Hochdruck-Wassernebelsystem
Einführung
Wassernebelprinzip
Wassernebel ist in NFPA 750 als Wassernebel definiert, für den der Dv0,99, für die durchflussgewichtete kumulative Volumenverteilung von Wassertröpfchen, beträgt weniger als 1000 Mikrometer beim minimalen Auslegungsbetriebsdruck der Wassernebeldüse. Das Wassernebelsystem arbeitet mit hohem Druck, um Wasser als fein zerstäubten Nebel abzugeben. Dieser Nebel wird schnell in Dampf umgewandelt, der das Feuer erstickt und verhindert, dass weiterer Sauerstoff ins Feuer gelangt. Gleichzeitig entsteht durch die Verdunstung ein deutlicher Kühleffekt.
Wasser hat hervorragende Wärmeabsorptionseigenschaften und absorbiert 378 KJ/kg. und 2257 KJ/Kg. in Dampf umzuwandeln, plus etwa 1700:1 Expansion dabei. Um diese Eigenschaften auszunutzen, muss die Oberfläche der Wassertropfen optimiert und ihre Laufzeit (vor dem Auftreffen auf Oberflächen) maximiert werden. Auf diese Weise kann die Brandbekämpfung von Oberflächenbränden durch eine Kombination von erreicht werden
1.Wärmeauskopplung aus Feuer und Brennstoff
2.Sauerstoffreduktion durch Dampferstickung an der Flammenfront
3.Blockierung der Strahlungswärmeübertragung
4.Kühlung von Verbrennungsgasen
Damit ein Feuer überleben kann, ist es auf das Vorhandensein der drei Elemente des „Feuerdreiecks“ angewiesen: Sauerstoff, Wärme und brennbares Material. Durch die Entfernung eines dieser Elemente wird ein Brand gelöscht. Ein Hochdruck-Wassernebelsystem geht noch weiter. Es greift zwei Elemente des Feuerdreiecks an: Sauerstoff und Hitze.
Die sehr kleinen Tröpfchen in einem Hochdruck-Wassernebelsystem absorbieren aufgrund der im Verhältnis zur geringen Wassermasse großen Oberfläche schnell so viel Energie, dass die Tröpfchen verdampfen und sich von Wasser in Dampf umwandeln. Dies bedeutet, dass sich jedes Tröpfchen bei Annäherung an das brennbare Material etwa um das 1700-fache ausdehnt, wodurch Sauerstoff und brennbare Gase aus dem Feuer verdrängt werden, was zu einem zunehmenden Sauerstoffmangel bei der Verbrennung führt.
Um einen Brand zu bekämpfen, verteilt ein herkömmliches Sprinklersystem Wassertropfen über einen bestimmten Bereich, der Wärme absorbiert und den Raum kühlt. Aufgrund ihrer Größe und relativ kleinen Oberfläche nimmt der Großteil der Tröpfchen nicht genug Energie auf, um zu verdampfen, und sie fallen schnell als Wasser zu Boden. Die Folge ist eine begrenzte Kühlwirkung.
Im Gegensatz dazu besteht Hochdruckwassernebel aus sehr kleinen Tröpfchen, die langsamer fallen. Wassernebeltröpfchen haben im Verhältnis zu ihrer Masse eine große Oberfläche und absorbieren bei ihrem langsamen Absinken in Richtung Boden viel mehr Energie. Ein großer Teil des Wassers folgt der Sättigungslinie und verdunstet, was bedeutet, dass Wassernebel viel mehr Energie aus der Umgebung und damit dem Feuer aufnimmt.
Aus diesem Grund kühlt Hochdruck-Wassernebel effizienter pro Liter Wasser: bis zu siebenmal besser als mit einem Liter Wasser in einem herkömmlichen Sprinklersystem.
Einführung
Wassernebelprinzip
Wassernebel ist in NFPA 750 als Wassernebel definiert, für den der Dv0,99, für die durchflussgewichtete kumulative Volumenverteilung von Wassertröpfchen, beträgt weniger als 1000 Mikrometer beim minimalen Auslegungsbetriebsdruck der Wassernebeldüse. Das Wassernebelsystem arbeitet mit hohem Druck, um Wasser als fein zerstäubten Nebel abzugeben. Dieser Nebel wird schnell in Dampf umgewandelt, der das Feuer erstickt und verhindert, dass weiterer Sauerstoff ins Feuer gelangt. Gleichzeitig entsteht durch die Verdunstung ein deutlicher Kühleffekt.
Wasser hat hervorragende Wärmeabsorptionseigenschaften und absorbiert 378 KJ/kg. und 2257 KJ/Kg. in Dampf umzuwandeln, plus etwa 1700:1 Expansion dabei. Um diese Eigenschaften auszunutzen, muss die Oberfläche der Wassertropfen optimiert und ihre Laufzeit (vor dem Auftreffen auf Oberflächen) maximiert werden. Auf diese Weise kann die Brandbekämpfung von Oberflächenbränden durch eine Kombination von erreicht werden
1.Wärmeauskopplung aus Feuer und Brennstoff
2.Sauerstoffreduktion durch Dampferstickung an der Flammenfront
3.Blockierung der Strahlungswärmeübertragung
4.Kühlung von Verbrennungsgasen
Damit ein Feuer überleben kann, ist es auf das Vorhandensein der drei Elemente des „Feuerdreiecks“ angewiesen: Sauerstoff, Wärme und brennbares Material. Durch die Entfernung eines dieser Elemente wird ein Brand gelöscht. Ein Hochdruck-Wassernebelsystem geht noch weiter. Es greift zwei Elemente des Feuerdreiecks an: Sauerstoff und Hitze.
Die sehr kleinen Tröpfchen in einem Hochdruck-Wassernebelsystem absorbieren aufgrund der im Verhältnis zur geringen Wassermasse großen Oberfläche schnell so viel Energie, dass die Tröpfchen verdampfen und sich von Wasser in Dampf umwandeln. Dies bedeutet, dass sich jedes Tröpfchen bei Annäherung an das brennbare Material etwa um das 1700-fache ausdehnt, wodurch Sauerstoff und brennbare Gase aus dem Feuer verdrängt werden, was zu einem zunehmenden Sauerstoffmangel bei der Verbrennung führt.
Um einen Brand zu bekämpfen, verteilt ein herkömmliches Sprinklersystem Wassertropfen über einen bestimmten Bereich, der Wärme absorbiert und den Raum kühlt. Aufgrund ihrer Größe und relativ kleinen Oberfläche nimmt der Großteil der Tröpfchen nicht genug Energie auf, um zu verdampfen, und sie fallen schnell als Wasser zu Boden. Die Folge ist eine begrenzte Kühlwirkung.
Im Gegensatz dazu besteht Hochdruckwassernebel aus sehr kleinen Tröpfchen, die langsamer fallen. Wassernebeltröpfchen haben im Verhältnis zu ihrer Masse eine große Oberfläche und absorbieren bei ihrem langsamen Absinken in Richtung Boden viel mehr Energie. Ein großer Teil des Wassers folgt der Sättigungslinie und verdunstet, was bedeutet, dass Wassernebel viel mehr Energie aus der Umgebung und damit dem Feuer aufnimmt.
Aus diesem Grund kühlt Hochdruck-Wassernebel effizienter pro Liter Wasser: bis zu siebenmal besser als mit einem Liter Wasser in einem herkömmlichen Sprinklersystem.
1.3 Einführung in das Hochdruck-Wassernebelsystem
Das Hochdruck-Wassernebelsystem ist ein einzigartiges Feuerlöschsystem. Wasser wird mit sehr hohem Druck durch Mikrodüsen gepresst, um einen Wassernebel mit der effektivsten Tropfengrößenverteilung zur Brandbekämpfung zu erzeugen. Die Löschwirkung sorgt für optimalen Schutz durch Kühlung durch Wärmeaufnahme und Inertisierung durch die etwa 1.700-fache Ausdehnung des Wassers beim Verdampfen.
1.3.1 Die Schlüsselkomponente
Speziell entwickelte Wassernebeldüsen
Die Hochdruck-Wassernebeldüsen basieren auf der Technik der einzigartigen Mikrodüsen. Aufgrund ihrer besonderen Form erhält das Wasser in der Wirbelkammer eine starke Rotationsbewegung und verwandelt sich äußerst schnell in einen Wassernebel, der mit großer Geschwindigkeit in das Feuer geschleudert wird. Der große Sprühwinkel und das Sprühbild von Mikrodüsen ermöglichen einen großen Abstand.
Die in den Düsenköpfen gebildeten Tröpfchen werden mit einem Druck von 100–120 bar erzeugt.
Nach einer Reihe intensiver Brandtests sowie mechanischer und Materialtests sind die Düsen speziell für Hochdruck-Wassernebel gefertigt. Alle Tests werden von unabhängigen Laboren durchgeführt, sodass auch die sehr strengen Anforderungen im Offshore-Bereich erfüllt werden.
Pumpendesign
Durch intensive Forschung ist die leichteste und kompakteste Hochdruckpumpe der Welt entstanden. Bei den Pumpen handelt es sich um mehrachsige Kolbenpumpen aus korrosionsbeständigem Edelstahl. Das einzigartige Design nutzt Wasser als Schmiermittel, sodass eine routinemäßige Wartung und ein Austausch der Schmiermittel nicht erforderlich sind. Die Pumpe ist durch internationale Patente geschützt und wird in vielen verschiedenen Segmenten eingesetzt. Die Pumpen bieten eine Energieeffizienz von bis zu 95 % und eine sehr geringe Pulsation, wodurch die Geräuschentwicklung reduziert wird.
Hochkorrosionsbeständige Ventile
Hochdruckventile bestehen aus Edelstahl und sind äußerst korrosionsbeständig und schmutzunempfindlich. Durch die Blockbauweise sind die Ventile sehr kompakt und dadurch sehr einfach zu installieren und zu bedienen.
1.3.2 Vorteile eines Hochdruck-Wassernebelsystems
Die Vorteile des Hochdruck-Wassernebelsystems sind immens. Durch die sekundenschnelle Kontrolle/Löschung des Feuers, ohne den Einsatz chemischer Zusätze und mit minimalem Wasserverbrauch und nahezu ohne Wasserschäden ist es eines der umweltfreundlichsten und effizientesten Brandbekämpfungssysteme auf dem Markt und absolut sicher für den Menschen.
Minimaler Wasserverbrauch
• Begrenzter Wasserschaden
• Minimaler Schaden im unwahrscheinlichen Fall einer versehentlichen Aktivierung
• Geringerer Bedarf an einem Pre-Action-System
• Ein Vorteil, wenn eine Pflicht zur Wasserauffangpflicht besteht
• Ein Reservoir wird selten benötigt
• Lokaler Schutz für eine schnellere Brandbekämpfung
• Weniger Ausfallzeiten aufgrund geringer Feuer- und Wasserschäden
• Reduziertes Risiko, Marktanteile zu verlieren, da die Produktion schnell wieder hochgefahren werden kann
• Effizient – auch zur Bekämpfung von Ölbränden
• Niedrigere Wasserversorgungsrechnungen oder Steuern
Kleine Edelstahlrohre
• Einfach zu installieren
• Einfache Handhabung
• Wartungsfrei
• Attraktives Design für einfachere Integration
• Hohe Qualität
• Hohe Haltbarkeit
• Kostengünstig im Akkord
• Presspassung für schnelle Montage
• Einfacher Platz für Rohre
• Einfache Nachrüstung
• Leicht zu biegen
• Nur wenige Armaturen erforderlich
Düsen
• Die Kühlfähigkeit ermöglicht den Einbau eines Glasfensters in die Brandschutztür
• Großer Abstand
• Wenig Düsen – architektonisch attraktiv
• Effiziente Kühlung
• Fensterkühlung – ermöglicht den Kauf von günstigerem Glas
• Kurze Installationszeit
• Ästhetisches Design
1.3.3 Standards
1. NFPA 750 – Ausgabe 2010
2 SYSTEMbeschreibung und Komponenten
2.1 Einleitung
Das HPWM-System besteht aus einer Reihe von Düsen, die über Edelstahlrohre mit einer Hochdruckwasserquelle (Pumpeneinheiten) verbunden sind.
2.2 Düsen
HPWM-Düsen sind präzisionsgefertigte Geräte, die je nach Systemanwendung so konzipiert sind, dass sie einen Wassernebelausstoß in einer Form liefern, die die Brandunterdrückung, -kontrolle oder -löschung gewährleistet.
2.3 Teilbreitenventile – Offenes Düsensystem
Zur Trennung der einzelnen Brandabschnitte werden der Wassernebel-Löschanlage Abschnittsventile zugeführt.
Zum Einbau in das Rohrsystem werden für jede der zu schützenden Abschnitte Abschnittsventile aus Edelstahl geliefert. Das Abschnittsventil ist normalerweise geschlossen und geöffnet, wenn die Feuerlöschanlage in Betrieb ist.
Eine Abschnittsventilanordnung kann auf einem gemeinsamen Verteiler zusammengefasst werden, und dann werden die einzelnen Rohrleitungen zu den jeweiligen Düsen installiert. Die Abschnittsventile können auch lose zum Einbau in das Rohrsystem an geeigneten Stellen geliefert werden.
Die Abschnittsventile sollten außerhalb der geschützten Räume angebracht werden, sofern nicht durch Normen, nationale Vorschriften oder Behörden etwas anderes vorgeschrieben ist.
Die Dimensionierung der Abschnittsventile basiert auf der Auslegungskapazität der einzelnen Abschnitte.
Die Anlagenteilventile werden als elektrisch betätigte Motorventile geliefert. Motorbetriebene Abschnittsventile erfordern normalerweise ein 230-VAC-Signal für den Betrieb.
Das Ventil ist zusammen mit einem Druckschalter und Absperrventilen vormontiert. Neben weiteren Varianten ist auch die Möglichkeit zur Überwachung der Absperrventile verfügbar.
2.4PumpeEinheit
Die Pumpeneinheit arbeitet typischerweise zwischen 100 bar und 140 bar, wobei die Durchflussraten einer einzelnen Pumpe bei 100 l/min liegen. Pumpensysteme können eine oder mehrere Pumpeneinheiten verwenden, die über einen Verteiler mit dem Wassernebelsystem verbunden sind, um die Anforderungen des Systemdesigns zu erfüllen.
2.4.1 Elektrische Pumpen
Bei Aktivierung des Systems wird nur eine Pumpe gestartet. Bei Systemen mit mehr als einer Pumpe werden die Pumpen nacheinander gestartet. Sollte sich der Durchfluss durch das Öffnen weiterer Düsen erhöhen; Die zusätzliche(n) Pumpe(n) startet(en) automatisch. Es werden nur so viele Pumpen betrieben, wie nötig sind, um den Durchfluss und den Betriebsdruck bei der Systemauslegung konstant zu halten. Das Hochdruck-Wassernebelsystem bleibt aktiviert, bis qualifiziertes Personal oder die Feuerwehr das System manuell abschaltet.
Standard-Pumpeneinheit
Die Pumpeneinheit ist ein einzelnes kombiniertes, auf einem Rahmen montiertes Paket, das aus den folgenden Baugruppen besteht:
| Filtereinheit | Puffertank (abhängig vom Eingangsdruck und Pumpentyp) |
| Tanküberlauf- und Füllstandsmessung | Tankeinlass |
| Rücklaufrohr (kann mit Vorteil zum Auslass geführt werden) | Einlasskrümmer |
| Saugleitungsverteiler | HD-Pumpeneinheit(en) |
| Elektromotor(en) | Druckverteiler |
| Pilotpumpe | Bedienfeld |
2.4.2Bedienfeld der Pumpeneinheit
Das Motorstarter-Bedienfeld ist standardmäßig am Pumpenaggregat montiert.
Gemeinsame Stromversorgung standardmäßig: 3x400V, 50 Hz.
Standardmäßig werden die Pumpen direkt online gestartet. Wenn ein reduzierter Anlaufstrom erforderlich ist, können als Optionen Start-Dreieck-Start, Sanftanlauf und Frequenzumrichterstart bereitgestellt werden.
Besteht die Pumpeneinheit aus mehr als einer Pumpe, wurde eine Zeitsteuerung zur schrittweisen Kopplung der Pumpen eingeführt, um eine minimale Anlauflast zu erreichen.
Das Bedienfeld verfügt über eine Standardlackierung in RAL 7032 mit einer Schutzart von IP54.
Der Start der Pumpen erfolgt wie folgt:
Trockene Systeme – Von einem spannungsfreien Signalkontakt am Bedienfeld des Brandmeldesystems.
Nasse Systeme – Aufgrund eines Druckabfalls im System, überwacht durch das Motorsteuerpult der Pumpeneinheit.
Pre-Action-System – Es sind Hinweise sowohl über einen Luftdruckabfall im System als auch über einen spannungsfreien Signalkontakt am Bedienfeld des Brandmeldesystems erforderlich.
2.5Informationen, Tabellen und Zeichnungen
2.5.1 Düse
Beim Entwurf von Wassernebelsystemen muss besonders darauf geachtet werden, Hindernisse zu vermeiden, insbesondere bei der Verwendung von Düsen mit geringem Durchfluss und kleiner Tröpfchengröße, da deren Leistung durch Hindernisse beeinträchtigt wird. Dies liegt vor allem daran, dass die Flussdichte (bei diesen Düsen) durch die turbulente Luft im Raum erreicht wird, wodurch sich der Nebel gleichmäßig im Raum ausbreiten kann – wenn ein Hindernis vorhanden ist, kann der Nebel seine Flussdichte nicht im Raum erreichen da es zu größeren Tropfen wird, wenn es am Hindernis kondensiert und abtropft, anstatt sich gleichmäßig im Raum zu verteilen.
Die Größe und der Abstand zu Hindernissen hängen vom Düsentyp ab. Die Informationen finden Sie in den Datenblättern der jeweiligen Düse.
Abb. 2.1 Düse
2.5.2 Pumpeneinheit
| Typ | Ausgabe l/min | Leistung KW | Standard-Pumpeneinheit mit Bedienfeld L x B x H mm | Oulet mm | Gewicht der Pumpeneinheit kg ca |
| XSWB 100/12 | 100 | 30 | 1960×430×1600 | Ø42 | 1200 |
| XSWB 200/12 | 200 | 60 | 2360×830×1600 | Ø42 | 1380 |
| XSWB 300/12 | 300 | 90 | 2360×830×1800 | Ø42 | 1560 |
| XSWB 400/12 | 400 | 120 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1800 |
| XSWB 500/12 | 500 | 150 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1980 |
| XSWB 600/12 | 600 | 180 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2160 |
| XSWB 700/12 | 700 | 210 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2340 |
Leistung: 3 x 400 VAC 50 Hz 1480 U/min.
Abb. 2.2 Pumpeneinheit
2.5.3 Standard-Ventilbaugruppen
Standardventilbaugruppen sind unten in Abb. 3.3 aufgeführt.
Diese Ventilbaugruppe wird für Systeme mit mehreren Abschnitten empfohlen, die von derselben Wasserversorgung gespeist werden. Durch diese Konfiguration können andere Abschnitte betriebsbereit bleiben, während an einem Abschnitt Wartungsarbeiten durchgeführt werden.
Abb. 2.3 – Standardabschnittsventilbaugruppe – Trockenrohrsystem mit offenen Düsen
