Данная работа выполнена в инициативном порядке творческим коллективом сотрудников ЗАО «ЦНИИ «Волна». Мы надеемся, что эти идеи помогут сохранить жизнь граждан нашей страны и сократить стоимость уничтожаемого пожарами имущества.

Еще одно из направлений, прорабатываемым на предприятии является разработка предложений по пожаротушению.

В 2011 г. в России произошло 168 528 пожаров, погибло 12 028 человек и получили травмы 12 457 человек. Пожарами уничтожено 43 452 и повреждено 98 644 строений.

Прямой материальный ущерб от пожаров составил 17 280 086 000 рублей.
За 9 месяцев 2012 года произошло 115 713 пожаров. Пожарами уничтожено 43 452 и повреждено 98 644 строений, погибло более 7 700 человек.
Прямой материальный ущерб от пожаров составил 10 457 112 000 рублей.

Данная информация взята по данным «МЧС»

Целью разработки являлось:

  • Поиск решения оперативной локализации и тушения пожара до приезда пожарных расчетов;
  • Увеличение времени до перехода пожара в активную стадию;
  • Уменьшение смертности населения при возникновении пожаров;
  • Уменьшение материального ущерба при возникновении пожаров.


В обычных жилых зданиях (особенно старой конструкции), как правило, отсутствует спринклерная система активной противопожарной защиты. В подавляющем большинстве жилых помещений в России и во многих странах мира, нет никаких достаточных средств защиты от пожара. В то же время, в большинстве жилых помещений, как в России, так и во всем мире, имеются трубные системы отопления и водопровода.

Трубная система отопления — центральная отопительная система (ЦОС).

В качестве теплоносителя в данной системе обычно используется жидкость, как правило, вода, которая подается, прямо или косвенно, от главной трубопроводной системы.
В отопительных батареях в любое время также обычно содержится некоторое количество воды, объем которой зависит от количества тепла, необходимого для обогрева помещения, в котором они находятся. В среднем объем содержимой воды в радиаторе составляет 10-15 литров.

Система хозяйственной бытовой трубной системы обычно выглядит так:
Имеется 2 насоса. Один подает воду к центральной отопительной системе, другой — к водопроводу. Обратные клапаны не используются, поэтому поток подается непрерывно.
Возможна резервная подача от резервуара хранения и расширительного резервуара. Возможна резервная подача от батарей выше находящихся комнат.
Постоянно имеется запас воды в отопительных батареях в комнате.
Данное количество воды может быть достаточно для заданных целей, согласно требованиям, установленным для систем противопожарной защиты в международных стандартах NFPA, PFEER, SI 611.
То есть, имеющейся воды, более чем достаточно для локализации возгораний при работающих системах. В летний период система все равно бывает заполнена.

Что же происходит при бытовом пожаре?

На этапе технического проекта были проведены моделирование и полномасштабные испытания. При этом учитывались следующие факты:

  • Испытания проводились в двухэтажном доме на одну семью (возгорание в квартирах многоэтажного дома происходит менее интенсивно).
  • Горючим веществом при проведении испытаний на воспламеняемость являлись домашняя меблировка и отделка комнат.
  • Во время испытаний все двери были закрыты.
  • Температура измерялась с помощью установленных в стратегически важных точках термопар с точностью плюс/минус 70C.

Eskimo1

Рисунок 1. Планировка помещения в котором проводились испытания.


Eskimo2

График 1. Изменение температуры при пожаре.

  • Результаты испытаний показывают, что за 1,5 минуты после начала пожара температура поднимается до значения 300 0C — 400 0C. Это значение наблюдается на уровне 1 — 1,7 м.
  • За 2,5 минуты температура на уровне потолка повышается приблизительно до 700 0C.
  • Ничего приятного, и слишком мало времени, чтобы выбраться наружу.
  • Википедия утверждает, что 40 л воды достаточно, чтобы потушить локальный пожар. Оптимальное количество воды — 35,4 л для помещения объемом 67,5 м3 при локальном возгорании.
  • Эти значения даются для случая, когда используется вода, содержащая кислород. В бытовых батареях вода обескислорожена и ее свойством является то, что она быстро поглощает кислород, способствующий развитию пожара.
  • Средний размер комнат — около 50 м3. В описанном эксперименте использовалась комната большего объема — 53,6 м3
  • Средняя комнатная батарея содержит 10 — 15 литров воды. Если система имеет более высокие этажи, то вытекающей воды может быть достаточно для приостановления (замедлении распространения) пожара. То есть больше оптимально рекомендуемого количества).
  • Итак, каким образом мы будем подавать воду в комнату?

  • Спринклерная головка с легкоплавким замком является дорогостоящим изделием (около 50 евро), неэстетичной и легко повреждаемой. Вы не можете установить и использовать ее там, где вам захочется.

Плавкий пробочный предохранитель содержит разнородные металлы, которые плавятся при очень высокой температуре, и стоит почти вдвое дороже, чем спринклерная головка. Он обычно устанавливается в верхней части котла для того, чтобы при плавлении позволить более легким металлам выступить наружу. Пластмассовые материалы лучше подходят с точки зрения чистоты и пригодности.


Значит, могут использоваться пластмассовые устройства?
Каким образом они будут приводиться в действие?

  • Легкоплавкий замок в своей сущности и по определению является детектором. Он реагирует на случаи повышения температуры и открывается при возникновении аварийной ситуации, позволяя тем самым распространению воды во всех направлениях.
  • Тонкая пластиковая стенка будет вести себя таким же образом, как и легкоплавкий замок, но ее действие будет направлено на источник тепла.


Но будет ли реакция пластмассовых элементов идентичной реакции легкоплавкого спринклерного замка?

  • Нет, будет наблюдаться изменение фазового состояния пластика.
  • После достижения предела деформационной теплостойкости, наступает фаза теплостойкости по Вику, затем пластик начинает деформироваться и вспучивается со стороны воздействия теплового источника. Его «реакция» направлена в сторону теплоисточника.
  • Затем он лопается по линии наименьшего сопротивления, изливая содержимое на поверхность.
  • Таким образом мы имеем самонаправляемое устройство из пластика.
  • Рассмотрим разрывную мембрану: по определению, толщина ее стенки является очень незначительной. Обычно около 0,1 мм для случаев применения в условиях очень высокого давления.
  • Термопластичные материалы теряют свои свойства, когда они подвергаются воздействию высоких температур. Это явление называется деформационной теплостойкостью материала.
  • Таким образом, если использовать гранированную пластиковую головку с очень тонкой стенкой, в соответствии со стандартами проектирования, мы будем иметь целый набор разрывных мембран, которые будут срабатывать под воздействием огня.
  • Форма устройства может быть адаптирована таким образом, чтобы имелась возможность устанавливать их на батареи, направив грани в сторону источника тепла.
  • Под воздействием тепла пластик начинает расширяться, вздуваясь под воздействием давления в системе. Так как слабая поверхность является неоднородной, вздутие и прорыв образуется по линии наименьшего сопротивления, то есть между источником воздействия и наиболее подверженной этому воздействию точкой. Таким образом конструкция имеет свой собственный «пожарный ствол» для направления струи в сторону огня.
  • Если заменить вентиляционную пробку батареи комбинированной вентиляционной пробкой, это облегчает установку и делает её посильной для любого.
  • Закрываем входное и выходное отверстия, снимаем пробку и заменяем. Открываем входное и выходное отверстия, установка закончена. Все просто .
  • Теперь пробка может использоваться в качестве вентиляционной пробки, но имеет набор разрывных мембран и каналы, позволяющие жидкости вырваться наружу.
  • Если заменить вентиляционную пробку батареи комбинированной вентиляционной пробкой, это облегчает установку и делает её посильной для любого.
  • Закрываем входное и выходное отверстия, снимаем пробку и заменяем. Открываем входное и выходное отверстия, установка закончена. Все просто .
  • Теперь пробка может использоваться в качестве вентиляционной пробки, но имеет набор разрывных мембран и каналы, позволяющие жидкости вырваться наружу.

Что будет происходить при пожаре? Будет ли головка плавиться?

  • При испарении жидкости, в момент между её выходом из источника и расширением, будет наблюдаться эффект Джоуля-Томпсона, приводящий к возникновению охлаждающего барьера. Попросту говоря, будет иметься невидимая стенка, холодная с одной стороны и горячая с другой. Аналогично образованию льда на клапане, когда он частично закрыт.
  • Эффект Джоуля — Томпсона является основой принципа работы холодильников. При разливе жидкости через маленькое отверстие, основная деталь будет охлаждаться.
  • Таким образом температура жидкости в батарее находится в диапазоне от 15°C до 75°C, при выходе из системы эта температура достигает значений в диапазоне от 200°C до 700°C. Воздействие начинается. Головка начинает охлаждаться и выпускает жидкость.

  • Движение жидкости обеспечивается за счёт статической головки и/или давления в системе. Предполагается, что это давление будет равняться 1 — 1,5 бар.
  • Таким образом из головки будет выходить струя жидкости, под сильным или слабым напором.
  • Проходящая через головку жидкость будет оказывать на нее охлаждающий эффект, таким образом предохраняя ее. (Аналогично горелке, когда температура выходного патрубка равна температуре газа, в то время как температура пламени может достигать 1200°C)

При какой температуре жидкость начинает извергаться?

Батареи …

  • Их конструкция разработана таким образом, чтобы оптимизировать теплопередачу.
  • С другой стороны, они наиболее оптимальным образом обеспечивают поглощение тепла.
  • При воздействии огня, находящаяся в батарее вода закипит и начнет испаряться, заполняя паром имеющееся пространство, очень эффективно, если за этим может последовать открытие данной системы.
  • Результаты показывают, что при температуре 80°C вода будет вырываться из батареи, в случае, если система закрыта. Однако, деформационная теплостойкость пластика равна 120°C.
  • Это значение взято из теплового баланса, рассчитанного с учетом температуры испарения в точке выхода жидкости.
  • Таким образом, если учесть более точные значения температуры и реальные размеры батареи, это подтвердит эффективность самооткрывающегося устройства.
  • Результаты показывают, что при температуре 80°C вода будет вырываться из батареи, в случае, если система закрыта. Однако, деформационная теплостойкость пластика равна 120°C.
  • Это значение взято из теплового баланса, рассчитанного с учетом температуры испарения в точке выхода жидкости.
  • Таким образом, если учесть более точные значения температуры и реальные размеры батареи, это подтвердит эффективность самооткрывающегося устройства.
  • В данной ситуации рассматривается жидкость в условиях повышающейся температуры, без разбрызгивания. Скорость испарения является более высокой.

    Чем может быть полезен пар?

  • За счет него создается паровая оболочка, предотвращающая обратную тягу. Это защищает спасателей от удара пламени при открытии двери в помещение.
  • Это обеспечивает оседание твердых частиц и останавливает распространение токсичного дыма. Объём дыма сокращается, становится легче дышать.
  • Это обеспечивает дополнительное время для эвакуации, замедляет или останавливает распространение огня.
  • А что с водой?

    Речь идет о воде из батареи, которая содержит химические примеси. В ходе дальнейших исследований:

  • Необходимо провести анализы с целью оценки опасности и воздействия на здоровье и определить оценку риска для здоровья по регионам для каждого из элементов водоснабжения.
  • С использованием базы данных по химическим веществам в разных регионах можно разработать программу смягчения воздействия опасных факторов.
  • Каким образом это будет применяться? За счет разработки порядка действий при входе в помещение, выполнения Оценки Рисков на Объекте, Анализа Производственной Безопасности и Оценки Риска для Здоровья.
  • Падение температуры?
  • В течение какого времени можно безопасно входить в помещение?

На эти и другие вопросы Вы найдете ответ, если обратитесь к нам по каналам связи указанным в разделе .«Контакты»