ОКР Эскимо

Данная работа выполнена в инициативном порядке творческим коллективом сотрудников АО «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.

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.

Рисунок 1. Планировка помещения в котором проводились испытания.

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»