Система тушения пожара сухой водой. Автоматические спринклерные системы пожаротушения

Конечно, это шутка. Сухую воду не едят. Вернее, не пьют. Это вещество было разработано в США в 2004 году с чисто практическими целями. И если бы не его необычные свойства в сочетании со сходством с обычной водой, наверное, никто, кроме специалистов, и не узнал бы о нем.
В нашей стране интерес к нему возник после появления сюжета о сухой воде в программе Галилео.

Загадочная жидкость без цвета и запаха, так похожая на воду, заинтересовала многих.
Ведь сухая вода:

• не проводит электричество;
• кипит при температуре 49°C;
• не смачивает поверхности.

Сухая вода: применение

Но если при тушении пожара использовалась сухая вода, всех этих проблем не возникнет. С огнем это вещество борется не хуже, а возможно, и лучше, чем обычная вода. При этом, бумага, мебель и техника остаются неповрежденными.

Если вы увлекаетесь технологиями и любите смотреть образовательные телепередачи, то наверняка слышали о таком веществе, как сухая вода. Однако этим термином называют абсолютно разные по химическому составу вещества. Первое – это жидкость Novec 1230, изобретенная компанией 3M. А второе – белый порошок, который представляет собой молекулы воды в кремниевой оболочке. Мы опишем эти вещества и объясним их способы применения.

Жидкость под названием Novec 1230 была изобретена американской компанией 3М в 2004 году. Вещество не имеет ни цвета, ни запаха, поэтому очень похоже на воду, только отличается от нее интересными свойствами:

• является диэлектриком, то есть не проводит электрический ток;
• плавится при температуре 108 °C, а закипает – при 49°C;
• очень слабо смачивает поверхности;
• не является растворителем.

Такие свойства объясняются химическим составом вещества. Формула сухой воды: CF3CF2C(O)CF(CF3)2. Как видим, в ней отсутствуют атомы водорода и водородные связи.

Во время презентации изобретения в жидкость поместили листы бумаги, которые не намокли, а чернила на них не размазались. Также в воду опустили смартфон, что никак не сказалось на его работоспособности. Интересно, что в Novec 1230 практически ничего не растворяется, поэтому даже не пробуйте заварить чай в этом веществе.

Применение Novec 1230

Многие, узнав о свойствах чудо-воды, захотели приобрести это вещество для демонстрации друзьям различных фокусов. Однако Novec 1230 изобрели для более серьезной цели – тушения пожаров. Почему же нельзя обойтись обычной водой?

Представьте себе, что возгорание происходит в офисе, где много компьютеров и важных документов. Если тушить пожар водой или пеной, документы превратятся в груду мокрой бумаги, а техника просто перестанет работать. К тому же мебель будет испорчена. Если же использовать сухую воду, огонь будет потушен, а документация останется в целости и сохранности (если не успеет сгореть).

Novec 1230 обладает комплексом свойств, полезных при тушении огня:

• поглощение тепла и эффект охлаждения;
• способность ингибировать пламя;
• не меняет концентрацию кислорода в помещении. Это помогает увеличить время эвакуации людей.

Чаще всего системы пожаротушения с сухой водой применяются в музеях, архивах и библиотеках. Также системы с Novec 1230 устанавливают на телестанциях, крупных производствах и в других местах, где находится много дорогой аппаратуры. Интересно, что сухая вода не только не вредит электронике, но и применяется для безопасного метода ее охлаждения. Для этого перегревшиеся приборы полностью погружают в вещество.

Можно ли сделать сухую воду в домашних условиях

Многие интересуются, как сделать сухую воду в домашних условиях. Ответ – никак! Синтез чудо-вещества требует подготовки и специальной аппаратуры. Однако Novec 1230 можно приобрести в специальных магазинах, где торгуют системами противопожарной безопасности. Удовольствие это не из дешевых, поэтому позволить его себе может далеко не каждый.

Вода в кремниевой оболочке

Также сухой водой называют интересное изобретение химиков в 1968 году – мелкодисперсное сыпучее вещество, похожее на песок. Каждый кристаллик этого песка представляет собой каплю воды, обернутую в кремниевую оболочку. Благодаря кремнию молекулы не взаимодействуют между собой и не слипаются, поэтому вода не переходит в жидкое состояние и остается «сухой».

Удивительно, что процесс производства такого материала совсем простой и недлительный. Силиций с водой смешивают в течение 90 секунд на очень большой скорости – и сухая вода готова. Однако дома такой эксперимент повторить невозможно, так как, скорее всего, у вас не найдется прибора, способного смешивать вещества с достаточной скоростью.

Область применения

В самом начале сухую воду использовали в косметической промышленности. Сегодня это вещество применяется во многих сферах жизни. Ученые заметили, что сухая вода способна захватывать и удерживать большое количество углекислого газа. А как известно, этот газ относится к парниковым и является одной из причин глобального потепления. Поэтому сухую воду начали использовать для предупреждения парникового эффекта и защиты окружающей среды.

Также вода в кремниевой оболочке способна взаимодействовать с газами, образуя гидраты. В состоянии гидратов токсические вещества перестают быть опасными для человека. Такое свойство сухой воды начали применять для хранения и перевозки опасных газов, таких как метан, этилен и другие.

3M Novec 1230: сухая вода тушит пожары в зданиях
Американские учёные создали вещество, которое выглядит, как вода, течёт, как вода, и быстро тушит огонь, как вода. Однако вещество является совершенно сухим и не смачивает поверхности. Новую жидкость будут применять в системах пожаротушения.

13 апреля 2004 года компания Tyco Fire & Security из Флориды продемонстрировала возможности противопожарной системы, использующей "сухую воду".
Новая система подавления огня получила торговую марку ANSUL Sapphire (ANSUL — это линейка противопожарной техники компании).
Из её особенностей нужно отметить чувствительность — система начинает тушить пожар, когда реакция горения только-только началась, и пламени фактически ещё нет.
Сама "сухая вода" выпускается американской компанией 3M под торговой маркой 3M Novec 1230.
Эта жидкость обладает всеми противопожарными свойствами воды, и будучи вылитой (разбрызганной) на очаг пожара также эффективно (если не лучше "мокрой воды") подавляет пламя.
Но в отличие от воды настоящей новая "вода" не повреждает электронику, произведения искусства, мебель и тому подобные вещи, так как является фактически сухим веществом.
Точнее, в процессе распыления новое вещество обращается в пар, а в виде жидкости оно ждёт своего часа в баллонах автоматической противопожарной системы, где хранится под давлением.
При этом новая система занимает существенно меньше места, чем конкурирующие противопожарные комплексы с баллонами, накачанными инертными газами.
На недавней демонстрации в передаче "Доброе утро, Америка" в плошку с этой жидкостью погружали книги и электронные приборы.
После того, как предметы вынимали, жидкость испарялась с них за секунду, не оставляя абсолютно никаких следов и не производя никаких изменений в структуре, например, бумаги.
Это идеальное решение для встроенных противопожарных систем для больниц, музеев, библиотек, узлов телекоммуникаций и вычислительных центров, полагают американские изобретатели.Интересно, что новая жидкость химически вмешивается в реакцию горения и подавляет её, в то время, как вода просто охлаждает очаг возгорания и, испаряясь, перекрывает доступ кислорода к огню.
Интересно сравнить физические свойства воды и 3M Novec 1230. Их температуры кипения — 100 и 49 градусов Цельсия соответственно.
Температура замерзания — ноль и минус 108 градусов. Давление насыщенного пара при 25 градусах Цельсия — 3,2 и 40,4 килопаскаля у воды и "сухой воды" соответственно
Теплота парообразования — 2442 килоджоулей на килограмм у воды, и всего 95 у нового вещества.Секрет его в том, что оно не содержит атомы водорода и поэтому не имеет водородных химических связей.Взаимодействие между молекулами новой жидкости намного слабее, чем между молекулами воды, которое в последнем случае определяется именно водородными связями.
Это слабое притяжение между молекулами "сухой воды" и придаёт ей такие уникальные свойства. Они позволяют 3M Novec 1230 быстро переходить от жидкости до газообразного состояния даже при холодном распылении, когда пожар только начался и большого пламени (и высокой температуры) ещё нет.Нужно заметить, что жидкости с подобными свойствами были известны химикам и раньше. Почему же они не применялись в системах пожаротушения?Ответ прост — предшественники "сухой воды" были токсичны и опасны для озонового слоя. Чего нельзя сказать о 3M Novec 1230.

Среди всех существующих способов борьбы с возгораниями, спринклерная система пожаротушения стоит особняком. Особенность ее в простоте конструкции, отсутствии сложной автоматики.

Ее действие основывается на автоматическом открытии воды. Система реагирует на повышение температуры в помещении. При ее достижении критических значений из разбрызгивателя подается вода.

Немного истории

Первые спринклерные системы были разработаны в начале XIX века. За такой продолжительный срок они видоизменились, но принцип работы остался прежним. Своей живучести они обязаны простоте конструкции. Сложных полупроводниковых или цифровых элементов в них нет.

Простота определяет и надежность устройств. Основные изменения коснулись используемых в производстве систем материалов, повышения их мощности, установки современных элементов. Неизменным остается только основной принцип работы спринклерной системы пожаротушения.

Конструктивно, система имеет вид разветвленного трубопровода с водой под давлением. Места выхода рабочей жидкости герметично закрываются колпаками, способными разрушаться под воздействием высокой температуры. Упрощенно работу системы можно описать следующим образом. При возникновении очага возгорания в помещении температура повышается, материал колпака плавится. Из системы труб разбрызгивается вода. Конструктивные изменения коснулись не принципа работы, а ее усовершенствования. В современных системах применяется спринклер. По сути, это и есть разбрызгиватель, благодаря которому выполняется разбрызгивание под давлением тушащей жидкости.

Достоинства:

• Может использоваться в жилых, офисных, административных, промышленных зданиях.
• Быстрое реагирование на возгорание.

Хорошо работает вместе с датчиками дыма. Последние увеличивают эффективность системы за счет своевременного оповещения о повышении задымленности. Использование их без устройств пожаротушения не оправдано, их эффективность не всегда бывает высокой.

Снижение эффективности объясняется следующими факторами:

• Сигнал тревоги можно просто не услышать.
• Люди не всегда успевают эвакуироваться из горящего помещения.

Установка спринклерной системы пожаротушения вместе с датчиками дыма позволяет увеличить эффективность обоих элементов в разы. Датчики подают сигнал тревоги, а система пожаротушения моментально реагирует на возгорание разбрызгиванием воды.

Дополнительные преимущества дает и использование водопроводной воды в качестве тушащей жидкости:

• Низкая себестоимость.
• Отсутствие дефицита на воду.
• Экологичность, нетоксичность.
• Безопасность для человека.
• Хорошая тушащая способность.

Схемы современных систем

Схемы спринклерных систем пожаротушения разрабатываются на основе использования современных материалов. Для монтажа трубопровода используют пластиковые трубы. Это экономически целесообразный выбор. Затраты на обустройство пластикового трубопровода в разы ниже, чем стоимость металлических конструкций.

Установка труб из пластика дает возможность на долгие годы забыть о любых проблемах. На их внутренних поверхностях не откладывается известковый налет. Просвет трубы в течение продолжительного времени будет сохранять первоначальные значения. Пластиковые трубы легкие, они не увеличивают нагрузку на строительные конструкции. Монтировать их очень просто.

Основной недостаток водного огнетушения – негативное воздействие на многие материалы, например, древесину, бумагу. Это потребовало разработки систем, использование которых не увеличивает ущерб. Так как колпак разрушается под воздействием температуры, применение современных материалов обеспечило поэтапное срабатывание распылителей. Первыми всегда начинают работать элементы, расположенные максимально близко к очагу возгорания.

Трубопровод системы пожаротушения подключается к водопроводной сети. Для поддержания необходимого давления устанавливаются обратные клапаны. В результате получается полностью автономная, энергонезависимая система, готовая к запуску в любой момент. Срабатывание одного из распылителей приводит к резкому понижению давления. После этого срабатывают датчики давления, запускающие насосное оборудование, обеспечивающее необходимое резервное водоснабжение.

Водяное спринклерное пожаротушение способно эффективно защитить помещение в радиусе 12м. Если сработавший распылитель не справился с очагом возгорания, температура воздуха продолжает возрастать. Включаются соседние спринклеры.

Ограничения

Автоматическое спринклерное пожаротушение имеет некоторые ограничения на использование. Во-первых, они связаны с возможностью использования воды для тушения пожаров разных классов. Например, для серверных, промышленных объектов выбор такой системы не оправдан, так как вода не может использоваться для тушения электрооборудования.

К другим недостаткам можно отнести:

• Инерционность системы. Вода в трубопроводе охлаждает колпак. Его разрушение и срабатывание системы начинается с небольшим запозданием.
• Зависимость от надежности работы водопроводной системы.
• Работа спринклерной системы зависима от температуры окружающего воздуха, которая может повышаться не только в результате возгорания.
• Смачивание водой окружающих поверхностей. Этот параметр может рассматриваться и как достоинство, и как негативный момент в работе системы. С одной стороны, вода наносит ущерб вещам. С другой – смачивание поверхностей препятствует распространению огня.

Сухие системы

Классические спринклерные системы имеют ограничение на свое использование. Для их работы требуется вода. Если нет возможности постоянной бесперебойной подачи воды, система будет бесполезной. Нельзя применять спринклеры и при низких температурах. Вода при отрицательных температурах замерзает и может привести к полному разрушению системы, разрывам труб. Решить проблему с использованием добавок, способных понизить точку замерзания, не всегда получается. Они образуют на внутренней поверхности труб налет, сужающий их просвет. Со временем трубы могут засориться до такой степени, что система полностью потеряет свою работоспособность.

Решить проблему позволила разработка сухих систем. До тех пор, пока система находится в режиме ожидания, она заполняется сжатым воздухом. При срабатывании спринклера воздух выходит, возникает разрежение. Под его воздействием в клапаны водяной системы и в трубы подается вода. Для ускорения работы дополнительно устанавливаются устройства, обеспечивающие практически моментальное понижение давление и быстрое наполнение труб водой.

Их работа выглядит следующим образом: при срабатывании одного разбрызгивателя автоматические открываются другие клапаны. В результате в системе мгновенно падает давление и вода подается быстрее.

Монтаж сухих систем возможен только с пластиковыми трубами. Металлические конструкции разрушаются под воздействием кислорода.

Несмотря на кажущуюся простоту, спринклеры находятся в постоянной работоспособности, в режиме ожидания. В результате монтажом и обслуживанием системы должна заниматься специализированная компания, имеющая лицензию на проведение подобных работ.

Дренчерные системы – разновидность водного пожаротушения. Иногда их считают самостоятельными конструкциями, иногда называют разновидностью спринклерных. Основное их сходство – в схеме монтажа трубопровода, в котором находится вода. Отличаются дренчерные и спринклерные системы пожаротушения способом срабатывания. Сигнал для начала работы в дренчерном пожаротушении подается с центрального пульта или извещателя. Такой способ возбуждения позволил избавиться от основного недостатка водных систем – инертности.

Эта разновидность может монтироваться на любых объектах. Их тип и предназначение значения не имеют. В неотапливаемых объектах дренчерные системы монтируются с сухими трубопроводами, заполненными воздухом.

Нельзя монтировать сухое пожаротушения на объектах, где есть риск взрыва, интенсивного возгорания с высокой скоростью распространения огня.

Примеры и цены

Спринклерные и дренчерные системы – одни из самых доступных на рынке оборудования для пожаротушения. Назвать конкретную цену устройства невозможно.

Она складывается из разных составляющих:

• Площадь помещения.
• Необходимое количество спринклеров с тепловыми замками.
• Трубы.
• Запорная арматура (обратные клапаны).
• Насосное оборудование.
• Резервный накопитель воды.

Основным параметром ценообразования все же остается площадь помещения. Именно от нее зависит количество материалов и комплектующих. Цены на услуги компаний, проектирующих и монтирующих пожарные системы, тоже могут немало различаться.

В среднем, для небольшого помещения площадью до 500 кв. метров разработка проекта и установка всех элементов обойдется в 65000 рублей.

Автоматическая дренчерная система пожаротушения

Помимо трех общеизвестных состояний обычной воды существует еще одно – это «сухая вода». Данная смесь представляет собой микроскопические капли влаги в оболочке, в качестве основного вещества которой выступает кремния диоксид. Именно благодаря ему молекулы воды не соединяются друг с другом и она не растекается. Внешне «сухая вода» похожа на порошок.

Особенности состава и качества "сухой воды"

Если разложить Novec 1230 на молекулы, то можно заметить, что в ее составе нет водорода, что приводит к ослаблению связей между молекулами. Novec 1230 отличает более низкая температура замерзания – она составляет -108°C и низкая температура закипания – всего 49°C. «Сухая вода» не проводит ток и не растворяет такие привычные вещества, как сахар и соль. При этом она так же, как и обычная вода, не имеет ни запаха, ни цвета.

Основные направления применения Novec 1230

На данный момент «сухую воду» применяют для тушения пожаров, и в данном направлении она гораздо эффективней обычной воды благодаря своим особенностям. Novec 1230 не испортит документы, книги и вещи, включая технику, так как в процессе тушения пожара она преобразуется в пар, который далее оседает на окружающих поверхностях и постепенно испаряется, на что уходит всего несколько секунд. Такой водой невозможно «намочить» даже самую тонкую бумагу, и подобные качества можно назвать бесценными для тушения возгораний в учреждениях, предназначенных для хранения исторических ценностей, а также на тех предприятиях, работа которых связана с дорогостоящим оборудованием и высоким напряжением.

Непосредственно процесс тушения возгораний с помощью «сухой воды» осуществляется не так, как в традиционном варианте. Novec 1230 вступая в реакцию горения способствует активному поглощению, тогда как обычная вода только снижает температуру и в процессе испарения препятствует взаимодействию огня и кислорода – таким образом, пламя гасится быстро и эффективно, при этом необходимая для этой цели концентрация состава не представляет опасности для здоровья человека.

Еще одно преимущество данного состава – это отсутствие снижения концентрации кислорода в замкнутом пространстве, что существенно увеличивает время, необходимое для спасения людей. К примеру, сотрудники тех же музеев могут спокойно эвакуироваться из помещений, не опасаясь за то, что их органам дыхания или зрения будет нанесен какой-либо вред, и не заботясь о необходимости спасать от порчи имущество, представляющее историческую ценность.
В условиях атмосферы распад «сухой воды» осуществляется в сроки от 3 до 5 дней при условии воздействия на нее ультрафиолетовых лучей. При этом продукты распада не оказывают негативного влияния на озоновый слой. Не представляет она опасности и для людей, однако, употреблять ее внутрь все же не рекомендуется.

Пожаротушение – не единственное направление, в котором может использоваться Novec 1230. Десять лет назад ученые выяснили, что такой состав способен весьма активно поглощать углекислый газ. Последний входит в число парниковых газов, а значит, способствует разрушению озонового слоя. Посредством проведения экспериментов удалось определить, что на протяжении одинакового времени «сухая вода» способна поглотить гораздо больше углекислого газа, чем вода, что позволяет в той же степени уменьшить концентрацию в атмосфере парниковых газов.

Перспективы использования

Подобная технология может применяться для изготовления порошковых эмульсий, в состав которых входит одновременно несколько жидкостей, не смешивающихся между собой. С помощью таких эмульсий можно обеспечить безопасность транспортировки жидкостей, представляющих определенную опасность.

На сегодняшний день специалисты также рассматривают гипотезу о том, что способность к абсорбции газов может оказать существенную помощь в добыче замерзшего метана, который располагается в глубинах океанов.
Помимо этого, ученые пытаются найти наиболее подходящий способ для того, чтобы с помощью Novec 1230 сделать более безопасным хранение топлива для транспортных средств, функционирующих на водороде.

Статью прислал: Kazachok