Системы газового пожаротушения

Системы газового пожаротушения — это современное и высокотехнологичное решение для защиты ценного оборудования, документов, архивов и материальных активов от пожаров без использования воды или порошка. Газовое пожаротушение имеет более чем столетнюю историю: первые системы на основе углекислоты появились в начале XX века, а сегодня это включает экологичные фторкетоны и инертные газы.

Газовые автоматические установки пожаротушения (АСПТ) — это комплекс оборудования, предназначенный для автоматического обнаружения пожара и быстрого подавления возгорания путем подачи специальных газовых огнетушащих веществ (ГОТВ) в защищаемое помещение. Газ действует по одному из двух принципов: либо химически прерывает цепную реакцию горения (ингибирование), либо вытесняет кислород из атмосферы помещения, делая горение невозможным.

Ключевые особенности газового пожаротушения:

Преимущества:

• Не повреждает оборудование и материальные ценности (в отличие от воды и порошка)
• Работает под напряжением до 10 кВ (безопасен для электрооборудования)
• Полностью испаряется, не оставляя следов и загрязнений
• Чрезвычайно высокая скорость срабатывания (от 10 до 60 секунд)
• Пригоден для герметичных помещений и труднодоступных зон

Недостатки:

• Требует герметичных помещений (газ не должен утечь)
• Все люди должны эвакуироваться ДО подачи газа
• Требует специализированного проектирования и расчетов
• Стоит значительно дороже, чем спринклерные системы
• Требует ежегодного технического обслуживания

Газовое пожаротушение незаменимо для серверных комнат и центров обработки данных, архивов, музеев, хранилищ банков и других критических объектов, где ущерб от воды превышает ущерб от самого пожара.

Определения и ключевые аббревиатуры

При изучении систем газового пожаротушения необходимо понимать следующие термины:

АСПТ — автоматическая система (установка) пожаротушения; комплекс оборудования, включающий баллоны с огнетушащим газом, датчики обнаружения пожара, трубопроводы, клапаны и приборы управления, срабатывающий автоматически при обнаружении возгорания в защищаемом помещении.

ГОТВ — газовое огнетушащее вещество; газообразное, парообразное или аэрозольное вещество, находящееся в сжатом или сжиженном состоянии в баллонах под давлением и используемое для подавления пожара путем подачи в защищаемое помещение.

ОТВ — огнетушащее вещество; общий термин для любого вещества (газ, жидкость, порошок), применяемого для тушения пожара, включая воду, пену, порошки и газы.

Централизованная система — установка газового пожаротушения, в которой баллоны (емкости) с ГОТВ размещены в отдельном специальном помещении (станция пожаротушения) и защищают несколько помещений через разветвленную сеть трубопроводов с распределительными узлами.

Модульная система — компактная установка газового пожаротушения, где баллон (модуль) с ГОТВ и управляющее оборудование расположены непосредственно в защищаемом помещении или максимально близко к нему и защищают одно помещение или отдельный объект.

NOAEL — No Observed Adverse Effect Level; максимальная безопасная концентрация газа в воздухе, при которой человек может находиться без вреда для здоровья при кратковременном воздействии (обычно 5-15 минут). Этот параметр критичен для выбора ГОТВ в объектах с персоналом.

ПГП — потенциал глобального потепления (англ. GWP — Global Warming Potential); экологический показатель, характеризующий способность газа воздействовать на парниковый эффект. ПГП = 1 соответствует углекислому газу (за точку отсчета).

Ингибирование (химическое торможение горения) — механизм пожаротушения, при котором молекулы газа распадаются в высокотемпературной зоне пожара (600-900°C) и образуют вещества, которые химически прерывают цепную реакцию горения на молекулярном уровне. Результат: пожар угасает.

Вытеснение кислорода (разбавление атмосферы) — механизм пожаротушения, при котором газ заполняет помещение, снижая содержание кислорода в воздухе с естественных 21% до 10-15%, при котором процесс горения физически невозможен (кислород необходим для окисления топлива).

Концентрация огнетушащего газа — процентное содержание ГОТВ в воздухе защищаемого помещения, необходимое для гарантированного подавления пожара. Зависит от типа газа и класса возможного пожара. Типичные значения: 7-36% по объему.

Герметичность помещения — способность помещения удерживать газ, поступающий в него при срабатывании системы. Параметризуется коэффициентом утечки (не более 0,001-0,0055 м⁻¹ в зависимости от типа ГОТВ). Чем выше герметичность, тем меньше нужно газа для достижения необходимой концентрации.

Сфера применения газовых АСПТ

Установки газового пожаротушения эффективно борются с возгораниями, не повреждая при этом материальные ценности различного рода, не приводят к замыканию электроцепей, но являются достаточно дорогими. Поэтому их применение по совокупности параметров оправдано не во всех случаях. Газовое пожаротушение используется для следующих материалов и классов:

• А, твердые горючие материалы (уголь, дерево и т.п.). Газовые системы менее эффективны в тушении этих материалов, чем порошковые, пенные или водяные. Зато они не повреждают эти материалы.
• В, горюче-смазочные материалы, горючие и легковоспламеняющиеся жидкости.
• С, газообразные горючие вещества.
• Е, наличие электроустановок с мощностью до 10 кВт.

Тушение на основе газового ОТВ не применяется в следующих случаях:

• В негерметичных помещениях, на открытой местности, где газ быстро рассеивается.
• Для пирофорных (самовозгорающихся при контакте с воздухом) материалов.
• Для материалов, способных гореть без доступа воздуха.
• Для пористых, сыпучих и волокнистых материалов, склонных к тлению (солома, опилки и пр.).
• Для активных металлов и их химически активных соединений (Na, K, Ca и др.).
• Для агрессивных химических веществ, способных вступать в реакции с ОТВ.

Установки на основе углекислого газа запрещено монтировать в следующих случаях:

• Если на охраняемой территории будет находиться более 50 человек.
• Если нет возможности быстрой эвакуации людей.
• В случаях, если объекты хранения взаимодействуют с углекислотой химически.

Нормы пожарной безопасности (НПБ 110) определяют обязательность наличия газового пожаротушения на таких объектах, как:

• Помещения серверных, радиотелевизионные студии, различные диспетчерские, электрощитовые. Диэлектрические свойства газов, вкупе с высокой проникающей способностью и безопасностью для дорогостоящего оборудования делают установки данного типа безальтернативными средствами пожаротушения в подобных местах.
• Архивы, библиотеки, музеи, хранилища банков, помещения с дорогостоящим оборудованием. Отсутствие негативного воздействия газа на объекты хранения в данных случаях выходит на передний план.
• Различные цеха, мастерские, производственные помещения.
• Неотапливаемые помещения и другие случаи, когда для тушения нельзя использовать воду и ОТВ на водной основе.
• Труднодоступные места и помещения, где высокая проникающая способность газов становится решающим преимуществом.
• Помещения с горючими жидкостями и газами, топливом.

Применение газового пожаротушения по типам защищаемых объектов

Принципы работы газового пожаротушения

Алгоритм запуска системы автоматического пожаротушения с газовым ОТВ выглядит следующим образом:

• Один или несколько датчиков обнаруживают возгорание.
• Активизируется АПС, на пульт управления поступает сообщение о пожаре.
• Средство управления посылает сигнал на запуск пожаротушения.
• Клапаны емкостей с газом срабатывают на открытие.
• Через устройства распределения, поток газа направляется по трубопроводу к направляющим насадкам.

Огнетушащее вещество в газовых системах пожаротушения в зависимости от его типа выходит из насадок в виде пара или газа. Воздействие на очаг возгорания происходит за счет снижения концентрации кислорода и охлаждения (углекислота, хладоны при выходе из насадок имеют температуру порядка -50..70 градусов Цельсия).

Типы систем газового пожаротушения: централизованная и модульная

Все системы газового пожаротушения принято разделять на два основных типа в зависимости от размещения оборудования и принципа защиты.

Сравнительная таблица

Централизованная система экономичнее при защите 3+ помещений. Модульная система экономичнее при защите 1-2 помещений.

Разновидности газовых огнетушащих веществ (ГОТВ): подробное сравнение

В современных системах газового пожаротушения применяются различные огнетушащие вещества, каждое из которых обладает уникальными характеристиками, преимуществами и ограничениями.

Сравнительная таблица всех ГОТВ

Механизмы действия ГОТВ

Ингибирование (химическое торможение горения)

Используют: Хладон-227еа, Хладон-125, Хладон-23, Фторкетон ФК-5-1-12.

Принцип: Молекулы газа при нагреве в зоне пожара до 600-900°C распадаются и образуют химически активные радикалы, которые взаимодействуют с радикалами горения, прерывая цепную реакцию окисления топлива. Горение прекращается.

Преимущества:

• Низкая огнетушащая концентрация (7-14%), требуется меньше газа
• Быстрое действие (10 секунд)
• Безопаснее для человека (NOAEL выше 7%)
• Меньше ущерба от охлаждения

Недостатки:

• Выше стоимость ГОТВ
• Экологическое воздействие (парниковые газы, кроме фторкетона)

Вытеснение кислорода (разбавление атмосферы)

Используют: CO₂, Инерген (IG-541), Азот (IG-01), Гексафторид серы (SF₆).

Принцип: Газ заполняет помещение, вытесняя воздух. Содержание кислорода снижается с 21% до 10-15%, при котором окисление топлива невозможно.

Преимущества:

• Эффективны для всех типов пожаров
• Нулевой ПГП (кроме CO₂)
• Низкая стоимость
• Долго держат концентрацию

Недостатки:

• Требуют много газа (36% концентрация!)
• Медленная подача (60 сек)
• Опаснее для человека
• CO₂ смертелен (NOAEL 5%)

Как выбрать газовое огнетушащее вещество: практическое руководство

Выбор ГОТВ — один из самых важных этапов при проектировании системы газового пожаротушения. Он зависит от наличия персонала, требуемой безопасности, экологических норм и бюджета.

Сценарий 1: Объект с постоянным пребыванием персонала (офисы, серверные, диспетчерские, студии)

Рекомендация: Хладон-227еа

Почему выбрать хладон-227еа:

• Низкая огнетушащая концентрация (7,2%) — требуется меньше газа, дешевле
• NOAEL 10,5% — безопасен при 30-60 сек эвакуации
• Быстрая подача (10 сек) — пожар гасится раньше
• Проверенный стандарт в России (25+ лет применения)
• Середина между ценой и безопасностью
• Легко найти сервис и перезарядку

Стоимость:

• Система для серверной 50 м²: 500-800 тыс. руб.
• Перезарядка: 50-70 тыс. руб.

Альтернатива (максимальная безопасность):
Фторкетон ФК-5-1-12 (еще безопаснее, но в 3-5 раз дороже).

Сценарий 2: Объект БЕЗ постоянного персонала (склады, трансформаторные, хранилища)

Рекомендация: CO₂ или Инерген

Выбирайте CO₂, если:

• Никто не входит в помещение во время/после пожара
• Требуется максимальная экономия
• Нужно интенсивное охлаждение (для жидких горючих)
• Есть возможность вентиляции 2-4 часа после срабатывания

Выбирайте Инерген (IG-541), если:

• Возможен аварийный доступ персонала (NOAEL 43% — безопаснее CO₂)
• Требуется нулевой ПГП
• Предпочтение российской продукции
• Допускается медленная подача (60 сек)

Стоимость:

• CO₂ система: 300-500 тыс. руб.
• Инерген система: 600-1000 тыс. руб.

Сценарий 3: Критические объекты (АЭС, ЦОД, музеи, банки)

Рекомендация: Фторкетон ФК-5-1-12

Почему фторкетон:

• Максимально безопасен для людей (NOAEL 10%)
• Нулевой ПГП (не вредит озону)
• Высокая эффективность (концентрация 4,2%)
• Минимальный ущерб оборудованию и материалам

Недостаток: Очень дорог (1-3 млн руб., в 5-10 раз дороже хладона).

Когда это оправдано:

• Стоимость оборудования/документов > 10 млн руб.
• Госстандарты требуют нулевого ПГП

Критичны судебные последствия при ложном срабатывании

Системы автоматического пожаротушения на основе углекислоты

Сжиженный углекислый газ – наиболее распространенное ОТВ в газовых системах пожаротушения. Для надежной защиты таких объектов применяются установки углекислотного пожаротушения МПТУ2. В сравнении с хладонами, обладает рядом преимуществ:

• Низкая стоимость, как самой системы, так и ее последующей перезаправки.
• Интенсивное охлаждение очага пожара.
• Высокая эффективность и при локальном и при централизованном применении.

Чаще всего в системах пожаротушения углекислота применяется в перезаправляемых баллонах. Основной недостаток – высокая опасность для людей, поскольку нескольких вдохов углекислого газа достаточно для смерти человека.

Установки на основе хладонов

Хладоны, как и углекислота, чаще всего используются в системах пожаротушения в перезаправляемых баллонах, базовым решением для которых служат модули газового пожаротушения МПТХ2. Опасность хладонов для человека значительно ниже, несмотря на то, что при сильном нагреве они могут распадаться на высокотоксичные вещества:

• Охлаждают пространство при выходе не так сильно, как углекислый газ, что в ряде случаев бывает важно для сохранности имущества.
• В среднем, человек без существенного вреда может находиться в атмосфере хладонов 3-5 минут.

В настоящее время, в системе с газовым пожаротушением находят применение следующие ОТВ из группы хладонов:

• Хладон 23. Безвреден для человека, но наименее эффективен в пожаротушении среди всех хладонов.
• Хладон 125. Наиболее распространенный вариант. Дешев и термостабилен, однако токсичен для человека.
• Хладон 218. Малотоксичен. Экологически безопасен. При взаимодействии с огнем может распадаться на высокотоксичные продукты.
• Хладон 227еа. Безопасен для человека и природы. Эффективен в пожаротушении, но термическая стабильность не превышает 600 градусов Цельсия.
• Хладон 318ц. Безвреден, но достаточно дорог. Применяется редко за счет не лучшего сочетания цены и эффективности.
• ТФМ-18И. Композиция на основе Хладона 23. Обладает большей эффективностью, чем Хладон 23 в чистом виде.
• ФК-5-1-12 (Сухая вода, Novec 1230). Эффективен, безвреден для окружающей среды и человека, но довольно дорог.

Иные газовые ОТВ

В системах газового пожаротушения нашли применение сжатые газы – азот, аргон и их смеси, на базе которых функционируют экологичные модули газового пожаротушения МПТИ. Кроме того, существуют системы тушения на основе гексафторида серы, так называемого элегаза, тяжелого газообразного вещества.

Все эти огнетушащие вещества не представляют большой опасности для человека, поэтому находят применение в местах, где невозможна быстрая эвакуация или там, где работает много человек (более 50).

Проектирование систем газового пожаротушения

Нормы проектирования изложены в следующих документах: СП 5, рекомендации ВНИИПО, НПБ 88, ГОСТы Р 53325, Р 53325-2012, Р 53281, Р 53283.

Требования, предъявляемые к помещениям

К зданиям и помещениям, в которых планируется установка АСПТ предъявляется целый ряд требований, первое из которых – необходимость обеспечения заданного уровня герметичности (в зависимости от применяемого ОТВ). Кроме того, в помещениях необходимо обеспечить:

• Автоматическую остановку технологических процессов при возгорании.
• Доработку системы вентиляции с установкой всех необходимых клапанов, заслонок и т.п., срабатывающих при включении пожаротушения.
• Герметизацию всех вводов в здания или помещения.
• Перекрытие всех лишних проемов, без которых можно обойтись.
• Установку на все двери доводчиков и т.п. систем их закрытия.
• Размещение клапана сброса избыточного давления в помещении.
• Возможность быстрого удаления газов после завершения тушения возгорания.

Место размещения запаса огнетушащего газа

Баллоны с запасом газа и распределительный трубопровод следует размещать:

• В отдельном помещении.
• Так, чтобы можно было беспрепятственно обслуживать этот узел.
• Не менее чем в одном метре от любых нагревательных приборов.
• Как можно ближе к охраняемой зоне, но по возможности в удалении от наиболее опасных мест.
• С необходимой защитой (например, экранами) от потоков горячего воздуха, прямых солнечных лучей и иных источников нагрева.

Станции установки газового пожаротушения запрещается размещать над помещениями с категориями А и Б, опасными с точки зрения возможности взрыва и пожара. От остальных помещения место расположения пожарной установки должно быть отделено противопожарной преградой.

Желательно размещать такое оборудование в нижнем горизонте здания – в подвале, на цокольном или первом этаже, если необходимо установить на более высоких этажах, следует обеспечить возможность подъема туда тяжелого оборудования и баллонов.

Особенности расчета газовой АСПТ

На этапе проектирования противопожарной защиты помещения, необходимо рассчитать (для автоматизации гидравлических расчетов рекомендуется использовать программу «Салют»):

• Требуемые объемы огнетушащего газа.
• Расположение, необходимое количество и тип направляющих насадок.
• Расход газа (время его подачи в помещение).
• Сопротивление газовому потоку со стороны газопровода.

При проведении расчетов, необходимо учитывать следующие факторы:

• Степень герметичности охраняемого помещения.
• Особенности геометрии помещения.
• Особенности системы вентиляции.
• Максимально допустимый уровень давления в помещении.
• Уровни влажности и температуры.
• Особенности размещенного в охраняемой зоне технологического оборудования.
• Наличие персонала, посетителей, их вероятное количество и направления эвакуации.
• Степень пожарной опасности помещения, оборудования, материалов.

Обязательным требованием к установкам газового пожаротушения является хранение резерва ОТВ в количестве, достаточном для еще одного полноценного запуска автоматического устройства с газовым пожаротушением.

Требования, предъявляемые к емкостям

ГОСТ Р 53281 предписывает ряд правил, которым необходимо следовать:

• На один приемный коллектор газовой АСПТ должны подсоединяться одинаковые модели баллонов с равным количеством заправленного в них газа.
• Коллектор в обязательном порядке оборудуется системой ручного запуска.
• Возможность контроля протечек, т.е. необходимо наличие измерителей уровня, массы, либо манометров (для сжатых газов). Разница давления или массы в баллонах в пределах одной батареи допустима в диапазоне пяти процентов, в случае вытесняющего газа – до десяти процентов. Допускается утечка не более одного процента газа в год, для газа-вытеснителя не более двух процентов в год.
• Резервный запас ОТВ в баллонах должен быть подсоединен с возможностью местного пуска.
• Инерция пуска батареи не должна превышать двух секунд (а всей системы – не более 15 секунд).
• Продолжительность выпуска сжатого газа не более 15 секунд (сжиженной углекислоты – до одной минуты). Для локальных установок выпуск газа может занимать до 30 секунд и более (в случае опасности повторного возгорания).
• Необходимо осуществлять регулярное освидетельствование баллонов, подтверждая тем самым их исправное техническое состояние.

Емкости (баллоны) с огнетушащим веществом выпускаются как готовые к эксплуатации устройства. Конструкция баллона включает корпус и ЗПУ (запорно-пусковое устройство). Как правило, заводы определяют их срок службы в 15 лет, но при освидетельствованиях он может продлеваться вплоть до 30 лет. Каждый баллон в обязательном порядке должен иметь свой технический паспорт со всеми необходимыми отметками.

Монтаж газовых АСПТ

При установке оборудования газового пожаротушения, необходимо соблюдать ряд норм:

• Направляющие насадки должны обеспечивать равномерное заполнение помещения газовым ОТВ.
• Монтируемое электрооборудование необходимо снабдить занулением, заземлением.
• Пульт дистанционного запуска системы возле дверей не должен размещаться выше 170 сантиметров, а также должен быть снабжен табличкой с указанием зоны действия.
• У входов/выходов в охраняемую зону должны быть установлены хорошо видимые световые табло.
• Необходим автоматический контроль состояния линий и баллонов.

Монтаж газопроводов должен отвечать следующим нормам:

• Крепление к стенам и потолку должно осуществляться с помощью металлических кронштейнов и хомутов.
• Материалом газопровода служит углеродистая или нержавеющая сталь, латунь. Толщина стенки должна находиться в пределах 4..6,5 миллиметра.
• Ширина зазора между газопроводом и стеной помещения допустима не более двух сантиметров.
• В газопроводе применимы следующие типы соединений: сварные, паяные, фитинговые и фланцевые.
• Необходимо предусмотреть возможность продувки газопровода для его очистки от технологического (монтажного) мусора, пыли, конденсата.
• Газопровод должен обладать запасом прочности, выдерживать давление, на четверть выше рабочего в течение не менее пяти минут.

Направляющие насадки должны соответствовать ряду требований:

• В одном охраняемом помещении все насадки должны иметь аналогичную конструкцию.
• Расстояние от насадок до перекрытий не должно превышать половины метра.
• Часть насадок должна быть направлена в сторону открытых проемов для блокирования притока воздуха в помещение.

Эксплуатация газовых АСПТ, основные правила

Существуют нормативные документы, формирующие стандарт в сфере эксплуатации газовых установок пожаротушения. Это ряд типовых инструкций, таких как правила эксплуатации оборудования, нормы опрессовки и испытаний трубопроводов, инструкции о действиях сотрудников (правилах их поведения) в различных ситуациях.

Эксплуатация включает в себя ряд особенностей:

• Сдача системы в эксплуатацию происходит только после ее опрессовки и проведения ряда комплексных испытаний и обкатки в течение месяца.
• При приемке системы проводится обязательный инструктаж сотрудников, назначается ответственный.
• Помещение АСПТ с баллонами и пультом управления обозначается табличкой с надписью «Станция пожаротушения».
• Пуск системы должен быть максимально защищен от случайного срабатывания.
• Техническое обслуживание системы в обязательном порядке должно сопровождаться развешиванием специальных предупреждающих табличек.
• После срабатывания системы пожаротушения, вход в охраняемое помещение разрешен только со средствами индивидуальной защиты (дыхательный аппарат, противогаз), либо после полного проветривания.

Эксплуатация станций газового пожаротушения предусматривает:

• Если в охраняемой зоне присутствуют люди, АСПТ переводится в ручной дистанционный режим работы.
• Режим автоматического срабатывания используется для закрытых помещений.
• Выход системы в рабочий режим должен сопровождаться активацией АПС и светозвуковыми сигналами.

Проверка исправности и ТО системы пожаротушения

Согласно нормативной базе составляется программа испытаний АСПТ и график технического обслуживания. Для формирования этих документов используются СП 5, ГОСТ Р 53281, ГОСТ Р 50969, РД 009-01-96, СТО 56947007-33.040.10.118-2012.

Для обеспечения надежной работы противопожарной системы, ответственный персонал должен в ежедневном режиме осуществлять ряд проверок:

• Визуальный осмотр элементов системы на отсутствие видимых повреждений и загрязнений. Контроль наличия установленных пломб.
• Проверка правильного положения запорной арматуры.
• Контроль рабочего давления в системе.
• Проверка источников питания, основного и резервного. Проверка срабатывания автоматического переключения между ними.

Ежемесячно должна проводиться проверка работоспособности системы в различных режимах ее работы.

Перезаправка баллонов с огнетушащим веществом осуществляется в следующих случаях:

• Потеря массы содержимого более пяти процентов.
• При каждом освидетельствовании баллонов.

Для баллонов низкого давления (до 60 бар) перезаправка требуется не реже одного раза в пять лет. Для баллонов высокого давления (бесшовных, до 150 бар) допускается одна перезаправка в десять лет.

Все проводимые работы с системой автоматического пожаротушения (техническое обслуживание, испытания, проверки, ремонт и замена элементов) описываются в специальном журнале контроля. По окончании каждого вида работ составляются соответствующие протоколы, подписываются акты.

Часто задаваемые вопросы о системах газового пожаротушения

Обратиться за реализацией комплексных решений для пожаротушения под ключ и более подробной консультацией можно в нашу компанию.