Газовое пожаротушение: механизмы и сферы применения
Тушение газовыми огнетушащими составами применяется там, где использование других типов огнетушащих веществ (ОТВ) невозможно, неэффективно или нецелесообразно ввиду требований по сохранению функциональности технологического и электронного оборудования защищаемого объекта или неприемлемости нанесения ущерба имуществу, который неизбежен при использовании других типов ОТВ.
Качественным отличием систем автоматических установок газового пожаротушения (АУГПТ) являются следующие их характеристики:
- не повреждают защищаемое имущество и инженерную инфраструктуру;
- имеют 100%-ную проникающую способность, отсутствие теневых зон;
- позволяют проводить тушение оборудования под напряжением без необходимости обесточивания;
- имеют большой срок службы;
- требуют минимального регламентного обслуживания на объекте;
- несут низкие эксплуатационные затраты.
Все эти факторы являются решающими при выборе типа системы пожаротушения на объекте.
Газовые огнетушащие вещества
Применение газовых огнетушащих веществ (ГОТВ) для пожаротушения началось в 40-х гг. XX века. Основным применяемым ГОТВ был диоксид углерода – CO2. Для своего времени это было прорывным решением, не лишенным недостатков, которые ограничили применение углекислоты в узком секторе. Упоминание диоксида углерода подводит к необходимости общей классификации газовых огнетушащих веществ по основным физико-химическим и эксплуатационным характеристикам.
Классификация ГОТВ
Применяемые для пожаротушения газы делятся по двум основным группам – сжижаемые и сжимаемые.
К сжижаемым газам относятся диоксид углерода CO2 и химические газы – хладоны и фторированный кетон. К сжимаемым газам относятся чистые инертные газы – аргон, азот и смесь этих газов с CO2 – инерген. Сжижаемые газы также делятся на две подгруппы: имеющие давление собственных паров (например, CO2 и Хладон 23) и без давления паров. Наличие давления собственных паров накладывает на эту группу дополнительные требования в части контроля массы вещества, который возможен только взвешиванием.
Механизмы тушения
Другим классификатором для ГОТВ является механизм тушения:
- CO2 (объемное тушение) и инертные газы вытесняют кислород до порогового значения, при котором невозможно поддержание реакции горения.
- Хладоны разрушают реакцию горения химическим ингибированием.
- Фторкетон прекращает горение интенсивным отбором тепловой энергии от источника и, в незначительной доле, ингибированием.
Области применения газовых огнетушащих веществ
Инертные газы и CO2
Имея неоспоримые достоинства, эти огнетушащие вещества обладают также рядом недостатков, которые в балансе совокупных характеристик перевешивают в пользу выбора других типов ГОТВ, а именно:
- ввиду высокого рабочего давления модуля от 150 до 300 бар (15–30 МПа) обязательна постановка баллонов на учет в органах Ростехнадзора и допуск к обслуживанию системы только сотрудников, имеющих специальную аттестацию;
- количество модулей, требуемых для защиты одного и того же объема, в сравнении с химическими газами, больше в четыре–пять раз;
- кратное увеличение удельной нагрузки на конструкционные элементы и перекрытия здания требует дополнительных прочностных расчетов и согласований;
- ввиду очень высокой концентрации инертных газов и CO2, когда при пуске установки в объем помещения добавляется 40 и более процентов газа, критично применение клапанов сброса избыточного давления (КСИД). Ошибки в расчетах КСИД приводят к частичному разрушению защищаемого помещения;
- летальная концентрация CO2 составляет 5% об., тогда как эффективная огнетушащая начинается от 34,9% об. (СП 485.1311500.2020, приложение Г, таблица Г.3, Н-гептан);
- инертные газы вызывают асфиксию при снижении концентрации кислорода ниже порогового значения, при котором невозможна реакция горения.
Инертные газы и CO2 нашли себя в эффективной защите газоперекачивающих агрегатов (ГПА), топливных емкостей и технологического оборудования, где их эксплуатационные ограничения не влияют на эффективность. Необходимо отметить, что CO2 демонстрирует непревзойденную эффективность в установках локального тушения, где углекислоте нет равных.
Хладоны и фторкетон
Наиболее широкое распространение получили химические газы хладоны и фторкетон, которые в основной массе лишены вышеперечисленных недостатков. Они применяются повсеместно, во всех отраслях промышленного, энергетического и нефтехимического производства, на объектах специального и общепромышленного (гражданского) назначения.
Химические газы – огнетушащие хладоны прошли через эволюционное развитие, первому поколению пришло на смену второе поколение. Хлорфторуглероды и бромфторуглероды уступили место озонобезопасным хладонам второго поколения. Однако и их время истекает, поскольку, будучи гидрофторуглеродами – парниковыми газами, хладоны второго поколения попали под экологическое регулирование на законодательном уровне и плановое сокращение производства и потребления. Ситуация на рынке газовых огнетушащих веществ претерпела значительные изменения и выглядит на сегодня следующим образом:
- уже сейчас на рынке испытывается дефицит огнетушащих хладонов, поскольку квоты выбираются оборотом газов для нужд охлаждения;
- единственным ГОТВ из химических газов, не подпадающим под ограничения, является Фторкетон ФК-5-1-12;
- текущая ситуация требует суверенизации нашей экономики и замыкания производственного цикла внутри страны или выхода на поставщиков, входящих в ограниченный перечень безрисковых;
- газовые огнетушащие вещества, за исключением CO2, азота, аргона и инергена, не производятся в России. все химические газы импортируются из КНР.
Некоторые ключевые моменты
- Зафиксирована неразрывная связь между параметрами оборудования и минимальной объемной огнетушащей концентрацией (МООК), получаемой при подтверждении соответствия ТР ЕАЭС 043/2017 при сертификационных или контрольных испытаниях.
- Определение минимальной нормативной объемной огнетушащей концентрации (НООК) 4,2% об. более не является константой, что предъявляет к проектировщику повышенные требования в части выбора технического решения и марки применяемого ГОТВ.
Таким образом, выкристаллизовалось понимание, что на всем цикле применения установок АУГПТ нет незначительных или несущественных моментов, которыми можно пренебречь, начиная с проектирования и заканчивая эксплуатацией оборудования, включая два цикла переосвидетельствования баллонов и поверки средств измерения.
Газовое пожаротушение
Оглавление
- Что такое газовое пожаротушение? (АУГПТ)
- Основные преимущества АУГПТ
- Принцип действия
- Состав системы
- Виды применяемых ОТВ
- Сравнительные характеристики популярных ОТВ
- Расчет характеристик АУГПТ
- ГОТВ Novec 1230
- Что такое хладон?
- ГОТВ Хладон 125
- ГОТВ Хладон 227еа
- Модуль изотермический для жидкой двуокиси углерода (МИЖУ)
- Перейти в каталог модулей газового пожаротушения
- Данные для связи: Проект, консультации, дополнительная информация.
Что такое газовое пожаротушение?
Автоматические установки газового пожаротушения (АУГПТ) или модули газового пожаротушения (МГП) предназначены для обнаружения, локализации и тушения пожара твердых горючих материалов, горючих жидкостей и электрооборудования в производственных, складских, бытовых и других помещениях, а также для выдачи сигнала пожарной тревоги в помещение с круглосуточным пребыванием дежурного персонала. Установки газового пожаротушения способны потушить пожар в любой точке объема защищаемого помещения. Газовое пожаротушение, в отличие от водяного, аэрозольного, пенного и порошкового, не вызывает коррозии защищаемого оборудования, а последствия его применения легко устранимы путем простого проветривания. При этом, в отличие от остальных систем, установки АУГПТ не замерзают и не боятся жары. Они работают в интервале температур: от -40С до +50С.
Наибольшее применение АУГПТ нашли для защиты помещений серверных и центров обработки данных. В соответствии с нормативной документацией, все помещения серверных площадью более 24 кв.м подлежат защите установкой пожаротушения.
Системы газового пожаротушения могут использоваться для ликвидации пожаров и возгорания электрооборудования, находящегося под напряжением.
Если сработала пожарная сигнализация и начался пуск газа, следует задержать дыхание и поспешить покинуть помещение.
Основные преимущества автоматических установок газового пожаротушения
- Тушение происходит по всему объему помещения
- Не имеет срока жизни в атмосфере
- Не содержит токсических компонентов
- Термически не разлагается, не образует коррозионных и ядовитых продуктов при контакте с огнем
- Применение газа полностью безопасно для чувствительного электронного оборудования, культурных и исторических ценностей, архивов и т.д.
- Тушение пожаров происходит за 10-30 секунд
- Не вызывает статического электричества при разгрузке
- Не вызывает значительных перепадов давления, поскольку хранится и разгружается в виде сухого газа
- Системы с газом способны обеспечивать независимую защиту сразу нескольких помещений от одной батареи баллонов, с использованием селекторных клапанов (есть установки, где защищается до 40 помещений от одной батареи)
- Баллоны с газом можно устанавливать на расстоянии до 150 метров от защищаемого помещения
Принцип действия
Принцип действия установок газового пожаротушения основан на снижении концентрации кислорода за счет поступления в зону реакции негорючего газа. При этом в случае сжиженных газов, их выпуск из баллона сопровождается снижением температуры, что ведет к уменьшению температуры и в зоне реакции. Автоматические установки газового пожаротушения предназначены для создания защитной среды в определенном объеме. Тушение пожара осуществляется заполнением помещения расчетным количеством огнетушащего вещества.
На практике существует два способа газового пожаротушения: объёмный и локально-объемный, однако наибольшее распространение получил объёмный способ. Учитывая экономическую точку зрения, локально-объёмный способ является выгодным только в тех случаях, когда объём помещения больше чем в шесть раз превышает объём, занимаемый оборудованием, которое принято защищать с помощью установок пожаротушения.
Состав системы
Огнетушащие газовые составы для систем пожаротушения применяются в составе автоматической установки газового пожаротушения (АУГПТ), которая состоит из основных элементов, таких как: модули (баллоны) или емкости для хранения газового огнетушащего вещества, огнетушащий газ, заправленный в модули (баллоны) под давлением в сжатом или сжиженном состоянии, узлы управления, трубопровод, выпускные форсунки, обеспечивающие доставку и выпуск газа в защищаемое помещение, приемно-контрольный прибор, пожарные извещатели.
Проектирование систем газового пожаротушения производится в соответствии с требованиями норм пожарной безопасности для каждого конкретного объекта.
Виды применяемых ОТВ
Сжиженные газовые огнетушащие составы: Двуокись углерода, Хладон 23, Хладон 125, Хладон 218, Хладон 227еа, Хладон 318Ц
Сжатые газовые огнетушащие составы: Азот, аргон, инерген.
Пример из каталога: Малогабаритный модуль МГП Импульс-20 (25-22,5-18)
В настоящее время популярными огнетушащими газовыми веществами (ГОТВ) являются:
ЗМ Novec 1230 (ФК-5-1-12) CF3CF2C(0)CF(CF3)2
Хладон 227ea (HFC-227ea, FM-200) С3F7H
Хладон 125 (HFC-125) С2F5H
Хладон 318Ц C4F8
Сравнительные характеристики популярных ОТВ
+ безопасен для здоровья человека;
+ безопасен для окружающей среды;
+ безопасен для электронного оборудования;
+ удобен в эксплуатации;
+ компактен при транспортировке;
+ срок службы до 30 лет, не требует регенерации;
— относительно высокая цена.
+ безопасен для здоровья человека;
+ безопасен для окружающей среды;
+ имеет высокий коэффициент заправки (~1.1 кг/л);
+ имеет высокую диэлектрическую проводимость (~2.0);
+ относительно невысокая цена;
— срок службы не более 15 лет в зависимости от проекта, требует регенерации;
— невысокий запас по безопасности
(превышение над нормативной
около 25%).
+ высокий процент использования;
+ высокая термическая стабильность;
+ безопасен для окружающей среды;
— ОПАСЕН для здоровья человека, недопустимо нахождение людей в зоне пожаротушения;
— низкий коэффициент заправки (~0.9 кг/л);
— низкая диэлектрическая проводимость (~0.95);
— низкий срок эксплуатации в зависимости от проекта, требует регенерации.
+ безопасен для здоровья человека;
+ безопасен для окружающей среды;
+ высокий коэффициент заправки (~1.1 кг/л);
+ низкий процент использования;
— низкий срок эксплуатации в зависимости от проекта, требует регенерации.
— относительно высокая цена;
Расчет характеристик АУГПТ
Расчет характеристик установки осуществляется по таким данным:
- количество и объем помещений,
- наличие подвесных потолков, дополнительных стен;
- площадь постоянно открытых проемов;
- микроклимат внутри здания (температура, влажность, давление);
- количество людей в помещении, режим их работы.
Компания производит установку модулей пожаротушения, распределительных и магистральных трубопроводов и пусковых систем, далее объединяя эти составные в единую контрольную систему.
Задачей фирмы-исполнителя также является сохранение прежнего внешнего вида помещения и его функциональности.
Окончание монтажных работ заключается в оформлении двух актов – выполненных работ и приема-передачи.
ГОТВ Novec 1230
УСТАНОВКИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ NOVEC 1230 ОБЕСПЕЧИВАЮТ:
- своевременное обнаружение возгорания автоматической установкой пожарной сигнализации;
- возможность задержки подачи газового огнетушащего вещества (ГОТВ) в течение времени, необходимого для эвакуации людей из защищаемого помещения;
- создание необходимой огнетушащей концентрации газового огнетушащего вещества (ГОТВ) в защищаемом объёме за время, необходимое для тушения пожара.
ОСОБЕННОСТИ ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ NOVEC 1230
Газовое пожаротушение Novec 1230 основано на свойствах химических веществ, называемыми «фторкетоны».
Фторкетон – класс новых химических веществ, который разработала компания 3М и активно применяет их в международной практике.
Фторкетон – прежде всего синтетическое органическое вещество. Молекула вместо атомов водорода заменена на атомы фтора, которые прочно связаны внутри с углеродным скелетом. Такое изменение делает вещество очень инертным при взаимодействии с другими молекулами.
Неоднократно проводимые ведущими международными компаниями тестовые испытания показывают, что фторкетоны являются эффективным огнетушащим веществом и демонстрируют высокий уровень воздействия при пожаре и при этом имеют низкий уровень воздействия с точки зрения экологии и токсичности.
СВОЙСТВА ГАЗОВОГО ПОЖАРОТУШЕНИЯ NOVEC 1230
Используемый агент газового пожаротушения в АУГПТ — 3M Novec 1230 Fire Protection Fluid (ФК-5-1-12) — представляет собой жидкость без цвета и без запаха, которую еще называеют «сухой водой». Такая жидкость значительно тяжелее воды в 1,6 раз и самое основное её преимущество — не проводит электричество.
3M Novec 1230 Fire Protection Fluid — обладает уникальной диэлектрической проницаемостью и не наносит ущерба и вреда электрическому оборудованию и не допускает короткого замыкания при воздействии на оборуддование. Такие свойства ГОТВ Novec 1230 позволяют применять его для защиты оборудования даже под напряжением.
3M Novec 1230 Fire Protection Fluid — при использовании очень быстро переходит в газообразное состояние из жидкого, при этом поглощает всю тепловую энергию огня.
3M Novec 1230 Fire Protection Fluid — после применения очень быстро испаряется за считанные секунды и не оставлет никакого налета и конденсата после его применения.
Если сравнивать огнетушащий газ Novec 1230 с другими составами, например, хладон-125, хладон-227, углекислота, инерген и пр., то у газового огнетушащего вещества 3M Novec 1230 Fire Protection Fluid самый высокий коэффициент по безопасности(!) Газ во время применения практически не снижает в помещении содержание кислорода и не наносит вреда органам зрения и дыхания человека.
Вся продукция оборудования для газового пожаротушения Novec 1230 соответствует Российским стандартам качества и полностью удовлетворяет основным требованиям сертификации, эксплуатации установленным практически во всех странах.
Что такое хладон?
Газовое пожаротушение Хладон пользуется большой популярностью в виду относительно невысокой стоимости системы хладонового пожаротушения, а также, благодаря особенным свойстам хладона (ингибирование химической реакции горения), количество огнетушащего состава для тушения пожара минимально.
Хладоны хранятся в модулях пожаротушения в сжиженном виде под давлением азота (газа-вытеснителя). Использование хладонов в системах газового пожаротушения считается безопасным при соблюдении требований по пожарной безопасности на защищаемом объекте. Огнетушащие концентрации по хладонам на порядок меньше опасных и даже смертельных контцентраций при длительности воздействия до 4 часов. Примерно пять процентов (5%) массы хладона подвергается термическому разложению, в результате токсичность среды при газовом пожаротушении хладоном будет значительно меньше токсичности продуктов пиролиза и разложения.
Газовое пожаротушение Хладон применяется в специализированных помещениях, в которых установка другого варианта защиты от пожара чревата серьезными материальными убытками и утерей важной информации, прменение газового пожаротушения хладон эффективно и безопасно, например:
- в помещениях для хранения культурных ценностей,
- в помещениях для размещения технологического оборудования,
- в помещениях с оборудованием под напряжением,
- в помещениях элекрощитовых, дизельных, генераторных,
- в помещениях с взрывоопасной средой,
- в помещениях с компьютерным и электронным оборудованием и пр.
Газовое пожаротушение Хладон обеспечивает:
- своевременное обнаружение пожара пожарной сигнализацией, входящей в состав автоматической установки газового пожаротушения
- возможность задержки подачи газового огнетушащего вещества в течение времени, необходимого для эвакуации людей из защищаемого помещения
- создание огнетушащей концентрации газового огнетушащего вещества в защищаемом объеме или над поверхностью горящего материала за время, необходимое для тушения пожара.
ОТВ Хладон 125
Хладон 125 (HFC-125) С2F5H
Негорючий и нетоксичный хладон 125 – это бесцветный газ, который широко используется в жилых и производственных зданиях. Несмотря на экологическую безопасность и равняющийся нулю показатель озоноразрушающего потенциала, в установках газового пожаротушения с использованием хладона 125, применяют при условии отсутствия людей в помещении.
— для защиты помещений без постоянного пребывания людей;
— озонобезопасен, не разрушает озоновый слой, озоноразрушающий потенциал (ОDP) = 0 ;
— остаточная концентрация кислорода после выпуска ГОТВ составляет 18 – 19 %, что обеспечивает свободное дыхание человека;
— выпуск хладона 125 производится в течении 10 секунд;
— для обеспечения транспортировки по трубам требуется газ-вытеснитель;
— контроль давления в модуле осуществляется по манометру;
— высокий показатель отношения качество/цена;
— входит в перечень газов, рекомендованных к применению на территории РФ — по Своду правил СП 5.13130.2009 и НПБ 88-2001.
Хладон 125 (HFC-125) — физико-химические свойства
| Наименование | Характеристика |
| Название 125, R125 | 125, R125, Пентафторэтан |
| Химическая формула | С2F5H |
| Применение системы | Пожаротушения |
| Молекулярный масса | 120,022 г/моль |
| Точка кипения | -48,5 ºС |
| Критическая температура | 67,7 ºС |
| Критическое давление | 3,39 МПа |
| Критическая плотность | 529 кг/м3 |
| Температура плавления | -103 °C Тип HFC |
| Озоноразрушающий потенциал | ODP 0 |
| Потенциал глобального потепления | HGWP 3200 |
| Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне | 1000 м/м3 |
| Класс опасности | 4 |
| Одобрено и признано | EPA, NFPA |
ОТВ Хладон 227еа
Хладон-227еа является одним из наиболее применяемых агентов в мировой индустрии газового пожаротушения, также известен под маркой FM200. Используется для тушения пожаров в присутствии людей. Экологически чистый продукт, не имеет ограничений к долгосрочному применению. Обладает более эффективными показателями тушения и более высокой себестоимостью промышленного производства.
При нормальных условиях имеет меньшую (в сравнении с Хладоном 125) температуру кипения и давление насыщенных паров, что повышает безопасность в использовании и расходы на транспортировку.
Газовое пожаротушение Хладон является эффективным средством для тушения пожара в помещениях, т.к. газ проникает моментально в самые труднодоступные места и заполняет весь объем помещения. Последствия приведения в действие установки газового пожаротушения Хладон легко ликвидируются после дымоудаления и проветривания.
Безопасноть людей при газовом пожаротушении Хладон определяется согласно требованиям нормативных документов НПБ 88, ГОСТ Р 50969, ГОСТ 12.3.046 и обеспечивается предварительной эвакуацией людей до подачи огнетушащего газа по сигналам оповещателей в течение предназначенной для этого временной задержки. Минимальная продолжительность временной задержки на эвакуацию определена НПБ 88 и составляет 10 с.
Модуль изотермический для жидкой двуокиси углерода (МИЖУ)
МИЖУ состоит из резервуара горизонтального для хранения СО2, запорно-пускового устройства, приборов контроля количества и давления СО2, холодильных агрегатов и щита управления. Предназначены модули для защиты помещений объемом до 15тыс.м3. Максимальная вместимость МИЖУ — 25т СО2. В модуле хранится, как правило, рабочий и резервный запас СО2.
Дополнительным преимуществом МИЖУ является возможность его установки вне здания (под навесом), что позволяет существенно экономить производственные площади. В отапливаемом помещении или теплом блок-боксе устанавливаются только устройства управления МИЖУ и распределительные устройства УГП (при наличии).
МГП с вместимостью баллонов до 100 л в зависимости от типа горючей нагрузки и заправленного ГОТВ позволяют защитить помещение объемом не более 160 м3. Для защиты помещений большего объема требуется установка 2-х и более модулей.
Технико-экономическое сравнение показало, что для защиты помещений объемом более 1500 м3 в УГП целесообразнее применять модули изотермические для жидкой двуокиси углерода (МИЖУ).
МИЖУ предназначен для противопожарной защиты помещений и технологического оборудования в составе установок газового пожаротушения двуокисью углерода и обеспечивает:
- подачу жидкой двуокиси углерода (ЖУ) из резервуара МИЖУ через запорно-пусковое устройство (ЗПУ), заправку, дозаправку и слив (ЖУ);
- длительное бездренажное хранение (ЖУ) в резервуаре при периодически работающих холодильных агрегатах (ХА) или электронагревателях;
- контроль давления и массы ЖУ при заправке и эксплуатации;
- возможность проверки и настройки предохранительных клапанов без сброса давления из резервуара.
Обратная свзяь
Фирма ООО «Пожарная безопасность» предлагает своим клиентам полное сопровождение в области газового пожаротушения: начиная от проектирования и подбора оборудования до монтажа и пуско-наладочных работ. Для получения дополнительной информации по АУГПТ, МГП, проектированию — обращайтесь к нашим специалистам по электронной почте info@pb-russia.ru; по бесплатному номеру 8 (800) 500-77-55 ; или заказав обратный звонок Заказать звонок
Источник https://www.secuteck.ru/articles/gazovoe-pozharotushenie-mekhanizmy-i-sfery-primeneniya
Источник https://pb-russia.ru/doc/pb_info/Gas_fire_fighting/