Пожаротушение тонкораспыленной водой: достоинства и недостатки систем

Системы газового пожаротушения

Системы газового пожаротушения предназначены для обнаружения возгорания на всей контролируемой площади помещений, подачи огнетушащего газа и оповещения о пожаре (Рис. 4).

Принцип действия установок газового пожаротушения основан на снижении концентрации кислорода за счет поступления в зону реакции негорючего газа. В случае применения сжиженных газов, их выпуск из баллона сопровождается снижением температуры, что ведет к уменьшению температуры в зоне возгорания. Автоматические установки газового пожаротушения предназначены для создания защитной среды в определенном объеме. Тушение пожара осуществляется заполнением помещения расчетным количеством огнетушащего вещества.

Рис. 4. Установки газового пожаротушения

Установки газового пожаротушения способны потушить пожар в любой точке защищаемого помещения.

Наиболее часто газовое пожаротушение применяется в центрах хранения и обработки данных (дата-центрах), в коммутационных станциях, на силосах, в турбинных установках, в помещениях печатных прессов, в архивах.

Преимущество: газовое пожаротушение, в отличие от водяного, аэрозольного, пенного и порошкового, не вызывает коррозии защищаемого оборудования, а последствия его применения легко устранимы путем проветривания. При этом, в отличие от остальных систем, АГП могут работать при температуре: от -40° до +50°C.

Основной недостаток газовых систем пожаротушения: опасность для человека. Запрещено применение установок объемного углекислотного (СО2) пожаротушения в помещениях, которые не могут быть покинуты людьми до начала работы установки и в помещениях с большим количеством людей (50 человек и более).

Системы газового пожаротушения могут использоваться для ликвидации пожаров и возгорания электрооборудования, находящегося под напряжением.

Рис. 5. Использование системы газового пожаротушения для ликвидации пожаров и возгорания электрооборудования и серверов ЭВМ

Для помещений серверных специалистами ООО «ЭКСПЕРТ-01» разработан вариант модульной установки газового пожаротушения. В качестве огнетушащего вещества применяется газовый огнетушащий состав «Хладон 227еа» по ТУ 2412- 157-05807960-2007. Для хранения хладона и выпуска его в защищаемое помещения примененен серийно выпускаемый модуль газового пожаротушения LPG-128, емкостью 26,8 л с электропуском.

Особенности и отличия дренчерных систем

В отличии от спринклерных, дренчерные установки автоматического пожаротушения оборудованы оросителями не имеющими тепловых замков. Соответственно, трубопровод не наполнен огнетушащим веществом, а начало процесса пожаротушения происходит после открытия запорного клапана, блокирующего доступ к центральному резервуару. Активация пожаротушения производится вручную или после сигнала тревоги пожарной сигнализации. В системах умный дом дренчерные установки автоматического пожаротушения подключены к системе управления тревожно-пожарной сигнализации напрямую. Процесс тушения пожара может начинаться сразу после обнаружения очага возгорания или после подтверждения команды с центрально пульта или дистанционно с телефона.

Срабатывание и принцип функционирования

Принцип работы дренчерной систем

1. Обнаружение очага возгорания производят датчики (задымления, горения или температуры) системы тревожно-пожарной сигнализации, после чего сигнал тревоги передается на пульт охраны, мобильное устройство связи и управления владельцу дома и в центральный контроллер системы пожаротушения;
2. Сигнал сверяется с пороговыми значениями, занесенными в память контроллера. В некоторых системах с адресными детекторами возможна настройка различных значений для разных помещений дома, в зависимости от их назначения:
   1. для кухни ограничивают уровень задымления,
   2. для ванной комнаты уровень температуры и т.п. такие индивидуальные настройки важны для снижения вероятности ложного срабатывания;
3. При активации системы пожаротушения происходит включение насосной станции и разблокировка нескольких запорных клапанов:
   1. От баллона с вытесняющим газом;
   2. От сети трубопроводов;
4. Огнетушащее вещество направляется в трубопровод из автономного локального резервуара или системы водоснабжения через демпферную емкость;
5. Вода, распыляемая над зоной возгорания, может насыщаться огнетушащими химическими добавками, существенно повышающими эффективность пожаротушения.

Основные технические характеристики и преимущества

Автоматические дренчерные установки пожаротушения имеют следующие преимущества:

• Быстрая реакция на возникновение очага возгорания, который может определяться по нескольким параметрам:
  • Сигнал детектора пламени или инфракрасного датчика тепла. Обычно, для жилых помещений в системе умный дом, предусматривается срабатывание при достижении граничной температуры 65-75°С или ее скачкообразного, резкого повышения на 15-20°С.
  • Для кухонь целесообразно использовать несколько способов обнаружения возгорания (температура, дым, наличие открытого пламени) совокупно;
• Насосы стандартной установки могут генерировать напор жидкости 100-600 м3/час, что обеспечивает практически мгновенное наполнение даже разветвленных трубопроводов и незначительное время отклика системы на обнаружение возгорания;
• Система способна контролировать большие помещения или строения со сложной планировкой;
• Дренчерная установка не требует реконструкции, замены элементов или дополнительной наладки после срабатывания. После восстановления позиции запорных клапанов в положение закрыто и наполнения резервуара огнетушащим веществом установка готова к повторной активации;
• Основным преимуществом является возможность использования в качестве огнетушащего вещества пены или газа, что ведет к минимизации материальных потерь от воздействия воды.

Правила монтажа и расчета

Согласно действующим нормативам дренчерные установки автоматического пожаротушения для жилых помещений должны соответствовать следующим параметрам:

• Отдельный дренчер должен контролировать площадь не более 9м2;
• Расстояние между распылителями на менее 3 м, от стены не менее 1,5 м;
• Объем огнетушащего вещества на основе воды не менее 0,5л/сек на 1 м2 помещения;
• Скорость подачи воды в распределительных магистралях не менее 10м/сек, а в трубопроводах питающих распылители не менее 3м/сек;
• Целесообразно устанавливать отсекающие распылители с направленной струей в дверных проемах для блокировки распространения огня;
• Для создания водяных завес применяются дренчеры с розеточным рассекателем и диаметром отверстия 10, 12, 16 мм, а для тушения в помещениях 12 мм лопаточные дренчеры.

Достоинства и недостатки

Прежде всего о преимуществах:

• Модули, установки АУП-ТРВ – это готовое, комплектное оборудование, которое можно быстро установить на объекте, по сравнению с монтажом, например, спринклерной системы пожаротушения.
• За счет того, что распыляемый оросителями модулей/установок водяной туман не опасен для дыхания людей, можно вести эвакуацию из защищаемых помещений во время работы АУП-ТРВ.
• Минимальные повреждения содержимого помещений, по сравнению с дренчерными/спринклерными и порошковыми системами пожаротушения.
• За оборудованием модульных АУП-ТРВ необходим минимальный контроль/уход, сходный за содержанием переносных/передвижных огнетушителей, а плановое техническое обслуживание мало чем отличается от перезарядки огнетушителей.

Как водится, не обошлось и без недостатков:

• В отличие от привычных дренчерных, спринклерных водяных АУПТ запас ОТВ, вытесняющего газа, следовательно, время работы модуля/установки тушения ТРВ ограничено. Его может не хватить для ликвидации очага пожара, в лучшем случае будет достаточно для его локализации. Хотя существуют установки с компрессорным способом подачи вытесняющего агента, но сложность системы значительно скажется на цене изделий, а также потребует дорогостоящей водоподготовки, для того, чтобы мелкие отверстия оросителей не забивались механическими примесями, минеральными осадками.
• Высокая стоимость комплекта оборудования, чем грешат большинство отечественных производителей, не говоря о зарубежных компаниях.
• Необходимость монтажа АПС в защищаемых помещениях, что не нужно при выборе спринклерной водяной системы.

Выводы: выбор модулей, установок пожаротушения ТРВ собственнику, руководителю защищаемого объекта стоит делать, основываясь на проектных решениях или заключении специалистов в области ПБ, а не на рекламных буклетах от производителей, нарекших такие системы пожаротушения универсальными.

Системы порошкового пожаротушения

Системы порошкового пожаротушения модульного типа предназначены для автоматического обнаружения пожара, передачи сообщения о пожаре дежурному персоналу, автоматической локализации и тушения пожара. Применяются для ликвидации пожаров A,B,C и D – электрооборудования (электроустановок под напряжением).

Принцип действия – подача в зону горения мелкодисперсного порошкового состава.

Рис. 7. Системы порошкового пожаротушения

Системы порошкового пожаротушения имеют широкое применение – ими оборудуются масляные подвалы, компрессорные, насосные станции, металлообрабатывающие и сталепрокатные заводы, самолетные ангары, нефтеперегонные станции, котельные, лаборатории.

Системы модульного пожаротушения состоят, как правило, из технологической и электротехнической части.

В настоящее время существуют радиоканальные модульные системы порошкового пожаротушения, для монтажа которых не требуется прокладка кабельных линий, что облегчает установку системы на эксплуатируемом объекте или там где закончена чистовая отделка.

Недостатки порошковых систем пожаротушения: обладают прямым ингаляционным воздействием на человека, запрещена работа автоматических установок порошкового пожаротушения в помещениях с системами противодымной вентиляции.

Модули порошкового пожаротушения «Бизон-П55» применяются в автоматических установках порошкового пожаротушения и предназначены для хранения и подачи огнетушащего порошка. В зависимости от марки используемого огнетушащего порошка модули применяются при тушении или локализации пожаров классов А (горение твёрдых веществ), В (горение жидких веществ), С (горение газообразных веществ), а также электрооборудования, находящегося под напряжением.

Важным преимуществом «Бизона» и отличием его от других автоматических средств пожаротушения является то, что он не требует разводки трубопровода – при установке огнетушащего средства в помещении достаточно укрепить его на стене. Особенности внутреннего устройства модуля обеспечивают равномерное распределение порошка по всему защищаемому объёму.

Отсутствие химически активных компонентов позволяет использовать «Бизон» в картинных галереях, музеях и архивах, модуль экологически безопасен для окружающей среды.

Защищаемый объем:

• 45 м3 – при температуре от +5оС до +50оС,
• 25 м3 – при температуре от –20оС до +5оС,
• 70 м3 – при пожаре класса А;
• продолжительность подачи огнетушащего порошка – не более 15с;
• инерционность срабатывания – не более 1с;
• диапазон рабочих температур – от –20оС до +50оС;
• масса огнетушащего порошка – 5 кг;
• тип огнетушащего порошока – «Феникс АВС–70»;
• рабочее давление в емкости с порошком – 0,7МПа;
• габаритные размеры – 205х750х305мм.;
• масса – 31 кг;
• ток срабатывания пиропатрона – 2А.

Специалистами отдела НИОКР компании Каланча был разработан новый принцип автоматического пожаротушения – технология комбинированного газопорошкового автоматического пожаротушения. Газопорошковый модуль объёмного пожаротушения «BiZone» – сочетает в себе эффективность газовых и экономичность порошковых систем автоматического пожаротушения. Возможны различные варианты исполнения модуля: объёмный и площадной, с разводкой трубопровода и без разводки.

Огнетушащая смесь равномерно распределяется по всему защищаемому объему и эффективно подавляет очаги возгорания в любой точке защищаемого объема. У модуля есть и другие преимущества:

• эффективно тушит очаги класса А (твердые вещества) и подавляет процессы горения тлеющих материалов;
• температура огнетушащего вещества «BiZone» менее 20ºС, что исключает возможность модуля стать источником вторичного возгорания;
• модуль органично вписывается в любую штатную систему пожарной автоматики и является основным её элементом;
• в основе огнетушащей смеси – углекислый газ и минеральный порошок, что делает это средство пожаротушения экологически безопасным для окружающей среды;
• огнетушащая смесь сохраняет имущество;
• после процесса пожаротушения остатки порошка легко удаляются пылесосом;
• модули автоматического пожаротушения «BiZone» имеют возможность многоразового использования – они могут перезаряжаться.

Нельзя тушить этим модулем горючие материалы, склонные к самовозгоранию и тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.); химические вещества и их смеси, пирофорные и полимерные материалы, склонные к тлению и горению без доступа воздуха; возгорания металлов, сплавов, металлоорганических соединений.

Автоматическая

Предназначена для поверхностного локального тушения очагов пожаров класса А, В, а также электрооборудования напряжением до 1 тыс. В.

АУП-ТРВ, по мнению как отечественных, так и зарубежных специалистов эффективна для защиты следующих объектов, отдельных важных помещений в них:

• Жилых домов, квартир.
• Детских садов, яслей.
• Домов престарелых, интернатов.
• Учреждений образования.
• Больниц, госпиталей.
• Гостиниц, отелей, санаториев, общежитий.
• Промышленного кухонного оборудования.
• Кают, машинных отделений, коридоров судов/кораблей.

Как видно из списка, это в основном жилые помещения небольшой площади и высоты с невысокой пожарной нагрузкой. Приоритет использования тонкораспыленной воды вместо спринклерных/дренчерных установок, а уж тем более порошковых, газовых, вполне понятен – это обеспечение безопасности людей.

Хотя производители ратуют за широкое использование АУП-ТРВ для тушения торговых и офисных центров, подземных автостоянок, производственных/складских помещений, кабельных тоннелей, архивов, музеев и книгохранилищ, даже объектов нефтегазового сектора промышленности (!), специалисты считают это не более чем рекламным посланием собственникам зданий/сооружений, руководству предприятий организаций.

В большинстве случаев с тушением таких объектов неплохо справляются традиционные водяные установки, а для тушения специфических особо важных помещений разработаны порошковые и газовые системы пожаротушения; а использование там АУП-ТРВ, что подтверждается расчетами – неэффективно. Чтобы понять, когда и кому необходимы системы, модули АУП-ТРВ стоит сравнить плюсы и минусы их приобретения и использования.

Расчет количества автоматического пожаротушения МУПТВ

Тонкораспыленное тушение проектируется по ТУ и инструкции производителя, где указано:

• охватываемая площадь;
• расход;
• продолжительность распыла;
• расстояние между оросителями;
• диаметр труб;
• интенсивность;
• обеспечиваемый напор.

Расчет учитывает НПБ 88-2001, ГОСТ Р 53288-2009 и зависит от класса пожароопасности, высоты потолков, складированных материалов. Для монтажа требуется разработка технических условий, поскольку многие нормы по ТРВ не конкретизированы в ППБ.

Пример: для помещения 1 кат. площадью 90 кв. м:

• интенсивность и расход установки:
  • от 0,04 л/сек./м. кв.;
  • для водяной завесы – 0,5 л/сек./ на 1 м ширины;
• продолжительность от 20 мин.;
• давление из расчета 0,07 МПа на каждый метр высоты;
• 10% запас.

Принцип действия установки

Единой конструкции аппарата высокого давления не существует, но принцип действия сводится к техническому решению процесса распыления реагента до состояния тумана. Диаметр капли распылённой воды для наиболее эффективного действия должен составлять 100-200 мкм.

Упрощённо схема установки пожаротушения тонкораспылённой водой имеет вид агрегата, составленного из отдельных узловых устройств и реагента пожаротушения.

Резервуар с водой соединён рукавом высокого давления с газовым баллоном, снабженным запорно-пусковым устройством. Зона защиты от пожара оснащена оросителями. При сигнале датчика возгорания устройство на баллоне срабатывает, открывая проникновение газа-вытеснителя через рукав в пожарную ёмкость. Образованная газо-жидкостная смесь по трубопроводу подаётся к оросителям.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой бывают двух типов:

1. высокого давления. Снабжены баллонами с азотом или насосами высокого давления. Необходимая консистенция пожаротушительной смеси достигается механическим путём;
2. низкого давления. Установка снабжена раздельным хранением пускового количества газа. В сформированную газо-жидкостную смесь дополнительно вводятся огнетушащие вещества.

И, как минус, в части эксплуатационных достоинств системы пожаротушения тонкораспыленной водой, воспринимается необходимость устройства специальной системы водоподготовки.

К несомненным положительным эксплуатационным качествам систем можно отнести экономию вещества. При тушении водой обычными способами размер капли наблюдается от полутора до 2 мм. В таком формате эффективный расход воды составляет примерно 30 %. Остальная часть не борется с огнём, а выступает как излишки, наносящие дополнительный вред ценностям в зоне пожаротушения.

Эффективность локализации огня резко возрастает при уменьшении диаметра капли до 150 мкм. Маленький размер способствует увеличению охлаждающей способности, увеличивает проникновение и большую площадь покрытия зоны горения при расходе воды примерно 1,5 л на кв.м
.

Потребность в большом количестве жидкости снижается, что уменьшает количество излишне пролитого реагента на спасаемые ценности, без сомнения оценится, к примеру, в библиотеках, музеях или архивах.

Кроме этих объектов, системы пожаротушения тонкораспыленной водой рекомендуется устанавливать на многоуровневых автомобильных парковках закрытого типа, в развлекательных, торговых и спортивных комплексах, кинотеатрах, выставочных павильонах, картинных галереях, гостиницах и в других объектах с массовым нахождением людей.

На эксплуатационные качества установок модульного типа не влияет количество источников возгорания и их расположение в зоне огня. Система достаточно проста в монтаже, не зависит от внешних источников энергоносителей.Дополнительным плюсом является нетоксичность реагентов системы пожаротушения ТРВ.

Существуют установки АУПТ, где в качестве (ОТВ) используется порошок, газ, имеющие в ряде случаев преимущества перед водой. Тем не менее по-прежнему самые распространенные стационарные системы пожаротушения – водяные.

Объяснение этому лежит на поверхности, вернее, течет из каждого водопроводного крана – доступность, низкая стоимость даже при огромных расходах, объемах на локализацию/ликвидацию , практически неограниченный или вполне достаточный для этих целей запас в наружных сетях, пожарных водоемах (резервуарах).

Он несложен:

• После срабатывания , тепловых, извещателей пламени, а в отдельных случаях в помещениях производств, имеющих высокую категорию по взрывопожароопасной опасности, взрывозащищенных пожарных извещателей, прибор АПС подает управляющий сигнал на включение запорного механизма пускового баллона модуля тушения АУП-ТРВ.
• Возможно также начало работы системы тушения распыленной водой с помощью , выполняющих функцию пускового устройства установки (модуля)/системы АУП-ТРВ.
• Вытесняющий газ поступает в резервуар с ОТВ (очищенная вода, часто со специальными добавками).
• Получившаяся огнетушащая смесь под давлением поступает в разводящий (питающий), а затем в распределительные трубопроводы, смонтированные под потолком защищаемого помещения, к оросителям, выбрасывающим смесь в виде тонкораспыленной воды, называемой часто водяным туманом, эффективно подавляющим очаг пожара.
• Управление/контроль за выпуском ОТВ выполняется автоматически, дистанционно по показаниям сигнализатора давления смеси, установленном на питающем трубопроводе модуля установки. При превышении контрольного значения давления в резервуаре с ОТВ срабатывает предохранительный клапан (мембрана).

Технология и особенности систем пожаротушения тонкораспыленной водой

Тушение большинства количества пожаров осуществляется посредством использования воды. Статистика предоставляет данные в 90%. Одним из вариантов выступает тонкораспыленная вода, которая представлена в виде мелкодисперсных капель.

Технология процесса подразумевает наличие узловых устройств и реагента на установках пожаротушения, давление в которых превышает 250 бар. На выходе из агрегата вода превращается в туман. Благодаря наличию специальной системы водоподготовки размер капли в диаметре составляет порядка 0,1-0,2 мм.

Особенностью метода выступает поверхностный охват площади горения. Однако, из-за микроскопических размеров капель объем воздействия увеличивается в разы. Под влиянием повышенных температур вода испаряется, образуется облако, защищающее очаг возгорания от доступа кислорода. Тем самым огонь не распространяется дальше, постепенно затухает.

Еще одной особенностью выступает способность парообразного облака впитывать частицы процесса горения. Тем самым снижается уровень задымления. По завершении тушения подача воды осуществляется еще порядка 15 минут для предотвращения повторного возгорания.

Принцип действия установки

Единой конструкции аппарата высокого давления не существует, но принцип действия сводится к техническому решению процесса распыления реагента до состояния тумана. Диаметр капли распылённой воды для наиболее эффективного действия должен составлять 100–200 мкм.

Упрощённо схема установки пожаротушения тонкораспылённой водой имеет вид агрегата, составленного из отдельных узловых устройств и реагента пожаротушения.

Резервуар с водой соединён рукавом высокого давления с газовым баллоном, снабженным запорно-пусковым устройством. Зона защиты от пожара оснащена оросителями. При сигнале датчика возгорания устройство на баллоне срабатывает, открывая проникновение газа-вытеснителя через рукав в пожарную ёмкость. Образованная газо-жидкостная смесь по трубопроводу подаётся к оросителям.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой бывают двух типов:

1. высокого давления. Снабжены баллонами с азотом или насосами высокого давления. Необходимая консистенция пожаротушительной смеси достигается механическим путём;
2. низкого давления. Установка снабжена раздельным хранением пускового количества газа. В сформированную газо-жидкостную смесь дополнительно вводятся огнетушащие вещества.

Специалисты выделяют ряд зачастую повторяющихся ошибок при монтаже непрофессионалами установок тонкодисперсного распыления воды для пожаротушения. Во избежание дефектов функционирования системы в целом или усложнение её работы не следует:

• устанавливать баллоны с газом недостаточного количества, требуемого площадью зоны защиты от пожара;
• размещать ёмкости с раствором для пожаротушения на большом расстоянии от оросителей, а баллонов с газом на неоптимальном удалении от резервуара;
• неэффективно разделять на секции зоны защиты от пожара;
• размещать резервуары с водой на неоправданно низкой высоте.

имеет смысл использовать в одном помещении или в нескольких небольших по объёму и площади.

Преимущества от применения модулей ТРВ

Модульное ТРВ пожаротушение имеет большое количество преимуществ, к которым относятся:

• За счет создания аэрозолей площадь поверхности водяных частичек очень большая, а вода имеет большую теплоемкость, благодаря которой частицы забирают на себя всю тепловую энергию и окружающая температура резко снижается. При снижении температуры химическая реакция горения в атмосфере кислорода начинает замедляться;
• Во время тушения возгорания образуется большое количество водяного пара, который заполняет весь объем помещения, просачивается в каждые поры и трещины;
• За счет микронного размера частиц воды, она сорбируется на поверхности различных объектов, создавая тонкую водяную пленку, препятствующую дальнейшему распространению пожара;
• Данные агрегаты имеют более высокие эксплуатационные качества за счет того, что в пассивном режиме в них не поддерживается какое-то постоянное избыточное давление;
• Низкая стоимость тушения пожара по сравнению с традиционными методами за счет небольшого расхода воды и низкой стоимости самих устройств.