Studia DSI, ZSZ, ZSI. Urządzenia przeciwpożarowe. Urządzenia gaśnicze.

Transkrypt

1 Studia DSI, ZSZ, ZSI Urządzenia przeciwpożarowe. Urządzenia gaśnicze. bryg. dr inż. Waldemar WNĘK SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ ZAKŁAD TECHNICZNYCH SYSTEMÓW ZABEZPIECZEŃ

2 Urządzenia przeciwpożarowe: systemy sygnalizacji pożarowej urządzenia gaśnicze systemy do usuwania dymu i ciepła dźwiękowe systemy ostrzegawcze 2

3 Urządzenia gaśnicze Stałe urządzenie gaśnicze to urządzenie na stałe związane z obiektem zabezpieczanym, zawierające własny zapas środka gaśniczego, wyposażony w układ przechowywania i podawania tego środka, uruchamiane automatycznie we wczesnej fazie rozwoju pożaru. Pozostałe urządzenia nie spełniające zapisów definicji są półstałymi urządzeniami gaśniczymi. 3

4 Urządzenia gaśnicze Stosowanie stałych urządzeń gaśniczych, związanych na stałe z obiektem, zawierających zapas środka gaśniczego i uruchamianych samoczynnie we wczesnej fazie rozwoju pożaru, jest wymagane w: 1) archiwach wyznaczonych przez Naczelnego Dyrektora Archiwów Państwowych; 2) muzeach oraz zabytkach budowlanych, wyznaczonych przez Generalnego Konserwatora Zabytków w uzgodnieniu z Komendantem Głównym Państwowej Straży Pożarnej; 3) ośrodkach elektronicznego przetwarzania danych o znaczeniu krajowym. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów z dnia 7czerwiec 2010r (Dz. U. Nr 119 poz. 719) 4

5 Urządzenia gaśnicze Stosowanie stałych urządzeń gaśniczych wodnych jest wymagane w: 1) budynkach handlowych lub wystawowych: a) jednokondygnacyjnych, w strefie pożarowej zakwalifikowanej do kategorii zagrożenia ludzi ZL I o powierzchni powyżej m2, b) wielokondygnacyjnych, w strefie pożarowej zakwalifikowanej do kategorii zagrożenia ludzi ZL I o powierzchni powyżej m2; 2) budynkach o liczbie miejsc służących celom gastronomicznym powyżej 600; 3) salach widowiskowych i sportowych o liczbie miejsc powyżej 3 000; 4) budynkach użyteczności publicznej wysokościowych; 5) budynkach zamieszkania zbiorowego wysokościowych. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów z dnia 7czerwiec 2010r (Dz. U. Nr 119 poz. 719) 5

6 Urządzenia gaśnicze Wodne -tryskaczowe, -zraszaczowe, -mgła wodna, -parowe Urządzenia gaśnicze -azotowe, Gazowe i areozolowe -argonowe, -dwutlenek węgla, -chlorowcopochodne węglowodorów (zamienniki halonów), -areozole małych cząstek stałych Pianowe Proszkowe 6

7 Urządzenia gaśnicze Instalacje tryskaczowe 7

8 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. PROCES OTWARCIA TRYSKACZA 8

9 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Ilość ugaszonych pożarów w funkcji otwartych tryskaczy Skuteczność działania instalacji tryskaczowych Rodzaje instalacji tryskaczowych możemy podzielić na cztery grupy: wodne, powietrzne, mieszane i sterowane. 9

10 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Przykład instalacji tryskaczowej wodnej 10

11 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Budowa przykładowego stanowiska kontrolnopomiarowego 11

12 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. 12

13 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Wygląd zaworu kontrolnoalarmowego 13

14 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Podstawowymi parametrami instalacji tryskaczowej są: 1. minimalny czas działania - minimalny czas (w minutach) zasilania instalacji tryskaczowej w wodę, 2. intensywność zraszania - teoretyczna ilość wody przypadająca na powierzchnię w jednostce czasu wyrażona w dm3/min m2 lub mm/min, 3. maksymalna powierzchnia chroniona przez jeden tryskacz - maksymalna powierzchnia przewidziana do ochrony przez jeden tryskacz, w metrach kwadratowych, 4. powierzchnia działania - powierzchnia przyjmowana do obliczeń ( dawniej: powierzchnia obliczeniowa), nad którą przewiduje się otwarcie tryskaczy. 14

15 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. 0,5-5 bar powierzchnia działania minimalny czas działania intensywność zraszania maksymalna powierzchnia chroniona przez jeden tryskacz 15

16 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Straty ciśnienia w przewodach określamy wg wzoru Hazena-Williamsa p = 6,05 x 10 5 x Q 1,85 x C -1,85 x d -4,87 x l [bary] p straty ciśnienia w rurociągu [bary], Q natężenie przepływu wody na odcinku [dm3/min], C wsp. charakteryzujący chropowatość przewodu rurowego 100 rury żeliwne, 120 rury stalowe, 130 rury z wykładziną cementową, 140 rury miedziane, d średnica wewnętrzna przewodu rurowego [mm], l długość ekwiwalentna odcinka rurociągu [m.], uwzględnia lokalne straty ciśnienia, jest sumą długości geometrycznej przewodów rurowych i równoważnych długości wnoszonych przez armaturę (opory lokalne) lg dł. geometryczna, lei straty lokalne przeliczane na dł. rury Dopuszczalne prędkości w urządzeniu tryskaczowym: między SKA tryskaczami 10 m/s, w armaturze 5 m/s, na odcinku dławiącym 20m/s 16 l= l g + n l ei i 1

17 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Podział tryskaczy ze względu na kształt strumienia: 1) klasyczne - kształtujące sferyczny strumień rozpraszanej wody skierowany na sufit i do dołu przy powierzchni chronionej przez jeden tryskacz nie więcej niż 9 m2 2) rozpylające - kształtujące paraboloidalny strumień rozproszonej wody do dołu przy powierzchni chronionej przez jeden tryskacz 9 do 21 m2, 3) rozpylające z płaskim strumieniem rozpraszanej wody - kształtujące strumień rozpraszanej wody paraboloidalny do dołu i na sufit przy powierzchni chronionej przez jeden tryskacz 9 do 21 m2, 4) przyścienne - kształtujące półparaboloidalny strumień rozpraszanej wody skierowany na zewnątrz. 17

18 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. klasyczny rozpylający S rozpylający F (40-60% w dół) (80-100% w dół) (60-80% w dół) przyścienny W 18

19 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Wygląd przykładowych tryskaczy tryskacz rozpylający SU stojący tryskacz rozpylający S U/P stojący - wiszący tryskacz klasyczny tryskacz rozpylający o płaskim strumieniu stojący - wiszący 19

20 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Znamionowa temperatura otwarcia tryskacza powinna być wyższa około 30 o C od najwyższej spodziewanej temperatury w normalnych warunkach użytkowania chronionej przestrzeni. Znamionowa temperatura otwarcia [ C] Znamionowa temperatura otwarcia tryskaczy : Tryskacze ampułkowe Kod w postaci barwy płynu Znamionowa temperatura otwarcia [ C] Tryskacze topikowe Kod barwny na ramionach jarzma 57 pomarańczowy 57 do77 bez koloru 68 czerwony 80 do 107 biały 79 żółty 121 do 149 niebieski 93 zielony 163 do 191 czerwony 100 zielony 204 do 246 zielony 121 niebieski 260 do 302 pomarańczowy 141 niebieski 320 do 343 czarny 163 fiołkowo-różowy 182 fiołkowo-różowy 204 czarny 20

21 Urządzenia gaśnicze. Urządzenia tryskaczowe. Standardy projektowania instalacji tryskaczowych: - VdS CEA 4001pl Wytyczne VdS-CEA dotyczące instalacji tryskaczowych. Projektowanie i instalowanie ( ) - PN-EN 12845:2008 Stałe urządzenia gaśnicze. Automatyczne urządzenia tryskaczowe. Projektowanie, instalowanie i konserwacja - NFPA 13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems 2007 Edition - Stara PN-M-51540:1997 Ochrona przeciwpożarowa. Urządzenia tryskaczowe. Zasady projektowania i instalowania oraz odbioru i eksploatacji 21

22 Urządzenia gaśnicze Instalacje zraszaczowe 22

23 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. Jest to urządzenie gaśnicze lub zabezpieczające, stanowiące układ rurociągów wodnych, związanych na stałe z chronionym obiektem. Urządzenia zraszaczowe podzielone są na dwie podstawowe grupy: urządzenia zraszaczowe gaśnicze służące do gaszenia pożarów, urządzenia zraszaczowe zabezpieczające przeznaczone do ochrony zagrożonych obiektów lub urządzeń technologicznych przed nadmiernym rozgrzewaniem się wskutek promieniowania ciepła oraz przed przerzutem lub rozprzestrzenianiem się pożaru. 23

24 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. przewody rozprowadzające zraszacz przewód rozdzielczy czujka lub pobudzacz zawór wzbudzający nasada do pomp pożarniczych zawór główny zawór zwrotny Przykład urządzenia zraszaczowego 24

25 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. Urządzenia zraszaczowe mogą pracować jako: grupowego działania, miejscowego działania grupa zraszaczy zraszacz pobudzacz zawór kontrolno-alarmowy grupowego działania zawór główny zawór zwrotny 25

26 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. centrala sygnalizacji pożarowej czujka napęd zraszacz miejscowego działania zasuwa wodna na przewodzie zasilającym 26

27 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. od przewodu rozdzielczego grzybek zamek łatwo topliwy zamek Przykłady konstrukcji pobudzaczy a\ z zamkiem ampułkowym, b\ z zamkiem łatwo topliwym 27

28 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. Nie zaleca się chronić: przestrzeni, w których składowane są ciecze palne o temperaturze zapłonu do 55 o C (z wyłączeniem przestrzeni w których znajdują się takie ciecze nie mieszające się z wodą gaszone wodą z zastosowaniem środków pianotwórczych), przestrzenie lub urządzenia zawierające materiały radioaktywne, przestrzenie silosów lub zbiorników z zawartością pęczniejącą pod wpływem wody, przestrzenie, w których znajdują się piece przemysłowe, paleniska, urządzenia do kąpieli solnych, kadzie przetopu metali lub inne podobne urządzenia, a zastosowanie wody mogłoby spowodować wzrost zagrożenia. 28

29 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. Podstawowe parametry urządzenia zraszaczowego są podobne do urządzeń tryskaczowych. Są nimi następujące wielkości: łączna powierzchnia działania grupowa powierzchnia działania lub suma grupowych powierzchni działania przewidzianych do równoczesnego zasilania wodą [m2], minimalna intensywność zraszania teoretyczna wymagana ilość wody przypadająca na jednostkę czasu i powierzchnię [mm/min], minimalny czas działania minimalny czas zasilania urządzenia zraszaczowego wodą do gaszenia [min], maksymalna powierzchnia zraszania przez pojedynczy zraszacz [m2]. grupowa powierzchnia działania powierzchnia przewidziana do ochrony przez zraszacze należące do jednej grupy zraszaczowej tj. zasilanej z jednego 29 zaworu wzbudzającego [m2]

30 Urządzenia gaśnicze. Instalacje zraszaczowe. Obiekt lub materiały chronione Minimalna intensywność zraszania [mm/min] Minimalny czas działania [min] Grupowa powierzchnia działania [m 2 ] Sceny o wysokości 10 m 5 10 Sceny o wysokości 10 m 7 10 Silosy z wiórami 5 30 Bunkry ze śmieciami, o wysokości nasypowej 2 m. 2 3 m. 3 5 m. 5 m Magazyny tworzyw sztucznych, o wysokości składowania 2 m. 2 3 m. 3 4 m. 4 5 m. Wełna kolodionowa (nie składowana w pojemnikach) 5 7,5 12, , , Podstawowe parametry urządzeń zraszaczowych dla ochrony wybranych przestrzeni i urządzeń. Pr PN-97/M Ochrona przeciwpożarowa. Urządzenia zraszaczowe. Zasady projektowania i instalowania oraz odbioru i eksploatacji. 30

31 Urządzenia gaśnicze Instalacje gaśnicze gazowe 31

32 Stałe urządzenia gaśnicze Pokaz gaszenia gazami gaśniczymi serwerowi komputerowej. 32

33 Stałe urządzenia gaśnicze 33

34 Instalacje gaśnicze gazowe Urządzenia te mogą być wykorzystane do gaszenia materiałów, urządzeń dwoma sposobami: przez całkowite wypełnienie, przez działanie miejscowe - metoda powierzchniowa, - metoda objętościowa. 34

35 Instalacje gaśnicze gazowe Najbardziej rozpowszechnionym z gazów gaśniczych jest dwutlenek węgla. Wykonywane są jako niskociśnieniowe (temperatura przechowywania gazu ok. 18 oc, ciśnienie p = 20,7 bara) i wysokociśnieniowe (przechowywany gaz w temperaturze otoczenia T = 21 oc, p = 51,7 bara). 35

36 Instalacje gaśnicze gazowe w którym: Gaszenie przez całkowite wypełnienie CO 2 m CO2 = K B (0,2 A + 0,7 V) [kg] A = A V + 30 A OV V = V V + VZ - VG gdzie: A V - oznacza powierzchnię całkowitą wszystkich ścian, podłogi i stropów (łącznie z otworami A OV ) pomieszczenia chronionego, w metrach kwadratowych; A OV - oznacza powierzchnię całkowitą wszystkich otworów, które będą otwarte w przypadku pożaru, w metrach kwadratowych; VV - oznacza kubaturę chronionego pomieszczenia, w metrach sześciennych; VZ - oznacza objętość powietrza usuwaną lub wtłaczaną w czasie utrzymywania stężenia gaśniczego przez urządzenia wentylacyjne, które nie mogą być wyłączone w czasie gaszenia, w metrach sześciennych; VG - oznacza objętość elementów konstrukcyjnych, którą można odliczyć od kubatury pomieszczenia, KB - oznacza współczynnik materiałowy, KB=ln(1-C/100)/ln(1-Cmin/100) gdzie: C- wymagane minimalne stężenie projektowe CO2 Cmin = 0,34 - minimalne stężenie projektowe CO2 dla KB=1 Współczynnik 0,2 [kg/m2] uwzględnia tę część dwutlenku węgla, którą tracimy podczas odprężania; Współczynnik 0,7 [kg/m3] uwzględnia tę część dwutlenku węgla, która pozostaje w obiekcie gaszonym. X = 23,9 Q/P 1/2 [m 2 ] Q obliczeniowe natężenie przepływu w kg/min, P- dopuszczalne ciśnienie wewnątrz pomieszczenia w barach 36

37 Instalacje gaśnicze gazowe Gaszenie miejscowe powierzchniowe Należy dobrać dysze gazowe, które umiejscowione nad lustrem np. cieczy palnej (min. 0,15 m.) pokryją całą powierzchnię cieczy. Parametry takie jak wysokość instalowania, wydajność Q [w kg/min], powierzchnię pokrycia Fd [w m2] odczytujemy z katalogu firmy produkującej dysze, masę CO 2 obliczamy ze wzoru: m = 1,4 K B Q d n t gdzie: m. masa dwutlenku węgla, [kg] K B współczynnik materiałowy, Qd - wydajność dyszy (natężenie przepływu), [kg/min], n ilość dysz, t czas [min], t=0,5 min dla gaszenia miejscowego, 1,4 współczynnik liczbowy = const. w przypadku urządzeń wysokociśnieniowych. 37

38 Instalacje gaśnicze gazowe Gaszenie miejscowe objętościowe Umieścić tak dysze, aby chronione urządzenie zostało otoczone wokół niewidocznymi ścianami oddalonymi od urządzenia chronionego ze wszystkich stron o 0,6 m. W ten sposób mamy nowe wymiary tzw. kubatury umownej: h1 = h + 0,6m. s1 = s + 2 x 0,6m. g1 = g + 2 x 0,6m. Natężenie przepływu Q [kg/min.m3] podawania środka do kubatury umownej zależy od tzw. zamknięcia chronionej kubatury naturalnymi ścianami oddalonymi co najmniej o 0,6 m. Przyjmuje się, że jeżeli urządzenie jest zamknięte ścianami naturalnymi jw. to natężenie Q = 4 kg/min.m3 CO2, jeżeli nie to Q = 16 kg/min.m3. 38

39 Instalacje gaśnicze gazowe s 0,6 m 0,6 m h 0,6 m 0,6 m g Widok zabezpieczenia urządzenia umownymi ścianami. h wysokość, s szerokość, g - głębokość s W przypadku braku naturalnej ściany należy skorzystać z następującego wzoru: Q = 4 kg/min.m kg/min.m3 ( 1 Fsb/Fws) gdzie: Fsb powierzchnia istniejących ścian bocznych, [m2] Fws powierzchnia wszystkich ścian bocznych (nawet nie istniejących), [m2] 39

40 Instalacje gaśnicze gazowe Masę dwutlenku węgla wyznaczamy ze wzoru: m = 1,4K B Q V 1 t gdzie: m masa dwutlenku węgla [kg], K B współczynnik materiałowy, Q intensywność obliczona ze wzoru [ kg/min. m3], V 1 objętość kubatury umownej, V1 = h1 x g1 x s1 [m3], t czas, [min], t=0,5 min dla gaszenia miejscowego, 1,4 współczynnik liczbowy = const. w przypadku urządzeń wysokociśnieniowych, dla niskociśnieniowych współczynnik równy jeden Minimalne ciśnienie na wylocie dysz powinno wynosić co najmniej 14 bar dla urządzeń wysokociśnieniowych, a 10 bar dla urządzeń niskociśnieniowych. 40

41 Instalacje gaśnicze gazowe UWAGA GAZ CSP START 12 STOP 1 czujki pożarowe w tzw. koincydencji (zadziałanie układu w chwili wejścia w stan alarmu obu czujek), 2 sygnalizator dźwiękowy, 3 dysza gazowa, 4 strumień CO2, 5 ekran świetlny, 6 rura zbiorcza (kolektor), 7 elektrozawór uruchamiany elektrycznie i ręcznie, 8 zawór kierunkowy sterowany z CSP, 9 przewód giętki przez który przepływa CO2 z butli pilotującej uruchamiający zawory szybko otwieralne baterii butli 10, 11- samozamykacz drzwiowy sterowany z CSP, 12 przyciski START, STOP w pomieszczeniu chronionym i bezpośrednio poza pomieszczeniem, 13 waga warząca butle z gazem (kontrola napełnienia butli), 14 ręczny ostrzegacz pożarowy w pomieszczeniu nadzoru CSP. 41

42 Instalacje gaśnicze gazowe Alternatywne środki gaśnicze Nazwa handlowa Symbol Wzór CEA-410 FC C 4 F 10 FM-200 HFC-227ea C 3 F 7 H FE-13 HFC-23 CHF 3 Zamienniki halonów FE-36 HFC-236fa C 3 H 2 F 6 FE-241 HCFC-124 C 2 HClF 4 FE-25 Hfc-125 C 2 HF 5 NAF-S-III HCFC Mieszanka A HCFC-22 82% HCFC % HCFC % Organiczny 3.75% Inergen IG541 N 2 52% Ar 40% CO 2 8% Argonit IG55 N 2 50% Ar 50% Argon (argotek) IG01 Ar 100% 42

43 Instalacje gaśnicze gazowe Do oceny zamienników halonu stosowane są powszechnie cztery współczynniki toksyczności ostrej (odnosi się do skutków krótkotrwałej ekspozycji organizmu na działanie substancji): 1.wartość LC50, która jest stężeniem związku chemicznego powodującym śmierć 50 % populacji zwierząt; 2.ALC określające stężenie substancji chemicznej, przy którym śmiertelność została po raz pierwszy stwierdzona (wartości ALC są niższe niż LC50); 3.NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) najwyższe stężenie środka gaśniczego, przy którym nie stwierdzono niekorzystnego skutku toksycznego; 4.LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) najniższe stężenie środka gaśniczego, przy którym został stwierdzony niekorzystny skutek toksyczny. 43

44 Instalacje gaśnicze gazowe Wartość współczynników toksyczności zamienników halonów z minimalnym stężeniem projektowym. Nazwa gazowego środka gaśniczego Minimalne stężenie projektowe (% objętościowy) LC 50 /ALC [%] NOEL (% objętościowy) LOAEL (% objętościowy) CEA > 80 LC > 40 FM > 80 ALC 9 10,5 FE > 65 ALC 50 > 50 FE-36 6,4 > 19 ALC FE-241 8,5 > 23 ALC 1 2,5 FE-25 10,9 > 70 ALC 7,5 10 NAF-S-III 11,9 > 64 LC > 10 Inergen 37, Argonit 33, Argon

45 Instalacje gaśnicze gazowe Gdy gazy są w postaci skroplonej (chorowcopochodne węglowodorów) to korzystamy ze wzoru: M=[C/(100-C)]*V/S Gdy gazy są w postaci nie skroplonej (gazy obojętne, mieszaniny gazów obojętnych) to korzystamy ze wzoru: M=2.303 V/S* log [100/(100-C)] gdzie: M jest ilością gazu dla całkowitego wypełnienia, w kg; C jest stężeniem projektowym w % objętości; V jest objętością netto chronionego pomieszczenia, w m3 (objętością zamkniętą minus stałe konstrukcje nieprzepuszczalne dla środka gaśniczego np. słupy, podciągi, wyposażenie); S jest objętością właściwą, w m3/kg, którą obliczamy ze wzoru: S = K1 + K2*T, gdzie K1, K2 są stałymi charakterystycznymi dla stosowanego środka gaśniczego, dostarczanymi przez producenta środka gaśniczego, T temperatura [oc]. 45

46 Instalacje gaśnicze gazowe Czas wyładowania wynosi odpowiednio dla chlorowcopochodnych węglowodorów mniej niż 10 sek., dla gazów obojętnych mniej niż 60 sek. Powodem tak krótkich czasów dla pierwszych są produkty rozpadu termicznego środka gaśniczego (m.in. tworzenie chlorowcokwasów HF, HCL, HBr), dla drugich powstawanie CO podobnie, jak w przypadku CO2 (w temperaturze 1000 o C prawie cały redukowany jest do tlenku węgla). 46

47 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ 47