Применение АУПТ тонкораспыленной воды

1. Как известно, химическая реакция горения возможна, только если одновременно будут присутствовать три фактора:

• горючее (пожарная нагрузка);
• окислитель (кислород);
• высокая температура.

Это так называемый треугольник огня, процесс тушения заключается в исключе­нии одного или более из этих факторов.

2. Как известно, вода обладает высокой теплоемкостью, и именно это ее свойство является основным для процесса тушения огня. В тоже время эта характеристика одина­кова как для простой воды, так и для тонкораспыленной. А именно, вода способна погло­тить 0,335 МДж при нагреве 1 литра с 20?С до 100?С. Дополнительно будет поглощено еще 2,257 МДж при переходе этого объема воды в пар.

3. Эффект охлаждения поверхности горения прямо пропорционален количеству за­действованной для этой цели воды. В системах ТРВ, как известно, во время работы ис­пользуется существенно меньше воды, поэтому охлаждение поверхности горения будет хуже. Это факт!

4. В системах ТРВ основная ставка делается на то, что помимо эффекта охлаждения начинает активно работать механизм исключения еще одного фактора из «треугольника огня». В результате интенсивного парообразования происходит вытеснение кислорода из области горения. При испарении 1 литра воды образуется 1.675 м³ пара. Впечатляющая цифра! Теоретически, для того чтобы вытеснить весь кислород и потушить объятую ог­нем комнату средних габаритов, достаточно одного ведра воды.

5. Для того, чтобы парообразование проходило более интенсивно, необходимо, что­бы как можно большая поверхность воды подвергалась нагреву. Для этого требуется раз­бить воду на капли более маленького диаметра. В результате общая площадь поверхности воды увеличится. Для демонстрации достигаемого эффекта при уменьшении диаметра ка­пли очень часто приводится такой пример:

Пытался часто я лукавить и хитрить,
Но всякий раз судьба мой посрамляла опыт
Омар Хайям

То есть, при уменьшении диаметра капли с 2 мм до 0,05 мм, количество капель в литре воды увеличивается в 64 тысячи раз! Какой, казалось бы, колоссальный эффект! Но нам-то важно не то, сколько получится капель, а на сколько при этом увеличится общая площадь поверхности воды. Возьмем на себя труд и пересчитаем. Оказывается, при уменьшении диаметра капли в 40 раз суммарная площадь, конечно, увеличивается, но все­го в 40 раз. Уже не так эффектно, хотя, надо признать, весьма значительно.

Точное логическое определение поня­тий — условие истинного знания.
Сократ

Технологию тушения тонкораспыленной водой нельзя назвать инновационной. Первые упоминания о системах пожаротушения ТРВ за рубежом датируются 1930 годом. За это время было разработано и испытано большое количество систем ТРВ. Исследова­ния показали, что параметры тонкораспыленной воды (дисперсный состав и скорость ка­пель) в значительной степени зависят от давления, при котором происходит выход воды из распылительной головки. Поэтому в целях стандартизации за рубежом установки ТРВ были классифицированы как:

• низкого давления — менее 1,25 МПа;
• среднего давления — от 1,25 МПа до 3,5 МПа;
• высокого давления — более 3,5 МПа.

В российской нормативной документации установки пожаротушения тонкораспы­ленной воды не разделяются по давлению. В тоже время в своде правил СП 5.13130 есть пункт, касающийся давления воды в распределительных трубопроводах:

5.15 Максимальное давление у диктующего оросителя водяных и пенных АУП не должно превышать 1 МПа, если иное не регламентировано применительно к кон­кретному защищаемому объекту или группе однородных объектов техническими условиями, разработанными организацией, имеющей соответствующие полномо­чия.

Таким образом, создание установок ТРВ среднего и высокого давления возможно только совместно с разработкой технических условий на конкретный объект, что, конеч­но, не способствует более интенсивному развитию этого направления. Очевидно, это так­же могло повлиять на то, что практически все отечественные разработки в области ТРВ относятся именно к системам низкого давления.

Зарубежные и российские стандарты расходятся также и в том, что считать тонкораспыленной водой. Так, согласно NFPA750 поток воды можно считать тонкораспылен­ным, если 99% капель от всего объема воды имеют размер менее 1000 мкм. В некоторых зарубежных стандартах устанавливается порог в 90%.

Согласно отечественной классификации, вода будет считаться тонкораспыленной, если среднеарифметический размер капель не более 150 мкм. При этом надо помнить, что различие в статистических методах оценки дисперсного состава воды еще не означает; что у нас более высокие требования к параметрам ТРВ.

Истина — это то, что выдерживает ис­пытание опытом.
Альберт Эйнштейн

Для изучения процессов тушения тонкораспыленной водой и определения ее эффективности в ведущих исследовательских мировых центрах проводится большое количе­ство различных экспериментов. Так, оказались доступны для общего пользования резуль­таты тестов, которые проводились в 1995 году в лаборатории Национального Института Стандартов и Технологии (INIST) в США. С оригинальным текстом этого отчета об ис­пытаниях можно ознакомиться на сайте www.firespriukler.ru. В рамках этого эксперимента были подсчитаны и измерены сотни тысяч капель, выпущенные из оросителя системы ТРВ низкого давления.

Измерения проводились в 29 точках, распределенных равномерно по защищаемой площади одного оросителя. Подсчитывались капли диаметром от 30 мкм до I860 мкм. Спринклерный ороситель был размещен на высоте 2,44 метра. Испытания проводились при давлении 0,621 МПа, при этом расход через спринклер был равен 0,186 л/с. Это соот­ветствует спринклеру с коэффициентом производительности 0,023 с диаметром выходно­го отверстия около 3 мм. Средняя скорость капель во время эксперимента составила 0,61 м/с.

Несмотря на то, что в отчете представлены данные по дисперсному составу капель в каждой из 29 точек, мы будем пользоваться суммарными данными. На рисунке 1 изо­бражены данные по общему количеству капель каждого диаметра. Видно, что самое боль­шое количество составляют капли наименьшего размера.

Рис. 1. Дисперсный состав капель оросителя ТРВ

Однако гораздо больший интерес представляет информация на рисунке 2. Там ука­заны данные о площади поверхности, которую образуют эти капли, и их удельный вклад в общую картину.

Рис. 2. Удельная площадь поверхности капель оросителя ТРВ.

Из графика видно, что наибольший вес, более 6%, вносят капли диаметром около 250 мкм. В тоже время капли диаметром 36 мкм, количество которых в несколько раз превышает количество капель большего размера, вносят наименьший вклад. Даже самые крупные капли диаметром 870 мкм вносят больший вклад! А ведь их было подсчитано всего 478 штук, и их столбик невозможно даже рассмотреть на рисунке 1.

Используя данные о дисперсном составе, не трудно подсчитать, какую площадь поверхности образуют капли в секунду при работе оросителя в таком режиме. Из 0,186 литра воды получается 22,5 миллиона капель с общей площадью поверхности 2,7 м.

Вечная трагедия науки: уродливые факты убивают красивые гипотезы.
Томас Гексли

Чтобы оценить полученные результаты по оросителям ТРВ, необходимо сравнить их с данными, полученными при испытании оросителей общего назначения. И такая воз­можность есть. В том же году, в той же лаборатории Национального Института Стандар­тов и Технологии и на том же оборудовании были проведены аналогичные испытания стандартного оросителя.

Для испытания был выбран ороситель розеткой вниз, установленный также на вы­соте 2,44 метра. Испытания проводились при давлении 0,172 МПа, при этом расход через спринклер был равен 1,7 л/с. Это соответствует спринклеру с коэффициентом производи­тельности 0,41 и диаметром выходного отверстия около 12 мм.

На рисунке 3 представлены данные о дисперсном составе факела воды из оросите­ля общего назначения.

Рис. 3. Дисперсный состав капель оросителя общего назначения

В столбце «1300» просуммированы все капли диаметром от 885 до 1875 мкм. Вид­но, что и в этой выборке количество капель диаметром 36 мкм существенно превышает все другие. В тоже время в этом составе присутствуют в значительном количестве и кап­ли других размеров.

При давлении 0,172 МПа из оросителя выливается 1,7 литров воды в секунду, что в 9,1 раза больше, чем из оросителя ТРВ. При этом образуется 52 миллиона капель с общей площадью поверхности 15,4 м².

Вот так результат! Оказывается, ороситель в обычном режиме генерирует капли с гораздо большей суммарной площадью поверхности. Хотя, конечно, надо не забывать, что и воды выливается гораздо больше.

Чтобы картина прояснилась окончательно, приведем результаты для оросителя ТРВ и оросителя общего назначения к 1 литру воды. Получается, что из 1 литра ороситель ТРВ создает капли с общей площадью 14,5 м², а обычный ороситель — 9,05 м². То есть, площадь поверхности, которую образуют капли из оросителя ТРВ. в 1,6 раза больше ана­логичного показателя стандартного оросителя.

Для окончательного вывода необходимо знать, какой вклад в общий процесс по­жаротушения вносит механизм вытеснения кислорода паром. К сожалению, точных экс­периментальных данных на этот счет нет. Несколько опытов, которые мы провели в заво­дской лаборатории, давали незначительный положительный результат в пределах по­грешности измерения. Поэтому на долю эффекта вытеснения кислорода паром я бы отвел не более 5%. особенно, если это не дренчерные, а спринклерные системы.

Допустим, я ошибаюсь, и посчитаем, исходя из самого оптимистичного варианта: механизм вытеснения паром работает также эффективно, как и механизм охлаждения по­верхности горения. Тогда получается, что тушение при помощи тонкораспыленной воды всего на 30% эффективнее, чем оросителем общего назначения. При анализе проектных решений, разработанных с применением оросителей ТРВ необходимо иногда вспоминать об этой цифре.

Напомню, что все приведенные выше расчеты сделаны для оросителей ТРВ низко­го давления. Нет никаких сомнений, оросители ТРВ высокого давления дают более тон­кий распыл и. следовательно, эффект должен быть выше. На сколько? Без точных экспе­риментальных данных сказать невозможно.

Признание проблемы — половина успе­ха в ее разрешении.
Зигмунд Фрейд

Если для предыдущих рассуждений достаточно было калькулятора и знаний, полу­ченных в начальных классах, то в дальнейшем необходимо вспомнить курс школьной фи­зики.

Процесс горения сопровождается выделением большого количества горячих газов и интенсивным нагревом окружающего воздуха. Вся эта газовоздушная смесь с достаточ­но большим ускорением движется вверх. Если вспомнить, что любой газ (в том числе и воздух) имеет массу, очевидно, что факел огня обладает кинетической энергией: чем больше расстояние от поверхности горения до потолка помещения, тем большую кинети­ческую энергию может развить факел.

Во время тушения капли из оросителя должны преодолеть восходящие воздушные потоки, чтобы достигнуть поверхности горения. Для этого они должны обладать большой кинетической энергией. Ясно, что если в дисперсном составе воды из оросителя ТРВ пре­обладают капли небольшого размера, то до поверхности горения долетят не многие из них.

Рис. 4. Огневые испытания высотных стеллажных складов

Проблема защиты помещений с высокими потолками при помощи установок ТРВ, конечно, не нова. Неслучайно большинство из действующих зарубежных стандартов со­держат критерии для проектирования и испытания систем противопожарной защиты ус­тановками ТРВ в основном только на судах. Эти помещения в силу рационального использования объема судна, как правило, имеют небольшие раз­меры плошали и высоты.

В последнее время стала проводиться интенсивная работа по изучению процессов тушения тонкораспыленной водой в жи­лых помещениях. Эти помеще­ния также характеризуются не­большими размерами и очевид­но, что применение систем по­жаротушения ТРВ будет эффек­тивным.

В связи со всем вышеска­занным вызывает крайнюю тре­вогу применение оросителей тонкораспыленной воды на вы­сотах, превышающих 5 метров, например, в гипермаркетах, те­атрах, на спортивных объектах. Тем не менее, во всех ТУ на оро­сители ТРВ российского производства регламентирована их ус­тановка для помещений 1 и 2 группы до высоты 10 метров и даже больше!

Складские помещения это всегда помещения с высокой степенью пожарной опас­ности. Если же это склады еще и с высотным стеллажным хранением, то удельный объем пожарной нагрузки может оказаться весьма значительным. Так, например, согласно NFPA13, чтобы защитить товар, хранящийся на деревянных паллетах в помещении вы­сотой 10,7 метров, оросители типа ESFR должны обеспечить интенсивность орошения около 0.8 л/с м². Эти данные также совпадают со значениями, установленными для отече­ственных аналогов этих оросителей.

В тоже время для оросителей ТРВ прописано значение около 0,1 л/с м². То есть, в восемь раз меньшее! Понятно, что требуемый расход воды также уменьшится в восемь раз, но каким образом обосновывается такое снижение интенсивности орошения? Оче­видно, этот вопрос будет выясняться только после первого не потушенного пожара на складе. Возможно, это произойдет не скоро и за это время будет выполнено еще много сомнительных проектов по защите высотных стеллажных складов оросителями ТРВ.

Необходимо также помнить, что в этом случае сохраняется проблема с преодоле­нием конвективного барьера, а для помещений с большой пожарной нагрузкой она акту­альна особенно. Так, например, если при стеллажном хранении оказывается большое рас­стояние (более б метров) от верха пожарной нагрузки до перекрытия, проблемы с преодо­лением конвекционного барьера возникают даже у оросителей общего применения. Ре­шается она только установкой дополнительных спринклерных секций.

Наука всегда оказывается не права. Она никогда не решит вопроса,
не поставив при этом десятка новых.
Бернард Шоу

Среди прочих достоинств тонкораспыленной воды часто упоминается ее высокая эффективность при экранировании тепловых потоков. Непосредственно к процессу пожа­ротушения этот эффект имеет косвенное отношение. Однако это свойство могло бы эф­фективно использоваться в системах локализации возгорания и водяных завесах.

К сожалению, нет доступных официальных экспериментальных данных, которые подтвердили бы более высокую эффективность ТРВ при экранировании теплового излу­чения. Работа в этом направлении позволила бы существенно понизить существующий норматив по интенсивности орошения в 1л*с на метр ширины завесы.

Возможно, наибольший эффект от использования тонкораспыленной воды заклю­чается в увеличении степени зашиты людей от поражения продуктами горения. Предпо­лагается, что для осаждения дыма имеет значение не столько размер капель и их площадь, сколько их количество. Даже самая крохотная капля способна увлечь за собой частицу дыма. Исходя из наших экспериментальных данных, из 1 литра тонкораспыленной воды получается 120 миллионов капель, а из 1 литра воды из оросителя общего применения — 30 миллионов капель. Разница, конечно, не в 64 000 раз, как преподносится в рекламе ТРВ. Но даже четырехкратное увеличение эффективности по осаждению продуктов горе­ния это немало для сохранения человеческой жизни.

В свете ничего совершенного нет.
Екатерина Вторая

Если бы мы захотели создать совершенную систему пожаротушения, то она долж­на была бы за несколько секунд обнаружить пожар, а затем мгновенно его потушить. Же­лательно, без нанесения вреда имуществу огнетушащим веществом и безопасным для людей. В идеале оборудование должно стоить как можно меньше, легко монтироваться на объекте и вообще не требовать технического обслуживания. Узнаете? Именно так рекла­мируются системы ТРВ.

Не будем рассматривать каждое из этих достаточно спорных утверждений, однако хотелось бы заострить ваше внимание еще на одной проблеме. Ороситель тонкораспы­ленной воды является лишь частью всей системы пожаротушения. Немаловажное значе­ние имеют и другие составляющие системы. А именно, система водоподготовки, насосы и трубы, по которым будет подаваться вода к оросителю.

Понятно, что чем больше рабочее давление в системе ТРВ, тем меньше должно быть выходное отверстие оросителя. Для систем ТРВ низкого давления в большинстве случаев диаметр находится в диапазоне от 3 до 5 мм. Чтобы это отверстие не засорялось во время тушения, необходимо, чтобы в воде не было посторонних включений соизмери­мого размера. Поэтому, вода должна быть очищена, а каждый ороситель ТРВ обязательно должен содержать фильтр.

С трубами, правда, сложнее. Коррозионностойкие трубы существенно дороже обычного черного проката. Это никак не вписывается в концепцию дешевизны установок ТРВ. Поэтому отечественные производители оросителей ТРВ используют все свое влия­ние и убеждение, чтобы в ТУ или даже новых сводах правил появлялись вот такие пунк­ты:

5.4.13 Допускается применение неоцинкованных труб из стали по ГОСТ 3262, ГОСТ 8732, ГОСТ 8734 и ГОСТ 10704:
— если диаметр выходного отверстия распылителя 8 мм и более;
— если на входе каждой ветви распределительного трубопровода установлен фильтрующий элемент с ячейкой фильтра не менее чем в 5 раз меньше внутрен­него диаметра используемых на распределительной сети распылителей.

Вообще-то трудно представить ороситель ТРВ с диаметром выходного отверстия более 8 мм, но это другой вопрос. Серьезное опасение вызывает применение не коррози­онностойких труб. Но какие бы аргументы я не привел, их можно подвергнуть сомнению, т.к. полномасштабных долговременных испытаний по этому поводу у нас не проводилось. Поэтому в качестве аргументации просто приведу выдержки из иностранных стандартов, которые писались на основании многолетнего опыта эксплуатации подобного рода сис­тем:

4.13 «… Galvanized piping shall not be utilized for water mist systems.»
11.2.3 «…Carbon steel protected by Zinc plating or any other coating shall not be used due to the long design life of the WFS»

По этим зарубежным стандартам получается, что для систем ТРВ нельзя использо­вать не только «черные», но и оцинкованные трубы. Такое ограничение введено из-за то­го, что в течение всего времени эксплуатации системы антикоррозионное покрытие может повредиться, особенно в местах соединения труб. Пренебрежение этим обстоятельством может дорого обойтись в случае полного засорения фильтра во время работы установки.

«Более того, идет агрессивная политика по внедрению этого оборудования.
И никакие барьеры — нормативные, моральные, профес­сиональные, научные
— не останавливают лю­дей, готовых ради расширения рынка сбыта создавать мифы и
беззастенчиво, с вдохнове­нием, в псевдонаучных статьях утверждать то,
что никоим образом не соответствует действи­тельности.»

Из статьи Р.М. Тагиева «Тонкораспыленная вода: правда и вымысел»

Я не буду повторять примеры, которые приведены в статье P.M. Тагиева. Подобно­го рода информация появляется регулярно и иногда на очень высоком уровне. Останов­люсь лишь на выдержках из письма, которое было рождено в недрах Российской Акаде­мии Наук и направлено полномочному представителю РФ одного из федеральных округов (а, может быть, и во все округа).

Видимо, рыночные отношения позволяют «в рамках работ, проводимых РАН, и поручений членам Межведомственной комиссии Совета Безопасности РФ…» лоббиро­вать интересы одного из производителей оборудования ТРВ. Возможно, что действитель­но «Руководством страны даны соответствующие поручения о применении данной тех­нологии, в частности, на олимпийских объектах». Не будем также оспаривать утвержде­ние, что ряд крупнейших государственных компаний «ведут активную работу по внедре­нию установок пожаротушения … на подведомственных им объектах». Но вот с утвер­ждением, что «Параметры и габариты установок пожаротушения … делают их наибо­лее эффективными и перспективными среди остальных средств автоматического по­жаротушения на большинстве объектов…», согласиться трудно.

Далее дается довольно длинный перечень объектов, на которых эти установки бу­дут проявлять себя наиболее эффективно: высотные здания; многофункциональные ком­плексы; транспортные тоннели; кабельные сооружения; объекты электроэнергетики, лес­ной и деревообрабатывающее промышленности; предприятия нефтехимии, хранения переработки, добычи и транспортировки углеводородного сырья (специально для P.M. Тагиева!): угольные шахты и разрезы!; а также предприятия и объекты других отраслей промышленности.

Очевидно, что в РАН были проведены серьезные исследования и полномасштабная экспериментальная работа по выявлению эффективности установок ТРВ по сравнению с другими установками пожаротушения для снижения человеческих жертв при пожаре. И теперь они могут авторитетно заявить, что «Применение установок пожаротушения … позволяет сократить эти показатели на 80-90%». Остается только надеяться, что когда-нибудь эти исследования будут опубликованы.

Если уж РАН приступила к работе по исследованию процессов тушения ТРВ. то хотелось бы верить, что эта работа не будет остановлена, и когда-нибудь будут получены данные и точные математические модели этих процессов. Возможно, будут опубликова­ны некоторые из результатов экспериментов. И мы смогли бы, наконец, пользоваться при разработке критериев и правил проектирования таких установок отечественными данными, а не обращаться всякий раз к рассекреченным протоколам испытаний исследователь­ских институтов США пятнадцатилетней давности.

В заключение приведу перечень объектов, на которых, по зарубежным источникам, возможно эффективное применение систем пожаротушения на основе ТРВ:

• помещения различного назначения на судах, в том числе машинные отделения, каюты, коридоры;
• квартиры и мезонины;
• жилые дома на одну или две семьи;
• дома престарелых;
• детские сады, ясли;
• школы и ВУЗы;
• отели, пансионаты, санатории;
• госпитали и больницы;
• промышленное кухонное оборудование;
• общежития.

Как видите, это в основном жилые помещения, где пожарная нагрузка невелика, а помещения имеют относительно небольшие размеры и незначительную высоту потолков.

По моему мнению, использование тонкораспыленной воды для зашиты помещений с большой пожарной нагрузкой и высокими потолками (магазины и гипермаркеты. кото­рые в наше время больше похожи на склады) может оказаться неэффективным при туше­нии пожара.

Использование оросителей ТРВ для противопожарной защиты складов, особенно высотных, можно считать крайне рискованным делом.

________________________________

<sub>1. EN 14972 Fixed fire fighting systems — Water mist systems — Design and installation.
2. СП 5.13130.2009 Системы противопожарной зашиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротуше­ния автоматические. Нормы и правила проектирования.
3. XFPA750 Standard on Water Mist Fire Protection Systems. 2000 Edition
4. FR 4000 Determination of Water Spray Drop Size and Velocity from a Low Pressure High Momentum. Water Mist Nozzles; Report of Test: NIST 1995.
5. FR 4003 Determination of Water Spray Drop Size and Speed from a Standard Orifice. Pendent Spray Sprinkler; Report of Test: NIST 1995.
6. ISO/FDIS 6182-9 Fire protection — Automatic sprinkler system — Requirements and test methods for water mist nozzles. 2005.
7. Fire suppression in buildings using water mist, fog or similar systems. Project report No 213294v3. BRE 2005.
8. NFPA 13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems. 2007 Edition.
9. СТО 7.3-02-2009. Стандарт организации по проектированию автоматических установок пожаротушения с применением оросителей СОБР в высотных складах. Обшие технические требования.
10. Protection of Storage with High Clearance. By Kenneth E. Isman. P.E.: SQ September- October 2009.
11. ANSI/FM 5560. American National Standard for Water Mist Systems. 2007.
12. Engineering Guidance for Water Based Fire Fighting Systems for the Protection of Tunnels and Subsurface Facilities. Work Package 2 of the Research 12. Project UPTUN of the European Commission R251, 2007.</sub>

Об авторе: Пахомов В.П., Президент Ассоциации Спринклерной Противопожарной Индустрии, главный инженер ЗАО «ПО «Спецавтоматика»

Применение АУПТ тонкораспыленной воды для защиты кабельных сооружений

На основании п. 13 и таблицы А.1 свода правил СП 13.13130.2009 «Атомные станции. Требования пожарной безопасности» устанавливают использование в качестве  огнетушащего вещества (ОТВ) распыленной воды для пожаротушения кабельных сооружений. Кроме того, п.12.1 РД 153-34.0-49.101-2003 «Инструкция по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий» так же устанавливает использование распыленной воды для пожаротушения кабельных сооружений. Применение ТРВ в нормативных документах для защиты кабельных сооружений, скорее всего, обусловлено не проводимостью ОТВ электрического тока.

Тонкораспыленная вода – эффективное ОТВ для локализации возгораний

В качестве огнетушащего вещества установок пожаротушения для локализации возгораний кабельных сооружений применяется тонкораспыленная вода. Это –  эффективное и экономичное средство тушения пожаров. Способ тушения – поверхностный. Благодаря использованию в качестве огнетушащего вещества воды, подаваемой под высоким давлением, и получению капель величиной менее 150 микрон создается мелкодисперсный туман, который быстро насыщает защищаемый объем помещения, сокращая при этом концентрацию кислорода, значительно увеличивая эффективность пожаротушения при использовании минимального количества воды. Водяной туман, обладая высокой теплоемкостью и большой суммарной активной площадью поверхностей капель, резко снижает температуру в зоне пожара, прекращая химическую реакцию горения. При этом существенно уменьшается ущерб от пролитой воды, так как её расход на порядок меньше, чем в обычной спринклерной установке. Быстрое распыление и высокий охлаждающий эффект водяного тумана позволяют эвакуировать людей, находящихся в помещении, и создают условия для работы спецперсонала с переносными средствами пожаротушения.

Рис. 1. Образование водяного тумана

Особенности кабельных туннелей и шахт

Кабельные туннели характеризуются большой протяженность трасс с большим количеством кабелей, идущих в одном направлении. Повышенная температура внутри кабельных сооружений, огнеупорные перегородки (отсеки длиной не более 150 м при прокладке силовых и контрольных кабелей и не более 100 м при наличии маслонаполненных кабелей). Кабельные сооружения данного типа обеспечиваются естественной или искусственной вентиляцией. Вентиляционные устройства оборудуют заслонками для прекращения доступа воздуха в случае возгорания, а также для предупреждения промерзания туннеля в зимнее время.

Рис. 2. Кабельный туннель

Особенности наружных кабеленесущих трасс (лотки)

Наружные кабеленесущие трассы характеризуются большой протяженностью трасс, большим количеством кабелей, идущих в одном направлении, значительным перепадом наружных температур (от -40ºС до + 50ºС). Кабельные сооружения данного типа обеспечиваются естественной вентиляцией. Большой перепад высот  эстакад вызывает трудности при монтаже пожарного оборудования. Дополнительную проблему представляют собой пересечения кабельных трасс с трубопроводами других систем.

Рис. 3. Варианты монтажа кабелей на лотках/эстакадах (наружное исполнение)

Особенности помещений полуэтажей

Помещения полуэтажей характеризуются большим количеством кабелей, повышенной температурой внутри кабельных сооружений, наличием огнеупорных перегородок. Кабельные сооружения данного типа обеспечиваются естественной или искусственной вентиляцией. Вентиляционные устройства оборудуют заслонками для прекращения доступа воздуха в случае возгорания, поэтому доступ к поврежденному кабелю затруднен. При применении в качестве огнетушащих веществ в автоматических системах пожаротушения газа возникает необходимость в обеспечении оповещения и эвакуации обслуживаемого персонала.

Рис. 4. Варианты монтажа кабелей в полуэтажах

Применение установок пожаротушения тонкораспыленной водой для защиты кабельных сооружений

Для решения задач по обеспечению пожарной безопасности в кабельных сооружениях могут быть использованы предлагаемые рынком автоматические системы пожаротушения тонкораспыленной водой.  Роботизированные лафетные стволы с оптическими извещателями служат для локализации возгораний на открытых кабельных трассах (эстакадах). Подобные установки автоматического пожаротушения тонкораспыленной водой по последовательности выполняемых операций имеет следующую структуру:

1. обнаружение;
2. «принятие» решения или взаимодействие с другими системами;
3. тушение.

Обнаружение

При повышении температуры на защищаемом объекте выше допустимого уровня, возгорании, задымлении или других нарушениях, система автоматического пожаротушения определяет место возникновения нарушения (возгорания), а также его природу с помощью пожарных извещателей адресных систем пожарной сигнализации (АСПС), термокабелей и т.д. Извещатели подразделяются на ручные (кнопка) и автоматические. Автоматические извещатели по способу передачи сигнала на ПКП подразделяются на аналоговые, дискретные (цифровые), комбинированные. По распознаванию нарушения извещатели подразделяются на тепловые, дымовые, извещатели пламени, газовые, ручные, комбинированные.

Таблица 1. Типы пожарных извещателей

Типы пожарных извещателей
Тепловой извешатель	Дымовой пожарный извещатель	Извещатель пламени	Газовый извещатель	Ручной пожарный извещатель	Комбинированный извещатель
Применяются, если на начальных стадиях пожара выделятся значительное количество теплоты, (склады ГСМ) или в случаях, когда применение других извещателей невозможно.	Наиболее распространенный тип пожарного извещателя.	Применяются для защиты зон, где необходима высокая эффективность обнаружения.	Способны предупредить пожары на самых ранних стадиях возгорания	Служит для ручного включения сигнала пожарной тревоги в системах пожарной сигнализации и пожаротушения	Содержит в себе два и более типа извещателей

Выбор типов извещателей осуществляется в соответствии с Приложением М СП5.13130.2009. Определение количества извещателей в одном защищаемом помещении определяется в соответствии с п. 13 СП5.13130.2009. При отсутствии возможности использования представленных извещателей (большая протяженность кабельных трасс, работа систем обнаружения на открытом воздухе и т.д.) предусмотрено обнаружение нарушений с помощью термокабеля.

Термокабель представляет из себя сигнальный кабель, который реагирует на изменение предельной температуры любого участка по всей своей длине. Расчетная длина кабеля не зависит от температуры срабатывания. При применении извещателя в местах с плохой вентиляцией возможен режим раннего обнаружения повышения температуры (при отсутствии видимого пламени), что приводит к предупреждению пожара в его начальной стадии. Термокабель объединяет в себе функции кабеля и датчика одновременно. Он пригоден для применения в любой окружающей среде (коррозия, износ, отрицательные температуры), при этом по необходимости, имеет возможность срабатывания при разных температурах в каждой отдельной защищаемой зоне и позволяет обнаружить пожар в любом месте по всей длине извещателя.

Термокабель можно эффективно эксплуатировать в диапазоне температур от -40°C до + 125°C, причем значение температуры срабатывания не зависит от длины извещателя. Не требует полной замены после пожара, заменяется только часть извещателя, поврежденная огнем. Минимальная разница температур между максимальной температурой окружающей среды и минимальной температурой срабатывания извещателя допускается не более 20°C, при этом температура окружающей среды не влияет на работу извещателя по всей его длине.

Рис. 5. Термокабель. Устройство термокабеля

«Принятие» решения или взаимодействие с другими системами

Благодаря адресному определению нарушений имеется возможность точного определения места задымления или возгорания. Затем подаются сигналы на запуск систем пожаротушения. Система управления пожаротушением принимает сигнал от извещателей и согласно заданным алгоритмам начинает взаимодействие с системами оповещения, управляет отключением кабельных трасс от источников напряжения, включает пожарные вентиляционные системы и т.д. Системы автоматического управления разрабатываются в зависимости от типа используемой системы пожаротушения, с взаимодействием со смежными инженерными системами, техническими возможностями и требованиями нормативных документов.

Тушение

Процесс тушения пожара осуществляется с использованием ОТВ в виде тонкораспыленной воды. Для эффективной локализации возгорания разных классов пожара применяются специальные добавки.

Типы установок и их оптимальное применение

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой могут подразделяться на несколько типов:

• модульная;
• энергонезависимая станция пожаротушения;
• с применением насосов высокого давления.

Во всех приведенных типах участвует ОТВ в виде тонкораспыленной воды. Распыленная вода имеет размер капель менее 150 мкм, что способствует более эффективному охлаждению очага пламени и, как следствие, тушению пожара.  Важно, что при этом возможна беспрепятственная и оперативная эвакуация персонала из защищаемого помещения. Особенностью установок ТРВ любого типа является их расположение исключительно в помещениях с минимальной температурой 5˚С.

При срабатывании установки пожаротушения должна быть предусмотрена подача сигнала на управление (отключение) технологическим оборудованием в защищаемом помещении (при необходимости до подачи огнетушащего вещества) в соответствии с технологическим регламентом и требованиями свода правил  СП 5.13130.2009. Тип автоматической установки тушения, способ тушения, тип оборудования автоматики определяется организацией-проектировщиком в зависимости от технологических, конструктивных и объемно-планировочных особенностей защищаемых зданий и помещений с учетом требований данного перечня.

Рис. 6. Распыление ОТВ

Модульная установка пожаротушения

В состав модульной установки пожаротушения могут входить следующие узлы и комплектующие:

• модули тонкораспыленной объемом от 60 до 160 литров;
• специальные дренчерные распылители двух типоразмеров;
• система трубопроводов;
• система автоматики.

Модуль может содержать в своем составе баллон и запорно-пусковое устройство (далее ЗПУ). ЗПУ оборудовано манометром, сигнализатором давления, мембранным предохранительным устройством (МПУ), электромагнитным пусковым клапаном, устройством ручного пуска и блокировкой ручного пуска (чека) имеющей пломбу.

Способ хранения огнетушащего вещества и газа-вытеснителя может быть совместным и раздельным. В первом случае модуль заполняется ОТВ до определенного уровня (не полностью) и дополнительно заправляется газом-вытеснителем до определенного давления, во втором – ОТВ и газ-вытеснитель хранятся в разных модулях и лишь в момент пуска газ-вытеснитель поступает в модули с ОТВ и приводит МУПТВ в действие.

Рис. 7. Компоновка батареи модулями ТРВ.

1. Модуль МУПТВ с электропуском.
2. Модуль МУПТВ с пневмопуском.
3. Пусковой трубопровод.
4. Рукав высокого давления.
5. Выпускной коллектор.
6. Рама монтажная

Установка может состоять как из одного модуля, так и из нескольких, объединенных в батарею до 10 шт. Таких батарей может быть несколько в зависимости от защищаемой площади и времени её работы. При использовании нескольких модулей выделяется пусковой баллон, который имеет электроклапан для пуска. Остальные баллоны запускаются по пневматическим трубкам. Средняя продолжительность подачи ОТВ составляет 1,5-2 минуты. Установка имеет возможность подачи ОТВ в течении большего времени чем 2 минуты. В этом случае заказчик с проектной организацией определяют время подачи ОТВ.

Рис. 8. Распылители для модулей ТРВ

Распылители имеют специальную конструкцию, позволяющую распылять ОТВ с диаметром капель менее 150 мкм, при этом  различные типоразмеры обеспечивают разную интенсивность орошения. Рациональное применение модульных установок может осуществляться в защищаемых помещениях площадью до 100 м2.

Установка пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления

Автоматическая установка пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления, как правило, состоит из следующих основных компонентов:

• насосная станция высокого давления с рабочими и резервным насосами, щитом управления, устанавливаемыми на единой опорной платформе;
• резервуары с дистиллированной водой, в соответствии с расчетным объемом;
• распределительные устройства с ручным и электрическим приводом для подачи воды к насадкам в различных зонах;
• специальные дренчерные или спринклерные распылители;
• трубопроводы и специальные соединительные устройства.

Автоматическая установка пожаротушения высокого давления может состоять из нескольких секций (по количеству направлений). Насосный узел с резервуарами должен располагаться в помещении насосной станции.

В дежурном режиме трубопроводы  до оросителей заполняются водой под давлением 15 бар. При возникновении пожара и вскрытии термозамков одного или нескольких спринклерных распылителей (температура вскрытия термозамка  может варьироваться) происходит падение давления в системе, что фиксируется зоновым реле давления, сигнал от которого включает жокей-насос. Насос восстанавливает давление до 15 бар. При продолжении падения давления в течение 10 секунд работа жокей-насоса прекращается и включается первый высоконапорный насос. Если понижение давления продолжается, то включается второй насос. В случае невыхода на рабочий режим одного из основных насосов включается резервный. Минимальное рабочее давление перед выпускными распылителями при тушении пожара должно составлять 80 бар. При срабатывании установки, сигнал о начале ее работы, при помощи реле давления и датчика потока жидкости, поступает на централизованный пульт, а также на звуковое и световое оповещение. На коллекторе, обеспечивающем питание защищаемой зоны, устанавливается отсечной шаровой клапан и зоновый датчик потока жидкости, сигнал от которого поступает на контрольно-пусковой прибор, а также клапан регулировки давления, который сбрасывает излишки воды в резервуар.

Рядом  с наиболее удаленным оросителем  устанавливается датчик давления. Выключение насосов производится кнопкой на шкафу управления в насосной станции.

В системах пожаротушения высокого давления не используются химические добавки, и в связи с этим установка является экологически безопасной. Насосная станция пожаротушения должна соответствовать требованиям СП5.13130.2009.

В помещении насосной станции должны располагаться насосный узел, резервуары для воды с расчетным объемом (вертикального исполнения) и коллектор на требуемое количество направлений с распределительными клапанами. Насосный узел состоит из нескольких рабочих высоконапорных насосов и одного резервного, установленного на общей опорной раме. Также на опорной раме устанавливается щит управления. Вода направляется насосом через обратный клапан в общий коллектор насосного узла. Коллектор насосного узла укомплектован всеми необходимыми соединениями, реле давления, манометрами, аккумуляторами, предохранительным клапаном, и клапаном регулировки давления. Насосный узел соединен с резервуарами, установленными в помещении насосной станции и подключенными к системе водоснабжения объекта. Уровень воды в резервуаре контролируется дистанционно, электрическим датчиком и визуально – индикатором уровня. Когда уровень воды приближается к минимальному, электрический датчик подает сигнал о неисправности на контрольно-приемный пункт, который, в свою очередь, обеспечит восстановление уровня воды, благодаря открытию электрического клапана, установленного на резервуаре. Каждый резервуар укомплектован электроклапанами, фильтром, отсечным шаровым клапаном, дренажным клапаном.

Рис. 9. Принципиальная схема установки пожаротушения высокого давления

На магистральном трубопроводе, выходящем из коллектора в каждую защищаемую зону устанавливается зоновый датчик потока, его сигнал немедленно поступает на контрольно-приемный пульт. Сигналы о пожаре (срабатывании), а также о состоянии установки пожаротушения дублируются на контрольной панели в помещении охраны. Управление другими инженерными системами при срабатывании предусматривается командными импульсами с блоков управления установки пожаротушения и пожарной сигнализации.

Применение подобных установок позволяет организовать пожаротушение достаточно больших размеров, площадью более 2000 м² на нескольких направлениях.