CN1533814A - 一种用于封闭空间的火灾预防及灭火设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于封闭空间火灾的预防及灭火设备。其结构包括利用气体分离膜将封闭空间内的氧气浓度降低并保持在预定的浓度的富氮装置、富氮空气循环使用的装置、的空气搅拌装置、氧气传感器、压力平衡装置、火灾的报警装置、氧气浓度控制装置、富氧空气的稀释装置等。它利用气体分离膜通过预先降低封闭空间的氧气浓度来减少火灾发生的可能性，起火时通过释放少量的可自动补给的氮气进行灭火，来实现火灾的预防和灭火。并且不会对空间内的人员和物件产生不良影响。特别适用于危险品，贵重数据及文物的保管库，重要情报通迅设备的机房等封闭空间的火灾预防和灭火。

Description

一种用于封闭空间的火灾预防及灭火设备

技术领域：

本发明属于消防领域，具体涉及一种用于封闭空间内的火灾预防及灭火设备。

背景技术：

现代的建筑物里设置和存放着情报通迅机器，高价值设备，贵重数据及文物等。不言而喻，这些封闭空间的防火和灭火是非常重要的，但现有的方法并非万全。

现有的封闭空间所使用的主要灭火方法有用水(比如喷淋灭火设备)和使用气体(即通过释放灭火气体进行灭火)。用水灭火，有可能产生水损。有些时候，用水灭火造成的的损失还要大于火灾。所以对于文物，电子通讯设备及重要数据库等是不宜用水灭火的。

气体灭火的方法中，有使用具有化学灭火作用的化学灭火剂的方法和使用不具有化学灭火作用的惰性气体灭火剂的方法。由于会破坏臭氧层，根据关于破坏臭氧层物质的蒙特里尔协议，化学灭火剂中具有优秀灭火性能的哈龙1301已于1994年1月起被中止生产。而新开发的替代它的化学灭火剂不仅性能不如哈龙1301，而且还有很高的分解毒性和对设备的腐蚀性。

另一方面，作为不具有化学灭火作用的惰性气体灭火剂的稀释灭火的方法，二氧化碳灭火***在哈龙灭火剂出现之前就已用于封闭空间的灭火。二氧化碳通过加压可在常温下保持液态，所以储存气体的场所小，设备成本较低。但是灭火所需要的二氧化碳浓度是使人丧失意识浓度的3倍以上，因误放出而导致的人生事故屡有发生。

因此，既不污染地球环境，又不影响封闭空间内的设备，并且对人来说比二氧化碳要安全得多的氮气灭火剂的使用在逐年增加。

然而，上述的使用气体灭火剂的方法都是在火灾发生后进行灭火的方法。对于文物或重要数据库以及危险品仓库来说，一旦发生火灾，即使能迅速灭火也可能造成无法挽回的损失，所以在这些情况下防止火灾的发生更为重要。

另外，通常空气中的氧气浓度为21％，要将其降低至灭火所需的12％左右就必须在短时间内释放出大量氮气。由此而产生的强烈气流和压力的上升有可能损坏文物和建筑物。

因此，目前亟需一种能有用少量灭火气体就能灭火的设备。

发明内容：

本发明的目的是提供一种用于封闭空间内的火灾预防及灭火设备。它可以预先降低封闭空间的氧气浓度来减少火灾发生的可能性或防止火灾，另外，利用它的氮气自动补给储存装置，当火灾发生时，它可通过释放少量的氮气进行灭火。

为了解决上述课题，本发明提供这样一种火灾的预防和灭火设备。通过它可预先降低封闭空间的氧气浓度来减少火灾发生的可能性或防止火灾发生，同时起火时通过释放少量的可自动补给的氮气进行灭火，以实现火灾的预防和灭火。

本发明所提供的预防和灭火设备以具备下列装置的组合为特征：利用气体分离膜将封闭空间内的氧气浓度降低并保持在预定的浓度的富氮装置，将由封闭空间排出的未达到预定浓度的富氮空气重新导入富氮装置进行循环使用的装置，使封闭空间内的氧气浓度均一的空气搅拌装置，测试封闭空间内的氧气浓度的氧气传感器，防止封闭空间压力上升的压力平衡装置，火灾的报警装置，封闭空间内的氧气浓度控制装置，排放出的富氧空气的稀释装置。

更具体地说是，在需要保护的封闭空间设置从空气生产富氮空气的富氮装置。该富氮装置由空气压缩机和气体分离膜以及空气过滤装置组成。富氮装置从保护空间外部的空气生产所需浓度的富氮空气并注入到保护空间内。

另外，因向保护空间内注入富氮空气而被排出保护空间的未达到预定浓度的富氮空气将被重新导入富氮装置进行循环使用。通过采用这种方式，能够用较少的电力消耗使封闭空间的氧气浓度迅速降低。

保护空间内的氧气保持浓度根据所保护的对象和保护空间的使用状况事先设定。对于无人空间，

氧气保持浓度可设定为被保护对象的灭火氧气浓度的80％，据此可完全防止火灾的发生。另外，对于人的短时间停留空间，则可将氧气保持浓度设定在18％以上。当保护空间内的发热或着火被检测到时，

通过释放储存于高浓度氮气储存容器中氮气将保护空间内的氧气浓度降低至灭火浓度以下进行灭火。

由富氮装置提供的富氮空气中的氧气浓度与所设定的保护空间内的氧气保持浓度相等，而富氮空气的流量则根据保护空间的换气情况和达到预定浓度所需时间来决定。

保护空间内的氧气浓度由氧气浓度传感器检测。对于保护空间内的氧气保持浓度设定在保护对象的灭火浓度以下的情况，当实际的氧气浓度达到预定浓度时，控制装置将向富氮装置发出停止运行的指令。

对于保护空间内的氧气保持浓度设定在18％以上的情况，当实际的氧气浓度达到预定浓度时，富氮装置将自动变换为提供接近100％氮气浓度的运行状态，并通过切换阀门将氮气以一定的压力储存于氮气储存容器中供灭火时使用。当保护空间内的氧气浓度高于设定的保持浓度时，富氮装置又将自动变换为原来的运行状态，使保护空间内的氧气浓度保持在设定的浓度。据此，保护空间的氧气浓度可被保持在设定的浓度，以达到减少火灾发生的目的。

对于保护空间内的氧气保持浓度设定在18％以上的空间，火灾检测装置一旦检测到火灾，将通过声音报警装置发出警报进行人员疏导。其后则根据有人或无人的状况自动或手动地释放出储存的氮气进行灭火。

如上所述，采用本发明的预防火灾或灭火设备可带来如下效果：

它能够以较少的能源消耗来预防或减少封闭空间的火灾的发生。

由于预先降低了封闭空间的氧气浓度，一旦火灾发生，只需释放少量的灭火剂即可灭火。因此，它不但可以避免对被保护对象产生不良影响，而且能够减少灭火气体的储存空间，降低设备成本。

由于只需释放少量的灭火剂即可灭火，所以它可以避免气体大量放出时的压力上升建筑物造成的影响。

另外，由于它能够自动补充灭火所需要的氮气，不需要进行气瓶的更换作业，所以对于起火频度高的场所，它可以大幅度减少维护费用。

附图说明：

图1是本发明所提供的火灾预防和灭火设备的实施例示意图。

其中：

1-需要保护的封闭空间

2-空气循环装置

3-富氮空气再循环管路

4-火灾检测装置

5-氧气浓度传感器

6-控制部

7-切换阀门

8-富氮空气发生装置

9-富氮空气与空气混合器

10-富氧空气稀释装置

11-氮气储存容器

12-电磁阀

13-氮气释放喷嘴

14-压力平衡器

具体实施方式：

以下，将根据实施例结合附图对本发明的实施形态进行具体说明。

图1显示了本发明的实施例。在需要保护的封闭空间1上，设置有使空间内内的氧气浓度均一的空气循环装置2，将由空间内排出的未达到预定浓度的富氮空气返回富氮装置进行循环利用的循环管路3，火灾检测装置4，测量空间内氧气浓度的氧气浓度传感器5，控制富氮装置和氮气储存切换阀门以及氮气释放电磁阀的控制部6，氮气储存切换阀门7，富氮空气发生装置8，将循环利用的富氮空气与新鲜空气混合后导入富氮装置的混合器9，将排出的富氧空气稀释后排放到大气中的富氧空气稀释装置10，高浓度氮气储存容器11，释放储存的氮气进行灭火的电磁阀12，氮气释放喷嘴13，防止封闭空间压力过分上升的压力平衡器14。

设备起动后，由所设置的一个或二个以上的氧气浓度传感器5检测出空间内的氧气浓度，并将所得数据传送到控制部6与事先设定的氧气保持浓度相比较。当空间的氧气浓度高于事先设定的氧气保持浓度时，则向富氮空气发生装置8发出运行指令，富氮空气发生装置从空间外的大气中生产与事先设定的氧气保持浓度相同的富氮空气注入空间，由此降低空间的氧气浓度。

对于无人空间，由于事先设定氧气保持浓度低于被保护对象的灭火所需的氧气浓度，所以能够完全防止空间内的火灾。因此，此时无需灭火，也就无需设置氮气储存切换阀门7，高浓度氮气储存容器11，释放储存的氮气进行灭火的电磁阀12，以及氮气释放喷嘴13。当空间内的氧气浓度降低至事先设定氧气保持浓度以下时，富氮装置将自动停止运行。而当氧气浓度再高于某指定值，比如高于事先设定氧气保持浓度1％时，富氮装置就重新投入运行。通过这种方式使空间内的氧气浓度保持在一定水平。

对于有人短时间停留的空间，可将氧气保持浓度设定在18％以上。在这种情况下，虽然可以降低火灾发生的可能性但并不能完全防止火灾的发生，因此还需要设置灭火所需的氮气储存切换阀门7，高浓度氮气储存容器11，释放储存的氮气进行灭火的电磁阀12以及氮气释放喷嘴13。当空间内的氧气浓度降低至事先设定氧气保持浓度以下时，控制部将使富氮装置8转入高浓度运行状态，生产高浓度氮气并通过切换阀门7将其储存于高浓度氮气储存容器11。储存容器11的压力达到预定的压力时，富氮装置8则自动停止运行。图2显示了由于降低氧气浓度所产生的对航空汽油蒸汽***的预防和抑制效果。

当火灾在上述的空间内发生时，由所设置的单个或复数个的火灾检测装置4检测出空间内的温度和烟等火灾数据，并将其传送到控制部6。控制部6对其做出火灾的判断后，通过光声报警装置发出火灾警报，引导室内人员进行避难，并根据灭火条件自动或手动地释放灭火气体。

上述的设备不仅可用于防火和灭火，还可以用于保管库内的害虫防治。其结构由下列构成：使空间内的氧气浓度均一的空气循环装置2、由空间内排出的未达到预定浓度的富氮空气返回富氮装置进行循环利用的循环管路3、测量空间内氧气浓度氧气浓度的氧气浓度传感器5、富氮空气发生装置8、将循环利用的富氮空气与新鲜空气混合后导入富氮装置的混合器9、将排出的富氧空气稀释后排放到大气中的富氧空气稀释装置10等。使用时将其设置于不适合使用化学药品的贵重文物、档案及书籍等的保管库上。利用上述的设备将保管库内的氧气浓度降低至1％以下并维持数日。此时空间内的相对湿度将低于10％。由于环境中的氧气浓度降低至1％以下，该环境中的害虫必须开放全身的气孔进行呼吸以保证摄取足够的氧气。此时又由于环境中的相对湿度极低，导致害虫体内水份大量丧失以至死亡。

Claims (4)

1.一种用于封闭空间的火灾预防及灭火设备，其特征是由如下装置组成：

A，利用气体分离膜将封闭空间内的氧气浓度降低并保持在预定的浓度的富氮装置；

B，将由封闭空间排出的未达到预定浓度的富氮空气重新导入富氮装置进行循环装置；

C，使封闭空间内的氧气浓度均一的空气搅拌装置；

D，测试封闭空间内的氧气浓度的氧气传感器；

E，防止封闭空间压力上升的压力平衡装置；

F，火灾的报警装置；

G，封闭空间内的氧气浓度控制装置；

H，排放出的富氧空气的稀释装置。

2.根据权利要求1所述的用于封闭空间的火灾预防及灭火设备，其特征在于所述的富氮装置由空气压缩机和气体分离膜以及空气过滤装置组成；分离氧气与氮气的气体分离膜可采用超耐热树脂(polyimide resin)材料制成的中空纤维膜，空气过滤装置滤除压缩空气中的固体及液体粒子。

3.根据权利要求1所述的用于封闭空间的火灾预防及灭火设备，其特征在于所述的循环装置是用循环管路对封闭的灭火空间所排出的未达到预定浓度的富氮空气导入富氮装置中进行回收。

4.根据权利要求1所述的用于封闭空间的火灾预防及灭火设备，其特征在于所述的氧气传感器采用使用酸性电解液的伽戈尼(电化学)电池式传感器。

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