Принцип работы систем газового пожаротушения

Системы газового пожаротушения подавляют пламя за счет химического торможения реакций горения либо снижения концентрации кислорода до критических значений. В России эти установки защищают серверные, архивы, электрощитовые и производственные объекты с дорогостоящим оборудованием, где применение воды или порошка нанесет недопустимый ущерб. Главная особенность технологии: эффективность напрямую зависит от герметичности защищаемого помещения, а применение газов требует обязательной эвакуации людей до момента подачи огнетушащего вещества.

Согласно действующему СП 485.1311500.2020, газовое пожаротушение обязательно для серверных площадью более 24 м², центров обработки данных, банковских хранилищ и музейных фондов. Технология прошла эволюцию от углекислотных систем 1930-х годов до современных экологичных фторкетонов, а нормативная база существенно ужесточилась после запрета применения CO2 для объектов с массовым пребыванием людей в 2011 году. Выбор конкретного типа газа определяется инженерным компромиссом между безопасностью персонала, экологическим воздействием, стоимостью и спецификой защищаемого объекта.

Как работает механизм подавления пламени газом?

Огнетушащие газы прекращают горение двумя принципиально разными способами. Хладоны и фторкетоны обрывают цепную реакцию горения, распадаясь в зоне высоких температур (более 600-900°C) с образованием свободных радикалов, которые связывают активные центры пламени. Это называется механизмом ингибирования. Инертные газы (азот, аргон, Инерген) и углекислый газ действуют иначе: они вытесняют кислород из защищаемого объема, снижая его концентрацию с естественных 21% до 10-15%, при которых процесс горения физически невозможен.

Ингибирование эффективнее разбавления примерно в 2-3 раза по массе необходимого вещества. Хладон-227еа создает огнетушащую концентрацию при 7,2% объемной доли, а углекислый газ требует 34,9%. Физико-химические процессы при ингибировании протекают по двум теориям: радикальной (связывание активных радикалов молекулами хладонов) и ионной (захват электронов атомами галогенов). При термическом разложении хладонов образуются токсичные продукты (CO, CO2, HF), но их количество составляет 0,6-2,0% от массы огнетушащего вещества, что значительно меньше, чем при обычном горении материалов.

Третий механизм, охлаждение, работает как дополнительный эффект у углекислого газа и фторкетона ФК-5-1-12 (теплота испарения 88,1 кДж/кг). Углекислота при распылении охлаждается до -70°C, отводя тепло из зоны горения компактной струей. Этот фактор делает CO2 единственным эффективным газовым средством для тушения на открытых пространствах, хотя его применение ограничено из-за высокой опасности для людей.

Совет от Сергея Григорьева, эксперта по газовому пожаротушению: "При выборе между ингибиторным и инертным газом учитывайте не только огнетушащую концентрацию, но и время подачи. Хладоны заполняют помещение за 10 секунд, инертные газы — за 60 секунд. Для объектов с высокой скоростью развития пожара эта разница критична."

Какие типы огнетушащих газов применяются в России?

Российский рынок предлагает семь основных типов газовых огнетушащих веществ (ГОТВ), каждое со своими техническими характеристиками и ограничениями применения. Выбор определяется инженерным компромиссом между четырьмя параметрами: допустимой концентрацией для эвакуации персонала (предельно допустимая концентрация NOAEL), экологическим воздействием (потенциал глобального потепления ПГП), экономической целесообразностью и доступностью в условиях 2025 года.

Хладон-227еа занимает оптимальную позицию: показатель NOAEL (10,5%) превышает огнетушащую концентрацию (7,2%) с коэффициентом 1,25, что обеспечивает время для безопасной эвакуации персонала при условии своевременного срабатывания системы оповещения. Доступность на российском рынке и умеренная стоимость делают его наиболее распространенным выбором. Фторкетон ФК-5-1-12 имеет минимальную огнетушащую концентрацию (4,2%) и наивысший запас безопасности (коэффициент 1,832), но после 2022 года его поставки в Россию ограничены, поскольку производитель 3M находится за рубежом. Инерген производится в России и имеет нулевой ПГП, что делает его стратегически важным в условиях импортозамещения.

Углекислый газ формально имеет нулевой потенциал глобального потепления и минимальную стоимость, но его применение жестко ограничено нормативами. С 2011 года СП 5.13130.2009 (позднее СП 485.1311500.2020) запретил использование CO2 для защиты объектов с постоянным пребыванием более 50 человек и помещений, которые не могут быть покинуты до момента пуска системы. Несколько вдохов при концентрации 34,9% приводят к летальному исходу, поэтому углекислотные системы применяют исключительно на объектах без персонала: неотапливаемых складах, аккумуляторных, трансформаторных подстанциях.

Где применяется газовое пожаротушение в России

Системы газового пожаротушения защищают объекты, где водяное или порошковое тушение нанесет недопустимый ущерб оборудованию либо материальным ценностям. Согласно СП 486.1311500.2020, газовое пожаротушение обязательно для серверных комнат площадью более 24 м², центров обработки данных любой площади, помещений с коммутационным оборудованием связи, банковских хранилищ, музейных фондов и книгохранилищ, а также диспетчерских центров и помещений с действующим электрооборудованием под напряжением.

Крупнейшими заказчиками газовых систем в России выступают операторы дата-центров (Яндекс, государственные организации), нефтегазовые компании (Транснефть, Роснефть используют тысячи модульных установок в блок-контейнерах), телекоммуникационные операторы (защита АТС, станций сотовой связи, радиотелевизионных студий) и культурные учреждения. Электрощитовые, электрораспределительные комнаты и трансформаторные подстанции защищаются газом из-за работы оборудования под высоким напряжением до 10 кВт, где применение воды создает риск поражения электрическим током и короткого замыкания.

Производственные помещения защищаются газовыми системами выборочно: камеры окраски, пропитки и сушки, помещения с горючими жидкостями и газами, склады в закрытых помещениях. Газовое пожаротушение неэффективно для материалов, способных тлеть в объеме (торф, уголь, опилки), и веществ, горящих без доступа кислорода (целлулоид, пироксилин). Герметичность помещения выступает критическим фактором: параметр негерметичности не должен превышать 0,001 м⁻¹ для азота и 0,0055 м⁻¹ для хладонов согласно СП 485.1311500.2020.

Совет от Сергея Григорьева, эксперта по газовому пожаротушению: "Перед выбором газовой системы закажите тест герметичности помещения (Room Integrity Test). Если параметр негерметичности превышает норму, затраты на герметизацию могут превысить стоимость самой системы пожаротушения. В таких случаях целесообразнее рассмотреть водяное тушение."

Как устроена система и что происходит при срабатывании?

Автоматическая установка газового пожаротушения (АУГП) состоит из четырех функциональных блоков. Модули пожаротушения включают баллоны объемом от 3 до 150 литров с запорно-пусковым устройством (ЗПУ), сифонной трубкой и манометром. Трубопроводная сеть изготавливается из стали по ГОСТ Р 53383 или нержавеющей стали с рабочим давлением до 300 бар и завершается насадками-распылителями, размещенными по расчету для равномерного распределения газа. Система управления объединяет приемно-контрольный прибор, пожарные извещатели (дым, тепло), световые табло «ГАЗ - УХОДИ!» и «ГАЗ - НЕ ВХОДИТЬ!», а также кнопки ручного пуска. Дополнительные элементы обеспечивают безопасность: клапан сброса избыточного давления (КСИД) предотвращает разрушение конструкций, система газодымоудаления обязательна согласно приказу МЧС №116.

Централизованные системы размещают батарею баллонов в станции пожаротушения объемом 250-5000 литров и защищают несколько помещений одновременно, становясь экономически выгодными при трех и более защищаемых зонах. Модульные системы располагают баллоны непосредственно в защищаемом помещении или рядом с ним, защищая одно помещение, что упрощает проектирование и монтаж. Для углекислого газа применяют установки с изотермическим резервуаром (МИЖУ), оснащенные холодильными агрегатами для поддержания температуры -18°C, что позволяет хранить большие объемы CO2 компактно.

Процесс срабатывания начинается с обнаружения пожара двумя независимыми извещателями, после чего включается задержка пуска (обычно 30 секунд) с одновременной подачей световых и звуковых сигналов тревоги. Этот интервал предназначен исключительно для эвакуации людей из помещения. Автоматика отключает вентиляцию, закрывает противопожарные клапаны и при необходимости останавливает технологическое оборудование. После задержки система подает огнетушащее вещество: хладоны выпускают 95% массы газа за 10 секунд, углекислый газ и инертные газы — за 60 секунд. Интервал срабатывания между модулями одного помещения не должен превышать 3 секунд согласно СП 485.1311500.2020.

Критически важный момент: не существует допустимой концентрации огнетушащего газа для безопасного нахождения людей в защищаемом помещении во время работы системы. Даже для газов с высоким коэффициентом безопасности (хладон-227еа, ФК-5-1-12) нормативы требуют обязательной эвакуации до подачи вещества. Формулировки производителей о возможности кратковременного пребывания относятся только к времени задержки (30-60 секунд) для безопасной эвакуации, но не к нахождению в загазованном помещении. После срабатывания системы концентрация газа поддерживается около 10 минут, затем обязательно проводится газодымоудаление с 4-кратным воздухообменом из нижней и верхней зон помещения.

Эволюция нормативных требований: от 1930-х до 2025 года

Первые автоматические установки газового пожаротушения в СССР появились в 1930-х годах для защиты кораблей и судов, где применение воды было невозможно из-за риска потопления. В 1939 году внедрили первую автоматическую систему для защиты турбогенератора ТЭЦ. До 1997 года регулирование осуществлялось рамочно в СНиП 2.04.09-84 без детальных технических требований. Промышленные организации разрабатывали батареи БАП и БАЭ (1951-1955), запорно-пусковое устройство ГЗСМ (1970), но единых стандартов не существовало.

Современный этап началась с принятия НПБ 22-96 и ГОСТ Р 50969-96 в 1997 году, которые впервые установили обязательную задержку пуска минимум 10 секунд для эвакуации людей и требования к двухканальному обнаружению пожара. Федеральный закон №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 2008 года стал базовым документом, определившим принципы своевременного автоматического обнаружения пожара и создания огнетушащей концентрации за требуемое время. СП 5.13130.2009 систематизировал требования к проектированию, монтажу и эксплуатации газовых систем.

Ключевое изменение произошло в 2011 году: СП 5.13130.2009 (изменение №1) запретил применение углекислого газа для защиты объектов с массовым пребыванием людей более 50 человек и помещений, которые не могут быть покиданы до пуска системы. Это решение основано на анализе инцидентов со смертельными исходами при случайных или ложных срабатываниях CO2-систем. Запрет стимулировал переход на безопасные хладоны второго поколения (HFC) и инертные газы, что увеличило стоимость систем в 3-5 раз, но радикально снизило риски для персонала.

С марта 2021 года СП 5.13130.2009 заменен тремя специализированными документами: СП 484.1311500.2020 (системы пожарной сигнализации и автоматизация), СП 485.1311500.2020 (установки пожаротушения с детальными методиками расчета) и СП 486.1311500.2020 (перечень обязательных объектов защиты). Новые своды правил уточнили требования к параметру негерметичности помещений, ввели обязательные расчеты клапанов избыточного давления по приложению Ж СП 485.1311500.2020 и расширили методики для современных огнетушащих веществ, включая фторкетоны с низким ПГП. Экологическое регулирование усиливается: приоритет отдается веществам с потенциалом глобального потепления менее 100, что делает ФК-5-1-12 и инертные газы стратегическим выбором на перспективу.

Совет от Сергея Григорьева, эксперта по газовому пожаротушению: "При модернизации старых систем проверяйте актуальность проектной документации. Системы, спроектированные до 2021 года по СП 5.13130.2009, могут не соответствовать современным требованиям к герметичности и КСИД. Переделка обойдется дешевле штрафов при проверке МЧС и потенциальной неэффективности при реальном пожаре."

На каких компромиссах строится выбор газовой системы?

Выбор типа газа представляет классический инженерный компромисс между четырьмя факторами, где улучшение одного параметра неизбежно ухудшает другой. Углекислый газ минимизирует капитальные затраты (самая низкая стоимость ГОТВ и оборудования) и имеет нулевой ПГП, но создает смертельную опасность для персонала и запрещен для большинства объектов с людьми. Хладон-125 экономически привлекателен среди хладонов и высоко термостабилен (до 900°C), но его огнетушащая концентрация (9,8%) превышает NOAEL (7,5-10%), что делает применение допустимым только в помещениях без постоянного пребывания людей.

Хладон-227еа занимает оптимальную позицию в треугольнике «безопасность-экономика-доступность»: NOAEL 10,5% превышает огнетушащую концентрацию 7,2% с запасом 1,25, стоимость находится в среднем диапазоне, производство и поставки в России стабильны в 2025 году. Фторкетон ФК-5-1-12 технически превосходит все альтернативы (минимальная концентрация 4,2%, максимальный коэффициент безопасности 1,832, ПГП=1, атмосферное время жизни 3-5 дней), но высокая стоимость и проблемы с импортом после 2022 года ограничивают применение критически важными объектами, где компромиссы недопустимы.

Инерген (смесь азота 52%, аргона 40%, углекислого газа 8%) производится в России и не имеет экологических ограничений, но требует больших объемов хранения из-за низкого коэффициента заправки и высокой огнетушащей концентрации 36%. Это делает инертные газы экономически целесообразными для централизованных систем, защищающих три и более помещений, где эффект масштаба компенсирует затраты на оборудование. Хладон-23 создает централизованные станции для объектов с большим количеством помещений благодаря хранению под давлением 150 атмосфер, но критически высокий ПГП 11700 (время жизни в атмосфере около 270 лет) делает его применение экологически неприемлемым для новых проектов.

Практические требования к помещению часто определяют выбор сильнее теоретических предпочтений. Негерметичные помещения с параметром выше 0,0055 м⁻¹ требуют дорогостоящей герметизации всех кабельных проходов, вводов, установки доводчиков на двери и уплотнения стыков, что может составить 30-50% стоимости самой системы. Помещения объемом более 3000 м³ экономически нецелесообразно защищать объемным тушением углекислым газом или азотом, здесь применяют локально-объемное тушение с концентрацией CO2 не менее 6 кг/м³. Неотапливаемые помещения с температурой ниже -20°C автоматически исключают некоторые хладоны, оставляя выбор между CO2 и специализированными модулями с температурным диапазоном -40...+50°C.

Технические характеристики основных огнетушащих газов

Понимание технических параметров критично для корректного расчета системы и определения массы огнетушащего вещества. Каждый газ обладает уникальным сочетанием физических свойств, влияющих на проектирование трубопроводной сети, выбор баллонов и расчет времени подачи.

Давление хранения определяет конструкцию баллонов и трубопроводной сети. Хладон-23 с давлением 150 бар позволяет создавать централизованные станции пожаротушения с дальностью транспортировки газа до 100 метров, экономя пространство защищаемых помещений. Инерген хранится под давлением 200-300 бар, что требует усиленных баллонов объемом 80-150 литров, но обеспечивает компактность при больших объемах защищаемых помещений. Хладоны с давлением 25 бар используют стандартное оборудование и оптимальны для модульных систем в небольших помещениях.

Время подачи критично для эффективности тушения. Хладоны создают огнетушащую концентрацию за 10 секунд благодаря высокому давлению паров и химическому механизму действия, что обеспечивает подавление пламени до развития критической стадии пожара. Инертные газы и углекислота заполняют помещение за 60 секунд из-за физического механизма вытеснения кислорода, требующего большей массы вещества. Для объектов с высокой скоростью развития пожара (серверные с кабельными прокладками, архивы с бумажными документами) хладоны предпочтительнее инертных газов.

Плотность жидкой фазы определяет массу заправки баллонов и габариты модулей. Фторкетон ФК-5-1-12 имеет наивысшую плотность 1,60 кг/л, что позволяет размещать больше огнетушащего вещества в компактных баллонах. Хладон-227еа (1,41 кг/л) обеспечивает баланс между компактностью и стоимостью оборудования. Углекислый газ при хранении в жидкой фазе занимает минимальный объем (0,77 кг/л), но требует специальных изотермических резервуаров с охлаждением для больших объемов.

Малоизвестные факты о газовом пожаротушении

Исторический парадокс углекислоты. Первые централизованные установки CO2 в 1930-х годах на советских кораблях использовали углекислый газ не только как огнетушащее вещество, но и как средство борьбы с кислородным голоданием экипажа при аварийном погружении. Концентрация 8% CO2 стимулирует дыхательный центр, заставляя организм эффективнее усваивать остатки кислорода. Современные нормативы категорически запрещают такие концентрации как опасные для жизни, демонстрируя эволюцию представлений о безопасности.

Эффект «теплового взрыва» хладонов. При температуре выше 600-900°C хладоны термически разлагаются с образованием токсичных продуктов (HF, CO, фосген), но степень разложения составляет всего 0,6-2,0% от массы вещества. Это критически важно для помещений с высокотемпературным оборудованием: хладон-125 сохраняет стабильность до 900°C, хладон-227еа — только до 600°C. Для защиты трансформаторных подстанций и литейных цехов термостабильность становится определяющим фактором выбора.

Монреальский протокол и российский рынок. Международное соглашение 1987 года об озоноразрушающих веществах запретило хладоны первого поколения (галоны 1211, 1301, известные как хладон-13В1 в российской терминологии). Это стимулировало разработку озонобезопасных HFC-хладонов второго поколения в 1990-х годах. Россия ратифицировала протокол, но переход на новые вещества занял 15-20 лет: последние системы на галонах эксплуатировались до середины 2000-х. Сейчас фокус смещается на вещества с низким ПГП согласно Кигалийской поправке 2016 года.

Блок-контейнерная революция 2000-х. Нефтегазовые компании России (Транснефть, Роснефть) развернули тысячи автономных модульных установок в блок-контейнерах на труднодоступных объектах Сибири и Крайнего Севера. Эти системы работают в температурном диапазоне -40...+50°C без постоянного персонала, интегрируя пожаротушение с охраной, контролем доступа и газообнаружением. Надежность таких установок в экстремальных условиях превышает 99,5%, что сделало технологию стандартом для промышленной инфраструктуры.

Парадокс показателя NOAEL. Формулировка NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) означает концентрацию, при которой не наблюдается неблагоприятных эффектов в течение определенного времени экспозиции (обычно 5 минут), но не подразумевает безопасность длительного пребывания. Для хладона-227еа NOAEL составляет 10,5% при огнетушащей концентрации 7,2%, что дает коэффициент безопасности 1,45. Однако даже при такой концентрации нормативы требуют эвакуации, поскольку реальные условия пожара (стресс, дым, паника) снижают физиологическую устойчивость человека к пониженному содержанию кислорода.

Часто задаваемые вопросы

Какую систему пожаротушения выбрать для серверной с периодическим присутствием персонала?
Для серверных площадью более 24 м² с периодическим доступом персонала оптимальны хладон-227еа или фторкетон ФК-5-1-12 при отсутствии бюджетных ограничений. Хладон-227еа обеспечивает баланс между достаточным временем для эвакуации (NOAEL 10,5% при огнетушащей концентрации 7,2%), доступностью на российском рынке и умеренной стоимостью. Критически важна обязательная задержка пуска минимум 30 секунд с световым табло «ГАЗ - УХОДИ!» для эвакуации персонала. Углекислый газ категорически запрещен для таких объектов согласно СП 485.1311500.2020.

Как обосновать руководству стоимость газовой системы против водяной?
Используйте расчет потенциального ущерба оборудованию при срабатывании водяного пожаротушения. Для серверной с оборудованием на 10 млн рублей водяная система стоимостью 500 тыс. рублей приведет к полной потере техники при срабатывании, а газовая система за 2 млн рублей сохранит оборудование. Добавьте стоимость простоя бизнеса (для ЦОД типично 500 тыс. - 2 млн рублей за каждый час недоступности) и риск штрафов МЧС за несоответствие нормативам (от 300 тыс. рублей для организации). Расчет показывает окупаемость газовой системы при первом же срабатывании.

Кто несет ответственность за пожарную безопасность при работе подрядчика на объекте?
Ответственность распределяется между заказчиком и подрядчиком согласно договору и требованиям ФЗ-123. Общую пожарную безопасность объекта обеспечивает заказчик (инженер по пожарной безопасности), но подрядчик отвечает за безопасность своих работ, включая огневые работы по актам-допускам. Критически важно в договоре прописать конкретные обязанности подрядчика: наличие лицензии МЧС, предоставление сертификатов на оборудование, ответственность за скрытые дефекты монтажа. При пожаре во время работ подрядчика без оформленного акта-допуска ответственность несут оба, но основная тяжесть падает на инженера ПБ заказчика.

Чем принципиально отличаются хладон-227еа и хладон-23 для выбора системы?
Хладон-227еа (гептафторпропан) и хладон-23 (трифторметан) различаются по четырем критическим параметрам. Хладон-227еа имеет огнетушащую концентрацию 7,2% против 14,6% у хладона-23, что требует меньшей массы вещества, но хладон-23 хранится под давлением 150 атмосфер, позволяя создавать централизованные станции для защиты десятков помещений. ПГП хладона-23 составляет 11700 (критически высокий) против 2900 у хладона-227еа. Хладон-23 экономически целесообразен только для крупных объектов с центральной станцией пожаротушения, защищающей более 5 помещений; для одиночных помещений выбирайте хладон-227еа.

Обязателен ли 100% резерв газа и как это обосновать финансово?
Согласно ГОСТ Р 50969-96, централизованные установки должны иметь 100% резерв огнетушащего вещества от объема самого большого защищаемого помещения. Модульные установки формально не требуют резерва, но его отсутствие означает полную беззащитность объекта после срабатывания до момента перезарядки (обычно 1-3 дня). Финансовое обоснование: стоимость резерва составляет 30-50% от первоначальных затрат на систему, но при реальном срабатывании обеспечивает непрерывную защиту. Для критически важных объектов (ЦОД, диспетчерские АЭС) отсутствие резерва создает окно уязвимости с потенциальным ущербом, многократно превышающим стоимость резервного газа.

Что делать, если проектировщики предлагают углекислый газ для помещения с периодическим доступом людей?
Откажитесь от предложения, ссылаясь на СП 485.1311500.2020 и изменение №1 к СП 5.13130.2009 от 2011 года, которые запрещают применение CO2 для объектов с массовым пребыванием людей более 50 человек и помещений, которые не могут быть покинуты до пуска системы. Даже для помещений с периодическим доступом углекислый газ создает недопустимый риск при ложном срабатывании или задержке эвакуации. Требуйте альтернативу: хладон-227еа, Инерген или фторкетон ФК-5-1-12. Документируйте отказ от опасного решения письменно для защиты при возможных разбирательствах.

Как часто нужно проверять герметичность помещения с газовым пожаротушением?
Тест герметичности (Room Integrity Test) обязателен перед сдачей системы в эксплуатацию, после любых изменений конструкций помещения (перепланировка, прокладка новых кабельных трасс, установка дополнительного оборудования) и периодически при эксплуатации согласно проекту. Рекомендуемая периодичность — раз в 3-5 лет для стабильных помещений, ежегодно для объектов с интенсивной модернизацией инфраструктуры. Параметр негерметичности не должен превышать 0,001 м⁻¹ для азота и 0,0055 м⁻¹ для хладонов. Превышение норм означает, что система не сможет удержать огнетушащую концентрацию требуемые 10 минут и будет неэффективна при реальном пожаре.