Автоматические установки для газового пожаротушения: устройство и принцип работы систем

От средств пожаротушения зависит безопасность здания. В некоторых случаях нормативная документация регламентирует обязательность автоматических установок, обеспечивающих своевременное реагирование на возникновение возгорания на объекте.

В материале рассматривается система газового пожаротушения с учетом требований к оборудованию и его применяемых разновидностей, с примерами отдельных комплексов.

Понятие

Под системой для газового пожаротушения понимают комплекс оборудования, назначение которого в тушении газом, применяемым в качестве огнегасящего состава. ГОТВ (аббревиатура расшифровывается как газовое огнетушащее вещество) содержится в сжиженном или сжатом состоянии и подается по системе трубопроводов с распылением через выпускные насадки (оросители) по всей площади помещения.

Из истории

Мировая история автоматических газовых пожаротушащих установок началась более столетия назад. Их применение стало возможным вслед за тем, как Макс Фарадей в 1823 году открыл двуокись углерода (СО2).

С того времени этот состав стал основным из тех, что использовались для пожаротушения. Ограничения по углекислому газу были приняты в 2011 году с пересмотром стандарта СП 5.13130.2009, запретившего использование установок на основе этого газа в местах массового скопления людей (более пятидесяти).

С начала прошлого века стали применять газовые средства, альтернативные углекислоте – хладоны. Данные составы эффективно справляются с основной задачей, безопасны для людей и в экологическом отношении. Поэтому автоматические комплексы на их основе получают все большее распространение.

Виды газов

Применяют разные газовые составы по используемому веществу и его агрегатному состоянию при хранении.

Сжиженные

Действие сжиженных газов (хладонов) основано на свойстве вступать в химическую реакцию процесса окисления (что представляет собой огонь). Эти средства интенсивно поглощают тепло, останавливая горение.

Наиболее популярны хладоны и чистые агенты:

• хладоны под числовыми индексами 23, 125, 218, 227еа, 318Ц относятся к группе фреонов, дороже в производстве, чем следующий из указанных компонентов;
• 3м Novec 1230 Agent – состав, разработанный корпорацией 3М Новак для целей пожаротушения.

Хладоны и прочие составы нового поколения эффективнее углекислоты, характеризуются более мягким действием, незначительной токсичностью и безопасностью для окружающей среды.

Сжатые

Кроме сжиженных веществ, распространены составы в сжатом виде. Отмечается использование для пожаротушения инертных газов:

• азота;
• аргона;
• инергена и пр.

Эти газы вытесняют из воздуха кислород с уменьшением его концентрации до 12 процентов и ниже, что препятствует горению.

Водяной пар

Кроме перечисленных веществ, одно из наиболее дешевых средств для пожаротушения – водяной пар. Для эффективного использования концентрация его в воздухе должна составлять не менее 35 процентов.

Предусмотрено применение отработанного или насыщенного пара. Иногда его используют в комплексе с аквамарином – российской разработкой. Этот газ безопасен для человека и экологии, дешев в производстве. При оседании на поверхности предметов вместе с водяным паром образует пленку, ограничивающую приток воздуха и останавливающую горение.

Это вещество преобразуется в дисперсную пену, в короткий срок полностью разлагаемую микроорганизмами в воздухе.

Выбор вещества

Выбор вещества для применяемой на том или ином объекте газовой системы пожаротушения определяется:

• присутствием и количеством людей;
• составом материала, который необходимо потушить;
• ценой;
• степенью воздействия на экологию.

В местах массового скопления людей применяют безвредные и эффективные хладоны, прочие составы, не вызывающие опасности для экологии и быстро распадающиеся.

В условиях промышленного производства распространены углекислотные установки за счет низкой цены и способности быстро справиться с пожаром.

Особенно оправдан углекислый газ на топливных складах, компрессорных комплексах и прочих объектах повышенной степени пожароопасности, где присутствие людей ограничено.

Обеспечение безопасности людей

Вне зависимости от типа установленного комплекса газового пожаротушения после его запуска воздух в помещении становится непригодным для дыхания. Посему важно эвакуировать людей до начала подачи газа.

Для этого на всех объектах, где применяются такие системы, назначаются ответственные работники, одна из задач которых – эвакуация людей при пожаре. Об опасной ситуации также известят системы оповещения и сигнализации, срабатывающие перед включением системы газового пожаротушения.

Преимущества и недостатки

Плюсы газового пожаротушения в следующих качествах:

• универсальности с использованием этих установок для тушения пожаров категорий от А до Е;
• способности газа проникать в самые труднодоступные места;
• сохранности имущества;
• чистоте – газ не оставляет никаких следов, нет необходимости дополнительно убираться в помещении;
• высокой скорости воздействия на пламя, что актуально при крупных пожарах;
• большом сроке службы газовых пожаротушащих комплексов.

Ограничение применения газового пожаротушения объясняется такими недостатками:

• необходимостью герметизации объекта для стопроцентной эффективности газа, что сложно выполнить;
• снижением эффекта при увеличении объема воздушного пространства за счет сокращения удельной концентрации газа;
• высокой стоимостью новых комплексов и применяемых газовых веществ;
• дополнительной опасностью, создаваемой сосудами под давлением, содержащими огнетушащие газовые вещества.

Большинство из перечисленных недостатков преодолевается за счет предъявления и выполнения обязательных норм и требований к газовым пожаротушащим системам.

Автоматические системы

Часто газовые системы пожаротушения используют в виде автоматизированных комплексов, рассчитанных на самостоятельное включение при необходимости.

Когда применяется

АУГП используют для тушения пожаров таких классов:

• А – если горят твердые вещества; газовые комплексы менее эффективны по сравнению с водными или пенными, но не загрязняют объект во время пожаротушения;
• В – для гашения легковоспламеняемых жидкостей;
• С – газовых смесей;
• Е – в электроустановках напряжением до 10 кВ.

Установки автоматического газового пожаротушения монтируют на таких объектах:

• серверных, пультах управления, котельных, диспетчерских пунктах и других помещениях, где важно сохранить электронное оборудование;
• архивных хранилищах (библиотеках и других залах, где хранятся важные документы на бумажных носителях);
• помещениях теле- и радиоцентров, телефонных станциях;
• музейных комплексах, картинных галереях;
• распределительных и машинных залах с дизельными и генераторными системами;
• помещениях банков.

Учитывая высокую ценность содержимого перечисленных помещений, экономия на пожаротушении вряд ли оправдана. Что объясняет необходимость газовых комплексов для пожаротушения.

Когда не используются

Эффективность газовых систем недостаточна при пожаротушении таких материалов:

• опилок, хлопковых волокон, сена и других самовоспламеняющихся веществ, тлеющих изнутри;
• пирофорных;
• поддерживающих горение без доступа воздуха;
• щелочных и щелочноземельных металлов, гидридов и порошков на их основе.

Дополнительная проектная проработка требуется, чтобы подтвердить оправданность газовых комплексов, на таких объектах:

• наружных технических системах;
• зданиях, строящихся по нормам специально установленных регламентов;
• складских помещениях выше 5,5 м, оборудованных стеллажами, комплексах, где хранятся аэрозольные материалы;
• для пожаротушения возгораний класса D.

Не разрешается монтировать газовые системы, основанные на методе объемного пожаротушения двуокисью углерода, для таких помещений:

• где невозможна или затруднена оперативная эвакуация людей;
• местах с одновременным скоплением более 50 человек;
• где огнетушащее вещество может вступить в реакцию с прочими компонентами, вызвав взрыв или активное выделение газов.

Для перечисленных объектов требуется выбор альтернативных способов пожаротушения.

Регламентация

Порядок и требования к газовым пожаротушащим системам регламентирован:

• законом № 123-ФЗ, определяющим общий регламент безопасности в противопожарном отношении;
• НПБ 110-03 – с перечнем объектов для автоматизированных пожаротушащих комплексов с определением их разновидности для конкретных помещений;
• СП 5.13130.2009 – с общими требованиями к системам противопожарной защиты на возводимых объектах;
• РД 009-01-96 – с регламентом эксплуатации пожарной спецавтоматики;
• ГОСТ Р 50969-96 – с общими техническими требованиями к газовым системам пожаротушения.

Дополнительные меры также предусмотрены прочими стандартами и ГОСТами.

Комплектация

АУГП комплектуются такими элементами:

• баллонами с огнетушащими веществами;
• панелью сигнализации и управления;
• световыми и звуковыми оповещателями газовой опасности;
• пожарной сигнализацией;
• разводкой труб;
• распылителями (одно- или двухструйными насадками);
• датчиками давления;
• соединительными шлангами и коллектором.

Комплектация отдельно взятой газовой системы пожаротушения отличается особенностями конструкции и применяемым огнетушащим веществом.

Виды

Предусмотрено несколько классификаций газовых установок пожаротушения.

В зависимости от мобильности

С учетом степени мобильности установки газового пожаротушения могут быть:

• централизованными – рассчитанными на применение в различных помещениях здания при размещении газа в общей емкости, из которой он подается по системе трубопроводов и распыляется в комнате через систему насадок;
• модульными (МГП) – установки небольшого размера в виде отдельных баллонов с газом, помещаемых непосредственно в местах применения.

Сравнительные характеристики модульных установок приведены в таблице (рядом представлено конструктивное устройство модуля).

По устройству пуска

Установки классифицируются по включению оборудования, что выполняется такими способами:

• электрическим – посредством электросхемы;
• пневматическим – сжатым воздухом;
• механическим – системой рычагов;
• комбинированным – совмещающим применение нескольких способов включения.

Газовые противопожарные комплексы могут включаться вручную, дистанционно или автоматически.

По способу защиты

Установки подразделяются на такие:

• объемного способа защиты – с заполнением газа полного объема помещения, где находятся важные ценности, которые требуется сохранить;
• локального – газовая смесь избранно воздействует, подавляя пламя.

Применение локально действующих систем обосновано для объектов большого объема, где полное заполнение газом связано со сложностями – не осуществимо технически или нецелесообразно, с экономической точки зрения.

Принцип работы

Принцип работы газовой установки пожаротушения основан на экстренном срабатывании устройства при пожарной опасности с гашением огня за счет воздействия газа.

Система газового пожаротушения работает в таком порядке:

1. датчик сигнализирует о возгорании в помещении;
2. срабатывает сигнализация, сигнал отправляется диспетчеру;
3. включается подача газа;
4. открываются запорные устройства с распределением состава в требуемое помещение;
5. газ поступает по системе трубопроводов и через насадки подается к источнику.

Передача соответствующего сигнала диспетчеру и срабатывание сигнализации позволяет принять своевременные меры по эвакуации людей и вызову спецподразделения пожарной охраны.

Требования

Государственная нормативная документация предъявляет жесткие требования к характеристикам и техническому состоянию газового оборудования для пожаротушения.

Основные

Установки должны гарантировать выполнение таких требований:

• своевременно выявить возникновение чрезвычайной ситуации;
• обеспечить запуск комплекса пожаротушения спустя определенный промежуток времени, чтобы эвакуировать персонал;
• огнегасящее вещество должно подаваться в достаточной концентрации для тушения пламени.

Конструкция и тип оборудования подбираются с учетом особенностей объекта, на котором установлен комплекс пожаротушения.

К помещениям

К месту для размещения отдельных компонентов газовой установки предъявляют такие требования:

• исключение механического воздействия на пожаротушащее оборудование;
• оконные и дверные проемы оборудуют самозакрывающимися устройствами, обеспечивающими герметичность;
• в системах вентиляции устанавливают противопожарные клапаны;
• помещения комплектуют противогазами и медицинскими средствами для оказания помощи персоналу.

Для выбора комплекса пожаротушения предварительно рассчитывают объем и площади отдельных помещений, учитывают характер отделочных материалов.

К баллонам

Модули и баллоны, содержащие газовую пожаротушащую смесь, применяются по отдельности или в составе батареи – объединенного комплекта элементов. Требования к газовым емкостям определяются положениями ГОСТ Р 53281-2009:

• отдельные баллоны в составе батареи должны заполняться в равной степени, с использованием данных емкостей одной модели;
• емкости запаса подсоединяются в местном режиме запуска с дистанционной или автоматической активацией при отказе основных элементов;
• обязательно требуется использование обратного клапана (заглушка допускается в случае одновременной подачи ОТВ;
• необходима укомплектованность манометром и измерителем уровня, срабатывающим при потере давления более 5 процентов (если применяется вытесняющий газ – от 10 процентов).

Если используется батарея баллонов, требования к ней предусматривают:

• обеспечение герметичности с допустимой утечкой в течение года в пределах 1 процента для ГОТВ и двух – для вытесняющего газа;
• одновременный запуск от поданного сигнала;
• инерционность – в пределах 2 с, а всего комплекса – не более 15 с, не учитывая эвакуационную задержку;
• время выхода газа – в пределах 15 с, для углекислоты и сжатых смесей – до минуты, для систем локального тушения – до 30 с;
• срок эксплуатации баллонов – не менее 10 лет.

Количество отдельных модулей в батарее – от 2 до 12.

Запас

Размещаются ГОТВ с учетом таких требований:

• емкости и распределительные системы располагают в выделенных для этого помещениях;
• к этим средствам обеспечивается беспрепятственный доступ персонала для обслуживания;
• дистанция до нагревательных устройств – не более метра.

Необходимо исключить опасность воздействия прямого солнечного света и теплового нагрева.

Правила проектирования

Определенные требования нормативы устанавливают и к проектированию газотушащих установок.

Рабочий проект

На конкретную установку газового пожаротушения разрабатывается проект с привлечением организации, получившей соответствующую лицензию на данные работы, согласно перечню ОКОФ.

Проект АУГП составляют с включением в пояснительную записку таких разделов:

• общих положений – с указанием наименования комплекса и перечня нормативов, учитываемых при разработке;
• назначения;
• краткой характеристики объекта, на котором устанавливают комплекс защиты;
• основных решений с изложением технологической и электротехнической части;
• порядка применения установки.

В проекте детально описываются характеристики и особенности оборудования, приводятся необходимые схемы и чертежи. Документ утверждается руководителем организации-разработчика и согласуется с соответствующими государственными инстанциями.

Типовые системы могут разрабатываться на основе ТТК (технологических карт).

Аксонометрическая схема

В случае необходимости проект газовой установки снабжается аксонометрической схемой разводки системы трубопроводов. По действующим нормативам этот способ изображения коммуникаций обязателен для сложных комплексов и не предусматривает необходимости применения масштаба.

Аксонометрия – графическое изображение, выполненное в объеме. Этот способ позволяет понять схему расположения трубопроводов на наглядной модели. Аксонометрическая схема выполняется с указанием таких моментов:

• трубной развязки с местами установки запорно-пусковых и распределительных элементов;
• осей объекта и расстояний между ними;
• обозначения элементов несущих конструкций и установленного оборудования;
• высотных отметок различных этажей;
• расположения стояков и фиксирующих элементов;
• привязок компонентов установки к конструкциям объекта.

Ниже представлен пример аксонометрической схемы.

Расчет

При проектировании проводится индивидуальный расчет, учитывающий особенности защищаемого объекта, для определения параметров пожаротушащей установки. Вычисления проводят с учетом таких характеристик здания:

• площади объекта в целом и отдельных помещений;
• строительного объема;
• назначения;
• конструктивного исполнения;
• размещения эвакуационных выходов.

Для этого применяется специально разработанное программное обеспечение («Салют» и пр.).

Эти параметры определяют с учетом таких особенностей АУГПТ:

• диаметра и протяженности системы труб;
• скорости подачи газовой смеси;
• продолжительности заполнения объема газовым составом;
• давления внутри трубопровода;
• числа насадок и пр.

В приведенной ниже таблице отображена интенсивность подачи ГОТВ по итогам расчетов характеристик объекта.

Обслуживание

По окончании монтажа требуется проведение пуско-наладочных работ, повторяемых с пятилетней периодичностью. Таким способом проводится окончательная настройка элементов системы, проверяется ее работоспособность, надежность, исключаются утечки газа и ложное срабатывание.

Эти работы предусматривают обкатку системы в течение трех дней, чтобы убедиться в надежности работы установки. Нормативы не предусматривают обязательных испытаний с определением инерционности, времени подачи ГОТВ и уровня содержания газа в воздухе – эти проверки могут проводиться по требованию заказчика.

В ходе эксплуатации установка должна проходить периодичные технические осмотры с проведением такого комплекса работ:

• настройки электронных блоков;
• смены непригодных элементов;
• контрольного измерения давления газа в сосудах;
• восстановления защитного слоя покрытия трубопроводов и баллонов.

К проведению технических осмотров допускаются организации, получившие соответствующую лицензию. При проверке емкости дополнительно заправляют ГОТВ.

Монтаж

Монтаж проводят с равномерным распределением насадок по помещению. Трубы должны соответствовать таким требованиям:

• фиксируются хомутами или кронштейнами;
• выбирают изделия из стальных обычных или нержавеющих сплавов при толщине стенки от 4 до 6,5 мм;
• соединяют электросваркой, фланцами, фитингами или пайкой;
• возможность продувки для удаления конденсата;
• величина зазора между трубопроводом и конструкциями здания – до 20 мм;
• систему рассчитывают на давление в пределах 1,25 номинального.

Сеть трубопроводов обязательно заземляют и зануляют. При использовании гибких рукавов или медных элементов для соединения труб они должны выдерживать полуторное давление от нормы.

Общий объем разведенных труб допускается не более 80 процентов от ОТВ в жидкой фазе.

Побудительная линия выполняется диаметром не менее 15 мм.

К насадкам предъявляются такие требования:

• зазор между перекрытием – не более полуметра;
• выбор одинаковой конструкции элементов для одного помещения;
• отверстия выпуска направляют в сторону открытых окон или дверей.

Вход и выход из помещения оборудуются световыми табло.

Примеры

Далее приведено несколько примеров автоматических газовых комплексов для пожаротушения.

2 МП (150-100-12)

Система со сжиженным газом (углекислотой и хладоном 23), используется в централизованных или модульных установках. Отличается такими характеристиками:

• вместимостью корпуса – до 100 л;
• продолжительностью подачи газа – в пределах 1 мин.;
• массой – 75 кг;
• ресурсом – до 20 лет.

Это оборудование продолжает выпускаться. По желанию заказчика поставка может производиться в комплектации настенного крепления или напольной установки.

Bonpet

Модульная установка от японских разработчиков, производимая в Европе. Bonpet рассчитана на комбинированное воздействие – после вытеснения кислорода из воздуха поверхность покрывается пленкой, ограничивающей возгорание в течение суток.

Отличается:

• высокой безопасностью – порошок аккредитован в России, получил сертификат, подтверждающий безопасность для человека;
• эффективностью при ликвидации пожара;
• полной автономностью, в том числе энергетической независимостью;
• простотой монтажа;
• безотказностью конструкции;
• химической нейтральностью без вступления в реакцию после применения.

Система особенно эффективна для защиты нефтехимических объектов.

R-line

Автономная установка с возможностью применения для пожаротушения классов А, В, электроустановок без отключения напряжения.

Содержит 2 кг огнетушащей смеси при массе оборудования не более 22 кг. Один комплект защищает три кубометра пространства помещения.

Fire Trace

Комплектная установка (от российской компании) автоматического обнаружения и подавления возгорания с заправкой хладоном 227 FE. Может применяться для оборудования шкафного типа, спецтранспорта и пр., в условиях неотапливаемого помещения.

Разработана при полном соответствии международным стандартам.

Подкова-01

Еще один вариант серии автономной установки аналогичного назначения со следующими характеристиками:

• предельным объемом защиты – до кубометра;
• массой – 800 кг;
• временем тушения – до 7 с;
• температурой срабатывания – 160 градусов Цельсия.

Установка Подкова-01 прошла сертификацию и соответствует нормативам.

Кроме указанных выше, распространение получили комплексы АУШТ-NVC, различные исполнения МИЖУ и МПДУ (сокращенно – модулей для двуокиси углерода), «Парабола», «Заря» и пр., фото и описание которых представлено в интернете.

Оборудование газовых комплексов пожаротушения повсеместно используется во всем мире. Для эксплуатирующих организаций важно правильно подобрать установку, учитывая особенности защищаемого объекта, и обеспечить ее надлежащую эксплуатацию.