Системы пожаротушения

Изначально данная статья планировалась для специалистов проектно-монтажных организаций. Но с учетом того, что они, как было сказано в одном из известнейших фильмов, «газет не читают, а книжек видеть не видели», было решено сориентировать данный материал на конечных заказчиков.

И вот почему. Решение об объеме финансирования, а следовательно, и типе установки пожаротушения принимается все-таки ими, а кто платит, тот и заказывает музыку.

Проблемы начинаются с головы, а трудности — с терминов и определений

Как в материалах периодических изданий, так и даже в нормативной документации имеется много путаницы в терминологии. Что касается «лучей» пожарной сигнализации, «датчиков», «направлений пожаротушения», не ищите их в нормативной документации — не найдете. Есть другие, приведем основные из них.

Защищаемая зона — часть здания или сооружения, в которой обеспечивается тушение пожара.

Автоматическая установка пожаротушения (АУПТ) — установка пожаротушения, автоматически срабатывающая при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне.

Она, как правило, включает в себя установку пожарной сигнализации — как совокупность технических средств для обнаружения пожара, обработки, представления в заданном виде извещения о пожаре, специальной информации и / или выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения и технические устройства и установку пожаротушения — как совокупность стационарных технических средств для тушения пожара за счет выпуска огнетушащего вещества.

Основой установки пожарной сигнализации является прибор приемно-контрольный пожарный — устройство, предназначенное для приема сигналов от пожарных извещателей, обеспечения электропитанием активных (токопотребляющих) пожарных извещателей, выдачи информации на световые, звуковые оповещатели и пульты централизованного наблюдения, а также формирования стартового импульса запуска прибора управления пожарного.

Зона контроля пожарной сигнализации — совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями.

Шлейф пожарной сигнализации — соединительные линии, прокладываемые от пожарных извещателей до распределительной коробки или приемно-контрольного прибора.

Пожарный извещатель — устройство для формирования сигнала о пожаре.

Установка пожаротушения включает в себя прибор пожарный управления — устройство, предназначенное для формирования сигналов управления автоматическими средствами пожаротушения, контроля их состояния, управления световыми и звуковыми оповещателями и станцию пожаротушения — сосуды и оборудование установок пожаротушения, размещенные в специальном помещении.

Таким образом, уже исходя из принятой терминологии, рассматривая вопросы построения автоматических установок пожаротушения, мы должны всегда выделять три ее основные функции: обнаружение (установка пожарной сигнализации), оповещение (система оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах) и тушение (установка пожаротушения).

Типы установок пожаротушения

Установки водяного пожаротушения

Установки водяного пожаротушения распространены наиболее часто. Они применяются для защиты объектов различного назначения: гостиниц, торговых центров, помещений гидроэлектростанций, современных высотных зданий и других объектов.

Спринклерные установки предназначены для локального тушения пожаров и / или для охлаждения строительных конструкций, их предпочтительнее использовать для защиты помещений, в которых предполагается развитие пожара с интенсивным тепловыделением.

При срабатывании спринклеров в водозаполненной секции происходит истечение воды из питательного и распределительного трубопроводов, давление в них падает, что приводит к срабатыванию контрольно-сигнального устройства (КСУ).

Вода из автоматического водопитателя поступает в оросители для тушения пожара. Сигнал о пожаре формирует сигнализатор давления (СДУ), прибор управления по сигналу о пожаре от СДУ включает рабочий насос, а при его отказе — резервный. При выходе на режим одного из насосов автоматический водопитатель отключается.

Работа воздушной секции установки примерно аналогична водозаполненной — с той лишь разницей, что при срабатывании спринклеров из питающегого и распределительного трубопроводов истекает воздух, что приводит к падению его давления, срабатывает КСУ и происходит запуск насосной станции. Основными недостатками таких систем являются:

# невозможность обнаружения и тушения пожара на ранних стадиях развития (в соответствии с ГОСТ Р 51043?-2002 номинальное время срабатывания спринклерного оросителя с номинальной температурой срабатывания 57°С должно составлять не более 300 секунд);
# большой объем работ по восстановлению исходного состояния.

К достоинствам относятся простота (как следствие — дешевизна) и автоматическое срабатывание установки.

Дренчерная установка не содержит тепловых замков и поэтому должна содержать устройства обнаружения пожара с тем, чтобы сформировать сигнал на запуск процесса пожаротушения.

При использовании пожарных извещателей или датчиков защищаемого технологического оборудования приемно-контрольный прибор формирует сигнал управления, открывающий узел управления дренчерной установки, после чего происходит ее срабатывание.

Для автоматического включения дренчерной установки, кроме того, по требованию НПБ 88?-01 могут использоваться побудительные системы. Это может быть побудительный трубопровод с установленными на нем сигнальными клапанами, закрытыми в исходном состоянии с помощью троса с тепловым замком.

При разрушении теплового замка падает давление в побудительном трубопроводе и узле управления, что приводит к его открыванию под действием давления воды в подводящем трубопроводе. Вода поступает к дренчерным оросителям. Возможен ручной пуск установки при помощи крана.

Роль сигнальных клапанов побудительной тросовой системы могут выполнять спринклеры, задача которых обнаружить пожар, разрушиться, тем самым обеспечить падение давления в питающем трубопроводе, с тем чтобы открылся узел управления дренчерной установки. В современных системах АПТ запуск дренчерного пожаротушения может быть электрический, гидравлический, пневматический, механический и комбинированный.

Установки пенного пожаротушения

Пенные установки пожаротушения используются преимущественно для тушения легко воспламеняющихся жидкостей и горючих жидкостей в резервуарах, горючих веществ и нефтепродуктов, расположенных как внутри зданий, так и вне их.

Дренчерные установки пенного АПТ применяются для защиты локальных зон зданий, электроаппаратов, трансформаторов.

Спринклерные и дренчерные установки водяного и пенного пожаротушения имеют достаточно близкое назначение и устройство. Особенность пенных установок АПТ — наличие резервуара с пенообразователем и дозирующих устройств при раздельном хранении компонентов огнетушащего вещества.

Применяются следующие дозирующие устройства:

# насосы-дозаторы, обеспечивающие подачу пенообразователя в трубопровод;
# автоматические дозаторы с трубой Вентури и диафрагменно-плунжерным регулятором (при увеличении расхода воды возрастает перепад давления в трубе Вентури, регулятор обеспечивает подачу дополнительного количества пенообразователя);
# пеносмесители эжекторного типа;
# баки-дозаторы, использующие перепад давления, создаваемого трубой Вентури.

Другая отличительная особенность установок пенного пожаротушения — применение пенных оросителей или генераторов.

Существует ряд недостатков, присущих всем системам водяного и пенного пожаротушения:

# зависимость от источников водоснабжения;
# сложность тушения помещений с электроустановками;
# сложность технического обслуживания;
# большой, а часто невосполнимый, ущерб защищаемому зданию.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой

В настоящее время к тонкораспыленной воде относят струи капель с диаметром менее 0,1 мм. В ряде случаев ТРВ может успешно обеспечить пожарную безопасность тех объектов, которые защищались установками хладонового или углекислотного пожаротушения.

Принцип действия оросителей заключается в равномерном распылении воды по защищаемой площади и объему путем создания тонкодисперсионного потока. Это позволяет использовать оросители данных установок для защиты библиотек, фондохранилищ и других объектов, где ущерб от пролива воды, наносимый традиционными установками, не менее значителен, чем ущерб от пожара.

Основной механизм тушения тонкораспыленной водой заключается в охлаждении горючего за счет высокой удельной теплоемкости, разбавления паров горючего водяным паром. ТРВ способна эффективно охлаждать химическую зону реакции, т. е. пламя.

Установки пожаротушения тонкораспыленной водой применяются для поверхностного и локального по поверхности тушения очагов пожара классов А, В.

Для модульных установок в качестве газа-вытеснителя применяются воздух, инертные газы, СО2, N2.

Установки газового пожаротушения

Установки газового пожаротушения применяются для ликвидации пожаров классов А, В, С и электрооборудования.

При этом установки не должны применяться для тушения пожаров:

# волокнистых, сыпучих, пористых и других горючих материалов, склонных к самовозгоранию и тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.);
# химических веществ и их смесей, полимерных материалов, склонных к тлению и горению без доступа воздуха;
# гидридов металлов и пирофорных веществ;
# порошков металлов (натрий, калий, магний, титан и др.).

Установки подразделяются:

# по способу тушения: объемное тушение, локальное по объему;
# по способу хранения газового огнетушащего вещества: централизованные, модульные;
# по способу включения от пускового импульса: с электрическим, пневматическим, механическим пусками или их комбинацией.

Технологическая часть установок содержит сосуды с ГОТВ, трубопроводы и насадки. Кроме того, в состав технологической части установок могут входить побудительные системы.

Установки порошкового пожаротушения

Установки порошкового пожаротушения применяются для локализации и ликвидации пожаров классов А, В, С и электрооборудования (электроустановок под напряжением).

Установки могут применяться для локализации или тушения пожара на защищаемой площади, локального тушения на части площади или объема, тушения всего защищаемого объема.

Они могут использоваться в помещениях с массовым пребыванием людей (театры, торговые комплексы и др.).

Установки порошкового пожаротушения не обеспечивают полного прекращения горения и не должны применяться для тушения пожаров:

# горючих материалов, склонных к самовозгоранию и тлению внутри объема вещества (древесные опилки, хлопок, травяная мука и др.);
# химических веществ и их смесей, пирофорных и полимерных материалов, склонных к тлению и горению без доступа воздуха.

В зависимости от конструкции модуля порошкового пожаротушения установки могут быть с распределительным трубопроводом или без него.

По способу хранения вытесняющего газа в модуле (емкости) установки подразделяются на закачные, с газогенерирующим элементом, с баллоном сжатого или сжиженного газа.

Установки аэрозольного пожаротушения

Установки аэрозольного пожаротушения применяются для тушения (ликвидации) пожаров подкласса А2 и класса В объемным способом.

При этом допускается наличие в помещениях горючих материалов, горение которых относится к пожарам подкласса А1, в количествах, тушение пожара которых может быть осуществлено штатными ручными средствами.

Допускается применение установок для защиты кабельных сооружений (полуэтажи, коллекторы, шахты) объемом до 3 000 м3 и высотой не более 10 м при условии отсутствия в электросетях защищаемого сооружения устройств автоматического повторного включения.

Применение установок для тушения пожаров в помещениях с кабелями, электроустановками и электрооборудованием, находящимися под напряжением, допускается при условии, если значение напряжения не превышает предельно допустимого, указанного в технической документации на конкретный тип генератора огнетушащего аэрозоля (ГОА).

Особенности управления установками пожаротушения

В основном, все требования к управлению установками пожаротушения сосредоточены в НПБ-88, правда, есть отдельные ссылки в части размещения устройств звуковой и световой сигнализации в ГОСТ 12.4.009.

Скажем так: в НПБ-88 по каждому типу АУПТ можно выделить три самостоятельных раздела, по которым необходимо рассматривать особенности электроуправления установок пожаротушения.

По первому разделу, посвященному непосредственно установкам пожаротушения, немного отличий, и связаны они с наличием или отсутствием местного или ручного пуска.

Второй раздел касается аппаратуры управления установок пожаротушения. Здесь можно выделить общие требования для всех типов пожаротушения и требования, касающиеся только конкретного типа.

Ну и, наконец, третий раздел, содержащий требования к сигнализации (обращаю внимание — не пожарной, а сигналам, формируемым прибором управления пожарным). Здесь также можно выделить и общие требования, и требования по каждому типу пожаротушения.

Кроме того, установки водяного и пенного пожаротушения имеют уровень автоматизации и контроля на порядок выше, чем какие-то другие. В первую очередь это касается контроля работоспособности насосных станций.

Самое простое управление в установках с тонкораспыленной водой, порошкового и аэрозольного пожаротушения.

Первое, что должно быть в АУПТ, — это автоматическое переключение цепей питания с основного ввода электроснабжения на резервный при исчезновении напряжения на основном вводе с последующим переключением на основной ввод электроснабжения при восстановлении напряжения на нем.

Если для установок с тонкораспыленной водой, газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения этот вопрос решается с помощью аккумуляторных батарей, то для водопенного действительно надо иметь два независимых ввода (насосы и задвижки от аккумуляторов запитать достаточно проблематично).

Автоматический контроль:

# соединительных линий между приемно-контрольными приборами пожарной сигнализации и приборами управления, предназначенными для выдачи команды на автоматическое включение установки (для установок водяного и пенного пожаротушения — пожарных насосов, насосов-дозаторов) на обрыв и короткое замыкание;
# соединительных линий световых и звуковых оповещателей на обрыв и короткое замыкание;
# электрических цепей дистанционного пуска установки пожаротушения на обрыв и короткое замыкание (рекомендуемое);
# электрических цепей управления пусковыми устройствами и цепей пусковых устройств на обрыв для установок с тонкораспыленной водой, газового, порошкового и аэрозольного пожаротушения;
# справности световой и звуковой сигнализации (по вызову), в том числе оповещателей;
# наличия напряжения на основном и резервном вводе (резервном источнике электропитания).

Особенностью установок газового пожаротушения является необходимость контроля наличия и достаточности ГОТВ. Данный контроль осуществляется или путем измерения давления в побудительных трубопроводах и пусковых баллонах (модулях), или путем их взвешивания.

Особенностью водопенных АУПТ является дополнительная необходимость контроля исправности цепей управления задвижками запорных устройств, электрических цепей приборов, регистрирующих срабатывание узлов управления и формирующих команду на автоматическое включение пожарных насосов и насосов-дозаторов на обрыв и короткое замыкание, аварийного уровня ОТВ в резервуаре и емкости с пенообразователем, давления в гидропневмобаке.

Управление пуском в автоматических установках пожаротушения — самый ответственный момент. Существуют три вида пуска: местный, дистанционный и автоматический.

Оперативно доступны из них два — дистанционный и автоматический. Автоматический пуск осуществляется непосредственно от технических средств обнаружения пожара (установки пожарной сигнализации или СДУ для водопенных АУПТ). Для всех систем типов пожаротушения должен быть предусмотрен режим отключения и восстановления автоматического пуска с индикацией как на световом табло у защищаемого помещения, так и на пожарном посту.

При открывании дверей в эти помещения автоматический пуск должен отключаться с возможностью восстановления автоматического пуска с помощью специальных устройств, защищенных от несанкционированного доступа и размещенных у входов в защищаемые помещения и / или на пожарном посту. Этим достигается защита персонала от пуска ОТВ при ложных срабатываниях средств обнаружения.

Нормами на сами установки пожаротушения предусмотрена задержка пуска для газового, порошкового и аэрозольного (при необходимости — для водопенного) пожаротушения на время, необходимое для эвакуации людей, но не менее 10 секунд. И вот здесь необходимо проявить максимум внимания, прежде чем принять решение о выборе длительности задержки — это очень серьезный вопрос, и о нем чуть позже.

В помещении пожарного поста должна быть световая сигнализация об отключении автоматического пуска с расшифровкой по защищаемым помещениям.

Дистанционный запуск может осуществляться персоналом, не дожидаясь включения автоматического с помощью устройств дистанционного пуска, установленных на эвакуационных выходах снаружи защищаемых помещений, а также на пожарных постах. Этот вид пуска позволяет ускорить подачу ОТВ еще до срабатывания автоматического пуска, а в случае каких-либо неисправностей в АУПТ он может являться единственным способом пуска. Фактически этот сигнал подается прямо на цепи управления запуском, минуя всю автоматику. При дистанционном пуске надо быть уверенным, что пущенное ОТВ не принесет вреда людям.

Контроль пуска необходимо осуществлять в установках газового пожаротушения по наличию давления в выпускном трубопроводе, а в водопенных установках — по пуску насосов. Но независимо от типа установки пожаротушения на пожарном посту должен быть обеспечен контроль срабатывания установки автоматического пожаротушения с расшифровкой по направлениям и помещениям.

Как правило, приборы управления пожаротушением выпускаются на одну защищаемую зону (направление), причем они должны устанавливаться непосредственно на пожарном посту. Это приводит к необходимости прокладки большого количества линий связи к защищаемым помещениям. В этом отношении намного удобней использовать приборы управления с центральным пультом управления и индикации и набором периферийных блоков контроля и управления, соединенных одной или, при необходимости, несколькими линиями связи. В этом случае даже при выходе из строя этих линий за счет наличия возможности автономной работы периферийных блоков система сможет обеспечить решение задачи обнаружения и тушения пожара.

Выбор типа установки пожаротушения

Собственно выбор типа АУПТ, а вместе с ним и типа ОТВ состоит из двух частей. Первая часть заключается в подборе конкретного типа АУПТ, а вторая — в проверке обеспечения сохранности жизни и здоровья людей при использовании выбранного типа АУПТ.

Часть первая. Возможные огнетушащие вещества (ОТВ) выбирают в соответствии с НПБ 88?-2001*. В зависимости от выбранного ОТВ и способа пожаротушения уже и выбирается тип АУПТ: установки водяного, пенного, газового, порошкового или аэрозольного пожаротушения. Для водопенных АУПТ дополнительно еще выбирается вариант АУПТ: спринклерная или дренчерная.

Для выбора конкретного типа ОТВ целесообразно увязать классификацию пожаров по ГОСТ 27331?-87 и допускаемые по НПБ 88?-01 типы ОТВ для их тушения. Такая взаимосвязь за исключением пожара класса D приведена в таблице.

Выбор типа АУПТ производится в соответствии с показателями пожарной опасности и физико?-химических свойств производимых, хранимых и применяемых в помещении веществ и материалов. Здесь же необходимо определить вероятный способ пожаротушения для выбранных ОТВ по данным НПБ 88?-2001 и максимально-допустимое время выхода АУПТ на рабочий режим.

Часть вторая, связанная с обеспечением жизни и здоровья людей. Решение данного вопроса производится по методике, приведенной в приложение 2 ГОСТ 12.1.004, путем сравнения времени, необходимого для эвакуации из данной зоны людей и времени, не позднее которого нужно подать ОТВ.

Время, не позднее которого необходимо подать ОТВ, определяется значением критической продолжительности пожара по условию достижения каждым из опасных факторов пожара (ОФП) предельно допустимых значений в зоне пребывания людей (рабочей зоне).

И уже на основании классификации защищаемого объекта по функциональной пожарной опасности определяют необходимость
ограничения токсичности применяемых для тушения ОТВ.

Попросту говоря, если для тушения возникшего пожара нужно подать ГОТВ в помещение не позднее чем через 36 секунд, а люди из этого помещения за этот промежуток времени эвакуированы быть не могут, то такой вариант организации пожаротушения не пригоден.

Наиболее безопасное ОТВ для людей — безусловно, вода. Если это большие площади без возможности разделения их противопожарными перегородками, то очень эффективным средством, дополняющим спринклерную установку, являются дренчерные завесы, которые отсекают дальнейшее распространение огня.

Это позволяет компенсировать большую инерционность спринклерного пожаротушения. Но когда воды много — может быть тоже плохо, по крайней мере, для материальных ценностей. Да иногда ее в необходимом количестве и взять негде. Тогда нужно думать о возможности применения тонкораспыленной воды.

Огнетушащие порошки экологически безопасны, применяемые в них соединения используются в качестве удобрений (на основе фосфорно-аммонийных солей и хлорида калия) или технических моющих средств (на основе бикарбоната калия), но в момент их выпуска люди могут потерять ориентацию в пространстве, взвесь порошка может попасть в организм через незащищенные органы дыхания, что может иметь крайне негативные последствия.

Несомненно, эта статья — не окончательное руководство к действию. Нельзя принять окончательное решение о выборе системы пожаротушения без учета пожарной автоматики, а именно управления системами дымоудаления, вентиляции и эвакуации людей, управления лифтами, а также интеграцией с системами СКУД.

Особо стоят вопросы обеспечения огнетушащим веществом и обслуживания систем пожаротушения, которые иногда по своим экономическим и организационным критериям стоят наравне со стоимостью самой системы.