CC BY
8
УДК 614.84
РАЗРАБОТКА БЮДЖЕТНЫХ СИСТЕМ ПОЖАРОТУШЕНИЯ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
М. В. КВАСОВ, И. А. ЛЕГКОВА, А. Л. НИКИФОРОВ
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Российская Федерация, г. Иваново E-mail: legkovai@mail.ru
Статья посвящена решению вопроса обеспечения средствами противопожарной защиты объектов индивидуального жилищного строительства, находящихся в труднодоступной местности. Отсутствие подъездных путей препятствует проезду пожарной техники непосредственно к месту вызова. Кроме этого далеко не везде имеются водоисточники, пригодные для заправки цистерн пожарного автомобиля. Производить работы по тушению пожара на таких объектах крайне проблематично. Для решения этой проблемы предложена система газового пожаротушения, основанная на использовании в качестве тушащего агента сжиженного углекислого газа или фреона. Предлагаемая система представляет собой конструкцию, состоящую из баллона, содержащего сжиженный углекислый газ, и трубопровода, который служит для доставки и распределения тушащего агента в зоне пожара. Участок трубопровода, имеющий перфорацию, размещается внутри помещения по периметру или площади потолка с учетом планировки защищаемого объекта. Также рассмотрена возможность автоматизации данной системы. Предложен вариант аналогичной системы автономного пожаротушения тонкораспыленной водой, основанной на использовании общедоступных технических средств и источников водоснабжения природного или искусственного происхождения. Достоинствами предлагаемых решений является практичность, простота в эксплуатации, а также низкая себестоимость при изготовлении, монтаже и обслуживании.
Ключевые слова: пожар, пожарная безопасность, газовое пожаротушение, углекислый газ, фреон, тонкораспыленная вода, объект индивидуального жилищного строительства.
DEVELOPMENT OF BUDGET FIRE EXTINGUISHING SYSTEMS FOR INDIVIDUAL HOUSING CONSTRUCTION OBJECTS
M. V. KVASOV, I. A. LEGKOVA, A. L. NIKIFOROV
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education
«Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo E-mail: legkovai@mail.ru
The article is devoted to solving the issue of providing means of fire protection for individual housing construction objects located in hard-to-reach areas. The lack of access roads prevents the passage of fire equipment directly to the place of the call. In addition, not everywhere there are water sources suitable for refueling fire truck tanks. It is extremely problematic to carry out fire extinguishing work at such facilities. To solve this problem, a gas fire extinguishing system based on the use of liquefied carbon dioxide or freon as an extinguishing agent is proposed. The proposed system is a structure consisting of a cylinder containing liquefied carbon dioxide and a pipeline that serves to deliver and distribute the extinguishing agent in the fire zone. A section of the pipeline with perforation is placed inside the room along the perimeter or area of the ceiling, taking into account the layout of the protected object. The possibility of automating this system is also considered. A variant of a similar system of autonomous fire extinguishing with water mist based on the use of publicly available technical means and sources of water supply of natural or artificial origin is proposed. The advantages of the proposed solutions are practicality, ease of operation, as well as low cost in manufacturing, installation and maintenance.
Key words: fire, fire safety, gas fire extinguishing, carbon dioxide, freon, mist water, individual housing construction objects.
© Квасов М. В., Легкова И. А., Никифоров А. Л., 2022
72
В настоящее время техника, находящаяся на вооружении пожарной охраны, способна решать самые сложные задачи, связанные со спасением людей, тушением пожаров и проведением аварийно-спасательных работ. Однако существует категория объектов, на которых производить работы по тушению пожара крайне проблематично. Речь, в частности, идет о деревянных строениях преимущественно каркасного типа, расположенных в загородной местности, с труднодоступным расположением участков. Пожарные, выезжающие на вызов к такому объекту, зачастую сталкиваются с тем, что из-за отсутствия подъездных путей, плотности застройки, препятствующей проезду пожарной техники, невозможно доставить личный состав дежурного караула непосредственно к месту вызова.
Кроме этого далеко не во всех дачных кооперативах и сельских населенных пунктах имеются пожарные водоемы и другие водоисточники, пригодные для заправки цистерн пожарного автомобиля, что делает невозможным обеспечение бесперебойной подачи воды в зону пожара. В данном случае приходится привлекать дополнительную технику или прокладывать большую магистральную линию от водоисточника с помощью насосно-рукавного автомобиля, что требует слишком больших затрат времени, средств и сил. Зачастую не всегда имеется возможность привлечь к выполнению боевых задач дополнительную технику по причине того, что она может быть задействована на других объектах или просто отсутствовать1. В то время как при пожарах объектов индивидуального жилищного строительства, к которым относятся постройки каркасного типа, выполненные с использованием древесины и ее производных, а также жилые дома из цельной древесины, распространение пламени по строительным конструкциям происходит с высокой скоростью, что требует от пожарных расчетов слаженных и быстрых действий2.
Все перечисленное затрудняет выполнение боевой задачи и заставляет осуществлять поиск решения данной проблемы. Одним из вариантов такого решения является использование автономных систем пожаротушения, что, в определенных случаях, позволит системе
1 Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2 Приказ МЧС России от 16.10.2017 № 444 «Об утверждении Боевого устава пожарной охра-
ны, определяющего порядок организации тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ».
самостоятельно справиться с пожаром, либо даст выигрыш по времени пожарному расчету.
Цель настоящей работы заключалась в разработке автономной системы пожаротушения, главными отличительными характеристиками которой должны быть простота конструкции, надежность и низкая стоимость.
В силу отсутствия надежного водоснабжения на ряде объектов автономная система пожаротушения исключает использование воды в качестве пожаротушащей жидкости. В данном случае в качестве тушащего агента могут выступать высокоэффективные газовые, аэрозольные или порошковые составы.
Использование порошковых модулей пожаротушения для нашего случая также не представляется возможным по причине значительной стоимости данного изделия, его габаритов и специфики размещения, что непригодно для жилых помещений. Что касается аэрозольных составов, то их использование ограничивается рядом специфических требований, касающихся категории защищаемого объекта и предельными температурами в зоне пожара.
Для решения проблем, описанных выше, нами предлагается конструкция газового пожаротушения, которая будет отличаться простотой конструкции, малыми габаритами, легкостью в монтаже и последующем обслуживании, а также привлекательной бюджетностью.
Принцип газового пожаротушения основан на использовании газов, не поддерживающих горение, и заключается в охлаждении зоны горения, замедления химической реакции (ингибирование) или просто вытеснение кислорода как окислителя из зоны горения3. В большинстве случаев газового пожаротушения используется диоксид углерода. Углекислый газ (С02) широко распространён в природе, имеет низкую стоимость, нетоксичен, не поддерживает горение, безопасен для окружающей среды. Как природное вещество, является одним из самых доступных газообразных огне-тушащих веществ. При разработке нашей системы выбор СО2 в качестве тушащего агента был выбран по причине легкой доступности и низкой стоимости данного вещества.
Предлагаемая система представляет собой конструкцию, состоящую из баллона 1, содержащего сжиженный сО2, и трубопровода 4, который служит для доставки и распределения тушащего агента в зоне пожара (рис. 1). Трубопровод может быть выполнен из стандартной стальной трубы диаметром 1/2 дюйма (12,7 мм). В защищаемой зоне тру-
3 ГОСТ Р 50969-96 «Установки газового пожаротушения автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний».
бопровод имеет перфорацию, предназначенную для выхода тушащего агента. Система для подачи тушащего агента 5 должна размещаться внутри помещения по периметру или площади потолка с учетом планировки защищаемого объекта 6 (рис. 1, 2).
Рис. 1. Предлагаемая система газового пожаротушения: 1 - баллон с газом; 2 - кран-клапан основного баллона; 3 - кран-клапан для подключения дополнительного баллона;4 - трубопровод; 5 - система подачи тушащего агента; 6 - защищаемый объект
Рис. 2. Общий вид разрабатываемой системы пожаротушения
Предполагается, что трубы в эстетических целях могут закрываться декоративными накладками из пенополиуретана.
Подвод СО2 к данному участку осуществляется по трубопроводу, выполненному из трубы того же диаметра, которая имеет выход на улицу и на некотором расстоянии от здания (что должно обеспечивать безопасность газового баллона при пожаре) подсоединяться через клапанно-запирающее устройство 2 (рис.1) к стандартному газовому баллону с СО2 (рис. 3).
Заправленный углекислотой баллон устанавливается на улице в специальном шкафу с ограничением свободного доступа к нему посторонним лицам (рис. 1, 2). Снаружи шкаф должен быть оборудован соединительным устройством 3 (рис. 1), позволяющим производить подключение дополнительного баллона.
Работа предлагаемого устройства заключается в том, что при возникновении пожара, собственнику или другим лицам, покидающим помещение, достаточно задействовать систему дистанционного управления клапанным устройством баллона для обеспечения подачи огнетушащего газа в зону пожара. Для управления подачей газа может быть использован электромагнитный клапан с дистанционным проводным или беспроводным выключателем. В настоящее время промышленностью выпускается широкий спектр подобных устройств, рассчитанных на использование постоянного и переменного тока различного напряжения (рис. 4).
Такой клапан может быть запитан либо от сети переменного тока, либо от источника питания постоянного тока, например, аккумуляторной батареи. Включение клапана может осуществляться от стандартного ручного выключателя, замыкающего электрическую цепь питания электромагнитной катушки клапана,
либо с помощью более сложного беспроводного электрокомандного устройства. Данный выключатель должен располагаться в доступном месте вблизи от входа/выхода из помещения. Может быть предусмотрено дублированное управление электромагнитным клапаном.
Возможность подсоединения к газовой магистрали дополнительного баллона обусловлена тем, что, если у собственника домовладения на момент пожара по какой-то причине неисправен или отсутствует штатный баллон, либо необходима подача дополнительного количества газа для обеспечения ликвидации горения, то прибывшие пожарные могут в кратчайшие сроки доставить, установить и задействовать в точности такой же баллон, который будет перевозиться в пожарном автомобиле.
В целом при проектировании такой системы применительно к реальному объекту должен производиться расчет количества газа, необходимого для обеспечения тушения пожара исходя из объема помещения. При этом предполагается, что огнетушащий газ не должен полностью замещать весь воздух в объеме - при подаче газа будет обеспечиваться снижение общего количества кислорода в воздушной смеси за счет вытеснения части воздушной массы из помещения и замещение вытесненного объема углекислотой. Так как горючесть большинства веществ характеризуется показателем кислородного индекса, то в данном случае следует ожидать того, что горючая среда, вовлеченная в пожар, потеряет способность к самостоятельному горению4. Этому должно способствовать также снижение температуры внутри объема помещения, обусловленного испарением сжиженного газа. Данные предположения безусловно требуют
экспериментальной проверки и отработки, чтобы дать возможность в последующем использовать априорные методы расчета системы под параметры защищаемого объекта.
Однако стоит помнить о том, что любой вид системы газового пожаротушения должен использоваться только при условии отсутствия людей в помещении. Утечка газа или неправильно рассчитанное время эвакуации может привести к гибели людей от удушья и отравлении
В тоже время не стоит исключать возможность автоматизации данной системы. Однако этот вопрос требует тщательной проработки на предмет выбора безопасного для человека и окружающей среды огнетушащего газа, например, фреона, а также средств контроля и автоматики. Безусловно, такая система будет иметь более высокую стоимость и должна быть просчитана с условием экономической привлекательности для потенциального потребителя. При этом не следует исключать возможности поэтапного усложнения системы за счет ее автоматизации, что не потребует единовременного вложения крупных затрат. Для потребителя такой вариант будет иметь экономическую привлекательность как своеобразная рассрочка платежа. Техническое же решение данного вопроса не должно вызвать
4 ГОСТ 12.1.044-89 (ИСО 4589-84) «Пожаро-взрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
серьезных затруднений, так как аналоги подобной системы уже имеются, и ряд из них успешно эксплуатируется [1].
Еще одним вариантом в чем-то похожей системы автономного пожаротушения является устройство тушения тонкораспыленной водой. Такая система может быть реализована на участках домовладений, где имеются источники водоснабжения природного или искусственного происхождения. Идеальным вариантом является наличие индивидуальной скважины. В данном случае техническое исполнение системы пожаротушения будет выглядеть аналогично описанному ранее устройству газового пожаротушения. Пожаротушащая жидкость подается с помощью бытового насоса через систему стационарных трубопроводов к очагу пожара. Распыление воды осуществляется с помощью форсунок, которые могут располагаться блоком на трубах, размещаемых под потолком вдоль двух противоположных стен помещения, либо по площади потолка индивидуальными распылительными системами, соединенными в единую систему с помощью гибких шлангов, которые могут располагаться за панелями навесного фальшпотолка, либо на чердаке здания. Как уже отмечалось система запитывается от бытового насоса, который подсоединяется к наружной части трубопровода быстроразъемным со-
единением. Внешний вид таких соединителей представлен на рис. 5.
Рис. 5. Виды быстроразъемных соединителей
Распыление воды осуществляется от стандартных регулируемых форсунок, которые производятся отечественными предприятиями, выполнены из коррозионностойких материалов и имеют низкую стоимость. Данные устройства (рис. 6.) предназначены для создания водяных завес и водяного тумана. Факел распыления воды и размер капель может регулироваться в некоторых пределах, что важно для нашего случая, т.к. каждый индивидуальный объект требует оптимального подбора параметров распыления огнетушащей жидкости.
Рис. 6. Виды водораспылительных форсунок
Бытовые водяные насосы представлены достаточно широкой линейкой образцов. Одним из наиболее бюджетных и, наверное, самым популярным вариантом такого устройства является погружной насос мембранного типа «Малыш». Он обеспечивает достаточное высокое давление в системе (Р = 0,4 мПа) и способен подать воду на высоту до 40 метров. Расход воды составляет при подаче на 1 м высоты 1050 л/час и 430 л/час при подаче на высоту 40 м5.
Так как вода может забираться из загрязненных источников, то для недопущения загрязнения форсунок между ними и насосом должна осуществляться очистка и фильтрация воды. В данном случае можно также подобрать готовые системы, выпускаемые промышленностью, например, автомобильные топливные фильтры. На всасывающем патрубке насоса должна осуществляться очистка воды от грубых загрязнений (рис. 7).
Рис. 7. Схема очистки воды от загрязнений
В изначальном виде запуск системы пожаротушения предполагается осуществлять вручную. Это связано с тем, что система не снабжается индивидуальным насосом - для этого предполагается использование бытового насоса. Следует отметить, что такая система тушения пожара может быть легко автоматизирована. В данном случае система автоматики будет достаточно простой и не потребует от собственника существенных затрат.
В заключение вышесказанного считаем необходимым акцентировать внимание на том, что представленные автономные системы пожаротушения для объектов индивидуального жилищного строительства находятся в стадии разработки и нуждаются в проведении дополнительных расчетов и экспериментальных проверок. Рассмотренная проблема является актуальной и требует взвешенных подходов и решений, направленных на создание простых в эксплуатации и недорогих систем пожаротушения, что объясняется добровольным решением собственника обеспечить защиту своего имущества от пожара [2]. Привлекательной стороной предлагаемой идеи является именно практичность и простота в эксплуатации, а также низкая себестоимость при изготовлении, монтаже и обслуживании.
Подводя итог вышеизложенному материалу считаем необходимым сделать следующие выводы:
- разработка автономной системы пожаротушения для частных домовладений является актуальной задачей;
- основными требованиями к разрабатываемой системе являются: низкая стоимость, простота конструкции, доступный и несложный монтаж, возможность обслуживания и эксплуатации собственником домовладения;
- для разработки технической документации на разрабатываемую систему необходимо проведение ряда экспериментальных проверок, направленных на оценку технических возможностей бытовых водяных насосов и распылительных головок, а также проведение расчетов, связанных с определением объема и давления инертных газов, необходимых для обеспечения надежного тушения возгорания в замкнутом пространстве известного объема;
- следует отметить коммерциализуе-мость предлагаемого проекта, что объясняется как малой затратностью для пользователя системы, так и не представляющей сложности ее изготовления для производителя. Выражаем надежду, что решение данной проблемы будет поддержано органами пожарного надзора, которые заинтересованы в снижении пожарной опасности частного сектора.
5
https://m-strana.ru/articles/nasos-malysh-tekhnicheskie-kharakteristiki.
Список литературы
1. Квасов М. В., Легкова И. А. О современных системах пожаротушения // Пожарная и аварийная безопасность: материалы XV Международной научно-практической конференции. Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2020. С.198-200.
2. Квасов М. В., Легкова И. А. Пути повышения уровня огнестойкости сооружения // Современные пожаробезопасные материалы и технологии: материалы Международной научно-практической конференции. Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2021. С. 271-275.
References
1. Kvasov M. V., Legkova I. A. O sov-remennykh sistemakh pozharotusheniya [About modern fire extinguishing systems]. Pozharnaya i avariynaya bezopasnost: materialy ХV Mezhdu-narodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Ivanovo: Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akad-emiya GPS MCHS Rossii, 2020, pp. 198-200.
2. Kvasov M. V., Legkova I. A. Puti pov-ysheniya urovnya ognestoykosti sooruzheniya [Ways to increase the level of fire resistance of a structure]. Sovremennyye pozharobezopasnyye materialy i tekhnologii: materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Ivanovo: Ivanovskaya pozharno-spasatel'naya akademiya GPS MCHS Rossii, 2021. pp. 271-275.
Квасов Михаил Владимирович
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
Курсант
E-mail: legkovai@mail.ru Kvasov Mikhail Vladimirovich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters», Russian Federation, Ivanovo Student
E-mail: mihaths@mail.ru Легкова Ирина Анатольевна
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
кандидат технических наук, доцент
E-mail: legkovai@mail.ru
Legkova Irina Anatolievna
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of
State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination
of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
Candidate of technical sciences, assistant professor
E-mail: legkovai@mail.ru
Никифоров Александр Леонидович
Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,
Российская Федерация, г. Иваново
доктор технических наук, профессор
E-mail: anikiforoff@list.ru
Nikiforov Alexander Leonidovich
Federal State Budget Educational Establishment of Higher Education «Ivanovo Fire Rescue Academy of
State Firefighting Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination
of Consequences of Natural Disasters»,
Russian Federation, Ivanovo
Doctor of technical sciences, professor
E-mail: anikiforoff@list.ru
