Вода как способ тушения

Огнетушащие свойства воды – что можно тушить, а что нельзя

Самым первым огнетушащим веществом в истории была вода. Ее применяли для ликвидации возгораний задолго до изобретения пенообразователей и порошковых составов. Используют ее и сегодня, но в несколько ином виде.

Вода и ее физико-химические параметры

Вещество изначально находится в жидком агрегатном состоянии, но может переходить и в другие формы, например, в твердую или газообразную. Химическая формула воды – Н2О, название – оксид водорода. Молекула вещества состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Жидкость не имеет цвета, запаха и вкуса.

Что относится к первичным средствам пожаротушения

Это те средства, которые используются для борьбы с огнем до прибытия спасателей, например:

• огнетушители;
• укрывные материалы;
• пожарные щиты с инструментами;
• ведра и ручные насосы;
• пожарные краны.

Ведра и ручные насосы используют в первую очередь для доставки воды из ближайшего источника на место происшествия. Пожарные краны подключают к водопроводу в здании. Огнетушители могут содержать ОТВ на водной основе.

Первичные средства пожаротушения

На заметку. Водные огнетушители не так востребованы на рынке, как порошковые, пенные или газовые устройства. На это есть ряд причин: во-первых, вода ускоряет коррозию металла, значительно сокращая срок годности аппарата; во-вторых, вещество применяется только для тушения пожаров класса А (твердые материалы).

Огнетушащая эффективность воды

На вопрос «В чем заключаются огнетушащие свойства воды?» не получится ответить кратко. Требуется комплексное изучение воды как вещества. Такое ОТВ обладает следующими свойствами:

1. Теплоемкость. Это означает, что при попадании в очаг возгорания вода отнимает у огня часть тепла на свое испарение, оказывая охлаждающее действие.
2. Низкая теплопроводность. Вода не может загореться или быстро нагреться от постороннего источника.
3. Термическая стойкость. Водяной пар распадается на составляющие (кислород и водород) только при температуре выше +1 700 ℃.
4. Малая вязкость. Вещество жидкое, что позволяет использовать и передавать его по рукавным линиям под давлением.
5. Высокий объем парообразования. При испарении объем воды увеличивается более, чем в 1 000 раз. Таким образом, воздушная среда в зоне горения разбавляется паром. Водяные испарения вытесняют кислород, изолируют очаг.

Разновидности водяного пожаротушения

Системы водяного пожаротушения состоят из следующих элементов:

1. Система разветвленных магистралей. По ним вещество поступает в помещение.
2. Насадки-оросители. Крепятся на трубопровод в местах выхода огнегасящего состава.
3. Узел управления. Перекрывает доступ вещества из емкости в магистраль, одновременно с этим участвует в запуске насоса.
4. Насос. Увеличивает напор в трубопроводе.
5. Емкость с ОТВ. Иногда устанавливается два резервуара – оперативного действия (в первые 20 минут тушения) и основной (до 90 минут тушения после поступления сигнала).

Водяное пожаротушение

Существует три вида установок водяного пожаротушения:

Спринклерная. Отличается автономностью работы. В обычном состоянии магистрали системы заполнены водой, но доступ трубопровода к емкости с ОТВ закрыт узлом управления. На каждом из оросителей-спринклеров установлен индивидуальный термозамок-колба. Под воздействием тепла колба разрушается, открывая доступ ОТВ в защищаемое помещение. Узел управления реагирует на понижение давления в трубопроводе, открывая доступ к резервуару с веществом и отправляя сигнал работы насосу. Главный недостаток этого вида установок в одноразовости оросителей – после первого использования сработавшие спринклеры нужно будет заменить. Тем не менее система отличается низким расходом вещества.

Система спринклерного пожаротушения
Дренчерные. В конструкции установки участвуют дренчеры – оросители открытого типа. Именно поэтому в трубах системы чаще всего нет воды – иначе она будет выливаться через разбрызгиватели. Допускается нахождение вещества в магистралях без давления, если оросители установлены розетками вверх. Система работает так же, как и спринклерная, но с двумя отличиями: во-первых, побудительный сигнал идет не от индивидуальных замков, а от датчиков тепла или дыма; во-вторых, при включении установки все дренчеры начинают свою работу. К недостаткам дренчерной системы относят высокий расход воды, к преимуществам – быстрое срабатывание и безопасность.

Дренчерная система пожаротушения в действии

Модули тушения тонкораспыленной водой. Выглядят как небольшие металлические капсулы, которые при активации выпускают взвесь водяных капель, своеобразный туман. Модули расширяют функционал воды – тонкораспыленным веществом допускается тушить пожары класса В (горючие жидкости).

Действие модуля тонкораспыленной воды наглядно показано на видео в конце статьи.

Достоинства и недостатки

К преимуществам воды как огнетушащего вещества можно отнести следующие показатели:

• быстрое прекращение горения за счет снижения температуры и изоляции газовой среды;
• безопасность для людей;
• доступность – водопровод имеется в большинстве зданий.

Наряду с положительными качествами, у водяных ОТВ есть недостатки:

• узкая сфера применения: большая часть водных веществ предназначена для тушения твердых материалов (А), реже – жидкостей (В);
• увеличенный риск коррозии деталей системы, этот фактор значительно сокращает срок их действия.

Интенсивность подачи

Зависит от категории пожарной опасности объекта. В среднем этот показатель для разных локаций начинается от 0,06 л/м2 и доходит до 0,3 л/м2.

Способы подачи

Различают три способа подачи вещества:

1. Сплошной струей. Часто применяется при использовании рукавных и лафетных стволов. Струя особенно эффективна, если направлять ее непосредственно на очаг возгорания.
2. Распыленным потоком. Используется как для тушения пожаров, так и для защиты от огня. Наиболее частое применение – водяной щит, создаваемый стволом для защиты пожарного, и водяная завеса в здании.
3. Взвесью капель (туманом). Эффективность этого метода заключается в мелком распылении воды. Частицы быстро заполняют помещение, испаряясь и вытесняя кислород.

Лафетный ствол

Область применения воды

Классы пожара, на которых используется вода, напрямую зависят от вида подачи вещества. Сконцентрированной струей воды можно тушить только пожары группы А (твердые материалы). Допустимо использование тонкораспыленного состава на возгораниях категории В (горючие жидкости), тогда как тушение струей вещества только усугубит ситуацию.

Чаще всего воду как огнетушащий состав применяют в местах массового скопления людей, где нет особо ценных материалов, например:

• торговые центры;
• административные здания;
• образовательные учреждения.

Также воду используют на строительных площадках для охлаждения нагревающихся элементов (например, свай).

Что нельзя тушить водой

Существует также несколько классов пожара, на которых воду применять либо бесполезно, либо опасно:

1. С – горючие газы. Использование воды в таких случаях бесполезно, даже тонкораспыленной.
2. D – металлы. При контакте с некоторыми щелочноземельными металлами (например, магний или натрий) с водой начинается бурная химическая реакция с обильным выделением тепла. В случае возгорания такая реакция только усугубит положение.
3. Е – электрооборудование под напряжением. Вода хорошо проводит электрические заряды. Подача вещества на электроустановки, не выключенные из сети, может стоить жизни.

Внимание! Важно помнить, что вода также способна нанести материальный ущерб. При неправильном расчете вред от тушения водой может быть выше, чем вред от пожара.

Крайне не рекомендуется применение этого ОТВ в следующих местах:

• музеи;
• архивы;
• магазины техники и электроники;
• склады техники, книг.

Способы повышения огнетушащей эффективности воды

Вода плохо смачивает материалы из-за высокого поверхностного натяжения. Для его понижения применяются специальные добавки:

1. Загустители. Повышают вязкость воды.
2. Пенообразователи. Из растворов этого средства можно получить пену при помощи специальной насадки.
3. Поверхностно активные вещества.

Модульная система пенного пожаротушения

Выводы

Вода обладает тушащими свойствами, строящимися в основном на охлаждении материалов и вытеснении кислорода из пораженной зоны. Несмотря на обилие более эффективных ОТВ, вода все еще используется в первую очередь в общественных местах из-за своей безопасности для людей.

Новым способом использования вещества считаются модули тонкораспыленной воды. «Туманом», который они выделяют, можно тушить как твердые материалы, так и жидкости.

Источник

Мир водоснабжения и канализации

все для проектирования

Вода как огнетушащее средство

Вода является наиболее широко применяемым и эффективным средством тушения пожаров.

Таблица 1: Сравнение эффективности огнетушащих веществ (ОВ)

Класс пожара	Горючие материалы	Вода	Пена	Порошок		СО2	Хладон CF3Br	Другие хладоны
				ПСБ	ПФ
А	Твердые вещества, образующие уголь (бумага, древесина, текстиль, каменный уголь и др.	4	4	1	3	1	2	1
В	ГЖ и ЛВЖ (бензин, лаки, растворители), плавящиеся материалы (гидрон, парафин)	4	4	4	4	3	4	4
С	Газы (пропан, метан, водород, ацетилен и др.)	2	1	4	3	1	3	2
D	Металлы (Al, Mg и тд.)	—	—	1	1	—	—	—
E	Электрооборудование (трансформаторы, распределительные щиты и др.)	2	—	2	2	3	4	3

Примечание: «1» — подходит, но не рекомендуется; «2» — подходит удовлетворительно; «3» — подходит хорошо; «4» — подходит отлично; «-» — не подходит.

Как следует из таблицы 1, вода и пена являются наиболее эффективными средствами тушения пожаров классов А и В (класа В в основном тонко- или ультрараспыленной водой).

Основу огнетушащего эффекта воды составляет ее охлаждающая способность, которая обусловлена большой теплоемкостью и теплотой парообразования.

Обладая самой высокой теплопоглощающей способностью, вода является наиболее эффективным природным материалом для тушения пожаров. Капли воды, попадая в очаг горения, проходят две стадии теплопоглощения: при нагреве до 100°С и испарении при постоянной температуре 100 °С. На первую стадию 1 литр воды тратит 335кДж энергии, на вторую фазу — испарение и превращение в водяной пар — 2260кДж.

Вода при проникновении в высокотемпературную зону или при попадании на горящее вещество частично испаряется и превращается в пар. При испарении объем воды увеличивается почти в 1670 раз, благодаря чему воздух вытесняется водяным паром из очага пожара, и , как следствие, зона горения обедняется кислородом.

Вода обладает высокой термической стойкостью. ее пары только при температуре выше 1700°С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов безопасно, так как температура горения их не превышает 1300 °С.

Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Поэтому ею можно осаждать продукты горения при пожарах в зданиях. Для этих целей применяют тонкораспыленные и ультрараспыленные (водный туман) струи.

Хорошая подвижность воды обеспечивает легкость ее транспортировки по трубопроводам. Воду используют не только для тушение очагов пожара, но и для охлаждения объектов, находящихся вблизи очага горения. Тем самым предотвращая их разрушение, взрыв и загорание.

Механизм тушение пожаров водой:

• охлаждение поверхности и зоны реакции горящих веществ;
• разбавления (флегматизации) окружающей среды в зоне горения паром, образующимся при испарении;
• изоляции зоны горения от воздушной среды;
• деформации реакционного слоя и срыва пламени за счет механического воздействия на пламя струи воды.

При тушении водой горящих нефтепродуктов в резервуарах существенное значение имеют капли, подаваемые на очаг горения. Оптимальный диаметр капель воды составляет 0.1мм при тушении бензина; 0.3 мм- керосина и спирта; 0.5мм — трансформаторного масла и нефтепродуктов с температурой вспышки выше 60 °С.

Высокая эффективность тушения горючих веществ, имеющих высокую температуру горения и создающих большой напор пламени, достигается благодаря использованию смеси мелких и крупных водяных капель. В этом случае мелкие капли, испаряясь в зоне пламенного горения, снижают ее температуру, а крупные капли, не успев полностью испариться, достигают горящей поверхности, охлаждают ее и, если их кинетическая энергия к моменту достижения горящей поверхности достаточно высока, разрушают установившийся в процессе горения реакционный слой.

Таблица 2: Область применения воды для различных классов пожара

Класс пожара	Подкласс	Горючие вещества и материалы (объекты)	Вода, разбрызгиваемая оросителями	Тонкорыспы-ленная вода	Распыленная вода со смачивателем
А	А1	Твердые тлеющие вещества, смачиваемые водой (дерево и т.п.)	3	3	3
	А2	Твердые тлеющие вещества, не смачиваемые водой (хлопок, торф и т.п.)	1	1	2
	А3	Твердые нетлеющие вещества (пластмассы и т.п.)	2	3	3
	А4	Резинотехнические изделия	2	2	3
	А5	Музеи, архивы, библиотеки и т.п.	1	1	1
В	В1*	Предельные и непредельные углеводороды (гептан и т.п.)	—	2	1
	В2*	Предельные и непредельные углеводороды (бензин и т.п.)	—	2	1
	В3*	Спирты водорастворимые (С1-С3)	—	2	1
	В4*	Спирты водонерастворимые (С4 и выше)	—	2	1
	В5**	Кислоты — ограниченно водорастворимые	3	3	3
	В6**	Эфиры простые и сложные (диэтиловый и т.п.)	3	3	3
	В7**	Альдегиды и кетоны (ацетон и т.п.)	3	3	3
С, Д	С1,С2,С3 Д1,Д2,Д3,Д4	—	—	—
Е***	Е1	ЭВЦ	1	1	1
Е2	Телефонные узлы	2	2	2
Е3	Электроцентрали	1	1	1
Е4	Трансформаторные подстанции	2	2	2
Е5	Электроника	1	1	1

Примечание: «1» — подходит, но не рекомендуется; «2» — подходит удовлетворительно; «3» — подходит хорошо; «4» — подходит отлично; «-» — не подходит, «*» — для ЛВЖ и ГЖ с температурой вспышки до 90 °С; «**» — для ЛВЖ и ГЖ с температурой вспышки более 90 °С; «***» — электрооборудование под напряжением.

Воду нельзя применять для тушения следующих материалов:

• калия, натрия, лития, магния, титана, циркония, урана, плутония;
• алюминийорганических соединений (реагирует со взрывом);
• литийорганических соединений, азида свинца, карбидов, щелочных металлов, гидридов ряда металлов, магния, цинка, карбидов кальция, бария (разложение с выделением горючих газов);
• железа, фосфора, угля;
• гидросульфита натрия (происходит самовозгорание);
• серной кислоты, термитов, хлорида титана (сильный экзотермический эффект);
• битума, перекиси натрия, жиров, масел, петролатума (усиление горения в результате выброса, разбрызгивания, вскипания).

Нефтепродукты и многие другие органические жидкости при тушении водой всплывают на ее поверхность, вследствие чего площадь пожара может значительно увеличиться. Например: в случае возгорание нефтепродуктов, расположенных в резервуаре, не рекомендуется тушить водой. Нефтепродукты сплывают над водой. Вода, в результате нагрева, переходит в пар. Водяной пар порциями поднимается вверх, что вызывает разбрызгивание горящих нефтепродуктов из резервуара и затрудняет доступ пожарных к очагу пожара.

К недостаткам воды относится высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки (антифризы), некоторые спирты (гликоли), минеральные соли (K₂CO₃, MgCl₂, CaCl₂). Однако указанные соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не используют. Применение же гликолей существенно повышает стоимость огнетушащего вещества.

Пенообразователи, антифризы и другие добавки также повышают коррозионную способность и электропроводность воды. В качестве защиты от коррозии, можно на металлические детали и трубопроводы нанести специальные покрытия, либо добавить к воде ингибиторы коррозии.

Расширение области применения воды для тушения электротехнического оборудования под напряжением возможно при использовании ее в тонко- и ультрараспыленном состоянии.

Невысокая смачивающая способность и малая вязкость воды затрудняют тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеющих материалов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огнетущащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно.

При введение смачивателя (сульфоната) расход воды на тушение снижается в четыре раза, а время тушения — в два раза.

В ряде случаев тушение водой становится весьма эффективным, если ее загустить с помощью, например, натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы или альгината натрия. Повышение вязкости до 1-1,5 Н*с/м 2 позволяет сокатить время тушение примерно в 5 раз. Наилучшими добавками в этом случае являются растворы альгината натрия и натрийкарбоксиметилцеллюлозы. Например, 0.05%-й раствор натрийкарбоксиметилцеллюлозы обеспечивает существенное сокращение расхода воды на пожаротушение. Если при определенных условиях тушения обычной водой ее расход составляет от 40 до 400 л/м 2 , топри использовании «Вязкой» воды — от 5 до 85л/м 2 . Средний ущерб от пожара (в том числе в результате воздействия воды на материалы) снижается при этом на 20%.

Наиболее часто используются следующие добавки, повышающие эффективность применения воды:

• водорастворимые полимеры для повышения адгезии к горящему объекты («Вязкая вода»);
• полиоксиэтилен для повышения пропускной способности трубопроводов («скользкая вода»);
• неорганические соли для повышения эффективности тушения;
• антифризы и соли для уменьшения температуры замерзания воды.

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений в области противопожарной защиты объектоа различного назначения является использование в качестве средства тушения пожаров тонко- и ультрараспыленной воды. В таком виде вода способна поглощать аэрозоли, осаждать продукты горения и тушить не только горящие твердые вещества, но и многие горючие жидкости.

При подаче воды в тонко- или ультрараспыленном состоянии достигается наибольший огнетушащий эффект. Особенно актуально применение тонко- и ультрараспыленной воды на объектах, где требуется высокая эффективность тушения, имеются ограничения по водоснабжению и актуальна минимизация ущерба от проливов воды.

С помощью тонко- и ультрараспыленной воды может быть обеспечена защита многих особо социально и промышленно значимых объектов. К их числу относятся: жилые помещения, гостиничные номера, офисы, образовательные учреждения, общежития, административные здания, банки, библиотеки, больницы, компьютерные центры, музеи и выставочные галереи, спорткомплексы промышленные объекты, т.е. такие объекты, на которых тушение пожаров необходимо осуществлять в начальной стадии достаточно быстро и с малым расходом воды.

Дополнительные преимущества использование распыленной воды по сравнению с компактной струей или разбрызгиваемым потоком:

• возможность тушения практически всех веществ и материалов за исключением веществ, реагирующих с водой с выделением тепловой энергии и горючих газов;
• высокая эффективность тушения, обусловленная повышенным охлаждающим эффектом и равномерным орошением водой очага пожара;
• минимальное потребление воды — незначительный расход позволяет избежать существенного ущерба от последствий пролива и обеспечить возможность использования при условии лимита воды;
• экранирование лучистого теплового излучения — использование для защиты обслуживающего персонала, принимающего участие в тушении пожара, личного состава подразделений пожарной охраны, несущих и ограждающих конструкций, а также рядом расположенных материальных ценностей;
• разбавление горючих паров и снижение концентрации кислорода в зоне горения в результате интенсивного образования водяного пара;
• снижение температуры в помещениях при пожаре в них;
• равномерное охлаждение чрезмерно разогретых металлических поверхностей несущих конструкций за счет высокой удельной поверхности капель — исключает их локальную деформацию, потерю устойчивости и разрушение;
• эффективное поглощение и удаление токсичных газов и дыма (дымоосаждение);
• низкая электрическая проводимость тонко- ультрараспыленной воды — обеспечивает возможность ее применения в качестве эффективного средства пожаротушения на электроустановках, находящихся под напряжением;
• экологическая чистота и токсикологическая безопасность в сочетании с защитой людей от воздействия опасных факторов пожара — позволяет персоналу спасать ценность во время работы автоматической установки пожаротушения.

Ультрараспыленная вода в зоне горения интенсивно испаряется. Защитный слой водяного пара может изолировать зону горения, препятствуя доступу кислорода. Когда концентрация кислорода в очаге горения снизится до 16-18%, огонь самозатухает.

Используемая литература: Л.М.Мешман, В.А.Былинкин, Р.Ю.Губин, Е.Ю.Романова. Автоматические водяные и пенные установки пожаротушения. Проектирование. г.Москва. — 2009г.

Источник