Расчет газового пожаротушения: нормы, правила, методика

Расчет установок газового пожаротушения — важный и неотъемлемый этап проектирования защитных систем. Особенно это важно для помещений, где применение воды или пены невозможно или нежелательно. К таким объектам относятся серверные, архивы, музеи, хранилища документов, банковские помещения и другие технологически чувствительные зоны.

В отличие от традиционных методов тушения, здесь требуется высокая точность при определении количества газового огнетушащего вещества (ГОТВ). Нужно это для того, чтобы эффективно ликвидировать возгорание, не нанеся ущерба оборудованию и не подвергнув риску людей.

В данной статье мы разбираем основную на сегодня методику расчета массы ГОТВ для установок газового пожаротушения при тушении объемным способом.

Методика расчета газового пожаротушения

Расчет системы газового пожаротушения основан на вышеназванной методике, которая находится в Приложении Е свода правил СП 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования".

Дисклеймер: для реального проектирования стоит опираться на текст нормативного документа, поскольку данная информация приведена исключительно в ознакомительных целях. Кроме того, указанная методика — результат многолетней инженерной практики и нормативных исследований, направленных на обеспечение надежной противопожарной защиты, должна быть принята во внимание в полном объеме.

Расчет системы газового пожаротушения: что в него входит?

Расчет газового пожаротушения начинается с определения общей массы (ГОТВ), необходимой для эффективного тушения пожара. Это ключевая величина, от которой зависит объем баллонов модулей ГПТ и эффективность всей установки. Она рассчитывается по универсальной формуле:

Мг = K1 × (Mp + Mтр + Mбn)

где:

• Mp — масса ГОТВ, которая фактически участвует в тушении;
• Mтр — объем остаточного газа в трубопроводах;
• Mбn — объем газа, который остается в модулях после срабатывания;
• K1 — коэффициент надежности, учитывающий утечки газа (по нормативу — 1,05).

Эта формула охватывает как активную часть газа, так и технические потери, что делает расчет более реалистичным и безопасным.

Как рассчитывается основная масса газа (Mp)?

Основная масса газа Mp в расчете установок газового пожаротушения необходима для обеспечения нужной концентрации огнетушащего вещества в объеме помещения. Формулы зависят от физического состояния и химических свойств ГОТВ.

Для сжиженных газов (за исключением CO₂):

Когда применяется сжиженный газ (например, хладоны), используется следующая формула:

Mp = Vp × ρ1 × (1 + K2) × Cн / (100 - Cн)

Эта формула учитывает объем помещения (Vp), плотность газа при текущих условиях (ρ1), возможные утечки через проемы (K2) и нормативную концентрацию газа (Cн), необходимую для тушения.

Для сжатых газов и диоксида углерода:

Если применяются сжатые газы или CO₂ в формуле расчета объема заполняемости газового пожаротушения используется логарифмическая зависимость:

Mp = Vp × ρ1 × (1 + K2) × ln(Cн / (100 - Cн))

Логарифм отражает особенности распространения газа под давлением. Расчет показывает, как изменяется необходимый объем вещества с учетом концентрации и потерь.

Обе формулы помогают точно определить, сколько газа нужно подать в помещение, чтобы достичь нужной концентрации, несмотря на возможные потери через вентиляцию и щели.

Остатки газа в трубопроводах и модулях

После подачи основной массы ГОТВ, часть вещества может остаться в трубопроводах и модулях. Это учитывается в расчете системы газового пожаротушения при определении общей массы:

• Mтр = Vтр × ρостат — здесь учитывается объем труб и плотность остаточного газа. Это важно при протяженных разводках системы;

• Mбn = Mб × n — остаток в каждом модуле (например, баллоне) умножается на их количество. Эти остатки нельзя игнорировать, так как они могут составлять заметную долю от общего количества ГОТВ.

Учет негерметичности помещения

Огнетушащее вещество — газ. Он стремится выходить наружу через любые щели и отверстия. Поэтому потери газа из-за неплотностей учитываются с помощью коэффициента K2 (входит в расчет газового пожаротушения, определение массы Mp — приведено выше), зависящего от площади проемов, их расположения и времени подачи газа.

Например:

• если есть щели в потолке и полу — потери выше;
• если проемы только в потолке — потери меньше.

Для особо чувствительных помещений (например, с бумагой или электроникой) особо важна герметичность.

Расчет газового пожаротушения: особые ситуации

В ситуациях, когда тушатся бумага, ткань, картон в кипах и т.п., применяется коэффициент K4. Указанные материалы горят интенсивнее и требуют большей огнетушащей концентрации. Тогда методика расчета газового пожаротушения предлагает следующую формулу:

Mp = K4 × Mp_гепт

где Mp_гепт — это масса газа, рассчитанная для тушения н-гептана (эталонного топлива).

K4 принимается:

• 1,2 — для обычных твердых материалов;
• 1,3 — если материалы уложены плотно и помещение доступно;
• 2,25 — если помещение после срабатывания установки остается закрытым и недоступным для пожарных.

Этот коэффициент может также повлиять на время подачи газа — его можно увеличить в K4 раз, чтобы дать веществу возможность равномерно распространиться и подействовать.

Почему лучше довериться профессионалам?

Методика расчета газового пожаротушения многофакторная и требует учета очень многих нюансов. Неопытному расчетчику принять все их во внимание — задача достаточно нетривиальная. К тому же сертифицированные специалисты располагают специализированными программами, прошедшими одобрение в МЧС и позволяющими облегчить процесс расчета установок ГПТ.