Индивидуальное занятие 3. Расчет и проектирование АУГПТ

В общем случае рабочий проект РП установки газового пожаротушения состоит из пояснительной записки, технологической части, электротехнической части (в данной работе не рассматривается), спецификации оборудования и материалов и смет (по требованию заказчика).

Пояснительная записка

В состав пояснительной записки входят следующие разделы.

1. Общие положения. В разделе общие положения дается наименование объекта, для которого выполнен рабочий проект УГП, и обоснование его выполнения. Приводятся нормативно-технические документы, на основании которых выполнена проектная документация. Перечень основных нормативных документов, используемых при проектировании УГП.

В связи с тем, что проводится постоянная работа по усовершенствованию нормативных документов, проектировщики должны постоянно корректировать данный перечень.

2. Назначение.

В данном разделе указывается, для чего предназначена установка газового пожаротушения и выполняемые ее функции.

3. Краткая характеристика защищаемого объекта.

В этом разделе в общем виде дается краткая характеристика помещений, подлежащих защите УГП, их геометрические размеры (объем). Сообщается о наличие фальшполов и потолков при объемном способе пожаротушения или конфигурация объекта и его расположение при локальном по объему способе. Указываются сведения о максимальной и минимальной температуре и влажности воздуха, наличие и характеристика системы вентиляции и кондиционирования воздуха, наличие постоянно открытых проемов и предельно допустимых давлений в защищаемых помещениях. Приводятся данные об основных видах пожарной нагрузки, категории защищаемых помещений и классы зон.

4. Основные проектные решения.

Данный раздел имеет два подраздела.

o Технологическая часть.

В подразделе Технологическая часть дается краткое описание основных составных элементов УГП. Указывается вид выбранного газового огнетушащего вещества ГОТВ и газа-вытеснителя, при его наличии. Для хладона и смеси газовых огнетушащих веществ сообщается номер сертификата пожарной безопасности. Приводится тип модулей газового пожаротушения МГП (батарей), выбранных для хранения газового огнетушащего вещества, номер сертификата пожарной безопасности. Дается краткое описание основных элементов модуля (батареи), метода контроля массы ГОТВ. Приводятся параметры электрического пуска МГП (батареи).

Сообщается о выбранном типе насадок для равномерного распределения газового огнетушащего вещества в защищаемом объеме и принятое нормативное время выпуска расчетной массы ГОТВ.

Для централизованной установки приводится тип распределительных устройств и номер сертификата пожарной безопасности.

Приводятся формулы, которые используются для расчета массы газового огнетушащего вещества УГП, и используемые в расчетах численные значения основных величин: принятые нормативные огнетушащие концентрации для каждого защищаемого объема, плотность газовой фазы и остаток ГОТВ в модулях (батареях), коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества из модулей (батарей), остаток ГОТВ в модуле (батареи), высоту защищаемого помещения над уровнем моря, суммарную площадь постоянно открытых проемов, высоту помещения и время подачи ГОТВ.

Дается расчет времени эвакуации людей из помещений, которые защищаются установками газового пожаротушения и указывается время остановки вентиляционного оборудования, закрытия огнепреграждающих клапанов, воздушных заслонок и т.д. (при их наличии). При времени эвакуации людей из помещения или остановки вентиляционного оборудования, закрытия огнепреграждающих клапанов, воздушных заслонок и т.д. менее 10 с рекомендуется время задержки выпуска ГОТВ принимать 10 с. Если все или один из ограничивающих параметров, а именно, расчетное время эвакуации людей, время остановки вентиляционного оборудования, закрытия огнепреграждающих клапанов, воздушных заслонок и т.д. превышает 10 с, то время задержки выпуска ГОТВ необходимо принимать по большему значению или близкому к нему, но в большую сторону. Не рекомендуется искусственно увеличивать время задержки выпуска ГОТВ по следующим причинам. Во-первых, УГП предназначены для ликвидации начальной стадии пожара, когда не происходит разрушение ограждающих конструкций и, прежде всего, окон. Появление дополнительных проемов в результате разрушения ограждающих конструкций при развитом пожаре, не учтенных при расчете требуемого количества ГОТВ, не позволит создать нормативную огнетушащую концентрацию газового огнетушащего вещества в помещении после срабатывания УГП. Во-вторых, искусственное увеличение времени свободного горения приводит к неоправданно большим материальным потерям.

В этом же подразделе по результатам расчетов предельно допустимых давлений, выполняемых с учётом требований пункта 6 ГОСТ Р 12.3.047-98, сообщается о необходимости устанавливать дополнительные проемы в защищаемых помещениях для сброса давления после срабатывания УГП или нет.

o Электротехническая часть.

В данном подразделе сообщается на основании каких принципов выбраны пожарные извещатели, приводятся их типы и номера сертификатов пожарной безопасности. Указывается тип приемно-контрольного и управляющего прибора и номер его сертификата пожарной безопасности. Дается краткое описание основных функций, которые выполняет прибор.

5. Принцип действия установки.

Данный раздел имеет 4 подраздела, в которых описывается:

o режим "Автоматика включена";

o режим "Автоматика отключена";

o дистанционный пуск;

o местный пуск.

6. Электроснабжение.

В этом разделе указывается к какой категории обеспечения надежности электроснабжения относится автоматическая установка газового пожаротушения и по какой схеме должно осуществляться электропитание приборов и оборудования, входящего в состав установки.

7. Состав и размещение элементов.

Данный раздел имеет два подраздела.

o Технологическая часть.

В этом подразделе приводится перечень основных элементов, из которых состоит технологическая часть автоматической установки газового пожаротушения, места и требования к их установки.

o Электротехническая часть.

В данном подразделе приводится перечень основных элементов электротехнической части автоматической установки газового пожаротушения. Даются указания по их установки. Сообщаются марки кабелей, проводов и условия их прокладки.

8. Профессиональный и квалификационный состав лиц, работающих на объекте по техническому обслуживанию и эксплуатации установки автоматического пожаротушения.

Состав данного раздела включает в себя требования к квалификации персонала и его численность при обслуживании запроектированной автоматической установки газового пожаротушения.

9. Мероприятия по охране труда и безопасной эксплуатации.

В данном разделе сообщаются нормативные документы, на основании которых должны выполнять монтажные и пусконаладочные работы и осуществляться техническое обслуживание автоматической установки газового пожаротушения. Приводятся требования к лицам допускаемых к обслуживанию автоматической установки газового пожаротушения.

Описываются мероприятия, которые необходимо выполнять после срабатывания УГП в случае возникновения пожара.

Занятие № 5.5 (Индивидуальное занятие № 3)

«Расчет и проектирования АУГПТ»

1. Обоснование выбора огнетушащего вещества.

В настоящее время для противопожарной защиты помещений и технологического оборудования все более широкое применение находят установки газового пожаротушения. Данные установки при защите единичных помещений имеют сравнительно более высокую стоимость по сравнению с остальными установками. Однако после ликвидации пожара или несанкционированного пуска, газовое огнетушащее вещество практически не оказывает вредного воздействия на защищаемые ценности по сравнению с остальными огнетушащими веществами. Более того, для защиты помещений с ЭВМ, серверных, архивов установки газового пожаротушения являются единственно возможным средством противопожарной защиты. Существует два способа газового пожаротушения: объемный и локально-объемный. В настоящее время в нашей стране разрешены к применению в установках газового пожаротушения следующие огнетушащие вещества:

· хладон 125,

· хладон 318С,

· хладон 227еа,

· хладон 23,

· СО2,

· N2,

· Ar и смесь (N2, Ar и СО2), имеющая торговую марку "Инерген".

Выбор газового огнетушащего вещества должен производиться только на основе технико-экономического обоснования. Все остальные параметры, в т.ч. эффективность и токсичность огнетушащие вещества нельзя рассматривать как определяющие. По действующим в России нормативным требованиям запрещено выпускать газовое огнетушащее вещество в помещение, если там находятся люди. Поэтому исключается влияние огнетушащие вещества непосредственно на человека.

Основные объекты, защищаемые автоматическими установками газового пожаротушения (АУГП): музейные и банковские хранилища, аппаратные, серверные, вычислительные центры, фондохранилища и архивы, помещения с радиоэлектронным оборудованием, электрощитовые и кабельные помещения, компрессорные станции, окрасочные и сушильные камеры. Для установок используются различные газовые огнетушащие составы. При их многообразии в действующих нормативно-технических документах и другой технической литературе, в том числе документации заводов-изготовителей, слабо освещены вопросы правильного выбора газового огнетушащего вещества (ГОТВ) и методики гидравлического расчета АУГП. ГОТВ, применяемые в России, а также варианты их названий, химические формулы, ГОСТы и ТУ, в соответствии с которыми они производятся, представлены в таблице.

Выбор оптимального, для защиты конкретного объекта, ГОТВ на этапе проектирования возможен только на основе всесторонней оценки его основных физико-химических и эксплуатационных свойств, анализа перечисленных ниже основных критериев выбора.

1. Возможность ликвидации пожара имеющегося класса.

В соответствии с СП 5.13130.2009 АУГП применяются для ликвидации пожаров классов А, В, С и электроустановок с напряжением, не выше указанного в технической документации на используемые ГОТВ. Как правило, предельное напряжение, при котором можно осуществлять тушение без отключения электроустановок всеми ГОТВ, составляет 380-1000 В. Для тушения электроустановок с напряжением до 10 000 В можно использовать только СО₂.

2.Нормативная объемная огнетушащая концентрация.

Для различных классов пожаров огнетушащая концентрация определяется на основе СП 5.13130.2009. Значение концентрации для тушения пожаров класса А2 (горение твердых горючих веществ, не сопровождающееся тлением) принимается равным нормативной объемной огнетушащей концентрации для тушения н-гептана (приведена в таблице). Концентрация для тушения пожаров класса А1 определяется произведением массы ГОТВ для тушения н-гептана на коэффициент, учитывающий вид горючего материала (К = 1,3; 2,25).

При тушении пожаров класса В (горение жидких горючих веществ) для определения нормативной объемной огнетушащей концентрации необходимо знать минимальную объемную огнетушащую концентрацию, сведения о которой в НПБ 88-2001* отсутствуют. Методики для ее определения изложены в НПБ 51-96*. Для определения минимальной объемной огнетушащей концентрации часто необходимо проводить эксперименты. Нормативная объемная огнетушащая концентрация для тушения жидкостей определяется умножением минимальной нормативной объемной огнетушащей концентрации для тушения н-гептана на коэффициент безопасности, равный для СО₂ 1,7 и 1,2 — для других ГОТВ. Методика определения огнетушащей концентрации ГОТВ при тушении пожаров класса С в СП 5.13130.2009 отсутствует.

3.Коэффициент заполнения модулей.

При технико-экономическом обосновании выбора ГОТВ, кроме стоимости самого газа, необходимо учитывать не только стоимость ГОТВ (которая сама по себе не является определяющей), но и стоимость модулей для его хранения, весовых устройств и других элементов технологической части установки. Масса ГОТВ, которая может быть заправлена в модуль, определяется с учетом коэффициента заполнения модулей (из технической документации фирм - производителей модулей газового пожаротушения: ЗАО «Артсок», ПНО «Пожарная Автоматика Сервис», МЭЗ «Спецавтоматика»).

4.Контроль массы ГОТВ.

Для ГОТВ СО₂, хладон 23 непрерывный контроль массы газа осуществляется с помощью весовых устройств, которые могут быть выполнены в виде стоек или весов. Наличие в месте установки весовых устройств вибрации выступает в качестве ограничения в использовании вышеперечисленных ГОТВ.

5.Количество модулей с ГОТВ.

Существенным параметром для выбора ГОТВ является наличие свободного места для установки модулей (в модульных установках) с учетом требований по размещению баллонов с ГОТВ (отсутствие опасности механического и химического воздействия, воздействия факторов пожара, прямого воздействия солнечных лучей). Преимущество в небольших помещениях с отсутствием свободного места имеют хладоны, так как для размещения модулей с ними требуется существенно меньше места.

6.Трубнаяразводка.
При пространственном соединении труб (в вертикальной плоскости) хладонов 125, 318Ц, 227еа (которые хранятся в сжиженном виде под давлением газа-вытеснителя — азота) имеются ограничения. В процессе течения по трубопроводам АУГП ГОТВ при понижении давления происходит выделение азота из жидкой фазы потока и образуется двухфазная среда. В случае разделения потока ГОТВ для защиты помещения, пространства за подвесными потолками и под двойными полами необходимо не допускать расслоения потока, которое может привести к существенным различиям огнетушащей концентрации ГОТВ в ограниченных защищаемых объемах на разной высоте.

7.Токсичность.

Токсичность ГОТВ включает токсичность самого газа, продуктов его сгорания и низкую концентрацию кислорода в защищаемом помещении после выпуска ГОТВ.
Токсичность ГОТВ оценивается по двум уровням: NOAEL — No Observed Adverse Effect Level (наименьший наблюдаемый уровень вредного действия — самая высокая концентрация ГОТВ, при которой не наблюдается вредного психологического или токсикологического действия), LOAEL — Lowest Observed Adverse Effect Level (концентрация, при которой ГОТВ не оказывает необратимого воздействия). Для помещений с постоянным пребыванием персонала подходит только хладон 23. огнетушащие концентрации хладона 227еа лишь на несколько процентов ниже опасных концентраций для человека, следовательно, его можно использовать, учитывая, что при тушении могут образоваться области с реальной местной концентрацией больше огнетушащей (учитывая положение насадков, размещение технологического оборудования). При применении других ГОТВ, в случае если люди не успели покинуть помещение, возникает опасность их здоровью и жизни.

8. Взаимодействие с пожарной нагрузкой.

При использовании хладонов (в отличие от сжатых газов и СО₂) важное значение имеет их термическая стабильность, так как при высоких температурах (для некоторых газов выше 150 °С) продукты разложения ГОТВ (например, фтористый водород) могут оказывать разрушающее воздействие на пожарную нагрузку. В условиях пожара происходит разложение хладонов и образуются продукты, токсичность которых в 1000 раз выше токсичности ГОТВ. При этом часто данные о воздействии хладонов на произведения искусства и культуры (бумага, холст, масло, древесина), на электро- и радиотехническое оборудование известны только узкому кругу специалистов и слабо освещены в специальной литературе.
Эффект сильного охлаждения пожарной нагрузки присутствует при пожаротушении СО₂.

9. Выбор ГОТВ при замене озоноразрушающих ГОТВ типа состава «3,5», хладонов 13В1, 114В2.

Вышеперечисленные ГОТВ после окончания гарантийного срока хранения в действующих АУГП заменяются на сертифицированные ГОТВ. Одной из наиболее важных проблем при замене ГОТВ является значительное увеличение существующего количества модулей ГОТВ и, как следствие, диаметров труб и количества выпускных насадков.

10. Наличие методик гидравлического расчета.

Расчет массы газа жестко регламентирован СП 5.13130.2009, а расчет диаметра трубопроводов, типа и количества насадков, времени подачи ГОТВ для многих проектных организаций представляет трудности.
Для гидравлического расчета установок с ГОТВ: хладонов 125, 318Ц, 227еа, можно использовать программу ЗАО «Артсок» «ZALP» на языке Фортран. По мнению авторов, программа обеспечивает 15%-е совпадение с экспериментальными данными. Программа применима только для оборудования фирмы «Артсок».
Упрощенную инженерную методику гидравлического расчета для всех сжиженных ГОТВ предлагают ВСН 21-02-01. «Установки газового пожаротушения автоматические объектов Вооруженных Сил Российской Федерации. Нормы и правила проектирования». Однако в этой методике отсутствуют многие коэффициенты (в частности, эквивалентные длины трубо­проводов и арматуры). Предлагаемая методика разработана специалистами 26 ЦНИИ МО России совместно с НПО «Пожарная Автоматика Сервис» с учетом требований НПБ 88-2001*. Ограничений по виду используемого оборудования нет.

Ведущий производитель оборудования газового пожаротушения - испанская фирма LPG Tecnicas en Extincion de Incendios - предлагает свою методику гидравлического расчета и программу Firenet (только для своих модулей и ГОТВ: хладонов 125, 227еа, 23, аргона и СО₂). Методики гидравлического расчета представлены в стандартах 12 и 2001 Американской национальной противопожарной ассоциации, на этих нормах основана методика гидравлического расчета установок газового пожаротушения на оборудовании Cerberus (Швейцария).

Методикой расчета установок газового пожаротушения с использованием инергена обладает корпорация TYCO (США). Шведская компания BEJARO Fire Protection Corporation и немецкая фирма SOLVAY FLUOR und Derivate GmbH оказывают содействие заказчикам, выполняя необходимые расчеты с использованием собственной специальной компьютерной программы для ГОТВ «Чистый агент FS 49 C2».

11. Для объектов, принадлежащих иностранным собственникам,
оборудованных установками газового пожаротушения на территории России, необходимым условием страхования является одобрение ГОТВ, оборудования и методик для его расчета ведущими мировыми страховыми компаниями в области пожарной безопасности: NFPA-National Fire Protection Association (США), FM-Factory Mutual Research Corporation (США), VdS - Verband der Sachversicherer (Германия), UL - Underwrites Laboratory Incorporated (США), ULC - Underwrites Laboratory of Canada (Канада), LPC - Loss Prevention Council (Велико­британия), Japan Fire Equipment Inspection Institute (Япония), SSL Scientific Services Laboratory (Австралия), Assemblee Pleniere (Франция), Bureau Voor Sprinklerbeveilging (Нидерланды) и др.

12. Срок хранения и наличие производителя на территории России.
Увеличение гарантийного срока хранения и сохранение свойств ГОТВ на протяжении длительного времени значительно снижают затраты на обслуживание АУГП (по оценкам специалистов затраты на обслуживание составляют до 100% стоимости оборудования и монтажа). На территории Российской Федерации наиболее известными производителями ГОТВ являются: ОАО «Корово-Чепецкий химический комбинат им. Б.П. Константинова», ОАО «Галоген» (г. Пермь), РНЦ «Прикладная химия» (г. Санкт-Петербург), «Санкт-Петербургский углекислотный завод». Если ГОТВ выпускается только иностранными производителями, то могут возникнуть серьезные трудности с дальнейшим обслуживанием АУГП.

13.Стоимость.
Стоимость установки пожаротушения на основе выбранного ГОТВ определяется с учетом стоимости модулей для хранения, весового устройства, устройств для сброса давления и т.д. Оценочная стоимость применяемых ГОТВ приведена в таблице.

14. Эксплуатационные свойства, срок хранения, возможность заправки в регионе, стоимость утилизации и обслуживания, унификация оборудования для уменьшения запаса и резерва.

15. Опыт проектировщиков по использованию данных ГОТВ, наличие рекламы и т.д.

При отработке второго учебного вопроса (15 мин) основной преподаватель доводит информацию о особенностях выбора конкретного вида автоматических установок пожаротушения

2. Обоснование необходимости и особенности выбора конкретного вида АУПТ.

При выборе типа ОТВ, необходимо пользоваться следующими критериями:

· эффективность тушения;

· безопасность для людей;

· безопасность для защищаемого объекта;

· безопасность для окружающей среды;

· площадь, занимаемая установкой пожаротушения.

Конечно, есть еще один очень важный критерий - это стоимость установки пожаротушения. Стоимость установки определяется отдельно для каждого конкретного объекта. Нельзя сказать, что система газового пожаротушения с применением CO2 будет всегда дешевле, чем, например, система, использующая 3М™ Novec™ 1230. Все зависит от конкретного объема и применения. Поэтому финансовый вопрос мы оставим коммерческим отделам - это их прерогатива.

В приложении А СП 5.13130.2009 дается перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и пожарной сигнализации. Пункт А3: "Тип автоматической установки тушения, способ тушения, вид огнетушащих средств, тип оборудования установок пожарной автоматики определяется организацией-проектировщиком в зависимости от технологических, конструктивных и объемно-планировочных особенностей защищаемых зданий и помещений с учетом требований данного перечня". На сегодняшний день существуют следующие типы установок пожаротушения:

· водяные и пенные;

· газовые;

· порошковые;

· аэрозольные.

Представим здание предприятия торговли. Если оно имеет в высоту от 3 этажей, то необходима защита с помощью автоматической установки пожаротушения независимо от величины торговой площади. Ликвидировать пожары в таких зданиях порошком или аэрозолем нельзя, потому что порошок нанесет огромный ущерб материальным ценностям, а аэрозоль опасен для людей. Установки газового пожаротушения для условий, приведенных в примере, будут экономически не выгодны (небольшие объемы), да и не все огнетушащие газы безопасны для людей. Поэтому единственным разумным решением остается установка водяного пожаротушения, а точнее спринклерная установка. В принципе таким образом можно рассмотреть все виды помещений и определить, каким типом ОТВ целесообразнее будет их защищать. Но наиболее интересная ситуация складывается с газовым пожаротушением. Если в водяной установке тип ОТВ только один, то в газовом пожаротушении их более 10. Все они обладают различными свойствами, огнетушащими механизмами и предназначены для объемного пожаротушения. Поэтому предлагаем пока разобраться в газовом пожаротушении, как в наиболее интересном и мало освещенном типе пожаротушения.

С точки зрения эффективности пожар можно ликвидировать только тремя способами (либо их комбинациями):

· химическая реакция ингибирования;

· изоляция или разбавление;

· охлаждение.

Химическая реакция ингибирования - это замедление реакции горения. Обычно она сопровождается выделением побочных токсичных веществ, опасных для человека. Данный механизм тушения реализуется при применении большинства газовых веществ из ряда хладонов. Изоляция или разбавление - на самом деле это два огнетушащих механизма, но так как они очень похожи, мы объединили их в один. Изоляция есть прекращение подачи кислорода к очагу возгорания. По этому методу тушит песок, огнеупорное одеяло и частично вода. Разбавление - это понижение концентрации кислорода до такого уровня, при котором горение уже невозможно. В окружающем нас воздухе находится 21% кислорода, а горение невозможно при 12%. Следовательно, разбавляя концентрацию кислорода до 12%, мы не только потушим пожар, но и предотвратим повторное возгорание. По методу разбавления тушит углекислый газ, аргон, азот и инерген.

Охлаждение - это поглощение тепловой энергии, выделяющейся в результате возгорания. Согласно уравнению Вант-Гоффа, если понизить температуру в очаге возгорания на 10 °С, то это приведет к снижению скорости цепной реакции горения в 2-4 раза. Цепные реакции развиваются лавинообразно, как и лавинообразно угасают. Поэтому резкое охлаждение очага возгорания может привести к полному прекращению горения. Причем происходит охлаждение только очага возгорания, температура в помещении снижается максимум на 2-3 °С! Огнетушащий механизм охлаждения используют такие ОТВ, как 3М™ Novec™ 1230 (100%-ная реакция охлаждения) и Хладон 227еа (80% - охлаждение, 20% - ингибирование). Конечно, все способы эффективно тушат пожар, но предпочтение отдается механизму охлаждения, как наиболее безопасному для людей и объекта тушения.

Безопасность для людей определяется сравнением двух величин: расчетная концентрация газа и максимально допустимая концентрация газа, при которой не наблюдается каких-либо вредных воздействий на человека (NOAEL). Сравнение этих величин представлено в табл. 1.

Как видно из табл. 1, наиболее безопасные огнетушащие газы для людей - это 3М™ Novec™ 1230 и Хладон 227. Безопасность для людей очень важна в тех случаях, когда эвакуация людей при пожаре просто невозможна. К таким помещениям относятся центры управления полетами, а также диспетчерские вышки в аэропортах, диспетчерские железнодорожных вокзалов и другие объекты, где присутствие людей жизненно необходимо.

В последнее время все больше внимания уделяется безопасности для окружающей среды. Проводятся различные форумы по охране окружающей среды на самом высшем уровне, ужесточаются нормы токсичности выбросов от автомобилей, различных химических производств. В связи с этим ужесточаются и нормы в области газового пожаротушения. Безопасность для окружающей среды определяется тремя величинами - озоноразрушающим потенциалом (ОП), потенциалом глобального потепления (ПГП), временем сохранения в атмосфере (ВСА).

Как видно из табл. 2, большинство газов безопасны для окружающей среды, так как состоят из веществ, которые присутствуют в атмосфере. Исключения составляют наиболее распространенные на российском рынке Хладон 125 и Хладон 227.

Этот пункт заслуживает особого внимания. Ведь важно не только эффективно потушить пожар, но и не нанести ущерба материальным ценностям от самого огнетушащего вещества. Так как газ в большей степени используется для тушения дорогостоящего телекоммуникационного оборудования, то основным фактором, определяющим безопасность для объекта, является относительная диэлектрическая способность огнетушащего вещества. Для определения диэлектрических способностей различных огнетушащих газов принято сравнивать их с диэлектрическими способностями осушенного азота. Итак, исходя из того, что диэлектрическая способность азота N2 = 1, определяем относительную диэлектрическую способность для остальных газов (табл. 3).

Еще один важный момент - это площадь, занимаемая установкой газового пожаротушения. В связи с высокими ценами на недвижимость не всегда получается выделить много места под баллоны с огнетушащим веществом. Для сравнения мы посчитали площадь, занимаемую установкой газового пожаротушения для объема 3500 м3. Данные сведены в табл. 4.

Помещения и содержимое защищаемых объектов в музеях, библиотеках, архивах, многие из которых относятся к памятникам истории и культуры, характеризуются высокой пожарной опасностью - даже в относительно небольших помещениях сосредоточивается значительное количество горючих органических, тлеющих материалов: произведения живописи, графики, декоративно-прикладного искусства, уникальные исторические документы, книги, подшивки газет и журналов, а также ценные предметы интерьера. Их может повредить незначительное возгорание или ОТВ, используемое в ходе его ликвидации. Эффект от воздействия ОТВ различен, в связи с чем при проектировании автоматической установки газового пожаротушения необходимо обеспечить следующее:

· быстродействие установки (как можно меньшее время тушения);

· экологическая чистота - отсутствие ущерба здоровью персонала и посетителей на объектах с массовым пребыванием людей;

· исключение или минимизация негативного воздействия на сохранность фондов в условиях срабатывания установки, что является важнейшим критерием выбора и применения оборудования и ГОТВ.

Следует учитывать не только эффективность газового огнетушащего состава, но и последствия тушения им.

В связи с необходимостью выполнения вышеперечисленных требований, а также рекомендаций ВНИИПО по применению новых ГОТВ для противопожарной защиты помещений музеев, архивов, картинных галерей, библиотек, были проведены испытания воздействия на материалы фондов 3М™ Novec™ 1230. Данные по его воздействию на охраняемые материалы до настоящего времени отсутствовали. Результаты ранее проводившихся аналогичных исследований показали, что после нахождения в атмосфере озононеразрушающих ГОТВ, например Хладона-125ХП, повреждаются бумага, фотоматериалы, кожа и некоторые другие. Испытания 3М™ Novec™ 1230 проводили как при нормальных условиях окружающей среды (20 °С, относительная влажность 50-60%), так и при повышенных температурах (до 50 + 0,3 °С), имитации возгорания с помощью горящих свечей.

Чтобы повысить достоверность полученных результатов, в качестве испытуемых материалов использовались фрагменты подлинных предметов и документов различной степени сохранности 50-150-летней давности: несколько типов бумаги (в том числе с акварелью, гуашью, тушью, масляной краской и темперой), кожи, тканей, деревянных элементов декора, металлов (серебро, бронза, медь, латунь) и др. Степень влияния ГОТВ на материалы оценивали по результатам контроля внешнего вида, структуры поверхности, микрозондирования металлов, спектральных и колористических характеристик образцов.

В результате испытаний непосредственно после воздействия ГОТВ 3М™ Novec™ 1230 не отмечено каких-либо изменений формы и внешнего вида образцов. Таких изменений не отмечено даже на листах особо чувствительных к воздействию среды материалов - образцах газетной, документной и писчей бумаг, печатных текстов и обложек журналов. В зависимости от технологических, конструктивных особенностей объекта, а также от типа пожарной нагрузки проектировщик должен выбрать нужный тип огнетушащего вещества. Нельзя сказать, что одно вещество определенно хуже другого. Просто под разные задачи целесообразно использовать то или иное огнетушащее вещество.

При отработке третьего учебного вопроса (15 мин) основной преподаватель доводит информацию о выборе побудительной системы для автоматических установок газового пожаротушения.

3. Основы выбора побудительной системы.

Размещение термочувствительных элементов побудительных систем в защищаемых помещениях производится в соответствии с требованиями, приведенными в разделе 5 СП 513130.2009.

Диаметр условного прохода побудительных трубопроводов следует принимать равным 15 мм.

Побудительные трубопроводы и их соединения в установках должны обеспечивать прочность при давлении 1,25Р и герметичность при давлении не менее Р (Р — максимальное давление газа (воздуха) или жидкости в побудительной системе).

Устройства дистанционного пуска установки должны располагаться на высоте не более 1,7 м.

Монтаж тросовых побудительных устройств должен производиться с соблюдением следующих требований:

- приспособление для натяжения троса должно крепиться к строительным конструкциям;

- натяжение троса должно регулироваться с помощью муфты натяжения;

- усилие натяжения должно обеспечивать отсутствие провисания троса и должно быть не более 510 Н (51 кгс);

- концы звеньев троса должны быть надежно закреплены во втулках легкоплавких замков;

- концы каждой ветви тросовой системы должны быть надежно прикреплены к рычагу побудительного клапана и приспособлению натяжения троса;

- на участках, где возможно механическое повреждение, трос должен быть проложен в трубах диаметром не менее 40 мм. Трубы должны быть закреплены на строительных конструкциях;

- ролики необходимо устанавливать в местах изменения направления троса, обеспечивая таким образом свободное скольжение троса при разрыве легкоплавкого замка или включения устройства ручного пуска (наибольший угол изменения направления троса не должен превышать 90 град.);

- установка роликов натяжения троса должна производиться таким образом, чтобы трос не касался оборудования и строительных конструкций, при этом на оси роликов должна быть нанесена смазка;

- при пролете троса более 9 м должны предусматриваться промежуточные ролики;

- расстояние между роликом и точкой крепления троса должно быть не более 6 м;

- длина троса и количество поворотов определяются проектом.

Легкоплавкие замки должны устанавливаться в соответствии с проектом.

При отработке четвертого учебного вопроса (25 мин) преподаватель доводит информацию о гидравлическом расчете для автоматических установок газового пожаротушения.

4. Гидравлический расчет.

Целью гидравлического расчета газовых АУПТ является расчет массы ОТВ, количества баллонов для ее хранения, диаметра трубопроводов и количества насадков, времени выпуска ГОС, определение максимального избыточного давления при подаче ГОС.

5.1.1.1 Особое внимание необходимо обратить на грамотный выбор нормативной огнетушащей концентрации.

1. Определение расчетной массы ГОТВ, необходимой для тушения пожара.

Масса ГОТВ М_г, которая должна храниться в АУГП, определяется по формуле:

где М_р – расчетная масса ГОTВ, предназначенная для тушения пожара объемным способом при отсутствии искусственной вентиляции воздуха, определяется по формуле:

для ГОТВ – сжиженных газов, за исключением двуокиси углерода определяется по формуле:

где V_р – расчетный объем защищаемого помещения, м³.

для ГОТВ - сжатых газов и двуокиси углерода определяется по формуле:

В расчетный объем помещения включается его внутренний геометрический объем, включая объем замкнутой системы вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления (до герметичных клапанов и заслонок). Объем оборудования, находящегося в помещении из него не вычитается, за исключением величины объема сплошных (непроницаемых) строительных несгораемых элементов (колонны, балки, фундаменты и т.д.).

К₁ – коэффициент, учитывающий потери ГОС из баллонов через неплотности в запорной арматуре и неравномерность распределения газового огнетушащего состава по объему защищаемого помещения:

К₁=1,05

К₂ – коэффициент, учитывающий потери ГОС через негерметичности помещения:

r₁ – плотность ГОС с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря, кг×м^-3

r₀ – плотность паров ГОС при температуре T₀=293 К (20^оС) и атмосферном давлении 0,1013 Мпа.

T_м – минимальная эксплуатационная температура в защищаемом помещении,

C_н – нормативная объемная концентрация, % (об.)

Значения нормативных огнетушащих концентраций C_н приведены в приложении 5.

Масса остатка ГОТВ в трубопроводах M_тр, кг, определяется по формуле

,

где V_тр – объем всей трубопроводной разводки установки, м³ ; r_готв – плотность остатка ГОТВ при давлении, которое имеется в трубопроводе после окончания истечения массы газового огнетушащего вещества M_р в защищаемое помещение;

Остаток ГОТВ в батарее М_б*n определяется произведением остатка ГОТВ в баллоне М_б на количество баллонов в установке.

где V_б – объем баллона для хранения, n – расчетное количество баллонов:

Примечание. Для жидких горючих веществ, не приведенных в приложении 5, нормативная объемная огнетушащая концентрация может быть определена как произведение минимальной объемной огнетушащей концентрация на коэффициент безопасности 1,2 для всех ГОТВ за исключением двуокиси углерода, для последней коэффициент безопасности равен 1,7.

Методика определения минимальной объемной огнетушащей концентрации аналогична методике, изложенной в НПБ 51-96*.

1.1. Коэффициенты уравнения (1) определяются следующим образом.

1.1.1. Коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов:

К₁ = 1,05.

1.1.2. Коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения:

,

где П - параметр, учитывающий расположение проемов по высоте защищаемого помещения, м^0,5 ·с ^-1 .

Численные значения параметра П выбираются следующим образом:

П = 0, 65 – при расположении проемов одновременно в нижней (0 - 0,2) Н и верхней зоне помещения (0, 8 - 1,0) H или одновременно на потолке и на полу помещения, причем площади проемов в нижней и верхней части примерно равны и составляют половину суммарной площади проемов; П = 0,1 – при расположении проемов только в верхней зоне (0,8 – 1,0) H защищаемого помещения (или на потолке); П = 0,25 – при расположении проемов только в нижней зоне (0 - 0,2)H защищаемого помещения (или на полу); П = 0,4 - при примерно равномерном распределении площади проемов по всей высоте защищаемого помещения и во всех остальных случаях

d - параметр негерметичности помещения, м^-1

SF_н – суммарная площадь негерметичности, м².

t_под – время выпуска в защищаемое помещение расчетной массы ГОС, предназначенного для тушения пожара:

t_под£10 с для модульных АУГП, применяющих в качестве ГОТВ хладоны и шестифтористую серу. Примем t_под =10 с.

t_под£15 с для централизованных АУГП, применяющих в качестве ГОТВ хладоны и шестифтористую серу. Примем t_под =15 с.

t_под£60 с для АУГП, применяющих в качестве ГОТВ СО₂. Примем t_под =60 с.

2. Определение продолжительности подачи ГОС

Время выпуска ГОС зависит от давления в баллоне, вида ГОС, геометрических размеров трубопроводов и насадков. Определяется при проведении гидравлического расчета установки по методикам согласованным в установленном порядке. Принимается равным максимально допустимому для данной установки.

3. Определение диаметров трубопроводов установки, типа и количества насадков

Диаметры трубопроводов определяются по следующей методике. Диаметр магистрального трубопровода равен:

где d_с – диаметр сифонной трубки, равен 10-50 мм в зависимости от типа баллонов. Насадки выбираются с учетом площадей выходных сечений, приведенных в приложении. Одним выпускным насадком рекомендуется защищать не более 15 м². Общее количество выпускных насадков определяется по формуле:

4. Определение необходимого резерва ГОС и числа баллонов.

АУГП централизованного типа кроме расчетного должны иметь 100% резерв газового огнетушащего состава.

5. Определение максимального избыточного давления при подаче ГОТВ.

Методика расчета площади проема для сброса избыточного давления в помещениях, защищаемых установками газового пожаротушения

Площадь проема для сброса избыточного давления F_c, м², определяется по формуле

,

где P_пр – предельно допустимое избыточное давление, которое определяется из условия сохранения прочности строительных конструкций защищаемого помещения или размещенного в нем оборудования, МПа; P_a – атмосферное давление, МПа; r_g – плотность воздуха в условиях эксплуатации защищаемого помещения, кг·м^-3; K₂ – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2; K₃ - коэффициент, учитывающий изменение давления при его подаче; t_под – время подачи ГОТВ, определяемое из гидравлического расчета, с; åF – площадь постоянно открытых проемов (кроме сбросного проема) в ограждающих конструкциях помещения, м².

Значения величин M_p, K₁, p₁ определяются в соответствии с приложением 6.

Для ГОТВ – сжиженных газов коэффициент К₃ = 1.

Для ГОТВ – сжатых газов коэффициент К₃ принимается равным:

для азота – 2,4;

для аргона – 2,66;

для состава “Инерген” – 2,44.

Если значение правой части неравенства меньше или равно нулю, то проем (устройство) для сброса избыточного давления не требуется.

Примечание. Значение площади проема рассчитано без учета охлаждающего воздействия ГОТВ – сжиженного газа, которое может привести к некоторому уменьшению площади проема.

Тема № 6 «Автоматические установки порошкового пожаротушения»