способ и устройство для предотвращения и/или тушения возгораний в закрытых пространствах

Формула изобретения

1. Способ предотвращения и тушения возгораний в закрытых пространствах (10), в которых температура внутренней воздушной атмосферы не должна превышать заданного значения, причем способ содержит этапы: а) обеспечения сжиженного инертного газа, в частности азота, в контейнере (1); b) подачи, по меньшей мере, части инертного газа в испаритель (16) и испарения этого газа в испарителе; и с) контролируемой подачи инертного газа, испаряемого в испарителе (16), во внутреннюю атмосферу закрытого пространства (10), таким образом, чтобы содержание кислорода в атмосфере закрытого пространства (10) либо понижалось до определенного уровня инертирования и поддерживалось на этом уровне, либо поддерживалось на определенном заданном уровне инертирования, причем тепловая энергия, необходимая для испарения сжиженного инертного газа в испарителе (16), выводится из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10).

2. Способ по п.1, в котором подаваемый инертный газ испаряется в закрытом пространстве (10), и причем инертный газ подается в сжиженной форме в испаритель (16), размещенный внутри упомянутого пространства (10), до этапа испарения.

3. Способ по п.1, в котором подаваемый инертный газ испаряется вне закрытого пространства (10), причем, по меньшей мере, часть тепловой энергии, необходимой для испарения инертного газа, выводится из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10) в результате теплообмена.

4. Способ по п.3, в котором регулируемое количество тепловой энергии, выводимой из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10), необходимой для испарения инертного газа, может контролироваться при помощи регулирования теплопроводности проводника тепла (45), используемого для выведения необходимого количества энергии в зависимости от фактической температуры в закрытом пространстве (10) и/или заданной температуры, которой необходимо достигнуть.

5. Способ по п.3, в котором охлаждающее устройство (16) используется для испарения, по меньшей мере, части подаваемого инертного газа, и причем способ дополнительно содержит следующие этапы: испаритель (16) или теплообменное устройство данного испарителя (16) подает воздух из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10) в виде нагретого воздуха, предпочтительно контролируемым образом, по меньшей мере во время испарения инертного газа; тепловая энергия, необходимая для испарения инертного газа, по меньшей мере частично выводится в результате теплообмена из воздуха, подаваемого испарителем (16) или теплообменным устройством в виде нагретого воздуха, причем воздух, подаваемый в виде нагретого воздуха, охлаждается; и охлажденный воздух снова подается в пространство (10).

6. Способ по п.5, в котором количество воздуха, подаваемого в виде нагретого воздуха в испаритель (16) или теплообменное устройство, может регулироваться в зависимости от фактической температуры в закрытом пространстве (10) и/или заданной температуры, которой необходимо достигнуть.

7. Способ по п.1, причем этап с) способа дополнительно содержит следующие этапы: измерения содержания кислорода в закрытом пространстве (10); и подачи инертного газа, испаренного в испарителе (16) в зависимости от измеренного значения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства (10) с целью поддержания содержания кислорода в атмосфере закрытого пространства (10) на определенном уровне инертирования.

8. Способ по п.4, причем этап с) способа дополнительно содержит следующие этапы: измерения содержания кислорода в закрытом пространстве (10); и подачи инертного газа, испаренного в испарителе (16) в зависимости от измеренного значения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства (10) с целью поддержания содержания кислорода в атмосфере закрытого пространства (10) на определенном уровне инертирования.

9. Способ по п.5, причем этап с) способа дополнительно содержит следующие этапы: измерения содержания кислорода в закрытом пространстве (10); и подачи инертного газа, испаренного в испарителе (16) в зависимости от измеренного значения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства (10) с целью поддержания содержания кислорода в атмосфере закрытого пространства (10) на определенном уровне инертирования.

10. Способ по п.1, в котором определенный уровень инертирования является уровнем основного инертирования, и причем способ дополнительно содержит следующий этап, следующий за этапом с): d) в случае возникновения возгорания или другой необходимости содержание кислорода во внутренней воздушной атмосфере дополнительно понижается до определенного уровня полного инертирования посредством контролируемой подачи инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу.

11. Способ по п.7, в котором определенный уровень инертирования является уровнем основного инертирования, и причем способ дополнительно содержит следующий этап, следующий за этапом с): d) в случае возникновения возгорания или другой необходимости содержание кислорода во внутренней воздушной атмосфере дополнительно понижается до определенного уровня полного инертирования посредством контролируемой подачи инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу.

12. Способ по п.10, в котором датчик (6) для определения характеристик возгорания определяет, произошло ли в закрытом пространстве (10) возгорание.

13. Способ по п.11, в котором понижение до уровня полного инертирования на этапе с) зависит от характеристик возгорания, измеряемых датчиком (6).

14. Способ по п.10, в котором понижение до уровня полного инертирования на этапе d) зависит от товаров, хранящихся в закрытом пространстве (10), в частности от характеристик их воспламеняемости.

15. Способ по п.10, в котором инертный газ, подаваемый на этапе d), обеспечен в контейнере (1), предпочтительно выполненном в виде охлаждающего резервуара, и испаряется при помощи испарителя (16).

16. Устройство для реализации способа по любому из пп.1-14, причем устройство содержит следующее: механизм (4) для измерения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства (10); систему для контролируемой подачи инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства (10), причем эта система содержит контейнер (1), предпочтительно выполненный в виде охлаждающего резервуара для подачи и хранения инертного газа в сжиженной форме, и испаритель (16), соединенный с данным контейнером (1), для испарения, по меньшей мере, части инертного газа, содержащегося в контейнере (1), и подачи испаренного инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства (10); и контроллер (11), выполненный для управления системой подачи инертного газа при условии, что измеренное содержание кислорода, такое как содержание кислорода в атмосфере закрытого пространства (10), либо понижается до определенного уровня инертирования и поддерживается на этом уровне, или поддерживается на определенном уровне инертирования, причем испаритель (16) выполнен с возможностью выведения тепловой энергии, необходимой для испарения жидкого инертного газа, из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10).

17. Устройство по п.15, причем испаритель (16) является охлаждающим устройством (16), размещенным в закрытом пространстве (10).

18. Устройство по п.15, причем испаритель (16) является охлаждающим устройством (16), размещенным вне замкнутого пространства (10), и причем система для контролируемого выведения инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства (10) дополнительно содержит теплообменное устройство (16, 17), которое обеспечивает теплообмен из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10) инертному газу, который необходимо испарять в испарителе (16).

19. Устройство по п.17, дополнительно содержащее механизм (5) для измерения температуры внутренней воздушной атмосферы в закрытом пространстве (10), причем теплообменное устройство (16, 17) содержит теплообменную среду (45) для передачи тепловой энергии из внутренней воздушной атмосферы инертному газу, который необходимо испарять в испарителе (16), при этом коэффициент использования может изменяться контроллером (11) в соответствии с первым законом термодинамики в зависимости от измеренной фактической температуры и/или заданной температуры, которой необходимо достигнуть.

20. Устройство по п.17, причем испаритель (16) является охлаждающим устройством (16), причем инертный газ, подаваемый в закрытое пространство (10), используется в качестве среды, которую необходимо нагревать, а часть воздуха из внутренней воздушной атмосферы используется в качестве среды, которую нужно охлаждать в теплообменном устройстве (16, 17).

21. Устройство по п.19, причем теплообменное устройство (16,17) соединено с закрытым пространством (10) посредством системы (22, 23) воздуховодов для подачи и выведения воздуха из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства (10), причем эта система (22, 23) воздуховодов содержит, по меньшей мере, один горячий воздуховод (22) и по меньшей мере один холодный воздуховод (23) системы кондиционирования воздуха, используемой для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве (10).

22. Устройство по п.19, которое дополнительно содержит механизм (5) для измерения температуры внутренней воздушной атмосферы в закрытом пространстве (10), причем контроллер (11) выполнен с возможностью установления количества воздуха, подаваемого в испаритель (16) в качестве среды, которую необходимо охлаждать в зависимости от измеренной фактической температуры и/или заданной температуры, которой необходимо достигнуть.

23. Устройство по п.20, которое дополнительно содержит механизм (5) для измерения температуры внутренней воздушной атмосферы в закрытом пространстве (10), причем контроллер (11) выполнен с возможностью установления количества воздуха, подаваемого в испаритель (16) в качестве среды, которую необходимо охлаждать в зависимости от измеренной фактической температуры и/или заданной температуры, которой необходимо достигнуть.

24. Устройство по п.17, причем теплообменное устройство (16, 17) является компонентом системы кондиционирования воздуха, используемой для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве (10).

25. Устройство по п.23, причем система кондиционирования воздуха содержит теплообменное устройство, через которое проходит часть воздуха из внутренней воздушной атмосферы для передачи тепловой энергии от воздуха охлаждающей среде, причем теплообменное устройство системы кондиционирования соединено с восходящими и нисходящими потоками теплообменного устройства испарителя (16).

26. Устройство по п.15, которое дополнительно содержит устройство (5) определения возгорания для измерения характеристик возгорания во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства (10).

27. Применение устройства по любому из пп.15-25 в качестве средства предотвращения возгорания в закрытом помещении холодного хранения, помещении IT или в другом подобном пространстве (10), в котором температура внутренней воздушной атмосферы не должна превышать определенного значения.

28. Применение устройства по любому из пп.15-25 в качестве средства предотвращения возгорания в распределительных шкафах или других похожих конструкциях, в которых температура внутренней воздушной атмосферы не должна превышать определенного значения.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу, а также устройству для предотвращения и/или тушения возгораний в закрытых пространствах, в которых температура внутренней воздушной атмосферы не должна превышать заданного значения.

Закрытое пространство, в котором температура внутренней воздушной атмосферы не может превышать заранее установленной температуры, такое как, например, помещение холодильного хранения, архив или помещение IT, обычно оборудуют системой кондиционирования воздуха соответственно для кондиционирования воздуха. Система кондиционирования воздуха разработана таким образом и имеет такие соответствующие характеристики, чтобы достаточное количество тепла или тепловой энергии могло быть выделено из внутренней воздушной атмосферы внутри закрытого пространства таким образом, чтобы поддерживать температуру внутри пространства в заданных пределах. В охлаждающем хранилище, например, обычно должно поддерживаться такое значение температуры, которое требует фактически постоянного охлаждения и, таким образом, непрерывной работы системы кондиционирования воздуха, так как в этом случае предпочтительно избегать колебаний температуры. Это касается, в частности, помещений для хранения в условиях глубокой заморозки, которые функционируют при температурах до -20°С.

Системы кондиционирования воздуха, однако, также используются в помещениях IT или помещениях с коммутационно-распределительной аппаратурой, например, чтобы предотвратить, в частности, из-за тепла, выделяемого в пространство электронными компонентами, и т.п. достижение критического значения температуры внутренней воздушной атмосферы в пространстве.

Система кондиционирования воздуха должна таким образом иметь такие характеристики, чтобы в любое время из внутренней воздушной атмосферы в пространстве могло быть выделено достаточное количество тепла таким образом, чтобы температура внутри пространства не превышала значений температуры, заданных исходя из существующей необходимости и цели применения.

Количество тепла, которое должно быть выделено системой кондиционирования воздуха из внутренней воздушной атмосферы в пространстве, зависит от теплового потока, рассеянного внутри пространства (теплопроводности). Если теплоизлучающие объекты должны находиться в закрытом пространстве, тепло, генерируемое внутри пространства, увеличивает количество тепла, которое необходимо выпускать наружу, делая его значительным. В частности, в случае с помещениями для размещения серверов, а также в случае с распределительными шкафами для размещения компьютерного оборудования достаточное выведение выделяемого тепла играет решающую роль для эффективного предотвращения перегрева и неисправной работы или даже выхода из строя электронных компонентов.

С другой стороны, известный способ предотвращения возгорания для закрытых пространств, куда, например, люди входят лишь изредка и где оборудование чувствительно к воздействию воды, решает проблему риска возгорания путем постоянного понижения концентрации кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства до определенного уровня инертирования, например до 15% по объему или ниже. Понижение концентрации кислорода по сравнению с составляющим почти 21% по объему содержанием кислорода в естественном атмосферном воздухе значительно уменьшает воспламеняемость большинства легковоспламеняющихся материалов.

Основной областью применения для этого типа «технологии инертирования», как называют заполнение пространства, где есть риск возгорания, вытесняющим кислород газом, таким как углекислый газ, азот, инертные газы или смеси этих газов, являются помещения IT, электрические коммутационные и распределительные отсеки, закрытые сооружения, а также складские помещения для ценных грузов.

Однако использование технологии инертирования в пространствах, где температура внутренней воздушной атмосферы не может превышать заданного значения, связано с определенными проблемами. Это происходит вследствие того, что инертный газ должен регулярно или непрерывно добавляться во внутреннюю воздушную атмосферу пространства так, чтобы поддерживать заданный уровень инертирования внутренней воздушной атмосферы. Иначе в зависимости от герметичности воздушного пространства и интенсивности воздухообмена специально установленный градиент концентрации кислорода между внутренней воздушной атмосферой закрытого пространства, с одной стороны, и внешним атмосферным воздухом, с другой, рано или поздно будет нарушен.

Вследствие этого обычные системы, в которых используется технология инертирования для предотвращения возгорания, обычно оснащены системой подачи вытесняющего кислород (инертного) газа. Эта система выполнена таким образом, с точки зрения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства, чтобы подавать в пространство достаточное количество инертного газа для поддержания уровня инертирования. Генератор азота, соединенный с воздушным компрессором, в достаточной степени подходит для использования в качестве системы подачи инертного газа, обеспечивающей прямое генерирование инертного газа по мере необходимости на месте (т.е. здесь - насыщенного азотом воздуха). В таком генераторе азота осуществляется сжатие нормального наружного воздуха в компрессоре и разделение на обогащенный азотом воздух и остаточные газы с помощью половолоконных мембран. Пока остаточные газы выпускаются наружу, обогащенный азотом воздух замещает часть атмосферного воздуха в закрытом пространстве и посредством этого понижает процент кислорода до необходимых значений.

Подача обогащенного азотом воздуха обычно активизируется сразу, как только концентрация кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства превышает заданное пороговое значение. Заданное пороговое значение устанавливается исходя из уровня инертирования, который необходимо поддерживать.

Использование подобной системы предотвращения возгораний в пространствах, где внутренняя воздушная атмосфера не может превышать заданной температуры, связано с определенными недостатками в связи с тем, что вследствие периодического или непрерывного добавления инертного газа впуск тепловой энергии (тепла) во внутреннюю воздушную атмосферу пространства неизбежен. Система кондиционирования воздуха в таком случае также нуждается в последующем выпуске этой дополнительно введенной тепловой энергии. Следовательно, система кондиционирования воздуха должна иметь соответственно высокие характеристики. Необходимо, в частности, обеспечить, чтобы дополнительную тепловую энергию, образующуюся внутри пространства в результате непрерывного или периодического добавления инертного газа, также можно было эффективно снова выпустить.

Таким образом, дополнительно необходимо учитывать, что насыщенный азотом воздух, вырабатываемый генератором азота и подаваемый в пространство, обычно имеет повышенную температуру по сравнению с температурой атмосферного воздуха снаружи.

Даже если генератор азота не используется для подачи инертного газа, а вместо этого для хранения инертного газа в сжатом состоянии используются газовые баллоны и т.п., необходимо учитывать, что во внутреннюю воздушную атмосферу пространства также часто попадает дополнительная тепловая энергия. Вследствие этого существует также риск того, что будет происходить дополнительное понижение температуры, которое необходимо соответственно компенсировать при помощи системы кондиционирования воздуха.

Таким образом можно утверждать, что использование обычных систем инертирования в закрытых пространствах, где температура внутренней воздушной атмосферы не может превышать заданного значения, приводит к возрастанию эксплуатационных расходов, так как система кондиционирования воздуха, необходимая для кондиционирования воздуха, должна соответственно иметь более высокие характеристики.

Таким образом, исходя из описанной проблемы задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для предотвращения возгораний в закрытых пространствах, в которых система кондиционирования воздуха и т.п. используется для поддержания внутренней воздушной атмосферы пространства в рамках заданного температурного диапазона, при этом нет необходимости повышать охлаждающую способность данной системы кондиционирования воздуха даже при непрерывной или периодической подаче инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу пространства с целью установления или поддержания определенного уровня инертирования внутри вышеупомянутого закрытого пространства.

Эта задача решается способом указанного в начале настоящей заявки типа, в котором изначально сжиженный инертный газ (такой, как, например, азот) содержится в контейнере, из которого затем осуществляется подача части инертного газа в испаритель для испарения, и затем, наконец, осуществляется регулируемая подача испаренного инертного газа из испарителя во внутреннюю воздушную атмосферу внутри пространства таким образом, чтобы содержание кислорода в атмосфере закрытого пространства понижалось до определенного уровня инертирования и/или поддерживалось на определенном (заданном) уровне инертирования. Изобретение, в частности, обеспечивает прямое или опосредованное выведение тепловой энергии, необходимой для испарения жидкого инертного газа, из атмосферы закрытого пространства.

Что касается устройства, задача, лежащая в основе изобретения, решается устройством указанного в начале настоящей заявки типа, с одной стороны, содержащим механизм для измерения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере" и, с другой стороны, систему для регулируемого введения инертного газа в воздушную атмосферу закрытого пространства. В рамках настоящего изобретения специально предусмотрено, что система содержит контейнер для подачи и хранения инертного газа в сжиженной форме и испаритель, связанный с данным контейнером. Испаритель служит, с одной стороны, для испарения по меньшей мере части инертного газа, содержащегося в контейнере, и, с другой стороны, для подачи испаренного инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства. Устройство согласно решению, предложенному в рамках настоящего изобретения, дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью управления системой подачи инертного газа таким образом, что измеренное содержание кислорода, такое как содержание кислорода в атмосфере закрытого пространства, падает до определенного уровня инертирования и/или его поддерживают на определенном (заданном) уровне инертирования. Испаритель, таким образом, в частности, выполнен с возможностью прямого и опосредованного выведения тепловой энергии, необходимой для испарения жидкого инертного газа, из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства.

Термин «уровень инертирования» в контексте настоящей заявки следует понимать как пониженное содержание кислорода по сравнению с содержанием кислорода в обычном атмосферном воздухе. В настоящей заявке используется термин «уровень основного инертирования», означающий пониженное содержание кислорода, устанавливаемое в воздушной атмосфере пространства, которое не представляет опасности для людей или животных, так что они могут продолжать легко входить в закрытое пространство без каких-либо проблем. Уровень основного инертирования соответствует содержанию кислорода во внутреннем воздухе закрытого пространства, например от 13% до 17% по объему.

Напротив, термин «уровень полного инертирования» означает такое содержание кислорода, которое дополнительно понижено по сравнению с концентрацией кислорода, соответствующей уровню основного инертирования, и при котором воспламеняемость большинства материалов понижена настолько, что они уже не способны к воспламенению. В зависимости от пожарной нагрузки в закрытом пространстве концентрация кислорода при полном инертировании обычно составляет от 11% до 12% по объему. Конечно, в этом случае возможны и другие значения концентрации кислорода.

Преимущества, достигаемые в результате реализации решения согласно настоящему изобретению, очевидны. За счет выведения тепловой энергии, необходимой для испарения жидкого инертного газа в испарителе, из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства одновременно с впуском или выпуском инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу достигается эффект охлаждения внутри пространства. Данный эффект охлаждения может быть использован для обеспечения того, что температура внутренней воздушной атмосферы в пространстве не превысит установленный уровень. При использовании этого синергического эффекта, несмотря на использование системы инертирования, охлаждающее действие, оказываемое системой кондиционирования воздуха, возможно поддерживать или даже понижать.

Устройство согласно настоящему изобретению относится к техническому механизму, выполненному с возможностью реализации способа согласно настоящему изобретению для обеспечения превентивной защиты от возгораний в пространствах, где температура внутреннего атмосферного воздуха не может превышать заданного уровня.

Обладающие преимуществами варианты выполнения способа согласно настоящему изобретению указаны в пунктах 2-12 формулы изобретения, а предпочтительные варианты выполнения устройства согласно изобретению указаны в пунктах 14-22 формулы изобретения.

В одном наиболее предпочтительном варианте реализации решения согласно изобретению подаваемый инертный газ испаряется внутри закрытого пространства. В рамках настоящего изобретения предусматривается, что инертный газ должен поступать в жидкой форме в испаритель, расположенный внутри упомянутого пространства, прежде чем испариться. Это просто реализуемый и в то же время эффективный способ выведения определенного количества тепла (тепла испарения) из внутренней воздушной атмосферы пространства посредством испарения жидкого инертного газа внутри упомянутого пространства и охлаждения пространства без использования системы кондиционировании воздуха.

В альтернативном варианте выполнения, однако, возможно, чтобы подаваемый инертный газ испарялся не внутри, а вне закрытого пространства. При этом предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть тепловой энергии, необходимой для испарения инертного газа, выводилась из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства в результате теплопроводности. Таким образом, в данном варианте выполнения возможно использовать испаритель, размещенный, например, вне закрытого пространства. Теплообменное устройство, выполненное таким образом, чтобы обеспечить передачу тепла из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства инертному газу для его испарения в испарителе, предпочтительно размещено рядом с испарителем.

В последнем описанном выше варианте выполнения настоящего изобретения, в котором инертный газ испаряется вне закрытого пространства, предпочтительно, чтобы была предусмотрена возможность регулировать количество тепловой энергии, извлеченной из внутренней воздушной атмосферы пространства для испарения инертного газа, посредством теплопроводности. Это может осуществляться, например, при выполнении с возможностью установки теплопроводности проводника тепла, используемого для выведения необходимой тепловой энергии. Таким образом, теплопроводность проводника тепла предпочтительно устанавливается в зависимости от фактической температуры в закрытом пространстве, т.е. текущей и измеренной температурой в закрытом пространстве, и/или от заданной температуры, которой необходимо достигнуть. При реализации этого варианта выполнения предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало температурно-измерительный механизм для измерения температуры внутренней воздушной атмосферы в закрытом пространстве, с тем чтобы было возможно постоянно или в заданное время и/или при определенных условиях определять фактическую температуру, преобладающую внутри закрытого пространства. Теплопроводность проводника тепла, используемого для выведения тепловой энергии, необходимой для испарения, может тогда быть установлена в зависимости от фактической измеренной температуры. Возможно использовать теплообменное устройство, имеющее модуль передачи тепла для передачи тепловой энергии из внутренней воздушной атмосферы пространства инертному газу, который должен испаряться в испарителе. При этом модуль передачи тепла должен быть выполнен с возможностью установки коэффициента использования этого модуля контроллером в зависимости от измеренной фактической температуры и/или заданной контрольной температуры.

Таким образом, тепловая энергия, необходимая для испарения инертного газа, может быть по меньшей мере частично выведена из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства благодаря теплопроводности и подана в испаритель; в рамках решения согласно настоящему изобретению также возможно, напротив, применить так называемое «охлаждающее устройство». Охлаждающим устройством в рамках настоящего изобретения является испаритель, в котором может поддерживаться «средняя» температура, при которой возможно преобразование инертного газа из жидкого агрегатного состояния в газовое агрегатное состояние, используя внутренний атмосферный воздух закрытого пространства.

Технический принцип, лежащий в основе охлаждающего устройства, может быть, в частности, просто реализован с обеспечением отказоустойчивости. Таким образом возможно, чтобы охлаждающее устройство состояло из алюминиевой тубы с продольными ребрами. Этот тип охлаждающего устройства работает, в частности, без дополнительного внешнего питания, т.е. посредством теплообмена с объемом воздуха, выделенного только из внутренней атмосферы закрытого пространства. Это позволяет испарить сжиженный инертный газ и нагреть почти до температуры внутренней воздушной атмосферы в пространстве. В то же время тепловая энергия, необходимая для испарения инертного газа, предпочтительно выделяется при теплообмене из воздуха, поданного как нагретый воздух в испаритель, теплообменное устройство соответственно, так чтобы этот объем воздуха был таким образом соответственно охлажден. Поскольку этот охлажденный воздух впоследствии снова поступает обратно в пространство, эффект охлаждения, имеющий место в результате испарения инертного газа, может быть напрямую использован для охлаждения пространства. В частности, система кондиционирования воздуха, используемая для кондиционирования воздуха пространства, может таким образом иметь менее высокие характеристики.

Данный эффект охлаждения в особенности не зависит от эффективности охлаждения системы кондиционирования воздуха, используемой для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве. В частности, в настоящем варианте выполнения предусмотрено охлаждающее устройство, имеющее теплообменное устройство, причем в этом теплообменном устройстве используется инертный газ, подаваемый в закрытое пространство с одной стороны (как среда, которую необходимо нагреть), а часть воздуха из внутренней воздушной атмосферы (как среда, которую необходимо охладить) с другой.

Теплообменное устройство охлаждающего модуля в данном варианте выполнения предпочтительно соединено с закрытым пространством посредством системы воздуховодов таким образом, чтобы, с одной стороны, в теплообменное устройство можно было подавать нагретый воздух (как среда, которую необходимо охладить) из внутренней воздушной атмосферы пространства. С другой стороны, после испарения сжиженного инертного газа система воздуховодов используется для повторной подачи воздуха, поданного в теплообменное устройство модуля охлаждения, назад в закрытое пространство в качестве охлажденного (охлаждающего) воздуха. В частности, предпочтительно, чтобы в системе воздуховодов использовался по меньшей мере один воздуховод горячего воздуха для выведения горячего воздуха из внутренней воздушной атмосферы пространства, который, однако, одновременно служит для подачи нагретого воздуха из внутренней воздушной атмосферы в систему кондиционирования воздуха, используемую при необходимости для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве.

Наоборот, дополнительно предпочтительно, чтобы после испарения инертного газа (нагретый) воздух, поданный в теплообменное устройство охлаждающего модуля, повторно подавался назад в закрытое пространство в качестве охлажденного (охлаждающего) воздуха через воздуховод для холодного воздуха, причем этот воздуховод для холодного воздуха может также одновременно служить при необходимости для подачи охлажденного воздуха назад во внутреннюю воздушную атмосферу для системы кондиционирования воздуха, используемой для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве.

Совместное использование воздуховода для горячего воздуха и воздуховода для холодного воздуха системой кондиционирования воздуха с одной стороны и теплообменным устройством охлаждающего устройства с другой позволяет использовать настоящее изобретение в закрытом пространстве без необходимости соблюдения основных конструктивных условий, так как, в частности, нет необходимости использования дополнительных воздуховодов холодного воздуха.

Наконец, необходимо указать еще одно преимущество, связанное с устройством согласно настоящему изобретению, заключающееся в том, что теплообменное устройство может быть также выполнено как компонент системы кондиционирования воздуха, используемой для кондиционирования воздуха в закрытом пространстве. Например, возможно, чтобы сама система кондиционирования воздуха содержала теплообменное устройство, через которое часть воздуха из внутренней воздушной атмосферы внутри пространства распределяется так, чтобы передавать тепловую энергию из воздуха охлаждающей среде. Предпочтительно, чтобы теплообменное устройство системы кондиционирования воздуха было затем соединено с восходящими и нисходящими потоками теплообменного устройства испарителя.

В вышеупомянутом варианте выполнения с использованием охлаждающего устройства предпочтительно обеспечить возможность установления количества воздуха, подаваемого в теплообменное устройство в качестве нагретого воздуха в зависимости от фактической температуры и/или заданной температуры, которую необходимо достичь. Предпочтительно, чтобы дополнительно был предусмотрен температурно-измерительный механизм для измерения фактической температуры внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства.

Относительно инертного газа, используемого в рамках изобретательского решения, предпочтительно, чтобы было предусмотрено его хранение в насыщенном состоянии в контейнере. В частности, инертный газ должен храниться таким образом при температуре на несколько градусов ниже критической точки для инертного газа.

Если, например, в качестве инертного газа используют азот, его критическая температура составляет -147°С, а его критическое давление составляет 34 бар, предпочтительно, чтобы азот хранился при давлении в диапазоне от 25 до 33 бар, предпочтительно 30 бар, и при соответствующей температуре насыщения. При этом необходимо учитывать, что давление в контейнере должно быть в достаточной мере высоким, чтобы давление хранения могло вытеснять инертный газ в испаритель как можно быстрее. Таким образом, предпочтительно, чтобы давление хранения составляло от 20 до 30 бар с тем, чтобы линии, соединяющие контейнер для хранения сжиженного инертного газа с испарителем, могли иметь наименьший возможный диаметр. При давлении хранения, равном 30 бар, например, температура насыщения составит -150°С, что позволит обеспечить поддержание достаточного интервала до достижения критической температуры в -147°С.

Решение согласно настоящему изобретению не является, однако, единственно возможным для предотвращения возгорания путем уменьшения воспламеняемости материалов, хранящихся в закрытом пространстве, посредством предпочтительно постоянного понижения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере данного закрытого пространства. Напротив, также возможно, что в случае возникновения возгорания или другой необходимости содержание кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства дополнительно понижается до определенного уровня полного инертирования, и это осуществляется путем регулируемой подачи инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу пространства.

Установление (и поддержание) уровня полного инертирования может быть обеспечено с целью, например, тушения возгорания. В данном случае предпочтительно, чтобы устройство дополнительно содержало устройство обнаружения возгорания для измерения характеристик возгорания в атмосфере закрытого пространства.

Термин «характеристика возгорания» в контексте настоящей заявки означает такие физические переменные, значения которых зависят от определяемых изменений в непосредственной близости от появляющегося возгорания, например температура среды, твердые, жидкие или газообразные составляющие окружающего воздуха (скопление частиц дыма, твердых частиц или газов) или излучение в окружающей среде.

При применении решения согласно настоящей заявке для тушения возгорания достижение уровня полного инертирования может зависеть от характеристики возгорания, значение которой определяется датчиком.

С другой стороны, однако, возможно, что достижение уровня полного инертирования обусловлено видом товаров, хранящихся в закрытом пространстве, и, в частности, характеристиками их воспламеняемости. По этой причине также возможно использовать достижение уровня полного инертирования в качестве меры предотвращения возгорания, например, в местах, где хранятся, в частности, легковоспламеняющиеся товары.

Для понижения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства до уровня полного инертирования уровень полного инертирования может быть достигнут путем автоматизированного получения и последующей подачи газа, замещающего кислород. Однако, также возможно, чтобы инертный газ, который должен быть подан или восполнен с целью установления и поддержания уровня полного инертирования, находился в контейнере, предпочтительно выполненном в виде охлаждающего резервуара, и испарялся в испарителе.

Очевидно, что решение согласно настоящему изобретению может быть использовано в качестве профилактической меры в закрытых помещениях холодильного хранения или в помещениях IT, или подобных помещениях, в которых температура внутренней воздушной атмосферы не может превышать определенного значения. Кроме того, решение согласно настоящему изобретению также, в частности, предпочтительно применимо для предотвращения возгорания в закрытых распределительных шкафах или других похожих конструкциях, в которых температура внутренней воздушной атмосферы не может превышать определенного значения.

Нижеприведенное описание раскрывает предпочтительные варианты выполнения устройства согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи.

Показаны:

Фиг.1 - схематичное изображение первого предпочтительного варианта выполнения устройства согласно изобретению;

Фиг.2 - схематичное изображение второго предпочтительного варианта выполнения устройства согласно изобретению; и

Фиг.3 - схематичное изображение третьего предпочтительного варианта выполнения устройства согласно изобретению.

На Фиг.1 схематично изображен первый предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения. При этом в пространстве 10 с кондиционированием воздуха применяются меры предотвращения возгорания. Пространством 10 является, например, помещение холодильного хранения или помещение IT; т.е. пространство, в котором температура внутренней воздушной атмосферы не должна превышать заданного значения.

Для кондиционирования воздуха в пространстве 10 может быть использована система кондиционирования воздуха, не показанная детально на фигурах, функционирование которой не будет подробно описано в рамках настоящей заявки. Если кратко обобщить, то система кондиционирования воздуха должна быть выполнена так, чтобы она могла выделять такое достаточное количество тепла из внутренней воздушной атмосферы пространства 10, чтобы температура во внутренней части пространства 10 могла поддерживаться в установленном температурном диапазоне.

Изобретение предлагает меру предотвращения возгорания для пространств с кондиционируемым воздухом, например для помещений холодильного хранения или помещений IT. Решение согласно изобретению характеризуется прямым и опосредованным использованием охлаждающего эффекта, который имеет место при испарении инертного газа во внутреннюю воздушную атмосферу, что необходимо для охлаждения пространства 10. Соответственно, при использовании изобретательского решения можно достичь соответствующего понижения эффективности охлаждения, обеспечиваемого системой кондиционирования воздуха. Это не только понижает стоимость всей системы, но даже дает возможность соответственно снизить требуемые характеристики системы кондиционирования воздуха для пространства 10 еще на этапе проектирования.

Первый предпочтительный вариант выполнения настоящего изобретения в соответствии с Фиг.1 предусматривает хранение инертного газа, например азота, в сжиженной форме в контейнере 1, выполненном в виде охлаждающего резервуара. Для того чтобы определенный уровень инертирования мог быть установлен и поддерживаться в целях предотвращения возгорания во внутренней воздушной атмосфере пространства 10, в испаритель 16, изображенный на Фиг.1 только схематично, по линии 8 подачи сжиженного газа подается часть инертного газа 37, хранящегося в сжиженной форме в контейнере 1.

В системе, изображенной схематично на Фиг.1, испаритель 16 расположен внутри закрытого пространства 10. Испаритель 16 может быть, например, охлаждающим устройством, по меньшей мере часть которого окружена атмосферным воздухом закрытого пространства. В результате этого, во-первых, возможно поддерживать испаритель 16 почти при температуре внутренней воздушной атмосферы пространства, и, во-вторых, инертный газ, подаваемый в испаритель 16 в сжиженной форме, может быть преобразован в газообразное агрегатное состояние и тем самым испарен. Так как испаритель 16 может сам охладиться в результате испарения инертного газа, он будет снова нагреваться внутренней воздушной атмосферой внутри пространства.

Чтобы инертный газ 37, поданный сжиженным в испаритель 16, мог быть преобразован в газообразное агрегатное состояние, необходимо обеспечить в испарителе наличие так называемого «тепла испарения». Тепло испарения - это определенное количество тепла (тепловой энергии), которое необходимо для испарения инертного газа с целью преодоления межмолекулярного взаимодействия сил в сжиженном агрегатном состоянии.

В первом варианте выполнения согласно настоящему изобретению, изображенном на Фиг.1, испаритель забирает количество тепла, необходимое для испарения инертного газа 37 прямо из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства 10, так как испаритель 16 расположен внутри упомянутого пространства 10. Следовательно, тепловая энергия выводится из внутренней воздушной атмосферы пространства 10, когда сжиженный инертный газ 37 испарен, в результате чего охлаждается внутренняя воздушная атмосфера пространства 10 соответственно. Данный эффект охлаждения, используемый для охлаждения внутренней воздушной атмосферы пространства 10, частично происходит, когда инертный газ вводится во внутреннюю воздушную атмосферу пространства 10. Как показано на фигуре, испаритель 16 соединен нисходящей линией 3 инертного газа, через которую инертный газ, испаренный в испарителе 16, поступает в газообразном состоянии к выходным форсункам 2.

В особенности, сжиженный инертный газ 37 регулируемо подается из контейнера 1 испарителю 16 контроллером 11. С этой целью клапан 9, соответственно управляемый контроллером 11, расположен на линии 8 жидкого газа.

Объем инертного газа, испаряемого в испарителе 16 и впоследствии вводимого в пространство 10, предпочтительно регулируется котроллером 11, который соответственно приводит в действие клапан 9. Контроллер 11 посылает управляющий сигнал по линии 40 управления клапану 9, расположенному на линии 8 подачи жидкого газа. Клапан 9 может быть таким образом открыт и закрыт так, чтобы определенные части инертного газа 37, хранящегося в контейнере 1, после подачи в испаритель и испарения там были при необходимости введены во внутреннюю воздушную атмосферу пространства 10.

Контроллер 11, в частности, должен быть выполнен так, чтобы он мог независимо посылать соответствующий сигнал клапану 9, когда необходимо добавить инертный газ во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства 10 так, чтобы установить содержание кислорода во внутренней воздушной атмосфере внутри пространства на определенном уровне инертирования или поддерживать определенный уровень инертирования. Поддержание содержания кислорода окружающего атмосферного воздуха на определенном уровне инертирования посредством регулируемой подачи инертного газа обеспечивает непрерывную инертизацию пространства 10, что позволяет предотвращать возгорания.

Уровень инертирования, устанавливаемый или поддерживаемый в пространстве 10 посредством регулируемой подачи или пополнения инертного газа, предпочтительно устанавливается исходя из пожарной нагрузки в закрытом пространстве 10. Таким образом возможно установить относительно низкое содержание кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства, например, приблизительно 12% по объему, 11% по объему или ниже, когда внутри упомянутого пространства 10 хранятся легковоспламеняющиеся материалы и товары.

Также возможно, наоборот, при помощи контроллера 11 управлять клапаном 9 так, чтобы исходя из содержания кислорода около 21% по объему внутри пространства 10 сначала был достигнут, а затем поддерживался определенный уровень инертирования.

Для того чтобы достичь в пространстве 10 заданного уровня инертирования, например, в зависимости от пожарной нагрузки упомянутого пространства 10 или в определенные моменты времени, или при наступлении определенных событий, в контроллере 11 предусмотрен интерфейс 38 управления, с помощью которого пользователь может ввести контрольное значение уровня инертирования для его установления и поддерживания.

Внутри закрытого пространства 10 предпочтительно размещен по меньшей мере один датчик кислорода для измерения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере пространства 10 постоянно или в заданное время, или при наступлении определенных событий. Значение содержания кислорода, замеренное упомянутым датчиком 4, может быть отправлено контроллеру 11 посредством сигнальной линии 39. Возможно применение аспиративной системы, которая непрерывно извлекает репрезентативные пробы из внутренней воздушной атмосферы пространства через систему труб или воздуховодов (не показана детально) и подает упомянутые пробы датчику 4. Также, однако, возможно разместить по меньшей мере один датчик 4 прямо внутри пространства 10.

Как уже было отмечено, в предпочтительном варианте выполнения устройства согласно изобретению инертный газ содержится в контейнере 1 в сжиженной форме. Контейнер 1 предпочтительно выполнен в виде охлаждающего резервуара с двойными стенками для перманентной теплоизоляции. С этой целью контейнер 1 может содержать внутренний контейнер 36 и вспомогательный внешний контейнер 24. Внутренний контейнер 36, например, может быть выполнен из огнеупорной CrNi стали, в то время как из конструкционной стали и т.п. может быть выполнен внешний контейнер 24. Пространство между внутренним контейнером 36 и внешним контейнером 24 может быть выложено перлитом, и в нем может быть создан вакуум для дополнительной изоляции. Таким образом, в частности, обеспечивается хороший теплообмен.

Для того чтобы в пространстве между внутренним контейнером 36 и внешним контейнером 24 можно было сохранять или при необходимости заново создавать вакуум, контейнер 1 содержит вакуумное соединение 18, с которым, например, могут быть соединены соответствующие вакуумные помпы.

Охлаждающий резервуар, применяемый в предпочтительном варианте выполнения изобретательского решения, выполнен так, чтобы давление во внутреннем контейнере 36 оставалось постоянным, даже когда контейнер 1 наполняется сжиженным инертным газом так, чтобы инертный газ в сжиженной форме мог быть выведен без каких-либо проблем по линии 8 подачи жидкого газа даже во время заполнения. Чтобы фактически наполнить контейнер 1, например, из бака, быстрозамороженный инертный газ накачивается через соединительное наливное соединение 28 в наливную линию 34. Наливная линия 34 соединена с внутренним контейнером 36 контейнера 1 для инертного газа посредством клапанов 29-32. Во время наполнения контейнера 1 извлечение сжиженного газа также возможно через произвольно выбранное соединение для забора пробы сжиженного газа, соединение 33 для забора пробы инертного газа соответственно.

Так как в варианте выполнения, проиллюстрированном на Фиг.1, испаритель 16 размещен внутри закрытого пространства 10, данный испаритель 16 извлекает все количество тепла, необходимое для испарения инертного газа 37, подаваемого в жидкой форме в упомянутый испаритель 16 напрямую из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства 10. Как указано выше, имеющий при этом место эффект охлаждения может быть таким образом использован для того, чтобы соответственно охладить внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства 10. Этот охлаждающий эффект может быть использован, в частности, когда пространство 10 необходимо постоянно охлаждать (в случае холодильного хранения), или когда побочное тепло, вырабатываемое электронными устройствами, и т.п., необходимо выводить из пространства 10, в частности, в течение долгого периода времени для соответствующего снижения охлаждающей возможности системы кондиционирования воздуха, необходимой для кондиционирования (охлаждения) воздуха в пространстве 10, что, в частности, позволит снизить издержки эксплуатации системы в целом.

Эффект охлаждения, используемый для охлаждения внутренней атмосферы воздушного пространства 10, в частности, достигается, когда инертный газ вводится во внутреннюю воздушную атмосферу пространства 10 для того, чтобы установить и/или поддержать в нем определенный уровень инертирования. В частности, тепловая энергия затем именно выводится из внутренней воздушной атмосферы пространства 10, в результате чего внутренняя воздушная атмосфера пространства 10 соответственно охлаждается.

В качестве альтернативы, также реализованной в варианте выполнения, проиллюстрированном на Фиг.1, вместе с испарителем 16, размещенным внутри пространства 10, может быть предусмотрен дополнительный испаритель 20, размещенный, однако, снаружи упомянутого пространства 10. Данный дополнительный испаритель 20 предпочтительно соединяется с охлаждающим резервуаром, выполненным как контейнер 1, посредством линии 46 подачи. Дополнительный испаритель 20 предпочтительно служит для испарения инертного газа, который необходимо выводить из контейнера 1, по линии 46 подачи. Количество инертного газа, подаваемого в дополнительный испаритель 20, может регулироваться с помощью клапана 19, расположенного на линии 46 подачи, особенно при том, что упомянутый клапан 19 предпочтительно приводится в действие контроллером 11.

По меньшей мере, часть инертного газа, испаренного в дополнительном испарителе 20, может аналогично быть подана в закрытое пространство 10, например, через выходные сопла 2, например, для установления или поддержания определенного уровня инертирования во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства 10. Как показано на фигуре, выходное отверстие испарителя 20 можно соединить с линией 3 подачи и выходными форсунками 2, размещенными внутри пространства 10, через клапан 21, выполненный как трехходовый клапан. Дополнительно выходное отверстие дополнительного испарителя 20 может быть также соединено с соединением 44 забора проб инертного газа так, чтобы дать пользователю системы возможность также извлекать газообразный инертный газ из контейнера 1 вне пространства 10.

Дополнительный испаритель 20, расположенный вне пространства 10, а значит не забирающий тепловую энергию из внутренней воздушной атмосферы в пространстве во время функционирования (т.е. при испарении инертного газа), также позволяет устанавливать и поддерживать постоянную инертизацию в пространстве 10 тогда, когда охлаждение пространства 10 при помощи выведения тепла испарения вообще нежелательно или больше нежелательно. При помощи контроллера 11, приводящего в действие соответственно клапаны 9 и 19, посредством которых испаритель 16, расположенный внутри пространства 10 с одной стороны, и дополнительный испаритель 20, расположенный вне пространства с другой стороны, соединяются в контейнере 10 инертного газа, в закрытом пространстве 10 возможно установить и поддерживать определенный уровень инертирования посредством подачи или восполнения инертного газа, который может быть регулируемо подаваться либо из внутренней воздушной атмосферы внутри пространства, либо из внешнего окружающего воздуха.

На Фиг.2 схематично изображен второй предпочтительный вариант выполнения системы инертирования согласно настоящему изобретению. Этот вариант выполнения отличается от системы, изображенной на Фиг.1, тем, что внутри пространства 10 не предусмотрен испаритель. Вместо него используется испаритель 16, соединенный с контейнером 1 инертного газа посредством линии 8 подачи сжиженного газа, которая размещена так же, как и дополнительный испаритель 20, вне пространства 10. На линии 8 подачи сжиженного газа в испаритель 16 предусматривается клапан 9, приводимый в действие контроллером 11 с целью обеспечить регулируемую подачу сжиженного инертного газа 37, хранящегося в контейнере 1 для инертного газа, в испаритель 16.

(Сжиженный) инертный газ, поданный в испаритель 16 по линии 8 подачи сжиженного инертного газа, испаряется в испарителе 16 и затем подается по линии 3 подачи к выходным форсункам 2, расположенным внутри пространства 10. Множество выходных форсунок 2 предпочтительно распределены внутри упомянутого пространства 10 так, чтобы иметь возможность распределять инертный газ, введенный в пространство 10 настолько равномерно, насколько возможно.

Испаритель 16, примененный в варианте выполнения настоящего изобретения, изображенном на Фиг.2, предпочтительно выполнен как испаритель, который без какого-либо внешнего воздействия может поддерживать «среднюю» температуру в закрытом пространстве 10 только посредством использования внутреннего окружающего воздуха. Испарение поданного сжиженного инертного газа 37 в испарителе 16 возможно при этой средней температуре. С этой целью охлаждающее устройство 16 выполнено как система теплообмена, с помощью которой с одной стороны испаряется инертный газ 37 и с другой осуществляется выделение воздуха из внутренней воздушной атмосферы пространства 10.

Чтобы количество воздуха, необходимое для нагревания испарителя 16, могло быть взято из внутренней воздушной атмосферы пространства, система теплообмена испарителя 16 содержит систему 22, 23 воздуховодов. Данная система воздуховодов представляет собой горячий воздуховод 22, который включает накачивающий механизм 12, например, для необходимого извлечения части внутреннего окружающего воздуха и подачи его же в испаритель 16, соответственно в теплообменное устройство испарителя 16.

Установленное количество внутреннего окружающего воздуха пространства, подаваемое в испаритель 16 теплообменного устройства, может регулироваться контроллером 11. Контроллер 11 посылает соответствующий управляющий сигнал накачивающему механизму 12 по линии 41 управления так, чтобы коэффициент подачи, а также направление передачи накачивающего механизма 12, могли быть при необходимости скорректированы. Таким образом возможно при помощи контроллера 11 регулировать коэффициент подачи накачивающего механизма 12, например, в зависимости от необходимой рабочей температуры испарителя 16 и фактической температуры испарителя 16, теплообменного устройства испарителя 16 соответственно. В этом случае испаритель 16 и теплообменное устройство испарителя 16 соответственно должны быть выполнены (не показано подробно на фигурах) с датчиком температуры, при помощи которого рабочая температура испарителя 16 может измеряться непрерывно или в заданное время, или при наступлении заданных событий. Значение этой фактической рабочей температуры впоследствии передается контроллеру 11, который сравнивает фактическую рабочую температуру с заранее установленным значением и соответственно устанавливает коэффициент подачи накачивающего механизма 12. Пользователь системы может ввести контрольное значение температуры в контроллер 11 через интерфейс 38.

После того как в теплообменном устройстве испарителя 16 происходит передача количества тепла от внутреннего атмосферного воздуха поданному инертному газу 37 (который необходимо превратить в сжиженный), объем воздуха, охлажденного таким образом, подается через холодный воздуховод 23 системы воздуховодов назад во внутреннюю атмосферу закрытого пространства 10. Как упомянуто выше, тепло, извлеченное из этого объема воздуха, используется для испарения сжиженного инертного газа 37 в испарителе 16.

Вариант выполнения изобретательского решения, изображенный на Фиг.2, предполагает использование охлаждающего эффекта, который имеет место, когда испаряется инертный газ 37, для регулируемого охлаждения внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства 10. В частности, при помощи контроллера 11 посредством передачи надлежащего сигнала по линии 41 управления возможно установить коэффициент подачи и, соответственно, производительность насоса накачивающего механизма 12 контроллером 11. Посредством регулирования коэффициента подачи или производительности насоса накачивающего механизма 12 может быть задан объем воздуха, который должен проходить через теплообменное устройство испарителя 16 и использоваться для нагревания инертного газа и его испарения и подачи в пространство 10 за единицу времени. Очевидно, что при пониженной производительности насоса накачивающего устройства 12 эксплуатация испарителя 16 ограничивается так, что соответственно возникает необходимость снижения количества сжиженного жидкого газа, который должен испаряться в испарителе 16 за единицу времени, посредством клапана 9.

Как уже было описано касательно первого варианта выполнения изобретения, проиллюстрированного на Фиг.1, во втором варианте выполнения также дополнительно предусматривается испаритель 20, который функционирует независимо от испарителя 16 и соединен с контейнером 1 инертного газа посредством линии 46. Дополнительный испаритель 20 предназначен для испарения инертного газа 37, поданного по линии 46 без забора тепла испарения из внутренней воздушной атмосферы пространства 10.

На Фиг.3 изображен третий предпочтительный вариант выполнения решения согласно настоящему изобретению. Данный третий предпочтительный вариант выполнения соответствует варианту выполнения, проиллюстрированному на Фиг.2, однако его отличие заключается в том, что теплообменное устройство, связанное с испарителем 16, нагревается лишь опосредованно внутренним атмосферным воздухом закрытого пространства 10.

С этой целью третий предпочтительный вариант выполнения предусматривает, что теплообменное устройство испарителя 16 (как охлаждающая среда) функционирует с жидкой теплообменной средой 45. Теплообменная среда 45 содержится в теплообменном резервуаре 15. Чтобы передача тепла через теплообменную среду 45 инертному газу для испарения и подачи в пространство 10 могла осуществляться в испарителе 16, два соединения теплообменного устройства испарителя 16 соединяют резервуар теплообменной среды 15 посредством линии подачи и линии выведения.

При использовании накачивающего механизма 13, приводимого в действие котроллером 11 через линию 42 управления, по меньшей мере часть теплообменной среды 45, содержащейся в теплообменном резервуаре 15, может быть таким образом подана в теплообменное устройство испарителя 16 в качестве охлаждающей среды. Часть теплообменной среды 45, поданная в теплообменное устройство испарителя 16, проходит через теплообменное устройство испарителя 16 и тем самым высвобождает тепловую энергию для испарения инертного газа и нагрева в испарителе 16. Теплообменная среда 45, охлажденная в теплообменном устройстве испарителя 16, затем заново подается в теплообменный резервуар 15.

Система согласно Фиг.3 дополнительно предусматривает дополнительное теплообменное устройство 17, через которое передаются с одной стороны часть воздуха внутренней атмосферы пространства и с другой стороны теплообменная среда 45, содержащаяся в теплообменном резервуаре 15. В частности, дополнительное теплообменное устройство 17 соединено с пространством 10 посредством системы воздуховодов 22, 23. Так же как и в варианте выполнения изобретения, изображенном на Фиг.2, система воздуховодов, изображенная на Фиг.3, содержит горячий воздуховод 22, по которому при необходимости часть воздуха внутренней атмосферы пространства может быть выведена и подана в дополнительное теплообменное устройство при помощи, например, накачивающего механизма 12.

Установленный объем воздуха внутреннего пространства, поданный в дополнительное теплообменное устройство 17, может регулироваться контроллером 11. Контроллер 11 посылает соответствующий управляющий сигнал накачивающему механизму 12 по линии 41 управления так, чтобы для накачивающего механизма 12 можно было установить коэффициент подачи, а также направление передачи. Таким образом возможно при помощи контроллера 11 регулировать коэффициент подачи накачивающего механизма 12, например, в зависимости от необходимой температуры для пространства 10 и фактической температуры в пространстве 10.

В этом случае по меньшей мере один датчик 5 температуры должен быть размещен внутри пространства 10, за счет чего фактическая температура пространства 10 измеряется постоянно или в заданное время, или при наступлении определенных событий. Значение замеренной температуры впоследствии передается контроллеру 11, который сравнивает фактическую рабочую температуру с заданным значением и соответственно устанавливает коэффициент подачи накачивающего механизма 12.

С целью достижения передачи тепла в дополнительном теплообменном устройстве 17 из воздуха, извлеченного накачивающим механизмом 12 из внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства, два соединения дополнительного теплообменного устройства 17 соединены с теплообменным резервуаром 15 через линию подачи и линию выведения. При использовании накачивающего механизма 14, приводимого в действие котроллером 11 через линию 43 управления, по меньшей мере часть теплообменной среды 45, содержащейся в теплообменном резервуаре 15, которая соответственно охлаждается в результате функционирования испарителя 16, может быть подана в дополнительное теплообменное устройство 17 в качестве среды, которую необходимо нагреть. Часть теплообменной среды 45, поданная в дополнительное теплообменное устройство 17, проходит через упомянутое дополнительное теплообменное устройство 17 и таким образом поглощает тепловую энергию внутреннего воздуха пространства, который необходимо охладить в упомянутом теплообменном устройстве 17. Нагретая в дополнительном теплообменном устройстве 17 теплообменная среда 45 впоследствии подается обратно в теплообменный резервуар 15.

После передачи тепла поданного количества воздуха теплообменной среде 45, происходящей в дополнительном теплообменном устройстве 17, охлажденное таким образом количество воздуха подается по холодному воздуховоду 23 системы воздуховодов назад во внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства 10.

Вариант выполнения изобретательского решения, изображенный на Фиг.3, позволяет косвенно использовать эффект охлаждения, имеющий место, когда инертный газ 37 испаряется, чтобы регулируемо охлаждать внутреннюю воздушную атмосферу закрытого пространства 10. В частности, при помощи контроллера 11 путем передачи соответствующего управляющего сигнала по линии 41 управления возможно установить коэффициент подачи, производительность насоса накачивающего механизма 12 соответственно. Посредством регулирования коэффициента подачи или производительности насоса накачивающего механизма 12 может быть задан объем воздуха, который должен проходить через теплообменное устройство 17 за единицу времени с целью охлаждения внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства 10.

И наоборот, коэффициент подачи или производительность насоса накачивающих механизмов 13 и 14 в варианте выполнения, показанном на Фиг.3, может также устанавливаться контроллером 11 посредством передачи управляющих сигналов по линиям 42 и 43 управления. За счет регулирования коэффициента подачи или производительности насоса накачивающих механизмов 13, 14 может быть задан объем теплообменной среды 45, которая должна проходить через теплообменное устройство 16 или дополнительное теплообменное устройство 17 за единицу времени с целью нагрева инертного газа, подаваемого в пространство 10, и для охлаждения внутренней воздушной атмосферы пространства 10 соответственно.

Так как используется теплообменная среда 45, имеющая достаточно высокую теплоемкость, теплообменная среда, хранящаяся в теплообменном резервуаре 15, может быть использована как холодный или горячий резервуар для независимой подачи тепловой энергии испарителю 16 или, при необходимости, выпуска тепловой энергии из внутренней атмосферы воздушного пространства.

В варианте выполнения, изображенном на Фиг.3, так же как и в случае с системой, изображенной на Фиг.1 или Фиг.2, помимо испарителя 16, может быть предусмотрен дополнительный испаритель 20, размещенный вне пространства 10. Этот дополнительный испаритель 20 предпочтительно соединен с контейнером 1, выполненным как охлаждающий резервуар, по линии 46 подачи. Упомянутый дополнительный испаритель 20 предпочтительно служит для испарения количества инертного газа, выделяемого, при необходимости, из контейнера 1 по линии 46 подачи. Количество инертного газа, поданного в дополнительный испаритель 20, может регулироваться посредством клапана 19, размещенного на линии 46 подачи, причем упомянутый клапан 19 приводится в действие контроллером 11.

Также в случае с системой, изображенной на Фиг.3, по меньшей мере некоторое количество инертного газа, испаренного в дополнительном испарителе 20, может быть введено в закрытое пространство 10, например, через выходные форсунки 2, чтобы установить определенный уровень инертирования во внутренней атмосфере закрытого пространства 10. В принципе возможно, чтобы выходное отверстие дополнительного испарителя 20 было соединено с линией 3 подачи и выходными форсунками 2, расположенными внутри пространства 10 посредством клапана, выполненного, например, как трехходовый клапан.

В предпочтительных вариантах выполнения, изображенных на Фигурах, дополнительно предусматривается температурно-измерительный механизм 5 для измерения температуры внутренней воздушной атмосферы закрытого пространства 10 и кислородно-измерительный механизм 4 для измерения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере закрытого пространства 10. Посредством упомянутого температурно-измерительного механизма постоянно, или в заданное время, или при наступлении определенных событий может быть измерена фактическая температура, преобладающая внутри закрытого пространства 10.

В варианте выполнения, изображенном на Фиг.1, контроллер 11 предпочтительно предназначен для приведения в действие двух клапанов 9 и 21, а также системы кондиционирования воздуха (не изображена) в зависимости от фактической температуры и заданной температуры, с одной стороны, и, с другой стороны, в зависимости от измеренного содержания кислорода и заданного уровня инертирования. Количество инертного газа для подачи в пространство 10, также как и тепловая энергия, выделенная из внутренней воздушной атмосферы пространства при испарении поданного инертного газа, регулируется клапанами 9 и 21. Если эффект охлаждения во время испарения инертного газа недостаточен для установления или поддерживания определенной температуры внутри пространства 10, контроллер 11 соответственно запускает (не показанную) систему кондиционирования воздуха.

Системы, изображенные на Фигурах, не только применимы для предотвращения возгорания в местах хранения товаров, воспламеняемость которых понижена посредством предпочтительного постоянного понижения содержания кислорода во внутренней воздушной атмосфере упомянутого закрытого пространства 10. Напротив, также возможно, чтобы в случае возгорания или в случае иной необходимости содержание кислорода внутренней воздушной атмосферы внутри пространства дополнительно было понижено до определенного уровня полного инертирования посредством регулируемой подачи в пространство внутренней воздушной атмосферы инертного газа.

Установление (и поддержание) уровня полного инертирования может, например, происходить и с целью ликвидации возгорания. В этом случае, предпочтительно, чтобы система дополнительно содержала устройство обнаружения возгорания для определения характеристик возгорания в атмосфере закрытого пространства 10. С другой стороны, однако, возможно, что достижение уровня полного инертирования обусловлено видом товаров, хранящихся в закрытом пространстве 10, и в частности, характеристиками их воспламеняемости. По этой причине также возможно использовать достижение уровня полного инертирования в качестве меры предотвращения возгорания в случае, если в данном пространстве хранятся, например, легковоспламеняющиеся товары.

Изобретение не ограничивается вариантами выполнения, изображенными на Фигурах.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 Контейнер для хранения сжиженного инертного газа;

2 выходные форсунки;

3 линия подачи;

4 датчик кислорода;

5 датчик температуры;

6 датчик характеристик возгорания;

8 линия подачи сжиженного газа;

9 клапан забора пробы;

10 закрытое пространство;

11 контроллер;

12 помпа;

13 помпа;

14 помпа;

15 теплообменный резервуар;

16 теплообменное устройство/испаритель;

17 дополнительное теплообменное устройство;

18 соединение вакуумной помпы;

19 клапан забора пробы;

20 дополнительное теплообменное устройство;

21 трехходовый клапан/клапан забора пробы;

22 система воздуховодов/линия подачи горячего воздуха;

23 система воздуховодов/линия подачи холодного воздуха;

24 внешний контейнер контейнера;

28 наливное соединение;

29 отсечной клапан;

30 наливной клапан контейнера;

31 наливной клапан контейнера;

32 клапан для регулирования давления;

33 дополнительное выведение инертного газа (сжиженного);

34 линия налива контейнера;

36 внутренний контейнер контейнера;

37 сжиженный инертный газ;

38 интерфейс управления;

39 сигнальная линия;

40 линия управления;

41 линия управления;

42 линия управления;

43 линия управления;

44 дополнительное выведение инертного газа (газообразного);

45 теплообменная среда;

46 линия инертного газа.