Газовое пожаротушение. Состояние и перспективы.

Эффективная противопожарная защита объектов различного назначения невозможна без применения автоматических установок пожаротушения (АПТ). Положительный опыт их применения привел к тому, что у нас в стране и за рубежом количество АПТ непрерывно растет.

 

В зависимости от типа огнетушащего вещества, АПТ подразделяются на:
  • водяные
  • пенные
  • газовые
  • порошковые
  • газоаэрозольные.
Следует особо отметить, что не существует универсальной установки пожаротушения. Каждая из перечисленных выше установок пожаротушения имеет свои достоинства и недостатки.

 

В данной статье мы рассмотрим область и особенности применения установок газового пожаротушения.

 

Установки газового пожаротушения (УГП) в настоящее время находят все более широкое применение для противопожарной защиты помещений и технологического оборудования. Данные установки при защите единичных помещений имеют сравнительно более высокую стоимость по сравнению с остальными установками. Однако, после ликвидации пожара или несанкционированного пуска УГП газовое огнетушащее вещество (ГОТВ), практически, не оказывает вредного воздействия на защищаемые ценности по сравнению с остальными огнетушащими веществами. Более того, для защиты помещений с ЭВМ, серверных, архивов и др. УГП являются единственно возможным средством противопожарной защиты.

 

Существует два способа газового пожаротушения: объемный и локально-объемный. В подавляющем большинстве случаев применяется объемный способ. Локальный по объему способ с экономической точки зрения выгоден только в том случае, когда объем помещения более чем в 6 раз превышает условно выделенный объем, занимаемый оборудованием, подлежащим защите УГП. В этом случае локальный по объему способ пожаротушения экономически выгоднее объемного.

 

УГП бывают двух типов: централизованные (станционные) и модульные установки. При противопожарной защите одного помещения на объекте, естественно, устанавливается модульная УГП. При необходимости защиты 2-х и более помещений выбор типа установки газового пожаротушения как и способ тушения определяется прежде всего экономической целесообразностью. Основными критериями выбора являются:
  1. Наличие свободного помещения, в котором можно разместить станцию пожаротушения, удовлетворяющую нормативным требованиям.
  2. Количество защищаемых помещений на одном объекте;
  3. Величины защищаемых объемов.
  4. Удаленность помещений от станции пожаротушения.
Основными составляющими УГП являются: газовое огнетушащее вещество, модули газового пожаротушения (МГП), распределительные устройства (для централизованной установки), насадки и трубопровод.

 

В настоящее время в РФ разрешены к применению в УГП следующие ГОТВ: хладон 125, хладон 318С, хладон 227еа, хладон 23, СО2, N2, Ar и смесь (N2, Ar и СО 2), имеющая торговую марку "Инерген".

 

Выбор газового огнетушащего вещества должен производиться только на основе технико-экономического обоснования. Все остальные параметры, в т. ч. эффективность и токсичность ГОТВ нельзя рассматривать как определяющие по ряду причин.

 

Любое из разрешенных к применению ГОТВ достаточно эффективно и пожар будет ликвидирован, если в защищаемом объеме будет создана нормативная огнетушащая концентрация.

 

По действующим в России нормативным требованиям запрещено выпускать газовое огнетушащее вещество в помещение, если там находятся люди. Поэтому исключается влияние ГОТВ непосредственно на человека.

 

Стоимость каждого из ГОТВ значительно отличается друг от друга. В то же время, зная только цену 1 кг газового огнетушащего вещества нельзя оценить стоимость противопожарной защиты 1 м3 объема. Однозначно можно сказать только то, что у нас в стране и за рубежом защита 1 м3 объема с ГОТВ N2, Ar и "Инерген" по стоимости более чем в 1,5 раза выше по сравнению с остальными газовыми огнетушащими веществами. Т.к. N2, Ar и "Инерген" хранятся в модулях газового пожаротушения в газообразном состоянии, что требует большего количества модулей газового пожаротушения, по сравнению с остальными ГОТВ.

 

Газовые огнетушащие вещества хранятся в модулях газового пожаротушения или батареях. Батареи, как правило, состоят из 2-х и более модулей газового пожаротушения, объединенных единым коллектором заводского исполнения. Поэтому все требования, которые предъявляются к МГП, являются аналогичными и для батарей.

 

МГП состоит из баллона и запорно-пускового устройства (ЗПУ). Как правило, вместимость баллонов модулей газового пожаротушения и батарей не превышает 100 л. Это связано с тем, что баллоны вместимостью более 100 л в соответствии с ПБ-10-115-96 в обязательном порядке должны регистрироваться в местных органах Госгортехнадзора России. Баллоны вместимостью более 100 л имеют ограничения к месту их установки, кроме того, к лицам, осуществляющим их обслуживание, предъявляются более высокие требования.

 

В зависимости от применяемого в УГП газового огнетушащего вещества МГП должны удовлетворять ниже перечисленным требованиям.

 

МГП, заправленные хладонами всех марок должны обеспечивать время выпуска ГОТВ не превышающее 10 с.

 

Конструкция модулей газового пожаротушения, заправленных СО2, N2, Ar и "Инергеном", должна обеспечивать время выпуска ГОТВ не превышающее 60 с.

 

В процессе эксплуатации МГП должен обеспечиваться контроль массы заправленного ГОТВ.

 

Контроль массы хладона 125, хладона 318Ц, хладона 227еа, N2, Ar и "Инергена" осуществляется с помощью манометра. При снижении давления газа-вытеснителя в баллонах с выше перечисленными хладонами на 10 %, а N2, Ar и "Инергена" на 5 % от номинального МГП должен быть отправлен в ремонт. Разница в потери давления вызвана следующими факторами.

 

При снижении давления газа-вытеснителя частично теряется масса хладона, находящегося в паровой фазе. Однако эта потеря составляет не более 0,2 % от первоначально заправленной массы хладона. Поэтому ограничение по давлению, равное 10 %, вызвано увеличением времени выпуска ГОТВ из УГП в результате снижения первоначального давления, которое определяется на основании гидравлического расчета установки газового пожаротушения.

 

N2, Ar и "Инерген" хранятся в модулях газового пожаротушения в сжатом состоянии. Поэтому снижение давления на 5 % от первоначальной величины является косвенным методом потери массы ГОТВ на эту же величину.

 

Контроль потери массы ГОТВ, вытесняемого из модуля под давлением собственных насыщенных паров (хладон 23 и СО2), должен осуществляться прямым методом. Т.е. модуль газового пожаротушения, заправленный хладоном 23 или СО2, в процессе эксплуатации должен быть установлен на весовом устройстве. При этом, весовое устройство должно обеспечивать контроль потери массы газового огнетушащего вещества, а не суммарной массы ГОТВ и модуля, с точностью до 5 %.

 

В настоящее время в России разрешено применять (имеют сертификаты пожарной безопасности) модули газового пожаротушения более 10 отечественных и иностранных фирм. Применяемы в настоящее время в УГП модули газового пожаротушения для хранения хладона 125, хладона 318Ц, хладона 227еа можно разделить на две группы по рабочему давлению. К первой группе следует отнести модули с рабочим давлением до 4,0 - 4,2 МПа. Как правило, эти модули предназначены для использования только в модульных УГП. Ко второй группе относятся МГП, имеющие рабочее давление до 6,5 МПа. Эти модули применяются как в централизованных, так и в модульных установка газового пожаротушения.

 

При всем своем многообразии конструкций ЗПУ модулей их можно разделить на три принципиальных типа:
  • запорно-пусковые устройства, имеющие разрушающий элемент (мембрану, стеклянную колбу и т.д.) и пиропатрон;
  • запорно-пусковые устройства, имеющие запорный орган в виде клапана, который открывается после срабатывания пиропатрона;
  • запорно-пусковые устройства, имеющие электромагнитный пуск.
Анализ общемировой тенденции показывает, что большинство зарубежных фирм производят модули газового пожаротушения с электромагнитным пуском ЗПУ. Это вызвано следующим:
  1. Электромагнит, как правило, срабатывает при токе менее 0,5 А по сравнению с пиропатроном, имеющим ток срабатывания более 1,0 А.
  2. Конструкция ЗПУ с электромагнитным пуском позволяет осуществлять и пневмопуск, что особенно важно при одновременном срабатывании большого количества МГП. В этом случае от одного электромагнита можно одновременно запустить до 10 модулей.
  3. После срабатывания МГП отсутствует необходимость приобретения комплектующих (мембран, пиропатронов и т.д.) для восстановления работоспособности модулей, относящихся к 1-му и 2-му типу. Это особенно важно для организаций, эксплуатирующих модули вдали от фирмы, их изготовившей, или специализированного сервисного центра.
  4. ЗПУ с электромагнитом всегда можно проверить на надежность срабатывания. Т.к. в случае срабатывания ЗПУ, относящегося к первому типу, после замены разрушенного запорного элемента и пиропатрона оно становиться практически новым изделием. Тем более на практике имелись случае, когда после срабатывания пиропатрона пуск модуля не был осуществлен. К сожалению, в России в отличие от общемировой тенденции более половины модулей газового пожаротушения допущенных для установки в УГП имеют 1-й и 2-й тип запорно-пускового устройства.
Рассмотренные выше МГП позволяют защищать, как правило, объем не превышающий 200 м3. Поэтому для защиты помещений объемом свыше 2000 м3 требуется достаточно большое количество МГП (батарей), что снижает надежность УГП в целом. Кроме того, необходима большая свободная площадь для установки модулей газового пожаротушения.

 

Технико-экономическое сравнение показало, что для защиты помещений объемом более 2000 м3 в УГП целесообразнее применять модули изотермические для жидкой двуокиси углерода (МИЖУ).

 

МИЖУ состоит из изотермического резервуара для хранения СО2 , вместимостью от 3000 л до 25000л, запорно-пускового устройства, приборов контроля количества и давления СО2, холодильных агрегатов и шкафа управления.

 

Из имеющихся на нашем рынке УГП, применяющих в своем составе изотермические резервуары для жидкой двуокиси углерода, МИЖУ Российского производства по своим техническим характеристикам превосходят зарубежные изделия. Изотермические резервуары зарубежного производства необходимо устанавливать в отапливаемое помещение. МИЖУ отечественного производства могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды до минус 40 град., что позволяет устанавливать изотермические резервуары вне зданий. Кроме того, в отличие от зарубежных изделий, конструкция Российского МИЖУ позволяет осуществлять подачу в защищаемое помещение СО2, дозируемую по массе.

 

Для равномерного распределения ГОТВ в объеме защищаемого помещения на распределительных трубопроводах УГП устанавливаются насадки.

 

Расстановка насадков в защищаемом помещении осуществляется в соответствии с технической документацией завода - изготовителя. Количество и площадь выходных отверстий насадков определяется гидравлическим расчетом с учетом коэффициента расхода и карты распыла, указанных в технической документации на насадки.

 

Основным нормативным документом, по которому осуществляется проектирование установок газового пожаротушения являются НПБ 88-2001*.

 

Как правило, вновь выходящий нормативный документ является усовершенствованием ранее существующих. В данном случае можно констатировать обратное. К сожалению, авторы главы 7 НПБ 88-2001* "Установки газового пожаротушения" значительно ухудшили многие положения НПБ 22-96 "Установки газового пожаротушения. Нормы и правила проектирования", к котором со стороны проектных, монтажных и эксплуатирующих организаций практически не было претензий. Ниже приведенные примеры говорят о недостаточном профессиональном уровне авторов главы 7 в части проектирования, монтажа и эксплуатации установок газового пожаротушения.

 

Так, например, в п. 7.13.1. норм написано:
В установках применяются следующие сосуды: модули газового пожаротушения; батареи газового пожаротушения; изотермические резервуары.
Стремление разработчиков главы 7 в переработке НПБ 22-96 внести что-то новое привела просто к абсурду. Т.к. п. 7.13.1. вошел в противоречие с главой 2, где даются определения модулю газового пожаротушения и батареи. На протяжении всей главы 7 идет постоянная путаница в терминологии.

 

Приведенный пример осложняет знакомство с нормативным документом и вносит определенную путаницу, но не влияет на общую концепцию при проектировании установки. Однако ниже приведенные примеры, показывают, что внесенные в главу 7 НПБ 88-2001* изменения, влияют, к сожалению, на экономическую целесообразность применения УГП или искусственное создание привлекательности одного газового вещества по сравнению с другим.

 

Во-первых, в существующих нормах удалены значения огнетушащих концентраций ГОТВ для бумаги и древесины, которые были в НПБ 22-96. Таким образом, получается, что до выпуска НПБ 88-2001 помещения архивов и библиотек можно было защищать УГП. А в настоящее время проектировать УГП для защиты указанных объектов нельзя без выдачи рекомендаций авторами главы 7 НПБ 88-2001.

 

Во-вторых, огнетушащая концентрация СО2 увеличена практически на 20% по сравнению со значением, имевшимся в НПБ 22-96. Создалась парадоксальная ситуация. По настоящим нормам получается, что все смонтированные до 2002 г. УГП не позволяют ликвидировать пожар на тех объектах, где они смонтированы, и их необходимо реконструировать.

 

Следует отметить, что на протяжении 1998 г. - 2002 г. было проведено 8 натурных испытаний действующих установок газового пожаротушения, защищающих помещения объемом от 30 м3 до 1890 м3. На этих испытаниях было подтверждена правомерность значений огнетушащих концентраций, имевшихся в НПБ 22-96, в том числе и при тушении древесины и бумаги.