Gaszenie pożarów

DOBÓR I OBLICZENIA GAZOWEGO SYSTEMU GAŚNICZEGO

A. V. Merkulov, V. A. Merkulov

CJSC „Artsok”

Główne czynniki wpływające optymalny wybór instalacje gaszenie pożaru gazem(UGP): rodzaj ładunku palnego znajdującego się w chronionym obiekcie (archiwa, magazyny, sprzęt radioelektroniczny, wyposażenie technologiczne itp.); wielkość chronionej objętości i jej wyciek; rodzaj gazowego środka gaśniczego (GOTV); rodzaj sprzętu, w jakim ma być przechowywany GFFS oraz rodzaj UGP: scentralizowany lub modułowy.

Właściwy wybór gazowej instalacji gaśniczej (GFP) zależy od wielu czynników. Dlatego celem tej pracy jest identyfikacja głównych kryteriów wpływających na optymalny wybór gazowej instalacji gaśniczej oraz jej zasady obliczenia hydrauliczne.

Główne czynniki wpływające na optymalny wybór gazowej instalacji gaśniczej. Po pierwsze, rodzaj ładunku palnego znajdującego się w chronionym obiekcie (archiwa, magazyny, sprzęt radioelektroniczny, urządzenia technologiczne itp.). Po drugie, wielkość chronionej objętości i jej wyciek. Po trzecie, rodzaj gazowego środka gaśniczego. Po czwarte, rodzaj sprzętu, w którym należy przechowywać gazowy środek gaśniczy. Po piąte, rodzaj gazowej instalacji gaśniczej: scentralizowana lub modułowa. Ten ostatni czynnik może wystąpić tylko wtedy, gdy istnieje potrzeba ochrony przeciwpożarowej dwóch lub więcej obiektów w jednym obiekcie. Dlatego rozważymy wzajemne oddziaływanie tylko czterech wymienionych powyżej czynników, tj. przy założeniu, że obiekt wymaga ochrony przeciwpożarowej tylko dla jednego pomieszczenia.

Z pewnością, właściwy wybór gazowe instalacje gaśnicze powinny opierać się na optymalnych wskaźnikach techniczno-ekonomicznych.

Należy szczególnie zaznaczyć, że każdy z dopuszczonych do stosowania gazowych środków gaśniczych ugasi pożar, niezależnie od rodzaju materiału palnego, ale tylko wtedy, gdy w chronionej objętości wytworzy się standardowe stężenie środka gaśniczego.

Oceniony zostanie wzajemny wpływ powyższych czynników na parametry techniczno-ekonomiczne gazowej instalacji gaśniczej.

Pod warunkiem dopuszczenia do stosowania w Rosji następujących gazowych środków gaśniczych: freon 125, freon 318C, freon 227ea, freon 23, CO2, K2, Ar oraz mieszanina (nr 2, Ar i CO2) posiadająca znak firmowy Inergen.

Ze względu na sposób przechowywania i kontroli gazowych środków gaśniczych w gazowych modułach gaśniczych (GFM) wszystkie gazowe środki gaśnicze można podzielić na trzy grupy.

Do pierwszej grupy zaliczają się freony 125, 318C i 227ea. Czynniki te magazynowane są w gazowym module gaśniczym w postaci skroplonej pod ciśnieniem gazu pędnego, najczęściej azotu. Moduły z wymienionymi czynnikami chłodniczymi z reguły mają ciśnienie robocze nieprzekraczające 6,4 MPa. Kontrola ilości czynnika chłodniczego podczas pracy instalacji odbywa się za pomocą manometru zamontowanego na gazowym module gaśniczym.

Freon 23 i CO2 stanowią drugą grupę. Są one również przechowywane w postaci skroplonej, ale są wypychane z modułu gaśniczego gazowego pod ciśnieniem własnych nasyconych oparów. Ciśnienie robocze modułów z wymienionymi gazowymi środkami gaśniczymi musi mieć ciśnienie robocze co najmniej 14,7 MPa. Podczas pracy moduły muszą być zamontowane na urządzeniach wagowych zapewniających ciągłą kontrolę masy freonu 23 lub CO2.

Do trzeciej grupy zaliczają się K2, Ag i Inergen. Te gazowe środki gaśnicze magazynowane są w gazowych modułach gaśniczych w stanie gazowym. Ponadto, rozważając zalety i wady gazowych środków gaśniczych z tej grupy, skupimy się wyłącznie na azocie.

Wynika to z faktu, że N2 jest najskuteczniejszy (najniższe stężenie gaśnicze) i ma najniższy koszt. Masę wymienionych gazowych środków gaśniczych kontroluje się za pomocą manometru. Lg lub Inergen są przechowywane w modułach pod ciśnieniem 14,7 MPa lub większym.

Gazowe moduły gaśnicze z reguły mają pojemność butli nieprzekraczającą 100 litrów. Jednocześnie moduły o pojemności ponad 100 litrów, zgodnie z PB 10-115, podlegają rejestracji w Gosgortekhnadzor Rosji, co pociąga za sobą dość duża liczba ograniczenia w ich stosowaniu zgodnie z określonymi zasadami.

Wyjątek stanowią moduły izotermiczne na ciekły dwutlenek węgla (LMID) o pojemności od 3,0 do 25,0 m3. Moduły te przeznaczone i produkowane są do magazynowania dwutlenku węgla w ilościach przekraczających 2500 kg w gazowych instalacjach gaśniczych. Moduły izotermiczne na ciekły dwutlenek węgla wyposażone są w agregaty chłodnicze I elementy grzejne, co pozwala na utrzymanie ciśnienia w zbiorniku izotermicznym w zakresie 2,0 - 2,1 MPa w temperaturze środowisko od minus 40 do plus 50°C.

Przyjrzyjmy się przykładom, jak każdy z czterech czynników wpływa na wskaźniki techniczne i ekonomiczne gazowej instalacji gaśniczej. Masę gazowego środka gaśniczego obliczono według metody określonej w NPB 88-2001.

Przykład 1. Wymagana jest ochrona sprzętu radioelektronicznego w pomieszczeniu o kubaturze 60 m3. Pomieszczenie jest warunkowo uszczelnione tj. K2 « 0. Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli. 1.

Tabela uzasadnienia ekonomicznego. 1 w określonych liczbach ma pewną trudność. Wynika to z faktu, że koszt sprzętu i gazowego środka gaśniczego różni się w zależności od producenta i dostawcy. Jednak istnieje ogólna tendencja co polega na tym, że wraz ze wzrostem pojemności butli wzrasta koszt gazowego modułu gaśniczego. Cena 1 kg CO2 i 1 m3 N jest zbliżona i o dwa rzędy wielkości niższa od kosztów czynników chłodniczych. Analiza tabeli 1 wynika, że koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na czynnik chłodniczy 125 i CO2 jest porównywalny pod względem wartości. Pomimo znacznie wyższego kosztu freonu 125 w porównaniu do dwutlenku węgla, łączna cena freonu 125 - gazowego modułu gaśniczego z butlą 40-litrową będzie porównywalna lub nawet nieco niższa niż dwutlenek węgla - gazowy moduł gaśniczy z butlą 80-litrową - zestaw urządzeń ważących. Z całą pewnością możemy stwierdzić, że koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na azot jest znacznie wyższy w porównaniu do dwóch wcześniej rozważanych opcji, ponieważ Wymagane są dwa moduły o maksymalnej pojemności. Będzie wymagane więcej miejsca do umieszczenia

TABELA 1

Freon 125 36 kg 40 1

CO2 51 kg 80 1

dwóch modułów w pomieszczeniu i oczywiście koszt dwóch modułów o pojemności 100 litrów będzie zawsze wyższy niż koszt modułu o pojemności 80 litrów z urządzeniem ważącym, który z reguły wynosi 4 - 5 razy tańszy niż sam moduł.

Przykład 2. Parametry pomieszczenia są podobne jak w przykładzie 1, z tym że ochroną nie jest sprzęt radioelektroniczny, lecz archiwum. Wyniki obliczeń są podobne do pierwszego przykładu i podsumowano w tabeli. 2.

Na podstawie analizy tabeli. 2 z pewnością możemy to powiedzieć w w tym przypadku Koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na azot jest znacznie wyższy niż koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na freon 125 i dwutlenek węgla. Ale w przeciwieństwie do pierwszego przykładu, w tym przypadku można wyraźniej zauważyć, że instalacja gazowego gaszenia pożaru dwutlenkiem węgla jest najtańsza, ponieważ przy stosunkowo niewielkiej różnicy w cenie pomiędzy gazowym modułem gaśniczym z butlą o pojemności 80 i 100 litrów, cena 56 kg freonu 125 znacznie przewyższa koszt urządzenia ważącego.

Podobne zależności zostaną zaobserwowane w przypadku zwiększenia objętości chronionej przestrzeni i/lub zwiększenia jej wycieku, ponieważ wszystko to powoduje ogólny wzrost ilości każdego rodzaju gazowego środka gaśniczego.

Zatem na podstawie zaledwie dwóch przykładów widać, że wybór optymalnej gazowej instalacji gaśniczej do zabezpieczenia przeciwpożarowego pomieszczenia jest możliwy dopiero po rozważeniu co najmniej dwóch opcji z różne typy gazowe środki gaśnicze.

Istnieją jednak wyjątki, gdy nie można zastosować gazowej instalacji gaśniczej o optymalnych parametrach technicznych i ekonomicznych ze względu na pewne ograniczenia nałożone na gazowe środki gaśnicze.

TABELA 2

Nazwa GFFE Ilość GFCF Pojemność cylindra MGP, l Liczba MGP, szt.

Freon 125 56 kg 80 1

CO2 66 kg 100 1

Ograniczenia takie obejmują przede wszystkim ochronę obiektów krytycznych w strefach sejsmicznych (na przykład obiektów energetyki jądrowej itp.), gdzie wymagany jest montaż modułów w ramach odpornych na trzęsienia ziemi. W tym przypadku wyklucza się użycie freonu 23 i dwutlenku węgla, ponieważ moduły z tymi gazowymi środkami gaśniczymi należy instalować na urządzeniach ważących uniemożliwiających ich sztywne zamocowanie.

Ochrona przeciwpożarowa pomieszczeń, w których stale obecny jest personel (pomieszczenia kontroli ruchu lotniczego, pomieszczenia z centralami elektrowni jądrowych itp.) podlega ograniczeniom ze względu na toksyczność gazowych środków gaśniczych. W tym przypadku wykluczone jest zastosowanie dwutlenku węgla, ponieważ Objętościowe stężenie dwutlenku węgla w powietrzu podczas gaszenia pożaru jest śmiertelne dla ludzi.

Przy zabezpieczaniu objętości powyżej 2000 m3, z ekonomicznego punktu widzenia, najbardziej akceptowalne jest zastosowanie dwutlenku węgla wypełnionego modułem izotermicznym na ciekły dwutlenek węgla, w porównaniu do wszystkich innych gazowych środków gaśniczych.

Po przeprowadzeniu studium wykonalności znana jest ilość gazowych środków gaśniczych potrzebnych do ugaszenia pożaru oraz wstępna liczba gazowych modułów gaśniczych.

Dysze muszą być zainstalowane zgodnie ze schematami natryskiwania określonymi w dokumentacja techniczna producent dysz. Odległość dysz od sufitu (sufit, sufit podwieszany) nie powinna przekraczać 0,5 m przy stosowaniu wszystkich gazowych środków gaśniczych z wyjątkiem K2.

Rozkład rur z reguły powinien być symetryczny, tj. dysze muszą być jednakowo oddalone od głównego rurociągu. W takim przypadku przepływ gazowych środków gaśniczych przez wszystkie dysze będzie taki sam, co zapewni wytworzenie równomiernego stężenia środka gaśniczego w chronionej objętości. Typowe przykłady symetryczne rurociągi pokazano na rys. 1 i 2.

Projektując rurociągi, należy również wziąć pod uwagę prawidłowe połączenie rurociągi wylotowe (rzędy, odgałęzienia) z głównego.

Połączenie krzyżowe możliwe jest tylko wtedy, gdy natężenia przepływu gazowych środków gaśniczych 01 i 02 są równe (rys. 3).

Jeżeli 01 Ф 02, to przeciwległe połączenia rzędów i odgałęzień z rurociągiem głównym należy rozmieścić w kierunku ruchu gazowych środków gaśniczych w odległości b przekraczającej 10 D, jak pokazano na rys. 4, gdzie D jest średnicą wewnętrzną głównego rurociągu.

Projektując rurociągi gazowej instalacji gaśniczej, nie nakłada się żadnych ograniczeń na przestrzenne łączenie rur przy stosowaniu gazowych środków gaśniczych należących do drugiej i trzeciej grupy. W przypadku rurociągów gazowej instalacji gaśniczej z gazowymi środkami gaśniczymi pierwszej grupy istnieje szereg ograniczeń. Jest to spowodowane następującymi czynnikami.

Podczas sprężania freonu 125, 318C lub 227ea w gazowym module gaśniczym azotem do wymaganego ciśnienia, azot jest częściowo rozpuszczony w wymienionych freonach, a ilość rozpuszczonego azotu w freonach jest proporcjonalna do ciśnienia doładowania.

b>10D ^ N Y

Po otwarciu urządzenia odcinająco-rozruchowego gazowego modułu gaśniczego, pod ciśnieniem gazu pędnego, czynnik chłodniczy z częściowo rozpuszczonym azotem przepływa rurociągami do dysz i przez nie wychodzi do chronionej objętości. W tym przypadku ciśnienie w układzie „moduły - rurociągi” maleje w wyniku zwiększenia objętości zajmowanej przez azot w procesie wypierania freonu i oporu hydraulicznego rurociągu. Następuje częściowe uwolnienie azotu z fazy ciekłej czynnika chłodniczego i tworzy się dwufazowe środowisko „mieszanina fazy ciekłej czynnika chłodniczego – azotu gazowego”. W związku z tym na rurociągi gazowej instalacji gaśniczej wykorzystującej pierwszą grupę gazowych środków gaśniczych nałożono szereg ograniczeń. Głównym celem tych ograniczeń jest zapobieganie oddzielaniu się czynnika dwufazowego wewnątrz rurociągu.

Podczas projektowania i montażu wszystkie połączenia rurowe gazowej instalacji gaśniczej należy wykonać w sposób pokazany na rys. 5, przy czym zabrania się ich wykonywania w formie pokazanej na rys. 6. Na rysunkach strzałki pokazują kierunek przepływu gazowych środków gaśniczych przez rury.

W procesie projektowania gazowej instalacji gaśniczej w formie aksonometrycznej określa się układ rurociągów, długość rur, liczbę dysz i ich wysokość. Aby określić średnicę wewnętrzną rur i całkowitą powierzchnię otworów wylotowych każdej dyszy, konieczne jest wykonanie obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej.

W pracy podano metodykę wykonywania obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej dwutlenkiem węgla. Obliczenie gazowej instalacji gaśniczej na gazy obojętne nie stanowi problemu, gdyż w tym przypadku przepływ bezwładności

gazy występują w postaci jednofazowego ośrodka gazowego.

Obliczenia hydrauliczne gazowej instalacji gaśniczej wykorzystującej freony 125, 318C i 227ea jako gazowy środek gaśniczy są procesem złożonym. Stosowanie techniki obliczeń hydraulicznych stworzonej dla freonu 114B2 jest niedopuszczalne ze względu na fakt, że w tej technice przepływ freonu przez rury uważany jest za ciecz jednorodną.

Jak wspomniano powyżej, przepływ czynników chłodniczych 125, 318C i 227ea przez rury odbywa się w postaci ośrodka dwufazowego (gaz - ciecz), a wraz ze spadkiem ciśnienia w układzie maleje gęstość ośrodka gaz-ciecz. Dlatego w celu utrzymania stałego przepływu masowego gazowych środków gaśniczych konieczne jest zwiększenie prędkości przepływu ośrodka gazowo-cieczowego lub średnicy wewnętrznej rurociągów.

Porównanie wyników badań pełnowymiarowych z uwolnieniem czynników chłodniczych 318Ts i 227ea z gazowej instalacji gaśniczej wykazało, że dane z badań odbiegały o ponad 30% od wartości obliczonych uzyskanych metodą nieuwzględniającą uwzględnić rozpuszczalność azotu w czynniku chłodniczym.

Wpływ rozpuszczalności gazu pędnego uwzględnia się w metodach obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej, w której jako gazowy środek gaśniczy stosuje się czynnik chłodniczy 13B1. Metody te nie mają charakteru ogólnego. Przeznaczony do obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej zawierającej tylko freon 13B1 przy dwóch wartościach ciśnienia doładowania azotu MHP - 4,2 i 2,5 MPa oraz; przy czterech wartościach w działaniu i sześciu wartościach w działaniu, współczynnik napełnienia modułów czynnikiem chłodniczym.

Mając na uwadze powyższe postawiono problem i opracowano metodykę obliczeń hydraulicznych instalacji gazowej gaśniczej na czynniki chłodnicze 125, 318Ts i 227ea, a mianowicie: przy zadanym całkowitym oporze hydraulicznym modułu gaśniczego gazowego (wejście do rura syfonowa, rura syfonowa i urządzenie odcinające) oraz znana rura. W przypadku okablowania gazowej instalacji gaśniczej należy znaleźć rozkład masy czynnika chłodniczego przepływającego przez poszczególne dysze oraz czas upłynięcia szacunkowej masy czynnik chłodniczy z dysz do chronionej objętości po jednoczesnym otwarciu urządzeń odcinająco-rozruchowych wszystkich modułów. Tworząc metodykę uwzględniliśmy nieustalony przepływ dwufazowej mieszaniny gazowo-cieczowej „freon – azot” w układzie składającym się z modułów gazowego gaszenia pożaru, rurociągów i dysz, co wymagało znajomości parametrów gazu mieszanina cieczy (pola ciśnienia, gęstości i prędkości) w dowolnym miejscu systemu rurociągów w dowolnym momencie.

Pod tym względem rurociągi podzielono na komórki elementarne w kierunku osi płaszczyznami prostopadłymi do osi. Dla każdej objętości elementarnej zapisano równania ciągłości, pędu i stanu.

W tym przypadku zależność funkcjonalną pomiędzy ciśnieniem i gęstością w równaniu stanu mieszaniny gaz-ciecz powiązano zależnością wykorzystując prawo Henry'ego przy założeniu jednorodności mieszaniny gaz-ciecz. Współczynnik rozpuszczalności azotu dla każdego z rozpatrywanych freonów wyznaczono doświadczalnie.

Do wykonania obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej opracowano program obliczeniowy w języku Fortran, który nazwano „ZALP”.

Program obliczeń hydraulicznych pozwala dla danego schematu instalacji gaśniczej gazowej, który generalnie obejmuje:

Gazowe moduły gaśnicze wypełnione gazowymi środkami gaśniczymi pod ciśnieniem azotu do ciśnienia Рн;

Kolektor i główny rurociąg;

Rozdzielnice;

Rurociągi dystrybucyjne;

Dysze na zakrętach, określ:

Bezwładność instalacji;

Czas uwolnienia szacunkowej masy gazowych środków gaśniczych;

Czas uwolnienia rzeczywistej masy gazowych środków gaśniczych; - masowy przepływ gazowych środków gaśniczych przez każdą dyszę. Testowanie metody obliczeń hydraulicznych „2АЛР” przeprowadzono poprzez uruchomienie trzech istniejące instalacje gaszenia gazem oraz na stanowisku doświadczalnym.

Stwierdzono, że wyniki obliczeń opracowaną metodą w sposób zadowalający (z dokładnością do 15%) pokrywają się z danymi eksperymentalnymi.

Obliczenia hydrauliczne wykonywane są w następującej kolejności.

Zgodnie z NPB 88-2001 określa się obliczoną i rzeczywistą masę freonu. Rodzaj i liczbę gazowych modułów gaśniczych określa się na podstawie warunku maksymalnego dopuszczalnego współczynnika wypełnienia modułu (freon 125 - 0,9 kg/l, freon 318C i 227ea - 1,1 kg/l).

Ustawione jest ciśnienie doładowania pH gazowych środków gaśniczych. Z reguły pH przyjmuje się w zakresie od 3,0 do 4,5 MPa dla instalacji modułowych i od 4,5 do 6,0 MPa dla instalacji scentralizowanych.

Sporządza się schemat rurociągów gazowej instalacji gaśniczej, wskazując długość rur, wzniesienia punktów połączeń rurociągów i dysz. Średnice wewnętrzne tych rur oraz całkowitą powierzchnię otworów wylotowych dysz ustala się wstępnie pod warunkiem, że powierzchnia ta nie powinna przekraczać 80% powierzchni średnicy wewnętrznej głównego rurociągu.

Wymienione parametry gazowej instalacji gaśniczej wprowadza się do programu „2АЛР” i przeprowadza się obliczenia hydrauliczne. Wyniki obliczeń mogą mieć kilka opcji. Poniżej przyjrzymy się najbardziej typowym.

Czas uwolnienia szacunkowej masy gazowego środka gaśniczego wynosi Tr = 8-10 s dla instalacji modułowej i Tr = 13 -15 s dla instalacji centralnej, a różnica kosztów pomiędzy dyszami nie przekracza 20%. W takim przypadku wszystkie parametry gazowej instalacji gaśniczej są dobierane prawidłowo.

Jeżeli czas uwolnienia szacunkowej masy gazowego środka gaśniczego jest mniejszy od wartości podanych powyżej, należy zmniejszyć średnicę wewnętrzną rurociągów i całkowitą powierzchnię otworów dysz.

W przypadku przekroczenia standardowego czasu uwolnienia obliczonej masy gazowego środka gaśniczego należy zwiększyć ciśnienie doładowania gazowego środka gaśniczego w module. Jeżeli rozwiązanie to nie pozwala na spełnienie wymagań regulacyjnych, wówczas konieczne jest zwiększenie ilości gazu pędnego w każdym module, tj. zmniejszenie współczynnika napełnienia modułu gazowego środka gaśniczego, co wiąże się ze zwiększeniem łącznej liczby modułów w gazowej instalacji gaśniczej.

Wykonanie wymogi regulacyjne zgodnie z różnicą natężenia przepływu między dyszami, osiąga się to poprzez zmniejszenie całkowitej powierzchni otworów wylotowych dysz.

LITERATURA

1.NPB 88-2001. Systemy gaśnicze i alarmowe. Normy i zasady projektowania.

2. SNiP 2.04.09-84. Automatyka pożarowa budynków i budowli.

3. Sprzęt przeciwpożarowy – automatyczne systemy gaśnicze wykorzystujące chlorowcowane węglowodory. Część I. Halon 1301 Całkowite systemy zalewania. ISO/TS 21/SC 5 N 55E, 1984.

Dobór i obliczenia gazowej instalacji gaśniczej

Podano główne czynniki wpływające na optymalny wybór gazowej instalacji gaśniczej (GFP): rodzaj ładunku palnego w chronionych pomieszczeniach (archiwa, magazyny, sprzęt elektroniczny, urządzenia technologiczne itp.); wielkość chronionej objętości i jej wyciek; rodzaj gazowego środka gaśniczego (GOTV); rodzaj sprzętu, w jakim ma być przechowywany GFFS oraz rodzaj UGP: scentralizowany lub modułowy.

Właściwy wybór gazowej instalacji gaśniczej (GFP) zależy od wielu czynników. Dlatego celem niniejszej pracy jest identyfikacja głównych kryteriów wpływających na optymalny wybór gazowej instalacji gaśniczej oraz zasady jej działania hydraulicznego.

Po piąte, rodzaj gazowej instalacji gaśniczej: scentralizowana lub modułowa. Ten ostatni czynnik może wystąpić tylko wtedy, gdy istnieje potrzeba ochrony przeciwpożarowej dwóch lub więcej obiektów w jednym obiekcie. Dlatego rozważymy wzajemne oddziaływanie tylko czterech wymienionych powyżej czynników, tj. przy założeniu, że obiekt wymaga ochrony przeciwpożarowej tylko dla jednego pomieszczenia.

Oczywiście właściwy wybór gazowej instalacji gaśniczej powinien opierać się na optymalnych wskaźnikach technicznych i ekonomicznych.

Wzajemny wpływ powyższych czynników na parametry techniczne i ekonomiczne gazowej instalacji gaśniczej będzie oceniany pod warunkiem dopuszczenia do stosowania w Rosji następujących gazowych środków gaśniczych: freon 125, freon 318C, freon 227ea, freon 23 , CO2, N2, Ar oraz mieszanina (N2, Ar i CO2), oznaczona znakiem towarowym Inergen.

Ze względu na sposób przechowywania i kontroli gazowych środków gaśniczych w gazowych modułach gaśniczych (GFM) wszystkie gazowe środki gaśnicze można podzielić na trzy grupy.

Trzecia grupa obejmuje N2, Ar i Inergen. Te gazowe środki gaśnicze magazynowane są w gazowych modułach gaśniczych w stanie gazowym. Ponadto, rozważając zalety i wady gazowych środków gaśniczych z tej grupy, skupimy się wyłącznie na azocie. Wynika to z faktu, że N2 jest najskuteczniejszy (najniższe stężenie gaśnicze) i ma najniższy koszt. Masę wymienionych gazowych środków gaśniczych kontroluje się za pomocą manometru. N2, Ar lub Inergen magazynuje się w modułach pod ciśnieniem 14,7 MPa lub większym.

Gazowe moduły gaśnicze z reguły mają pojemność butli nieprzekraczającą 100 litrów. Jednocześnie moduły o pojemności większej niż 100 litrów, zgodnie z PB 10-115, podlegają rejestracji w Gosgortekhnadzor Rosji, co pociąga za sobą dość dużą liczbę ograniczeń w ich użytkowaniu zgodnie z tymi zasadami.

Wyjątek stanowią moduły izotermiczne na ciekły dwutlenek węgla (LMID) o pojemności od 3,0 do 25,0 m3. Moduły te przeznaczone i produkowane są do magazynowania dwutlenku węgla w ilościach przekraczających 2500 kg w gazowych instalacjach gaśniczych. Moduły izotermiczne na ciekły dwutlenek węgla wyposażone są w agregaty chłodnicze i elementy grzejne, co pozwala na utrzymanie ciśnienia w zbiorniku izotermicznym w zakresie 2,0 – 2,1 MPa w temperaturze otoczenia od minus 40 do plus 50°C.

Przykład 1

Należy chronić sprzęt elektroniczny w pomieszczeniu o kubaturze 60 m3. Pomieszczenie jest warunkowo uszczelnione tj. K2 = 0. Wyniki obliczeń podsumowujemy w tabeli. 1.

Pomimo znacznie wyższego kosztu freonu 125 w porównaniu do dwutlenku węgla, łączna cena freonu 125 - gazowego modułu gaśniczego z butlą 40-litrową będzie porównywalna lub nawet nieco niższa niż zestawu dwutlenku węgla - gazowego modułu gaśniczego z urządzenie do ważenia butli o pojemności 80 litrów.

Z całą pewnością możemy stwierdzić, że koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na azot jest znacznie wyższy w porównaniu do dwóch wcześniej rozważanych opcji, ponieważ Wymagane są dwa moduły o maksymalnej pojemności. Aby umieścić dwa moduły w pomieszczeniu, potrzeba więcej miejsca i oczywiście koszt dwóch modułów o pojemności 100 litrów będzie zawsze wyższy niż koszt modułu o pojemności 80 litrów, który zwykle wynosi 4 - 5 razy tańszy niż sam moduł.

Tabela 1

Przykład 2

Parametry pomieszczenia są podobne jak w przykładzie 1, jednak to nie sprzęt radioelektroniczny wymaga ochrony, ale archiwum. Wyniki obliczeń są podobne do pierwszego przykładu i podsumowano w tabeli. 2.

Na podstawie analizy tabeli. 2, możemy jednoznacznie stwierdzić, że w tym przypadku koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na azot jest znacznie wyższy niż koszt instalacji gazowej instalacji gaśniczej na freon 125 i dwutlenek węgla. Ale w przeciwieństwie do pierwszego przykładu, w tym przypadku można wyraźniej zauważyć, że instalacja gazowego gaszenia pożaru dwutlenkiem węgla jest najtańsza, ponieważ przy stosunkowo niewielkiej różnicy w cenie pomiędzy gazowym modułem gaśniczym z butlą o pojemności 80 i 100 litrów, cena 56 kg freonu 125 znacznie przewyższa koszt urządzenia ważącego.

Tabela 2

Za montaż gazowych instalacji gaśniczych odpowiedzialny jest zawsze projektant. Dla udana praca Przede wszystkim konieczne jest prawidłowe wykonanie obliczeń. Obliczenia hydrauliczne są dostarczane przez producentów bezpłatnie na żądanie. Jeśli chodzi o pozostałe operacje, projektant wykonuje je samodzielnie. Aby praca była bardziej udana, przedstawimy wzory niezbędne do obliczeń i ujawnimy ich zawartość

Kierownik działu projektowego Pozhtekhnika LLC

Na początek przyjrzyjmy się obszarom zastosowania gaszenia gazem.

Przede wszystkim gaszenie gazem to gaszenie objętościowe, czyli możemy ugasić zamkniętą objętość. Możliwe jest także lokalne gaszenie pożaru, ale wyłącznie dwutlenkiem węgla.

Obliczanie masy gazu

Pierwszym krokiem jest wybór gazowego środka gaśniczego (jak już wiemy, wybór środka gaśniczego należy do projektanta). Temu tematowi poświęcona była nasza rubryka w nr 2 magazynu na rok 2010, więc będziemy się nad tym rozwodzić na tym etapie Nie będziemy wykonywać żadnej pracy.

Ponieważ gaszenie gazem jest objętościowe, głównymi danymi początkowymi do jego obliczeń będzie długość, szerokość i wysokość pomieszczenia. Znając dokładną objętość pomieszczenia, możesz obliczyć masę gazowego środka gaśniczego potrzebną do ugaszenia tej objętości. Masę gazu, którą należy zmagazynować w instalacji oblicza się ze wzoru:

gdzie Mρ jest masą substancji gaśniczych przeznaczonych do wytworzenia stężenia gaśniczego w objętości pomieszczenia pod nieobecność sztuczna wentylacja powietrze. Określone za pomocą wzorów:

Dla GOTV – gazy skroplone, z wyłączeniem dwutlenku węgla:

Dla GFFS – sprężone gazy i dwutlenek węgla:

gdzie Vр to szacunkowa objętość chronionego pomieszczenia, m3. Do obliczonej kubatury pomieszczenia zalicza się jego wewnętrzną objętość geometryczną obejmującą objętość instalacji wentylacyjnej, klimatyzacyjnej, ogrzewanie powietrza(aż do uszczelnionych zaworów lub przepustnic). Nie odejmuje się od niego objętości sprzętu znajdującego się w pomieszczeniu, z wyjątkiem objętości stałych (nieprzenikalnych) elementów budynku (kolumn, belek, fundamentów pod sprzęt itp.);

K 1 – współczynnik uwzględniający wycieki gazowego środka gaśniczego ze statków;
K 2 – współczynnik uwzględniający utratę gazowego środka gaśniczego przez otwory w pomieszczeniach;
ρ 1 – gęstość gazowego środka gaśniczego, uwzględniająca wysokość zabezpieczanego obiektu względem poziomu morza, dla minimalnej temperatury pomieszczenia Tm, kg/m 3, określona wzorem:

R o - gęstość pary gazowego środka gaśniczego w temperaturze To = 293 K (20°C) i ciśnieniu atmosferycznym 101,3 kPa;
Do to minimalna temperatura powietrza w chronionym pomieszczeniu, K;
K 3 - współczynnik korygujący uwzględniający wysokość obiektu względem poziomu morza, którego wartości podano w dodatku D (SP 5.13130.2009);
Cn - standardowe stężenie objętościowe, % (obj.)

Wartości standardowych stężeń gaśniczych Cn podano w Załączniku D (SP 5.13130.2009); Masę pozostałego GFFS w rurociągach Mtr, kg, określa się według wzoru:

gdzie Vtr to objętość całego rurociągu instalacji, m 3 ;
p GFFS – gęstość pozostałości GFFS przy ciśnieniu panującym w rurociągu po zakończeniu wypływu masy gazowego środka gaśniczego Mp do chronionego pomieszczenia;
Mbn to iloczyn pozostałego GFFS w module Mb, akceptowany przez TD na moduł, w kg, przez liczbę modułów w instalacji n.

Wynik

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że formuł, linków itp. jest zbyt wiele, ale w rzeczywistości wszystko nie jest tak skomplikowane. Należy obliczyć i dodać trzy wielkości: masę środków gaśniczych wymaganą do wytworzenia stężenia gaśniczego w objętości, masę pozostałości środków gaśniczych w rurociągu oraz masę pozostałości środków gaśniczych w butli. Otrzymaną ilość mnożymy przez współczynnik wycieku GFFS z butli (zwykle 1,05) i otrzymujemy dokładną masę GFFS potrzebną do zabezpieczenia określonej objętości. Nie zapominajmy o tym dla GFFS, które w normalnych warunkach znajdują się również w fazie ciekłej w przypadku mieszanin GFSF, których co najmniej jeden ze składników w normalnych warunkach występuje w fazie ciekłej, standardowe stężenie środka gaśniczego określa się mnożąc objętościowe stężenie środka gaśniczego przez współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 1,2

Łagodzenie nadciśnienia

Kolejny bardzo ważny punkt- jest to obliczenie powierzchni otworu do wyładowania nadciśnienie. Powierzchnię otworu Fc, m2 określa się według wzoru:

gdzie Ppr jest maksymalnym dopuszczalnym nadciśnieniem, które określa się na podstawie warunków konserwacji i wytrzymałości konstrukcje budowlane chronione pomieszczenia lub znajdujące się w nich urządzenia, MPa; Pa - ciśnienie atmosferyczne, MPa;
R c - gęstość powietrza w warunkach eksploatacji chronionego pomieszczenia, kg/m3;
K 2 - współczynnik bezpieczeństwa, przyjęty równy 1,2;
K 3 - współczynnik uwzględniający zmianę ciśnienia po jego dostarczeniu;
τ niedomiar czasu zasilania GFSF, określony na podstawie obliczeń hydraulicznych, s;
∑ F - powierzchnia stale otwartych otworów (z wyjątkiem otworu wylotowego) w otaczających konstrukcjach pomieszczenia, m 2 Wartości Mp, K 1, R 1 wyznacza się na podstawie obliczenia masy GFFS. Dla GFFS – gazów skroplonych, współczynnik K 3 = 1. Dla GFFS – gazów sprężonych przyjmuje się współczynnik K 3 równy.

dla azotu - 2,4;
dla argonu - 2,66;
za kompozycję „Inergen” - 2,44

Jeżeli wartość prawej strony nierówności jest mniejsza lub równa zeru, wówczas nie jest wymagany otwór (urządzenie) do usuwania nadciśnienia.

Aby obliczyć powierzchnię otworów, musimy uzyskać od klienta dane dotyczące powierzchni otworów stale otwartych w chronionym obiekcie. Oczywiście, że tak może być małe dziury w kanałach kablowych, wentylacji itp. Należy jednak rozumieć, że dziury te można zapieczętować w przyszłości, a zatem na niezawodne działanie instalacji (w przypadku braku widocznych otwartych otworów) lepiej przyjąć wartość wskaźnika ∑F = 0. Zainstalowanie gazowej instalacji gaśniczej bez nadciśnieniowych zaworów bezpieczeństwa może jedynie zaszkodzić skutecznemu gaszeniu, a w niektórych przypadkach doprowadzić do straty w ludziach, na przykład podczas otwierania drzwi do pokoju.

Dobór modułu gaśniczego

Ustaliliśmy masę i powierzchnię otworu do uwalniania nadciśnienia, teraz musisz wybrać moduł gaśniczy gazowy. W zależności od producenta modułu, a także fizycznego i właściwości chemiczne z wybranego GFFS wyznaczany jest współczynnik wypełnienia modułu. W większości przypadków jego wartości mieszczą się w przedziale od 0,7 do 1,2 kg/l. Jeśli otrzymasz kilka modułów (zestaw modułów), nie zapomnij o punkcie 8.8.5 SP 5.13130: „Podłączając dwa lub więcej modułów do kolektora (rurociągu), należy zastosować moduły o tym samym standardowym rozmiarze:

przy tym samym napełnieniu GFFS i ciśnieniu gazu pędnego, jeżeli stosowany jest GFFS gaz skroplony;
przy takim samym ciśnieniu jak GFSF, jeżeli jako GFSF stosowany jest sprężony gaz;
z tym samym napełnieniem GFFS, jeżeli jako GFFS stosuje się gaz skroplony bez gazu pędnego.”

Lokalizacja modułu

Kiedy już zdecydujesz się na ilość i rodzaj modułów, musisz uzgodnić z klientem ich lokalizację. Co dziwne, tak pozornie proste pytanie może powodować wiele problemów projektowych. W większości przypadków budowa serwerowni, pomieszczeń elektrycznych i innych podobnych pomieszczeń odbywa się w krótkim czasie, więc możliwe są pewne zmiany w architekturze budynku, co negatywnie wpływa na projekt, szczególnie w miejscu pożaru gazowego moduły gaśnicze. Jednak przy wyborze lokalizacji modułów należy kierować się zbiorem zasad (SP 5.13130.2009): „Moduły mogą być zlokalizowane zarówno w samym chronionym pomieszczeniu, jak i poza nim, w bliskiej odległości od niego. Odległość od statków do źródła ciepła (urządzenia grzewcze itp.) muszą znajdować się w odległości co najmniej 1 m. Moduły należy umieszczać jak najbliżej chronionego obiektu, nie należy jednak umieszczać ich w miejscach, gdzie mogą być narażone na działanie niebezpiecznych czynników pożarowych (wybuchowych). uszkodzenia mechaniczne, chemiczne lub inne, bezpośrednie narażenie na działanie promieni słonecznych.

Rurociąg

Po ustaleniu lokalizacji modułów gaśniczych gazowych należy wykonać rysunek rurociąg. Powinien być możliwie symetryczny: każda dysza musi znajdować się w równej odległości od głównego rurociągu. Dysze należy rozmieścić zgodnie z ich zasięgiem działania.

Każdy producent ma pewne ograniczenia dotyczące rozmieszczenia dysz: minimalna odległość od ściany, wysokość montażu, rozmiary dysz itp., które również należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu.

Obliczenia hydrauliczne

Dopiero po obliczeniu masy środka gaśniczego, wybraniu lokalizacji modułów, narysowaniu szkicu rurociągów i rozmieszczeniu dysz możemy przystąpić do obliczeń hydraulicznych gazowej instalacji gaśniczej. Pod głośną nazwą „obliczenia hydrauliczne” kryje się określenie następujących parametrów:

obliczanie średnicy rurociągów na całej długości rozkładu rur;
obliczenie czasu wyjścia GFFE z modułu;
obliczenie powierzchni otworów wylotowych dysz.

W celu obliczeń hydraulicznych ponownie zwracamy się do producenta gazowych systemów gaśniczych. Istnieją hydrauliczne metody obliczeń, które zostały opracowane dla konkretnego producenta modułów z wypełnieniem określoną gazową kompozycją gaśniczą. Wepchnąć się ostatnio staje się coraz bardziej powszechne oprogramowanie, który pozwala nie tylko obliczyć opisane powyżej parametry, ale także narysować rurociąg w przyjaznym dla użytkownika interfejsie graficznym, obliczyć ciśnienie w rurociągu i na króćcu, a nawet wskazać średnicę wiertła, które należy wykonać nawiercone w dyszach.

Oczywiście program wykonuje wszystkie obliczenia na podstawie wprowadzonych przez Ciebie danych: od wymiarów geometrycznych pomieszczenia po wysokość obiektu nad poziomem morza. Większość producentów zapewnia obliczenia hydrauliczne bezpłatnie, na żądanie. Można kupić program do obliczeń hydraulicznych, przejść szkolenie i nie być już zależnym od konkretnego producenta.

Skończyć

Cóż, wszystkie etapy zostały zakończone. Pozostaje tylko sporządzić dokumentację projektową zgodnie z wymogami obowiązującego prawa dokumenty regulacyjne i koordynujemy projekt z klientem.

1. Szacunkową masę GFFS M_g, jaką należy zmagazynować w instalacji, określa się ze wzoru

M = K, (1)

gdzie M jest masą GFFS przeznaczonego do wytworzenia objętości

pomieszczenia koncentracji środków gaśniczych w przypadku braku sztucznych

wentylację powietrza określa się według wzorów:

dla GFFS – gazy skroplone, z wyjątkiem dwutlenku węgla

M = V x po x (1 + K) x ──────────;

(2)

р р 1 2 100 - C

dla GOTV – gazy sprężone i dwutlenek węgla

(2)

M = V x po x (1 + K) x ln ──────────, (3)

gdzie V to szacunkowa objętość chronionego pomieszczenia, m3.

Do obliczonej kubatury pomieszczenia zalicza się jego wewnętrzną objętość geometryczną obejmującą kubaturę instalacji wentylacji, klimatyzacji i ogrzewania powietrza (aż do uszczelnionych zaworów lub przepustnic). Nie odejmuje się od niego objętości sprzętu znajdującego się w pomieszczeniu, z wyjątkiem objętości stałych (nieprzenikalnych) elementów budynku (kolumn, belek, fundamentów pod sprzęt itp.); K_1 – współczynnik uwzględniający wycieki gazowego środka gaśniczego ze statków; K_2 – współczynnik uwzględniający utratę gazowego środka gaśniczego przez otwory pomieszczeń; ro_1 - gęstość gazowego środka gaśniczego z uwzględnieniem wysokości zabezpieczanego obiektu względem poziomu morza dla minimalnej temperatury pokojowej T_m, kg x m(-3), określona wzorem

rho = rho x ──── x K, (4) gdzie po_0 to gęstość pary gazowego środka gaśniczego w temperaturze T_0 = 293 K (20°C) i ciśnieniu atmosferycznym 101,3 kPa; T_m - minimalna temperatura powietrza w chronionym pomieszczeniu, K; K_3 – współczynnik korygujący uwzględniający wysokość obiektu względem poziomu morza, którego wartości podane są w dodatki 5; S_n - standardowe stężenie objętościowe, % (obj.).

Wartości standardowych stężeń gaśniczych С_н podano w dodatku 5.

Masę pozostałego GFFS w rurociągach M_tr, kg, określa wzór

M = V x ro, (5)

tr tr GOTV

gdzie V to objętość całego rurociągu instalacyjnego, m3;

po jest gęstością reszty GFFS pod ciśnieniem, które istnieje

rurociągu po upływie terminu ważności masy gazowego środka gaśniczego

substancje M do obszaru chronionego; M x n - iloczyn reszty GFSR w

moduł (M), który jest akceptowany zgodnie z TD na moduł, kg, na ilość

W instalacji znajduje się n modułów.

Notatka. W przypadku substancji ciekłych łatwopalnych niewymienionych w Dodatek 5, standardowe objętościowe stężenie gaśnicze GFFS, którego wszystkie składniki znajdują się w fazie gazowej w normalnych warunkach, można określić jako iloczyn minimalnego objętościowego stężenia gaśniczego przez współczynnik bezpieczeństwa równy 1,2 dla wszystkich GFFS, z wyjątkiem dwutlenku węgla. Dla CO2 współczynnik bezpieczeństwa wynosi 1,7.

W przypadku GFFS znajdujących się w fazie ciekłej w normalnych warunkach, a także mieszanin GFFS, których co najmniej jeden ze składników występuje w fazie ciekłej w normalnych warunkach, standardowe stężenie gaśnicze określa się poprzez pomnożenie objętościowego stężenia gaśniczego przy współczynniku bezpieczeństwa 1,2.

Metody określania minimalnego objętościowego stężenia gaśniczego i stężenia gaśniczego są określone w NPB 51-96*.

1.1. Współczynniki równania (1) są zdefiniowane w następujący sposób.

1.1.1. Współczynnik uwzględniający wyciek gazowego środka gaśniczego ze statków:

1.1.2. Współczynnik uwzględniający utratę gazowego środka gaśniczego przez otwory w pomieszczeniach:

K = P x delta x tau x pierwiastek kwadratowy (H), (6)

gdzie P jest parametrem uwzględniającym położenie otworów na wysokości chronionego pomieszczenia, m(0,5) x s(-1).

Wartości liczbowe parametru P wybiera się w następujący sposób:

P = 0,65 - gdy otwory znajdują się jednocześnie w dolnej (0-0,2) N i górnej strefie pomieszczenia (0,8-1,0) N lub jednocześnie na suficie i podłodze pomieszczenia oraz powierzchnie otworów w dolne i górne części są w przybliżeniu równe i stanowią połowę całkowitej powierzchni otworów; P = 0,1 - gdy otwory znajdują się tylko w górnej strefie (0,8-1,0) N chronionego pomieszczenia (lub na suficie); P = 0,25 - gdy otwory znajdują się tylko w dolnej strefie (0-0,2) N chronionego pomieszczenia (lub na podłodze); P = 0,4 - przy w przybliżeniu równomiernym rozkładzie powierzchni otworów na całej wysokości chronionego pomieszczenia oraz we wszystkich innych przypadkach;

delta = ───────── - parametr wycieku pomieszczenia, m(-1),

gdzie suma F_H to całkowita powierzchnia otworów, m2, H to wysokość pomieszczenia, m; tau_pod - standardowy czas dostarczenia GFS do chronionego obiektu, ust.

1.1.3. Gaszenie pożarów podklasy A_1 (z wyjątkiem materiałów tlących określonych w klauzula 7.1) należy wykonywać w pomieszczeniach o parametrze szczelności nie większym niż 0,001 m(-1).

Wartość masy М_р do gaszenia pożarów podklasy A_i określa wzór

r 4 r-hept

gdzie M jest wartością masy M dla wzorcowego stężenia objętościowego C

r-hept r n

przy gaszeniu n-heptanu, obliczone wg formuły (2) Lub (3) ;

K jest współczynnikiem uwzględniającym rodzaj materiału palnego.

Przyjmuje się wartości współczynnika K_4 równe: 1,3 - dla papieru gaśniczego, tektury falistej, tektury, tkanin itp. w belach, rolkach lub folderach; 2,25 - dla lokali z tych samych materiałów, do których strażacy nie mają dostępu po zakończeniu akcji AUGP, natomiast zapas zapasowy oblicza się przy wartości K_4 równej 1,3.

Czas dostaw głównego zapasu GFFS o wartości K_4 wynoszącej 2,25 można wydłużyć 2,25 razy. Dla pozostałych pożarów podklasy A_1 przyjmuje się wartość K_4 równą 1,2.

Nie należy otwierać chronionego pomieszczenia, do którego dostęp jest dozwolony, ani w żaden inny sposób naruszać jego szczelności w ciągu 20 minut od zadziałania AUGP (lub do czasu przybycia straży pożarnej).