CC BY
92
mgr inz. Tomasz SOWA
Zespôl Laboratoriôw Sygnalizacji Alarmu Pozaru i Automatyki Pozarniczej CNBOP
ANALIZA POROWNAWCZA STALYCH URZ^DZEN GASNICZYCH - cz^sc I.*
The analysis of fire extinguish systems - part I*
Streszczenie
Artykul zawiera podstawowe informacje o stalych urz^dzeniach gasniczych: wodnych, gazowych,
i alternatywnych dla nich. Podstawowe informacje obejmuj^. opis ogôlny systemu, jego wady i zalety oraz typowe miejsca instalacji. Podstaw^. dla artykulu byly informacje zebrane z pozycji literaturowych, doswiadczen projektantôw, instalatorôw, uzytkownikôw i informacje uzyskanych od firm projektuj^cych i wykomjcych stale urz^dzenia poszczegôlnych typôw.
Przeanalizowano elementy wplywaj^ce bezposrednio i posrednio na niezawodnosc, praktycznosc i kosztownosc poszczegôlnych systemôw gasniczych, takie jak m.in. koszt 1 m3 chronionej powierzchni, bezpieczenstwo ludzi, skutecznosc dzialania.
W ten sposôb dokonana analiza pozwala wskazac, jakie elementy wplywaj^. na optymalne wykorzystanie stalych urz^dzen gasniczych i jak wybrac odpowiedni srodek gasniczy w zaleznosci od cech charakterystycznych po-wierzchni chronionej i priorytetôw inwestora.
Summary
This article contains a basic information about fire extinguishing systems, especially: sprinklers and other systems based on water, gaseous and alternative systems. It includes introduction and overview of the systems, their advantages and disadvantages as well as application areas. Specialist literature, experience of the designers, fitters and users as well as information from producers of these systems were used by the author in order to write this paper.
Elements which have the indirect influence on reliability, practical sense and cost of individual fire suppression systems (e.g. 1 m3 cost of a protected area), people security and effectiveness were discussed.
This type of analysis leads to the conclusions, which can give the answer for the following problems: what elements are important for effectiveness of fire suppression and what suppression agents should be used in the case of various types of buildings and facilities such as manufactured homes, high-rise buildings, warehouse facilities and manufacturing facilities.
Stowa kluczowe: tryskacze, mgla wodna, gaszenie, instalacje przeciwpozarowe, klasyfikacja SUG
Key words : sprinklers, water mist, suppression, fire protection installations, fire extinguish systems classification
Wstçp
Poszukuj^c wci^z nowych skuteczniejszych rozwi^zan w zakresie stalych urz^dzen gasniczych, miçdzynarodowe korporacje, jak rôwniez firmy o zasiçgu krajowym inwestuj^ ogromne pieni^dze, by wyniki ich prac trafialy w potrzeby klientôw.
Obecnie istnieje szeroki wachlarz mozliwosci w zakresie stalych urz^dzen gasniczych. Klient moze wybierac w zaleznosci od potrzeb sposród: systemów bazuj^cych na wodzie (urz^dze-nia tryskaczowe, zraszaczowe, mgla wodna), systemów gazowych (inergen, FM-200, CEA 410, dwutlenek wçgla itd.), lub systemów zabezpieczaj^cych dzialaj^cych na zasadzie inerty-zacji (stala redukcja ilosci tlenu w przestrzeniach). Okreslony system ma swoj^. grupç doce-low^. w której moze byc zastosowany, aby mógl wlasciwie spelniac funkcjç gasnicze Co wiçcej, urz^dzenia gasnicze musz^. byc wlasciwie zaprojektowane przez przeszkolony i doswiadczony personel, wykonane zgodnie z zalozeniami projektowymi i zaleceniami pro-ducenta systemu, oraz wlasciwie konserwowane.
Kazdy system posiada ograniczenia w zastosowaniu i niestety nie ma uniwersalnego systemu, który sprawdza siç w kazdych warunkach. Trudnym zadaniem jest nawet porównywanie ich wszystkich tylko pod jednym k^tem, poniewaz takie analizy mog^. doprowadzic do falszy-wych wniosków nieslusznie dyskryminuj^cych którekolwiek ze stalych urz^dzen gasniczych. Jednak przy wlasciwym podejsciu do tematu mozliwa jest konstruktywna analiza bazuj^ca na porównaniu systemów pomiçdzy sob^ w scisle okreslonym zakresie.
Niniejszy artykul ma na celu porównanie róznych rozwi^zan z zakresu stalych urz^dzen ga-sniczych pod wzglçdem skutecznosci gasniczej, zakresu zastosowania, ograniczen w stosowaniu, kosztów instalacji i eksploatacji oraz próba podzialu systemów gasniczych ze wskazaniem, przy spelnieniu jakich warunków optymalnie spelniaj^. swoje zadanie.
Klasyfikacja stalych urz^dzen gasniczych
Klasyfikacja SUG-ów nie jest zadaniem prostym i efekty koncowe w zaleznosci od przyjçtych kryteriów mog^. byc diametralnie rózne. Przykladem instalacji trudnej do klasyfi-kacji jest system zapobiegania pozarom poprzez obnizanie stçzenia tlenu w pomieszczeniach chronionych. Metoda ta w gruncie rzeczy nie jest urz^dzeniem gasniczym, poniewaz nie gasi lecz zapobiega powstaniu pozaru, czyli pelni funkcje profilaktyczn^. i w zwi^zku z tym nie moze byc zaliczana do urz^dzen gasniczych. Jednak systemy redukcji tlenu staj^. siç bezpo-sredni^. konkurenj dla SUG-ów, szczególnie tych przeznaczonych do gaszenia pozarów w pomieszczeniach typu: serwerownie, centrale telefoniczne i nie ujçcie ich w ponizszym zestawieniu byloby blçdem, bior^c pod uwagç fakt, ze ich rola w ochronie przeciwpozarowej prawdopodobnie bçdzie siç zwiçkszac.
W zestawieniu nie zostaly umieszczone urz^dzenia gasnicze halonowe, poniewaz obecnie s^. one wycofywane z uzytku, choc ze wzglçdu na skutecznosc s^. w bardzo ograniczonym stop-niu stosowane, z zastrzezeniem spelnienia okreslonych wymagan.
Przedstawiona ponizej klasyfikacja jest wynikiem przemyslen autora i zostala skonstruowana w oparciu o kryterium wykorzystywanego przez poszczególne instalacje srodka gasniczego. Na rysunku 1 pokazano w postaci schematu blokowego klasyfikacja stalych urz^dzen gasni-czych.
Ryc. 1. Klasyfikacja stalych urz^dzen ga-sniczych
Zródlo: Opracowanie wlasne autora.
Charakterystyka systemów gasniczych
Stale urzqdzenia gasnicze tryskaczowe
Urz^dzenia tryskaczowe od wielu lat znajduj^ zastosowanie przy ochronie zycia ludz-kiego oraz dóbr materialnych. Jezeli urz^dzenie tryskaczowe zostalo poprawnie zaprojekto-wane oraz wykonane i jest regularnie przegl^dane i badane, to statystycznie w 80% zdarzen do ugaszenia pozaru lub powstrzymania jego rozwoju wystarcz^. dwa tryskacze, a tylko w przypadkach bardzo szybko rozwijaj^cych si? pozarów zdarza si?, ze otworzy si? wi?cej tryskaczy.1
Korzysci plyn3.ce z zastosowania urz^dzenia tryskaczowego s^. bardzo róznorodne. Jest to urz^dzenie aktywne, które nie tylko wykrywa pozar, ale równiez zapobiega jego dal-szemu rozprzestrzenianiu si? i w niektórych przypadkach gasi pozar. Poniewaz wykrycie i gaszenie pozaru nast?puje we wczesnej fazie pozaru, to przez uruchomienie urz^dzen alar-mowych (np. DSO) mozliwa jest skuteczniejsza ewakuacja ludzi z zagrozonej strefy. Bardzo istotny jest równiez fakt, ze tryskacze ograniczaj^c rozprzestrzenianie si? pozaru i tym samym ulatwiaj^ akcj? ratownicz^. prowadzon^ przez straz pozarn^..2
Istotny zalet^ urz^dzen tryskaczowych, której nie mozna pomin^c, a na któr^ cz?sto nie zwraca si? uwagi, jest mozliwosc tworzenia kombinacji z urz^dzeniami sluz^cymi do od-dymiania zarówno mechanicznego, jak i grawitacyjnego. W przypadku wspólpracy tryskaczy
1 Fire Protection Handbook Nineteenth Edition , Arthur E. Cote Quincy, Massachusetts 2003
2 Brinson A., Instalacje tryskaczowe stosowane do ochrony ludzi; Ochrona przeciwpozarowa, „Ochrona prze-ciwpozarowa” 2005 nr 1, s. 38
z wentylaj mechaniczn^ nalezy zwrócic uwagç na wentylacjç poprzeczn^, a przy wentylacji naturalnej konieczne jest zwrócenie uwagi na rozmieszczenie tryskaczy np. przez zmniejsze-nie odleglosci od stropu,3 tak by przeplyw powietrza nie powodowal ochladzania tryskaczy i opózniania ich zadzialania.
Urz^dzenia gasnicze wodne posiadaj^ swoje ograniczenia. Poniewaz uruchamiane s^. za pomoc^ elementu termoczulego w poblizu tryskacza, wymagany jest dostatecznie duzy wzrost temperatury, pol^czony z odpowiednim przeplywem powietrza. Problem stanowi^. pozary wytwarzaj^ce duz^. ilosc dymu, przy malej ilosci ciepla. Istnieje wtedy bardzo wysokie prawdopodobienstwo nie zadzialania instalacji w czasie, kiedy jeszcze mozliwe jest opano-wanie pozaru.
Tam gdzie istnieje mozliwosci zaistnienia pozarów bezplomieniowych (tlenia), stosowanie tryskaczy jest ograniczone, przykladem mog^. byc pomieszczenia bardzo wysokie, chronione wyl^cznie tryskaczami podstropowymi. W zastosowaniach do ochrony magazynów wysokie-go skladowania - na regalach, skuteczn^. ochronç stanowi^. tryskacze zainstalowane na po-ziomach posrednich.4
Inne ograniczenia zastosowania urz^dzen gasniczych wodnych to pozary: gazów, cieczy, ma-terialów reaguj^cych egzotermicznie z wod^..
Instalacje tryskaczowe potrzebuj^ znacznych zapasów wody, która wykorzystywana jest nie-zbyt efektywnie (znaczna czçsc wody kierowanej do strefy chronionej nie odparowuje i odplywa powoduj^c przy tym dodatkowe, czçsto wysokie, straty).5 W wielu przypadkach wystçpuj^. problemy z zapewnieniem odpowiedniego zaopatrzenia w wodç i konieczne jest zastosowanie stosunkowo drogich rozwi^zan, jak np. instalacja przeciwpozarowego zbiornika wody.
Urz^dzenia tryskaczowe s^. najczçsciej stosowane w:
• budynkach uzytecznosci publicznej,
• budynkach hotelowych,
• wielko kubaturowych obiektach handlowych np. centra handlowe,
• magazynach np. wysokiego skladowania.
3 VdS 2815:2001-03 Zusammenwirken von Wasserlöschanlagen und Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) - Merkblatt zum Brandschutz
4 VdS 2377:1998-12 Sprinkleranlagen - Grenzen der Einsatzmöglichkeiten;
5 Leszczak M., Krzywina P., Tryskacze specjalnego przeznaczenia do ochrony magazynow; „Ochrona przeciwpozarowa” 2005 nr 2,
Stale urzqdzenia mglowe
Instalacje mgly wodnej instalowane s^. wszçdzie tam, gdzie obiekt wymaga szybkiego, lokalnego ugaszenia przy uzyciu malej ilosci wody. Instalacje tego typu najczçsciej budowane s^. jako niezalezne systemy. Podstawow^. zasad^. dzialania systemów wykorzystuj^cych mglç wodn^. jest jednoczesne uruchomienie wszystkich glowic mglowych, tak, aby powstaly krople wody o odpowiedniej wielkosci posiadaj^ce duz^ zdolnosc pochlaniania energii cieplnej. W rezultacie szybko i efektownie zachodzi proces gaszenia dziçki ochlodzeniu srodowiska pozaru i pokryciu materialu palnego ochronn^. warstw^. zapobiegaj^c^ powtórnemu zaplono-wi. Z przeprowadzonych badan wynika, ze po rozpylaniu wody do cz^steczek o wymiarach od 10 do 400 mikrometrów mozna uzyskac, az dziesiçciokrotnie wiçkszy efekt gasniczy niz przy zastosowaniu konwencjonalnych tryskaczy6. Metoda ta charakteryzuje siç bardzo szyb-kim schladzaniem pal^cego siç materialu, znacz^co ogranicza dostçp tlenu do zródla ognia i tzw. promienne przenikanie ciepla oraz redukuje ilosc produktów spalania, w tym wydziela-nego dymu.
Glówne zalety systemów gaszenia wykorzystuj^cych mglç wodn^. to:
• stosunkowo niewielkie zuzycie wody, do której nie trzeba dodawac zadnych substan-cji poprawiaj^cych skutecznosc gasniczy,
• brak negatywnego wplywu na organizm ludzki, co umozliwia rozpoczçcie gaszenia nie czekaj^c na ewakuacjç ludzi z chronionych przestrzeni,
• wysoka skutecznosc dzialania dla pozarów grupy A,
• nie oddzialuje negatywnie na srodowisko naturalne,
• brak koniecznosci zapewnienia szczelnosci chronionego pomieszczenia, jak jest to wymagane w przypadku instalacji urz^dzen gasniczych gazowych,
• redukcja szkód pozarowych powodowanych przez wodç w porównaniu z urz^dzeniami tryskaczowymi,
• znacznie zredukowana waga instalacji rurowej,
• male srednice ruroci^gów powoduj^ce obnizenie kosztów i zwiçkszenie estetyki w porównaniu z ruroci^gami instalacji tryskaczowych,
• efektywne chlodzenie.
Wady stalych urz^dzen gasniczych mglowych to:
• ograniczona skutecznosc dzialania w pomieszczeniach o duzej kubaturze,
6 Schremmer U. Technika mgly wodnej - mozliwosci i granice stosowania, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urz^dzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004
• system ten ze wzglçdu na swoj3 zlozonosc wymaga wiçkszych nakladów pracy i wiedzy,
• trudnosci w projektowaniu, przejawiaj3.ce siç m.in. doborem wlasciwego rodzaju dysz uwzglçdniaj^cych zdefiniowany przez uzytkownika cel ochrony (ugaszenie pozaru, zapobieganie rozprzestrzenieniu, utworzenie przegrody dla ognia, wi^zanie dymu oraz ciepla), czynniki wplywaj3.ce na pozar (warunki wentylacji, ulozenie materialu palne-go, warunki techniczno-budowlane),
• na swiecie istnieje kilka rózni^cych siç od siebie teorii i praktycznych podejsc w kwestiach optymalnego (w zaleznosci od rodzaju materialów) gaszenia w strumieniu gasniczym w oparciu o poszczególne mechanizmy gasnicze dzialaj^ce podczas gaszenia (inertyzacja, chlodzenie, oddzielanie, rozcienczanie, inhibicja hete-rogeniczna). Powoduje to, ze klopotliwe jest wytworzenie korzystnych wielkosci kro-pel, tym bardziej, ze wymaga to dobrania dysz o odpowiedniej budowie, wlasciwego nominalnego cisnienia roboczego przed dyszami gasniczymi i odpowiedniego do wy-stçpuj^cego zagrozenia uksztaltowania urz^dzenia7,
• trudnosci z dobraniem odpowiedniej intensywnosci podawania srodka gasniczego
w zaleznosci od rodzaju chronionego mienia, kubatury pomieszczenia i sytuacji poza-
rowej;
• trudnosci w jednorodnym, przestrzennym podawaniu wody, z odpowiedni^ intensyw-nosci^;
• podatnosc na turbulencje powietrza powodowane przez wentylacjç, jak równiez wzno-sz^cy siç slup plomieni i strumien gor^cych gazów.
Wysokocisnieniowe instalacje mglowe mog3 byc stosowane m.in. w nastçpuj^cych obiektach, (oczywiscie zdarzaj^ siç sytuacjç, kiedy jest to niemozliwe lub moze powodowac zagrozenie dla wyposazenia):
• elektrownie i elektrocieplownie,
• stacje transformatorowe,
• tunele kablowe,
• sterownie,
• przemysl petrochemiczny, w szczególnosci naftowo-gazowe obiekty produkcyjne typu offshore,
7 Schremmer U. Technika mgly wodnej - mozliwosci i granice stosowania, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urz^dzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004
• maszynownie,
• magazyny wl^cznie ze skladami materialów latwopalnych,
• róznego typu linie produkcyjne,
• pomieszczenia komputerowe, serwerownie i pomieszczenia telekomunikacyjne,
• pomieszczenia z urz^dzeniami elektrycznymi,
• stacje metra i wagony kolejowe,
• hotele,
• biurowce i budynki handlowe,
• historycznie cenne obiekty oraz muzea,
• koscioly,
• tunele drogowe i kolejowe,
• archiwa.
Gazowe urz^dzenia gasnicze Wprowadzenie
Od czasu zakazu stosowania halonów, na rynek wprowadzane s^. nowe gazowe srodki gasnicze maj^ce za zadanie ich zast^pienie. Równoczesnie, aby optymalnie wykorzystac wla-sciwosci gasnicze wspomnianych urz^dzen gazowych opracowuje siç i poprawia dokumenty normatywne, w których znajduj^. siç postanowienia dotycz^ce zasad ich projektowania i instalowania. Stworzenie jednolitych dokumentów normatywnych umozliwiloby swobodny dostçp do tego typu rozwi^zan na calym swiecie przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego stopnia skutecznosci i niezawodnosci urz^dzen gasniczych.
Gazy gasnicze mozna podzielic na gazy obojçtne (argon, azot) i chlorowcowane wçglowodo-ry (FM-200, CEA 410, FE-13) oraz dwutlenek wçgla.
Glówny zakres stosowania gazów gasniczych to: pomieszczenia z urz^dzeniami elektronicz-nego przetwarzania danych, pomieszczenia stacji i rozdzielni elektrycznych, urz^dzenia telekomunikacyjne itp.
Dzialanie gasnicze gazów obojçtnych polega glównie na obnizaniu stçzenia tlenu atmosfe-rycznego z chronionego pomieszczenia i w niewielkim stopniu na chlodzeniu plomieni. W przypadku chlorowcowanych wçglowodoraw, dzialanie gasnicze oparte jest na kombinacji efektu chlodz^cego, realizowanego przez cz^steczki gazów podczas ich przejscia przez strefç reakcji plomieni z chemicznym oddzialywaniem na reakcjç spalania. Podczas tych reakcji chemicznych powstaje, podobnie jak przy halonach, produkt rozkladu, którym jest fluorowo-dór. Jednak powstaje on tylko do momentu ustania procesu spalania, dlatego wazne jest, aby
ugaszenie nastçpowalo szybko. W przeciwnym wypadku mamy do czynienia ze szkodliwym oddzialywaniem fluorowodoru nie tylko na srodowisko naturalne, ale takze na wyposazenie i budynki. Im krótszy jest czas wypelnienia srodkiem gasniczym pomieszczenia i im wiçksza zostaje podana ilosc srodka, tym szybciej zostanie ugaszony pozar. Znajduje to odzwiercie-dlenie w wartosciach typowych czasów wypelnienia, w celu osi3gniçcia wymaganego srodka gasniczego w strefie chronionej: 10 sekund dla chlorowcowanych wçglowodoraw, 60 sekund dla gazów obojçtnych8.
Urz^dzenia gasnicze gazowe mog3 tylko wtedy ugasic pozar, jezeli zostanie osi3gniçte i utrzymane odpowiednio dlugo, niezbçdne do gaszenia stçzenie gasnicze gazu. Czas osi^-gniçcia i utrzymania stçzenia gasniczego (czas retencji), jak równiez stçzenie gasnicze zalez^ od zastosowanego gazu gasniczego i od rodzaju materialu ulegaj^cego spalaniu. Systemy gaszenia gazem nalezy tak zaprojektowac, aby wymagane stçzenie zostalo osi3gniçte i utrzymane w wymaganym okresie czasu. Wymaganie odnosi siç zarówno do urz^dzen zabezpie-czaj^cych materialy stale, gdzie bezplomieniowy proces spalania ma szanse przetrwac okres wyladowania gazu, ale równiez do pozarów cieczy, poniewaz nie mozna zalozyc, ze bodziec energetyczny, który wywolal pozar zostanie ugaszony wraz z plomieniami9. Stçzenia gasnicze dla gazów obojçtnych s3 kilkakrotnie wyzsze od stçzen chlorowcopochodnych wçglowodo-rów. Takze w grupie gazów obojçtnych wystçpuj^ istotne róznice, jesli chodzi o wymagane stçzenie gasnicze, szczególnie, gdy gaszone maj3 byc pozary cieczy palnych.
Podczas uwolnienia gazów nie dochodzi do istotnego obnizenia temperatury otoczenia, gaz gasniczy miesza siç z powietrzem i wraz z nim czçsciowo opuszcza pomieszczenie przez kla-py odci^zaj^ce, które dla gazów obojçtnych maj3 znacznie wiçksz^ powierzchniç niz dla chlorowcopochodnych wçglowodoraw. Spowodowane jest to przez znacznie wiçksze wartosci stçzen gasniczych, czyli tym samym wiçksz^ ilosc gazów obojçtnych niezbçdnych do sku-tecznego dzialania.
Wlasciwosci^ gazu gasniczego, która w sposób miarodajny okresla zachowanie siç gazu po uwolnieniu w okresie utrzymania stçzenia, jest jego gçstosc. Im ciçzsza jest miesza-nina powietrze-gaz gasniczy w porównaniu do powietrza, tym wczesniej bçdzie siç on zbieral w nizej polozonych miejscach pomieszczenia.
Gçstosci wybranych gazów gasniczych zostaly podane w tabeli 1.
8 Schlosser I. Normy i wytyczne dotycz^ce urz^dzen gasniczych gazowych, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urz^dzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004
9 Tuzimek Z., Kubica P., Stale urz^dzenia gasnicze gazowe cz.2 - wprowadzenie do projektowania, http://www.sgsp.edu.pl, 23.07.2009
Tabela 1.
Masa czqsteczkowa i ggstosc gazow gasniczych
Gaz gasniczy Masa czqstecz-kowa g/mol Ggstosc w temp. 15OC i 1013 mbar kg/m3 Ggstosc mieszani-ny do stgzenia pro-jektowego
Dwutlenek w?gla 44 1,87 5,5
Argonite 27 1,12 2,94
Inergen 34 1,44 3,6
Azot 28 1,19 5,4
FM-200 170 7,42 92,75
Zrodlo: Schlosser I. Normy i wytyczne dotycz^ce urz^dzen gasniczych gazowych, IV Konferencja krajowa. Stale urz^dzenia gasnicze (SUG), Jozefow 2004
Analizuj^c dane zawarte w tabeli 1 widoczne jest, ze najwi?ksz^. mas? cz^steczkow^. charak-teryzuje si? gaz gasniczy FM-200 (cecha ta charakteryzuje takze inne chlorowcopochodne w?glowodorow) co jest niew^tpliw^. zalet^, maj^c^ bezposredni wplyw na pojemnosc ciepln^. tej substancji. Wi?ksza pojemnosc cieplna jest najwazniejszym czynnikiem determinuj^cym fakt, ze st?zenie gasnicze FM-200 tak bardzo rozni si? od st?zenia gasniczego innych gazow. Jednak to co jest najwi?ksz^. zalet^ wspomnianego gazu jest rowniez jedn^ z jego istotnych wad. Okres utrzymania st?zenia gasniczego jest w tym przypadku okolo pi?ciokrotnie krot-szy. Jesli zastosujemy odpowiednie rozwi^zania mozemy zapobiec powtornemu zaplonowi materialu palnego. Przykladem moze byc dzialaj^ca w pomieszczeniu klimatyzacja, poniewaz wymusza ona ruch powietrza tym samym zapobiega nadmiernemu opadaniu chmury gazu.10
Innym waznym parametrem, ktory nalezy odpowiednio dobrac jest cisnienie. W przypadku urz^dzen na dwutlenek w?gla ponizej punktu potrojnego dochodzi do oblodze-nia ruroci^gow, dlatego cisnienie minimalne przed dyszami nie powinno byc nizsze niz 10 bar w przypadku instalacji niskocisnieniowych i 14 bar dla instalacji wysokocisnieniowych. Mi-nimalne cisnienie przed dyszami dla chlorowcopochodnych w?glowodorow powinno rowniez
10 Tuzimek Z., Kubica P., Stale urz^dzenia gasnicze gazowe cz.2 - wprowadzenie do projektowania, http://www.sgsp.edu.pl, 23.07.2009
byc powyzej pewnego poziomu w celu zapewnienia odpowiedniej szybkosci odparowania i jednorodnego rozdzielenia w strefie gaszenia. Minimalne cisnienia przed dyszami ustalane s^. przez producentów podzespolów i badane w ramach procedury uznawania podzespolów oraz calych urz^dzen.11
Wyznaczanie stçzenia gasniczego dla okreslonego materialu palnego nastçpuje za pomoc^. prób pozarowych przeprowadzanych w skali laboratoryjnej (przy uzyciu palnika tyglowego) lub w warunkach „rzeczywistych” (próby pozarowe w pomieszczeniach o kubaturze co naj-mniej 100 m3, przy zastosowaniu róznych modeli pozarów np. stos drewniany, heptan w wannie stalowej).
Niestety otrzymana wartosc stçzenia gasniczego jest zalezna od zastosowanej metody wyzna-czania, nawet niewielkie zmiany podczas badania mog^. prowadzic do zmiany wyniku.12
Przy projektowaniu urz^dzen gasniczych jako podstawç przyjmuje siç stçzenie projektowe, które jest otrzymywane w wyniku powiçkszenia stçzenia gasniczego o wspólczynnik bezpieczenstwa. Wartosc tego wspólczynnika wynosi 1,3 (w wiçkszosci aktów normatyw-nych) i zostala przyjçta tak, aby zapewnic skutecznosc dzialania jednoczesnie ograniczaj^c negatywny wplyw na ludzi.
Czas utrzymywania stçzenia powinien zawierac siç w granicach od 10 do 15 minut, czyli szczelnosc pomieszczenia po wyladowaniu powinna byc zachowana przez co najmniej 10 minut. Wymaganie to odnosi siç do wartosci stçzenia gasniczego, poniewaz stçzenie projektowe bçdzie utrzymane tylko przez krótk^ chwilç po wyladowaniu, a wraz z uplywem cza-su stçzenie gazu gasniczego w pomieszczeniu bçdzie malec. Wartosc stçzenia koncowego, czyli po 10 minutach, nalezy przyjmowac jako nie mniejsz^ niz stçzenie gasnicze dla danego typu pozaru. Dla dwutlenku wçgla przyjmuje siç czas utrzymania stçzenia gasniczego 20 minut.
W artykule omówiono dzialanie i wykorzystano do analiz nastçpuj^ce gazy: inergenu jako przedstawiciela obojçtnych gazów gasniczych, FM 200 jako przedstawiciela gazów fluorow-copochodnych i dwutlenku wçgla jako substancji wci^z najczçsciej stosowanej w instalacjach gasniczych gazowych.
11 Schlosser I. Normy i wytyczne dotycz^ce urz^dzen gasniczych gazowych, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urz^dzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004
12 Tuzimek Z., Kubica P., Stale urz^dzenia gasnicze gazowe cz.2 - wprowadzenie do projektowania, http://www.sgsp.edu.pl, 23.07.2009
Mieszaniny gazów
Mieszaniny gazów obojçtnych se wykorzystywane w systemach gasniczych stworzo-nych jako alternatywa dla stalych urz^dzen gasniczych opartych na halonach. S3, one przyjaz-ne dla srodowiska, nie wplywaje negatywnie na warstwç ozonowe, nie rozkladaje siç podczas gaszenia na uboczne produkty rozkladu. Przykladem moze byc mieszanina o nazwie inergen (inne to np. argonite), jest to wysokocisnieniowy srodek bçd^cy mieszanke trzech naturalnie wystçpujecych w atmosferze gazów w nastçpujecym stosunku procentowym: 52% azotu, 40% argonu i 8% dwutlenku wçgla.
Inergen jest uzyteczny do ochrony przestrzeni z wyposazeniem elektronicznym i elementami znajdujecymi siç pod napiçciem. Dziçki temu, ze cechuje go niskie przewodnic-two predu, nie oddzialuje negatywnie na wyposazenie. Chronione pomieszczenia moge byc zarówno przeznaczone, jak równiez nie przeznaczone do przebywania w nich ludzi.
Stçzenie projektowe inergenu waha siç miçdzy 40 a 50% i jest tak dobierane, aby ob-nizyc stçzenie tlenu do wartosci, przy której nie podtrzymywany jest proces spalania. Zawarty w inergenie dwutlenek wçgla oddzialuje na organizm ludzki, ulatwia adaptacjç organizmu na nizszy poziom tlenu w atmosferze po uwolnieniu gazu gaszecego. Stçzenie dwutlenku wçgla po uwolnieniu wynosi okolo 3% w atmosferze. Sprawia to, ze czlowiek zaczyna glçbiej od-dychac (reakcja ta pojawia siç równiez u osób spiecych i nieprzytomnych), prowadzi to do bardziej efektywnego wykorzystania pozostalego tlenu. Maksymalne stçzenie dwutlenku wç-gla po wyzwoleniu inergenu z instalacji moze wyniesc 5%. U ludzi objawia siç to duszno-sciami, bólem glowy, kolataniem serca, jednak nie zagraza to bezposrednio ich zyciu.
Zalety systemów opartych na mieszaninach gazów obojçtnych:
• nie oddzialuje negatywnie na srodowisko naturalne, nie powstaje z niech uboczne produkty rozkladu, nie se toksyczne,
• magazynowanie w postaci gazowej, zapobiega zamgleniu pomieszczen przy wylocie z dysz gasniczych -tak wiçc widocznosc np. dróg ewakuacyjnych pozostaje bez zmian,
• po zadzialaniu stçzenie tlenu jest redukowane do poziomu, przy którym nie jest moz-liwy dalszy proces spalania.
Wady systemu:
• ze wzglçdu na brak mozliwosci skroplenia, koniecznoscie jest przetrzymywanie w butlach pod cisnieniem, które zajmuje duze powierzchnie.
• wymagane jest , aby w krótkim czasie po wyladowaniu mieszanina ta stanowila 40 -50% objçtosci pomieszczenia, powoduje to powstawanie po wyladowaniu nadcisnien i tym samym koniecznosc stosowania klap odciezajecych o duzej powierzchni,
• odleglosc pomiçdzy punktem skladowania gazu, a miejscem wyladowania nie powin-na przekraczac 100 metrów,
Typowe pomieszczenia w których stosuje siç systemy oparte na mieszaninach gazów
to:
• serwerownie,
• pomieszczenia przetwarzania danych,
• montazownie radiowe i telewizyjne,
• magazyny olejów i alkoholi,
• centrale telefoniczne,
• pomieszczenia komputerowe,
• centra danych,
• magazyny z nosnikami informacji,
• skarbce,
• rozdzielnie elektryczne,
• pracownie odnawiania dziel sztuki,
• zaklady zajmujece siç inzynierie chemiczne,
• magazyny i przetwórnie farb i lakierów,
• pomieszczenia diagnostyki medycznej.
Chlorowcopochodne wçglowodorôw
Dzialanie gasnicze chlorowcopochodnych wçglowodorôw polega na fizycznym schlo-dzeniu srodowiska pozaru. Naleze on do tej samej klasy srodków, które maje zastosowanie w chlodnictwie i se srodkiem efektywnie przenoszecym cieplo. Odbieraje energiç cieplne plomieniom w taki sposób, ze reakcja spalania nie moze byc podtrzymywana, poniewaz na-stçpuje przerwanie tzw. trójketa spalania (tlen, energia cieplna, material palny). Odbieraje energiç cieplne, której obnizenie ponizej poziomu charakterystycznego dla kazdej substancji powoduje przerwanie procesu spalania.
Wysoka temperatura oraz produkty spalania niebezpieczne dla ludzi i elektroniki pojawiaje siç niemal natychmiast po wybuchu pozaru. Systemy se projektowane w taki sposób, by uzyskac minimalne stçzenia projektowe w maksimum 10 sekund. Szybkie dzialanie
i wlasciwosci gasnicze pomagaje zapobiegac nastçpstwom pozarów. Na podstawie przepro-wadzonych testów pozarowych zostaly ustalone poziomy skutecznych stçzen gasniczych po-szczególnych srodków tego typu dla róznych materialów. W praktyce podczas projektowania instalacji gasniczych przyjmowane se wyzsze stçzenia projektowe. Zgodnie z norme NFPA, wspólczynnik bezpieczenstwa, o jaki podwyzszane se podstawowe stçzenia gasnicze, wynosi 20%. Zgodnie zas z norme ISO i zaleceniami CNBOP wspólczynnik bezpieczenstwa powi-nien wynosic 30%.
Wzglçdnie wysoka temperatura wrzenia chlorowcopochodnych wçglowodoraw chroni urze-dzenia elektroniczne przed niebezpieczenstwem szoku termicznego, który móglby wystepic w przypadku zastosowania innych srodków gasniczych takich jak np. CO2. Ponadto nie prze-wodze one predu oraz nie se korozyjne. Mozna go wiçc stosowac do zabezpieczenia sprzçtu pod napiçciem.
Wlasciwosci fizyczne srodka gasniczego ograniczaje ryzyko powstania szkód w zabezpieczanych pomieszczeniach oraz uszkodzenia elementów konstrukcyjnych z powodu nadcisnienia, co moze siç zdarzyc podczas wyzwolenia obojçtnych gazów gasniczych.
Jesli chodzi o bezpieczenstwo ludzi to badania U.S. EPA (Agencja Ochrony Srodowiska Sta-nów Zjednoczonych), pokazuje, ze np. FM 200 w stçzeniu do 9%, mozna stosowac w pomieszczeniach zajmowanych przez ludzi bez zadnych ograniczen, a w stçzeniu do 10,5% przy ograniczeniu czasu ekspozycji ludzi na jego dzialanie.13
Zalete, która moze byc w pewnych warunkach istotna to niewielkie wymagania w stosunku do powierzchni skladowania butli z gazem. W sytuacji, kiedy liczy siç kazdy metr po-wierzchni, jest to szczególnie istotne.
Glówne zalety chlorowcopochodnych wçglowodoraw:
• se szybko uwalniany,
• gwarantuje bezpieczenstwo ochranianemu sprzçtowi,
• se stosunkowo bezpieczne dla srodowiska, jesli posiadaje tzw. zerowy potencjal nisz-czenia warstwy ozonowej potwierdzony odpowiednimi badaniami,
• moge byc stosowane do gaszenia pozarów sprzçtu elektrycznego pod napiçciem,
• nie powoduje powstawania tzw. szoku termicznego dla elektroniki,
• nie powoduje powstawania osadów i zabrudzen po zastosowaniu do gaszenia pozaru. Wady chlorowcopochodnych w^glowodorów:
13 Fire Protection Handbook Nineteenth Edition , Arthur E. Cote Quincy, Massachusetts 2003
• czas wyladowania nie moze przekroczyc 10 sekund ze wzglçdu na wytwarzajece siç szkodliwe substancje rozkladu w wyniku kontaktu gazu z plomieniami i gorecymi powierzchniami,
• ograniczona wysokosc instalowania dysz,
• mozliwosc instalowania w pomieszczeniach, w których temperatura nie spada ponizej -100C i nie przekracza +550C w zadnym momencie,
• wyzwoleniu gazu towarzysze nastçpujece zjawiska: podmuch (powstanie silnych pre-dów powietrza zdolnych przesuwac luzne elementy wyposazenia biura), halas (o dosc duzym natçzeniu nie powodujecym jednak uszkodzenia sluchu), zamglenie (w chwili wyzwolenia gazu nastçpuje zamglenie w poblizu dysz, które ogranicza widzialnosc i znika w krótkim czasie po calkowitym wypuszczeniu gazu).
Dwutlenek wçgla CO2
Dwutlenek wçgla (CO2) jest najstarszym srodkiem gasniczym gazowym stosowanym w stalych urzedzeniach gasniczych. Jest to bezbarwny, bezwonny, nie przewodzecy predu gaz obojçtny. Ze wzglçdu na swoje wlasciwosci duszece stopniowo jest wypierany przez inne srodki, w obszarach stalego przebywania ludzi. Niemniej jednak, stanowi on dobre rozwieza-nie dla ochrony technologii w przemysle. Glówne zalety CO2 to wysoka skutecznosc gasnicza oraz niska cena. Systemy CO2 poprawnie zaprojektowane, które uwzglçdnily systemy bezpie-czenstwa personelu nie musze stanowic niebezpieczenstwa, o ile se poprawnie eksploatowane i serwisowane przez firmy wyspecjalizowane w tym zakresie.
Konstrukcja pomieszczen chronionych urzedzeniem gasniczym przez calkowite wypelnienie powinna posiadac szczelne sciany i drzwi, aby odpowiednio dlugo mozliwe bylo zapewnienie wymaganego stçzenia. Otwory powinny siç samoczynnie zamykac, a urzedzenia wentylacyj-ne wyleczac przed lub przynajmniej jednoczesnie z uruchomieniem urzedzenia gasniczego i pozostawac zamkniçte w czasie gaszenia. Urzedzenia gasnicze moge byc w zaleznosci od potrzeb uruchamiane samoczynnie i rçcznie lub tylko rçcznie. Zadzialanie mechanizmu uru-chamiajecego powinno powodowac zadzialanie calego urzedzenia gasniczego lecznie z wy-konaniem funkcji pomocniczych takich, jak: wyslanie sygnalów alarmowych, wyleczenie urzedzen wentylacyjnych, pomp, przenosników, grzejników, zasuw, zaluzji itp. Wszystkie urzedzenia nalezy lokalizowac, instalowac i odpowiednio zabezpieczac tak, aby nie podlegaly uszkodzeniom mechanicznym, chemicznym i innym, które moge miec ujemny wplyw na ich dzialanie. Urzedzenia uruchamiane samoczynnie powinny byc sterowane przez elementy sys-
temu sygnalizacji pozarowej posiadajece certyfikat i swiadectwo dopuszczenia. Przy stoso-waniu do wykrywania pozaru czujek dymu lub plomienia, urzedzenie gasnicze nalezy zapro-jektowac tak, aby zadzialalo w wyniku zaistnienia koincydencji liniowej lub strefowej.
Do obliczenia potrzebnej ilosci dwutlenku wçgla podstawowym parametrem jest kubatura pomieszczenia, rodzaj materialu chronionego, powierzchnia niezamykanych otworów (nalezy pamiçtac, ze niedopuszczalne se otwory w podlodze) i wentylacja. Od kubatury nalezy odli-czac objçtosc stalych elementów konstrukcyjnych, jak: kolumny, belki itp.
W przypadku dwóch lub wiçkszej liczby poleczonych kubatur, pomiçdzy którymi moze wy-stepic „swobodny przeplyw” dwutlenku wçgla lub pozar móglby rozprzestrzenic siç z jednego pomieszczenia do drugiego, ilosc dwutlenku wçgla powinna równac siç sumie ilo-sci obliczonych dla kazdej kubatury. Jezeli jedna kubatura wymaga stçzenia wiçkszego niz normalne, we wszystkich poleczonych kubaturach nalezy stosowac stçzenie wyzsze. Czas rzeczywisty wyladowania obliczonej wymaganej masy dwutlenku wçgla m powinien byc nie dluzszy niz 60 sekund.
Dwutlenek wçgla powinien byc magazynowany w taki sposób, aby byl zawsze gotowy do uzycia. Gdy urzedzenie gasnicze zabezpiecza jeden lub wiçcej obiektów chronionych, w szczególnych przypadkach moze byc potrzebna 100% rezerwa masy dwutlenku wçgla. W pozostalych przypadkach, przy ustaleniu wielkosci rezerwy dwutlenku wçgla, nalezy brac pod uwagç przede wszystkim czas potrzebny do przywrócenia urzedzenia do stanu gotowosci. Zbiorniki z dwutlenkiem wçgla wraz z odpowiednimi zaworami, mechanizmami uruchamia-jecymi i innymi urzedzeniami powinny byc, w miarç mozliwosci, zlokalizowane w pomieszczeniu nie zagrozonym pozarem. Pomieszczenie to powinno byc usytuowane w poblizu przestrzeni chronionych i latwo dostçpne. Pomieszczenie, w którym znajduje siç zbiorniki z dwutlenkiem wçgla, powinno byc zabezpieczone przed wejsciem osób nieupo-waznionych. W pewnych przypadkach i za zezwoleniem wlasciwej jednostki dopuszcza siç lokalizacjç zbiorników z dwutlenkiem wçgla w pomieszczeniach chronionych.
Alternatywne Systemy Gasnicze Aerozole gasnicze
Generatory aerozoli gasniczych wytwarzanych pirotechnicznie se to metalowe pojem-niki wypelnione substancje, która pod wplywem spalania generuje aerozol gasniczy. Moze on byc wytwarzany dwoma sposobami:
• pirotechnicznie, wytwarzanie w wyniku spalania srodka aerozolotwórczego,
• pneumatycznie, wytwarzanie w wyniku podania strumieniem sprçzonego gazu bardzo rozdrobnionego proszku (srednice ziaren rzçdu 0,001mm) podobnie jak ma to miejsce w gasnicach proszkowych.
Gaszenie generatorem gasniczym polega na zapaleniu srodka aerozolotwórczego, na-stçpstwem czego jest intensywne wydzielanie w produktach spalania aerozolu gasniczego do obszaru pozaru. Gaszenie pozaru aerozolem polega na przerwaniu lancucha reakcji spalania -inhibicji rodników spalania - czyli zwiezaniu niestabilnych molekul plomienia przez aktywne czesteczki substancji (metali alkalicznych) wchodzecych w sklad aerozolu.
Aktywacja generatora moze nastepic elektrycznie poprzez system automatycznego wykrywa-nia pozaru albo rzadziej termicznie poprzez samoistne zapalenie termoczulego zaprojektowa-nego na odpowiednie temperaturç lontu (spelniajecego podobne funkcjç jak ampulka lub za-mek topikowy w tryskaczu). Produktem spalania substancji zawartej w metalowym pojemni-ku jest aerozol gasniczy o wlasciwosciach fizyko-chemicznych zblizonych do proszków ga-sniczych klasy BC i dzialajecych w podobny sposób na plomien. Aerozole skladaje siç z duzo mniejszych drobin, maje one duzo wiçksze powierzchnie wlasciwe i dziçki temu przy tej sa-mej masie medium gasniczego rozwijaje znacznie wiçksze powierzchniç oddzialywania w plomieniu, co powoduje, ze bardziej skutecznie gasze plomienie.14
Generatory moge byc stosowane w pomieszczeniach zamkniçtych, do gaszenia niektórych cial stalych i plynnych materialów palnych oraz instalacji elektrycznych niskiego i sredniego napiçcia.
Pod warunkiem wlasciwego doboru i zastosowaniu z uwzglçdnieniem wlasciwych przepisów moge zostac wykorzystane do ochrony pomieszczen produkcyjnych i magazynowych, labora-toriów, skarbców, muzeów, archiwów, bibliotek, pomieszczen technicznych w teatrach, ki-nach, urzçdach, szkolach itp. oraz systemów i instalacji energetycznych i elektroenergetycz-nych (np. tunele i szyby kablowe, stacje transformatorowe, stacje przeleczajece i przekaznikowe).
Zalety urzedzen gasniczych aerozolowych:
• nie powoduje obnizenia zawartosci tlenu w atmosferze pomieszczenia, ponizej do-puszczalnego minimum,
• nie szkodze warstwie ozonowej wokól Ziemi,
• nie wymagaje: skomplikowanych instalacji rurowych, zbiorników wodnych ani cisnieniowych, urzedzen pomocniczych (np. sprçzarki, pompy, dysze, zawory
14 Zbrozek P. Generatory aerozoli gasniczych wytwarzanych pirotechnicznie, Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2006 nr 2, 3, 4
itp.), wydzielonych pomieszczen przeznaczonych na umieszczenie urzedzen systemu gaszenia (zbiorniki, sprçzarki, pompy itp.),
• latwosc demontazu oraz zmiany jego usytuowania w przypadku remontów lub zmian przeznaczenia pomieszczen,
• eksploatacja generatorów nie pociega za sobe prawie zadnych kosztów - praktycznie nie wymagaje one konserwacji,
• magazynowanie, transport i montaz generatorów jest latwy i bezpieczny,
• se lekkie i posiadaje niewielkie rozmiary w porównaniu z innymi stalymi urzedzenia-mi gasniczymi,
Wady urzedzen gasniczych aerozolowych:
• wykazuje nieskutecznosc przy pozarach, przy których spalanie jest bezplomieniowe lub, przy których tlen nie jest dostarczany z powietrza, niska skutecznosc przy poza-rach glçboko posadowionych, pozarach materialów tlecych siç, zarzecych siç lub zwçglajecych siç (ograniczaje siç do kontrolowania takiego pozaru),
• generatorów aerozolu nie wolno bezwzglçdnie stosowac do gaszenia materialów zapa-lajecych siç samorzutnie w powietrzu, materialów wybuchowych i pirotechnicznych, materialów ulegajecych samorzutnemu rozkladowi lub polimeryzacji, metali - pozary grupy D,
• posiadaje tendencjç do osiadania w przestrzeniach, w których wystçpuje przeszkody w swobodnym rozchodzeniu siç aerozolu,
• mozliwosc uszkodzenia materialów i aparatury wrazliwych na zanieczyszczenia- ae-rozol (np. aparatura elektroniczna wymagajeca czystego srodowiska, niektóre czyste procesy technologiczne),
• mozliwosc uszkodzenia materialów i aparatury wrazliwych na wysokie pH. Aby temu zapobiec osiadly z aerozoli pyl, zuzel, jaki i zuzyte generatory nalezy mozliwie szyb-ko usunec,
• mozliwosc termicznego uszkodzenia elementów polozonych bezposrednio pod pracu-jecym generatorem i w zasiçgu bezposredniego oddzialywania strumienia,
• pomimo ze generatory moge tworzyc instalacjç gasnicze w obiekcie budowlanym, nie zostaly one objçte mandatem Komisji Europejskiej zharmonizowanym z Dyrektywe Budowlane 89/106/EWG
Systemy inertyzujqce
Systemy zapobiegania powstawania pozarów oparte na redukcji w sposób ciegly stçzenia tlenu w srodowisku, w którym prawdopodobne jest zaistnienie pozaru. System tego typu wydaje siç bardzo obiecujecym rozwiezaniem i warto zapoznac siç z podstawowymi zasadami jego dzialania, praktycznym wykorzystaniem oraz zaletami i wadami uzytkowa-nia.15
System redukcji tlenu powoduje obnizenie stçzenia tlenu w pomieszczeniu do takiej wartosci, przy której nie moze zaistniec proces palenia, jak równiez nie moze dojsc do eksplozji. Zasa-da dzialania podobna jest do dzialania gazowych systemów gaszenia pozarów (np. na dwutlenek wçgla, mieszankç argonu i azotu). Istnieje jednak jedna zasadnicza róznica. Podczas gdy gazowe systemy gaszenia uruchamiaje siç dopiero w momencie wykrycia oznak pozaru, o tyle systemy redukcji tlenu instaluje siç w celu nie dopuszczenia do powstania pozaru. Chro-nione pomieszczenie zostaje wypelnione azotem w takiej ilosci, aby stçzenie tlenu zmniejszy-lo siç do wartosci stçzenia projektowego, które jest o 1% nizsze niz granica zapalnosci (war-tosc granicy zapalnosci waha siç pomiçdzy 12% a 18% w zaleznosci od rodzaju substancji), w praktyce stçzenie tlenu trzeba zmniejszyc jeszcze o ok. 0,5 procenta w celu zrównowazenia ewentualnych b^dów metody pomiarowej i niedokladnosci urzedzen pomiarowych.16 Zalety systemu redukcji tlenu:
• pelnienie funkcji prewencyjnej,
• brak szkód powodowanych przez ogien, dym i akcje gasnicze,
• brak falszywych alarmów, które np. w obiektach z instalacje tryskaczowe moge byc bardzo kosztowne,
• systemy tego typu stanowie alternatywç dla innych systemów chroniecych pomieszczenia, w których znajduje siç instalacje wazne dla funkcjonowania infra-struktury krytycznej, a których wszelkie zaklócenia dzialania wieze siç z zagroze-niem dla ludzi i srodowiska poniewaz ich celem jest zapobieganie pozarom, a nie ich gaszenie, wiçc teoretycznie zjawisko pozaru w przestrzeni chronionej nie po-winno wystepic,
• brak szkodliwego wplywu instalacji na srodowisko naturalne, zarówno przy pra-widlowym funkcjonowaniu, jak równiez w przypadku ewentualnej awarii.
Wady systemów redukcji tlenu:
15 Sowa T., Systemy redukcji tlenu. Analiza praktycznego wykorzystania. Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2008 nr 4
16 Sowa T., Systemy redukcji tlenu. Analiza praktycznego wykorzystania. Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2008 nr 4
• koniecznosc ograniczenia czasu przebywania ludzi w tych pomieszczeniach, sprawia to, ze zostaje znacznie zawçzone mozliwosci ich praktycznego zastosowania,
• w magazynach wysokiego skladowania, problem moze stanowic stopien zwarcia wnç-trza budynku, czçstotliwosc wwozenia lub wywozenia towarów, róznica temperatur wewnetrz magazynu i w jego otoczeniu oraz jego wysokosc.17 Wieze siç to z wysokimi kosztami eksploatacji, co na pewno nie zadowoli inwestora i uzytkowników.
• kwestia wlasciwego zaprojektowania instalacji, co z cale pewnoscie nie jest zadaniem latwym. Nawet jesli instalacja zostanie zaprojektowana wlasciwie, to zaden projektant nie ustrzeze siç nieplanowanych zmian aranzacji wnçtrza, które moge spowodowac, ze system nie bçdzie wlasciwie spelnial swojej roli.
• trudnym zadaniem jest zapewnienie odpowiedniej szczelnosci pomieszczen. Wieze siç to z dodatkowymi nakladami finansowymi, które trzeba doliczyc do kosztów instala-cji.
• obecny stan aktów prawnych w Polsce, które nie uwzglçdniaje mozliwosci zastosowania tej technologii, a co za tym idzie ich uzycie do ochrony przestrzeni nie powoduje obnizenia wymagan z zakresu bezpieczenstwa pozarowego. Fakt ten moze zniechçcic wielu inwestorów.
Systemy redukcji tlenu moge znalezc zastosowanie szczególnie w obiektach, w których niemozliwe do zaakceptowania se jakiekolwiek straty, zarówno te spowodowane przez pozar i dzialania gasnicze, jak równiez straty, do których dojdzie w wyniku zaistnienia fal-szywego alarmu.
Porównanie stalych urzedzen gasniczych Skutecznosc gasnicza
Skutecznosc gasnicza, czyli zdolnosc systemu gasniczego do ugaszenia pozaru mode-lowego jest zlozone funkcje wielu parametrów srodka gasniczego takich jak:
• urzedzenia gasnicze wykorzystujece wodç: energia kinetyczna strumienia, objçtosc strumienia, gçstosc, srednica kropli wody,
• urzedzenia gazowe: stçzenie, sposób dzialania (obnizanie stçzenia tlenu, dzialanie chemiczne), ciçzar wlasciwy, czas retencji,
17 Sowa T., Systemy redukcji tlenu. Analiza praktycznego wykorzystania, Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2008 nr 4
• urzedzenia dzialajece na zasadzie inercji: szczelnosc pomieszczenia, stçzenie tlenu,
• urzedzenia aerozolowe: miejsce umieszczenia generatora, uklad pomieszczenia, rodzaj palecej siç substancji.
Skutecznosc gasnicza stalych instalacji gasniczych zalezy jednak w glównej mierze od: wlasnosci fizykochemicznych spalajecej siç substancji, sposobu skladowania materialów pal-nych, wlasciwego zaprojektowania i wykonania instalacji pod wzglçdem jakosciowym i ilosciowym, przyczyny powstania pozaru, momentu rozpoczçcia gaszenia, efektywnej po-wierzchni gaszenia, intensywnosci zraszania.
W przypadku urzedzen gasniczych bazujecych na wodzie kluczowe rolç w skutecznym gaszeniu pozarów odgrywaje mechanizmy gasnicze oparte na chlodzeniu (od-bieraniu strumienia ciepla przez czynniki zewnçtrzne w stosunku do pozaru). Ze wzglçdu na sposób oddzialywania na strefç spalania mozna je podzielic na:
• zwiçkszajece straty ciepla z procesu spalania do otoczenia - na przyklad poprzez za-stosowanie instalacji mglowych do chlodzenia strefy spalania,
• zmniejszajece szybkosc zasilania plomienia parami cieczy lub produktami pirolizy materialu stalego - schladzania powierzchni cieczy lub ciala stalego wode z dodatkami lub piane,
• niedopuszczajece do nagrzania siç materialów palnych do temperatury pirolizy -schladzanie wode materialów narazonych na dzialanie promieniowania cieplnego. Nastçpujece srodki gasnicze nie se oparte na wodzie i nie maje dzialania chlodzecego
lub oddzialywanie to jest nieistotne dla procesu spalania:
• aerozole gasnicze - dzialaje antykatalitycznie oraz rozcienczajeco (dzialanie fizyczne)
• obojçtne gazy gasnicze - gazy nie oddzialuje chemicznie z plomieniem, dzialaje rozcienczajeco,
• zamienniki halonów - w niewielkim stopniu ochladzaje srodowisko, dzialaje glównie fizycznie. Se to chlorowcopochodne wçglowodoraw nie zawierajece w swojej struktu-rze bromu.
Substancje tego typu z definicji przeznaczone se do stosowania wylecznie w przestrzeniach zamkniçtych.
Porównujec stale urzedzenia gasnicze pod wzglçdem skutecznosci gasniczej trudno jest wykazac wyzszosc którekolwiek z rozwiezan, poniewaz ich grupy docelowe zastosowa-nia czçsto se rozbiezne. Jednak posilkujec siç wymaganiami standardów, wedlug których se one badane i dopuszczane przez jednostki badawczo rozwojowe na calym swiecie, mozna
stwierdzic, ze charakteryzuje siç wystarczajecymi mozliwosciami gasniczymi do dedykowa-nych dla nich zastosowan.
Zakres praktycznego zastosowania
Budynki mieszkalne i uzytecznosci publicznej
Najlepszym rozwiezaniem biorec pod uwagç charakter tego typu obiektów i stale obecnosc ludzi jest zastosowanie urzedzen tryskaczowych lub mglowych.
Budynki wielko kubaturowe i otwarte przestrzenie
Przez budynki wielko kubaturowe i otwarte rozumie siç obiekty o powierzchniach kil-ku tysiçcy m2, posiadajecych znaczne wysokosci oraz duze nieszczelnosci. Do ochrony prze-ciwpozarowej nie mozna stosowac urzedzen gasniczych gazowych oraz aerozolowych ze wzglçdu na trudnosci z osiegniçciem i utrzymaniem stçzenia gasniczego. Jedynym rozwieza-niem jest stosowanie tryskaczy lub ewentualnie po przeprowadzeniu analizy warunków bu-dowlano-technicznych i zagrozen, mgly wodnej, choc nalezy zwrócic uwagç ze na swiecie se juz przypadki wykorzystania systemów stalej redukcji tlenu do zabezpieczania magazynów. Serwerownie
Generalnie do ochrony serwerowni stosuje siç tylko takie rozwiezania, które posiadaje odpowiednie certyfikaty. Niestety ogranicza to wybór rozwiezania zaledwie do kilku srodków gasniczych. W momencie wyboru sposobu ochrony serwerowni konieczne jest zastanowienie siç nad doborem srodka gasniczego. W przypadku malych powierzchniowo serwerowni, war-to zastanowic siç nad chlorowcopochodnymi wçglowodoraw, które sprawdzaje siç jako sro-dek gasniczy w pomieszczeniach, gdzie znajduje siç szczególnie wrazliwe urzedzenia elek-troniczne. Waznym faktem przemawiajecym na niekorzysc chlorowcopochodnych wçglowo-dorów jest ich niekorzystny wplyw na urzedzenia. Moge one, jesli nie zostanie zapewniony wlasciwy czas osiegniçcia stçzenia gasniczego, powodowac wzmozone korozjç ze wzglçdu na wydzielajece siç substancje toksyczne podczas kontaktu z plomieniami i gorecymi po-wierzchniami.
Natomiast, jezeli jest to serwerownia, skladajeca siç ze sprzçtu o duzej mocy obliczeniowej i duzych pojemnosciach macierzy dysków, to lepszym rozwiezaniem wydaje siç zastosowanie stalego urzedzenia gasniczego bazujecego na gazach obojçtnych. Glówne zalety takiego rozwiezania to: brak utraty przejrzystosci powietrza w trakcie wyzwolenia srodka gasniczego, przez co, obsluga znajdujeca siç wewnetrz ma szansç na bezpieczne ewakuacjç, choc wciez istnieje zagrozenie odniesienia obrazen ciala spowodowanych np. gazem wyplywajecym z dyszy, dlatego m.in. stosuje siç czas na ewakuacjç. Nalezy pamiçtac, ze zastosowanie CO2
do serwerowni moze spowodowac zagrozenie dla personelu oraz dla wyposazenia elektro-nicznego.
Gazy obojçtne se bardzo skuteczne, daje mozliwosc umieszczenia butli w odleglosci do 100 metrów od pomieszczen bronionych. Dodatkowo poprzez zastosowanie zaworów kierunko-wych, w urzedzeniach wielostrefowych, mozna znacznie zredukowac koszty instalacji. Niestety gazy obojçtne podobnie jak chlorowcopochodne wçglowodoraw wymagaje zastoso-wania klap odciezajecych, czçsto o dosc duzej powierzchni. Powinny one byc tak dobrane, aby stçzenie tlenu oraz cisnienie powietrza zawieralo siç w okreslonym przedziale, co nie we wszystkich pomieszczeniach jest latwe do zrealizowania.
W ostatnim czasie dosyc glosno jest o wykorzystaniu do gaszenia pozarów w serwerowniach mgly wodnej, która jest bezpieczna dla ludzi . Jednak wsród ewentualnych nabywców wciez istnieje duze obawy co do skutecznosci takiego rozwiezania i oddzialywania na sprzçt elek-troniczny. Przeprowadzone zostalo wiele prób (szczególnie przez producentów w formie po-kazów), które wskazuje, ze mgla wodna nie stanowi powaznego zagrozenia dla urzedzen elektronicznych. Jednak w rzeczywistosci prawdopodobienstwo uszkodzenia istnieje i taki fakt moze byc nie do zaakceptowania gdy chronimy bardzo kosztowny sprzçt. Dlatego wciez malo jest zainstalowanych stalych urzedzen gasniczych na mglç wodne w serwerowniach.
Elementem, na który bez wetpienia trzeba zwrócic uwagç, se warunki stawiane przez ubezpieczyciela. W takim przypadku moze siç okazac, ze ze wzglçdu na jego wymagania jedynym rozwiezaniem jest wybór srodka gasniczego posiadajecego niezbçdne certyfikaty (CNBOP, UL, FM, LPC, VdS).
Nieodzowne moze okazac siç zainstalowanie w poleczeniu ze stalym urzedzeniem gasniczym systemu wczesnej detekcji dymu. Pozwoli on na wczesne wykrycie pozaru i natychmiastowe rozpoczçcie dzialan gasniczych.
Pomieszczenia z urzadzeniami pod napiçciem
W przestrzeniach z urzedzeniami pod napiçciem problem stanowi m.in. przewodnosc wody, co powoduje, ze stosowanie instalacji tryskaczowych w pomieszczeniach z urzedzeniami elektroenergetycznymi nie jest mozliwe. Koncepcje ochrony odpowiednie do wystçpujecego tam zagrozenia pozarowego jest zastosowanie urzedzen gasniczych na gazy obojçtne lub fluorowcopochodne wçglowodorów, sluzecych do ochrony pomieszczen lub ochrony miejscowej, zainstalowanych w rozdzielniach, urzedzeniach sterujecych i innych urzedzeniach szczególnego rodzaju.
Skladowiska cieczy palnych
Ze wzglçdu na masç wlasciwe i cechy wielu cieczy palnych, powodujece, ze nie mieszaje siç one od razu z wode, istnieje niebezpieczenstwo, ze pozar po podaniu wody nie zostanie ugaszony, lecz jeszcze bardziej siç rozprzestrzeni. Do gaszenia cieczy palnych
o znacznej objçtosci (powyzej kilku m3) lub cieczy mogecych spalac siç na stosunkowo duzej powierzchni (powyzej kilku m2) oraz cieczy palnych o temperaturze zaplonu ponizej 328,15 K (55OC) (pozary grupy B) nie zaleca siç stosowania aerozoli gasniczych.18 Rozwiezaniem moze byc uzycie urzedzen tryskaczowych z dozowaniem srodków pianotwór-czych tworzecych film wodny. Urzedzeniami szczególnie nadajecymi siç do ochrony prze-strzeni skladowania cieczy palnych, se urzedzenia gasnicze gazowe i pianowe.
Dokonujec wyboru systemu gasniczego, nalezy wziec pod uwagç typ cieczy, z jakimi mamy do czynienia. Jesli se to bazy paliw o pojemnosciach kilkuset metrów szesciennych, to trzeba miec swiadomosc, ze zaden system nie bçdzie w stanie ugasic pozaru takiego zbiornika, a jedynie moze pelnic funkcjç pomocnicze dla dzialan prowadzonych przez straz pozarne. Urzadzenia transportu pneumatycznego
Duza prçdkosc transportu i wydzielania siç malych ilosci ciepla sprawiaje, ze w urzedzeniach transportu pneumatycznego wymagane jest zastosowanie szczególnie do-stosowanych urzedzen wykrywania i gaszenia pozarów. Dla tego typu urzedzen transporto-wych opracowane zostaly specjalne urzedzenia do gaszenia lub usuwania iskier, dziçki któ-rym niebezpieczenstwo przeniesienia siç lub wprowadzenia iskier do znajdujecych siç za nimi przestrzeni zagrozonych wybuchem zostaje zmniejszone odpowiednio do poziomu istniejece-go zagrozenia.19
Silosy, zasobniki, urzadzenia filtruiace
W celu opanowania pozarów bezplomieniowych lub w celu zapobiezenia wybuchom pylów stosowane se urzedzenia inertyzujece. Jako urzedzenia gasnicze mozna zastosowac urzedzenia gasnicze gazowe wykorzystujece dwutlenek wçgla, szczególnie w przypadku materialów pçczniejecych pod wplywem wody. Zasadniczo jest zalecane, aby silosy i urzedzenia do filtrowania byly oddzielone od innych budynków, przy pomocy elementów oddzielen bu-dowlanych lub zachowania odpowiednich odleglosci.
Frytkownice
Rozgrzane oleje w frytkownicach i przestrzeniach kuchennych nie moge byc gaszone wode, poniewaz na skutek natychmiastowego odparowania wody nastçpuje wyrzuty tluszczu.
18 VdS 2377:1998-12 Sprinkleranlagen - Grenzen der Einsatzmöglichkeiten
19 VdS 2377:1998-12 Sprinkleranlagen - Grenzen der Einsatzmöglichkeiten
W przestrzeniach tych zaleca siç stosowac urzedzenia na mglç wodne lub wykorzystujece proszek gasniczy.
Przestrzenie zagrozone wybuchem
W zakladach, w których podczas produkcji moze wystepic zwiçkszone odkladania siç pylu lub oddzielanie siç wlókien i drobin w wyniku zmechacenia, (np. w przemysle papierni-czym, wlókienniczym, drzewnym) nalezy liczyc siç z tym, ze ze wzglçdu na szybkie rozprze-strzenianie siç pozaru - bez wydzielenia dostatecznej ilosci ciepla w jego fazie poczetkowej -przekroczone zostane mozliwosci (wydajnosc) urzedzenia tryskaczowego.20 W takich przy-padkach wazniejsze jest zastosowanie zabezpieczen przeciwwybuchowych.
Niezawodnosc dzialania
Szybkosc reakcji i ugaszenia pozaru daje wymierne oszczçdnosci w kwotach, czçsto wielokrotnie przewyzszajecych koszt wykonania instalacji. Przeprowadzono badania pod ke-tem kosztów przerwy eksploatacyjnej spowodowanej przez pozar, w zaleznosci od rodzaju chronionego pomieszczenia i czasu trwania przerwy eksploatacyjnej. Przykladowo pozar w serwerowi duzej sieci telefonii komórkowej moze spowodowac straty wynoszece nawet kilka milionów zlotych na godzinç. Widoczne jest jak ogromne koszty wieze siç z wszelkiego rodzaju przerwami technologicznymi. Przy takich kwotach koszty instalacji gasniczej wydaje siç niewspólmiernie niskie, w kontekscie niemoznosci przywrócenia sprawnosci instalacji w krótkim okresie czasu. Ugaszenie pozaru we wczesnej fazie to najskuteczniejszy sposób unikniçcia przestojów produkcyjnych, szkód oraz zwiezanych z nimi kosztów napraw. Na rysunku 2 przedstawiono glówne przyczyny niezadzialania stalych urzedzen gasniczych, natomiast na rysunku 3 przyczyny nieskutecznego dzialania SUG-ów.
20 VdS 2377:1998-12 Sprinkleranlagen - Grenzen der Einsatzmöglichkeiten
Ryc. 2. Glowne przyczyny niezadzialania stalych urz^dzen gasniczych
Zrodlo: Opracowanie wlasne na podstawie: John R. Hall U.S. experience with sprinklers and other automatic fire extinguishing equipment. NFPA January 2009
Ryc. 3. Glowne przyczyny niewlasciwego zadzialania stalych urz^dzen gasniczych
Zrodlo: Opracowanie wlasne na podstawie: John R. Hall U.S. experience with sprinklers and other automatic fire extinguishing equipment. NFPA January 2009
Analizujec wykres pokazany na rysunku 3 widoczne jest, ze bardzo istotn^ kwesti^ przy stalych urz^dzeniach gasniczych jest ich wlasciwe zaprojektowanie i zainstalowanie na obiekcie. Profesjonalizm firm zajmuj^cych si? t^ dziedzin^ poparty odpowiednie wiedze i doswiadczeniem pracownikow jest kluczem do sukcesu w zakresie niezawodnosci systemow.
Waznym aspektem jest rowniez analiza kosztow zadzialania instalacji w wyniku fal-szywego alarmu. Trudno jednoznacznie okreslic, co jest kosztowniejsze, czy zniszczenia spowodowane przez wod?, ktora jest tanim srodkiem gasniczym, czy moze zadzialanie instalacji gazowej, ktora co prawda nie powoduje szkod, natomiast ponowne napelnienie butli wi^ze si? z kosztami rz?du kilkuset tysi?cy zlotych, z kolei zadzialanie instalacji aerozolowej, powoduje, ze po jej wyzwoleniu niezb?dny jest trudny i klopotliwy proces sprz^tania przy pomocy specjalistycznego sprz?tu.
Urz^dzenia tryskaczowe stanowie na calym swiecie, ze wzgl?du na swa uznane niezawod-nosc, najskuteczniejszy srodek ochrony przeciwpozarowej w budynkach zakladow przemy-slowych, handlowych czy uslugowych. Niezawodnosc zapewniana jest przez odpowiednie dostosowanie urz^dzen do poziomu zagrozenia chronionych przestrzeni i urz^dzen. Zastoso-wanie urz^dzen natrafia na swoje granice tam, gdzie srodek gasniczy, sposob dzialania i czulosc urz^dzenia tryskaczowego nie se odpowiednie do istniejecego zagrozenia pozaro-
wego. Czasami sposobem na rozwiezanie niektórych problemów moge byc instalacje tryska-czowe sterowane za pomoce systemu sygnalizacji pozarowej.
Urzedzenia mglowe wymagaje podobnych dzialan konserwacyjnych w celu zapewnienia ich niezawodnosci. W tym wypadku nalezy pamiçtac o zapewnieniu niezawodnosci dzialania automatyki, np. poprzez wykorzystanie mechanizmów pneumatycznych.21 Problem niezawodnosci automatyki pojawia siç równiez w przypadku urzedzen wykorzystu-jecych gazy gasnicze. Jest to decydujecy element w zakresie calej instalacji i aby zapewnic jego wlasciwe dzialanie nalezy: stosowac certyfikowane elementy skladowe, bezblçdnie za-projektowac i wykonac instalacjç gasnicze oraz system wykrywania dymu zgodnie ze stan-dardami (VdS, NFPA, BS).
W przypadku urzedzen gasniczych aerozolowych glówne ich wady w aspekcie nieza-wodnosci to:
• spadek stçzenia aerozolu w czasie, dlatego w przypadku koniecznosci zachowania dlugiej retencji konieczne se dodatkowe doladowania w okresach okolo 10-15 min. Podany czas jest wartoscie szacunkowe. Jesli pomieszczenie jest na tyle szczelne, ze aerozol nie „ucieka” z gaszonego pomieszczenia, a tylko osiada to srodkiem zapobie-gawczym przeciw temu osiadaniu moze byc uzycie wentylatorów.
• zawodnosc odpalania, urzedzenia pracujece z wykorzystaniem pirotechniki maje te przypadlosc, ze czasem zdarzaje siç niewypaly. Srodkiem zapobiegawczym moze tu byc redundancja czyli ich dublowanie - co w przypadku generatorów moze byc z powodzeniem zastosowane.
• koniecznosc wyleczenia klimatyzacji w czasie gaszenia, gdyz aerozol jest wychwyty-wany przez filtry urzedzenia klimatyzacyjnego, co przyczynia siç do szybkiego spad-ku stçzenia aerozoli, a poza tym grozi to uszkodzeniem klimatyzacji.22
Koszty instalacji i uzytkowania
Porównujec poszczególne rozwiezania w zakresie stalych urzedzen gasniczych konieczne jest przedstawienie ich kosztów instalacji i eksploatacji. Spojrzenie z tej perspektywy szczególnie wazne jest dla inwestorów, którzy staraje siç ograniczac koszty procesu inwesty-cyjnego oraz pózniejszego uzytkowania obiektu. Oczywiste jest, ze nie wszystkie rozwiezania mozna bezposrednio porównac bez szerszego spojrzenia na charakter ich zastosowania, np.
21 VdS 2815:2001-03 Zusammenwirken von Wasserlöschanlagen und Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) - Merkblatt zum Brandschutz
22 NFPA 2010 Standard for Fixed Aerosol Fire-Extinguishing Systems 2006
nikt nie zdecyduje siç na tryskacze w serwerowni tylko dlatego, ze same w sobie generuje niskie koszty, poniewaz takie podejscie moze w przypadku zadzialania instalacji spowodowac gigantyczne zniszczenia sprzçtu i niedopuszczalne przerwy w funkcjonowaniu.
W tabeli 2 podano wartosci srednich strat z lat 2003 -2006 na pojedynczy pozar w Stanach Zjednoczony z podzialem na obiekty posiadajece stale urzedzenia gasnicze i takich nie posia-dajece. Redukcja strat po zastosowaniu SUG-ów jest bardzo widoczna.
Tabela 2.
Usredniona wartosc strat na pojedynczy pozar dla kilku typów obiektów posiadajecych
i nie posiadajecych stale urzedzenia gasnicze
Typ obiektu Koszty
Bez SUG w USD z zainstalowanymi SUG-ami w USD Redukcja strat
Uzytecznosci pu-blicznej 36 000 17 000 52%
Szkoly i uczelnie 17 000 9 000 46%
Placówki ochrony zdrowia 11 000 4 000 67%
Obiekty hotelowe 17 000 7 000 58 %
Obiekty przemy-slowe 75 000 35 000 53%
Obiekty biurowe 43 000 23 000 47%
Obiekty handlowe 102 000 86 000 16%
Zródlo: Opracowanie wlasne na podstawie publikacji John R. Hall Jr. US Experience with sprinklers and other automatic extinguishing equipment NFPA January 2009
Koszty instalacji gasniczych se bardzo zróznicowane - od tanich instalacji, po wyma-gajece wysokich nakladów finansowych. Dlatego decydujec siç na wybór konkretnej oferty nalezy miec na uwadze przede wszystkim nie cenç, ale jakosc oferowanego rozwiezania. Z uwagi na fakt, ze jakosc zastosowanego rozwiezania nie jest mozliwa do zweryfikowania do momentu wybuchu pozaru i koniecznosci uruchomienia instalacji, niezwykle istotne jest, aby zostala ona zaprojektowana, zainstalowana i uruchomiona przez specjalistów posiadajecych wieloletnie doswiadczenie, wiedzç oraz odpowiednie zaplecze techniczne.
Nalezy pamiçtac o tym, ze cena zainstalowania w przypadku kazdej instalacji bçdzie zalezala od stopnia skomplikowania obiektu oraz jego wielkosci i typu. W oparciu o przeprowadzone analizy kilku przetargów rozstrzygniçtych w latach 2007 - 2008 stwierdza siç, ze koszt instalacji tryskaczowej w budynku uzytecznosci publicznej wynosi okolo 17 PLN za metr kwadra-towy, natomiast koszt konserwacji to okolo 5 PLN za metr kwadratowy powierzchni budynku rocznie. Koszty samej instalacji w sredniej wielkosci serwerowni to ok. 120 000 PLN (nalezy dodac koszty napelnienia butli gazem) natomiast czynnosci konserwacyjnych obejmujecych m.in. sprawdzenie szczelnosci instalacji i przestrzeni chronionych w przypadku instalacji wy-korzystujecej inergen wahaje siç w granicach 150 - 200 PLN/m2.
Nalezy równiez wziec pod uwagç koszt powierzchni potrzebnej do skladowania butli. Instalu-jec systemy na gaz obojçtny, niejednokrotnie potrzebna jest siedmiokrotnie wiçksza po-wierzchnia skladowania butli niz w przypadku instalacji na chlorowcopochodne wçglowodo-rów.
Bezpieczeñstwo ludzi
Bezpieczenstwo osób przebywajecych w obiekcie jest istotnym argumentem decydu-jecym o zastosowaniu stalych urzedzen gasniczych w obiekcie.
Systemami, które nie wywieraje negatywnego wplywu na organizm czlowieka se urzedzenia tryskaczowe, zraszaczowe i mglowe.
Pomimo zapewnien producentów i dystrybutorów gazy gasnicze zarówno obojçtne, jak rów-niez chlorowcopochodne wçglowodoraw oddzialuje negatywnie na organizm ludzki. Wynika to glównie z obnizenia stçzenia tlenu w pomieszczeniu chronionym, dlatego lepsze se rozwiezania wymagajece nizszych stçzen gasniczych. Trzeba jednak pamiçtac, ze chlorowcopochodne w^glowodorów wcale nie se idealnym rozwiezaniem, poniewaz podczas kontaktu z plomieniami i gorecymi powierzchniami powstaje bardzo szkodliwe zwiezki chemiczne (zarówno dla ludzi jak równiez dla urzedzen), dlatego konieczne jest minimalizowanie szkodli-wego wplyw poprzez krótki czas wyzwolenia.
W przypadku aerozoli gasniczych moge one byc skutecznie i bezpiecznie stosowane pod warunkiem, ze zidentyfikuje siç wszystkie mozliwe zagrozenia i podejmie odpowiednie srodki zapobiegawcze. Glówne zagrozenia, jakie niesie ze sobe stosowanie aerozoli gasni-czych to szkodliwe dzialanie na organizm czlowieka przy dlugim oddzialywaniu aerozolu, glównie na drodze inhalacji. Oprócz wysoko zdyspergowanych soli i tlenków metali alkaicz-nych - zwykle potasu, w produktach powstajecych przy wytwarzaniu aerozolu znajduje siç równiez inne substancje mogece byc inhalowane przez czlowieka bçdecego w przestrzeni
dzialania aerozolu: amoniak, tlenki azotu, tlenek wçgla, cyjanowodór. Jesli w produktach po-wstajecych przy wytwarzaniu aerozolu wystçpuje substancje w ilosciach przekraczajecych okreslone dla czlowieka niebezpieczne wartosci progowe to aerozoli tych nie mozna stosowac w pomieszczeniach, w których przebywaje ludzie.
W celu przedstawienia jednego z kluczowych aspektów bezpieczenstwa ludzi w tabeli 4 zamieszczone zostaly wartosci stçzenia tlenu po zadzialaniu poszczególnych stalych urze-dzen gasniczych. Obliczenia wykonano w oparciu o nastçpujecy wzór:
C02 = 0,21 • (1 - c) (8)
gdzie:
C - stçzenie tlenu w atmosferze po wyladowaniu srodka gasniczego c - stçzenie projektowe srodka gasniczego
Tabela 4.
Zmiany stçzenia tlenu w zaleznosci od wartosci stçzenia projektowego
Rodzaj systemu gasniczego Stçzenie projektowe Stçzenie tlenu po wyladowaniu
1 2 3
Urzedzenia gasnicze wodne Nie dotyczy 21 %
Urzedzenia gasnicze mglo-we Nie dotyczy Nastçpuje niewielkie obnizenie stçzenia tlenu, ale bez negatyw-nego wplywu na organizm czlowieka
Urzedzenia gasnicze gazowe (srodek gasniczy CO2) 34% 14 %
Urzedzenia gasnicze gazowe (srodek gasniczy azot) 45% 12%
Urzedzenia gasnicze gazowe (srodek gasniczy inergen) 40 - 50 % 12,6% (dla 40%)
10,5% (dla 50%)
Urzedzenia gasnicze gazowe (srodek gasniczy FM-200) 8,5% 19,3%
Urzedzenia gasnicze aerozo-lowe W zaleznosci od chronio-nego materialu Nastçpuje niewielkie obnizenie stçzenia tlenu ale bez negatyw-nego wplywu na organizm czlowieka
Urzedzenia redukujece po-ziom tlenu powyzej 20% ponizej 17%
Zródlo: Opracowanie wlasne
Warto zwrócic uwagç, ze w przypadku dwutlenku wçgla juz samo stçzenie projektowe dwu-tlenku stanowi smiertelne zagrozenie dla ludzi i jest to o wiele bardziej istotne niz spadek stçzenia tlenu. Wymaga to wprowadzenia specjalnych procedur na wypadek znalezienia siç ludzi w chronionej przestrzeni w czasie wyladowywania srodka gasniczego.
Aspekt prawny stosowania stalych urzedzen gasniczych
Prowadzec rozwazania na temat stalych urzedzen gasniczych warto zwrócic uwagç na przepisy prawne. Wydawaloby siç, ze nie maje one istotnego wplywu na decyzjç inwestora czy projektanta, a czynnikiem decydujecym se inne wlasciwosci samych SUG-ów, jednak czçsto sytuacja wygleda zupelnie inaczej.
Aktami prawnymi majecymi decydujecy wplyw na stosowanie stalych urzedzen gasniczych se: rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów23, które jednoznacznie stwierdza, ze stosowanie stalych urzedzen gasniczych, zwiezanych na stale z obiektem, zawierajecych zapas srodka gasniczego i uruchamianych samoczynnie we wczesnej fazie rozwoju pozaru, jest wymagane w:
• archiwach wyznaczonych przez Naczelnego Dyrektora Archiwów Panstwowych;
23 Rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80 poz. 563)
• muzeach oraz zabytkach budowlanych, wyznaczonych przez Generalnego Konserwa-tora Zabytków w uzgodnieniu z Komendantem Glównym Panstwowej Strazy Pozarnej;
• osrodkach elektronicznego przetwarzania danych o znaczeniu krajowym.24 Powyzsze wymaganie pozostawia pewne dowolnosc decyzji osobom odpowiedzialnym za bezpieczenstwo pozarowe w tego typu budynkach i nie precyzuje jednoznacznie, jaki system gasniczy nalezy zastosowac, tym samym inwestor posiada mozliwosc wyboru. Natomiast ustçp drugi tego samego paragrafu wymienia obiekty, które nalezy chronic stalymi urzedze-niami wodnymi czyli tryskaczowymi, zraszaczowymi lub mglowymi.
Stosowanie stalych urzedzen gasniczych wodnych jest wymagane w:
• budynkach handlowych lub wystawowych:
o jednokondygnacyjnych, w strefie pozarowej zakwalifikowanej do kategorii za-grozenia ludzi ZL I o powierzchni powyzej 10.000 m2,
o wielokondygnacyjnych, w strefie pozarowej zakwalifikowanej do kategorii za-grozenia ludzi ZL I o powierzchni powyzej 8.000 m2,
• budynkach o liczbie miejsc sluzecych celom gastronomicznym powyzej 600,
• salach widowiskowych i sportowych o liczbie miejsc powyzej 3.000,
• budynkach uzytecznosci publicznej wysokosciowych,
• budynkach zamieszkania zbiorowego wysokosciowych.25
Stosowanie urzedzen gasniczych wodnych w wyszczególnionych obiektach jest zasadne i nie ma argumentów, które racjonalnie przekonywalyby do zastosowania innego typu urzedzen gasniczych, np. gazowych, z punktu widzenia rozwiezan technologicznych i kosztów takie rozwiezanie byloby trudne do zrealizowania.
Warto w tym miejscu przytoczyc warunki wyposazania budynków lub ich czçsci w stale urzedzenia gasnicze i wynikajece z tego ustçpstwa, które okresla rozporzedzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. „w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadac budynki i ich usytuowanie”.26 Zgodnie z rozporzedzeniem dopuszczal-ne jest:
• w budynkach wyposazonych w stale urzedzenia gasnicze wodne, z wyjetkiem budynków ZL II oraz wielokondygnacyjnych budynków wysokich i wysokosciowych, obni-
24 Rozporzedzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniajece rozporzedzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadac budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. Nr 56, poz. 461);
25 Rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80 poz. 563)
26 Rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80 poz. 563)
zenie klasy odpornosci pozarowej budynku o jedne w stosunku do wynikajecej z warunków zawartych w rozporzedzeniu oraz przyjçcie klasy "E" odpornosci poza-rowej dla budynku jednokondygnacyjnego,
• powiçkszenie o 100% powierzchni stref pozarowych w budynkach zaliczonych do dowolnej kategorii zagrozenia ludzi, z wyjetkiem stref pozarowych w budynkach wy-sokich i wysokosciowych, pod warunkiem zastosowania stalych urzedzen gasniczych tryskaczowych,
• powiçkszenie powierzchni stref pozarowych pomieszczen produkcyjno - magazyno-wych o 100% pod warunkiem zastosowania stalych urzedzen gasniczych wodnych. Natomiast w budynku jednokondygnacyjnym wielkosci stref pozarowych PM, z wyjetkiem garazu, nie ogranicza siç, pod warunkiem zastosowania oprócz stalych urzedzen gasniczych wodnych samoczynnych urzedzen oddymiajecych,
• powiçkszenie dlugosci przejsc oraz dojsc ewakuacyjnych o 50%, pod warunkiem ochrony strefy pozarowej stalymi urzedzeniami gasniczymi wodnymi,
• zmniejszenie odleglosci miçdzy scianami zewnçtrznymi budynków lub czçsciami tych scian o 50%, w stosunku do okreslonej, jezeli we wszystkich strefach pozarowych budynków, przylegajecych odpowiednio do tych scian lub ich czçsci, se stosowane stale urzedzenia gasnicze wodne,
• zmniejszenie odleglosci od sciany zewnçtrznej budynku lub jej czçsci do sciany ze-wnçtrznej drugiego budynku moze byc zmniejszona o 25%, w stosunku do okreslonej, jezeli we wszystkich strefach pozarowych budynku, przylegajecych odpowiednio do tej sciany lub jej czçsci, se stosowane stale urzedzenia gasnicze wodne,
• powierzchnie strefy pozarowej w garazu, moge byc powiçkszone o 100%, jezeli za-stosowano stale urzedzenia gasnicze tryskaczowe27.
Wyraznie widoczne jest, ze zastosowanie stalych urzedzen gasniczych wodnych stwarza szansç rozwiezania niektórych problemów, z którymi spotykaje siç inwestorzy i projektanci szczególnie przy obiektach wielko kubaturowych lub skomplikowanych architektonicznie. Jednoznacznie mozna stwierdzic, ze systemy gasnicze wodne, a w szczególnosci tryskaczowe se premiowane przez przepisy i ma to wplyw na ich popularnosc. Warte rozwazenia jest, czy w kolejnych nowelizacjach rozporzedzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadac budynki i ich usytuowanie, nie warto byloby poruszyc kwestii innych SUG-
27 Rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 80 poz. 563)
ów i ewentualnych udogodnien warunkowanych ich zastosowaniem, oczywiscie z uwzglçdnieniem ograniczen w ich stosowaniu.
Podsumowanie
Analizie poddano elementy wplywajece bezposrednio i posrednio na skutecznosc, praktycznosc i kosztownosc poszczególnych systemów gasniczych, takich jak m.in. koszt
1 m3 chronionej powierzchni, bezpieczenstwo ludzi, skutecznosc dzialania.
W ten sposób dokonana analiza porównawcza pozwala wskazac, jakie elementy wplywaje na optymalne wykorzystanie stalych urzedzen gasniczych i jak wybrac odpowiedni srodek ga-sniczy w zaleznosci od cech charakterystycznych powierzchni chronionej i priorytetów inwe-stora.
Powyzsza analiza porównawcza zawiera oprócz podstawowych informacji na temat poszcze-gólnych systemów, wyszczególnienia wad i zalet kazdego z nich oraz wykresy, stanowie nie-zbçdny wstçp do ich bezposredniego porównania i w ramach mozliwosci udzielenia odpo-wiedzi na pytanie, który z nich jest najlepszy. Odpowiedz na tak postawione pytanie z cale pewnoscie wieze siç z kontrowersjami, ale jednoczesnie prowokuje do ciekawej dyskusji. Druga czçsc niniejszego artykulu ukaze siç w kolejnym numerze kwartalnika „Bezpieczen-stwo i Technika Pozarnicza”.
Literatura
1. Fire Protection Handbook Nineteenth Edition , Arthur E. Cote Quincy, Massachusetts 2003;
2. Brinson A., Instalacje tryskaczowe stosowane do ochrony ludzi; Ochrona przeciwpozarowa, „Ochrona przeciwpozarowa” 2005 nr 1, s. 38;
3. VdS 2815:2001-03 Zusammenwirken von Wasserlöschanlagen und Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (RWA) - Merkblatt zum Brandschutz;
4. VdS 2377:1998-12 Sprinkleranlagen - Grenzen der Einsatzmöglichkeiten;
5. Leszczak M., Krzywina P., Tryskacze specjalnego przeznaczenia do ochrony magazy-nów; „Ochrona przeciwpozarowa” 2005 nr 2, s. 28;
6. Schremmer U. Technika mgly wodnej - mozliwosci i granice stosowania, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urzedzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004;
7. Schlosser I. Normy i wytyczne dotyczece urzedzen gasniczych gazowych, [w:] IV Konferencja krajowa. Stale urzedzenia gasnicze (SUG), Józefów 2004;
8. Tuzimek Z., Kubica P., Stale urzedzenia gasnicze gazowe cz.2 - wprowadzenie do projektowania, http://www.sgsp.edu.pl, 23.07.2009;
9. Zbrozek P. Generatory aerozoli gasniczych wytwarzanych pirotechnicznie, Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2006 nr 2, 3, 4;
10. Sowa T., Systemy redukcji tlenu. Analiza praktycznego wykorzystania. Kwartalnik CNBOP „Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza” 2008 nr 4 s. 169 - 176;
11. NFPA 2010 Standard for Fixed Aerosol Fire-Extinguishing Systems 2006;
12. Rozporzedzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowla-nych i terenów (Dz. U. Nr 80 poz. 563);
13. Rozporzedzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009r. zmieniajece rozporze-dzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadac budynki i ich usytuowanie. (Dz. U. Nr 56, poz. 461);
14. John R. Hall U.S. experience with sprinklers and other automatic fire extinguishing equipment. NFPA January 2009;
15. Brinson A., Instalacje tryskaczowe stosowane do ochrony ludzi; Ochrona przeciwpozarowa, „Ochrona przeciwpozarowa” 2005 nr 1, s. 38;
16. Ochrona przeciwpozarowa wysokocisnieniowe mgle wodne - HI-FOG; „Ochrona przeciwpozarowa” 2007 nr 2, s. 34;
17. Wnçk W., Kubica P., Szczelnosc pomieszczen chronionych stalymi urzedzeniami ga-sniczymi; „Ochrona przeciwpozarowa” 2007 nr 3, s. 36;
18. NFPA 750 Standard on Water Mist Fire Protection Systems 2006;
19. NFPA 2001 Standard for Clean Agent Fire Extinguising Systems. 2000;
20. ISO 14520-1:2006 „Gaseous fire-extinguishing systems - Physical properties and system design - Part 1: General requirements.
