ВОДЯНОЙ ТУМАН - Алгоритм Безопасности

ВОДЯНОЙ ТУМАН
КАК СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ
ОБЪЕКТОВ КУЛЬТУРЫ
В. Терпигорьев
к.т.н., с.н.с., ООО «НПФ «Безопасность»
К
ак у нас в России, так и за ру
бежом количество объектов
культурных ценностей, защи
щенных от пожара системами автомати
ческого пожаротушения, в процентном
отношении к их общему числу очень
незначительно. С одной стороны, та
кое положение связано с боязнью руко
водства объектов культуры защищать
свои объекты традиционными сприн
клерными системами, с другой сторо
ны – внедрение дорогостоящей ус
тановки газового пожаротушения
тормозится из финансовых соображе
ний. Кроме того, во многих случаях (на
пример, объекты деревянного зодчест
ва, характеризующиеся большими
объемами с открытыми проемами) при
менение газового пожаротушения не
представляется возможным.
Есть еще два аспекта, которые ста
вят под сомнение широкое примене
ние газового пожаротушения на объек
тах культуры:
1. Преобладающая пожарная нагрузка
на объектах культуры представляет
собой твердые тлеющие горючие ма
териалы, горение которых не может
полностью ликвидироваться газо
выми огнетушащими составами.
2. Высокий удельный расход совре
менных газовых составов (не ме
нее 1 кг/м3) приводит к значитель
ному динамическому воздействию
газовых струй на защищаемые ма
териалы, многие из которых в боль
шинстве случаев являются доста
точно «нежными» изделиями.
С появлением нормативных доку
ментов НПБ80 [1], НПБ88* [2] для за
щиты объектов различного назначения
стали применяться установки пожаро
тушения тонкораспыленной водой.
Следующие обстоятельства делают
такие установки привлекательными для
защиты объектов культуры [3]:
■
малый удельный расход (до 1 кг/м2
по поверхности, до 0,8 кг/м3 по
объему) позволяет избежать зна
чительного ущерба от последствий
работы установки;
■
токсикологическая безопасность
в сочетании с защитой людей от
воздействия опасных факторов по
жара делает возможным работу
персонала по спасению ценностей
во время работы установки;
■
малые запасы воды позволяют реа
лизовать модульный принцип пост
роения установки пожаротушения,
что делает возможным решить
проблемы защиты таких зданий
и помещений, где историческую
ценность представляют сами стро
ительные конструкции;
■
экономический аспект: стоимость
установки пожаротушения тонко
распыленной водой соизмерима
со стоимостью спринклерной ус
тановки и значительно ниже стои
мости установки газового пожаро
тушения.
Именно поэтому за рубежом в по
следние десятилетия интенсивно ве
дутся работы по разработке системы
пожаротушения тонкораспыленной (ту
манообразной) водой для защиты объ
ектов культуры [3, 4, 5].
К сожалению, механизмы диспер
гирования, реализуемые в большин
стве современных установках пожа
ротушения тонкораспыленной водой
(установки НПК «Пламя», ЗАО МЭЗ
«Спецавтоматика», НИИНТ, оросите
ли «Аквамастер»), не позволяют по
лучать средний размер капель менее
100 мкм. При высокой скорости седи
ментации (оседания) таких капель
(более 0,5 м/с) при работе подоб
ных установок реализуется только
поверхностный (локально поверхно
стный) способ пожаротушения. Меха
низм воздействия таких частичек во
ды с пламенем и механизм тушения
изложен в [6].
ПОЖАРОТУШЕНИЕ
Рис. 1. Зависимость скорости седиментации от размера капель воды
Тот же автор в работе [7] показал,
что для капель воды со средним разме
ром менее 100 мкм имеет место эффект
диффузионноэжекционного проник
новения частиц в зону горения с реали
зацией способа пожаротушения по объ
ему защищаемого помещения.
На наш взгляд, механизм распро
странения капель воды по объему поме
щения выглядит следующим образом.
При работе установки пожароту
шения в помещении благодаря динами
ческому воздействию истекающих из
оросителей струй реализуется турбу
лентное движение всей массы воздуха.
Осредненная скорость такого движе
ния, зафиксированная видеосъемкой
меченных частиц, составляет величину
порядка 0,5 м/с. На графике (рис. 1)
представлена зависимость скорости
седиментации капель воды от их диа
метра в спокойной атмосфере. Для ка
пель воды с диаметром 100 мкм ско
рость седиментации составляет 0,3 м/с.
Находясь в пространстве турбулент
ной атмосферы со средней скоростью
0,5 м/с, меньшей, чем скорость их соб
ственной седиментации, капли перено
сятся турбулентными потоками, т.е.
имеет место турбулентная диффузия
капель в объеме помещения (газожид
костной аналог «броуновского» дви
жения твердых частичек в жидкости).
Для капель с диаметром много меньше
100 мкм скорость седиментации будет
значительно меньше скорости турбу
лентной диффузии, поэтому такие
капли практически равномерно запол
няют объем помещения. Капли, находя
щиеся вокруг конвективной тепловой
колонки, возникающей над очагом го
рения, будут эжектироваться в зону
горения. Можно полагать, что при оп
ределенной концентрации водяного
тумана в помещении количество эжек
тируемого в тепловую колонку водя
ного тумана будет достаточно для ре
ализации потухания пламени (рис. 1).
Значения огнетушащей концентра
ции водяного тумана, полученные
в экспериментальной камере объемом
1 м3 для различных видов пожарной
нагрузки, представлены в таблице.
Таблица. Значения огнетушащей концентрации водяного тумана, полученные
в экспериментальной камере объемом 1 м3 для различных видов пожарной нагрузки
Вид горючего
Бензин А@76
Диз.топливо
Эталон Древесина Бумага Полиэтилен
0,35
0,27
0,18
0,21
0,23
0,21
7
5
4
5
6
4
–
–
–
65
50
15
Концентрация,
кг/м3
Время тушения
пламени, с
Время полного
тушения, с
Алгоритм безопасности № 5 2006
20
С увеличением высоты расположе
ния очагов огнетушащая концентрация
возрастала. Разница огнетушащей кон
центрации при расположении очага на
полу и около потолка составляли око
ло 10%. При расположении очагов
вблизи ограждающих конструкций
(стен стенда) огнетушащая концентра
ция также увеличивалась приблизи
тельно на 10%.
Это обстоятельство косвенно сви
детельствует о некотором снижении
концентрации тумана под потолком по
мещения и вблизи ограждающих кон
струкций. Результаты многочисленных
огневых испытаний также подтвержда
ют тот факт, что наиболее «тяжело» –
потушить очаги в верхних углах защи
щаемого объема.
Возвращаясь к объектам культуры
(библиотеки, музеи, архивы и т.д.), сле
дует отметить, что в таких объектах
пожарная нагрузка распределяется по
всей высоте помещения. Поэтому для
их защиты необходимо применять уста
новки пожаротушения по всему объ
ему помещения.
П е р е ч е н ь
с с ы л о к :
1.
Н П Б 8 0 . М о д ул ь н ы е ус т а н о в к и п о ж а р о т у ш е н и я т о н к о р а с п ы л е н н о й в о д о й . О б щ и е т е х н и ч е с к и е тр е б о в а н и я . М е т о д ы и с п ы таний.
2.
Н П Б 8 8 * . Ус т а н о в к и п о ж а р о т у ш е н и я и с и г н а л и з а ц и и . Н о р м ы
и правила проектирования.
3.
Меланд О., Йенсен Дж., Хельсет С. Водяной туман для защи
т ы д е р е в я н н ы х и с т о р и ч е с к и х п о с тр о е к : П р о т о к о л 2 го М е ж д у н а р о д н о го с и м п о з и у м а п о п р о т и в о п о ж а р н о й з а щ и т е д р е в н и х п а м я т н и к о в , К р а к о в , П о л ь ш а , 1 7 – 2 1 о к т я бр я 1 9 9 4 г.
4.
В и г х ус Р. , Ау н е П . , Д р а н г ш о л т Д ж . , С т е н с а а с Д ж . П . П о л н а я
программа экспериментов с водяным туманом: Протокол
Международной конференции по системам пожаротушения
на тонкораспыленной воде, 101 – 152, Борас, Швеция,
4 – 5 н о я бр я 1 9 9 3 г.
5.
Э к р е н е Д ж . Х . Б . Ту ш е н и е п о ж а р о в к л а с с а А п р и п о м о щ и
систем с тонкораспыленной водой: Сокращенная программа
э к с п е р и м е н т о в ( Те з и с ы н а х о д я т с я в с т а д и и р а з р а б о т к и
в К о л л е д ж е С т о р д / Х ау г е з у н д ) . Н о р в е г и я , 1 9 9 5 г.
6.
Ц а р и ч е н к о С . Г. Н е к о т о р ы е в о п р о с ы п о ж а р о т у ш е н и я т о н к о р а с п ы л е н н о й в о д о й . П о ж а р н а я а в т о м ат и к а .
7.
Ц а р и ч е н к о С . Г. П р о б л е м ы и с п о л ь з о в а н и я т о н к о р а с п ы л е н н о й
в о д ы в а в т о м ат и ч е с к и х ус т а н о в к а х п о ж а р о т у ш е н и я / / А л го р и т м б е з о п а с н о с т и , № 5 , 2 0 0 5 г.
fire fighting