Модули газового пожаротушения CO₂: обзор

Углекислотное пожаротушение остаётся рабочим инструментом для защиты необитаемых помещений, несмотря на появление альтернатив. Системы CO₂ экономичны, доступны и проверены десятилетиями практики. Однако огнетушащая концентрация 34,9% превышает допустимую для человека в семь раз — это не недостаток, который можно компенсировать, а фундаментальное ограничение технологии. Выбирая CO₂ ради низкой стоимости и компактного хранения, инженер принимает на себя ответственность за строгое соблюдение требований эвакуации и организационных мер безопасности.

Нормативная база претерпела существенные изменения: с марта 2021 года СП 5.13130.2009 заменён комплексом из трёх документов — СП 484.1311500.2020, СП 485.1311500.2020 и СП 486.1311500.2020. Требования к модулям CO₂ теперь содержатся в разделе 9 СП 485.1311500.2020, включая методики расчёта массы газового огнетушащего вещества и гидравлического расчёта.

Как работает углекислотное пожаротушение

Углекислый газ вытесняет кислород из зоны горения до концентрации ниже 12–13%, при которой горение большинства веществ невозможно, одновременно охлаждая очаг возгорания за счёт расширения до температуры −70°C.

Механизм основан на двух физических эффектах. Углекислота вытесняет кислород из зоны горения, снижая его концентрацию ниже порога поддержания горения. Параллельно происходит охлаждение: при выходе из баллона CO₂ резко расширяется и охлаждается, поглощая тепловую энергию из очага возгорания.

В баллонах углекислота находится в жидком состоянии под давлением собственных паров. При срабатывании системы жидкость мгновенно переходит в газообразное состояние, увеличиваясь в объёме до 500 раз. Плотность газа составляет 1,97–1,98 кг/м³, что в 1,53 раза тяжелее воздуха — это необходимо учитывать при проектировании систем, поскольку CO₂ накапливается в нижних зонах помещений и может проникать в смежные подвальные пространства.

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: «При проектировании обязательно учитывайте подпольные пространства, кабельные короба и технические полости под фальшполом. CO₂ тяжелее воздуха и затекает во все ниши. Известны случаи, когда газ из серверной проникал через негерметичные проходки в соседние помещения этажом ниже.»

Какие типы модулей применяются в системах CO₂

Модули газового пожаротушения делятся на два класса по давлению хранения, каждый со своими инженерными компромиссами.

Модули высокого давления работают при 5,7–15 МПа (давление зависит от температуры окружающей среды: при +20°C около 5,7 МПа, при максимальных +50°C — до 12,4 МПа). Баллоны выпускаются объёмом 40, 70, 90, 100 и 200 литров с коэффициентом заполнения до 0,6–0,7 кг/л. Температурный диапазон эксплуатации стандартных модулей — от −10°C до +50°C, специализированные исполнения работают от −40°C. Выбирая модули высокого давления ради скорости срабатывания и компактности, инженер жертвует необходимостью более частого освидетельствования баллонов и ограничениями по размещению в отапливаемых помещениях.

Модули низкого давления (изотермические резервуары МИЖУ) хранят CO₂ при 2–3 МПа в охлаждаемых ёмкостях с системой поддержания температуры. Один изотермический резервуар заменяет несколько десятков баллонов высокого давления, обеспечивая экономию по массе до 50%. Такие системы проектируются для защиты помещений объёмом свыше 2000 м³. Выбирая изотермическое хранение ради экономии пространства и упрощения обслуживания, проектировщик принимает зависимость от системы охлаждения и увеличенные требования к электроснабжению.

По способу размещения установки делятся на модульные (баллоны в защищаемом помещении или рядом) и централизованные (станция пожаротушения в отдельном помещении с подачей через распределительные трубопроводы). Батареи объединяют от 2 до 12 модулей общим коллектором.

Таблица 1. Характеристики модулей CO₂ по типу хранения

Где применяются и где запрещены системы CO₂

Углекислотное пожаротушение эффективно для классов пожаров A (твёрдые вещества), B (жидкости), C (газы) и E (электрооборудование). Типичные объекты защиты — машинные отделения судов, кабельные туннели и каналы, дизель-генераторные, электрощитовые, подпольные пространства центров обработки данных, нефтехранилища и резервуары объёмом до 10 000 м³, прокатные станы металлургических производств.

Согласно СП 485.1311500.2020 применение CO₂ запрещено в помещениях, которые не могут быть покинуты людьми до начала работы установки, а также в помещениях с пребыванием более 50 человек. Углекислотой нельзя тушить пожары класса D (металлы), щелочные и щелочноземельные металлы, литийорганические соединения, а также развитые очаги тления.

Это не рекомендации, а абсолютные ограничения. При концентрации CO₂ порядка 10% человек теряет сознание в течение минуты. Огнетушащая концентрация 34,9% несовместима с присутствием людей — эвакуация из защищаемой зоны до срабатывания системы обязательна без исключений.

Эволюция нормативных требований

История углекислотного пожаротушения насчитывает почти столетие — в СССР такие системы начали применяться в 1930-х годах на судах и турбинах ТЭЦ. Первое сжижение углекислого газа датируется 1823 годом и связано с именем Майкла Фарадея.

В период 1960–1994 годов CO₂ был частично вытеснен галонами (хладон-13B1), которые обеспечивали тушение при концентрации всего 5% и были безопасны для людей. После запрета производства галонов в 1994 году по Монреальскому протоколу интерес к углекислоте возобновился, но параллельно началась разработка альтернатив.

Ключевой нормативный сдвиг в России произошёл в 2021 году: СП 5.13130.2009 был разделён на три документа. СП 485.1311500.2020 содержит требования к установкам пожаротушения, включая раздел 9 по газовому пожаротушению, методику расчёта массы газового огнетушащего вещества (приложение Д), методику гидравлического расчёта для систем низкого давления (приложение Е) и расчёт площади проёмов для сброса избыточного давления (приложение Ж). В декабре 2025 года вступило в силу изменение № 1 к СП 485.1311500.2020.

Анализ инцидентов за период с 1975 по 2000 год показал 51 случай несанкционированного выброса систем CO₂, повлёкший 72 гибели и 145 травм. Основные причины — случайный выброс при техническом обслуживании систем, несоблюдение процедур блокировки и недостаточное обучение персонала. Эти данные повлияли на ужесточение требований к предупредительным сигналам, временным задержкам перед выбросом и обязательному обучению.

Сравнение CO₂ с альтернативными газовыми огнетушащими веществами

При выборе газового огнетушащего вещества инженер сталкивается с набором компромиссов. Хладон-13B1 (CF₃Br) был эталоном эффективности: огнетушащая концентрация всего 5% при безопасности для людей. Механизм тушения — химическое ингибирование через разрыв цепной реакции горения атомами брома. Однако производство хладона-13B1 запрещено с 1994 года из-за катастрофического потенциала разрушения озонового слоя (ОРП = 10–16). Сегодня он доступен только из рециклированных запасов и применяется исключительно в авиации, военной технике и космических аппаратах, где замены пока не существует.

Азот (N₂) и инертные газы (инерген, аргонит) работают по тому же принципу вытеснения кислорода, что и CO₂, но при концентрациях около 40–43% остаются безопасными для людей. Инерген (IG-541) содержит 8% CO₂, который стимулирует дыхание и компенсирует сниженное содержание кислорода. Выбирая инертные газы ради безопасности персонала, инженер принимает необходимость в 4–6 раз большего количества баллонов и значительных площадей для их размещения — газ хранится при давлении 200–300 бар.

Хладон 227ea (FM-200) обеспечивает тушение при концентрации 6,7–8,7% и безопасен для людей (NOAEL 9%). Механизм — преимущественно охлаждение (80%) с частичным химическим ингибированием. Однако потенциал глобального потепления ПГП = 3500 делает это вещество объектом регуляторного давления по Кигалийской поправке к Монреальскому протоколу.

Novec 1230 (FK-5-1-12) до недавнего времени считался оптимальным решением: ПГП = 1 (эквивалент CO₂), атмосферная жизнь всего 5 дней, высокий запас безопасности (NOAEL 10% при огнетушащей концентрации 4–6%). Компания 3M объявила о прекращении производства к 2025 году в рамках выхода из производства PFAS, что создаёт неопределённость для новых проектов.

Таблица 2. Сравнение CO₂ с альтернативными газовыми огнетушащими веществами

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: «Не существует универсального газового огнетушащего вещества. CO₂ оптимален для необитаемых помещений с высоким риском возгорания и частыми срабатываниями — стоимость перезаправки минимальна. Для защиты персонала и ценного оборудования в обитаемых зонах выбирайте инертные газы или хладоны с учётом регуляторных ограничений.»

Требования к проектированию и организационным мерам

Станция пожаротушения должна обеспечивать температуру воздуха от +5 до +35°C, рабочее и аварийное освещение, приточно-вытяжную вентиляцию с кратностью не менее 2, телефонную связь с дежурным персоналом. Размещение над помещениями категорий А и Б запрещено.

Внутренний объём трубопроводов не должен превышать 80% объёма жидкой фазы газового огнетушащего вещества при +20°C. Суммарная площадь сечений распределительных трубопроводов не должна превышать площадь магистрального. Крестовины с горизонтальным делением потоков запрещены.

Обязательные элементы системы включают световые табло «Газ — уходи!» и «Газ — не входить!», звуковое оповещение, весоизмерительные устройства для контроля массы газового огнетушащего вещества, расчётные проёмы для сброса избыточного давления. Методика расчёта площади проёмов приведена в приложении Ж СП 485.1311500.2020. Система управления должна обеспечивать задержку перед пуском для эвакуации персонала, блокировку при открытых дверях, ручное отключение из защищаемого помещения.

Для помещений с постоянным пребыванием людей более 50 человек применение углекислотного пожаротушения запрещено без исключений. Для остальных помещений требуется разработка организационных мер: инструкций по эвакуации, системы оповещения, плана действий при аварийном срабатывании, регулярных тренировок персонала.

Как организовать техническое обслуживание

Контроль давления и очистка оборудования выполняются ежемесячно. Контроль массы газового огнетушащего вещества по манометру — также ежемесячно, взвешиванием — раз в 5 лет. Визуальный и инструментальный осмотр проводится раз в 3 года. Проверка работоспособности системы — не реже раза в 5 лет. Переосвидетельствование баллонов выполняется по паспорту изготовителя, типично каждые 5–10 лет.

Критерии необходимости перезарядки баллонов: уменьшение массы газового огнетушащего вещества более чем на 5% или снижение давления газа-вытеснителя более чем на 10%. Срок службы модулей — 15–20 лет.

Процедура переосвидетельствования включает проверку документации, эвакуацию газового огнетушащего вещества, демонтаж запорно-пускового устройства, осмотр наружной и внутренней поверхности баллона, гидравлическое испытание пробным давлением, пневматическое испытание на герметичность, восстановление лакокрасочного покрытия, заправку и наддув.

Ведение технической документации обязательно. Журнал учёта должен содержать данные о каждом модуле: дату изготовления, номер паспорта, даты освидетельствований, результаты взвешиваний, записи о ремонтах и перезарядках. При смене ответственного лица проводится полная инвентаризация с проверкой фактического состояния каждого баллона.

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: «Ведите журнал взвешиваний каждого модуля. Даже небольшая утечка — 50 граммов в месяц — за год даст потерю 600 граммов, что для 40-литрового баллона составит 2–3% массы заряда. Раннее обнаружение утечки дешевле аварийной перезарядки.»

Часто задаваемые вопросы

Можно ли применять CO₂ в серверных с постоянным присутствием персонала?
Нет. Огнетушащая концентрация CO₂ несовместима с присутствием людей. Для серверных с постоянным персоналом применяются инертные газы или хладоны с NOAEL выше расчётной концентрации.

Каково нормативное время выпуска CO₂?
60 секунд согласно СП 485.1311500.2020. Для сравнения, время выпуска хладонов — не более 10 секунд.

Чем отличаются модули высокого и низкого давления?
Модули высокого давления (5,7–15 МПа) компактны и автономны, применяются для помещений до 2000 м³. Изотермические резервуары низкого давления (2–3 МПа) требуют системы охлаждения, но экономичнее для объектов свыше 2000 м³.

Какой документ регулирует проектирование систем CO₂ в 2026 году?
Основной документ — СП 485.1311500.2020 с изменением № 1 от декабря 2025 года. СП 5.13130.2009 отменён с марта 2021 года.

Как часто требуется переосвидетельствование баллонов?
Сроки определяются паспортом изготовителя, типично 5–10 лет. Конкретный срок указан в документации на модуль.

Почему CO₂ дешевле альтернатив?
Углекислый газ — промышленный продукт с развитой инфраструктурой производства и логистики. Стоимость заправки значительно ниже, чем у синтетических хладонов. Однако разница в цене газового огнетушащего вещества частично компенсируется затратами на организационные меры безопасности и системы эвакуации.

Какие классы пожаров тушит CO₂?
A (твёрдые вещества), B (жидкости), C (газы), E (электрооборудование). Не применяется для класса D (металлы) и развитого тления.