Основные объекты, защищаемые автоматическими установками газового пожаротушения (АУГП): музейные и банковские хранилища, аппаратные, серверные, вычислительные центры, фондохранилища и архивы, помещения с радиоэлектронным оборудованием, электрощитовые и кабельные помещения, компрессорные станции, окрасочные и сушильные камеры. Для установок используются различные газовые огнетушащие составы. При их многообразии в действующих нормативно-технических документах и другой технической литературе, в том числе документации заводов-изготовителей, слабо освещены вопросы правильного выбора газового огнетушащего вещества (ГОТВ) и методики гидравлического расчета АУГП. ГОТВ, применяемые в России, а также варианты их названий, химические формулы, ГОСТы и ТУ, в соответствии с которыми они производятся, представлены в таблице.
Выбор оптимального, для защиты конкретного объекта, ГОТВ на этапе проектирования возможен только на основе всесторонней оценки его основных физико-химических и эксплуатационных свойств, анализа перечисленных ниже основных критериев выбора.
1. Возможность ликвидации пожара имеющегося класса.
В соответствии с НПБ 88-2001* АУГП применяются для ликвидации пожаров классов А, В, С и электроустановок с напряжением, не выше указанного в технической документации на используемые ГОТВ. Как правило, предельное напряжение, при котором можно осуществлять тушение без отключения электроустановок всеми ГОТВ, составляет 380–1000 В. Для тушения электроустановок с напряжением до 10 000 В можно использовать только СО2.
2. Нормативная объемная огнетушащая концентрация.
Для различных классов пожаров огнетушащая концентрация определяется на основе НПБ 88-2001*. Значение концентрации для тушения пожаров класса А2 (горение твердых горючих веществ, не сопровождающееся тлением) принимается равным нормативной объемной огнетушащей концентрации для тушения н-гептана (приведена в таблице). Концентрация для тушения пожаров класса А1 (горение которых сопровождается тлением, за исключением указанных в п. 7.1. НПБ 88-2001*) определяется произведением массы ГОТВ для тушения н-гептана на коэффициент, учитывающий вид горючего материала (К = 1,3; 2,25).
При тушении пожаров класса В (горение жидких горючих веществ) для определения нормативной объемной огнетушащей концентрации необходимо знать минимальную объемную огнетушащую концентрацию, сведения о которой в НПБ 88-2001* отсутствуют. Методики для ее определения изложены в НПБ 51-96*. Для определения минимальной объемной огнетушащей концентрации часто необходимо проводить эксперименты. Нормативная объемная огнетушащая концентрация для тушения жидкостей определяется умножением минимальной нормативной объемной огнетушащей концентрации для тушения н-гептана на коэффициент безопасности, равный для СО2 1,7 и 1,2 — для других ГОТВ.
Методика определения огнетушащей концентрации ГОТВ при тушении пожаров класса С в НПБ 88-2001* отсутствует.
3. Коэффициент заполнения модулей.
При технико-экономическом обосновании выбора ГОТВ, кроме стоимости самого газа, необходимо учитывать не только стоимость ГОТВ (которая сама по себе не является определяющей), но и стоимость модулей для его хранения, весовых устройств и других элементов технологической части установки. Масса ГОТВ, которая может быть заправлена в модуль, определяется с учетом коэффициента заполнения модулей (из технической документации фирм – производителей модулей газового пожаротушения: ЗАО «Артсок», ПНО «Пожарная Автоматика Сервис», МЭЗ «Спецавтоматика»).
4. Контроль массы ГОТВ.
Для ГОТВ СО2, хладон 23 непрерывный контроль массы газа осуществляется с помощью весовых устройств, которые могут быть выполнены в виде стоек или весов. Наличие в месте установки весовых устройств вибрации выступает в качестве ограничения в использовании вышеперечисленных
ГОТВ.
5. Количество модулей с ГОТВ.
Существенным параметром для выбора ГОТВ является наличие свободного места для установки модулей (в модульных установках) с учетом требований по размещению баллонов с ГОТВ (отсутствие опасности механического и химического воздействия, воздействия факторов пожара, прямого воздействия солнечных лучей). Преимущество в небольших помещениях с отсутствием свободного места имеют хладоны, так как для размещения модулей с ними требуется существенно меньше места.
6. Трубная разводка.
При пространственном соединении труб (в вертикальной плоскости) хладонов 125, 318Ц, 227еа (которые хранятся в сжиженном виде под давлением газа-вытеснителя — азота) имеются ограничения. В процессе течения по трубопроводам АУГП ГОТВ при понижении давления происходит выделение азота из жидкой фазы потока и образуется двухфазная среда. В случае разделения потока ГОТВ для защиты помещения, пространства за подвесными потолками и под двойными полами необходимо не допускать расслоения потока, которое может привести к существенным различиям огнетушащей концентрации ГОТВ в ограниченных защищаемых объемах на разной высоте.
7. Токсичность.
Токсичность ГОТВ включает токсичность самого газа, продуктов его сгорания и низкую концентрацию кислорода в защищаемом помещении после выпуска ГОТВ.
Токсичность ГОТВ оценивается по двум уровням: NOAEL — No Observed Adverse Effect Level (наименьший наблюдаемый уровень вредного действия — самая высокая концентрация ГОТВ, при которой не наблюдается вредного психологического или токсикологического действия), LOAEL — Lowest Observed Adverse Effect Level (концентрация, при которой ГОТВ не оказывает необратимого воздействия). Для помещений с постоянным пребыванием персонала подходит только хладон 23. Огнетушащие концентрации хладона 227еа лишь на несколько процентов ниже опасных концентраций для
человека, следовательно, его можно использовать, учитывая, что при тушении могут образоваться области с реальной местной концентрацией больше огнетушащей (учитывая положение насадков, размещение технологического оборудования). При применении других ГОТВ, в случае если люди не успели покинуть помещение, возникает опасность их здоровью и жизни.
8. Взаимодействие с пожарной нагрузкой.
При использовании хладонов (в отличие от сжатых газов и СО2) важное значение имеет их термическая стабильность, так как при высоких температурах (для некоторых газов выше 150 °С) продукты разложения ГОТВ (например, фтористый водород) могут оказывать разрушающее воздействие на пожарную нагрузку. В условиях пожара происходит разложение хладонов и образуются продукты, токсичность которых в 1000 раз выше токсичности ГОТВ. При этом часто данные о воздействии хладонов на произведения искусства и культуры (бумага, холст, масло, древесина), на электро- и радиотехническое оборудование известны только узкому кругу специалистов и слабо освещены в специальной литературе. Эффект сильного охлаждения пожарной нагрузки присутствует при пожаротушении СО2.
9.Выбор ГОТВ при замене озоноразрушающих ГОТВ типа состава «3,5», хладонов 13В1, 114В2.
Вышеперечисленные ГОТВ после окончания гарантийного срока хранения в действующих АУГП заменяются на сертифицированные ГОТВ. Одной из наиболее важных проблем при замене ГОТВ является значительное увеличение существующего количества модулей ГОТВ и, как следствие, диаметров труб и количества выпускных насадков.
10. Наличие методик гидравлического расчета.
Расчет массы газа жестко регламентирован (НПБ 88-2001*. «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования»), а расчет диаметра трубопроводов, типа и количества насадков, времени подачи ГОТВ для многих проектных организаций представляет трудности. Для гидравлического расчета установок с ГОТВ: хладонов 125, 318Ц, 227еа, можно использовать программу ЗАО «Артсок» «ZALP» на языке Фортран. По мнению авторов, программа обеспечивает 15%-е совпадение с экспериментальными данными. Программа применима только для оборудования фирмы «Артсок».
Упрощенную инженерную методику гидравлического расчета для всех сжиженных ГОТВ предлагают ВСН 21-02-01. «Установки газового пожаротушения автоматические объектов Вооруженных Сил Российской Федерации. Нормы и правила проектирования». Однако в этой методике отсутствуют многие коэффициенты (в частности, эквивалентные длины трубопроводов и арматуры). Предлагаемая методика разработана специалистами 26 ЦНИИ МО России совместно с НПО «Пожарная Автоматика Сервис» с учетом требований НПБ 88-2001*. Ограничений по виду используемого оборудования нет. Ведущий производитель оборудования газового пожаротушения – испанская фирма LPG Tecnicas en Extincion de Incendios – предлагает свою методику гидравлического расчета и программу Firenet (только для своих модулей и ГОТВ: хладонов 125, 227еа, 23, аргона и СО2).
Методики гидравлического расчета представлены в стандартах 12 и 2001 Американской национальной противопожарной ассоциации, на этих нормах основана методика гидравлического расчета установок газового пожаротушения на оборудовании Cerberus (Швейцария).
Методикой расчета установок газового пожаротушения с использованием инергена обладает корпорация TYCO (США). Шведская компания BEJARO Fire Protection Corporation и немецкая фирма SOLVAY FLUOR und Derivate GmbH оказывают содействие заказчикам, выполняя необходимые расчеты с использованием собственной специальной компьютерной программы для ГОТВ «Чистый агент FS 49 C2».
11. Для объектов, принадлежащих иностранным собственникам, оборудованных установками газового пожаротушения на территории России, необходимым условием страхования является одобрение ГОТВ, оборудования и методик для его расчета ведущими мировыми страховыми компаниями в области пожарной безопасности: NFPA-National Fire Protection Association (США), FM-Factory Mutual Research Corporation (США), VdS – Verband der Sachversicherer (Германия), UL – Underwrites Laboratory Incorporated (США), ULC – Underwrites Laboratory of Canada (Канада), LPC – Loss Prevention Council (Велико британия), Japan Fire Equipment Inspection Institute (Япония), SSL Scientific Services Laboratory (Австралия), Assemblee Pleniere (Франция), Bureau Voor Sprinklerbeveilging (Нидерланды) и др.
12. Срок хранения и наличие производителя
на территории России.
Увеличение гарантийного срока хранения и сохранение свойств ГОТВ на протяжении длительного времени значительно снижают затраты на обслуживание АУГП (по оценкам специалистов затраты на обслуживание составляют до 100% стоимости оборудования и монтажа).
На территории Российской Федерации наиболее известными производителями ГОТВ являются: ОАО «Корово-Чепецкий химический комбинат им. Б.П. Константинова», ОАО «Галоген» (г. Пермь), РНЦ «Прикладная химия» (г. Санкт-Петербург), «Санкт-Петербургский углекислотный завод». Если ГОТВ выпускается только иностранными производителями, то могут возникнуть серьезные трудности с дальнейшим обслуживанием АУГП.
13. Стоимость.
Стоимость установки пожаротушения на основе выбранного ГОТВ определяется с учетом стоимости модулей для хранения, весового устройства, устройств для сброса давления и т.д. Оценочная стоимость применяемых ГОТВ приведена в таблице.
14. Эксплуатационные свойства, срок хранения, возможность заправки в регионе, стоимость утилизации и обслуживания, унификация оборудования для уменьшения запаса и резерва.
15. Опыт проектировщиков по использованию данных ГОТВ, наличие рекламы и т.д.
Выбор наиболее эффективного и подходящего ГОТВ невозможен без детального анализа вышеперечисленных и других критериев выбора оптимального огнетушащего состава.