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WO2012022452A2 - Sprinkleranlage mit umwälzkreislauf - Google Patents

Sprinkleranlage mit umwälzkreislauf Download PDF

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Publication number
WO2012022452A2
WO2012022452A2 PCT/EP2011/004068 EP2011004068W WO2012022452A2 WO 2012022452 A2 WO2012022452 A2 WO 2012022452A2 EP 2011004068 W EP2011004068 W EP 2011004068W WO 2012022452 A2 WO2012022452 A2 WO 2012022452A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
water
main line
flow
sprinkler system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/004068
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012022452A3 (de
Inventor
Andreas Cramer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EC ENGINEERING GmbH
Original Assignee
EC ENGINEERING GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EC ENGINEERING GmbH filed Critical EC ENGINEERING GmbH
Priority to EP11745932.1A priority Critical patent/EP2605837B1/de
Publication of WO2012022452A2 publication Critical patent/WO2012022452A2/de
Publication of WO2012022452A3 publication Critical patent/WO2012022452A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/60—Pipe-line systems wet, i.e. containing extinguishing material even when not in use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/002—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods
    • A62C3/004—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for warehouses, storage areas or other installations for storing goods for freezing warehouses and storages
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C35/00—Permanently-installed equipment
    • A62C35/58—Pipe-line systems
    • A62C35/68—Details, e.g. of pipes or valve systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B7/00—Water main or service pipe systems
    • E03B7/09—Component parts or accessories
    • E03B7/10—Devices preventing bursting of pipes by freezing
    • E03B7/12—Devices preventing bursting of pipes by freezing by preventing freezing

Definitions

  • the invention relates to a sprinkler system and a method for preventing freezing of water in lines of a sprinkler system.
  • Sprinkler systems are finding increasing use in the industry because insurers reward the installation of such a fire protection device with a discount in the fire protection premium and thus quickly recoup the cost of installation.
  • This object of the invention is achieved by a sprinkler system according to claim 1 and by a method for preventing freezing of water in lines of a sprinkler system according to claim 18.
  • the sprinkler system comprises a first main line, a second main line, a number of branch lines, wherein each branch line fluidly connects the first main line to the second main line, and wherein at least one sprinkler head is attached to each branch line, and a Sprinklerven- tilstation, the first main line is connected. Furthermore, the sprinkler system comprises a circulation unit, at least one supply line, which fluidly connects an output of the circulation unit to at least one partial supply point of the first main line, and at least one return line, which fluidly connects at least one partial delivery point of the second main line to an input of the circulation unit.
  • the at least one flow line, the circulation unit and the at least one return line With the help of the at least one flow line, the circulation unit and the at least one return line, a certain movement can be impressed on the water in the sprinkler system.
  • the water was at rest as long as all the sprinkler heads were closed.
  • the solution according to the invention the water is set in steady motion by means of the circulation unit. The movement thus imposed prevents freezing of the water in the sprinkler system.
  • the sprinkler system according to the invention can also be operated in frost-prone areas.
  • the anti-freeze according to the invention which is realized by means of an additional circulation circulation, the functionality of the In case of fire, the sprinkler system will not be affected, but rather a proper function of the system will be ensured even at very low temperatures.
  • the circulation unit, the at least one supply line and the at least one return line are designed to impart a flow to the water in the strand lines.
  • the circulating unit supplies water via the at least one supply line of the first main line and the branch lines and at the same time discharges water from the second main line via the at least one return line, wherein a flow is impressed on the water in the branch lines.
  • the circulation unit, the at least one supply line, the at least one Operamengenzu Fighting Vietnamese Seoul, the at least one Operamengenabgabetician and the at least one return line designed to impose the water in each strand line an approximately equal flow.
  • each branch line is connected to the first main line and a second end of each line line is connected to the second main line. connected to the main line.
  • Each strand lines thus extends from the first main line to the second main line.
  • the circulation unit is designed to discharge a predetermined flow via the at least one return line at the at least one partial quantity delivery point of the second main line.
  • a predetermined flow is discharged by means of the circulation unit at the at least one partial quantity discharge point of the second main line via the at least one return line.
  • the circulating unit is designed to feed in a predetermined flow via the at least one feed line at the at least one partial feed point of the first main line.
  • a predetermined flow is fed by means of the circulating unit via the at least one supply line to the at least one Teiimengenzu Kunststoffddling the first main line.
  • the sprinkler system has at least one additional main line and a number of additional branch lines, wherein the additional branch lines connect the at least one additional main line fluidically with at least one of the other main lines. Larger sprinklers require more than two main lines to protect larger areas. In order to provide even in such a system for a uniform flow, for example, further flow and return lines can be provided. In addition, for example, bypass lines can be provided.
  • the sprinkler system comprises a control unit for controlling the circulation unit.
  • the sprinkler system comprises at least one temperature sensor which detects the instantaneous water temperature of the water in the sprinkler system.
  • the instantaneous water temperature depends directly on the ambient temperature of the sprinkler system. If the ambient temperature drops so low that it threatens to freeze the water in the sprinkler system, this can be detected by the water temperature detected by the temperature sensor.
  • the control unit is designed to compare a measured water temperature of the water in the sprinkler system with a temperature limit and to activate the circulating unit when the temperature falls below the temperature limit value.
  • the water flow caused by the recirculation unit in the pipes of the sprinkler system is solely for the purpose of preventing freezing of the water in the pipes of the sprinkler system. Freezing of the water only threatens at correspondingly low outside temperatures, which accordingly result in low water temperatures.
  • By comparing the temperature of the water detected by the temperature sensor with a predetermined limit it can be determined when a freezing of the water in the sprinkler system concretely threatens.
  • the circulating unit is selectively switched on only when freezing of the water in the sprinkler system concretely threatens.
  • the recirculation unit is turned on only at low temperatures so as to keep the operating costs of the sprinkler system low.
  • the circulation unit comprises a circulating pump.
  • the circulation pump is designed to deliver a predetermined amount of water per unit time.
  • the circulation pump has a delivery rate which corresponds approximately to a delivery rate per line required multiplied by the number of strand lines.
  • the flow caused by the circulating pump is dimensioned so that a freezing of the water is reliably prevented.
  • the recirculation circuit does not serve to realize additional heating or cooling of the building sections in which the sprinkler system is installed. The circulation of the water only serves to prevent the water in the sprinkler system from freezing. Depending on the desired operating temperature range, this may already be sufficient for a relatively low delivery rate.
  • control unit is designed to compare a measured water temperature of the water in the sprinkler system with a temperature limit value and to switch on the circulation pump when it falls below the temperature limit value.
  • the circulating unit is selectively switched on only when a freezing of the water in the sprinkler system concretely threatens.
  • the circulating unit comprises a heating element which is designed to heat the water conveyed by the circulating unit.
  • the heating element By means of the heating element, the water conveyed in the circulation circuit can be heated. In addition to the movement of the water circulating in the circulation water is also heated. This prevents freezing by two different measures. As a result, the sprinkler system can thereby be operated even at lower ambient temperatures.
  • the control unit is designed to compare a measured water temperature of the water in the sprinkler system with a temperature limit value and to switch on the circulating pump and the heating element when the temperature limit value is undershot. In this embodiment, the circulation pump and the heating element are selectively turned on only when the water temperature is so low that it threatens to freeze the water.
  • control unit is designed to compare a measured water temperature of the water in the sprinkler system with a first temperature limit value and with a second temperature limit value, the second temperature limit value being below the first temperature limit value, switching on the circulation pump when the temperature falls below the first temperature limit value, and if the temperature drops below the second temperature limit value, the heating element is additionally switched on.
  • This two-stage control of circulating pump and heating element a freezing of the water in the sprinkler system in a wide range of ambient temperatures, especially at very low temperatures, can be reliably prevented.
  • control unit is adapted to turn on the circulation unit at regular time intervals for a predetermined period of time.
  • the number of Operamengenzu 10-15- points and the arrangement of at least one Operamengenzu seafoodddlings along the first main line and the number of Operamengenabgabeani and the arrangement of the at least one Operamengenabgabeddlings along the second main line is chosen so that the water in each strand line a roughly same river is impressed.
  • the first main line has a single subset feed point arranged in the middle of the first main line, at which point the entire flow conveyed by the circulating unit is fed.
  • At least two Operamengenabgabein along the second main line are provided.
  • the partial quantity delivery points are respectively arranged on the outer region of the second main line.
  • subset discharge points at the outer region of the second main line have a smaller diameter than subset delivery points in the center of the second main line.
  • the method of the invention is for preventing water from freezing in a sprinkler system piping, the sprinkler system comprising a first main line, a second main line, a sprinkler station and a number of branch lines, each line fluidly connecting the first main line to the second main line. wherein at least one sprinkler head is attached to each branch line, and wherein the sprinkler valve station is connected to the first main line.
  • the method comprises discharging a flow at at least a second main line subset delivery point, feeding a corresponding flow to at least a subset supply point of the first main line, and imparting flows to the water in the branch lines.
  • FIG. 1 shows a sprinkler system according to the invention with an additional circulation circuit.
  • FIG. 2 shows a circulating unit according to the invention with a circulating pump umd a heating unit.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a sprinkler system according to the invention
  • FIG. 4A shows a first table with results of a hydraulic calculation for the sprinkler system shown in FIG. 3;
  • FIG. and 4A is a second table with further results of the hydraulic calculation to the sprinkler system shown in Fig. 3.
  • Fig. 1 shows an overview of a sprinkler system according to the invention, which can be used for example in warehouses, factories, business premises, etc.
  • the sprinkler system comprises a front main line 1 and a rear main line 2.
  • the front main line 1 is fluidically connected to the rear main line 2 via a plurality of juxtaposed branch lines 3 to 10.
  • the sprinkler system comprises eight branch lines. Depending on the individual design of the respective sprinkler system, any other number of branch lines can be provided.
  • Each of the strand lines 3 to 10 is connected at the front end to a first connection point on the front main line 1, while the rear end is connected to a second connection point on the rear main line 2.
  • each of the strand lines 3 to 10 extends from a first connection point on the front main line 1 to a second connection point on the rear main line 2.
  • each Sprinkler head 1 1 is connected to each of the strand lines 3 to 10.
  • the sprinkler heads 1 1 are thereby attached to the ceiling or in the upper region of the side walls of the premises to be protected.
  • Each Sprinkler head 1 1 is closed with a glass ampule, which is filled with a colored special liquid.
  • the glass ampule contains an air bubble. During a fire, the liquid in the glass ampoule heats up and expands. When the triggering temperature of the glass ampoule is exceeded, the ampoule bursts.
  • the triggering temperature of the glass ampoule depends on the size of the enclosed bubble and is characterized by the color of the ampoule fluid. On average, the triggering temperature is approx. 30 ° above the expected room temperature. In a fire, only the sprinkler heads whose ampoules have reached or exceeded the triggering temperature open.
  • a sprinkler valve station 12 which is connected via a pipe 1 3 with the front main line 1.
  • the sprinkler valve station 12 comprises a check valve 14, a pressure gauge 1 5 and a sprinkler pump 16, which is connected to a Wasserbassin 1 7.
  • the water is in the pipe network of the sprinkler system at a constant pressure of for example 10 bar.
  • a constant pressure for example 10 bar.
  • the pressure gauge 15 As soon as one or more of the ampoules burst, water starts to leak out of the affected sprinkler heads. As a result, there is a significant pressure drop in the piping network of the sprinkler system. This pressure drop is detected by the pressure gauge 15. As soon as the system pressure falls below a predefined limit of, for example, 8 bar, an alarm is triggered by the sprinkler valve station 12 and the fire department is also notified. In addition, the sprinkler pump 1 6 is activated.
  • the sprinkler pump 16 is a high-performance diesel-driven pump which can be designed, for example, for a power of the order of magnitude of 100 kW. This means that the sprinkler pump 1 6 on the order of magnitude can promote about 12,000 to 20,000 liters of water per minute. Assuming that in case of fire from each open sprinkler head emit an amount of 900 to 1000 liters of water per minute, this means that a designed in such a sprinkler pump 1 6 in case of fire about 12 to 20 open sprinkler heads can provide sufficient water.
  • the connected to the sprinkler pump 1 6 Wasserbassin 1 7 has a volume of, for example, 1 million liters Water. This ensures that an occurring fire over a sufficiently long period can be combated with the sprinkler system. For the respective design of the sprinkler valve station 12, there are detailed regulations in which it is separately specified for each fire protection class which minimum requirements the sprinkler valve station 12 must meet.
  • the sprinkler pump 16 is switched on at the sprinkler station 12.
  • the funded by the sprinkler pump 1 6 water is supplied via the pipe 1 3 of the front main line 1, and that at the front end.
  • the other end of the front main line 1 is closed by an end piece 19.
  • both ends are closed by end pieces 20 and 21.
  • the pumped by the sprinkler pump 16 water therefore passes through two different flow paths to the exit point at the open sprinkler head 18.
  • each of the open sprinkler heads is charged with water from both sides. From the previous illustration shows that the fire-fighting water is transported in the event of fire mainly via the pipe 13, via the front main line 1 and the rear main line 2. These lines therefore have a relatively large pipe diameter of, for example, 150 mm. In contrast, the strand leads 3 to 10 have a slightly smaller inner diameter of, for example, 65 mm.
  • a freezing of the water in the sprinkler system is prevented by means of an additional recirculation loop, which causes the water in the piping network of the sprinkler system in motion.
  • the circulation circuit comprises a circulation unit 24, which is equipped with a circulation pump. By the circulation unit 24, the flow in the piping of the sprinkler system water is impressed. To prevent the freezing of the water in the pipes, the effect is exploited that moving water freezes less easily than stagnant water. In order to prevent the water from freezing, a flow is deliberately imparted to the water by means of the additional circulation circuit. Due to the thus caused flow of water in the pipeline network, a freezing of the water can be reliably prevented at least in a certain temperature range.
  • the circulation unit 24 may also include a heating unit which heats the water taken from the piping network of the sprinkler system before the water is fed back into the pipeline network.
  • a certain number of partial delivery points are defined along the rear main line 2. At these partial discharge points, water is taken from the sprinkler system.
  • two partial discharge points 25 and 26 are provided on the rear main line 2.
  • the first Operamengenabgabetician 25 is connected via a first return line 27 with a total return line 28.
  • the second partial discharge point 19 is connected via a second return line 29 to the total return line 28. Via the total return line 28, the water taken off at the partial quantity delivery points 25 and 26 is supplied to the inlet of the circulation unit 24.
  • the circulation pump of the circulation unit 24 is designed to deliver a certain amount of water per unit of time and to provide it at the outlet of the circulation unit 24.
  • the delivery rate of the circulation pump is preferably dimensioned so that in each of the strand lines 3 to 10, a flow of, for example, 40 to 50 l / min is caused. Such flow is already sufficient to prevent freezing of the water in the pipes. As far as possible, each of the strands should be impressed with an approximately equal flow.
  • the delivery rate of the circulation pump then results from the multiplication of the number of branch lines with the flow desired per branch line. In the example shown in FIG. 1, it can be seen that the delivery rate of the circulating pump should be, for example, about 320 l / min to 400 l / min.
  • the circulating unit 24 may have a heating unit which heats the conveyed water as needed.
  • the conveyed by the circulation pump water passes through the outlet of the circulation unit 24 in the flow line 30.
  • the water is passed to at least one Operamengenzu Fightingyak along the front Main line 1 is arranged.
  • the entire amount of water pumped by the circulation unit 24 is fed. Therefore, when the circulating unit 24 is turned on, a certain amount of water per unit time is fed at the subset supply point 31, while at the two subset discharge points 25 and 26, a corresponding amount of water per unit time is taken out.
  • each sprinkler system according to the invention should be designed so that approximately the same flow is imparted to the water in all the branch lines.
  • the circulation unit 24 is only switched on when the temperature of the water in the sprinkler system falls below a certain limit.
  • one or more temperature sensors are present within the piping network of the sprinkler system. seen.
  • a first temperature sensor 32 is mounted within the first return line 27, and a second temperature sensor 33 is mounted within the second return line 29.
  • the two temperature sensors 32, 33 are connected via connecting lines 34, 35 to a control unit 36.
  • the control unit 36 controls the circulation unit 24 in dependence on the measured temperature.
  • the control unit 36 compares the temperature measured by the temperature sensors 32, 33 with a predetermined limit value. Once the predetermined limit is exceeded, the circulation pump of the circulation unit 24 is turned on by the control unit 36, so that a freezing of the water is prevented in the sprinkler system. As soon as the measured temperature exceeds the preset limit, the circulation pump is switched off again.
  • the water temperature in the sprinkler system can be detected. Based on the measured temperature can be determined when a freezing of the water located in the sprinkler system concretely threatens. For this purpose, the measured temperature value is compared with a predetermined limit value. Only when the predetermined limit value is exceeded and thus threatening to freeze the water in the pipelines concretely, the circulation pump of the circulation unit 24 is turned on by the control unit 36. By such a control of the circulation pump is achieved that only selectively a flow in the water of the sprinkler system is generated when a freezing of the water in the pipes concretely threatens. Such a control of the circulation pump limits the operating costs for the circulation pump.
  • the circulation unit 24 comprises, in addition to the circulating pump, a heating unit for heating the water conveyed by the circulating unit 24.
  • This heating unit is also controlled by the control unit 36.
  • the control unit 36 it can be provided that, when the temperature falls below the predetermined limit temperature, together with the circulation temperature. pump and the heating unit is turned on. This ensures that the circulation pump and the heating unit are only active if this is really necessary to prevent freezing.
  • two different limit temperatures may be set, a first higher limit temperature that sets the turn-on time of the circulation pump, and a second lower limit temperature that defines the turn-on time for the heater.
  • FIG. 2 shows a circulation unit 37 according to the invention, which can be realized, for example, in the form of a control cabinet.
  • the water coming from the sprinkler system passes through a return line 38 to the inlet 39 of the circulation unit 37.
  • an electrically operated circulating pump 40 is provided.
  • a circulating pump 40 with a connected load of approximately 6 kW can be used for a sprinkler system with approximately ten branch lines, which conveys about 400 to 500 liters of water per minute on the order of magnitude.
  • the output of the circulation pump 40 is connected to the inlet of a water heater 41.
  • the instantaneous water heater 41 can be, for example, an electrically operated instantaneous water heater equipped with a heating coil 42. For heating a quantity of 400 to 500 liters of water per minute, For example, a water heater with a power of 7 kW are used.
  • the output of the water heater 41 is connected to the output 43 of the circulation unit.
  • a flow line 44 is connected, which returns the pumped by the circulation pump 40 water to the sprinkler system.
  • the recirculation pump 40 and the flow heater 41 do not serve to utilize the sprinkler system in addition to the heating, cooling, or air conditioning of the premises covered by the sprinkler system.
  • the circulation pump 40 and the flow heater 41 are provided solely for the purpose of preventing freezing of water in the piping of the sprinkler system. Since it is not about heating or cooling of the room air, but only to prevent the freezing of the water in the pipes, the circulation pump 40 and the water heater 41 can be designed for comparatively low power.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a sprinkler system according to the invention
  • the tables of FIGS. 4A and 4B show results of a hydraulic calculation which was carried out for the sprinkler system shown in FIG.
  • the sprinkler system of FIG. 3 comprises ten branch lines 45 to 54, each of which extends from a front main line 55 to a rear main line 56.
  • the front ends of the branch pipes 45 to 54 are respectively connected to the front main pipe 55, while the rear ends of the strand pipes are connected to the rear main pipe 56, respectively.
  • the flow required to impart a flow is provided by a circulation unit 57, which via a flow line 58 with the front Main line 55 is connected.
  • the supply line 58 is connected to the sub-main supply point 59 to the front main line 55.
  • the subset supply point 59 is located in the middle of the front main line 55 between the two branch lines 49 and 50.
  • the front main line 55 is thereby divided into a total of ten sections 55-1 to 55-10, which are identified in FIG ,
  • the rear main line 56 On the side of the rear main line 56 water is withdrawn from the sprinkler system and fed to the circulation unit.
  • 56 two Operamengenabgabence 60 and 61 are provided at the outer ends of the rear main.
  • the rear main line 56 is divided into a total of eleven sections 56-1 to 56-1. These eleven sections of the rear main line 56 are marked in FIG.
  • Connected to the first partial delivery point 60 is a first return line 62, which connects the first partial delivery point 60 to the total return line 63.
  • a second return line 64 is connected to the second partial discharge point 61, which connects the second partial discharge point 61 with the total return line 63. Via the total return line 63, the water taken from the sprinkler system is supplied to the inlet of the circulation unit 57.
  • Adding the initial pressure of 1.063 bar and the various pressure losses across the recirculation loop results in a pressure of approx. 4,600 bar.
  • This value is important for the design of the circulation pump.
  • the circulation pump must be designed in such a way that, working against a pressure of 4,600 bar, it can provide a delivery volume of approx. 400 to 500 liters per minute.
  • a suitable circulating pump can be determined for a given flow rate and for a given pressure.
  • the flow Q ST ANC indicated m liters per minute, which is the individual pipe portions imparted by the inventions to the invention the circulation circuit. These flow rates are also shown in FIG. 3 drawn.
  • the sprinkler system via the flow line 58, a flow of about 428.9 liters per minute supplied. This flow, which is fed into the sprinkler system at the subset feed point 59, is illustrated by the arrow 65.
  • the supplied flow splits into a flow of about 214.4 liters per minute to the right (see arrows 66) and a flow of about 214.5 liters per minute to the left (compare arrows 67).
  • the right-hand flow in the main conduit 55 continuously drops over the sections 55-5, 55-4, ... 55-1 because each of the branch conduits 45-49 has a flow of 42.9 liters per minute transported away.
  • the left flow in the main line 55 which is represented by the arrows 67, continuously drops toward the sections 55-6, 55-7,... 55-10 because each of the strand lines 50 through 54 has a flow path Flow of approximately 42.9 liters per minute transported. Such a flow is sufficient to prevent freezing of the water in the pipelines within a certain temperature range.
  • the two partial discharge points 60 and 61 are respectively disposed at the outer ends of the rear main conduit 56, therefore, the flow rates are completely different from those at the front main conduit 55.
  • the flow rates Q ST RANG m the various sections of the rear main line 56 are listed in the table of FIG. 4B.
  • the flows transported via the branch lines 50 to 54 are discharged to the left to the first partial discharge point 60.
  • the first partial discharge point 60 results in a flow of about 214.5 liters per minute, which is removed via the first return line 62.
  • the removed in the first return line 62 flow is merged with the transported away in the second return line 64 and flow back in the total return line 63 to the circulation unit 57. In this respect results in the total return line 63, a flow of about 428.9 liters per minute.
  • This flow in the total return line 63 is represented by the arrow 70.
  • the flow in the total return line 63, which is discharged from the sprinkler system, corresponds to the flow in the supply line 58, which is supplied to the sprinkler system.
  • each of the branch lines 45 to 54 is impressed with an approximately equal flow of approximately 42.9 liters per minute. This corresponds to about one-tenth of the flow supplied via the feed line 58.
  • an associated circulation circuit according to the invention can be designed, which is designed so that an approximately equal flow rate is produced in each branch line.
  • the number and arrangement of subset supply points arranged along the front main can be varied.
  • the diameter of the supply lines connected to the individual Operamengenzu Swisshoffen can also be varied. For example, supply lines with different diameters can be provided for the different partial supply points. Similar possibilities of variation exist on the part of the rear main line. Again, the number and arrangement of arranged along the rear main Operamengenab slaughterhouse be varied.
  • the diameters of the return lines connected to the various part-quantity discharge points can be selected differently. For example, return lines to subset discharge points at the outer edges of the rear main line may have a different diameter than return lines to subset discharge points in the center of the rear main line. So there is a wealth of possible variations to achieve a desired flow profile.
  • the partial quantity supply takes place at a single partial quantity supply point arranged in the middle of the front main line.
  • the number and arrangement of subset discharge points arranged along the rear main line are varied.
  • the diameters of the return lines, which are assigned to the individual Operamengenab Industriesticianen can be varied.
  • the return lines of subset discharge points in the center of the rear main line may be made slightly thicker than the return lines of partial quantity discharge points on the outer edges of the rear main line.

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Abstract

Es wird eine Sprinkleranlage beschrieben mit einer ersten Hauptleitung, einer zweiten Hauptleitung, einer Anzahl von Strangleitungen, wobei jede Strangleitung die erste Hauptleitung mit der zweiten Hauptleitung fluidisch verbindet, und wobei an jeder Strangleitung mindestens ein Sprinklerkopf angebracht ist, und einer Sprinklerventilstation, die an die erste Hauptleitung angeschlossen ist. Die Sprinkleranlage umfasst eine Umwälzeinheit, mindestens eine Vorlaufleitung, die einen Ausgang der Umwälzeinheit mit mindestens einem Teilmengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung fluidisch verbindet, und mindestens eine Rücklaufleitung, die mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung mit einem Eingang der Umwälzeinheit fluidisch verbindet.

Description

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EC Engineering GmbH
Sprinkleranlage mit Umwälzkreislauf
Die Erfindung betrifft eine Sprinkleranlage sowie ein Verfahren zum Verhindern eines Einfrierens von Wasser in Leitungen einer Sprinkleranlage.
Sprinkleranlagen finden in der Industrie immer größere Verwendung, da die Versicherer den Einbau einer solchen Brandschutzvorrichtung mit einem Nachlass bei der Brandschutzprämie belohnen und sich so die Kosten für den Einbau schnell amortisieren.
Allerdings dürfen die meisten Sprinkleranlagen nur in beheizten Räumen verwendet werden. Falls die Räume nicht beheizbar sind, z.B. in Lagerhäusern in Kühlzellen, besteht die Gefahr, dass die wasserführenden Leitungen einfrieren und somit ein ordnungsgemäßer Brandschutz nach gängigen Richtlinien nicht mehr zu gewährleisten ist.
Um dieses zu verhindern, wird bei mit Wasser gefüllten Leitungen der vom Frost gefährdete Bereich mit einer Rohrbegleitheizung versehen. Diese funktioniert nach folgendem Prinzip: Parallel zum frostgefährdeten Rohrnetz werden jeweils zwei Heizbänder mit Temperaturfühlern im unteren Drittel des Rohres angebracht und dieses anschließend isoliert. Fällt die Temperatur unter den vorgegeben Grenzwert, werden die Heizbänder durch eine automatische Steuerung mit Strom versorgt und erzeugen Wärme. Nachteilig an dieser Methodik sind der hohe Arbeits- und Kostenaufwand, da mehrere hundert Meter Rohrleitung mit Heizbändern versehen werden müssen. Ebenfalls negativ wirkt sich der hohe Wartungsaufwand für so eine Heizung aus, da die Isolation zuerst geöffnet und anschließend wieder ordnungsgemäß geschlossen werden muss.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Sprinkleranlage für frostgefährdete Einsatzbereiche zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine Sprinkleranlage gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Verhindern eines Einfrierens von Wasser in Leitungen einer Sprinkleranlage gemäß Anspruch 18 gelöst.
Die erfindungsgemäße Sprinkleranlage umfasst eine erste Hauptleitung, eine zweite Hauptleitung, eine Anzahl von Strangleitungen, wobei jede Strangleitung die erste Hauptleitung mit der zweiten Hauptleitung fluidisch verbindet, und wobei an jeder Strangleitung mindestens ein Sprinklerkopf angebracht ist, sowie eine Sprinklerven- tilstation, die an die erste Hauptleitung angeschlossen ist. Des weiteren umfasst die Sprinkleranlage eine Umwälzeinheit, mindestens eine Vorlaufleitung, die einen Ausgang der Umwälzeinheit mit mindestens einem Teilmengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung fluidisch verbindet, und mindestens eine Rücklaufleitung, die mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung mit einem Eingang der Umwälzeinheit fluidisch verbindet.
Mit Hilfe der mindestens einen Vorlaufleitung, der Umwälzeinheit und der mindestens einen Rücklaufleitung kann dem in der Sprinkleranlage befindlichen Wasser eine gewisse Bewegung aufgeprägt werden. Bei den bisher bekannten Sprinkleran- lagen befand sich das Wasser in Ruhe, solange alle Sprinklerköpfe geschlossen waren. Bei der erfindungsgemäßen Lösung dagegen wird das Wasser mittels der Umwälzeinheit in eine stetige Bewegung versetzt. Durch die so aufgeprägte Bewegung wird ein Einfrieren des in der Sprinkleranlage befindlichen Wassers verhindert. Dadurch kann die erfindungsgemäße Sprinkleranlage auch in frostgefährdeten Berei- chen betrieben werden. Durch den erfindungsgemäßen Gefrierschutz, der mittels eines zusätzlichen Umwälzkreislaufs realisiert wird, wird die Funktionsfähigkeit der Sprinkleranlage im Brandfall nicht beeinträchtigt, es wird vielmehr auch bei sehr niedrigen Temperaturen eine ordnungsgemäße Funktion der Anlage gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Umwälzeinheit, die mindes- tens eine Vorlaufleitung und die mindestens eine Rücklaufleitung dazu ausgelegt, dem Wasser in den Strangleitungen jeweils eine Strömung aufzuprägen. Durch eine gleichmäßig verteilte Strömung in allen Rohrleitungen der Sprinkleranlage wird ein Einfrieren zuverlässig verhindert. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform führt die Umwälzeinheit über die mindestens eine Vorlaufleitung der ersten Hauptleitung und den Strangleitungen Wasser zu und führt zugleich von der zweiten Hauptleitung über die mindestens eine Rücklaufleitung Wasser ab, wobei dem Wasser in den Strangleitungen jeweils eine Strömung aufgeprägt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Umwälzeinheit, die mindestens eine Vorlaufleitung, der mindestens eine Teilmengenzuführpunkt, der mindestens eine Teilmengenabgabepunkt und die mindestens eine Rücklaufleitung dazu ausgelegt, dem Wasser in jeder Strangleitung einen in etwa gleichen Fluss aufzuprä- gen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt eine Zufuhr von Wasser über die mindestens eine Vorlaufleitung und den mindestens einen Teilmengenzuführpunkt und eine Ableitung von Wasser über den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt und die mindestens eine Rücklaufleitung, wobei dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein erstes Ende jeder Strangleitung mit der ersten Hauptleitung und ein zweites Ende jeder Strangleitung mit der zwei- ten Hauptleitung verbunden. Jede Strangleitungen erstreckt sich also von der ersten Hauptleitung zur zweiten Hauptleitung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Umwälzeinheit dazu ausgelegt, an dem mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung einen vorgegebenen Fluss über die mindestens eine Rücklaufleitung abzuführen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird an dem mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung über die mindestens eine Rücklauf- leitung ein vorgegebener Fluss mittels der Umwälzeinheit abgeführt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Umwälzeinheit dazu ausgelegt, über die mindestens eine Vorlaufleitung an dem mindestens einen Teiimengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung einen vorgegebenen Fluss einzuspeisen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird über die mindestens eine Vorlaufleitung an dem mindestens einen Teiimengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung ein vorgegebener Fluss mittels der Umwälzeinheit eingespeist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Sprinkleranlage mindestens eine zusätzliche Hauptleitung sowie eine Anzahl von zusätzlichen Strangleitungen auf, wobei die zusätzlichen Strangleitungen die mindestens eine zusätzliche Hauptleitung fluidisch mit mindestens einer der anderen Hauptleitungen verbinden. Bei umfangreicheren Sprinkleranlagen sind mehr als zwei Hauptleitungen vorgesehen, um größere Bereiche schützen zu können. Um auch in einem derartigen System für eine gleichmäßige Durchströmung zu sorgen, können beispielsweise weitere Vorlauf- und Rücklaufleitungen vorgesehen werden. Darüber hinaus können beispielsweise Bypassleitungen vorgesehen werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Sprinkleranlage eine Steuereinheit zur Steuerung der Umwälzeinheit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Sprinkleranlage mindestens einen Temperatursensor, der die momentane Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage erfasst. Die momentane Wassertemperatur hängt unmittelbar von der Umgebungstemperatur der Sprinkleranlage ab. Wenn die Umgebungstemperatur so tief abfällt, dass ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage droht, dann kann dies anhand der vom Temperatursensor erfassten Wassertemperatur erkannt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenz- werts die Umwälzeinheit zu aktivieren. Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient die von der Umwälzeinheit in den Rohren der Sprinkleranlage hervorgerufene Wasserströmung einzig und allein zu dem Zweck, ein Einfrieren des Wassers in den Rohren der Sprinkleranlage zu verhindern. Ein Einfrieren des Wassers droht nur bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen, welche entspre- chend tiefe Wassertemperaturen zur Folge haben. Durch Vergleichen der vom Temperatursensor erfassten Wassertemperatur mit einem vorgegebenen Grenzwert kann ermittelt werden, wann ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage konkret droht. Anstatt die Umwälzeinheit ständig laufen zu lassen, wird bei dieser Ausführungsform die Umwälzeinheit selektiv nur dann eingeschaltet, wenn ein Einfrie- ren des Wassers in der Sprinkleranlage konkret droht. Bei dieser Ausführungsform wird die Umwälzeinheit nur bei tiefen Temperaturen eingeschaltet, um so die Betriebskosten der Sprinkleranlage niedrig zu halten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Umwälzeinheit eine Um- wälzpumpe. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Umwälzpumpe dazu ausgelegt, eine vorgegebene Menge von Wasser pro Zeiteinheit zu fördern. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Umwälzpumpe eine Förderleistung auf, die in etwa einer pro Strangleitung benötigten Förderleistung multipliziert mit der Anzahl der Strangleitungen entspricht. Dabei wird die von der Umwälzpumpe hervorgerufene Strömung so bemessen, dass ein Einfrieren des Wassers zuverlässig verhindert wird. Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfin- dung dient der Umwälzkreislauf nicht zum Realisieren einer zusätzlichen Beheizung oder Kühlung der Gebäudeabschnitte, in denen die Sprinkleranlage installiert ist. Das Umwälzen des Wassers dient lediglich dazu, das Wasser in der Sprinkleranlage am Einfrieren zu hindern. Je nach gewünschtem Betriebstemperaturbereich kann hierzu bereits eine relativ geringe Förderleistung ausreichend sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe einzuschalten. Durch eine derartige Steuerung der Um- wälzpumpe wird die Umwälzeinheit selektiv nur dann eingeschaltet, wenn ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage konkret droht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Umwälzeinheit ein Heizelement, das dazu ausgelegt ist, das von der Umwälzeinheit geförderte Wasser zu erwärmen. Durch das Heizelement kann das im Umwälzkreislauf geförderte Wasser erwärmt werden. Zusätzlich zu der Bewegung des Wassers wird das im Umwälzkreislauf umlaufende Wasser auch erwärmt. Dadurch wird das Einfrieren durch zwei verschiedene Maßnahmen verhindert. Im Ergebnis kann die Sprinkleranlage dadurch auch bei noch niedrigeren Umgebungstemperaturen betrieben werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe und das Heizelement einzuschalten. Bei dieser Ausfüh- rungsform werden die Umwälzpumpe und das Heizelement selektiv nur dann eingeschaltet, wenn die Wassertemperatur so niedrig ist, dass ein Einfrieren des Wassers droht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem ersten Temperaturgrenzwert und mit einem zweiten Temperaturgrenzwert zu vergleichen, wobei der zweite Temperaturgrenzwert unter dem ersten Temperaturgrenzwert liegt, bei Unterschreiten des ersten Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe einzuschalten, und bei Unterschreiten des zweiten Temperaturgrenzwerts zusätzlich auch das Heizelement einzuschalten. Durch diese zweistufige Steuerung von Umwälzpumpe und Heizelement kann ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage in einem weiten Bereich von Umgebungstemperaturen, insbesondere auch bei sehr niedrigen Temperaturen, zuverlässig verhindert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, die Umwälzeinheit in regelmäßigen zeitlichen Abständen für eine vorgegebene Zeitperiode einzuschalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Anzahl der Teilmengenzuführ- punkte und die Anordnung des mindestens einen Teilmengenzuführpunkts entlang der ersten Hauptleitung sowie die Anzahl der Teilmengenabgabepunkte und die Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung so gewählt, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eines von
- Anzahl der Teilmengenzuführpunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenzuführpunkts entlang der ersten Hauptleitung,
- Durchmesser der an dem mindestens einen Teilmengenzuführpunkt angeschlossenen Vorlaufleitungen,
- Anzahl der Teilmengenabgabepunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung,
- Durchmesser der an den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt angeschlossenen Rücklaufleitungen
so gewählt, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Hauptleitung einen einzigen in der Mitte der ersten Hauptleitung angeordneten Teilmengenzuführpunkt auf, an dem der gesamte von der Umwälzeinheit geförderte Fluss eingespeist wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eines von
- Anzahl der Teilmengenabgabepunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung,
- Durchmesser der an den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt angeschlossenen Rücklaufleitungen
so gewählt, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind mindestens zwei Teilmengenabgabepunkte entlang der zweiten Hauptleitung vorgesehen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Teilmengenabgabepunkte jeweils am äußeren Bereich der zweiten Hauptleitung angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen Teilmengenabgabepunkte am äußeren Bereich der zweiten Hauptleitung einen kleineren Durchmesser auf als Teilmengenabgabepunkte im Zentrum der zweiten Hauptleitung.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verhindern eines Einfrierens von Wasser in Leitungen einer Sprinkleranlage, wobei die Sprinkleranlage eine erste Haupt- leitung, eine zweite Hauptleitung, eine Sprinklerstation sowie eine Anzahl von Strangleitungen umfasst, wobei jede Strangleitung die erste Hauptleitung mit der zweiten Hauptleitung fluidisch verbindet, wobei an jeder Strangleitung mindestens ein Sprinklerkopf angebracht ist, und wobei die Sprinklerventilstation an die erste Hauptleitung angeschlossen ist. Das Verfahren umfasst das Abführen eines Flusses an mindestens einem Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung, das Einspeisen eines entsprechenden Flusses an mindestens einem Teilmengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung, und das Aufprägen von Strömungen auf das in den Strangleitungen befindliche Wasser. Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele weiter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sprinkleranlage mit einem zusätzlichen Umwälzkreislauf;
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Umwälzeinheit mit einer Umwälzpumpe umd einem Heizaggregat;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprinkleran- läge;
Fig. 4A eine erste Tabelle mit Ergebnissen einer hydraulischen Berechnung zu der in Fig. 3 gezeigten Sprinkleranlage; und Fig. 4A eine zweite Tabelle mit weiteren Ergebnissen der hydraulischen Berechnung zu der in Fig. 3 gezeigten Sprinkleranlage.
Fig. 1 zeigt eine Überblicksdarstellung einer erfindungsgemäßen Sprinkleranlage, welche beispielsweise in Lagerhäusern, Fabrikhallen, Geschäftsräumen etc. eingesetzt werden kann. Die Sprinkleranlage umfasst eine vordere Hauptleitung 1 und eine hintere Hauptleitung 2. Die vordere Hauptleitung 1 ist über eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Strangleitungen 3 bis 10 mit der hinteren Hauptleitung 2 fluidisch verbunden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel umfasst die Sprinkleranlage acht Strangleitungen. Abhängig von der individuellen Auslegung der jeweiligen Sprinkleranlage kann eine beliebige andere Anzahl von Strangleitungen vorgesehen sein. Jede der Strangleitungen 3 bis 10 ist am vorderen Ende mit einem ersten An- Schlusspunkt an der vorderen Hauptleitung 1 verbunden, während das hintere Ende mit einem zweiten Anschlusspunkt an der hinteren Hauptleitung 2 verbunden ist. Insofern erstreckt sich jede der Strangleitungen 3 bis 10 von einem ersten Anschlusspunkt an der vorderen Hauptleitung 1 zu einem zweiten Anschlusspunkt an der hinteren Hauptleitung 2.
An die Strangleitungen 3 bis 10 sind Sprinklerköpfe 1 1 angeschlossen, aus denen im Brandfall das Löschwasser austritt, um den beginnenden Brand in der Entstehungsphase löschen zu können. Dabei ist an jede der Strangleitungen 3 bis 10 jeweils mindestens ein Sprinklerkopf 1 1 angeschlossen. Die Sprinklerköpfe 1 1 werden da- bei an der Raumdecke oder im oberen Bereich der Seitenwände der zu schützenden Räumlichkeiten angebracht. Jeder Sprinklerkopf 1 1 ist mit einer Glasampulle verschlossen, die mit einer gefärbten Spezialflüssigkeit gefüllt ist. Außerdem enthält die Glasampulle eine Luftblase. Bei einem Feuer erwärmt sich die Flüssigkeit in der Glasampulle und dehnt sich aus. Wenn die Auslösetemperatur der Glasampulle überschritten wird, platzt die Ampulle. Dadurch wird die Austrittsdüse des Sprinklerkopfes geöffnet, und Wasser kann aus dem Sprinklerrohrnetz austreten. Dabei hängt die Auslösetemperatur der Glasampulle von der Größe der eingeschlossenen Luftblase ab und wird durch die Farbe der Ampullenflüssigkeit gekennzeichnet. Im Durchschnitt liegt die Auslösetemperatur ca. 30° über der zu erwartenden Raumtemperatur. Bei einem Brand öffnen nur die Sprinklerköpfe, deren Ampullen die Auslösetemperatur erreicht oder überschritten haben.
Im Brandfall wird das benötigte Wasser durch eine Sprinklerventilstation 12 zur Verfügung gestellt, die über eine Rohrleitung 1 3 mit der vorderen Hauptleitung 1 verbunden ist. Die Sprinklerventilstation 12 umfasst ein Rückschlagventil 14, einen Druckmesser 1 5 sowie eine Sprinklerpumpe 16, die mit einem Wasserbassin 1 7 verbunden ist.
Solange sämtliche Sprinklerköpfe 1 1 geschlossen sind und keine der Ampullen geplatzt ist, befindet sich das Wasser im Rohrnetz der Sprinkleranlage unter einem konstanten Druck von beispielsweise 10 bar. Sobald eine oder mehrere der Ampullen platzen, beginnt aus den betroffenen Sprinklerköpfen Wasser auszutreten. Als Folge davon kommt es zu einem deutlichen Druckabfall im Rohrleitungsnetz der Sprinkleranlage. Dieser Druckabfall wird vom Druckmesser 15 erkannt. Sobald der Systemdruck unter einen vorgegebenen Grenzwert von beispielsweise 8 bar abfällt, wird durch die Sprinklerventilstation 12 ein Alarm ausgelöst, außerdem wird die Feuerwehr benachrichtigt. Darüber hinaus wird die Sprinklerpumpe 1 6 aktiviert. Bei der Sprinklerpumpe 16 handelt es sich um eine leistungsstarke dieselgetriebene Pumpe, die beispielsweise für eine Leistung in der Größenordnung von 100 kW ausgelegt sein kann. Dies bedeutet, dass die Sprinklerpumpe 1 6 größenordnungs- mäßig etwa 12000 bis 20000 Liter Wasser pro Minute fördern kann. Wenn man annimmt, dass im Brandfall aus jedem geöffneten Sprinklerkopf eine Menge von 900 bis 1000 Liter Wasser pro Minute austreten, dann bedeutet dies, dass eine dergestalt ausgelegte Sprinklerpumpe 1 6 im Brandfall etwa 12 bis 20 geöffnete Sprinklerköpfe ausreichend mit Wasser versorgen kann. Das mit der Sprinklerpumpe 1 6 verbundene Wasserbassin 1 7 hat ein Volumen von beispielsweise 1 Million Liter Wasser. Dadurch ist sichergestellt, dass ein auftretender Brand über einen hinreichend langen Zeitraum hinweg mit der Sprinkleranlage bekämpft werden kann. Für die jeweilige Auslegung der Sprinklerventilstation 12 gibt es detaillierte Vorschriften, in denen für jede Brandschutzklasse gesondert festgelegt ist, welche Mindestanfor- derungen die Sprinklerventilstation 12 erfüllen muss.
Im Folgenden soll angenommen werden, dass infolge eines Brandes am Sprinklerkopf 18 die Grenztemperatur der Ampulle von Sprinklerkopf 18 überschritten wird und die Ampulle platzt. Am Sprinklerkopf 18 beginnt dann Wasser auszutreten. In- folge des daraus resultierenden Druckabfalls im Gesamtsystem wird auf Seiten der Sprinklerstation 12 die Sprinklerpumpe 1 6 eingeschaltet. Das von der Sprinklerpumpe 1 6 geförderte Wasser wird über die Rohrleitung 1 3 der vorderen Hauptleitung 1 zugeführt, und zwar am vorderen Ende. Das andere Ende der vorderen Hauptleitung 1 ist durch ein Endstück 19 verschlossen. Bei der hinteren Hauptlei- tung 2 sind beide Enden durch Endstücke 20 und 21 verschlossen. Das von der Sprinklerpumpe 16 geförderte Wasser gelangt deshalb auf zwei verschiedenen Flusspfaden zur Austrittsstelle am geöffneten Sprinklerkopf 18. Zum einen gelangt ein Teil des Wassers, das über die Rohrleitung 1 3 eingespeist wird, über die Strangleitung 6 direkt zum geöffneten Sprinklerkopf 18. Dieser Flusspfad ist durch den Pfeil 22 veranschaulicht. Der restliche Teil des über die Rohrleitung 13 eingespeisten Wassers gelangt über die nicht betroffenen Strangleitungen 3 bis 5 sowie 7 bis 10 zur hinteren Hauptleitung 2 und von dort weiter zur Anschlussstelle der betroffenen Strangleitung 6. Über diese Anschlussstelle wird das Wasser von hinten in die Strangleitung 6 eingespeist. Der geöffnete Sprinklerkopf 18 wird daher auch von der hinteren Hauptleitung 2 aus mit Wasser beschickt. Dieser zweite Flusspfad ist durch den Pfeil 23 veranschaulicht. Ein Sprinklerkopf, dessen Ampulle im Brandfall platzt, wird daher stets von beiden Seiten der jeweiligen Strangleitung aus mit Wasser beschickt. Auch wenn bei einem größeren Brand mehrere Ampullen platzen und mehrere Sprinklerköpfe geöffnet werden, wird jeder der geöffneten Sprinklerköpfe von beiden Seiten her mit Wasser beschickt. Aus der bisherigen Darstellung ergibt sich, dass das Löschwasser im Brandfall hauptsächlich über die Rohrleitung 13, über die vordere Hauptleitung 1 und über die hintere Hauptleitung 2 transportiert wird. Diese Leitungen weisen daher einen relativ großen Rohrdurchmesser von beispielsweise 150 mm auf. Dagegen weisen die Strangleitungen 3 bis 10 einen etwas geringeren Innendurchmesser von beispielsweise 65 mm auf.
Beim Betrieb einer Sprinkleranlage der in Fig. 1 gezeigten Art muss verhindert wer- den, dass das im Sprinklersystem befindliche Wasser an irgendeiner Stelle des Sprinklersystems einfriert. Bei einem Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage ist ein ordnungsgemäßer Brandschutz nach gängigen Richtlinien nicht mehr gewährleistet. Insofern dürfen die meisten Sprinkleranlagen nur in beheizten Räumen verwendet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage mittels eines zusätzlichen Umwälzkreislaufs verhindert, der das Wasser im Rohrleitungsnetz der Sprinkleranlage in Bewegung versetzt. Der Umwälzkreislauf umfasst eine Umwälzeinheit 24, die mit einer Umwälzpumpe ausgestattet ist. Durch die Umwälzeinheit 24 wird dem in den Rohrleitungen der Sprinkleranlage befindlichen Wasser eine Strömung aufprägt. Zur Verhinderung des Einfrierens des in den Rohrleitungen befindlichen Wassers wird der Effekt ausgenutzt, dass bewegtes Wasser weniger leicht gefriert als stehendes Wasser. Um ein Einfrieren des Wassers zu verhindern, wird dem Wasser mittels des zusätzlichen Umwälzkreislaufs gezielt ei- ne Strömung aufgeprägt. Durch die so verursachte Strömung des Wassers im Rohrleitungsnetz kann zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich ein Einfrieren des Wassers zuverlässig verhindert werden. Zusätzlich kann die Umwälzeinheit 24 auch ein Heizaggregat umfassen, welches das aus dem Rohrleitungsnetz der Sprinkleranlage entnommene Wasser aufheizt, bevor das Wasser wieder in das Rohrlei- tungsnetz eingespeist wird. Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Umwälzkreislaufs werden entlang der hinteren Hauptleitung 2 eine bestimmte Anzahl von Teilmengenabgabepunkten festgelegt. An diesen Teilmengenabgabepunkten wird Wasser aus dem Sprinklersystem entnommen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind an der hinteren Hauptleitung 2 zwei Teilmengenabgabepunkte 25 und 26 vorgesehen. Der erste Teilmengenabgabepunkt 25 ist über eine erste Rücklaufleitung 27 mit einer Gesamtrücklaufleitung 28 verbunden. Der zweite Teilmengenabgabepunkt 19 ist über eine zweite Rücklaufleitung 29 mit der Gesamtrücklaufleitung 28 verbunden. Über die Gesamtrück- laufleitung 28 wird das an den Teilmengenabgabepunkten 25 und 26 entnommene Wasser dem Eingang der Umwälzeinheit 24 zugeführt.
Die Umwälzpumpe der Umwälzeinheit 24 ist dazu ausgelegt, eine bestimmte Menge von Wasser pro Zeiteinheit zu fördern und am Ausgang der Umwälzeinheit 24 zur Verfügung zu stellen. Die Förderleistung der Umwälzpumpe ist dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass in jeder der Strangleitungen 3 bis 10 eine Strömung von beispielsweise 40 bis 50 l/min hervorgerufen wird. Eine derartige Strömung ist bereits ausreichend, um ein Einfrieren des in den Rohren befindlichen Wassers zu verhindern. Dabei sollte nach Möglichkeit jeder der Strangleitungen eine in etwa gleiche Strömung aufgeprägt werden. Die Förderleistung der Umwälzpumpe ergibt sich dann aus der Multiplikation der Anzahl der Strangleitungen mit der pro Strangleitung gewünschten Strömung. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ergibt sich, dass die Förderleistung der Umwälzpumpe beispielsweise etwa 320 l/min bis 400 l/min betragen sollte. Zusätzlich zu der eben beschriebenen Umwälzpumpe kann die Umwälzeinheit 24 ein Heizaggregat aufweisen, welche das geförderte Wasser je nach Bedarf erwärmt.
Das von der Umwälzpumpe geförderte Wasser gelangt über den Ausgang der Umwälzeinheit 24 in die Vorlaufleitung 30. Über die Vorlaufleitung 30 wird das Wasser zu mindestens einem Teilmengenzuführpunkt geleitet, der entlang der vorderen Hauptleitung 1 angeordnet ist. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist genau ein Teilmengenzuführpunkt 31 vorgesehen, der in der Mitte der vorderen Hauptleitung 1 zwischen den Strangleitungen 6 und 7 angeordnet ist. An diesem Teilmengenzuführpunkt 31 wird die gesamte von der Umwälzeinheit 24 geförderte Menge an Wasser eingespeist. Wenn die Umwälzeinheit 24 eingeschaltet ist, wird daher an dem Teilmengenzuführpunkt 31 eine bestimmte Menge Wasser pro Zeiteinheit eingespeist, während an den beiden Teilmengenabgabepunkten 25 und 26 eine entsprechende Menge Wasser pro Zeiteinheit entnommen wird. Dadurch wird dem in den Strangleitungen 3 bis 10 befindlichen Wasser eine Strömung in Richtung von der vorderen Hauptleitung 1 hin zur hinteren Hauptleitung 2 aufgeprägt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der Teilmengenzuführpunkt 31 etwa in der Mitte der vorderen Hauptleitung 1 angeordnet, während die beiden Teilmengenabgabepunkte 25 und 26 jeweils an den äußeren Enden der hinteren Hauptleitung 2 angeordnet sind. Aus dieser Anordnung des Teilmengenzuführpunkts 31 und der Teilmengen- abgabepunkte 25 und 26 ergibt sich eine in etwa gleiche Strömung in sämtlichen Strangleitungen 3 bis 10.
Bei der Auslegung eines erfindungsgemäßen Sprinklersystems kann durch die Anzahl und die Anordnung der Teilmengenzuführpunkte und Teilmengenabführpunkte sowie durch die geeignete Wahl der Durchmesser der Vorlauf- und Rücklaufleitungen dafür gesorgt werden, dass eine möglichst gleichmäßige Durchströmung sämtlicher Strangleitungen des Systems erzielt wird. Anders gesagt sollte jede erfindungsgemäße Sprinkleranlage so ausgelegt werden, dass dem Wasser in sämtlichen Strangleitungen in etwa die gleiche Strömung aufgeprägt wird.
Es ist nicht notwendig, dass die Umwälzeinheit 24 ständig in Betrieb ist. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Umwälzeinheit 24 nur dann eingeschaltet, wenn die Temperatur des Wassers in der Sprinkleranlage unter einen gewissen Grenzwert fällt. Zur Steuerung der Umwälzeinheit 24 sind ein oder meh- rere Temperatursensoren innerhalb des Rohrleitungsnetzes der Sprinkleranlage vor- gesehen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist ein erster Temperatursensor 32 innerhalb der ersten Rücklaufleitung 27 angebracht, und ein zweiter Temperatursensor 33 ist innerhalb der zweiten Rücklaufleitung 29 angebracht. Die beiden Temperatursensoren 32, 33 sind über Verbindungsleitungen 34, 35 mit einer Steuereinheit 36 verbunden. Die Steuereinheit 36 steuert die Umwälzeinheit 24 in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur. Dazu vergleicht die Steuereinheit 36 die von den Temperatursensoren 32, 33 gemessene Temperatur mit einem vorgegebenen Grenzwert. Sobald der vorgegebene Grenzwert unterschritten wird, wird die Umwälzpumpe der Umwälzeinheit 24 von der Steuereinheit 36 eingeschaltet, damit ein Einfrieren des Wassers in der Sprinkleranlage verhindert wird. Sobald die gemessene Temperatur den vorgegebenen Grenzwert übersteigt, wird die Umwälzpumpe wieder ausgeschaltet.
Mit Hilfe der Temperatursensoren kann die Wassertemperatur in der Sprinkleranlage erfasst werden. Anhand der gemessenen Temperatur kann festgestellt werden, wann ein Einfrieren des in der Sprinkleranlage befindlichen Wassers konkret droht. Hierzu wird der gemessene Temperaturwert mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Nur wenn der vorgegebene Grenzwert unterschritten ist und somit ein Einfrieren des Wassers in den Rohrleitungen konkret droht, wird die Umwälzpumpe der Umwälzeinheit 24 von der Steuereinheit 36 eingeschaltet. Durch eine derartige Steuerung der Umwälzpumpe wird erreicht, dass nur dann selektiv eine Strömung im Wasser der Sprinkleranlage erzeugt wird, wenn ein Einfrieren des Wassers in den Rohren konkret droht. Durch eine derartige Steuerung der Umwälzpumpe werden die Betriebskosten für die Umwälzpumpe begrenzt.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Umwälzeinheit 24 zusätzlich zur Umwälzpumpe ein Heizaggregat zum Aufheizen des durch die Umwälzeinheit 24 geförderten Wassers. Dieses Heizaggregat wird ebenfalls von der Steuereinheit 36 gesteuert. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei Unterschreiten der vorgegebenen Grenztemperatur zusammen mit der Umwälz- pumpe auch das Heizaggregat eingeschaltet wird. Dadurch wird erreicht, dass die Umwälzpumpe und das Heizaggregat nur dann aktiv sind, wenn dies zur Verhinderung des Einfrierens auch wirklich erforderlich ist. Alternativ dazu können zwei verschiedene Grenztemperaturen festgelegt werden, eine erste höhere Grenztemperatur, die den Einschaltzeitpunkt der Umwälzpumpe festlegt, und eine zweite niedrigere Grenztemperatur, die den Einschaltzeitpunkt für das Heizaggregat definiert. Sobald die aktuell gemessene Temperatur die erste Grenztemperatur unterschreitet, wird die Umwälzpumpe eingeschaltet, um dem Wasser in den Strangleitungen eine Strömung aufzuprägen. Dabei wird das Heizaggregat zunächst noch nicht eingeschaltet. Erst wenn die gemessene Temperatur auch die zweite Grenztemperatur unterschreitet, wird zusätzlich zur Umwälzpumpe auch das Heizaggregat eingeschaltet, um das in der Sprinkleranlage befindliche Wasser aufzuwärmen. Sobald die gemessene Temperatur die zweite Grenztempera- tur wieder überschreitet, wird das Heizaggregat ausgeschaltet, und wenn die gemessene Temperatur dann auch die erste Grenztemperatur überschreitet, wird auch die Umwälzpumpe ausgeschaltet. Durch dieses gestufte Vorgehen wird das Einfrieren des in der Sprinkleranlage befindlichen Wassers zuverlässig verhindert. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Umwälzeinheit 37, welche beispielsweise in Form eines Schaltschranks realisiert sein kann. Das von der Sprinkleranlage kommende Wasser gelangt über eine Rücklaufleitung 38 zum Eingang 39 der Umwälzeinheit 37. Dort ist eine elektrisch betriebene Umwälzpumpe 40 vorgesehen. Für eine Sprinkleranlage mit etwa zehn Strangleitungen kann beispielsweise eine Um- wälzpumpe 40 mit einer Anschlussleistung von ca. 6 kW eingesetzt werden, welche größenordnungsmäßig etwa 400 bis 500 Liter Wasser pro Minute fördert. Der Ausgang der Umwälzpumpe 40 ist mit dem Eingang eines Durchlauferhitzers 41 verbunden. Bei dem Durchlauferhitzer 41 kann es sich z.B. um einen elektrisch betriebenen Durchlauferhitzer handeln, der mit einer Heizschlange 42 ausgestattet ist. Zum Erwärmen einer Menge von 400 bis 500 Liter Wasser pro Minute kann bei- spielsweise ein Durchlauferhitzer mit einer Leistung von 7 kW eingesetzt werden. Der Ausgang des Durchlauferhitzers 41 ist mit dem Ausgang 43 der Umwälzeinheit verbunden. Am Ausgang 43 der Umwälzeinheit ist eine Vorlaufleitung 44 angeschlossen, die das von der Umwälzpumpe 40 geförderte Wasser zur Sprinkleranlage zurückführt.
Anders als bei Lösungen des Stands der Technik dienen bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Umwälzpumpe 40 und der Durchlauferhitzer 41 nicht dazu, die Sprinkleranlage zusätzlich zur Beheizung, Kühlung oder Klimatisie- rung der von der Sprinkleranlage abgedeckten Räumlichkeiten zu verwenden. Die Umwälzpumpe 40 und der Durchlauferhitzer 41 sind allein zu dem Zweck vorgesehen, ein Einfrieren von Wasser in den Rohrleitungen der Sprinkleranlage zu verhindern. Da es nicht um Heizung oder Kühlung der Raumluft, sondern nur um das Verhindern des Einfrierens des in den Rohrleitungen befindlichen Wassers geht, können die Umwälzpumpe 40 und der Durchlauferhitzer 41 für vergleichsweise geringe Leistungen ausgelegt werden.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sprinkleranlage gezeigt, und in den Tabellen von Fig. 4A und Fig. 4B sind Ergebnisse einer hydrauli- sehen Berechnung dargestellt, die für die in Fig. 3 gezeigte Sprinkleranlage durchgeführt wurde.
Die Sprinkleranlage von Fig. 3 umfasst zehn Strangleitungen 45 bis 54, die sich jeweils von einer vorderen Hauptleitung 55 zu einer hinteren Hauptleitung 56 erstre- cken. Die vorderen Enden der Strangleitungen 45 bis 54 sind jeweils an die vordere Hauptleitung 55 angeschlossen, während die hinteren Enden der Strangleitungen jeweils mit der hinteren Hauptleitung 56 verbunden sind.
Der zum Aufprägen einer Strömung benötigte Fluss wird durch eine Umwälzeinheit 57 zur Verfügung gestellt, welche über eine Vorlaufleitung 58 mit der vorderen Hauptleitung 55 verbunden ist. Die Vorlaufleitung 58 ist am Teilmengenzuführ- punkt 59 an die vorderen Hauptleitung 55 angeschlossen. Der Teilmengenzuführ- punkt 59 befindet sich in der Mitte der vorderen Hauptleitung 55 zwischen den beiden Strangleitungen 49 und 50. Die vordere Hauptleitung 55 wird dadurch in insge- samt zehn Abschnitte 55-1 bis 55-10 unterteilt, die in Fig. 3 gekennzeichnet sind.
Auf Seiten der hinteren Hauptleitung 56 wird Wasser aus dem Sprinklersystem abgezogen und der Umwälzeinheit zugeführt. Hierfür sind an den äußeren Enden der hinteren Hauptleitung 56 zwei Teilmengenabgabepunkte 60 und 61 vorgesehen. Bei Berücksichtigung der beiden Teilmengenabgabepunkte 60 und 61 wird die hintere Hauptleitung 56 in insgesamt elf Abschnitte 56-1 bis 56-1 1 unterteilt. Diese elf Teilabschnitte der hinteren Hauptleitung 56 sind in Fig. 3 gekennzeichnet. An den ersten Teilmengenabgabepunkt 60 ist eine erste Rücklaufleitung 62 angeschlossen, die den ersten Teilmengenabgabepunkt 60 mit der Gesamtrücklaufleitung 63 ver- bindet. Entsprechend ist an den zweiten Teilmengenabgabepunkt 61 eine zweite Rücklaufleitung 64 angeschlossen, die den zweiten Teilmengenabgabepunkt 61 mit der Gesamtrücklaufleitung 63 verbindet. Über die Gesamtrücklaufleitung 63 wird das aus dem Sprinklersystem entnommene Wasser dem Eingang der Umwälzeinheit 57 zugeführt.
In den Tabellen von Fig. 4A und Fig. 4B sind die in Fig. 3 gezeigten Rohrleitungen der Reihe nach aufgeführt, wobei für jeden Rohrleitungsabschnitt eine eigene Zeile vorgesehen ist. In den ersten beiden Spalten wird zu jedem Rohrleitungsabschnitt der Innendurchmesser in mm sowie die Rohrlänge des betreffenden Abschnitts in m angegeben. In den darauffolgenden drei Spalten ist für jeden Rohrleitungsabschnitt der Anfangsdruck pANF, der Druckverlust Δρ über dem jeweiligen Rohrleitungsabschnitt sowie der Enddruck pEND angegeben, wobei sämtliche Druckwerte in bar angegeben sind. Diese Druckwerte sowie sämtliche anderen in Fig. 4A und 4B aufgeführten hydraulischen Parameter wurden mit Hilfe eines Softwareprogramms zur Berechnung hydraulischer Systeme ausgehend von den hydraulischen Restriktionen der verschiedenen Rohrleitungsabschnitte ermittelt. Es ist erkennbar, dass über die Vorlaufleitung 58 hinweg ein relativ starker Druckabfall von ca. 0,5906 bar erfolgt. Dies liegt daran, dass der hydraulische Widerstand der Vorlaufleitung 58 relativ hoch ist. Zwischen den verschiedenen Abschnitten der vorderen Hauptleitung 55 gibt es so gut wie keine Druckunterschiede. Die Betrachtung der Strangleitungen ergibt, dass der Druckabfall über jeder der Strangleitungen nur ca. 0,0123 bar beträgt. Durch die Parallelschaltung der zehn Strangleitungen 45 bis 54 ergibt sich insgesamt ein relativ niedriger hydraulischer Widerstand. Wie aus der Tabelle in Fig. 4B erkennbar ist, kommt es auch über die verschiedenen Teilabschnitte der hinteren Hauptleitung 56 hinweg nicht zu merklichen Druckunterschieden. Ein etwas größerer Druckabfall von etwa 0,1057 bar entsteht über der ersten Rücklaufleitung 62 und über der zweiten Rücklaufleitung 64. Der mit Abstand größte Druckabfall entsteht jedoch über der Gesamtrücklaufleitung 63. Infolge des relativ geringen Innendurchmessers von 50 mm und der relativ großen Länge von 124,00 m entsteht hier ein relativ großer hydraulischer Widerstand, was zu einem Druckabfall von ca. 2,8280 bar führt.
Wenn man den Anfangsdruck von 1 ,063 bar und die verschiedenen Druckverluste über den Umwälzkreislauf hinweg zusammenaddiert, so resultiert daraus ein Druck von ca. 4,600 bar. Dieser Wert ist für die Auslegung der Umwälzpumpe von Bedeutung. Die Umwälzpumpe muss so ausgelegt sein, dass sie gegen einen Druck von 4,600 bar arbeitend ein Fördervolumen von ca. 400 bis 500 Liter pro Minute zur Verfügung stellen kann. Mit Hilfe einer sogenannten Pumpenkurve lässt sich zu ei- ner vorgegebenen Fördermenge und zu einem vorgegebenen Druck eine geeignete Umwälzpumpe ermitteln.
In der jeweils sechsten Spalte von Fig. 4A und Fig. 4B ist der Fluss QST ANC m Liter pro Minute angegeben, der den einzelnen Rohrleitungsabschnitten durch den erfin- dungsgemäßen Umwälzkreislauf aufgeprägt wird. Diese Flussraten sind auch in Fig. 3 eingezeichnet. Insgesamt wird dem Sprinklersystem über die Vorlaufleitung 58 ein Fluss von ca. 428,9 Liter pro Minute zugeführt. Dieser Fluss, der am Teilmengenzu- führpunkt 59 in das Sprinklersystem eingespeist wird, ist durch den Pfeil 65 veranschaulicht. Innerhalb der vorderen Hauptleitung 55 teilt sich der zugeführte Fluss auf in einen Fluss von ca. 214,4 Liter pro Minute nach rechts (vergleiche Pfeile 66) und einen Fluss von ca. 214,5 Liter pro Minute nach links (vergleiche Pfeile 67). Der in der Hauptleitung 55 nach rechts fließende Fluss, der durch die Pfeile 66 veranschaulicht ist, fällt über die Abschnitte 55-5, 55-4, ... 55-1 hinweg kontinuierlich ab, weil jede der Strangleitungen 45 bis 49 einen Fluss von ca. 42,9 Liter pro Minute abtransportiert. Auch der nach links gerichtete Fluss in der Hauptleitung 55, der durch die Pfeile 67 repräsentiert wird, fällt in Richtung der Abschnitte 55-6, 55-7, ... 55-10 hinweg kontinuierlich ab, weil jede der Strangleitungen 50 bis 54 einen Fluss von ca. 42,9 Liter pro Minute abtransportiert. Ein derartiger Fluss ist ausreichend, um in einem gewissen Temperaturbereich ein Einfrieren des Wassers in den Rohrlei- tungen zu verhindern.
Auf Seiten der hinteren Hauptleitung 56 sind die beiden Teilmengenabführpunkte 60 und 61 jeweils an den äußeren Enden der hinteren Hauptleitung 56 angeordnet, deshalb ergibt sich ein völlig anderer Verlauf der Flussraten als bei der vorderen Hauptleitung 55. Die Flussraten QSTRANG m den verschiedenen Abschnitten der hinteren Hauptleitung 56 sind in der Tabelle von Fig. 4B aufgelistet. Die über die Strangleitungen 50 bis 54 transportierten Flüsse werden nach links zum ersten Teil- mengenabfü hrpunkt 60 hin abgeführt. Insofern ergibt sich auf der linken Seite in Richtung der Hauptleitungsabschnitte 56-6 bis 56-1 1 ein Anstieg der Flussrate, der durch die Pfeile 68 veranschaulicht wird. Am ersten Teilmengenabgabepunkt 60 ergibt sich ein Fluss von ca. 214,5 Liter pro Minute, der über die erste Rücklaufleitung 62 abtransportiert wird.
Dagegen werden die Flüsse, die über die Strangleitungen 45 bis 49 transportiert werden, nach rechts in Richtung zum zweiten Teilmengenabführpunkt 61 hin abge- führt. Insofern ergibt sich auf der rechten Seite in Richtung der Hauptleitungsabschnitte 56-6 bis 56-1 ein Anstieg der Flussrate, der durch die Pfeile 69 veranschaulicht wird. Am zweiten Teilmengenabgabepunkt 61 ergibt sich ein Fluss von ca. 214,4 Liter pro Minute, der über die zweite Rücklaufleitung 64 abtransportiert wird.
Der in der ersten Rücklaufleitung 62 abtransportierte Fluss wird mit dem in der zweiten Rücklaufleitung 64 abtransportierten Fluss zusammengeführt und in der Gesamtrücklaufleitung 63 zur Umwälzeinheit 57 zurücktransportiert. Insofern ergibt sich in der Gesamtrücklaufleitung 63 ein Fluss von ca. 428,9 Liter pro Minute. Die- ser Fluss in der Gesamtrücklaufleitung 63 wird durch den Pfeil 70 repräsentiert. Der Fluss in der Gesamtrücklaufleitung 63, der vom Sprinklersystem abgeführt wird, entspricht dem Fluss in der Vorlaufleitung 58, der dem Sprinklersystem zugeführt wird.
Aus den in Fig. 4A gezeigten Berechnungen ergibt sich, dass jeder der Strangleitun- gen 45 bis 54 ein in etwa gleicher Fluss von ca. 42,9 Liter pro Minute aufgeprägt wird. Dies entspricht etwa einem Zehntel des über die Vorlaufleitung 58 zugeführten Flusses. Insofern gelingt es bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel einer Sprinkleranlage, den zugeführten Fluss möglichst gleichmäßig auf die verschiedenen Strangleitungen 45 bis 54 aufzuteilen.
Generell lässt sich für ein vorgegebenes Sprinklersystem ein zugehöriger erfindungsgemäßer Umwälzkreislauf konzipieren, der so ausgelegt ist, dass in jeder Strangleitung eine in etwa gleiche Flussrate hervorgerufen wird. Um dies zu erreichen, kann die Anzahl und die Anordnung der entlang der vorderen Hauptleitung angeordneten Teilmengenzuführpunkte variiert werden. Darüber hinaus können auch die Durchmesser der mit den einzelnen Teilmengenzuführpunkten verbundenen Vorlaufleitungen variiert werden. Beispielsweise können für die verschiedenen Teilmengenzuführpunkte Vorlaufleitungen mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen werden. Ähnliche Variationsmöglichkeiten existieren auf Seiten der hinteren Hauptleitung. Auch hier kann die Anzahl und die Anordnung der entlang der hinteren Hauptleitung angeordneten Teilmengenabführpunkte variiert werden. Darüber hinaus können die Durchmesser der Rücklaufleitungen, die mit den verschiedenen Teilmen- genabfü hrpunkten verbunden sind, unterschiedlich gewählt werden. Beispielsweise können Rücklaufleitungen zu Teilmengenabführpunkten an den äußeren Rändern der hinteren Hauptleitung einen anderen Durchmesser aufweisen als Rücklaufleitungen zu Teilmengenabführpunkten im Zentrum der hinteren Hauptleitung. Es gibt also eine Fülle von Variationsmöglichkeiten, um ein gewünschtes Strömungsprofil zu erzielen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Teilmengenzufuhr an einem einzigen, in der Mitte der vorderen Hauptleitung angeordneten Teilmengenzuführpunkt erfolgt. In diesem Fall gibt es auf Seiten der vorderen Hauptleitung keine Variati- onsmöglichkeiten. Zum Einstellen eines für jede Strangleitung in etwa gleichen Flusses werden daher die Anzahl und die Anordnung der entlang der hinteren Hauptleitung angeordneten Teilmengenabführpunkte variiert. Dabei können auch die Durchmesser der Rücklaufleitungen, die den einzelnen Teilmengenabführpunkten zugeordnet sind, variiert werden. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, die Durch- messer von Rücklaufleitungen zu Teilmengenabführpunkten im Zentrum der hinteren Hauptleitung und die Durchmesser von Rücklaufleitungen zu Teilmengenabführpunkten an den äußeren Rändern der hinteren Hauptleitung unterschiedlich zu wählen. Beispielsweise können die Rücklaufleitungen von Teilmengenabführpunkten im Zentrum der hinteren Hauptleitung etwas dicker ausgebildet werden als die Rücklaufleitungen von Teilmengenabführpunkten an den äußeren Rändern der hinteren Hauptleitung.
Durch Variation der Anzahl und der Lage der Teilmengenabführpunkte sowie der Durchmesser der zugehörigen Rücklaufleitungen lässt sich in der Regel ein ge- wünschtes Strömungsprofil erzielen. Eine optimale Auslegung kann mit Hilfe von Softwaresimulationen gefunden werden, welche zu einer vorgegebenen Anordnung von Teilmengenzuführpunkten und Teilmengenabführpunkten einen zugehörigen Flussverlauf in der Sprinkleranlage berechnen.

Claims

Patentansprüche
1 . Eine Sprinkleranlage, welche aufweist
- eine erste Hauptleitung (1 ),
- eine zweite Hauptleitung (2),
- eine Anzahl von Strangleitungen (3-10), wobei jede Strangleitung die erste Hauptleitung (1 ) mit der zweiten Hauptleitung (2) fluidisch verbindet, und wobei an jeder Strangleitung (3-10) mindestens ein Sprinklerkopf (1 1 ) angebracht ist,
- eine Sprinklerventilstation (12), die an die erste Hauptleitung (1 ) angeschlossen ist, gekennzeichnet durch
- eine Umwälzeinheit (24),
- mindestens eine Vorlaufleitung (30), die einen Ausgang der Umwälzeinheit (24) mit mindestens einem Teilmengenzuführpunkt (31 ) der ersten Hauptleitung (1 ) fluidisch verbindet, und
- mindestens eine Rücklaufleitung (27, 28, 29), die mindestens einen Teilmengenabgabepunkt (25, 26) der zweiten Hauptleitung (2) mit einem Eingang der Umwälzeinheit (24) fluidisch verbindet.
2. Sprinkleranlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälz- einheit, die mindestens eine Vorlaufleitung und die mindestens eine Rücklaufleitung dazu ausgelegt sind, dem Wasser in den Strangleitungen jeweils eine Strömung aufzuprägen.
3. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines von:
- die Umwälzeinheit, die mindestens eine Vorlaufleitung, der mindestens eine Teilmengenzuführpunkt, der mindestens eine Teilmengenabgabepunkt und die mindestens eine Rücklaufleitung sind dazu ausgelegt, dem Wasser in jeder Strangleitung einen in etwa gleichen Fluss aufzuprägen; - ein erstes Ende jeder Strangleitung ist mit der ersten Hauptleitung und ein zweites Ende jeder Strangleitung ist mit der zweiten Hauptleitung verbunden;
- die Umwälzeinheit ist dazu ausgelegt, an dem mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung einen vorgegebenen Fluss über die mindestens eine Rücklaufleitung abzuführen;
- die Umwälzeinheit ist dazu ausgelegt, über die mindestens eine Vorlaufleitung an dem mindestens einen Teilmengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung einen vorgegebenen Fluss einzuspeisen;
- die Sprinkleranlage weist mindestens eine zusätzliche Hauptleitung sowie eine Anzahl von zusätzlichen Strangleitungen auf, wobei die zusätzlichen Strangleitungen die mindestens eine zusätzliche Hauptleitung fluidisch mit mindestens einer der anderen Hauptleitungen verbinden.
4. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines von:
- die Umwälzeinheit führt über die mindestens eine Vorlaufleitung der ersten Hauptleitung und den Strangleitungen Wasser zu und führt zugleich von der zweiten Hauptleitung über die mindestens eine Rücklaufleitung Wasser ab, wobei dem Wasser in den Strangleitungen jeweils eine Strömung aufgeprägt wird;
- eine Zufuhr von Wasser erfolgt über die mindestens eine Vorlaufleitung und den mindestens einen Teilmengenzuführpunkt und eine Ableitung von Wasser erfolgt über den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt und die mindestens eine Rücklaufleitung, wobei dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird;
- an dem mindestens einen Teilmengenabgabepunkt der zweiten Hauptleitung wird über die mindestens eine Rücklaufleitung ein vorgegebener Fluss mittels der Umwälzeinheit abgeführt;
- über die mindestens eine Vorlaufleitung wird an dem mindestens einen Teilmengenzuführpunkt der ersten Hauptleitung ein vorgegebener Fluss mittels der Um- wälzeinheit eingespeist.
5. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperatursensor, der die momentane Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage erfasst.
6. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts die Umwälzeinheit zu akti- vieren.
7. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines von:
- die Umwälzeinheit umfasst eine Umwälzpumpe;
- die Umwälzeinheit umfasst eine Umwälzpumpe, die dazu ausgelegt ist, eine vorgegebene Menge von Wasser pro Zeiteinheit zu fördern;
- die Umwälzeinheit umfasst eine Umwälzpumpe, welche eine Förderleistung aufweist, die in etwa einer pro Strangleitung benötigten Förderleistung multipliziert mit der Anzahl der Strangleitungen entspricht.
8. Sprinkleranlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe einzuschalten.
9. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzeinheit ein Heizelement umfasst, das dazu ausgelegt ist, das von der Umwälzeinheit geförderte Wasser zu erwärmen.
10. Sprinkleranlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem Temperaturgrenzwert zu vergleichen und bei Unterschreiten des Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe und das Heizelement ein- zuschalten.
1 1 . Sprinkleranlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist, eine gemessene Wassertemperatur des Wassers in der Sprinkleranlage mit einem ersten Temperaturgrenzwert und mit einem zweiten Temperaturgrenzwert zu vergleichen, wobei der zweite Temperaturgrenzwert unter dem ersten Temperaturgrenzwert liegt, bei Unterschreiten des ersten Temperaturgrenzwerts die Umwälzpumpe einzuschalten, und bei Unterschreiten des zweiten Temperaturgrenzwerts zusätzlich auch das Heizelement einzuschalten.
12. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines von
- Anzahl der Teilmengenzuführpunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenzuführpunkts entlang der ersten Hauptleitung,
- Durchmesser der an dem mindestens einen Teilmengenzuführpunkt angeschlossenen Vorlaufleitungen,
- Anzahl der Teilmengenabgabepunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung,
- Durchmesser der an den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt angeschlossenen Rücklaufleitungen
so gewählt ist, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird.
13. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Teilmengenzuführpunkte und die Anordnung des mindestens einen Teilmengenzuführpunkts entlang der ersten Hauptleitung sowie die Anzahl der Teilmengenabgabepunkte und die Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung so gewählt ist, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird.
14. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hauptleitung einen einzigen in der Mitte der ersten Haupt- leitung angeordneten Teilmengenzuführpunkt aufweist, an dem der gesamte von der Umwälzeinheit geförderte Fluss eingespeist wird.
1 5. Sprinkleranlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines von
- Anzahl der Teilmengenabgabepunkte,
- Anordnung des mindestens einen Teilmengenabgabepunkts entlang der zweiten Hauptleitung,
- Durchmesser der an den mindestens einen Teilmengenabgabepunkt angeschlossenen Rücklaufleitungen,
so gewählt ist, dass dem Wasser in jeder Strangleitung ein in etwa gleicher Fluss aufgeprägt wird.
16. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eines von:
- entlang der zweiten Hauptleitung sind mindestens zwei Teilmengenabgabepunkte vorgesehen;
- die Teilmengenabgabepunkte sind jeweils am äußeren Bereich der zweiten Hauptleitung vorgesehen.
1 7. Sprinkleranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teilmengenabgabepunkte am äußeren Bereich der zweiten Hauptleitung einen kleineren Durchmesser aufweisen als Teilmengenabgabepunkte im Zentrum der zweiten Hauptleitung.
18. Ein Verfahren zum Verhindern eines Einfrierens von Wasser in Leitungen einer Sprinkleranlage, wobei die Sprinkleranlage eine erste Hauptleitung (1 ), eine zweite Hauptleitung (2), eine Sprinklerventilstation (12) sowie eine Anzahl von Strangleitungen (3-10) umfasst, wobei jede Strangleitung die erste Hauptleitung (1 ) mit der zweiten Hauptleitung (2) fluidisch verbindet, wobei an jeder Strangleitung (3-10) mindestens ein Sprinklerkopf (1 1 ) angebracht ist, und wobei die Sprinklerventilstation (12) an die erste Hauptleitung (1 ) angeschlossen ist, wobei das Verfahren aufweist:
- Abführen eines Flusses an mindestens einem Teilmengenabgabepunkt (25, 26) der zweiten Hauptleitung (2);
- Einspeisen eines entsprechenden Flusses an mindestens einem Teilmengenzufü hrpunkt (31 ) der ersten Hauptleitung (1 );
- Aufprägen von Strömungen auf das in den Strangleitungen (3-10) befindliche Wasser.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser in jeder Strangleitung in etwa der gleiche Fluss aufgeprägt wird.
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