• Киев
  • (044) 568 57 45 | (096) 563 77 51
  • kvirin@kvirin.ua
Mobile menu

 

Більшість газових вогнегасних речовин (далі – ГВР), що знаходяться в рідкому стані в системах газового пожежогасіння (далі – СГП) високого тиску, завдяки своїм фізико-хімічним властивостям придатні для використання лише за наявності газа-витискувача (див. [1 - 5]).

Однак є і винятки: [6 - 8], коли величина тиску насиченої пари ГВР співставна з проектним тиском СГП. В цьому випадку у використанні газу-витискувача (азоту), як правило, немає необхідності.

В цьому матеріалі зупинимося на більш розповсюдженій групі ГВР та розглянемо проблему підвищення тиску двохкомпонентної суміші «газ-витискувач–насичена пара ГВР», пов’язаного із підвищенням навколишньої температури.

Спочатку – основна теза: за певних умов несанкціоноване зростання температури, спричинене несправностями технологічного устатковання, може призвести до спрацювання запобіжних (від перевищення тиску) пристроїв МГП.

Наскільки відповідає дійсності це твердження – подивимося на прикладі серверної невеличкої фірми.

Отже – основні умови задачі:

- об’єм серверної: 27 м3 (вільний об’єм);

- ГВР: HFC 125 за ДСТУ 4466-8 [2];

- МГП розраховано на величину робочого тиску: 25 бар;

- місце знаходження МГП: безпосередньо в захищуваному приміщенні;

- причина підвищення температури: вихід з ладу (вимкнення) кондиціонеру;

- час виникнення події: пізно ввечері (персонал відсутній);

- інтервал температур, що розглядається: від 20 0С до 60 0С.

Маса ГВР розраховується за методикою ДСТУ 4466-1 [9] з урахуванням вимог ДСТУ 4466-8 [2]. Приймається: умовний МГП-25 із масою заряду HFC 125 за ДСТУ 4466-8 [2] – 20 кг.

Як відомо, робота будь-якої електроніки (і сервер – не виключення) супроводжується яскраво вираженим температурним ефектом. З приводу проблем охолодження та діапазонів робочих температур приміщень сучасних серверних (ЦОД) в Інтернеті можна знайти терабайти інформації. Тому не будемо зупинятися на цих питаннях детально.

Із відключенням кондиціонера розпочнеться нагрівання приміщення серверної (в тому числі – МГП). Кількість теплоти у разі нагрівання речовини розраховується за загальновідомою формулою (позначення: тут і далі – див. таблицю 1):.

Маючи на увазі, що 1 Вт×год. = 3600 Дж [10], визначимо тривалість процесу нагрівання системи «повітря-МГП-ГВР-азот» в обраному (див. «умови задачі») інтервалі температур за формулою:.

Одразу зауважимо, що метою розрахунків не є отримання точних кількісних показників. Вихідні дані та отримані результати носять переважно якісний характер і мають лише принципово ілюструвати певні процеси, пов’язані із підвищенням температури у приміщенні серверної за вищезазначених умов. Тому, для спрощення розрахунків, зведемо «теоретичні конструкції» до мінімуму та не будемо враховувати тепловтрати на нагрівання огороджувальних конструкцій та витоки крізь їх нещільності.

 Вихідні дані та результати обчислення наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

Вихідні дані

Позначення

Значення

Од. виміру

1. Речовина

-

повітря

сталь (МГП)

ГВР

азот

-

2. Питома тепломісткість

с

1005 [11]

462[11]

1220[12]

1042 [11]

Дж/(кг×К)

3. Маса

m

32,41)

152)

20 [2]

0,15 [12]

кг

4. Тепловиділення

N

3 [13]

кВт

5. Початкова температура

T1

20 [14]3)

0С

293,15

К

6. Кінцева температура

T2

604)

0С

333,15

К

Результати розрахунків

Позначення

Значення

Од. виміру

7. Кількість теплоти (теплова енергія)

Q

1302480

277200

1000400

6252

Дж

25863325)

2586,33

кДж

361,8

77

277,89

1,74

Вт×год.

718,435)

0,72

кВт×год.

8. Тривалість процесу

t

0,24

год.

14,37

хв

  1. Розраховано за величини: rпов.= 1,2 кг/м3 [15].

2) Середньозважена маса МГП відповідного типорозміру.

3) Середня температура за [14].

4) Обрано умовно.

5)Сумарне значення.

Таким чином, відповідно до розрахунків, система «повітря-МГП-ГВР-азот» опиниться під впливом вищезазначеної температури через менше ніж 15 хв. І навіть, якщо ввести «коефіцієнт безпеки» k = 3 (враховує нерівномірності розподілення температурних шарів у повітрі; тепловтрат на нагрівання огороджувальних конструкцій і витоки крізь їх нещільності; кількості теплоти, необхідної для випаровування частки рідинної фази ГВР тощо) – картина суттєво не зміниться. Тривалість прибуття «групи швидкого реагування» (системний адміністратор, ремонтна бригада та інші «спеціально навчені» фахівці) буде більшою за визначену.

Що ж відбувається із спорядженим, як вказано вище, МГП? Звернемося до нормативної бази.

На рисунку 1 наведено залежність «температура – тиск» для вогнегасної речовини HFC 125, над якою за температури 22 0С за допомогою азоту створено надлишковий тиск 25 бар (див.   ДСТУ 4466-8 [2]).

Вже за температури 600С тиск в МГП буде знаходитися (залежно від щільності завантаження) в діапазоні від 45 бар до 58 бар. Далі – гірше (див. рисунок 1).

                                            Тиск, бар

grafikЗначення щільності завантаження подано у кг/м                                                                                               Температура, ºС

 Рисунок 1

Нагадаємо, що вимоги до величини тиску спрацювання запобіжних (від перевищення тиску) пристроїв МГП встановлюють, наприклад: ДСТУ 4095 [16] та НПАОП 0.00-1.59 [17]. За наявності мембранного запобіжного вузла – мінімальний тиск його спрацювання (в інтервалі від 1,1 Рроб. до Рпр. за ДСТУ 4095 [16]) у випадку, що розглядається, може дорівнювати: 27,5 бар. Отже, для того, щоб «хибно» не спрацювати вже за температури 60 0С, МГП має бути оснащеним запобіжною мембраною із розривним тиском не меншим ніж 60 бар.

Примітка. Зауважимо на полях, що виробники здебільше вказують як верхню межу робочого температурного діапазону для МГП: + 50 0С. При цьому, відповідно до ГОСТ 15150 [18], наприклад – для кліматичного виконання «У», допускається перевищення температури:

- для робочого значення: на 5 0С;

- для верхнього граничного робочого значення (надзвичайно рідко і протягом не більше ніж 6 год.): на 10 0С.

До речі, декілька слів щодо переваг клапанних запобіжних вузлів над мембранними.

Незалежно від типу запобіжний вузол в МГП встановлюється з боку газової фази.

Мембранний запобіжний вузол у разі спрацювання призводить до втрати всього заряду ГВР та газу-витискувача. Із внутрішньої порожнини МГП спочатку видаляється переважно весь газ-витискувач і ГВР, що перебувала у газовій фазі на момент спрацювання. Далі – рідинна фаза ГВР буде поступово переходити в газову і, так би мовити, – «потрошку  цідити» в повітря приміщення, доки не вийде весь заряд ГВР.

Примітка. Максимальний тиск газової фази HFC 125 ДСТУ 4466-8 [2] за температури 60 0С може складати – 31,72 бар [12].

По-перше, це принципово з точки зору вимог Європейського регламенту № 517/2014 [19]: серед інших його умов – відповідність вимогам ISO 14520 [20] (ДСТУ 4466 [21]) або EN 15004 [22], в першу чергу: запобігання витокам з устатковання.

По-друге (і це – головне!), повертаючись до теми, що розглядається: у разі несанкціонованого спрацювання, такий МГП в умовах серверної (з урахуванням підвищених вимог до її герметичності) становить загрозу для здоров’я та, навіть – життя людини. За відсутності сигналу про спрацювання МГП (відсутній сигналізатор тиску або ваговимірювальний пристрій за ДСТУ 4095 [16]) людина може потрапити в атмосферу «повітря-ГВР», де ГВР вже буде перебувати в проектних концентраціях. ДСТУ 4466-1 [9] вказує на безпечність перебування без засобів захисту органів дихання в такій атмосфері протягом не більше ніж 5 хв. Для відновлення ж працездатності серверної знадобиться набагато більше часу.

І навіть наявність інформації щодо спрацювання мембранного вузла не поверне ГВР, а МГП потребуватиме трудомісткого і кошторисного відновлення працездатності обслуговуючою організацією: заміна мембрани, заряджання у повному обсязі ГВР та газа-витискувача тощо.

Але це вже інша історія…

Клапанний запобіжний пристрій позбавлений обох цих вад. Його наявність дозволяє: мінімізувати втрати ГВР (сідло клапана закриється у разі зниження тиску до нормативної величини) та убезпечити персонал від негативних впливів ГВР на органи дихання.

Однак, застосування клапанного «запобіжника» на МГП за умови збереження низьких величин тисків спрацювання – не є панацеєю в ситуації, що розглядається.

Вихід в застосуванні МГП із більшими значеннями робочих тисків і, як наслідок, більшими значеннями тисків спрацювання запобіжних пристроїв.

На завершення необхідно зазначити, що у цьому матеріалі висвітлено лише окремий випадок і надані рекомендації не є загальними. У кожному конкретному випадку – має бути своє технічно обґрунтоване рішення. Так, наприклад, на об’єктах з цілодобовим чергуванням обслуговуючого персоналу такої проблеми, як «критичне» перевищення тиску в МГП через несанкціоноване підвищення температури в приміщенні не існує: «запобіжні» заходи будуть виконані раніше ніж МГП «дійде до кондиції».

Список літератури

1. ДСТУ 4466-5:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтування, випробовування, технічне обслуговування та безпека. Частина 5. Вогнегасна речовина FK-5-1-12 (ISO 14520-5:2006, MOD).

2. ДСТУ 4466-8:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 8. Вогнегасна речовина HFC 125 (ISO 14520-8:2006, MOD).

3. ДСТУ 4466-9:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 9. Вогнегасна речовина HFC 227 еа (ISO 14520-9:2006, MOD).

4. ДСТУ 4466-11:2006 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 11: Вогнегасна речовина HFC 236 fa (ISO 14520-11:2005, MOD).

5. ДСТУ 7288:2012 Пожежна безпека. Вогнегасні речовини. Регенеровані галогеновані вуглеводні. Загальні технічні умови.

6. ДСТУ 4466-2:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтування, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 2. Вогнегасна речовина CF3I (ISO 14520-2:2006, MOD).

7. ДСТУ 4466-10:2006 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 10: Вогнегасна речовина HFC 23 (ISO 14520-10:2005, MOD).

8. ДСТУ 5092:2008 Пожежна безпека. Вогнегасні речовини. Діоксид вуглецю (EN 25923:1993, ISO 5923:1989, MOD).

9. ДСТУ 4466-1:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробування, технічне обслуговування та безпека. Частина 1. Загальні вимоги (ISO 14520-1:2006, MOD).

10. Л.А.Сена. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука, 1977. - 336 с.

11.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%91%D0%BC%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C#.D0.97.D0.BD.D0.B0.D1.87.D0.B5.D0.BD.D0.B8.D1.8F_.D1.83.D0.B4.D0.B5.D0.BB.D1.8C.D0.BD.D0.BE.D0.B9_.D1.82.D0.B5.D0.BF.D0.BB.D0.BE.D1.91.D0.BC.D0.BA.D0.BE.D1.81.D1.82.D0.B8_.D0.BD.D0.B5.D0.BA.D0.BE.D1.82.D0.BE.D1.80.D1.8B.D1.85_.D0.B2.D0.B5.D1.89.D0.B5.D1.81.D1.82.D0.B2

12.http://www.solvaychemicals.com/Chemicals%20Literature%20Documents/Fluor/solkane_specialties/Solkaflam_EN_B.pdf

13. http://www.dialog-e.ru/solutions/storage-center/  

14. ANSI/TIA/EIA-569-ACommercialBuildingStandardforTelecommunicationPathwaysandSpaces.

15. Законы, формулы, задачи физики. Справочник. Гофман Ю.В. – К.: Наукова думка, 1977. - 576 с.

16. ДСТУ 4095:2012 Протипожежна техніка. Системи газового пожежогасіння. Модулі, комплекти модулів та батарейне устатковання. Загальні технічні умови.

17. НПАОП 0.00-1.59-87 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

18. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

19. REGULATION (EU) No 517/2014 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 16 April 2014 on fluorinated greenhouse gases and repealing Regulation (EC)  No 842/2006.

20. ISO 14520 Gaseousfire-extinguishingsystems – Physicalpropertiesandsystemdesign.

21. ДСТУ 4466 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтаж, випробовування, технічне обслуговування та безпека. (ISO 14520, MOD).

22. EN 15004 Fixed firefighting systems - Gas extinguishing systems - Physical properties and system design of gas extinguishing systems (ISO 14520, modified).

 

С.В. Пономарьов

(067) 446-01-92

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

«Бизнес и безопасность» № 2/2015 (106)

  • logo kvirin

    Сайт ООО КВИРИН - услуги в области противопожарной безопасности
  • sevo-systems

    Производитель оборудования для ГОТВ NOVEC 1230
  • logo vesda

    Система сверхраннего обнаружения дыма
  • logo

    Интеллектуальная система пожарной сигнализации