druck an den Düsen über die Steuereinrichtung auf zwei Bar reduziert, wodurch jetzt größere Tröpfchen, die zur Glutbrandlöschung erforderlich sind, erzeugt werden. Gegebenenfalls werden durch die Steuereinrichtung weitere Sprühdüsen, die größere Tröpfchen erzeugen (ca. 1 mm Durchmesser), zugeschaltet und insgesamt gesichert, daß Lösch wasser in Sprühstrahlform mit einer Intensität von 4,5 l/min*π-2 auf den Glutbrand mit einer War- mestromdichte von 200 kJ/s*π.2 aufgebracht und das Löschkriterium nach Fig. 2, also q2 ≥ qi erfüllt wird.

Zum Zeitpunkt t4 liefern auch der Temperatur- und der Infra-Rot-Sensor keine auswertbaren Signale mehr, der Brand wird als gelöscht betrachtet und die Löschanlage abgestellt.

Für den Fall des Brandes einer brennbaren Flüssigkeit, welcher an dieser Stelle nur kurz erläutert werden soll, ergibt sich ein ganz anderer Brandverlauf, wodurch auch eine andere Steuerung des Löschvorganges erforderlich ist. Bei einer entsprechenden darauf abgestimmten Grundauslegung der Brandlöschanlage zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt die dynamisch gesteuerte Ausbringung von Löschmittel aber auch in diesem Fall sicher und effektiv zum Erfolg. Die Brandentstehungsphase ist hier sehr kurz, eine Glutbrandphase gibt es nicht. Die Löschablaufsteuerung kann auf die Flammenbrandlöschung reduziert werden und in Abhängig- keit von zwei (Minimum) Brandkenngrößen gesteuert werden. Möglich wären folgende Kombinationen:

- Temperatur- und Ultra- Violett-Sensor;

- Infra-Rot und Ultra- Violett-Sensor; - Infra-Rot- und Flackerfrequenz-Sensor;

- Temperatur- und Flackerfrequenz-Sensor.

Bei Detektion des Auftretens einer Flamme wird in diesem Fall in der Regel unmittelbar die Löschanlage aktiviert und der Brand mit Sprühnebel (Tröpfchendurchmes- ser ca. 0,2 bis 0, 1 mm) hinreichender Intensität (entsprechend der Brandwärmestromdichte) beaufschlagt und gelöscht.

Sofern durch die verwendeten Sensoren keine Wärmeentwicklung und Flammenbildung mehr festgestellt wird, kann die Löschanlage, d.h. die Abgabe von Lösch was- ser ab- bzw. eingestellt werden.

Die Fig. 3 gibt eine schematische und steuerungsbezogene Darstellung eines Netzes von Sensoren 3, 4, Ventilen und LöschmittelauswurfVorrichtungen (Einzelheit X) und die zwischen ihnen über eine Steuerung 1 bestehende Wirkverbindung wieder. Bei den Sensoren 3 handelt es sich um Sensoren, welche unmittelbar der Erfassung von Brandkenngrößen, wie Temperatur, Wärmestromdichte, brandtypische Gase und Flammenbildung dienen. Im vorliegenden Beispiel sind gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterhin Sensoren 4 zum Detektie- ren von Nicht-Brandkenngrößen in das Netz eingebunden. Bei solchen Nicht-Brandkenngrößen kann es sich beispielsweise um Gase handeln, die zwar nicht durch das Abbrennen des brennbaren Materials entstehen, aber möglicherweise durch Leckagen gasführender Rohre in der Nähe des Brandherdes in einer kritischen Konzentration vorliegen. Durch die Berücksichtigung dieser Größen wird so beispielsweise auch eine mögliche Explosionsgefahr erkannt und die Löschanlage durch die Steuerung 1 in einer zur Beseitigung dieser Gefahr geeigneten Weise gesteuert. Durch die Ablei- tung entsprechender Steuergrößen aus den von den Detektoren bzw. Sensoren 3, 4 eintreffenden Signalen nimmt die Steuerung 1 in einer vorprogrammierten Weise auf die steuerbaren Ventile und Löschmittelauswurfvorrichtungen der in der Einzelheit X wiedergegebenen Anordnung Einfluß oder steuert den durch die Fördereinrichtung zugeführten Löschmittelstrom. Die in der Fig. 3 wiedergegebene Vorrichtung ent- hält außerdem Koppelglieder 13 zu weiteren Uberwachungs- und Steuersystemen sowie Elemente 14 zur Überwachung ihrer Funktionsfähigkeit. Die Fig. 4 gibt eine mögliche logische Anordnung der Ventile und Löschmittelauswurfvorrichtungen im Bereich der in Fig. 3 steuerungsbezogen dargestellten Einzelheit X wieder. Diese Darstellung bezieht sich nur auf die über Lösch mittelleitungen 10 hergestellte Verbin- düng einer Fördereinrichtung 2 mit Ventilen 3, 4 und LöschmittelauswurfVorrichtun- gen 5, 6, 7, nicht aber auf deren steuerungsbezogene Wirkverbindung. Außerdem vermittelt die Fig. 4 keinen Eindruck von der räumlichen Verteilung der Elemente der Einzelheit X, sondern verdeutlicht nur deren mögliche logische Verbindung in Bezug auf die Löschmittelzufuhr. In dem aus Ventilen und Lösch mittelauswurfvor- richtungen aufgebauten Netz sind analog steuerbare 12 und diskret steuerbare Ventile 11 mit unterschiedlichen Löschmittelauswurfvorrichtungen in einer auf die räumlichen Gegebenheiten abgestimmten Weise logisch in Form einer Reihen- und/oder Parallelanordnung miteinander verknüpft. Die Löschmittelauswurfvorrichtungen sind ebenfalls teilweise als analog steuerbare Düsen 6 oder diskret steuerbar 5 ausgebil- det. In das Netz einbezogen sind weiterhin analog steuerbare Zweistoff-Löschmitte- lauswurfvorrichtungen 7. Durch die Elemente 8 und 9 erfolgt eine Zugabe homogener bzw. heterogener Beimischungen zum Löschmittel. Alle in der Fig. 4 enthaltenen steuerbaren Elemente werden durch die Steuerung 1 entsprechend der Darstellung in der Fig. 3 während des gesamten Brandverlaufes auf der Grundlage der jeweils durch die Sensoren 3,4 ermittelten stofflichen und energetischen Zustände in der Umgebung des Brandherdes gesteuert.

Liste der Bezugszeichen

1 Steuerung

2 Fördereinrichtung

3 Sensor für Brandkenngrößen

4 Sensor für Nicht-Brandkenngrößen

5 Löschmittelauswurfvorrichtung diskret steuerbar

6 Löschmittelauswurfvorrichtung analog steuerbar

7 Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtung

8 homogene Zumischung

9 heterogene Zumischung

10 Lösch mittelleitung

11 Ventil diskret steuerbar

12 Ventil analog steuerbar

13 Koppeleinrichtung

14 Überwachungseinrichtung

15 Brandverlauf bei Löschung

16 Brandverlauf ohne Löschung

17 Wärmeentwicklungs-Kurve

18 Wärmeentzugs-Kurve

C kritischer Punkt t Zeit

T Temperatur q Wärmestromdichte

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur dynamischen Löschmittelanwendung bei automatisch auslösenden ortsfesten Brandlöschanlagen, bei denen als Löschmittel Wasser ungemischt oder in homogenen oder heterogenen Mischungen durch räumlich verteilte

Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtungen ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem automatischen Auslösen der Löschanlage im Brandfall während des gesamten Löschvorganges der Brandverlauf hinsichtlich seiner energetischen, stofflichen und räumlichen Entwicklung sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel durch Sensoren (3) ständig erfaßt wird und entsprechend der dabei ermittelten Brandentwicklung und dem Löschverlauf eine örtlich bestimmte Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (5, 6, 7) erfolgt und die volumenbezogene Löschmittelkonzentration sowie die Art und die stoffliche Zusammensetzung des Löschmittels unter Berücksichtigung der Volumenlöschwirkung des Wassers in der Weise gesteuert werden, daß die logisch, räumlich und zeitlich richtige Verteilung des Löschmittels zu einer räumlich gezielten und mengenmäßig gesteuerten Lösch mittelbeauf schlagung des Brandbereiches und der ihn umgebenden Bereiche führt, welche eine schnelle Brandlöschung mit minimalem Löschmitteleinsatz unter gleichzeitig weitgehender Vermeidung von Wasserschäden an einem durch die Löschanlage geschützten Objekt bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbringung des Löschmittels als Sprühstrahl und/oder Sprühnebel erfolgt, wobei der Volumenstrom des ausgebrachten Löschmittels während der gesamten Dauer eines Brandes in Abhängigkeit der bei der Erfassung des Brandverlaufes gewonnenen Daten geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit zum festgestellten Brandverlauf die Tröpfchengröße des im ausgebrachten Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles im Spektrum von Sprühstrahlen und Sprühnebelstrahlen variiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Volu menanteile der jeweiligen Mischungskomponenten eines in Form einer homogenen oder heterogenen Mischung ausgebrachten Löschmittels in Abhängigkeit zum festgestellten Brandverlauf geregelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem ermittelten Brandverlauf festgelegt wird, welche einzelnen oder Gruppen der räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (5, 6, 7) bezogen auf ihre räumliche Anordnung und/oder Art zur Freigabe von Löschmittel angesteuert werden, wobei diese Festlegung während der gesamten Dauer des Brandes fortwährend überprüft und variiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel während seiner gesamten Dauer kontinuierlich erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Brandraum bestimmenden Größen permanent auf der Grundlage der bei der Branderfassung gewonnenen Daten geregelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes sowie seiner Wechselwirkung mit dem Löschmittel während seiner gesamten Dauer periodisch erfaßt, die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) entsprechend angesteuert und die die Konzentration und Konsistenz des Löschmittels im Brandraum bestimmenden Größen zyklisch auf der Grundlage der bei der Branderfassung gewonnenen Daten geregelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch Nicht-Brandkenngößen erfaßt und die dabei ermittelten Daten für die Auswahl der jeweils zur Ausbringung von Löschmittel zu öffnenden, räumlich verteilten Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) und zur Steuerung der volumenbezogenen Löschmittelkonzentration sowie der Art und der stofflichen Zusammensetzung des Löschmittels ausgewertet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung und Regelung der Löschkenngrößen entsprechend der ermittelten Brandentwicklung manuell und/oder automatisch erfolgt.

10. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens zur dynamischen Löschmittelanwendung ausgebildet als Brandlöschanlage mit räumlich verteilten Sensoren (3, 4) und mindestens einer mit ebenfalls räumlich verteilten Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über Rohre (10) verbundenen, wahlweise analog steuerbaren Fördereinrichtung (2) für Löschmit- tel, wobei die räumliche Anordnung und die Art der Sensoren (3, 4) sowie Ventile (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) entsprechend den örtlichen Gegebenheiten des im Brandfall zu löschenden Gebäudes oder Raumes oder der zu löschenden Anlage oder Einrichtung und einem zu erwartenden Brandverlauf festgelegt sind und durch die Sensoren (3, 4), die Ventile (11 , 12) und die Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7), die zumindest teilweise analog steuerbar sind, ein räumliches Netz gebildet und derart mit einer als festverdrahtete Logik oder als programmgesteuerte Schaltung ausgeführten Steuerung (1) verbunden ist, daß im Brandfall durch die Ableitung von Regelgrößen aus den von den Sensoren (3, 4) permanent eingehenden Signalen in der Steue- rung (1) und die Einwirkung dieser Regelgrößen auf Stellglieder in den steuerbaren Ventilen (11, 12) und/oder in den Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (5, 6, 7) und/oder durch Einwirkung auf die Fördereinrichtungen (2) für das Löschmittel über den gesamten Brandverlauf hinweg eine ständige Wirkverbindung zwischen den Sensoren (3, 4) und den Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (5, 6, 7) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind, wobei zwischen jedem Sensor (3) und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Lösch mittelau swurfvorrich tun - gen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind, wobei jeweils zwischen mehreren Sensoren (3) und je einem gesteuerten Element der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Lösch mittelauswurfvor- richtungen (5, 6, 7) gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierende Größen eingeordnet sind, wobei zwischen jedem

Sensor (3) und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (11, 12) oder Löschmittelauswurf orrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11 , 12) und Löschmittelauswurfvor- richtungen (5, 6, 7)gebildeten räumlichen Netz Sensoren (3) zur Erfassung unterschiedlicher, die energetische, stoffliche und räumliche Entwicklung des Brandes charakterisierender Größen eingeordnet sind, wobei jeweils zwischen mehreren Sensoren (3) und einer Gruppe gesteuerter Elemente der Brandlöschanlage, wie den Fördereinrichtungen (2) für Löschmittel, steuerbaren Ventilen (12) oder Löschmittelauswurfvorrichtungen (5, 6, 7) über die Steuerung (1) eine Wirkverbindung gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Löschmittelauswurfvorrichtungen (6, 7) in die Brandlöschanlage eingeordnet sind, bei denen sich die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles proportional zu dem in Abhängigkeit vom Brandverlauf verän- derten Volumenstrom des Löschmittels verändert.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß LöschmittelauswurfVorrichtungen (6, 7) in die Brandlöschanlage eingeordnet sind, bei denen die Tropfengröße des in dem Löschmittel enthaltenen Wasseranteiles unabhängig vom Volumenstrom des Löschmittels steuerbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brandlöschanlage steuerbare Einstoff- und/oder Zweistoff-Löschmit- telauswurfvorrichtungen (6, 7) eingeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß bei in die Brandlöschanlage eingeordneten Zweistoff-Löschmittelauswurfvorrichtun- gen (7) das Mischungsverhältnis zwischen dem Wasseranteil und den homogenen oder heterogenen Beimischungen regelbar ist.

19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei in die Brandlöschanlage eingeordneten Zweistoff-Löschmittelauswurfvor- richtungen (7) der Volumenstrom und/oder die Tröpfchengröße für den Wasseranteil des Löschmittels unabhängig vom Anteil der homogenen oder heterogenen Beimischung regelbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in das aus Sensoren (3, 4), Ventilen (11, 12) und Löschmittelauswurfvor- richtungen (5, 6, 7) gebildete räumliche Netz auch Sensoren (4) und/oder Koppeleinrichtungen (13) zu Fremdsystemen zur Erfassung von nicht Brandkenn- großen einbezogen sind.