"ЦелеСообразность: газ или аэрозоль? Риски, затраты, эффект."

Главный критерий качества технического решения – это его соответствие поставленной цели и условиям применения.

Павел Русаков

Координатор ООПН «Безопасная столица»

Владимир Лифшиц

Технический директор Группы «КСБ»

Александр Алешков

Доцент кафедры пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России, майор внутренней службы

Николай Дворецкий

Главный редактор журнала «Директор по Безопасности»

НД: В недавней беседе на интернет-странице журнала «Директор по безопасности», в статье «Конфликт нормы и прогресса. Инновации в сфере противопожарной защиты» http://www.s-director.ru/publ/view/243.html мы, от обсуждения темы преодоления нормативных коллизий, подошли вплотную к вопросу применения аэрозольных систем пожаротушения. Сейчас на рынке предлагается огромное количество систем пожаротушения, использующих самые разные огнетушащие вещества (ОТВ). Как правило, тип ОТВ выбирается на стадии разработки ТЗ, и этим выбором будут впоследствии определяться многие функциональные и стоимостные показатели создаваемой системы.

Давайте проанализируем, чем аэрозольные системы в принципе отличаются от ближайших по физическому принципу – установок газового пожаротушения.

ПР:

Принцип аэрозольного пожаротушения состоит в том, что Генератор огнетушащего аэрозоля (ГОА) вырабатывает облако действующего вещества за счет пиротехнического импульса. Реактив в течение нескольких секунд заполняет объем помещения и прекращает распространение пламени. Аэрозольное пожаротушение отличается продолжительным действием: частицы вещества остаются в виде мелкодисперсного облака в защищаемом помещении, предотвращая повторное распространение огня.

Поскольку мы продвигаем линейку систем аэрозольного пожаротушения, ради объективности мы пригласили в качестве оппонента специалиста, превосходно знающего все исследованные недостатки ранее разработанных аэрозолеобразующих огнетушащих составов (АОС). Это Александр Алешков – доцент кафедры пожарной автоматики Академии ГПС МЧС России, майор внутренней службы.

АА: да, ограничения эффективности АОС существуют и исследованы.

Эффективность объёмного способа аэрозольного пожаротушения определяют следующие основные параметры:

- огнетушащая способность, характеризуемая удельным массовым расходом аэрозоля;

-  интенсивность подачи аэрозоля, при которой обеспечивается создание во всём защищаемом объёме огнетушащей концентрации аэрозоля (удельной массы);

- масса огнетушащего заряда;

- время подачи огнетушащего аэрозоля.

При применении ГОА следует учитывать следующие ограничения:  

1.      Огнетушащая способность аэрозоля, определяется количественным и дисперсным составом твёрдой фазы аэрозолей, которые под воздействием влажности могут заметно изменятся. 

В условии пожара характеристики огнетушащего аэрозоля под воздействием влажности и подвижности среды могут существенно изменяться, что приводит к заметному снижению огнетушащей способности. Согласно исследованиям ВНИИПО, наибольшее снижение огнетушащий способности аэрозоля (примерно 1,5-2,0 раза) наблюдается на начальной стадии подачи смеси аэрозоля от 120 до 180 сек. В среде с высокой влажностью (примерно 70-95%) происходит более высокая скорость коагуляции твёрдых частиц и оседания.

Поэтому при проектировании следует учитывать влажность и температурные режимы защищаемого объекта.

2.      Для тушения очагов пожара при повышенных начальных значениях температуры среды и большой пожарной нагрузки требуются более высокие расходы всех огнетушащих веществ. То есть, чем выше температура окружающей среды, тем больше требуется огнетушащая концентрация.  

В связи с этим согласно СП 5.13130.2009 есть ограничения, а именно:

Установки объемного аэрозольного пожаротушения не обеспечивают полного прекращения горения (ликвидации пожара) и не должны применяться для тушения:

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

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

в) гидридов металлов и пирофорных веществ;

г) порошков металлов (магний, титан, цирконий и др.).

ВЛ: СП 5.13130.2009 относительно газов утверждает то же самое:

«8.1.1. Автоматические установки газового пожаротушения (АУГП) применяются для ликвидации пожаров классов A, B, C по ГОСТ 27331 и электрооборудования (электроустановок под напряжением).

При этом установки не должны применяться для тушения пожаров:

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

- химических веществ и их смесей, полимерных материалов, склонных к тлению и горению без

доступа воздуха;

- гидридов металлов и пирофорных веществ;

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

В любом случае, надо точно знать, какие вещества составят пожарную нагрузку на объекте.

АА: 3.        Наличие различных конструкций, как правило, затрудняет равномерное распространение аэрозоля по защищаемому объёму (особенно в негерметичных помещениях).

Степень влияния препятствий на огнетушащую способность, время тушения во многом зависят от формы, размеров, площади, распределения по сечению и объёму конструкций - препятствий.

 По принципу воздействия на распределение аэрозоля препятствия могут разделяться на следующие типы:

- не создающие значительных сужений и канальных течений аэрозоля вдоль относительно протяжённости твердых поверхностей;

- реализующие течение аэрозоля по каналам и лабиринтам.

Согласно исследованиям, проведёнными во ВНИИПО, одиночные, перфорированные с большим коэффициентом проницаемости (0,6-0,8), сплошные чередующиеся конструкции, перекрывающие поперечное сечение не более чем на 60% и не создающие режимов течения по каналам и лабиринтам, незначительно влияют на снижение огнетушащей способности аэрозоля, но могут увеличивать время тушения (примерно в 2-3 раза). При наличии конструкций канального типа или побуждающих канальный режим течения, с шероховатой поверхностью, происходит значительное снижение огнетушащей способности аэрозоля и увеличивается время тушения. Текучесть газов, как правило, существенно выше и препятствия не оказывают такого влияния.

ПР: это проценты времени заполнения защищаемого объема. Мы же не рассматриваем здесь активное прерывание взрыва.

АА: кроме того, в негерметичных объёмах (степень не герметичности объёма более 0,5%) требуется более высокая интенсивность подачи аэрозоля и дополнительное количество АОС, в несколько раз превышающее соотношение АОС на объём помещения, в некоторых случаях тушение такого помещения и вовсе не обеспечивается.

ПР: так это же в равной степени справедливо и для газов!

АА: верно, тем не менее, продолжаю:

4.      В системах воздуховодов общеобменной вентиляции, воздушного отопления и кондиционирования воздуха защищаемых помещений необходимо предусматривать противопожарные клапаны в пределах противопожарных отсеков.

При пожаре необходимо предусматривать до включения установки автоматическое отключение систем вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования, дымоудаления и подпора воздуха защищаемых помещений, а также закрытие противопожарных клапанов. При этом время их полного закрытия не должно превышать 30 с.

НД: это требуется для всех систем пожаротушения.

АА: тоже верно.

 5.     Во взрывопожароопасных помещениях категории А и Б по взрыво-пожаробезопасности (по НПБ 105-03 [3]) и во взрывоопасных зонах (по ПУЭ [4]) допускается применение АУАП, имеющих соответствующее свидетельство о взрывозащищенности электрооборудования, выданное в установленном порядке.

ВЛ: несомненно, но любое устройство, применяемое во взрывоопасной зоне, должно быть специально для этого сертифицировано.

АА: продолжим.

6.      Согласно СП 5.13130.2009 запрещается применение установок ГОА:

а) в помещениях, которые не могут быть покинуты людьми до начала работы генераторов;

б) помещениях с большим количеством людей (50 человек и более).

 Это обусловлено горением аэрозолеобразующих составов с выделением в окружающее пространство твердофазного огнетушащего аэрозоля.

Твёрдая фаза аэрозоля состоит преимущественно из тонкодисперсных частиц солей и гидроксидов щелочных металлов (К2СО3·2Н2О, КНСО3, КОН, КС l , К NO 2 и др.). Массовая доля частиц размерами от 0,1 до 5 мкм может составлять 90%. Вследствие малых размеров частиц огнетушащий аэрозоль способен длительное время находиться во взвешенном состоянии, занимая весь объём защищаемого помещения.

В газовой фазе продуктов горения АОС преобладают азот и диоксид углерода. Кроме того, в ней обнаруживаются оксид углерода, оксиды азота (NО x); пары воды. Дополнительно могут присутствовать аммиак (N Н3х), хлороводород (НС l ), циановодород (НС N ), углеводороды и некоторые другие соединения.

Многокомпонентный состав огнетушащего аэрозоля с широким спектром вредных для здоровья человека веществ предопределяет токсическую опасность среды, формирующейся в замкнутом пространстве при срабатывании ГОА.

К наиболее опасным компонентам продуктов горения АОС относят чаще всего оксид углерода, оксиды азота, твёрдые частицы аэрозоля. Выраженное токсическое действие газоаэрозольных смесей проявляется в тех случаях, когда концентрации СО и N О x превышают допустимые в аварийных условиях. При низком содержании этих газов превалируют эффекты раздражающего действия смесей на кожу, слизистые оболочки глаз, но главным образом на дыхательные пути вследствие проникновения в них в больших количествах твёрдых частиц солей калия и других соединений. Чем выше дисперсность аэрозоля, тем глубже проникают твёрдые частицы в дыхательные пути, вызывая химическое раздражение слизистой оболочки бронхов и лёгочных альвеол.

НД: газы тоже не так уж безобидны. Нам известны трагические случаи...

ПР: Углекислый газ, СО2 - несет опасность для жизни и здоровья человека при достижении огнетушащей концентрации; инертные газы создают риск нарушения мозгового кровообращения, поскольку вытесняют при огнетушащей концентрации жизненно необходимый кислород; хладоны не могут использоваться рядом с человеком даже при наличии средств защиты, поскольку при нагревании образуют сильнодействующие отравляющие вещества. В общем, тушение пожара, как и сам пожар, – не место для длительного пребывания людей, и срабатывание любой противопожарной системы - всегда категорическое основание для немедленной эвакуации.

Перейдем к экономическому аспекту.

Аэрозольные системы – самые доступные, стоимость любой активной системы пожаротушения значительно выше.

АА: Это так, но для помещений больших объемов вы можете обеспечить системой трубопроводов практически любую производительность подачи газа. Кроме того, для объектов с большим числом защищаемых помещений можно спроектировать систему централизованного типа, которая по трубам доставит газ в любое место.

Аэрозольные системы потребуют установку достаточно большого числа генераторов. И ГОА, рассчитанный на большой объем – изделие достаточно громоздкое.

ВЛ: у каждой медали две стороны. Сколько будет стоить газовая система для защиты небольшой серверной? Или электрощита? И всегда ли она там уместится? Автономные аэрозольные модули Вы найдете по размеру практически для любого пожароопасного устройства!

НД: А сколь трудоемко проектирование для встраиваемых автономных модулей?

ПР: просто – выбор в соответствии с внутренним геометрическим объемом защищаемого устройства, в соответствии с паспортом на модуль. И выбор места крепления, естественно, не нарушающего работу защищаемого изделия.

ВЛ: следует учесть также стоимость и сложность владения.

В качестве наиболее актуальной информации процитируем здесь положения из проекта нового ГОСТа, недавно опубликованного ВНИИПО, - «УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИЕ. Руководство по проектированию, монтажу, техническому обслуживанию и ремонту.  Методы испытаний на работоспособность». Сопоставим типовые регламенты установок газового и аэрозольного пожаротушения:

(Цитируется по http://vniipo.ru/news/novye-dokumenty/novye-dokumenty/spetsialistami-fgbu-vniipo-mchs-rossii-razrabotany510/ )

Приложение 48

(рекомендуемое)

Типовой регламент технического обслуживания автоматических установок 

газового пожаротушения

Примечание — 1) Периодичность контроля массы сжиженных ГОТВ с газом-вытеснителем указана в ТД на модуль газового пожаротушения.

2) Выпуск огнетушащего вещества из установки при проведении проверок и испытаний не допускается.

3) Перечень замены (проверки) составных частей АУП составляется при приемке АУП в эксплуатацию и содержит сведения о сроке службы элементов АУП и дате последующей замены (проверки). После замены (проверки) элемента перечень корректируется.

...

Приложение 50

(рекомендуемое)

Типовой регламент технического обслуживания автоматических установок

аэрозольного пожаротушения

Как видно из таблиц, по сравнению с аэрозольными системами, для газовых дополнительно требуется производить силами службы эксплуатации ежедневно и специализированной обслуживающей организацией ежемесячно:

• Контроль рабочего положения запорной арматуры, давления в побудительной сети и пусковых баллонах;
• Контроль количества (массы) огнетушащего вещества без газа-вытеснителя и/или давления газа-вытеснителя, давления сжатого ГОТВ;

И кроме того, специализированной обслуживающей организацией, раз в пять лет – сложные процедуры, нередко связанные с необходимостью частичной разборки узлов системы и требующей высококвалифицированного аттестованного персонала:

• Гидравлические (пневматические) испытания трубопроводов на герметичность и прочность.
• Техническое освидетельствование составных частей установки, работающих под давлением.

 НД: из цитаты видно, что проект ГОСТа предполагает необходимым, в случае соответствующих конструктивных особенностей, наравне с обслуживанием газовых систем, следующие работы по ТО аэрозольных:

• Проведение регламентных работ для составных частей (элементов) установки.
• Профилактические работы.
• Замена элементов АУП, выработавших ресурс.
• Метрологическая поверка КИП.

Это отчасти выравнивает затраты на обслуживание.

ВЛ: однако, вот цитата из руководства по эксплуатации одного из ГОА (документ производителя):

«Техническое обслуживание генераторов включает в себя визуальный̆ осмотр наличия генераторов в местах их установки, надежности их крепления, целостности и надежности крепления подводящих к генераторам проводов.

Генераторы не ремонтируются и при обнаружении дефектов или после срабатывания подлежат замене».

https://www.granit-salamandra.ru/files/nodus_items/0001/0585/manual_ru-585-1586284723.pdf

И действительно, для большинства аэрозольных генераторов характерна абсолютно необслуживаемая конструкция.

Несомненно, главный критерий качества технического решения – это его соответствие поставленной цели и условиям применения.

И тщательное сопоставление свойств системы пожаротушения с особенностями объекта – залог последующей экономической целесообразности и безопасности людей и защищаемых ценностей.

Литература

1.      Методическое пособие Оценка опасности токсического воздействия огнетушащих газов и аэрозолей, применяемых для объемного пожаротушения. Методическое пособие. - М.: ВНИИПО 2005

2.      Агафонов В.В., Копылов Н.П. Установки аэрозольного пожаротушения: Элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. - М.: ВНИИПО, 1999.

3.      ГОСТ Р 51046-97 Техника пожарная. Генераторы огнетушащего аэрозоля. Типы и основные параметры.

4.      СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования (с Изменением N 1).

5.      https://www.granit-salamandra.ru/information/publications/ajerozolnoe-pozharotushenie-dostoinstva-oblasti-primenenija-princip-dejstvija/

6.      https://takir.ru/2020/04/03/algoritm-vybora-otv/

7.      http://fumarole.ru

8.      Доклад на конференции «Проблемы выбора системы пожаротушения для музеев» 22 марта 2017 года в рамках выставки Securika Moscow.
https://avtoritet.net/library/articles/osobennosti-rossiyskoy-normativnoy-bazy-v-chasti-upravleniya-gazovym