Эффективное пожаротушение тонкораспылённой водой высокого давления. Пожаротушение тонкораспыленной водой Тонкораспыленная система пожаротушения

В статье описаны преимущества тушения пожаров тонкораспылённой водой высокого давления перед тра­диционными способами пожаротушения. Проведена сравнительная оценка эффективности тонкораспылённой воды высокою давления, стоимости оборудовании и монтажа, а также вторичного ущерба при разных способах пожаро­тушения. Приведены данные исследований и огневых испытаний, полученные авторами статьи при моделировании различных очагов возгорания.

Разработки технологий и систем пожаротушения тонкораспылённой водой вы­сокого давления (ТРВ ВД) как стационарных, так и мобильных насчитывают более 25 лет. Соответ­ствующие установки вызывают неизменный ин­терес на выставках, однако масштабы их практи­ческого применения весьма ограничены. Связано это, с точки зрения авторов статьи, с недостаточ­ной детализацией требований, указанных в норма­тивном документе (разделы 5.4, 5.5). В 2004 г. ООО НПО «ПРОСТОР» разработал и начал вы­пускать мобильные установки с использованием ТРВ ВД (рис. 1).

Созданные пожарные стволы и форсунки позволяли организовать заброс высокоскоростной тонкораспылённой воды в зону горения с расстояния 15-20 м. Однако очевидная и прогрессив­ная технология ТРВ ВД до сих пор тиражируется преимущественно в виде мобильных и передвиж­ных агрегатов.

Доктор технических наук, профессор И. М. Абдурагимов в своих первых лекциях фактически сформулировал идею ТРВ ВД, говоря, что в идеале для тушения 1 м² твёрдого вещества требуется 0.5 л воды. Нужно только решить главную зада­чу: как с помощью небольшого объёма воды эф­фективно воздействовать на очаг горения. Первые мобильные установки пожаротушения НПО «ПРО­СТОР», имеющие запас воды 50 или даже 120 л воды (см. рис. 1), являлись своего рода огнетуши­телями для ликвидации или подавления локальных пожаров мощностью до 5 МВт. Но по-прежнему нет поддержки технологии ТРВ ВД в сфере уст­ройства стационарных, автоматических установок пожаротушения (АУП) ТРВ ВД.

В 2016 г. завершена разработка современной отечественной стационарной системы пожароту­шения ТРВ ВД, создан целый комплекс оборудо­вания, включая фирменные форсунки, средства для надежного монтажа трубопроводов, разрабо­таны руководства по проектированию, монтажу и эксплуатации, сертифицированы все компонен­ты системы и созданы необходимые внутренние нормативные документы. Тем не менее остаются те же проблемы внедрения, так как нормативная база для проектирования и внедрения систем по­жаротушения ТРВ ВД по-прежнему отсутствует, поэтому во многих случаях принимается решение в пользу традиционных спринклерных АУП.

За рубежом технологии пожаротушения ТРВ ВД активно развиваются, чему способствуют стандарт и нормы NFРА , а также активное содействие их продвижению со стороны страхо­вых компаний. К сожалению, отечественные стра­ховые компании пока не заинтересованы в стимулировании продвижения технологии ТРВ ВД или содействии принятию необходимых нормативно-­правовых документов. Поэтому приходится возвращаться к вопросам эффективности ТРВ ВД, поиску эффективной системы пожаротушения, которая может сократить вторичный ущерб от пожара практически до нуля.

Традиционные системы пожаротушения низкого рабочего давления (до 1,25 МПа) – НД.

Системы пожаротушения с рабочим давлением выше 3,5 МПа (более 5 МПа) → БД.

Все устройства подачи огнетушащего вещества (оросители, распылители, форсунки) – распылители.

Сравнение систем пожаротушения НД и ВД

Согласно классификации, указанной в законе (ч. 1, ст. 45), существуют АУП агрегатного и мо­дульного типа с распылителями НД и ВД, которые отличаются, помимо рабочего давления, расходом воды. Но данным исследователей из Финляндии, разработанный ими распылитель ВД за 30 мин «выливает» 380 л воды (давление около 10 МПа), а традиционный распылитель НД за то же время 3600 л . Примерно такие же оценки у итальян­ских производителей АУП ТРВ ВД . Обычный спринклер по сравнению с их распылителем «вы­ливает» воды в 8 раз больше. Таким образом, на­прашивается первый вывод : расход воды в системах с НД примерно к 10 раз выше, чем в системах с ВД.

Для систем с НД используются трубы (под­водящие, магистральные и распределительные) гораздо большего диаметра, чем в системах ВД. Также важен и сам материал, из которого изготавливаются трубы. Если в системах НД можно ис­пользовать иногда даже не оцинкованную чёрную трубу (что, конечно, неправильно), то для систем ВД обязательно наличие только нержавеющей и, желательно, отечественной трубы. По приблизи­тельной оценке, учитывая, что примерно 2/3 всего распределительного трубопровода АУП (для систем ВД) составляют распределительные линии мало­го диаметра, погонный метр нержавеющей трубы почти в 2 раза дороже, хотя распределительный трубопровод из нержавеющей стали в 4 раза лег­че. Второй вывод : с учётом труб большого диаметра подводящие, магистральные и распределительные трубопроводы в системах пожаротушения НД по сравнению с линиями ВД более чем в 6 раз тяжелее, но при этом по стоимости примерно в 2 раза дешевле.

Третий вывод : для систем пожаротушения НД необходим значительно больший запас воды и, соответственно, более мощные нагнетательно-распределительные системы. Отличие может быть даже больше чем в 10 раз, так как всё зависит от нормативных требований по продолжительно­сти подачи воды системой .

В работе по материалам зарубежных публикаций были сделаны сравнительные оценки (рис. 2). Если принять за исходное условие усред­нённую спринклерную систему НД, то в ней при­мерно поровну распределены масса оборудования и необходимый запас воды.

Общая масса всей системы пожаротушения ВД с рабочим давлением 10 - 15 МПа составляет только 15 % от массы системы пожаротушения НД. В самой установке пожаротушения ВД соотноше­ние массы воды, необходимой для пожаротушения, к массе оборудования, примерно равно 1:10.

Если сравнивать обе установки по массе оборудования и трубопроводов, то соотноше­ние будет примерно 4:1, а с учётом запаса воды – примерно 7:1 не в пользу систем НД. Четвертый вывод : объёмы и масса монтируемого оборудо­вания и, соответственно, затраты на монтаж си­стем пожаротушения НД в разы превышают за­траты при монтаже систем пожаротушения ВД. При этом более компактные системы пожаро­тушения ВД значительно проще в обслуживании и эксплуатации.

Оценки и сравнения, сделанные на основе рассмотрения конструктивных, архитектурно-планировочных и компоновочных решений ЛУП, не будут полными без сравнения основных элементов этой системы – распылителей, задача которых распределить истекающие потоки воды на мак­симально возможную площадь. В распылителях НД эту функцию выполняют дополнительные конструктивные элементы, устанавливаемые на выходе струи из распылителя (рис. 3).

Распылители ВД, благодаря появлению но­вых технологий и материалов, изобретены сравни­тельно недавно. По конструкции это либо несколько струйных сопел, расположенных под углом (рис. 4, а), либо специальные вихревые форсунки или распы­лители (рис. 4, б).

Сравнительная оценка размеров частиц воды в рас­пылителях НД и ВД

Главное отличие распылителей НД и ВД в размерах частиц воды, которые формируются на выходе из распылителя (см. рис. 3, 4). В распылителях ВД при давлении от 7-12 МПа это, прежде всего, мелкодисперсный поток водя­ных капель размером менее 150 мкм, фактически - от 50 до 100 мкм. Разработчики систем пожаро­тушения НД оперируют средним размером капель 2 мм, сравнивая их с каплями 0,05 мм в систе­мах ВД .

Если теоретически распылить 1 л воды на равномерные частицы размером 2 и 0,05 мм, то получится следующее количество капель: 240 000 и 15 300 000 000. Так как испарение воды проис­ходит с поверхности, то интенсивность испарения при пожаротушении больше зависит не от количества капель, а от их суммарной свободной поверх­ности. Суммарная боковая поверхность для частиц воды НД и ВД равна 3 и 120 м², соответственно, т. е. возрастает в 40 раз. Таким образом, огромное количество капель и увеличенная в десятки раз поверхность испарения в системах пожаротуше­ния ТРВ ВД значительно повышает скорость по­глощения тепла в зоне горения и интенсивность вытеснения из неё кислорода, а также активно экранирует тепловое излучение

Скорость истечения воды из распылителя ВД

Данный параметр для подобного устройства весь­ма важен: чем выше давление в системе, тем выше скорость истечения. При скорости истечения, превышающей 100-150 м/с, следует учитывать до­полнительный мощный аэродинамический фактор дробления водяного потока, чего нет при гравитационном истечении в случае распылителей НД, т. е. в итоге получается быстролетящий туман. Мел­кие частицы воды, обладающие хорошей проницаемостью, способствуют распределению ТРВ по всему пространству, даже «затекая» за препятствия, напоминая по характеру распределения в пространстве газ (квазигаз). Такая способность летящего тумана больше соответствует объёмному способу тушения пожара. В совокупности все перечис­ленные свойства и особенности систем пожаро­тушения ТРВ ВД позволяют говорить о том, что они способны составить серьёзную конкуренцию не только традиционным системам распыления воды НД, но в ряде случаев и газовым системам пожаротушения.

Преимущества от использования водяного тумана при тушении пожара

• эффективно осуществляет дымоподавление (дымоосаждение);
• мелкодисперсная вода экранирует тепловое излу­чение и может использоваться для защиты пожарного, а также материальных ценностей на пожаре;
• распылённая вода более равномерно охлаждает сильно нагретые металлические поверхности несущих конструкций, что исключает их локальную деформацию, потерю устойчиво­сти и разрушение;
• низкая электрическая проводимость водяного тума­на делает возможным его применение в качестве эффективного средства пожаротушения на электроустановках, находящихся под напряжением.

Особенно эффективным является применение систем пожаротушения ТРВ ВД на ранних стадиях обнаружения пожара, в замкнутых поме­щениях, а также на объектах, не допускающих вто­ричного ущерба от пожара (избыточный пролив воды). В соответствии с рекомендациями международного и европейского стандартов , ис­следованиями зарубежных коллег , а также из накопленного опыта наиболее эффективно ис­пользовать ТРВ ВД для тушения пожаров класса A, В и E в следующих местах:

• в кабельных сооружениях электростанций (АЭС) и подстанций, промышленных и обще­ственных зданий (тоннели, каналы, подвалы, шахты, этажи, двойные полы, галереи, камеры, используе­мые для прокладки электрокабелей);
• в городских кабельных коллекторах и тоннелях;
• в электроустановках, находящихся под на­пряжением до 35000 В;
• в помещениях для хранения горючих ма­териалов или негорючих материалов в горючей упаковке;
• в наземных и подземных помещениях и сооружениях метрополитенов и подземных ско­ростных трамваях;
• в автотранспортных тоннелях;
• в помещениях складского назначения;
• в помещениях хранилищ библиотек и архивов.

Авторы статьи признают, что для многих объектов жилого и общественного назначения вполне достаточно использовать традиционные системы пожаротушения НД и проблема их не­достаточной эффективности (не выше 50-60 %) относится, скорее всего, к упущениям в проекти­ровании, монтаже и особенно в обслуживании. Системы пожаротушения ИД ориентированы на лик­видацию пожара в помещении (здании) до возникновения критических значений опасных факторов пожара . При этом следует отметить, что в соот­ветствии со статьей 89 закона расчёт эвакуационных путей и выходов людей производится без учёта применяемых средств пожаротушения, что занижает значимость и эффективность АУП. Следует отметить, что традиционные спринклер­ные ЛУП неэффективны при ликвидации пожара до наступления предела огнестойкости строитель­ных конструкций, до причинения максимально допустимого ущерба защищаемому имуществу и до наступления опасности разрушения технологи­ческих установок . ТРВ ВД лучше использовать в качестве средства объёмного или локально объёмного пожаротушения, что пока не вписыва­ется в способы, указанные в нормативном доку­менте , но такие системы (ТРВ ВД) позволяют обеспечить достижение тех результатов, которые не могут обеспечить спринклерные автоматиче­ские установки пожаротушения .

Системы пожаротушения НД сохраняют ве­дущую роль в системах противопожарной зашиты из-за развитой нормативной правовой базы, отра­ботанных проектных и технологических решений, сформировавшегося положительного отношения страховых компаний.

Системы пожаротушения тонкораспылённой водой высокого давления после создания высоко­эффективных распылителей и форсунок ТРВ ВД на основе новых технологий, инструментария и материалов, экспериментально показывают свои существенно более высокие потенциальные воз­можности и эффективность. Однако низкие темпы формирования нормативной и расчётно-аналити­ческой базы для их применения являются серьёз­ным сдерживающим фактором для перехода на их широкое использование.

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автома­тические. Нормы и правила проектирования. - М.: МЧС России, ВНИИПО МЧС России. 2009. - 114 с.

2. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасно­сти». - М.: Проспект. 2014. - 111 с.

3. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». - М., 2009. - 20 с.

4. ONR CEN/TS 14972:2011. Ortsfeste Brandbekampfungsanlagen – Feinspruh Loschanlagen // Planung und Einbau; Deutsche Fassung, Belgium, Brussel, Europaisches Komitee fur Normung, 2011, S. 9.

5. NFPA 750. Standart on Water Mist Fire Protection Systems. – Las Vegas, An International Codes and Standarts Organization, National Fire Protection Association, 2015, 88 p.

6. Гергель В. И., Цариченко С. Г., Поляков Д. В. Пожаро­тушение тонкораспылённой водой установками высокого дав­ления оперативного применения // Пожарная безопасность. - 2006. - № 2. - С. 125-132.

7. Противопожарная защита для офисных зданий [Элек­тронный ресурс] // Каталог фирмы MARIOFF CORPORATION. Режим доступа: http://www.marioff.com/fire-protection/fire-protection-for-buildings/fire-protection-for-office-buil...

8. Модуль пожаротушении тонкораспылённой водой ЕI-МISТ [Электронный ресурс] // Официальный сайт компа­нии ООО «Пламя Е1» (Пожарная безопасность и оборудова­ние) [сайт]. Режим доступа: http://www.plamya-ei.ru/produkcija/ei-mist (Дата обращения 24.05.2017 г.).

9. Пахомов В. П. Особенности применения АУПТ тонкораспылённой воды // Пожарное дело в строительстве. - 2009. - № 5. - С. 59-65.

10. НПБ 88-01. Установки пожаротушения и сигнализа­ции. Нормы и правила проектирования. - М.: МВД РФ, Государ­ственная противопожарная служба, 2002. - 119 с.

Тушение очагов возгорания при помощи тонкораспылённой воды — наиболее эффективный способ при локализации пожаров классов А и В. В первом случае возгорания могут воспламеняться твёрдые вещества – древесина, пластические массы, текстильные изделия, резина. Во втором случае происходит неконтролируемое горение жидких веществ, имеющих свойства не растворяться в воде (нефтепродукты и бензин, парафины) и веществ, которые могут с ней смешиваться (например, спирты, глицерин, ацетон).

Популярность метода

Согласно статистике, 90 % всех случаев тушения пожаров происходит с применением воды. При всей популярности использования этого природного материала на практике существуют и отрицательные стороны такого средства тушения:

• большой расход жидкости;
• порча ценностей пожарогасительным материалом и затапливание объектов;
• причинение серьёзного дополнительного ущерба соседним помещениям, не связанным с очагом возгорания, например затапливание квартир соседей;
• необходимость организации дополнительных резервов хранения водного запаса с наличием пожарных резервуаров и насосных станций.

В значительно меньшей мере эти недостатки касаются способа тушения пожаров тонкораспылённой водой. Применение метода основывается на создании облака из мелкодисперсных капель воды, выдуваемого специальным агрегатом высокого давления свыше 250 бар.

Данный способ формально относится к поверхностному методу пожаротушения, однако следует принимать во внимание, что распыляемый реагент на практике охватывает объём площади горения с эффектом увеличения в несколько раз.

При этом под действием высокой температуры происходит парообразование, от этого затрудняется подача кислорода к очагу пожара, как следствие — резкое понижение температуры и сведение скорости горения к критической. Во избежание повторного загорания мелкодисперсный туман поддерживается в пространстве до 15 мин.

За счёт природного свойства воды — способности растворять большинство веществ — этот туман может вбирать в себя твёрдые частицы дыма, что значительно снижает риск сильного задымления окружающего пространства.

При таком способе для тушения пожаров класса А используют возможности жидкости, состоящей только из воды. В более катастрофических случаях вполне реально использование дополнительных пенообразующих добавок в смесь. Специальным переключателем клапан пожарного ствола агрегата переводится в положение для пенообразования, далее установка работает в штатном режиме.

Принцип действия установки

Единой конструкции аппарата высокого давления не существует, но принцип действия сводится к техническому решению процесса распыления реагента до состояния тумана. Диаметр капли распылённой воды для наиболее эффективного действия должен составлять 100-200 мкм.

Упрощённо схема установки пожаротушения тонкораспылённой водой имеет вид агрегата, составленного из отдельных узловых устройств и реагента пожаротушения.

Резервуар с водой соединён рукавом высокого давления с газовым баллоном, снабженным запорно-пусковым устройством. Зона защиты от пожара оснащена оросителями. При сигнале датчика возгорания устройство на баллоне срабатывает, открывая проникновение газа-вытеснителя через рукав в пожарную ёмкость. Образованная газо-жидкостная смесь по трубопроводу подаётся к оросителям.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой бывают двух типов:

1. высокого давления. Снабжены баллонами с азотом или насосами высокого давления. Необходимая консистенция пожаротушительной смеси достигается механическим путём;
2. низкого давления. Установка снабжена раздельным хранением пускового количества газа. В сформированную газо-жидкостную смесь дополнительно вводятся огнетушащие вещества.

И, как минус, в части эксплуатационных достоинств системы пожаротушения тонкораспыленной водой, воспринимается необходимость устройства специальной системы водоподготовки.

К несомненным положительным эксплуатационным качествам систем можно отнести экономию вещества. При тушении водой обычными способами размер капли наблюдается от полутора до 2 мм. В таком формате эффективный расход воды составляет примерно 30 %. Остальная часть не борется с огнём, а выступает как излишки, наносящие дополнительный вред ценностям в зоне пожаротушения.

Эффективность локализации огня резко возрастает при уменьшении диаметра капли до 150 мкм. Маленький размер способствует увеличению охлаждающей способности, увеличивает проникновение и большую площадь покрытия зоны горения при расходе воды примерно 1,5 л на кв.м .

Потребность в большом количестве жидкости снижается, что уменьшает количество излишне пролитого реагента на спасаемые ценности, без сомнения оценится, к примеру, в библиотеках, музеях или архивах.

Кроме этих объектов, системы пожаротушения тонкораспыленной водой рекомендуется устанавливать на многоуровневых автомобильных парковках закрытого типа, в развлекательных, торговых и спортивных комплексах, кинотеатрах, выставочных павильонах, картинных галереях, гостиницах и в других объектах с массовым нахождением людей.

На эксплуатационные качества установок модульного типа не влияет количество источников возгорания и их расположение в зоне огня. Система достаточно проста в монтаже, не зависит от внешних источников энергоносителей.Дополнительным плюсом является нетоксичность реагентов системы пожаротушения ТРВ.

В статье описаны преимущества тушения пожаров тонкораспылённой водой высокого давления перед тра­диционными способами пожаротушения. Проведена сравнительная оценка эффективности тонкораспылённой воды высокою давления, стоимости оборудовании и монтажа, а также вторичного ущерба при разных способах пожаро­тушения. Приведены данные исследований и огневых испытаний, полученные авторами статьи при моделировании различных очагов возгорания.

Разработки технологий и систем пожаротушения тонкораспылённой водой вы­сокого давления (ТРВ ВД) как стационарных, так и мобильных насчитывают более 25 лет. Соответ­ствующие установки вызывают неизменный ин­терес на выставках, однако масштабы их практи­ческого применения весьма ограничены. Связано это, с точки зрения авторов статьи, с недостаточ­ной детализацией требований, указанных в норма­тивном документе (разделы 5.4, 5.5). В 2004 г. ООО НПО «ПРОСТОР» разработал и начал вы­пускать мобильные установки с использованием ТРВ ВД (рис. 1).

Созданные пожарные стволы и форсунки позволяли организовать заброс высокоскоростной тонкораспылённой воды в зону горения с расстояния 15-20 м. Однако очевидная и прогрессив­ная технология ТРВ ВД до сих пор тиражируется преимущественно в виде мобильных и передвиж­ных агрегатов.

Доктор технических наук, профессор И. М. Абдурагимов в своих первых лекциях фактически сформулировал идею ТРВ ВД, говоря, что в идеале для тушения 1 м² твёрдого вещества требуется 0.5 л воды. Нужно только решить главную зада­чу: как с помощью небольшого объёма воды эф­фективно воздействовать на очаг горения. Первые мобильные установки пожаротушения НПО «ПРО­СТОР», имеющие запас воды 50 или даже 120 л воды (см. рис. 1), являлись своего рода огнетуши­телями для ликвидации или подавления локальных пожаров мощностью до 5 МВт. Но по-прежнему нет поддержки технологии ТРВ ВД в сфере уст­ройства стационарных, автоматических установок пожаротушения (АУП) ТРВ ВД.

В 2016 г. завершена разработка современной отечественной стационарной системы пожароту­шения ТРВ ВД, создан целый комплекс оборудо­вания, включая фирменные форсунки, средства для надежного монтажа трубопроводов, разрабо­таны руководства по проектированию, монтажу и эксплуатации, сертифицированы все компонен­ты системы и созданы необходимые внутренние нормативные документы. Тем не менее остаются те же проблемы внедрения, так как нормативная база для проектирования и внедрения систем по­жаротушения ТРВ ВД по-прежнему отсутствует, поэтому во многих случаях принимается решение в пользу традиционных спринклерных АУП.

За рубежом технологии пожаротушения ТРВ ВД активно развиваются, чему способствуют стандарт и нормы NFРА , а также активное содействие их продвижению со стороны страхо­вых компаний. К сожалению, отечественные стра­ховые компании пока не заинтересованы в стимулировании продвижения технологии ТРВ ВД или содействии принятию необходимых нормативно-­правовых документов. Поэтому приходится возвращаться к вопросам эффективности ТРВ ВД, поиску эффективной системы пожаротушения, которая может сократить вторичный ущерб от пожара практически до нуля.

Традиционные системы пожаротушения низкого рабочего давления (до 1,25 МПа) – НД.

Системы пожаротушения с рабочим давлением выше 3,5 МПа (более 5 МПа) → БД.

Все устройства подачи огнетушащего вещества (оросители, распылители, форсунки) – распылители.

Сравнение систем пожаротушения НД и ВД

Согласно классификации, указанной в законе (ч. 1, ст. 45), существуют АУП агрегатного и мо­дульного типа с распылителями НД и ВД, которые отличаются, помимо рабочего давления, расходом воды. Но данным исследователей из Финляндии, разработанный ими распылитель ВД за 30 мин «выливает» 380 л воды (давление около 10 МПа), а традиционный распылитель НД за то же время 3600 л . Примерно такие же оценки у итальян­ских производителей АУП ТРВ ВД . Обычный спринклер по сравнению с их распылителем «вы­ливает» воды в 8 раз больше. Таким образом, на­прашивается первый вывод : расход воды в системах с НД примерно к 10 раз выше, чем в системах с ВД.

Для систем с НД используются трубы (под­водящие, магистральные и распределительные) гораздо большего диаметра, чем в системах ВД. Также важен и сам материал, из которого изготавливаются трубы. Если в системах НД можно ис­пользовать иногда даже не оцинкованную чёрную трубу (что, конечно, неправильно), то для систем ВД обязательно наличие только нержавеющей и, желательно, отечественной трубы. По приблизи­тельной оценке, учитывая, что примерно 2/3 всего распределительного трубопровода АУП (для систем ВД) составляют распределительные линии мало­го диаметра, погонный метр нержавеющей трубы почти в 2 раза дороже, хотя распределительный трубопровод из нержавеющей стали в 4 раза лег­че. Второй вывод : с учётом труб большого диаметра подводящие, магистральные и распределительные трубопроводы в системах пожаротушения НД по сравнению с линиями ВД более чем в 6 раз тяжелее, но при этом по стоимости примерно в 2 раза дешевле.

Третий вывод : для систем пожаротушения НД необходим значительно больший запас воды и, соответственно, более мощные нагнетательно-распределительные системы. Отличие может быть даже больше чем в 10 раз, так как всё зависит от нормативных требований по продолжительно­сти подачи воды системой .

В работе по материалам зарубежных публикаций были сделаны сравнительные оценки (рис. 2). Если принять за исходное условие усред­нённую спринклерную систему НД, то в ней при­мерно поровну распределены масса оборудования и необходимый запас воды.

Общая масса всей системы пожаротушения ВД с рабочим давлением 10 - 15 МПа составляет только 15 % от массы системы пожаротушения НД. В самой установке пожаротушения ВД соотноше­ние массы воды, необходимой для пожаротушения, к массе оборудования, примерно равно 1:10.

Если сравнивать обе установки по массе оборудования и трубопроводов, то соотноше­ние будет примерно 4:1, а с учётом запаса воды – примерно 7:1 не в пользу систем НД. Четвертый вывод : объёмы и масса монтируемого оборудо­вания и, соответственно, затраты на монтаж си­стем пожаротушения НД в разы превышают за­траты при монтаже систем пожаротушения ВД. При этом более компактные системы пожаро­тушения ВД значительно проще в обслуживании и эксплуатации.

Оценки и сравнения, сделанные на основе рассмотрения конструктивных, архитектурно-планировочных и компоновочных решений ЛУП, не будут полными без сравнения основных элементов этой системы – распылителей, задача которых распределить истекающие потоки воды на мак­симально возможную площадь. В распылителях НД эту функцию выполняют дополнительные конструктивные элементы, устанавливаемые на выходе струи из распылителя (рис. 3).

Распылители ВД, благодаря появлению но­вых технологий и материалов, изобретены сравни­тельно недавно. По конструкции это либо несколько струйных сопел, расположенных под углом (рис. 4, а), либо специальные вихревые форсунки или распы­лители (рис. 4, б).

Сравнительная оценка размеров частиц воды в рас­пылителях НД и ВД

Главное отличие распылителей НД и ВД в размерах частиц воды, которые формируются на выходе из распылителя (см. рис. 3, 4). В распылителях ВД при давлении от 7-12 МПа это, прежде всего, мелкодисперсный поток водя­ных капель размером менее 150 мкм, фактически - от 50 до 100 мкм. Разработчики систем пожаро­тушения НД оперируют средним размером капель 2 мм, сравнивая их с каплями 0,05 мм в систе­мах ВД .

Если теоретически распылить 1 л воды на равномерные частицы размером 2 и 0,05 мм, то получится следующее количество капель: 240 000 и 15 300 000 000. Так как испарение воды проис­ходит с поверхности, то интенсивность испарения при пожаротушении больше зависит не от количества капель, а от их суммарной свободной поверх­ности. Суммарная боковая поверхность для частиц воды НД и ВД равна 3 и 120 м², соответственно, т. е. возрастает в 40 раз. Таким образом, огромное количество капель и увеличенная в десятки раз поверхность испарения в системах пожаротуше­ния ТРВ ВД значительно повышает скорость по­глощения тепла в зоне горения и интенсивность вытеснения из неё кислорода, а также активно экранирует тепловое излучение

Скорость истечения воды из распылителя ВД

Данный параметр для подобного устройства весь­ма важен: чем выше давление в системе, тем выше скорость истечения. При скорости истечения, превышающей 100-150 м/с, следует учитывать до­полнительный мощный аэродинамический фактор дробления водяного потока, чего нет при гравитационном истечении в случае распылителей НД, т. е. в итоге получается быстролетящий туман. Мел­кие частицы воды, обладающие хорошей проницаемостью, способствуют распределению ТРВ по всему пространству, даже «затекая» за препятствия, напоминая по характеру распределения в пространстве газ (квазигаз). Такая способность летящего тумана больше соответствует объёмному способу тушения пожара. В совокупности все перечис­ленные свойства и особенности систем пожаро­тушения ТРВ ВД позволяют говорить о том, что они способны составить серьёзную конкуренцию не только традиционным системам распыления воды НД, но в ряде случаев и газовым системам пожаротушения.

Преимущества от использования водяного тумана при тушении пожара

• эффективно осуществляет дымоподавление (дымоосаждение);
• мелкодисперсная вода экранирует тепловое излу­чение и может использоваться для защиты пожарного, а также материальных ценностей на пожаре;
• распылённая вода более равномерно охлаждает сильно нагретые металлические поверхности несущих конструкций, что исключает их локальную деформацию, потерю устойчиво­сти и разрушение;
• низкая электрическая проводимость водяного тума­на делает возможным его применение в качестве эффективного средства пожаротушения на электроустановках, находящихся под напряжением.

Особенно эффективным является применение систем пожаротушения ТРВ ВД на ранних стадиях обнаружения пожара, в замкнутых поме­щениях, а также на объектах, не допускающих вто­ричного ущерба от пожара (избыточный пролив воды). В соответствии с рекомендациями международного и европейского стандартов , ис­следованиями зарубежных коллег , а также из накопленного опыта наиболее эффективно ис­пользовать ТРВ ВД для тушения пожаров класса A, В и E в следующих местах:

• в кабельных сооружениях электростанций (АЭС) и подстанций, промышленных и обще­ственных зданий (тоннели, каналы, подвалы, шахты, этажи, двойные полы, галереи, камеры, используе­мые для прокладки электрокабелей);
• в городских кабельных коллекторах и тоннелях;
• в электроустановках, находящихся под на­пряжением до 35000 В;
• в помещениях для хранения горючих ма­териалов или негорючих материалов в горючей упаковке;
• в наземных и подземных помещениях и сооружениях метрополитенов и подземных ско­ростных трамваях;
• в автотранспортных тоннелях;
• в помещениях складского назначения;
• в помещениях хранилищ библиотек и архивов.

Авторы статьи признают, что для многих объектов жилого и общественного назначения вполне достаточно использовать традиционные системы пожаротушения НД и проблема их не­достаточной эффективности (не выше 50-60 %) относится, скорее всего, к упущениям в проекти­ровании, монтаже и особенно в обслуживании. Системы пожаротушения ИД ориентированы на лик­видацию пожара в помещении (здании) до возникновения критических значений опасных факторов пожара . При этом следует отметить, что в соот­ветствии со статьей 89 закона расчёт эвакуационных путей и выходов людей производится без учёта применяемых средств пожаротушения, что занижает значимость и эффективность АУП. Следует отметить, что традиционные спринклер­ные ЛУП неэффективны при ликвидации пожара до наступления предела огнестойкости строитель­ных конструкций, до причинения максимально допустимого ущерба защищаемому имуществу и до наступления опасности разрушения технологи­ческих установок . ТРВ ВД лучше использовать в качестве средства объёмного или локально объёмного пожаротушения, что пока не вписыва­ется в способы, указанные в нормативном доку­менте , но такие системы (ТРВ ВД) позволяют обеспечить достижение тех результатов, которые не могут обеспечить спринклерные автоматиче­ские установки пожаротушения .

Системы пожаротушения НД сохраняют ве­дущую роль в системах противопожарной зашиты из-за развитой нормативной правовой базы, отра­ботанных проектных и технологических решений, сформировавшегося положительного отношения страховых компаний.

Системы пожаротушения тонкораспылённой водой высокого давления после создания высоко­эффективных распылителей и форсунок ТРВ ВД на основе новых технологий, инструментария и материалов, экспериментально показывают свои существенно более высокие потенциальные воз­можности и эффективность. Однако низкие темпы формирования нормативной и расчётно-аналити­ческой базы для их применения являются серьёз­ным сдерживающим фактором для перехода на их широкое использование.

ЛИТЕРАТУРА

1. СП 5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автома­тические. Нормы и правила проектирования. - М.: МЧС России, ВНИИПО МЧС России. 2009. - 114 с.

2. Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасно­сти». - М.: Проспект. 2014. - 111 с.

3. Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений». - М., 2009. - 20 с.

4. ONR CEN/TS 14972:2011. Ortsfeste Brandbekampfungsanlagen – Feinspruh Loschanlagen // Planung und Einbau; Deutsche Fassung, Belgium, Brussel, Europaisches Komitee fur Normung, 2011, S. 9.

5. NFPA 750. Standart on Water Mist Fire Protection Systems. – Las Vegas, An International Codes and Standarts Organization, National Fire Protection Association, 2015, 88 p.

6. Гергель В. И., Цариченко С. Г., Поляков Д. В. Пожаро­тушение тонкораспылённой водой установками высокого дав­ления оперативного применения // Пожарная безопасность. - 2006. - № 2. - С. 125-132.

7. Противопожарная защита для офисных зданий [Элек­тронный ресурс] // Каталог фирмы MARIOFF CORPORATION. Режим доступа: http://www.marioff.com/fire-protection/fire-protection-for-buildings/fire-protection-for-office-buil...

8. Модуль пожаротушении тонкораспылённой водой ЕI-МISТ [Электронный ресурс] // Официальный сайт компа­нии ООО «Пламя Е1» (Пожарная безопасность и оборудова­ние) [сайт]. Режим доступа: http://www.plamya-ei.ru/produkcija/ei-mist (Дата обращения 24.05.2017 г.).

9. Пахомов В. П. Особенности применения АУПТ тонкораспылённой воды // Пожарное дело в строительстве. - 2009. - № 5. - С. 59-65.

10. НПБ 88-01. Установки пожаротушения и сигнализа­ции. Нормы и правила проектирования. - М.: МВД РФ, Государ­ственная противопожарная служба, 2002. - 119 с.

Тушение огня водой и на сегодняшний день остается одним из самых распространенных способов пожаротушения – 90% всех пожаров ликвидируют при помощи воды.

Популярность водяного ПТ – в свойствах огнетушащего состава, ведь вода – это наиболее безопасное, надежное и дешевое ОТВ из всех используемых в настоящее время.

Если рассматривать традиционные водяные установки для тушения пожара – спринклерные и дренчерные, – сразу бросаются в глаза некоторые их недостатки. К ним относят:

• ущерб материальному имуществу;
• большой расход воды – выше 0,08 л/с на м кв.;
• громоздкая конструкция;
• большой расход электроэнергии;
• значительные затраты средств, сил и времени на ТО.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой (ТРВ) позволяют избежать всех этих недостатков.

Технология тушения огня тонкораспыленной водой

При ликвидации возгораний при помощи установок ТРВ в помещении создается облако из мелкодисперсных (эффективный диаметр менее 100 мкм или 0,1 мм, в отличие от обычных капель с диаметром 0,4–2,0 мм) частиц воды. Выпущенные из агрегата ПТ под определенным давлением (от 10 МПа и выше) частицы воды превращаются в водяной туман, способный проникать в самые труднодоступные места, обеспечивая, таким образом, тушение по всему объему помещения.

Мелкодисперсный водяной туман вбирает в себя твердые частицы дыма, снижая задымление в защищаемом объеме помещения.

Кроме того, практические испытания показывают, что ТРВ способна эффективно поглощать твердые частицы дыма и тушить даже электроустановки под высоким напряжением свыше 30 тыс. вольт.

Преимущества пожаротушения тонкораспыленной водой

К преимуществам тушения пожара при помощи ТРВ, в сравнении с обычными водяными АУПТ, относят следующие:

• возможность использовать установки с ТРВ на объектах, где хранятся ценные бумажные носители информации, картины, книги и т. п.;
• возможность использовать ТРВ для тушения электроустановок;
• объемное тушение пожара;
• меньший расход воды – не более 0,03 л/с на м кв.;
• снижение задымления;
• увеличение скорости тушения – до 1 мин.;
• уменьшение риска повторных возгораний – мелкодисперсный туман держится в пространстве до четверти часа;
• простой монтаж модулей пожаротушения ТРВ и независимость от внешнего энергоснабжения.

Тонкораспыленная вода так же безопасна для человека, как и обычная, однако в плане тушения пожаров, по эффективности, скорости, возможности использования на различных объектах и другим эксплуатационным характеристикам, выигрывает в несколько раз.

Модули для тушения пожаров тонкораспыленной водой

Пожаротушение тонкораспыленной водой было бы невозможно без специальных модульных установок. Это система, состоящая из узловых устройств и баллонов с ОТВ. Схематически ее можно представить следующим образом:

• резервуар, наполненный водой, соединяется при помощи
• рукава высокого давления с
• газовым баллоном, который снабжается
• ЗПУ – запорно-пусковым устройством.

В зоне защиты установлены оросители. Как только пожарный датчик сигнализирует о пожаре, срабатывает ЗПУ, открывая доступ для газа-вытеснителя. Газ через рукав подается в пожарную емкость, откуда уже смесь газа и воды по трубопроводу идет к оросителям и под давлением вытесняется в помещение.

Ассортимент модулей пожаротушения ТРВ на сегодня насчитывает множество моделей – для объектов различного назначения, размера, для тушения разных классов пожаров и т. д.

Несомненно одно – тушение пожаров тонкораспыленной водой – эффективный, надежный и безопасный метод ликвидации возгораний.

• 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.

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.

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 давленияне 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.
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 м 2 на нескольких направлениях.