Газовое пожаротушение ЦОД. Успешный опыт применения хладона 23 - Газовые огнетушащие составы, применяемые в установках газ ПТ - Газовые огнетушащие составы, применяемые в установках газ ПТ

Производитель модулей пожаротушения тонкораспыленной водой

Официальный авторизованный дистрибьютор:
— оборудования газового пожаротушения фирмы LPG, Испания
— оборудования пенного пожаротушения фирмы SABO Española
— системы пожарной сигнализации Aritech, системы охранной сигнализации и контроля доступа Advisor Master (Нидерланды)

Газовое пожаротушение ЦОД. Успешный опыт применения хладона 23

Газовое пожаротушение ЦОД. Успешный опыт применения хладона 23

Статья опубликована в журнале "ИнформКурьер-Связь", N 5, май 2011 г.

С.Н.Терехин, начальник кафедры автоматики и сетевых технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России,

Д.В.Николаев, заместитель начальника проектно-экспертного центра Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России,

А.П.Павлов, директор ЦПБ ЗАО "ИСТА-Комплект"

В системах газового пожаротушения используются различные типы огнетушащих веществ (ГОТВ). Они отличаются друг от друга своими химическими, физическими, гидродинамическими, экологическими и ценовыми характеристиками. В последнее время специализированные издания довольно часто публикуют материалы по этой теме но, к сожалению, в подавляющем большинстве случаев, информация представлена частично и, на наш взгляд, не совсем объективно.

Анализ целой вереницы трагических событий последнего времени показывает, что пожар – это угроза, которая возникает наиболее часто и приводит к наиболее тяжелым последствиям, как по воздействию на здоровье и жизнь людей, так и по гибели материальных ценностей. В большинстве случаев причинами трагедии, как правило, являются многочисленные нарушения нормативных документов, халатность, низкий профессиональный уровень исполнителей и руководителей различных уровней, формализм и т.п.

Однако, даже в тех случаях, когда с формальной стороны выполнены все необходимые требования, на практике не исключены пожары с трагическими последствиями. На наш взгляд, причинами таких случаев могут являться:

- Отсутствие единой концепции пожарной безопасности объекта. Системы пожарной безопасности, реализованные на объекте, как правило, представляют собой «лоскутное одеяло», набор разрозненных, слабо связанных между собой систем;

- Технические и проектные решения, заложенные в основу систем пожарной безопасности объекта, вырабатываются без учета его конкретных особенностей;

- Оборудование выбирается по одному критерию – цены и, как правило, имеет весьма посредственное качество;

- Тип применяемого ГОТВ не обеспечивает безопасность людей при возникновении нештатных ситуаций;

- Подрядная организация для проектирования, монтажа, пуско-наладки и последующего обслуживания систем пожарной безопасности выбирается заказчиком только с учетом минимальной стоимости услуг и без учета ее опыта выполнения аналогичных работ, наличия квалифицированных специалистов и т.п.

Т.е. во многих случаях на деле объект защищается не от возможных пожаров, а лишь «от пожарных»!

Основные критерии, которым должна удовлетворять система газового пожаротушения (СГПТ) на объекте:

1. Высокая эффективность тушения горючих веществ, имеющихся на объекте;

2. Совместимость с материалами и оборудованием (в том числе электрооборудованием) защищаемого объекта и безопасность для них;

3. Обеспечение безопасности людей находящихся в защищаемом помещении;

4. Обеспечение безопасности персонала, обслуживающего СГПТ;

5. Безопасность для окружающей среды;

6. Экономическая эффективность затраченных материальных средств.

Рассмотрим по порядку эти критерии.

Высокая эффективность пожаротушения предполагает создание в защищаемом помещении за время, не превышающее нормативное (для данного типа ГОТВ), концентрации ГОТВ не ниже нормативной огнетушащей (опять-таки, для выбранного типа ГОТВ). Если выполненные гидравлические расчеты подтверждают достижение необходимой концентрации в заданное время, то заданная эффективность обеспечивается.

Совместимость с материалами и оборудованием защищаемого объекта предполагает эффективное тушение их, с одной стороны, и отсутствие отрицательного воздействия на них, с другой стороны;

Безопасность людей, находящихся в защищаемом помещении обеспечивается при условии, если выпуск ГОТВ в помещение, из которого по какой-то причине люди не смогли эвакуироваться, не угрожает жизни и не наносит ущерба для здоровья находящихся там людей. При этом концентрация кислорода в воздухе защищаемого помещения должна обеспечивать нормальное дыхание человека, а токсичность ГОТВ не должна приводить к гибели или патологическим последствиям для здоровья.

Безопасность обслуживающего персонала обеспечивается в том случае, если применяемый тип ГОТВ имеет низкий уровень токсичности. В этом случае длительное пребывание в атмосфере, содержащей ГОТВ не приводит к патологическим изменениям здоровья.

Безопасность для окружающей среды обеспечивается выбором ГОТВ из перечня разрешенных для использования (СП 5.13130.2009 табл. 8.1), который учитывает требования соответствующих международных конвенций о защите окружающей среды.

Экономическая эффективность вложенных материальных средств предполагает оснащение объекта современным, качественным оборудованием по оптимальным ценам. Организация, выполняющая проектные работы, должна учитывать особенности конкретного объекта и применить то ГОТВ, которое по совокупности свойств подходит в наилучшей степени. К сожалению, во многих случаях проектные организации применяют ГОТВ просто «по шаблону», тиражируя от объекта к объекту одни и те же технические и проектные решения, либо останавливают свой выбор, учитывая только фактор стоимости.

Для использования на объекте проектная организация имеет право остановить свой выбор на любом из ГОТВ, разрешенном для применения. (СП 5.13130.2009 табл. 8.1).

Однако не любое ГОТВ может обеспечить высокую эффективность пожаротушения и одновременно безопасность людей для данного конкретного объекта. Это зависит как от физико-химических свойств ГОТВ, так и от типа объекта и защищаемых материальных ценностей, от расстояния, на которое необходимо транспортировать ГОТВ, от наличия людей в защищаемых помещениях и т.д. К примеру, во многих случаях нельзя применять системы пожаротушения на основе сжатых ГОТВ (азот, аргон, инерген) на объектах общественного и бытового характера (п. 6.1.3 ПБ 03-576-03).

Необходимо принимать во внимание, что при выходе ГОТВ снижается остаточная концентрация кислорода в защищаемом помещении до значений, которые могут быть опасными для жизни людей. Зависимость остаточной концентрации кислорода в объеме защищаемого помещения от типа ГОТВ и его концентрации показана на рисунке, приведенном ниже.

Из рис. 1 видно, что чем выше концентрация ГОТВ, тем меньше остаточная концентрация кислорода в защищаемом помещении. Так, например, при использовании сжатых ГОТВ (азот, аргон, инерген) и двуокиси углерода (СО₂₎ Остаточная концентрация кислорода в помещении близка к критическим значениям, опасным для жизни людей.

При использовании любых хладонов (приведенных в СП 5.13130.2009 табл. 8.1) в защищаемом помещении остается достаточно кислорода для свободного дыхания людей. С точки зрения нанесения ущерба здоровью людей из-за токсичности ГОТВ следует принять во внимание, что при экспозиции в пределах нескольких минут хладоны безопасны. Пребывание же в атмосфере двуокиси углерода даже самое короткое время приводит к гибели человека из-за высокой токсичности данного ГОТВ. Термическому разложению подвергается менее 5% массы хладона, поданного на тушение пожара. Поэтому токсичность среды, образующейся при тушении пожара хладонами, будет пренебрежимо мала по сравнению с токсичностью продуктов пиролиза и разложения продуктов горения.

Свойства хладона 23 (R-23, FE-13, HFC-23, трифторметан).

Различные ГОТВ обладают различным уровнем токсичности и поэтому для оценки безопасности необходимо учитывать значение предельно допустимой концентрации (ПДК) для данного типа ГОТВ. Основные технологические свойства некоторых ГОТВ представлены в таблице №1.

Таблица №1

Наименование	Хим. формула	молекулярная масса	Температура кипения, С	Давление при 20С,	Огнетушащая концентрация, об.%	Плотность паров, кг/м3	Приведенная огнетуш. конц., кг/м3	ПДК (NOAEL) об.%
Наименование	Хим. формула		Температура кипения, С	МПа	Огнетушащая концентрация, об.%	Плотность паров, кг/м3	Приведенная огнетуш. конц., кг/м3	ПДК (NOAEL) об.%
хладон 125 (HFC-125)	CF₃CH F₂	120,02	-48,5	1,13	9,8	5,208	0,51	7,5
хладон 227еа (FM-200)	CF₃ CF₂CH F₂	170,03	-18,3	0,42	7,2	7,28	0,52	9
хладон 318Ц	C₄F₈	200,04	-2	н/а	7,8	8,438	0,66	>30
Хладон 23 (FE-13)	CH F₃	70,01	-82,2	4,8	14,6	2,93	0,43	50
Novec 1230 (FK-5-1-12)	CF3CF2C(0)CF(CF3)2	316,04	49,2	0	4,2 (4,5)	13,6	0,57	10

Краткий анализ таблицы позволяет сделать вывод, что из числа приведенных в таблице, хладон 23 представляет наибольший интерес, как универсальное и безопасное ГОТВ для защиты помещений с людьми.

Хладон 23 – легкий газ с высоким давлением собственных паров. Не требует наддува баллонов газом-вытеснителем. Под давлением собственных паров хладон 23 способен за нормативное время (10 секунд) создавать огнетушащую концентрацию в помещениях удаленных от баллонов более 24 метров по вертикали и более, чем на 100 метров по горизонтали. Это его качество незаменимо для создания централизованных станций газового пожаротушения на объектах, имеющих большое количество защищаемых помещений, которые удалены друг от друга на значительные расстояния;

Хладон 23 имеет низкую температуру кипения, что позволяет хранить и применять его при температурах до минус 40⁰С.
Хладон 23 – безопасный для людей газ (запас безопасности равен 3,34) Это означает, что если из защищаемого помещения люди по какой-то причине не эвакуировались, то они не только останутся живы (остаточная концентрация кислорода в помещении будет в пределах 17 -18%, что вполне обеспечивает нормальное дыхание человека), но и их здоровью не будет нанесено никакого ущерба (в помещении будет концентрация хладона 23 всего 14,6%, в то время как предельно допустимая 50%!);
Применение хладона 23 в централизованных станциях газового пожаротушения позволяет обеспечить эффективную защиту объекта при относительно невысоких материальных затратах.

Хладон 23 не проводит электричество, озонобезопасен (ODP=0). По данным DuPont он практически не изменяет своих свойств в течение длительного времени (более 10 лет) при температуре эксплуатации от -40⁰С до +80⁰С. Соответственно, не требуется проведения его периодической регенерации. Устройства контроля массы ГОТВ, устанавливаемые на баллонах, обеспечивают непрерывный контроль и при утечке автоматически выдают сигнал в систему пожарной сигнализации, что гарантирует безопасность обслуживающего персонала при длительном нахождении в загазованном помещении. Обеспечивается постоянный контроль работоспособности системы газового пожаротушения.

В настоящее время практически через все средства массовой информации идет активное продвижение Novec 1230 и говорится о его преимуществах перед другими ГОТВ. Сравнение Novec 1230 с хладоном 23 по основным критериям.приведено в таблице №2.

Табл.2

критерии		Novec 1230	Хладон 23
1. Эффективность пожаротушения		Через насадки выходит в виде жидкости! Требуется время на испарение и создание огнегасящей концентрации. Требуется наддув баллонов газом-вытеснителем. Подача на расстояние (в высоту и по горизонтали) в нормативное время затруднительна.	Выходит через насадки уже в виде газа! Имеет высокое давление собственных паров (42 атм.), способен в нормативное время (10 сек) подниматься на высоту более 24 м и по горизонтали свыше 100 м.
2. Совместимость с материалами и оборудованием		в подавляющем большинстве случаев совместим.	в подавляющем большинстве случаев совместим.
3. Безопасность людей, находящихся в помещении	по остаточной концентрации кислорода	Остаточная концентрация кислорода после выхода ГОТВ обеспечивает свободное дыхание людей.	Остаточная концентрация кислорода после выхода ГОТВ обеспечивает свободное дыхание людей.
	по токсичности самого ГОТВ	Огнегасящая концентрация 4,2%, предельно допустимая - 10%. Химически высоко активен, реагирует со многими веществами, в т.ч. с водой и спиртами. При взаимодействии с водой разлагается с выделением хладона 227еа и чрезвычайно токсичного вещества FPPA (поражает глаза, кожу, органы дыхания и ЖКТ. Вызывает коррозию материалов.)	Огнегасящая концентрация 14,6%, предельно допустимая - 50%. Химически слабо активен. Не реагирует с большинством веществ, в.т.ч. с водой и спиртами.
	по токсичности продуктов разложения	Токсичность продуктов разложения как Novec 1230, так и хладона 23 пренебрежимо мала по сравнению с токсичностью продуктов пиролиза и разложения продуктов горения.
4. Безопасность обслуживающего персонала		Т.к. в воздухе всегда присутствует влага, то при наличии в помещении даже очень малого количества Novec 1230 (негерметичность баллонов и др. причины) будет происходить его разложение и существует опасность для здоровья обслуживающего персонала.	Угрозы здоровью обслуживающего персонала опасности не представляет, т.к. химически слабо активен.
5. Безопасность для окружающей среды		Озоноразрушеющий потенциал Novec 1230 и хладона 23 равны нулю. Сравнивать коэффициенты глобального потепления бессмысленно, т.к. в настоящее время мировая наука еще не определилась, существует ли вообще глобальное потепление, и влияют ли на него парниковые газы. К киотскому протоколу до сих пор не присоединились многие страны (США, Китай, Индия...).
6. Экономическая эффективность		Пожаротушащая концентрация 4,2% (по мировым стандартам 4,5 - 5,9%), но т.к. это очень тяжелое вещество (молекулярная масса 316,04), то приведенная массовая огнетушащая концентрация составляет 0,57 кг/куб.м. Пример: для защиты помещения объемом 100 куб. потребуется примерно 76 кг. Novec 1230. Текущая средняя рыночная цена Novec 1230 составляет около 1800 руб/кг, итого: 1800 х 76= 136 800 руб. Дополнительно: для применения на конкретном объекте требуется разработка и согласование специальных норм, на что требуется и время и финансовые затраты.	Пожаротушащая концентрация 14,6%, но т.к. это ГОТВ легкое (молекулярная масса 70,01), то приведенная массовая огнетушащая концентрация составляет 0,43 кг/куб.м. Для защиты помещения объемом 100 куб.м. потребуется примерно 57,5 кг хладона 23. Текущая средняя рыночная цена хладона 23 составляет около 1000 руб/кг, итого: 1000 х 57,5 = 57 500 руб. Разработка и согласование специальных норм не требуется!

Выводы из данного сравнения предоставим сделать читателям.

Литература:

1. ANSI/NFPA 2001. Standard on clean agent Fire Extinguishing Systems. National Fire Assotiation,1994.

2. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические: Нормы и правила проектирования. Свод правил СП 5.13130.2009. М., ВНИИПО, 2009., введенные в действие приказом МЧС РФ от 25 марта 2009г. N 175.

3. ПБ 03-576-03, Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (утв. постановлением Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N 91)

4. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов: Справ, изд-е / Бандман А.Л., Войтенко Г.А., Волкова Н.В. и др. Под ред. Филова В.А. - Л.: Химия, 1990. - 732 с.

5. Токсические свойства и ПДК в воздухе рабочей зоны некоторых озонобезопасных хладонов / Кондрашов В.А., Радилов А.С., Штаева И.Е. и др. // Токсикологический вестник. - 1996. - № 3. - С. 25.

Скачать статью в PDF