Опубликовано: 15 Февраля 2008
1. Введение
В настоящее время в числе наиболее перспективных направлений по противопожарной защите объектов различного назначения является применение средств тушения пожаров тонкораспыленной воды. Особенно актуально применение тонкораспыленной воды на объектах, где требуется высокая эффективность тушения, имеются ограничения по водоснабжению и актуальна минимизация ущерба от проливов воды.
Спрос на оборудование тонкораспыленной воды растет с каждым годом и постепенно начинает превышать возможности существующих производителей. Широкое применение нашли модульные установки тонкораспыленной воды, водные и воздушно-эмульсионные огнетушители тонкораспыленной воды. Все больше находят применение автоматические установки тушения пожаров тонкораспыленной водой.
Чем же вызвано такое внимание к тонкораспыленной воде?
Главное достоинство тонкораспыленной воды – это объемно-поверхностный способ тушения пожаров, который позволяет быстро ликвидировать пламенное горение практически всех веществ, за исключением веществ, бурно реагирующих с водой с выделением горючих газов и тепловой энергии. Тонкораспыленная вода, как никакое другое огнетушащее вещество, обладает способностью к охлаждению зоны горения ниже температуры воспламенения и уменьшению концентрации реагирующих веществ парами ниже уровня устойчивого горения. Небольшие добавки к тонкораспыленной воде пленкообразующих огнетушащих веществ способствуют прекращению доступа паров в зону горения за счет создания изолирующего слоя из пленкообразующих веществ при ликвидации горения ЛВЖ и ГЖ.
Доступность воды, экологическая чистота, безопасность и высокая огнетушащая эффективность в тонкораспыленном состоянии – основная причина все возрастающего на нее спроса в качестве огнетушащего вещества.
Вместе с тем, имеются условия, при которых применение тонкораспыленной воды неэффективно из-за отсутствия необходимого оборудования для ее доставки в зону горения.
Тонкораспыленной водой (ТРВ), в соответствии с НПБ 88-2003, считается распыленная вода со средним диаметром капель не более 150 микрон. В других странах нет единого понятия тонкораспыленной воды. Например, оросители тонкораспыленной воды типа AquaMist дают распыл: АМ 10 менее 340 мкм; АМ 4 менее 220 мкм; АМ 25 менее 450 мкм.
Все перечисленные выше оросители считаются оросителями тонкораспыленной воды. Стоимость таких оросителей составляет около 1000 руб.
В России оросители ТРВ выпускаются ЗАО «Спецавтоматика» (г. Бийск), ЗАО «МЭЗ Спецавтоматика» г. Москва, ООО «ГЕФЕСТ» г. Санкт-Петербург. Дисперсность таких оросителей составляет около 150 мкм при давлении от 0,6 МПа и выше. Стоимость оросителей колеблется в пределах от 400 до 1000 руб. Оросители тонкораспыленной воды, разработанные НПО «Пульс», образуют тонкораспыленную воду дисперсностью до 100 мкм , что выгодно отличает их от вышеперечисленных оросителей.
Преимущества тонкораспыленной воды:
– возможность тушения практически всех веществ и материалов, в том числе пирофорных, за исключением веществ, реагирующих с водой с выделением тепловой энергии и горючих газов;
– высокая эффективность тушения, обусловленная повышенным охлаждающим эффектом за счет высокой удельной поверхности капель, равномерного действия воды непосредственно на очаг горения, снижением концентрации кислорода и разбавления горючих паров в зоне горения в результате образования пара;
– защитный эффект от воздействия лучистого тепла на людей, несущие и ограждающие конструкции и на соседствующие горючие материалы;
– поглощение и удаление токсичных газов и дыма в помещениях;
– незначительный ущерб от пролитой воды;
– экологическая чистота и безопасность для людей;
– минимальное потребление воды, что особенно важно для мест с ограниченным потреблением воды;
– простота монтажа АУП тонкораспыленной воды;
– возможность применять для тушения пожаров архивов, музеев, серверных, оборудования, находящегося под напряжением (при соблюдении правил техники безопасности).
С целью предоставления услуг по противопожарной защите объектов НПО «Пульс» проводится работа по исследованию способов тушения пожаров тонкораспыленной водой, разработке пожарного оборудования для получения тонкораспыленной воды и рекомендаций по применению, сертификации и патентованию новых разработок. К новым разработкам относятся: водные огнетушители, оросители различного исполнения, автоматические установки пожаротушения и пожарные стволы тонкораспыленной воды.

2. Состояние и перспективы науч- но-конструкторских разработок

Водные огнетушители тонкораспыленной воды относятся к первичным средствам пожаротушения, важность которых для пожаротушения огромна. Так, число пожаров, потушенных первичными средствами пожаротушения, составляет около 20% в крупных городах и около 35% в целом по стране.

2.1. Огнетушители тонкораспылен- ной воды

В настоящее время завершена разработка и проведена сертификация водных огнетушителей ОВ-8(з)–А и ОВ-8(з)-АВ (рис. 1), организовано их производство и продажа. Проводятся испытания морозостойких водных зарядов, что позволит значительно расширить область применения водных огнетушителей тонкораспыленной воды. Прежде всего, их можно использовать в дачных и садоводческих неотапливаемых домах, складских и производственных помещениях.
Преимущества водных огнетушителей тонкораспыленной воды:

  • высокая эффективность тушения;
  • безопасность (использование нетоксичных и безопасных огнетушащих веществ);
  • технологичность (простота обслуживания, перезарядки и многократность применения);
  • практичность (гарантийный срок эксплуатации не менее 10 лет с учетом перезарядки; доступность огнетушащего состава: вода с огнетушащими добавками);
  • тушение электрооборудования и установок, находящихся под напряжением, с соблюдением следующих мер безопасности: тушение оборудования и установок под напряжением до 1 кВ производить с расстояния не менее 1м, а свыше 1 кВ — не менее 3м; не направлять струю на открытые контактные группы; тушение производить с применением диэлектрических калош, сапог и перчаток.

   С целью популяризации и внедрения водных огнетушителей проводится их испытание по тушению реальных пожаров. Для испытаний водные огнетушители были поставлены на вооружение в пожарные части городов Москвы, СанктПетербурга, городов Балашиха и Реутов Московской области. Первые отзывы позволили выявить некоторые закономерности по применению водных огнетушителей, выявить положительные стороны и недостатки, определить направления дальнейшего их усовершенствования.

Испытания подтвердили высокую эффективность водных огнетушителей по тушения пожаров твердых и жидких материалов и, особенно, электрооборудования, находящегося под напряжением. Наибольшая эффективность водных огнетушителей, вывозимых на пожарных автомобилях, достигается при тушении очага горения в производственных помещениях с небольшой горючей нагрузкой и на открытой местности, пожаров автомобилей. При тушении пожарными подразделениями развившихся пожаров в квартирах жилых зданий, офисных помещений запаса заряда водных огнетушителей недостаточно для ликвидации таких пожаров, а неудобства, связанные с переноской огнетушителей, ограничивают их использование.
Как первичные средства пожаротушения, водные огнетушители ТРВ являются наиболее эффективными и универсальными. Вместе с тем, незнание некоторы- ми пользователями особенностей тушения пожаров тонкораспыленной водой, оказывает влияние на эффективность тушения, а несоблюдение техники безопасности может привести к печальным последствиям. Главной особенностью водных огнетушителей ОВ-8(з) является то, что на выходе из распылителя струя воды достаточно компактная, обладающая высокой энергией, а тонкий распыл воды образуется на расстоянии около 1м от распылителя. Так как тонкораспыленная часть струи наиболее эффективная, то и тушение необходимо начинать с расстояния не менее 1м. Учитывая легкость тонкораспыленной струи, тушение необходимо осуществлять только с наветренной стороны, подавая тонкораспыленную воду в нижнюю часть пламени.
Водные огнетушители ТРВ являются наиболее универсальными и им следует отдавать предпочтение, если на объекте возможны комбинированные очаги пожара. На объектах с повышенной взрывопожарной опасностью и степенью электростатической искроопасности не допускается применять порошковые и углекислотные огнетушители c насадками и раструбами из диэлектрических материалов ввиду возможности накопления на них зарядов статического электричества. В этом случае водные огнетушители с распылителями, изготовленными из цветных металлов, незаменимы. Тушение пожаров в электроустановках осуществляется после снятия напряжения с горящей и соседних установок. В случаях, когда напряжение с горящих установок снять невозможно, допускается тушение их под напряжением до 1кВ с расстояния не менее 1м, а свыше 1кВ — с расстояния не менее 3м. Во время тушения необходимо строго соблюдать безопасные расстояния до электроустановок, применять индивидуальные изолирующие средства (диэлектрические калоши, сапоги, перчатки), не направлять струю на открытые контактные группы.
Практически все производственные здания и сооружения категорий А, Б и В по пожарной и взрывопожарной опасности площадью более 300 кв.м подлежат защите автоматическими установками пожаротушения. При этом не оговаривается, какие именно АУПТ, в зависимости от огнетушащего средства, следует применять. Если горючие материалы не распределены по всей площади, а сосредоточены на отдельных участках, то предпочтительно локальное пожаротушение с использованием модульных установок пожаротушения и передвижных водных огнетушителей (для помещений с постоянным пребыванием людей) в качестве компенсирующих мероприятий.
Исходя из вышеизложенного НПО «Пульс» планируется:
1. Разработать и провести сертификацию новых водных огнетушителей: ОВ4(з)-АВ;
2. Приступить к разработке водных огнетушителей ОВ-2(з)-А и ОВ-2(з)-АВ для оснащения автомобилей и передвижных водных огнетушителей ОВ-50(з)-АВ, ОВ-100(з)-АВ для локального тушения пожаров с последующей сертификацией.

2.2. Оросители тонкораспыленной воды

Для тушения пожаров тонкораспыленной водой используются: дренчерные и спринклерные автоматические установки пожаротушения, модульные установки тушения пожаров тонкораспыленной водой, пожарные стволы тонкораспыленной воды и водные огнетушители.
Поскольку спринклерные АУПТ тонкораспыленной воды имеют очень ограниченное применение, как правило, в небольших герметичных помещениях, рассмотрим более подробно дренчерные АУПТ.
Основным устройством для получения тонкораспыленной воды в дренчерных автоматических и модульных установках пожаротушения, стволах ТРВ и водных огнетушителях являются оросители и распылители ТРВ.
В 2006 году НПО «Пульс» сертифицированы оросители тонкораспыленной воды щелевые горизонтальные ДВS1 ЩГо 0,04-R1/2/B3-«ШИП» (в дальнейшем «ШИП») и оросители тонкораспыленной воды вертикальные ДВSО – ПНо0,025R1/2/B3-«ШИК» (в дальнейшем «ШИК»). Однако, их внедрение на реальных объектах сдерживается отсутствием практики применения. Для начала предстоит разработать рекомендации по их применению, в которых отразить параметры пожаротушения и методы пожаротушения применительно к различным условиям.
Исходные данные на проектирование дренчерных установок пожаротушения тонкораспыленной водой с применением оросителей ТРВ типа «ШИК» и «ШИП» определяются исходя из гидравлических характеристик оросителей и требования полного перекрытия зонами орошения защищаемой площади. Необходимость данного требования обусловлена механизмом тушения пожаров тонкораспыленной водой. Рассмотрение механизмов тушения пожара подразумевает несколько вариантов:

  • тушение пожаров оросителями «ШИК» и «ШИП» в замкнутом пространстве с высокой среднеобъемной температурой внутри;
  • тушение пожаров оросителями «ШИК» «ШИП» в замкнутом пространстве с незначительным повышением среднеобъемной температурой внутри;
  • тушение пожаров оросителями «ШИП» в открытом пространстве;
  • тушение пожаров комбинированными спринклерными оросителями;
  • тушение пожаров комбинированными дренчерными оросителями.

   Щелевые горизонтальные оросители типа «ШИП» (рис. 2) уже нашли применение в качестве распылителей для водных огнетушителей. Они же являются основой для стволов тонкораспыленной воды. Данные оросители не имеют аналогов. Щелевые дренчерные оросители, изготавливаемые фирмой «Спецавтоматика» (г. Бийск) и применяемые в установке тушения мусоропроводов, имеют значительно более низкую дисперсность распыла и более низкую эффективность тушения.

Дренчерные оросители с дефлектором типа «ШИК» (рис. 3), образуют тонкораспыленную струю воды со средним диаметром капель около 60-90 мкм при давлении, не превышающем 0,3МПа, что позволяет производить тушение с очень высокой эффективностью.
Из известных зарубежных оросителей тонкораспыленной воды можно отметить оросители финской системы HI-FOG компании Marioff Corporation. Данная система позволяет образовать тонкораспыленную воду дисперсностью около 50 мкм под высоким давлением (свыше 2,5МПа). Аналогичная система разработана французской фирмой Kidde Deugra. Оросители, используемые в этих системах, отдельно не продаются, а продаются системы. Отдельно можно приобрести спринклерные и дренчерные оросители тонкораспыленной воды фирмы Grinel. Данные оросители применяются при давлении не менее 0,8МПа и образуют струи дисперсностью более 150 мкм, т.е., по принятой в НПБ 88-2003 классификации, они не являются оросителями тонкораспыленной воды.
По сравнению с оросителями «ШИК», эффективность их в четыре раза ниже. Так огнетушащая критическая интенсивность оросителей «ШИК» составляет всего 0,01 л/с*м2, а остальных не менее 0,04 л/с*м2 . Применение оросителей «ШИК» в автоматических установках тушения пожаров тонкораспыленной водой позволит уже в ближайшее время вытеснить существующие водяные установки пожаротушения и принести значительный экономический эффект.
При пожаре в замкнутом пространстве, когда источник пожара достаточно мощный, среднеобъемная температура быстро повышается. Ввиду высокой дисперсности вода, получаемая при помощи оросителей ТРВ, попадая в объем замкнутого пространства с повышенной температурой, практически сразу превращается в пар и смешиваясь с неиспарившейся водой и газообразными продуктами сгорания образует газопароводяную смесь, которая заполняет весь объем помещения и ликвидирует пламенное горение. Дальнейшая подача воды ликвидирует горение тления, осаждает продукты сгорания и охлаждает нагретые поверхности. При этом эффективность оросителей «ШИК» значительно выше оросителей «ШИП». Однако, в отдельных случаях, учитывая технологические сложности при прокладке водопровода и установке оросителей, предпочтение следует отдавать оросителям «ШИП».
При тушении пожаров оросителями «ШИК» и «ШИП» в замкнутом пространстве с незначительным повышением среднеобъемной температурой внутри помещения возможны два варианта. Первый вариант, когда помещение небольшое, а источник пожара недостаточно мощный, тушение не представляет сложности. Ввиду слабых конвективных потоков, тонкораспыленная вода, достигнув пламени, испаряется, происходит охлаждение и разбавление парами зоны горения и пожар ликвидируется. При втором варианте источник горения может быть достаточно мощным, однако помещение настолько большое и высокое, что среднеобъемная температура повышается незначительно. Конвективные потоки при этом настолько велики, что подаваемая на тушение тонкораспыленная уносится ими. В данном случае ликвидация горения может произойти при условии подачи тонкораспыленной воды непосредственно в зону пламени, или при заполнении всего объема помещения тонкораспыленной водой, которая будет втягиваться воздушными потоками в зону пламени, постепенно снижая интенсивность горения, уменьшая размеры и ослабляя конвективные потоки. Со временем наступает момент, когда ослабленные конвективные потоки уже не в состоянии уносить падающую сверху тонкораспыленную воду, которая проникает в зону горения и ликвидирует пожар. Время ликвидации таких пожаров зависит от высоты помещения и интенсивности подачи тонкораспыленной воды. Необходимо определение эмпирических коэффициентов для перерасчета интенсивности в зависимости от высоты помещения.
При тушении пожаров на открытом пространстве, использование оросителей с вертикальным расположением типа «ШИК» неэффективно из-за высокой дисперсности. Вся подаваемая на тушение тонкораспыленная вода будет уноситься конвективными потоками или ветром и тушение не произойдет.
Оросители ТРВ типа «ШИП» образуют менее дисперсную ТРВ, обладающую более высокой кинетической энергией и способную к проникновению в объем пламени. К тому же они располагаются горизонтально, что позволяет подавать ТРВ в нижние и средние части пламени вместе с приходящими воздушными потоками. Первоначально происходит испарение ТРВ, попавшей в зону пламени, ее быстрое охлаждение и снижение интенсивности горения. Последующие порции ТРВ, попадая в пламя, частично испаряются в зоне пламени и частично на поверхности горения, охлаждая ее. Так происходит до полного прекращения горения. Вместе с тем, способность данных оросителей к образованию ТРВ на расстоянии более 1м от самого оросителя, приводит к необходимости подачи ТРВ с расстояния не менее 1м.
Единственным нормативным актом, определяющим условия применении оросителей ТРВ в автоматических установках пожаротушения тонкораспыленной водой, является разработанное ФГУ ВНИИПО МЧС России «Руководство по определению параметров автоматических установок пожаротушения тонкораспыленной водой», в котором дана методика определения нормативных интенсивностей и времени подачи тонкораспыленной воды на тушение различных веществ и материалов.
К сожалению, разработанное Руководство может применяться к дренчерным оросителям ТРВ со значительными ограничениями, так как не учитывает многие особенности способов образования ТРВ и механизмов тушения в зависимости от дисперсности ТРВ, размеров и герметичности помещений, горючей нагрузки, наличия систем вентиляции и многих других факторов.
В связи с этим, прежде чем применять тот или иной вид оросителей ТРВ в автоматических установках пожаротушения тонкораспыленной водой, требуется разработка рекомендаций по применению для каждого вида оросителей или ряда оросителей, близких по дисперсности и способам получения ТРВ.

2.3. Стволы тонкораспыленной воды

Разработаны два типа насадков для стволов ТРВ, отличающихся размерами и расходными характеристиками. Первый вариант — ствол с расходом 2,25 л/с, а второй — с расходом 1 л/с (по тонкораспыленной воде) при напоре 0,4 МПа. Изготовлены экспериментальные образцы в количестве 5-ти штук каждого типа. По одному стволу ТРВ переданы для эксперимента в пожарную часть № 29 г. Балашиха Московской области. По поступившим отзывам стволы имеют высокую огнетушащую эффективность.
Вместе с тем, необходима доработка стволов: ствол выполнить комбинированным (возможность подачи компактной струи); насадки выполнить из более легкого материала. Все имеющиеся пожарные стволы создают какой либо один вид струи (компактная, распыленная, тонкораспыленная). С учетом высказанных замечаний, разработан ствол с комбинированной струей, состоящей из компактной части струи и тонкораспыленной части струи, подаваемых одновременно. Такой ствол ТРВ способен образовывать не только комбинированную струю, но и струю с изменяющейся компактной частью, что приведет к регулированию расхода подаваемой на тушение пожара воды в зависимости от стадии тушения пожара и, таким образом, использовать с наибольшей эффективностью огнетушащую способность регулируемой по расходу комбинированной струи, с нанесением наименьшего ущерба от пролитой воды.
Базовыми серийными пожарными стволами для изготовления стволов ТРВ приняты стволы: РСП-50(А); СРК-50. Для превращения базовых серийных пожарных стволов в стволы ТРВ достаточно серийные насадки заменить на насадки тонкораспыленной воды. Возможен вариант, при котором производители серийных пожарных стволов будут поставлять серийные пожарные стволы без насадков и для получения стволов ТРВ необходимо соединить их с насадками тонкораспыленной воды, т.е. осуществить сборку. Также возможен вариант, когда продаются только насадки тонкораспыленной воды, а покупатель уже самостоятельно комплектует ими серийные пожарные стволы и осуществляет сборку стволов ТРВ (при этом следует учитывать необходимость их сертификации по НПБ 177).
Результаты пробных испытаний стволов ТРВ подтвердили перспективность данного направления работы и выявили новые возможности применения тонкораспыленной воды. В частности, применение стволов ТРВ в пожарных кранах позволит пересмотреть требования норм по расходам воды на внутреннее пожаротушение, а применение стволов ТРВ на пожарных автомобилях — нормы на наружное пожаротушение, что значительно повысит спрос и перспективы внедрения соответствующих изделий.
Область применения стволов ТРВ весьма широкая. Как отмечалось выше, стволы с расходом 2,25 л/с оказались эффективными при тушении пожаров в помещениях жилых, административных и общественных зданий, для ликвидации неразвившихся пожаров и загораний в производственных зданиях и помещениях. При равном расходе эффективность их намного выше, чем стволов, имеющихся на вооружении пожарных подразделений.

Перспективы

    1. Ведется разработка модульных установок пожаротушения тонкораспыленной водой, которые будут значительно дешевле существующих за счет замены сосудов, работающих под высоким давлением, на сосуды, работающие под малым давлением.

    2. Значительный интерес представляет разработка пожарных кранов тонкораспыленной воды с применением водокольцевых катушек и стволов ТРВ, а также внутриквартирных устройств тушения пожаров ТРВ. Стволы ТРВ для пожарных кранов и внутриквартирных устройств находятся в стадии доработки с последующей сертификацией и разработкой рекомендаций по их применению и внедрению.

    3. В перспективе предусматривается разработка комбинированных стволов ТРВ с изменяющимся расходом воды не только компактной части струи, но и тонкораспыленной части струи.

    4. Возможность разработки комбинированных оросителей тонкораспыленной воды, способных одновременно образовать тонкораспыленную воду различной дисперсности. По центру оросителя образуется тонкораспыленная вода дисперсностью менее 100 мкм, а на периферии до 130 мкм.

3. Практическая значимость разработок

3.1. Оросители ТРВ могут применяться в автоматических установках пожаротушения (АУПТ) тонкораспыленной водой и ввиду их высокой эффективности смогут, в большинстве случаев, заменить существующие дренчерные автоматические установки водяного пожаротушения. Кроме того, АУПТ ТРВ могут применяться на объектах, где использование водяных АУПТ не рекомендуется (архивы, музеи, серверные, библиотеки и т.п.) и заменить характерные для этих объектов газовые и порошковые АУПТ.
Кроме преимуществ АУПТ тонкораспыленной воды, определяемых их эффективностью по сравнению с газовыми и порошковыми АУПТ, следует отметить, что они значительно дешевле и по оборудованию и по огнетушащему средству.
3.2. Огнетушители тонкораспыленной воды ОВ-8(з) производятся и имеются в продаже с 2006 года. Вместе с тем, актуальность применения водных огнетушителей не только не снижается, а наоборот возрастает. Так, статистика пожаров показывает, что наиболее распространенные порошковые и углекислотные огнетушители емкостью до 5 литров по эффективности значительно уступают водным огнетушителям ТРВ. Применение таких огнетушителей для тушения развившихся пожаров не только неэффективно, но и создает дополнительные сложности при эвакуации людей, в то время как водные огнетушители ТРВ создают условия для безопасной эвакуации и снижают интенсивность развития пожара.
3.3. Стволы ТРВ при оснащении ими пожарных подразделений должны найти широкое применение, поскольку большинство пожаров ликвидируется одним стволом «Б». По статистике при тушении пожаров расходуется в среднем 200 литров воды на 1 кв.м, в то время как минимально-необходимое количество воды для ликвидации пламенного горения составляет всего 1-2 литра, т.е. на ликвидацию пламенного горения расходуется не более 1% всей воды. С учетом затрат воды на охлаждение и ликвидацию тления процент полезного использования воды возрастает, но не более чем до 20%, остальная вода просто проливается. Применение стволов тонкораспыленной воды позволяет снизить удельный расход воды до 50 л/м2. Снижение удельного расхода в свою очередь приведет:

  • к снижению времени тушения пожара и ущерба нанесенного пожаром;
  • к уменьшению ущерба, нанесенного пролитой водой;
  • к улучшению условий и времени работы пожарных;
  • к сокращению затрат на проектирование и монтаж систем удаления проливов воды при пожаротушении.

   3.4. Модули тонкораспыленной воды нашли широкое применение для тушения пожаров на объектах различного назначения. Как правило, модули ТРВ устанавливаются в небольших герметичных помещениях и служат для быстрой ликвидации пожара в начальной стадии его развития.

Варианты исполнения модулей ТРВ можно свести к двум основным видам. Первый вид – огнетушащее вещество (вода, вода + добавки) хранится в емкости и при срабатывании модуля выталкивается сжатым газом. Второй вид – огнетушащее вещество также хранится в емкости и подается на тушения с помощью насоса. Конструкции модулей ТРВ могут быть самыми разнообразными. В перспективе разработка модулей ТРВ с применением оросителей ТРВ, не требующих высокого давления вытесняющего газа, в результате чего емкости для хранения огнетушащего вещества, а в итоге и сами модули, будут значительно дешевле и конкурентно способнее.
Сайт: www.securpress.ru