Gaszenie gazem obojętnym

Stałe urządzenia gaśnicze (SUG) to samoczynne instalacje gaśnicze, które umożliwiają automatyczne wykrycie i sygnalizację pożaru oraz rozpoczęcie akcji gaśniczej w chronionych strefach. Stałe urządzenia gaśnicze gazowe są systemami wykorzystującymi jako środek gaśniczy różnego rodzaju gazy, takie jak dwutlenek węgla, mieszaniny gazów obojętnych (np. Inergen) i gazy chemiczne (np. FM 200).

Na systemy te składają się: butle ze środkiem gaśniczym, wyzwalacz zaworu butli pilotowej, kolektor zbiorczy, rurociągi rozprowadzające, reduktory ciśnienia, czujniki przepływu, zawory, węże przyłączeniowe i sterujące oraz dysze.

Dodatkowo w skład systemu wchodzą: centrale sterowania gaszeniem, linie dozorowe z czujkami pożarowymi, przyciski ręcznego uruchomienia („START”), zatrzymania lub wstrzymania gaszenia („STOP”), różnego rodzaju urządzenia alarmowe (np. sygnalizatory akustyczne, sygnalizatory optyczne) itp. Coraz częściej poza punktowymi czujkami pożarowymi do uruchomienia instalacji gaśniczej stosuje się zasysające systemy detekcji dymu.

Skuteczność stałego urządzenia gaśniczego gazowego zależy od projektu, który należy dostosować do wymagań danego obszaru. Parametry dyszy, rurociągów, reduktorów ciśnienia oraz pozostałych elementów powinny zostać dobrane w taki sposób, aby w przypadku wystąpienia pożaru i uruchomienia instalacji gaśniczej umożliwiły wypełnienie chronionego obszaru gazem gaśniczym o odpowiednim stężeniu w zakładanym czasie. Dodatkowo dzięki właściwemu przygotowaniu chronionego obszaru/pomieszczenia stężenie gaśnicze powinno się utrzymywać odpowiednio długo.

Systemy gaszenia gazem są stosowane w obiektach, w których duże znaczenie ma wartość materialna przedmiotów i niezawodność urządzeń. Do takich pomieszczeń zaliczamy m.in. pomieszczenia komputerowe, serwerownie, centrale telefoniczne, centra przetwarzania danych, laboratoria, pomieszczenia podwyższonej czystości (tzw. clean rooms), archiwa, sale muzealne, rozdzielnie elektryczne, transformatorownie, stacje przekaźnikowe, magazyny cieczy łatwopalnych, magazyny taśm i innych nośników danych, hale produkcyjne i wiele innych miejsc, w których występuje ryzyko powstania dużych strat lub przerwania nieustannie trwających procesów krytycznych.

Konieczność zapewnienia ochrony przeciwpożarowej takich miejsc, jak wymienione powyżej, motywowała do pracy nad stworzeniem idealnego gazu gaśniczego. Po wielu latach prac wydawało się, iż wynaleziono rodzinę idealnych gazów, zwanych potocznie halonami. Gazy te charakteryzowały się bardzo dobrą skutecznością gaśniczą przy stężeniu kilku procent i nie powodowały szkód wtórnych, jednakże, jak się później okazało, miały negatywny wpływ na środowisko naturalne. Skład struktury chemicznej tych gazów powodował, iż wchodziły one w reakcje z ozonem znajdującym się w atmosferze, powodując jego niszczenie. Ponadto niekorzystną cechą tych gazów był czas rozkładu w atmosferze. Mając na uwadze zagrożenie powiększania efektu cieplarnianego oraz tzw. dziury ozonowej, w latach 90. podjęto decyzję o wycofywaniu halonów z użycia. Skutkiem tego było stworzenie Protokołu Montrealskiego, ratyfi kowanego przez Polskę w 1990 roku. Jego celem było wycofanie halonów z użycia. Lata 90., zarówno w Polsce, jak i w Unii Europejskiej, były okresem, w którym gazy te wycofywano z produkcji i stosowania. Zakazano także sprowadzania ich na teren UE. Defi nitywny koniec stosowania halonów nastąpił na początku XXI wieku, kiedy weszła w życie Dyrektywa Unii Europejskiej nr 2037/2000. Nakładała ona obowiązek wycofania halonów z istniejących urządzeń gaśniczych do końca 2003 roku. Wyjątek stanowiły tzw. krytyczne odstępstwa od dyrektywy, w przypadku których po tym okresie można było w dalszym ciągu wykorzystywać te gazy. Odstępstwa te dotyczyły lotnictwa oraz zastosowań w pojazdach i obiektach wojskowych.

Wycofanie i zakaz stosowania halonów przyczyniły się do wzmożenia prac nad stworzeniem nowych gazów gaśniczych oraz udoskonalaniem i poprawą skuteczności gazów istniejących, które mogłyby skutecznie zastąpić halony. Miały one mieć podobne parametry gaśnicze, a jednocześnie nie wpływać negatywnie na środowisko naturalne. Prace nad znalezieniem równie skutecznych gazów skupiły się wokół gazów chemicznych i obojętnych. Wynikiem tego było opracowanie i rozwój gazów chemicznych, takich jak FM 200 czy Novec. Zespoły badawcze pracowały również nad efektywnym wykorzystaniem gazów obojętnych, które wyróżnia to, że nie biorą one udziału w reakcjach chemicznych oraz są nieszkodliwe dla środowiska naturalnego. W skład mieszanin obojętnych gazów gaśniczych wchodzą tylko naturalnie występujące w atmosferze gazy. Do gazów obojętnych zaliczamy hel, argon, krypton i ksenon. Również inne gazy, takie jak azot i dwutlenek węgla, nie biorące udziału w procesie spalania i nie powodujące powstawania produktów rozkładu, mogą zachowywać się w ogniu jak gazy obojętne.

Przykładem takiego gazu jest Inergen, w skład którego wchodzą jedynie otaczające nas gazy, naturalnie znajdujące się w atmosferze, czyli te, którymi oddychamy. W związku z tym nie jest on szkodliwy dla środowiska naturalnego.

Nazwa Inergen pochodzi z kombinacji słów inert gas (gaz obojętny) i nitrogen (azot). Inergen jest mieszaniną azotu, argonu i niewielkiej ilości dwutlenku węgla. Gaśnicze działanie Inergenu polega na redukcji stężenia tlenu w powietrzu w pomieszczeniu do wartości pomiędzy 12% a 15%. W przypadku wybuchu pożaru najważniejsze jest zapewnienie bezpieczeństwa i ewakuacja ludzi. Inergen jest magazynowany w postaci gazowej. Podczas wyładowania do pomieszczenia ogarniętego pożarem jest niewidoczny, więc nie powoduje spadku widoczności, umożliwiając tym samym bezpieczną ewakuację ludzi.

Z uwagi na ewentualne produkty spalania powstające podczas pożaru ludzie powinni być ewakuowani z pomieszczenia gaszonego gazową instalacją gaśniczą, jednakże może się zdarzyć, że z różnych przyczyn pozostaną w takim pomieszczeniu. Niewielka ilość dwutlenku węgla w Inergenie zwiększa poziom CO2 w pomieszczeniu do ok. 3–4%, dzięki czemu człowiek jest skłaniany do głębszego oddychania, przez co transfer tlenu do tkanek jego organizmu ulega wspomaganiu. Krótko mówiąc, Inergen zapewnia dotlenienie mózgu zbliżone do tego, które jest zapewnione przez powietrze o tradycyjnym składzie, a jednocześnie w pomieszczeniu utrzymany jest właściwy skład atmosfery gaśniczej. Rysunek 2 przedstawia proces różnicowania się poziomu tlenu we krwi w normalnej atmosferze, atmosferze z zawartością 10% tlenu bez dwutlenku węgla (w obecności innych gazów obojętnych) oraz z zawartością 10% tlenu i 4% dwutlenku węgla (Inergen).

Aby mógł powstać pożar, wymagane są: ciepło, paliwo oraz tlen. Podczas wyładowania gazu Inergen do pomieszczenia stężenie tlenu spada z poziomu 21% poniżej 15%, powodując zatrzymanie procesu spalania. Azot i argon, jako składniki Inergenu, redukują tlen w powietrzu wypełniającym pomieszczenie. Argon pełni także inną, nie mniej istotną rolę w procesie gaszenia. Za sprawą swojego ciężaru właściwego powoduje, że Inergen ma podobną gęstość do powietrza. W związku z tym stężenie gaśnicze Inergenu można utrzymać w pomieszczeniu przez 10 minut, a nawet dłużej (w zależności od szczelności pomieszczenia). W przeciwieństwie do innych środków gaśniczych wykorzystujących substancje chemiczne Inergen znacznie dłużej utrzymuje atmosferę gaśniczą w chronionym pomieszczeniu.

Detekcja pożaru odbywa się za pomocą czujek, montowanych z reguły na sufi cie pomieszczenia. Typ zastosowanych czujek zależy od rodzaju pożaru, jaki może wystąpić. Po wykryciu pożaru czujka wysyła sygnał do centrali sterującej gaszeniem. Kiedy pożar zostanie wykryty przez pierwszą czujkę, uaktywnia się sygnalizator akustyczny zamontowany wewnątrz chronionego pomieszczenia, informując tym samym o konieczności ewakuacji ludzi z zagrożonej strefy. Po wykryciu pożaru przez drugą czujkę rozpoczyna się procedura gaszenia. Urządzenia mogą zostać wyłączone, klapy pożarowe w kanałach wentylacyjnych zostają zamknięte, aby zapobiec dostawaniu się do pomieszczenia świeżego powietrza z zewnątrz, po czym następuje odliczanie czasu zwłoki do wyzwolenia Inergenu.

Instalację gaśniczą Inergen można też uruchomić ręcznie, za pomocą przycisku zamontowanego przed wejściem do chronionego pomieszczenia.

Po zakończeniu odliczania czasu zwłoki zawór na butli pilotowej zostaje otwarty za pomocą wyzwalacza elektromechanicznego. Następnie Inergen z butli pilotowej otwiera poprzez rurociąg sterujący zawory butli gaśniczych, po czym gaz dostaje się do kolektora oraz rurociągów gaśniczych i dysz.

Stałe urządzenia gaśnicze gazowe, wykorzystujące jako środek gaśniczy obojętne gazy, ewoluowały od czasu swoich początków. Wieloletnie badania i doświadczenia laboratoryjne, jak również wprowadzony wymóg obligatoryjnego posiadania odpowiednich certyfi katów i dopuszczeń do stosowania (w Polsce – znaku budowlanego B), przyczyniły się do szukania jeszcze nowszych rozwiązań. W wyniku zastosowania odpowiednich materiałów oraz nowoczesnej konstrukcji elementów możliwe stało się przechowywanie tych gazów pod ciśnieniem 300 barów, dlatego współcześnie instalacje nie wymagają już znacznych powierzchni do składowania butli z gazem, przez co zmniejszyły się również koszty samej instalacji. Dzięki niewielkim kosztom ponownego uzupełnienia środka gaśniczego także ich użytkowanie jest dużo tańsze niż eksploatacja instalacji wykorzystującej gazy chemiczne. Należy podkreślić, że odpowiedni dobór mieszanki tych gazów zapewnia obecnie bardzo dobrą skuteczność gaśniczą. Aktualnie stałe urządzenia gaśnicze, wykorzystujące jako środek gaśniczy gazy obojętne, spełniają podstawowe wymogi stawiane tego typu instalacjom, tzn. zapewniają bezpieczeństwo ludziom, chronią mienie i środowisko naturalne.

Rafał Czernicki
ADT Fire and Security

Zabezpieczenia 2/2009