CO2, Inertgase, halogenierte Kohlenwasserstoffe

VdS-Berechnungssoftware für Gaslöschanlagen



Die Grundlage für eine optimale Auslegung von Gaslöschanlagen sind die strömungsmechanischen Gleichungen, welche die Zusammenhänge zwischen den technischen Daten der Bauteile der Anlage (z.B. Rohrdurchmesser, Widerstandsbeiwerte der Armaturen) und den spezifischen Stoffwerten des Löschmittels sowie den sich einstellenden physikalischen Gegebenheiten während der Flutung (z.B. Strömungsgeschwindigkeit, Druck in den Rohren und an den Düsen) beschreiben. Darüber hinaus müssen selbstverständlich die Bilanzgleichungen erfüllt sein. Hieraus ergeben sich die für die Errichtung der Anlage erforderlichen Daten wie Flutungszeit und Rohrdurchmesser.

Die Berechnungsprogramme sind in der Lage, die verschiedensten Gaslöschanlagen nach Ihren Vorgaben zu berechnen. Ihre Vorgaben zu den Flutungsbereichen, dem Gasvorrat und den Rohrleitungsnetzen werden in einer Projektdatei gespeichert, auf die das Programm bei der Berechnung zurückgreift. Diese Parameter können Sie jederzeit ändern und eine neue Berechnung mit modifizierten Parametern durchführen. Die Ergebnisse können ausgedruckt oder auf dem Bildschirm angezeigt werden.

In Inertgas-Löschanlagen werden Blenden, in der Regel unmittelbar hinter dem Sammelrohr, eingebaut. Blenden dienen der Druckreduzierung des durchströmenden Gases auf einen definierten Maximalwert, wodurch das anschließende Rohrnetz für geringere Druckstufen ausgelegt werden kann. Aufgrund der erforderlichen starken Druckreduzierung tritt im Bereich der Blende eine sogenannte überkritische Strömung auf. Da für diese überkritische Strömung die üblichen Beziehungen (Bernoulli) zwischen Druckabfall und Massenstrom nicht mehr gelten, erfordert die Berechnung besondere Sorgfalt.

Die an Düsen und Blenden auftretende strömungstechnisch schwierig zu behandelnde überkritische Strömung wird im VdS-Berechnungsprogramm berücksichtigt.

Die Kennwerte der verwendeten Anlagen-Bauteile wie Armaturen, Düsen und Rohrtypen sind in speziellen Katalogdateien hinterlegt und können somit auf firmenspezifische Belange abgestimmt und verwaltet werden. Die Ermittlung der Widerstandsbeiwerte von Düsen und Armaturen kann auf Wunsch von den VdS-Laboratorien durchgeführt werden. Die nach der Erstinstallation des Programmes in den Beispiel-Bauteilkatalogen (vds.*) gespeicherten Werte sind nur beispielhaft. Sie haben keinen Bezug zu realen Anlagen. Vor der ersten Auslegung einer tatsächlichen Anlage müssen sie gegen die Daten der von Ihnen verwendeten Bauteile ersetzt werden.

Zusätzlich zur eigentlichen Anlagenauslegung liefert Ihnen das Programm Listen mit den Abmessungen und der Anzahl der verwendeten Bauteile, Richtwerte für die erforderliche Druckentlastungsöffnung sowie die Löschgas- und Sauerstoffkonzentrationen im Flutungsbereich nach der Flutung.

Für den bestimmungsgemäßen Einsatz der Berechnungsprogramme und die Verlässlichkeit der Berechnungsresultate wird vorausgesetzt, dass der Benutzer über hinreichende Kenntnisse der relevanten Regelwerke verfügt, dass er mit dem Stand der Technik im Bereich Gaslöschanlagen vertraut ist und dass er die Anlagen dementsprechend auslegt.

Funktionsumfang

Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über die Funktionen des Berechnungsprogramms. Falls eine Funktion nur für bestimmte Löschgase zur Verfügung steht, sind diese in Klammern aufgeführt, wobei die folgenden Abkürzungen verwendet werden:

  • IG: Inertgase (N2, Ar, IG‑55, IG‑541)
  • FKW: Per- und teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFC‑227ea, FK‑5‑1‑12)

Mengenberechnung gemäß folgender Richtlinien

  • CO2:
    • VdS 2093
    • NFPA 12
    • ISO 6183
    • CEA 4007
    • Freie Eingabe
  • IG:
    • VdS 2380
    • NFPA 2001
    • ISO 14520-1
  • FKW:
    • VdS 2381
    • NFPA 2001
    • ISO 14520-1

Dimensionierung eines vollständig eingegebenen Rohrnetzes

  • Rohrdurchmesser, Abstufungen gemäß Katalog
  • Blendendurchmesser (IG)
  • Düsenöffnungen
  • Ausgabe einer Materialliste: Rohre, Fittings, Düsen
  • grafische Darstellung des Rohrnetzes
  • Berechnung von Richtwerten für die Sauerstoff- und CO2- Konzentrationen, die sich nach der Flutung im Flutungsbereich einstellen
  • Ermittlung eines Richtwertes für die erforderliche Druckentlastungsöffnung

Nachrechnung eines vollständig eingegebenen Rohrnetzes

  • Systemzustand im Arbeitspunkt (CO2 und FKW)
  • Dynamische Flutung (CO2 und IG)
  • Austrag je Düse
  • Flutzeit und maximaler Massenfluss
  • Empfohlene Freie Öffnungsfläche der Druck­entlastungsöffnung für einen Widerstandsbeiwert ζ = 2 (IG und FKW) bzw. benutzerdefinierter Widerstandsbeiwert (CO2)
  • Zusammensetzung der Atmosphäre im Flutungsbereich nach der Flutung
  • Strahllänge/Mischungslänge (FKW)
  • Verdampfungslänge (FK-5-1-12)

Notwendige Eingaben

  • Hoch- oder Niederdruckanlage (CO2)
  • Objektschutz oder Raumschutz (CO2)
  • Verlauf des Rohrnetzes
  • Flutungszeit
  • Vorratsbehälter:
    • Volumen
    • Fülldruck bei 15°C (IG)
    • Druck des Stickstoffpolsters (FKW)
    • Anzahl der Behälter
    • Lagertemperatur
      CO2: <30,9°C
      IG: ≤50°C
      FKW: -10 bis +65°C
  • Vorgabe von Komponenten-, Rohr-, und Düsendaten in den entsprechenden Katalogdateien:
    • Widerstandsbeiwerte von Ventil‑Schlauch-Kombinationen
    • Widerstandsbeiwerte von Bereichsventilen
    • Düsenkoeffizienten entsprechend dem Düsenmodell aus VdS 2380 (IG) / VdS 2381 (FKW) / VdS 2093 (CO2)
    • Blendenkoeffizienten entsprechend dem Blendenmodell aus VdS 2380 (IG)
  • Düsen (bis zu 200 Düsen)
    • Düsentyp (entsprechend Düsenkatalog)
    • Anzahl der Düsenlöcher für jede Düse (≤9 für IG und CO2,  ≤99 für FKW)
  • Rohre (bis zu 450 Rohrsektionen)
    • Rohrtyp (glatt/galvanisiert/Schlauch/schwarz)
    • Länge (0,1 m bis 20 m pro Rohrsektion)
  • Position von Bereichsventilen
  • Fittings: Bögen oder Winkel

Mögliche Eingaben

  • Vorgabe von Rohrdurchmessern für einzelne oder für alle Rohrsektionen
  • Vorgabe der Anzahl der Vorratsbehälter
  • Vorgabe der Durchmesser der Düsenöffnungen
  • Vorgabe des Gasaustrags je Düse für einzelne oder für alle Düsen
  • Vorgabe des Blendendurchmessers (IG)
  • Vorgabe des Füllfaktors der Vorratsbehälter (CO2, FKW)
  • Aufteilung des Flutungsbereichs in bis zu 21 Berechnungsbereiche mit separater Mengenberechnung, Zuweisung der Düsen zu Berechnungsbereichen

Tests durch das Programm (Überschreiten erzeugt Warnungen oder Fehlermeldungen)

  • Maximale Differenz der Transportzeiten zu den Düsen < 21% Flutungszeit (FKW)
  • Vereisung innerhalb der Flutungszeit (CO2)
  • Minimal-Düsendruck:
    FKW: 7 bar abs
    CO2 HD/ND: 14/10 bar abs
    IG: 2 bar abs
  • Minimaler Düsenlochdurchmesser gemäß Richtlinie
  • Maximale Düsenloch-Öffnungsfläche < 80% Anschlussrohr-Querschnittsfläche
  • Hinreichende Flaschenanzahl für berechnete Einsatzmenge
  • Minimaler Füllfaktor von 0,4 kg/Liter (FKW)
  • Verbotene vertikale Abzweigungen (FKW bei Gasanteil im Rohr > 1%)
  • Maximale Aufteilung bei Abzweigungen 12,5 : 1 (FKW)
  • Maximale Strömungsgeschwindigkeit im Rohrnetz (> 80% Schallgeschwindigkeit)
  • Minimale Strömungsgeschwindigkeit im Rohrnetz (laminare Strömung)

Folgende Bedingungen müssen eingehalten werden, um eine hinreichende Genauigkeit der Berechnung zu gewährleisten. Bei Abweichungen ist mit VdS Rücksprache zu halten:

  • Der Aufbau der Anlage muss die Anforderungen der entsprechenden Richtlinien erfüllen.
  • Der maximale Druck im Rohrnetz muss innerhalb von 10% der Flutungszeit erreicht werden (IG, CO2).

Support

Der Kunde hat über die Laufzeit der Lizenz Anspruch auf kostenfreien Support. Dieser umfasst:

  • Korrektur von gemeldeten Fehlern in der Benutzeroberfläche innerhalb eines angemessenen Zeitraums.
  • Für das erste Projekt eines Kunden ist Hilfestellung beim Auslegen der Anlage kostenfrei. Um eine problematische Anlage zu analysieren kann es notwendig werden, dass Projektdateien und Düsen-/Komponentenkataloge an VdS übermittelt werden müssen.
  • Hilfestellung bei späteren Projekten ist kostenfrei, falls sich herausstellt, dass eine richtlinienkonforme Anlage nicht dimensioniert oder berechnet werden kann.
  • Die zeitliche Verfügbarkeit des Supports beträgt, über das Jahr gemittelt, 50%, bezogen auf Werktage zwischen 8 und 17 Uhr. Anfragen in Abwesenheit werden registriert und könnten verzögert beantwortet werden.
  • Kontaktaufnahme ist möglich per E-Mail und per Telefon.
  • Die Laufzeit der Lizenz bleibt bei Inanspruchnahme des Supports unverändert.

Kostenpflichtige Leistungen (Inrechnungstellung nach Aufwand)

  • Einführung in die Software/Softwareschulung
  • Vor-Ort-Hilfe
  • Hilfestellungen beim Auslegen von Projekten, ausgenommen dem ersten, falls sich herausstellt, dass eine Anlage nicht dimensioniert oder berechnet werden kann, weil sie durch den Benutzer prinzipiell auf ungeeignete Weise aufgebaut wurde.
    In diesem Fall wird der Kunde informiert, dass die weitere Unterstützung kostenpflichtig ist. Der Benutzer des Programms sollte generell über grundlegende Kenntnisse zu Gaslöschanlagen [GLA] verfügen, wie sie zum Beispiel in den Lehrgängen „Grundlagen GLA“ und „GLA‑Technik“ des VdS Bildungszentrums vermittelt werden.

Die folgenden Punkte sind vom Support durch VdS ausgenommen:

  • Probleme, die ihre Ursache in fehlerhaften Hardware- oder Betriebssystem-Komponenten des verwendeten Rechners haben.
  • Probleme mit Firewalls, Antivirensoftware sowie Druckertreibern (sowohl für Aus­gabe an einen Drucker als auch Ausgabe in eine Datei, z.B. Pdf-Erzeugung)
  • Anpassung der Software an neue GLA‑technische Gegebenheiten, an neue Betriebssysteme oder an neue PC‑Hardware. Solche Anpassungen, ebenso wie Erweite­rungen der Benutzeroberfläche oder des Berechnungsteils um neue Funktionen, bedürfen gesonderter Vereinbarungen.