Тема № 4.7 (Практическое занятие12) Расчёт и проектирование водяных и пенных АУПТ

1. Обоснование выбора огнетушащего вещества

Правильный выбор огнетушащего вещества базируется на знании проектировщиком требований нормативных документов и физико-химических свойств горючей нагрузки.

Выбор огнетушащего вещества (ОТВ) происходит с учетом следующих требований:

1. Необходимо обеспечить высокую эффективность тушения пожара. При выборе ОТВ руководствуются ГОСТами на АУПТ, справочником РТП, другими справочными изданиями;

2. Необходимо учитывать объемно-планировочные решения защищаемого помещения и особенности технологического процесса;

3. Необходимо обеспечить минимальный возможный ущерб от применения ОТВ, возможность утилизации, экологические вопросы;

4. Необходимо учитывать возможность длительного хранения, доступность и стоимость ОТВ;

5. Выбранное ОТВ должно иметь сертификаты соответствия и пожарной безопасности.

При отработке второго учебного вопроса (15 мин)основной преподаватель доводит информацию о выборе пуска и вида АУПТ.

2. Обоснование необходимости и особенности выбора пуска и вида АУПТ.

Метод тушения устанавливается в результате представления о характере развития пожара на рассматриваемом объекте и наиболее рациональных способах его ликвидации. В зависимости от конкретных условий (вид пожарной нагрузки и ее размещения и др.) принимают:

1. Поверхностное тушение;

2. Объемное тушение;

3. Локальное тушение;

4. Комбинированное тушение.

Объемное тушение часто применяют в помещениях со сложными объемно-планировочными решениями, с наличием большого количества скрытых полостей. Объемное тушение нельзя использовать при большом количестве открытых проемов.

Тросовый пуск наиболее предпочтителен для небольших помещений с ровными перекрытиями.

Гидравлический пуск часто используется во взрывоопасных помещениях.

Пневматический пуск применяется преимущественно во взрывоопасных неотапливаемых помещениях.

Наименьшая инерционность у электропуска с дымовыми и световыми пожарными извещателями.

Расчет и проектирование электропуска проводится аналогично автоматической установке пожарной сигнализации. Расчет и проектирование гидравлического, пневматического и тросового пуска проводится аналогично спринклерным установкам пожаротушения.

Основы выбора побудительной системы

Преподаватель объясняет курсантам особенности выбора побудительной системы. Необходимо довести до курсантов логику выбора побудительной системы, обратив их внимание на инженерные особенности всех типов побудительных систем. В ходе рассмотрения вопроса рекомендуется проведение краткого опроса курсантов для определения уровня, закрепления и углубления знаний, полученных на предыдущих занятиях. Примернее вопросы:

Принцип действия гидравлической побудительной системы.

Принцип действия пневматической побудительной системы.

Принцип действия механической побудительной системы.

Принцип действия электрической побудительной системы.

Определив уровень знаний курсантов преподаватель поясняет вопросы, вызвавшие сложности и переходит к обоснованию выбора побудительной системы.

Способ пуска зависит от особенностей пожарной опасности и объемно-планировочных решений защищаемого помещения. Различают следующие способы автоматического пуска (виды побудительных систем):

1. Гидравлический (побудительный трубопровод со спринклерами, заполненный водой под давлением);

2. Пневматический (побудительный трубопровод со спринклерами, заполненный воздухом под давлением);

3. Механический (тросы с легкоплавкими замками);

4. Электрический (автоматические пожарные извещатели);

5. Комбинированный.

При этом необходимо учитывать, что АУПТ (кроме спринклерных) должна иметь дублирующий ручной пуск (дистанционный или местный).

Поверхностное тушение используют в помещениях с равномерно распределенной пожарной нагрузкой без наличия скрытых полостей.

При отработке третьего учебного вопроса (10 мин)основной преподаватель доводит информацию о побудительных системах.

3. Основы выбора побудительной системы

Принцип действия гидравлической побудительной системы.

Принцип действия пневматической побудительной системы.

Принцип действия механической побудительной системы.

Принцип действия электрической побудительной системы.

6. Гидравлический (побудительный трубопровод со спринклерами, заполненный водой под давлением);

7. Пневматический (побудительный трубопровод со спринклерами, заполненный воздухом под давлением);

8. Механический (тросы с легкоплавкими замками);

9. Электрический (автоматические пожарные извещатели);

10. Комбинированный.

При отработке четвертого учебного вопроса (10 мин)основной преподаватель доводит информацию о гидравлическом расчете.

4. Гидравлический расчет.

Методика расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении

водой и пеной низкой кратности

Алгоритм расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пенойнизкой кратности

Выбирается в зависимости от класса пожара на объекте вид огнетушащего вещества (разбрызгиваемая или распыленная вода либо пенный раствор).

Осуществляется с учетом пожароопасности и скорости распространения пламени выбортипа установки пожаротушения — спринклерная или дренчерная, агрегатная или модульная либоспринклерно-дренчерная, спринклерная с принудительным пуском.

П р и м е ч а н и е — В данном приложении, если это не оговорено особо, под оросителем подразумеваетсякак собственно водяной или пенный ороситель, так и водяной распылитель.

Устанавливается в зависимости от температуры эксплуатации АУП тип спринклерной установки пожаротушения (водозаполненная или воздушная).

Определяется согласно температуре окружающей среды в зоне расположения спринклерных оросителей номинальная температура их срабатывания.

Принимаются с учетом выбранной группы объекта защиты (по приложению Б и таблицам 5.1—5.3 настоящего СП) интенсивность орошения, расход огнетушащего вещества (ОТВ), максимальная площадь орошения, расстояние между оросителями и продолжительность подачи ОТВ.

Выбирается тип оросителя в соответствии с его расходом, интенсивностью орошения и защищаемой им площадью, а также архитектурно-планировочными решениями защищаемого объекта.

Намечаются трассировка трубопроводной сети и план размещения оросителей; для наглядности трассировка трубопроводной сети по объекту защиты изображается в аксонометрическомвиде (необязательно в масштабе).

Выделяется диктующая защищаемая орошаемая площадь на гидравлической план-схемеАУП, на которой расположен диктующий ороситель.

Проводится гидравлический расчет АУП:

- определяется с учетом нормативной интенсивности орошения и высоты расположения оросителя по эпюрам орошения или паспортным данным давление, которое необходимо обеспечить удиктующего оросителя, и расстояние между оросителями;

- назначаются диаметры трубопроводов для различных участков гидравлической сети АУП; приэтом скорость движения воды и раствора пенообразователя в напорных трубопроводах должна составлять не более 10 м/с, а во всасывающих — не более 2,8 м/с;

диаметр во всасывающих трубопроводахопределяют гидравлическим расчетом с учетом обеспечения кавитационного запаса применяемогопожарного насоса;

- определяется расход каждого оросителя, находящегося в принятой диктующей защищаемойплощади орошения (с учетом того обстоятельства, что расход оросителей, установленных на распределительной сети, возрастает по мере удаления от диктующего оросителя) и суммарный расходоросителей, защищающих орошаемую ими площадь;

- производится проверка расчета распределительной сети спринклерной АУП из условия срабатывания такого количества оросителей, суммарный расход которых и интенсивность орошения напринятой защищаемой орошаемой площади составят не менее нормативных значений, приведенныхв таблицах 5.1—5.3 настоящего СП. Если при этом защищаемая площадь будет менее указанной втаблицах 5.1—5.3, то расчет должен быть повторен при увеличенных диаметрах трубопроводов распределительной сети. При использовании распылителей интенсивность орошения или давление удиктующего распылителя назначаются по нормативно-технической документации, разработанной вустановленном порядке;

- производится расчет распределительной сети дренчерной АУП из условия одновременной работы всех дренчерных оросителей секции, обеспечивающей тушение пожара на защищаемой площади.

Преподаватель разъясняет курсантам методику расчета водяных и пенных АУПТ согласно СП 5.13130.2009 на основе примера расчета. Пример расчета выполняется на доске под запись. Выполнение расчета сопровождается пояснениями, в ходе которых преподаватель поясняет значение элементов уравнений, их физический смысл.

Для лучшего понимания курсантами методики расчета, преподаватель демонстрирует слайды со схемами расстановки оросителей и аксонометрической схемой оросительной сети.

В качестве примера для расчета принимается расчет спринклерной установки водяного пожаротушения помещения целлюлозно-бумажного производства. Размеры 29х16х4 м, расстояние до насосной станции – 30 м. Производственный водопровод обеспечивает расход 40 литров в секунду и напор 30 метров водяного столба.

Решение.

Определение нормативных данных СП 5.13130.2009

1. Группа помещения – 2 (прил. В).

2. Интенсивность орошения водой I=0,12 л/(с×м²) (табл. 1).

3. Площадь, защищаемая одним оросителем f_ор=12 м² (табл. 1).

4. Площадь для расчета расхода воды F_р=240 м² (табл. 1).

5. Продолжительность работы установки t_р=60 минут (табл. 1).

6. Максимальное расстояние между спринклерами l_с=4 м (табл. 1).

Нормативный расход воды:

Нормативное количество оросителей:

Фактическое количество оросителей выбирается из условия их равномерного размещения по защищаемой площади помещения с учетом ограничений по расстоянию между оросителями и между оросителями и стенами (расстояние между оросителями и стенами должно быть не более половины расстояния между оросителями) и ограничения по защищаемой площади:

Разработанная схема размещения оросителей и прокладки трубопроводов представлена на рисунке 1.

Рис.1. Схема размещения оросителей

Рис.2. Расчетная схема в аксонометрии

Количество оросителей, орошающих нормативную площадь равно 21 (видно из схемы размещения оросителей).

Расчетная схема в аксонометрии является непременным условием корректного гидравлического расчета.

Определяется «диктующий» (наиболее удаленный и высоко расположенный) ороситель. Если на «диктующем» оросителе будет обеспечен требуемый расход (т.е., при известной площади, защищаемой оросителем, требуемая интенсивность орошения), то на других оросителях требуемый расход будет обеспечен и подавно. «Диктующим» может быть выбран первый или четвертый ороситель. Выбираем первый ороситель.

Напор на диктующем оросителе равен:

где расход из «диктующего» оросителя; к – коэффициент расхода оросителя (для спринклера с диаметром выходного отверстия 10 мм, к=0,31).

Реальный напор на оросителе лежит в рабочем диапазоне 5-100 м.в.ст., что обеспечит его эффективную работу.

Выбираем диаметр условного прохода трубопровода рядка:

где q_в – расход ветви рядка (так как на ветви находится два оросителя. то расход ветви рядка равен расходу двух оросителей); u_р – скорость потока воды в распределительном трубопроводе (не рекомендуется выбирать более 10 м/с) принята равной 5 м/с.

По таблице 1 приложения 2 принимаем наиболее близкую трубу электросварную большего диаметра 32 мм по ГОСТ 10704-76.

к₁=13,97.

Напор на втором оросителе:

Расход из второго оросителя:

Расход на участке 2-а:

Напор в точке а:

Расход первого рядка:

где q_3-а=q_2-а, так как ветви рядка одинаковые и симметричные.

Диаметр питающего трубопровода:

где u_п принимается равным половине скорости потока воды в распределительном трубопроводе:

u_п=2,5 м/с

По таблице 1, приложение 2 НПБ 88-2001* принимается наиболее близкая труба электросварная большего диаметра 125 мм по ГОСТ 10704-76.

к₁=13530.

Характеристика рядка:

Напор в точке б:

Расход второго рядка:

Расход на участке б-в:

Напор в точке в:

Расход третьего рядка:

Расход на участке в-г:

Напор в точке г:

Расход четвертого рядка:

Расход на участке г-д:

Напор в точке д:

Расход пятого рядка:

Расход оросителей, орошающих расчетную площадь:

Так как фактический расход больше нормативного, то требуемая интенсивность орошения будет обеспечена.

Потери на участке д-л:

где l_д-л=5×3+1+0,5=16,5 м (0,5 м – толщина стен помещения).

Потери в питающем трубопроводе:

где l_л-н=30+4-0,5=33,5м (0,5 м – высота патрубка насоса); к₂=34880 для труб наружного водоснабжения диаметром 150 мм ГОСТ 10704-76 (ближайший больший диаметр контрольно-пускового узла).

Потери в КПУ:

где e=8,68×10^-4, коэффициент потерь напора в КПУ (паспортные данные КПУ). В случае отсутствия паспортных данных потери напора в КПУ принимаются равными 1 метру водяного столба.

Напор на насосе:

где 1,2 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери на изгибах; 4м – высота размещения оросителей; åh – суммарные потери напора в трубопроводах.

Полученным значениям напора 31,24 метра водяного столба и расхода 30,46 литров в секунду соответствует насос марки Д 200/36.

Так как расход спринклерной установки пожаротушения не превышает возможности производственного трубопровода, то нет необходимости проектировать резервуар с резервным запасом воды.

При отработке четвертого учебного вопроса (20 мин)основной преподаватель доводит информацию о контрольно-пусковых узлах дренчерных АУПТ.

4. Содержание проектов по пожарной автоматике

Работы по монтажу технических средств систем безопасности следует выполнять по утвержденной проектно-сметной документации или акту обследования в соответствии с типовыми проектными решениями, рабочей документацией (проектом производства работ, технической документацией предприятий-изготовителей, технологическими картами) и правилами производства и приемки работ для систем безопасности.
На объектах, охраняемых или подлежащих передаче подразделениям вневедомственной охраны, допускается производить монтажные работы по актам обследования, за исключением объектов нового строительства, объектов, находящихся под надзором органов государственного контроля за использованием памятников истории и культуры, а также объектов, имеющих взрывоопасные зоны. Для этих объектов обязательно составляется проектно-сметная документация.
На разработку проектно-сметной документации по оснащению объекта системами безопасности заказчик должен составлять техническое задание.

Проектирование систем безопасности осуществляется проектными организациями по заявкам заказчиков. Работа может производиться в одну стадию (разработка рабочего проекта со сводным сметным расчетом стоимости) или в две стадии: сначала разработка проекта со сводным сметным расчетом стоимости, а затем — рабочей документации со сметами. Акты обследования при этом используются заказчиком для составления технического задания на проектирование систем безопасности.

По объектам, охраняемым или подлежащим приему под охрану вневедомственной охраной, проектно-сметная документация должна быть согласована заказчиком с вневедомственной охраной, а обоснованные отступления от проектно-сметной документации — с органами ГПС до передачи ее монтажной организации. Срок рассмотрения и согласования документации — 1 месяц..
Заказчик должен согласовывать Проектно-сметную документацию с монтажно-наладочной организацией. Монтажно-наладочная организация рассматривает проектно-сметную документацию и представляет заказчику обоснованные замечания.
Проектно-сметная документация утверждается заказчиком. При этом она должна иметь штамп "Разрешено к производству" и подпись ответственного представителя заказчика, заверенную печатью. Утвержденная проектная документация передается в двух экземплярах монтажно-наладочной организации до начала монтажных работ. Сметная документация передается в одном экземпляре. Каждый экземпляр рабочей документации должен иметь отметки о принятии к производству работ. Если в переданную Проектно-сметную документацию заказчик вносит изменения в установленном порядке, он должен не позднее, чем за 15 дней до начала производства работ дополнительно передать монтажной организации 2 экземпляра измененной документации и перечень аннулированных чертежей и документов.
Если необходимость в отступлении от проектной документации возникла при монтаже систем безопасности, то необходимо согласование с разработчиком проектной документации.
Проектно-сметная документация оснащения объекта системами безопасности прекращает действие при изменении профиля работы объекта и подлежит пересогласованию при перемене заказчика.
Отступления от проектной документации или актов обследования в процессе монтажа технических средств систем без- опасности не допускаются без согласования с заказчиком, проектной организацией— разработчиком проекта, органами ГПС и подразделениями охраны.
Если по проектно-сметной документации со времени утверждения и по истечении 2 лет не начаты монтажные работы, то она должна быть повторно рассмотрена проектной организацией—разработчиком проекта, согласована и утверждена в установленном порядке.
Разработка проектно-сметной документации на оснащение объектов системами безопасности должна осуществляться в соответствии со СниП 11-01-95 "Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений" и ГОСТ 21.101-97 "Основные требования к проектной и рабочей документации".

В состав проектно-сметной документации на систему безопасности входит основной комплект рабочих чертежей, который содержит рабочие чертежи и другие данные, необходимые для производства определенного вида строительных и монтажных работ. Основной комплект рабочих чертежей для слаботочных систем и систем безопасности делится на марки в соответствии с таблицей 4.1

Структура проекта по пожарной автоматике, как правило, должна включать:

титульный лист;
задание на проектирование
пояснительную записку;
ведомость рабочих чертежей;
ведомость ссылочных и прилагаемых документов;
основные показатели АУПТ;
технические задания на водоснабжение, врезку в городской водопровод, электрику, взаимодействие с другими инженерными системами;
графическая часть (основные чертежи основных элементов системы, планировки помещений).

Тема № 5 «Автоматические установки газового пожаротушения»

Занятие 5.1 (лекция№ 9) «Установки газового пожаротушения»

1.Назначение, область применения и классификация установок газового пожаротушения.

Первые установки газового пожаротушения (УГП) в нашей стране были углекислотными. Сначала это были установки зарубежного производства (чаще всего германского), затем, начиная с середины 30-х годов, появились первые отечественные УГП. Этими установками оснащались торговые суда и военные корабли. Во время Великой отечественной войны установками газового пожаротушения оснащали боевую технику. Эти установки были сравнительно простыми, состояли из баллонов для хранения углекислоты, запорных вентилей, распределительных устройств и системы трубопроводов, по которым в случае пожара углекислота подавалась в защищаемый объем. Установки приводились в действие вручную.

В 1937 г. ЦНИИПО были начаты систематические исследования в области газового пожаротушения, в частности работы по созданию более эффективных огнетушащих веществ. Группой сотрудников под руководством Н.И. Мантурова были разработаны комбинированные составы на основе смесей бромэтила с диоксидом углерода: «4НД», «3,5» и «7», которые в несколько раз превышали по эффективности диоксид углерода. Были также предложены жидкостные составы «СЖ-Б» на основе смесей бромэтила и бромметилена с тетрафторбромэтаном (хладоном 114В2).

Предложенные составы, созданные в основном путем эмпирических исследований, сыграли на определенном этапе положительную роль в обеспечении пожарной безопасности объектов народного хозяйства. В тоже время определенные эксплуатационные недостатки, присущие этим составам (высокая токсичность, способность бромэтила гореть в определенных условиях) привели к необходимости их постепенного вытеснения и замены более эффективными огнетушащими веществами.

В 1947 г. исследовательский фонд «Purdue» (США) провел систематизированную оценку около 60 наиболее эффективных газовых огнетушащих веществ, причем Министерство обороны США выполнило токсикологическую оценку выбранных химических соединений. В результате для дальнейших испытаний были выбраны 4 хладона: дибром-фторметан (галон 1202), бромхлордифторметан (галон 1211), бромтри-фторметан (галон 1301) и дибромтетрафторэтан (галон 2402). В дальнейшем за рубежом получили распространение в основном три типа бром-хладонов: галоны 1301, 1211 и 2402 (по принятым в России обозначениям 13В1,12В1 и 114В2).

В нашей стране исследованиями бромсодержащих галоидоуглеводородов впервые занимались В.М. Кучер и А.Н. Баратов.

Бромсодержащие галоидоуглеводороды по эффективности значительно превосходят другие газовые средства, однако высокая стоимость и недостаточный объем производства сдерживали расширение их практического использования. Поэтому область использования хладонов в то время ограничивалась стационарными установками пожаротушения для особо важных объектов и малогабаритными огнетушителями.

В этой связи во ВНИИПО в 70-х годах актуальными становятся исследования, связанные с поисками рецептур новых, более дешевых средств газового пожаротушения на основе изучения огнетушащего действия хладонов. Исследуя влияние хладонов на нормальную скорость распространения пламени водорода, В.И. Макеев показал, что окисление водорода, имеющее важное значение при горении различных горючих материалов, близко к равновесному процессу. Это обстоятельство в значительной мере помогло расширить и углубить представления о процессах горения и тушения в реальных условиях пожаров.

Принципиальное значение для понимания механизма ингибирования пламени имели впервые полученные данные по влиянию хладонов на низкотемпературное окисление водорода и углеводородов в условиях самовоспламенения. В частности, В.М. Кучер обнаружил, что малые добавки хладонов ингибируют процесс самовоспламенения, а большие добавки, напротив, ускоряют этот процесс.

Позже Л.Д. Петрова, Л.П. Вогман и др. совместно с сотрудниками Института химической физики АН СССР провели комплекс исследований, в которых было установлено избирательное воздействие хладонов с атомарным водородом, причем содержание последнего в атмосферном пламени близко к равновесному. Было показано также, что огнетушащая способность хладонов возрастает с уменьшением содержания кислорода в горючей смеси. С учетом этих представлений А.Н. Баратовым были теоретически обоснованы основные пути создания комбинированных составов.

Оптимальные соотношения компонентов с точки зрения эффективности тушения и экономии хладона были установлены исследованиями А.Н. Баратова, В.М. Кулакова и др.. В основе применения композиций, содержащих хладон и инертный разбавитель было положено то обстоятельство, что огнетушащая концентрация хладона зависит от содержания кислорода.

В настоящее время к практическому применению рекомендован состав, содержащий 85% мас. диоксида углерода и 15% мае. хладона 114В2, который наряду с другими включен в СНиП 2.04.09.

Весьма важной проблемой потребовавшей много усилий для ее решения со стороны сотрудников института была проблема обоснованного определения нормативных величин огнетушащих концентраций при тушении различными газовыми огнетушащими веществами конкретных горючих веществ и материалов. В этой связи ставилась задача — определить и научно обосновать параметры лабораторной установки, на которой можно было бы сравнительно быстро и без больших материальных затрат воспроизводить условия тушения газовыми огнетушащими веществами реальных пожаров. Этому направлению исследований было уделено много внимания, как у нас в стране, так и за рубежом, вначале А.Н. Баратовым, В.Т. Монаховым, В.М. Кучером, а позднее В.И. Макеевым, Г.Е. Голиневичем, Н.И. Полозновым, В.М. Николаевым, А.К. Кузьменко, В.А. Меркуловым, В.И. Ереминым, М.Э. Ата-маненко, М.Н. Вайсманом и другими сотрудниками института.

Указанные исследования позволили сформулировать подход к обоснованию условий проведения лабораторного эксперимента по определению параметров, характеризующих нормативные огнетушащие концентрации. Эта концепция была впоследствии реализована на практике и заложена в новые нормативные документы, заменяющие СНиП 2.04.09.

Не менее важной представлялась проблема, связанная с характером взаимодействия огнетушащего газа при его выпуске из установки с атмосферой помещения. Необходимо отметить, что игнорирование этого эффекта приводит к нерациональному перерасходу огнетушащих средств, а в некоторых случаях к невозможности тушения пожара. В этой связи рекомендовалось уменьшить время подачи газовых составов, в том числе для бромхладонов, до величин 10...15 с.

В 1982-84 гг. во ВНИИПО группой сотрудников под руководством В.М. Николаева были проведены исследования по изучению закономерностей распределения газовых составов в помещениях в широком диапазоне их размеров (от 0,5 до 5500 м³), высоты (от 2,2 до 20 м) и негерметичностей. Проведенные исследования позволили создать аналитическую модель процессов, происходящих при пуске газовых составов в защищаемое помещение, которая в свою очередь была положена в основу методов инженерного расчета нормативных параметров установок газового объемного пожаротушения и использована, в частности, в руководящих документах, взамен СНиП 2.04.09 (НПБ 22).

УГП рекомендуется использовать для тушения пожаров класса А, В и С в начальной стадии. УГП не рекомендуется применять при наличии волокнистых, сыпучих и пористых материалов, способных к самовозгоранию с последующим тлением внутри слоя; химических веществ и их смесей, которые способны быстро окисляться без доступа воздуха; химически активных металлов; металловодородных соединений, окисляющих агентов и т. д.

Огнетушащие газы, применяемые в УГП, не портят материалы, вещества и оборудование при тушении, обладают хорошей проникающей способностью в труднодоступные места, неэлектропроводны, не изменяют своих физико-химических свойств при хранении; химически нейтральны по отношению к большинству распространенных материалов, удаляются из помещения проветриванием, не требуют дренажных систем, не создают проблем при утилизации. К недостаткам огнетушащих газов относятся: необходимость хранения в специальных стальных баллонах, склонность к утечкам через неплотности в запорной арматуре, низкая охлаждающая способность, токсичность, озоноразрушающее действие.

В 1987 году страны-члены ООН, включая СССР, подписали Монреальский протокол, который вступил в действие с 1.01.1989 г. и в значительной степени ограничил производство и потребление озоноразрушающих веществ, в том числе хладонов 114В2, 13В1 и 12В1.

На IV совещании Сторон Монреальского протокола, состоявшемся в ноябре 1993 года в г. Бангкоке с участием России, было принято решение о прекращении производства с 01.01.94 г. пожаротушащих хладонов 13В1,12В1,114В2.

В настоящее время за рубежом и в России проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по системам объемного газового тушения с использованием в качестве огнетушащих веществ: «Элегаза» (SF₆), хладона 125 (С₂F₅Н), хладона 227 (С₃F₇Н), хладона 410 (С₄F₁₀), хладона 318 (С₄Н₈), хладона 23 (СF₃Н), хладона 218 (С₃F₈), инергена IG-541, аргонита IG-55 и др. вместо озоноразрушающих бромсодержащих составов. Исследования показали, что эти системы пожаротушения по принципам построения и составу оборудования идентичны установкам углекислотного и хладонового пожаротушения и отличаются лишь по количеству огнетушащего состава.

Назначение

Установки газового пожаротушения применяются для ликвидации пожаров классов А, В, С по ГОСТ 27331 и электрооборудования (электроустановок с напряжением не выше указанного в ТД на используемые газовые огнетушащие вещества (ГОТВ)). Установки объемного пожаротушения (кроме установок азотного и аргонного пожаротушения) применяются для защиты помещений (оборудования), имеющих стационарные ограждающие конструкции с параметром негерметичности не более значений, указанных в таблице 12 приложения 5. Для установок азотного и аргонного пожаротушения параметр негерметичности не должен превышать 0,001 м^-1.

При этом установки не должны применяться для тушении пожаров:

v волокнистых, сыпучих, пористых и других горючих материалов, склонных к самовозгоранию и/или тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.);

v химических веществ и их смесей, полимерных материалов, склонных к тлению и горению без доступа воздуха;

v гидридов металлов и пирофорных веществ;

v порошков металлов (натрий, калий, магний, титан и др.).

Область применения

АУГП используются преимущественно как альтернатива водяным и пенным установкам пожаротушения в тех случаях когда необходимо обеспечить полное отсутствие ущерба при тушении пожаров или при ложных срабатываниях АУПТ. Например: музейные хранилища, заказники, хранилища валюты и ценных бумаг в банках, кабельные подвалы АЭС, склады аудио и видеотехники и др.

В настоящее время АУГП стоят на третьем месте по частоте использования и составляют около 30% всех АУПТ.

Классификация установок газового пожаротушения.

АУГП классифицируются:

1. По виду ГОС: сжиженные, сжатые;

2. По месту хранения ГОС: централизованные, модульные;

3. По виду емкости для хранения ГОС: с батареями (модулями до 100 литров); с изотермическими резервуарами (до 25 000 литров);

4. По виду пуска: с пневматическим, электрическим, тросовым и комбинированным пуском;

5. По способу тушения: объемного тушения, локального по объему;

6. По виду пуска: автоматический, дистанционный и местный.

Модуль газового пожаротушения – баллон (сосуд) с запорно-пусковым устройством для хранения и выпуска ГОС.

Батарея газового пожаротушения – группа модулей, объединенная коллектором и позволяющая осуществлять выпуск ГОС из группы или отдельных модулей.

Централизованная установка газового пожаротушения – АУГП, содержащая батареи (модули) с ГОС, размещенные в станции пожаротушения, и предназначенная для защиты двух и более помещений.

Модульная установка – АУГП, содержащая один или несколько модулей с ГОС, размещенных непосредственно в защищаемом помещении или рядом с ним.

Изотермический резервуар – теплоизолированный сосуд, оборудованный холодильными агрегатами или реконденсатором, приборами их управления и предназначенный для хранения сжиженных ГОС при температуре ниже температуры окружающей среды, а также их подачи.

Реконденсатор – агрегат, предназначенный для поддержания заданного интервала температуры (давления) в резервуаре и компенсации теплопотерь в период хранения сжиженного газа.

Параметр негерметичности – величина, характеризующая негерметичность защищаемого помещения и представляющая собой отношение суммарной площади постоянно открытых проемов к объему защищаемого помещения.

Степень негерметичности – отношение площади постоянно открытых проемов к площади ограждающих конструкций.

2. Сравнительная характеристика огнетушащих веществ, применяемых в установках газового пожаротушения

В соответствии с НПБ 88-2001* в установках газового пожаротушения могут применяться хладоны 23 (CF₃H), 125 (C₂F₅H), 218 (C₃F₈), 227ea (C₃F₇H), 318Ц (C₄F_8ц), а также шестифтористая сера, азот, аргон и газовый состав "Инерген" (смесь газов, содержащая 52 % (об.) азота, 40 % (об.) аргона и 8 % (об.) двуокиси углерода).

По дополнительным нормам, разрабатываемым для конкретного объекта, возможно также применение других огнетушащих газов.

Допускаемые для применения в установках пожаротушения хладоны представляют собой фторсодержащие соединения – перфторуглеводороды (хладоны 218, 318Ц) или гидрофторуглеводороды (хладоны 23, 125, 227еа).

Наличие фтора в молекуле углеводорода оказывает очень сильное влияние на его свойства, поскольку связь углерода с фтором является одной из наиболее прочных химических связей. С увеличением содержания фтора в молекуле термическая стойкость фторорганических соединений повышается. Межмолекулярные силы во фторуглеводородах намного меньше, чем в углеводородах. Все это определяет малую реакционную способность и повышенную термическую и гидролитическую стойкость фторуглеродов.

В общем случае процесс гидролиза хладонов протекает по следующему уравнению:

_Me

R – x + H₂O → Hx + ROH

где R – углеводородный радикал, x – галоген.

Cкорость гидролиза определяется природой хладона, металла, температурой и содержанием воды в хладоне.

В результате гидролиза образуется галоидоводород, который способен оказывать коррозионное воздействие на металлы. Перфторированные углеводороды (хладоны 218, 318Ц) и SF₆ практически не гидролизуются. Хладоны 23, 125, 227еа гидролизуются в достаточно слабой степени с образованием плавиковой кислоты (HF).

При определении токсичности огнетушащих газов необходимо учитывать следующие основные составляющие: токсичность самого агента, токсичность продуктов его разложения.

Сравнение данных по термической стойкости фторированных углеводородов показывает их довольно высокую термическую стойкость. При этом, чем больше степень замещения в молекуле водорода фтором, тем выше термостабильность. Циклические фторированные углеводороды (хладон 318Ц) имеют гораздо меньшую термостойкость по сравнению с фторированными углеводородами с линейной молекулой.

При соприкосновении с открытым пламенем, раскаленными или горячими поверхностями фторированные углеводороды разлагаются с образованием различных высокотоксичных продуктов деструкции – фтористого водорода, дифторфосгена, октафторизобутилена и др.

Аналогичные процессы протекают при тушении пожара шестифтористой серой. В этом случае образуются высокотоксичные фтористый водород и пятифтористая сера.

Степень разложения фторированных углеводородов при тушении ими пожара в значительной степени зависит от его размера и времени контакта огнетушащего газа с пламенем. Поэтому для уменьшения токсичности продуктов, образующихся после тушения пожара фторированными углеводородами и элегазом, целесообразно обнаруживать пожар на более ранней стадии и снижать время подачи огнетушащего состава.

Используемые в газовых АУПТ азот, аргон, СО₂ и "Инерген" состоят из компонентов, входящих в состав воздуха. При тушении пожара они не разлагаются в пламени и не вступают в химические реакции с продуктами горения. Эти огнетушащие газы не оказывают химического воздействия на вещества и материалы, находящиеся в защищаемом помещении. При их подаче происходит охлаждение газа и некоторое снижение температуры в защищаемом помещении, что может оказать влияние на оборудование и материалы, находящиеся в нем.

Азот и аргон нетоксичны. При их подаче в защищаемое помещение происходит снижение концентрации кислорода, что является опасным для человека.

Газовый состав "Инерген" более безопасен для человека, чем азот и аргон. Это обусловлено присутствием в его составе небольшого количества СО₂, которое приводит к увеличению частоты дыхания человека в атмосфере, содержащей "Инерген", и позволяет сохранить жизнедеятельность при недостатке кислорода.

Основные сведения о свойствах альтернативных хладонов, элегаза и двуокиси углерода приведены в таблице 1, азота, аргона и газового состава «Инерген» – в таблице 2.

Таблица 1. Свойства альтернативных хладонов, элегаза и двуокиси углерода

Техническая характеристика	Единицы измерения	Хладон 218 (C₃F₈) (FC-2-1-8)	Хладон 125 (C₂F₅H) (HFC-125)	Хладон 227ea (C₃F₇H) (HFC-227ea)	Хладон 23 (CF₃H) (HFC-23)	Хладон 318Ц (C₄F_8ц)	Шести фтористая сера (SF₆)	Двуокись углерода (СО₂)
Молекулярная масса	А.е.м.			170,03	70,01	200,0	146,0	44,01
Температура кипения при 760 мм рт. ст.	°С	-37,0	-48,5	-16,4	-82,1	6,0	-63,6	-78,5
Температура замерзания	°С	-183,0	-102,8	-131	-155,2	-50,0	-50,8	-56,4
Критическая температура	°С	71,9		101,7	25,9	115,2	45,55	31,2
Критическое давление	МПа	2,680	3,595	2,912	4,836	2,7	3,81	2,7
Плотность жидкости при 20 °C	кг/м³				806,6	-	1371,0	-
Критическая плотность	кг/м³					616,0	725,0	616,0
Температура термического разложения	°C			-	650-580	-	-	-
Нормативная огнетушащая концентрация для н-гептпна	% об.	7,2	9,8	7,2	14,6	7,8	10,0	34,9
Плотность паров при давлении 101,3 кПа, температуре 20 °С	кг × м^-3	7,85	5,208	7,28	2,93	8,438	6,474	1,88

Таблица 2

4.4. Свойства азота, аргона и газового состава «Инерген»

Техническая характеристика (по данным NFPA 2001)	Ед. изм.	Аргон (Ar) (IG-01)	Азот (N₂) (IG-100)	Газовый состав «Инерген» (IG-541)
Молекулярная масса	а.е.м.	39,9	28,0	34,0
Температура кипения при 760 мм рт.ст.	°C	-189,85	-195,8	-196
Температура замерзания	°C	-189,35	-210,0	-78,5
Критическая температура	^oC	-122,3	-146,9	-
Критическое давление	МПа	4,903	3,399	-
Плотность газа при давлении 101,3 кПа, температуре 20 °С	кг × м^-3	1,66	1,17	1,42
Нормативная огнетушащая концентрация для н-гептпна	% об.	39,0	34,6	36,5

Воздействие газового огнетушащего вещества (ГОТВ) на человека.

Основное негативное воздействие ГОТВ на человека зависит от следующих факторов:

концентрации ГОТВ в защищаемом помещении;

продолжительности воздействия (экспозиции).

Сведения о продолжительности (времени) безопасного воздействия хладона 125 и хладона 227еа на человека в зависимости от концентрации газа приведены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 Таблица 4

Хладон 125 (по данным NFPA 2001, табл. 1-6.1.2.1 (b))		Хладон 227еа (по данным NFPA 2001, табл. 1-6.1.2.1 (с))
Концентрация, % об.	Время безопасного воздействия, минут		Концентрация, % об.	Время безопасного воздействия, минут
9.0	5.00	9.0	5.00
9.5	5.00	9.5	5.00
10.0	5.00	10.0	5.00
10.5	5.00	10.5	5.00
11.0	5.00	11.0	1.13
11.5	5.00	11.5	0.60
12.0	1.67	12.0	0.49
12.5	0.59
13.0	0.54
13.5	0.49

Для остальных ГОТВ отсутствуют подробные сведения о времени безопасного воздействия в зависимости от изменения концентрации газа.

В этом случае оценка негативного воздействия на человека может быть проведена для двух фиксированных значений концентрации:

С_от – максимальная концентрация ГОТВ, при которой вредное воздействие газа на человека при экспозиции несколько минут (обычно менее 5 минут) отсутствует;

С_мин – минимальная концентрация ГОТВ, при которой наблюдается минимально-ощутимое вредное воздействие газа на человека при экспозиции несколько минут (обычно менее 5 минут).

По данным ISO 14520 концентрации С_от и С_мин для ряда ГОТВ указаны в таблице 5.

Таблица 5

Наименование ГОТВ	Азот	Аргон	Газовый состав «Инерген»	Хладон 23	Хладон 218
С_от, % об.
С_мин, % об.				> 50	>30

Безопасная для человека концентрация СО₂ (С_от, при времени экспозиции 1-3 мин.) не превышает 5 % об., опасное для жизни при кратковременной экспозиции – выше 10 % об. Для тушения пожара требуется концентрация СО₂ большая 25 % об.. Это свидетельствует о чрезвычайно высокой опасности для человека атмосферы, образующейся в помещении при тушении пожара углекислотой.

Во всех случаях основным способом защиты персонала защищаемого помещения от вредного воздействия ГОТВ и продуктов его пиролиза является своевременная и организованная эвакуация до подачи ГОТВ. Эвакуация осуществляется по сигналам звуковых и световых оповещателей, которые размещены в защищаемом помещении в соответствии с НПБ 88-2001 и ГОСТ 12.3.046-91.

Для защиты помещений с массовым пребыванием людей (более 50 человек) не следует применять ГОТВ, которые при подаче в защищаемое помещение образуют концентрацию выше С_от.

При объемном тушении ГОТВ требуется:

1. Световая и звуковая сигнализация о пожаре и выпуске ГОС «ГАЗ-УХОДИ», «ГАЗ-НЕ ВХОДИТЬ».

2. Задержка выпуска ГОС на время необходимое для эвакуации людей (>10 с)

3. Наличие устройств автоматического пуска.

3. Структура и принцип работы установки газового пожаротушения.

Лектор, показывая на слайдах мультимедийного проектора (слайды № 12-17) излагает материал данного вопроса лекции.

Устройство

АУГП включает в себя (слайд 1.)

Принцип работы

При пожаре в помещении №3 температура в помещении повышается. Тепловой замок на спринклере (14) разрушается. Сжатый воздух (2 атм), находящийся в побудительном трубопроводе (15) выходит и давление в нем падает. Падает давление (2 атм) в побудительной трубе (23). Электроконтактный манометр выдает сигнал «ПОЖАР» на прибор управления пожарный (1). Включается световая и звуковая сигнализация. В защищаемом помещении табло «ГАЗ-УХОДИ» (6), у входа в защищаемое помещение табло «ГАЗ-НЕ ВХОДИТЬ» (5). Открывается клапан воздушный пусковой (22). Сжатый воздух (25 атм) выходит из побудительного баллона (33), открывает распределительное устройство (20) для данного защищаемого помещения и открывает головку-затвор (типа ГЗСМ) (24) на пусковом баллоне (32) секции с основными баллонами. Сжатый воздух из пускового баллона (32) через обратный клапан (29) поступает в секционный коллектор (28). Запорный клапан (26) находится в это время в закрытом состоянии. Секционный предохранитель (27) закрывается. Сжатый воздух открывает головки автоматические для выпуска заряда (30) на всех основных баллонах. ГОС, хранящийся в баллонах под давлением до 125 атм, выходит из баллонов в секционный коллектор, затем открывает запорный клапан и через открытое распределительное устройство магистральный (12) и распределительный (11) трубопроводы поступает к выпускным насадкам (4) и равномерно распределяется по защищаемому объему помещения. Сигнализаторы давления (17) срабатывают и выдают сигнал на прибор управления пожарный о подаче ГОС в защищаемое помещение.

Следует заметить, что число побудительных труб (23), побудительных баллонов (33) и распределительных устройств (20) равно числу секций (защищаемых помещений). Кран ручного пуска (13) служит для дистанционного пуска установки. Кран (18) служит для отключения автоматического пуска. При закрытом кране (18) возможен только местный пуск. Местный пуск АУГП осуществляется открытием распределительного устройства требуемого направления и головки-затвора на секции с резервными баллонами вручную в помещении станции пожаротушения.

При срабатывании АУГП прибор управления пожарный формирует командные импульсы на отключение систем вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления и технологического оборудования в защищаемом помещении.

Перед выпуском ГОС в защищаемое помещение прибор управления пожарный формирует командные импульсы для закрытия противопожарных клапанов, заслонок вентиляционных коробов и т.п.

АУГП централизованного типа кроме расчетного должны иметь 100% резерв ГОС. Батареи (модули) для хранения основного и резервного ГОС должны иметь баллоны одного типоразмера и быть заполнены одинаковым количеством ГОС. Резерв ГОС хранится в помещении станции пожаротушения.

АУГП модульного типа, имеющие на объекте модули одного типоразмера, должны иметь запас ГОС из расчета 100% замены в установке, защищающей помещение наибольшего объема. Запас ГОС хранится на складе объекта.

Слайд. 12. Схема газовой АУПТ

1-прибор управления пожарный; 2-телефон; 3-дымовой автоматический пожарный извещатель; 4- насадок для выпуска газового огнетушащего состава; 5-светозвуковое табло «Газ-не входи»; 6-светозвуковое табло «Газ-уходи»; 7-ролик натяжения троса; 8-легкоплавкий замок; 9-трос; 10-устройство для натяжения троса; 11-распределительный трубопровод; 12-магистральный трубопровод; 13-кран ручного пуска; 14-спринклер; 15-побудительный трубопровод; 16-тепловой автоматический пожарный извещатель; 17-сигнализатор давления; 18-кран отключения автоматического пуска; 19-распределительное устройство с электропуском; 20-распределительное устройство с пневмопуском; 21-электроконтактный манометр; 22-клапан воздушный пневматический; 23-побудительная труба; 24-головка-затвор с пневмопуском; 25-головка-затвор с электропуском; 26-запорный клапан; 27-секционный предохранитель; 28-секционный коллектор; 29-обратный клапан; 30-головка автоматическая для выпуска заряда; 31-баллон с газовым огнетушащим составом; 32-пусковой баллон; 33-побудительный баллон.

Батареи (модули) (БАП, БАЭ, МГП)

Служат для хранения и выпуска ГОС. Объем баллонов, используемых в батареях (модулях): 40-100 литров. Для определения массы ГОС используются совместно с весовыми устройствами.

Головка-затвор (типа ЗПУ).

Служит для запирания баллонов (модулей) и выпуска газа, а также для зарядки ГОС. Имеются головки с пневматическим, тросовым и электрическим пуском. Может вскрываться также вручную.

Головка автоматическая для выпуска заряда (ЗПУ, ГАВЗ))

Предназначены для запирания баллонов с ГОС и выпуска ГОС при пневматическом пуске, а также для зарядки баллонов.

Распределительное устройство (РУ)

Предназначено для распределения ГОС по защищаемым направлениям (помещениям) в централизованных установках пожаротушения. В зависимости от вида пуска комплектуются: для пневматического пуска – клапаном пневматическим, для электрического – клапаном электрическим с пиропатроном. Может вскрываться также вручную.

Запорный клапан (ЗК)

Предназначен: для герметичного закрывания выхода из секционного коллектора в магистральный трубопровод при выпуске сжатого воздуха из пускового баллона секции; предотвращения попадания ГОС из секционного коллектора в магистральный и далее в защищаемое помещение при различного рода негерметичностях.

Секционный предохранитель (СП)

СП служит для предотвращения повышения давления в секционном коллекторе батареи при незначительных утечках воздуха из пускового баллона или ГОС из баллонов.

Побудительный баллон

Побудительный баллон служит для предотвращения ложных срабатываний АУГП в результате утечек воздуха из побудительной сети, а также в результате колебаний давления и температуры.

Клапан пусковой воздушный (КВП)

Служит для автоматического выпуска воздуха из пускового баллона при падении давления в побудительном трубопроводе.