INERGEN - PRIMENA, TEHNIKA I OSNOVE PROJEKTOVANJA

UVOD Najbolje efekte, do sada, u procesu gašenja požara u zatvorenim prostorima pokazali su halogenizirani ugljo-vodonici, poznati pod nazivom haloni. Ovim gasom, uglavnom, se štiti skupa elektronska oprema računskih centara, vrednosni papiri u bankama, dragoceni predmeti u muzejima i si. Dobra osobina halona je u tome što svojim dejstvom prilikom gašenja ne oštećuje štićenu opremu. Međutim, pored svojih dobrih osobina, halon ima i nedostatke koji se ogledaju u prvom redu zbog njegove toksičnosti, pri razlaganju na povišenim temperaturama, i ugrožavanju ozonskog omotača Zemlje. Da bi se smanjilo razaranje ozonskog omotača, Montrealskim protokolom (1987. god.) zabranjena je proizvodnja i upotreba freona čijoj hemijskoj grupi pripadaju i haloni (fiuor, hlor, ugljenik). Odmah po zabrani proizvodnje halona, prestalo se i sa projektovanjem novih stabilnih sistema za gašenje požara koji koriste ovaj gas. Posle usvojene inicijative o zabrani korišćenja halona u stabilnim sistemima za gašenje požara, mnogi postojeći štićeni objekti ostali su bez zaštite. Međutim, istraživanja su usmerena na iznalaženje novog gasa koji bi u potpunosti mogao da zameni halon, a da ne šteti životnoj sredini. Jedno od rešenja nađeno je u inertnim gasovima, i to smeši azota, argona i ugljen-dioksida, pri čemu je ovom gasu dat naziv INERGEN.

INERGEN - GAS ZA GAŠENJE POŽARA Inergen je smeša tri prirodna gasa: azot 52%, argon 40% i ugljendioksid 8%, sa odličnim karakteristikama za gašenje požara u objektima gde se nalazi skupa elektronska oprema i vrednosni papiri. Poređenje inergena sa vazduhom prikazano je u tabeli 1:

Tabela 1 Procentualni sastav vazduha i inergena VAZDUH INERGEN

78% AZOT(N2) 52%

21% KISEONIK(02) 1% ARGON (Ar) 40%

0,03% UGLJEN-DIOKSID (CO2) 8%

Odmah posle zabrane korišćenja halona istraživanja su usmerena na iznalaženje alternativnih rešenja i novog gasa koji bi u potpunosti zamenio halon namenjen stabilnim sistemima za gašenje požara. Savremena zaštita od požara postavila je zahtev, da novi gas bude gas budućnosti, koji će da zadovolji tri važna uslova: 1. zaštitu materijalnih dobara 2. zaštitu ljudskih života 3. da ne zagađuje životnu sredinu. Novi gas koji zadovoljava test kvaliteta požarne zaštite i ispunjava sva tri kriterijuma je "INERGEN", slika 1.

1

Zaštita ljudskih života

Zaštita materijalnih dobara Zaštita životne sredine

Slika 1. Tri uslova koje zadovoljava inergen u funkciji zaštite

1. Zaštita ljudskih života a. Nema opasnosti od gušenja Revolucionarni aspekt primene INERGENA je u tome što je potpuno eliminisana opasnost od gušenja ljudi koji su zarobljeni u prostoriji zahvaćenoj požarom. Smanjeni procenat prisustva kiseonika zamenjen je prisustvom ugljen-dioksida tako da su obezbeđeni uslovi za normalno disanje ljudi. Osim toga, nema nikakvih otrovnih nuzprodukata. b. Evakuacioni putevi su bezbedni Inergen, prilikom isticanja iz stabilnih instalacija za automatsko gašenje požara stvara maglu tako da su svi evakuacioni putevi u istom stanju kao pre aktiviranja ovog sistema. c. Nema pojave otrovnih nuzproizvoda na visokoj temperaturi požara Inergen je smeša prirodnih gasova tako da, prilikom gašenja požara, nema pojave štetnih ili otrovnih nuzproizvoda. Halon, kao i alternative na bazi halogenih elemenata, su hemijski proizvodi koji se na visokim temperaturama u požaru razlazu na supstance štetne po ljudsko zdravlje. Zaštita ljudskih života odnosi se na sledeće činjenice. Fiziološki uravnotežena količina ugljen-dioksida u inergenu pospešuje disanje, što znači da je organizam opskrbljen dovoljnom količinom kiseonika, čak iako je koncentracija kiseonika u prostoriji smanjena na svega 12%. U normnalnoj atmosferi vazduh približno sadrži 21% kiseonika i 0,03 do 1,0% ugljen-dioksida pri čijoj koncentraciji nema prepoznatljivih štetnih efekata po čoveka tokom celog života. Pri većoj koncentraciji ugljendioksida od 1% pojačava se respiratorna stimulacija i teškoće u disanju, jer se smanjuje sadržaj kiseonika. Smanjenjem količine kiseonika na 15% u atmosferi prestaje proces gorenja zapaljivih materija. Pri gašenju požara inergenom u zatvorenom prostoru sadržaj kiseonika se redukuje na 12,5%, a povećava sadržaj ugljen-dioksida na 3%, kao što je prikazano na dijagramu, slika 2.

2

Slika 2. Procentualni sadržaj kiseonika i ugljen-dioksida u prostoriji kada se požar gasi inergenom Laboratorijskim ispitivanjem je utvrđeno da inergen ne utiče na disajne organe i kardiovaskularni sistem kod ljudi. Lica koja se nađu u atmosferi ovog gasa pri gašenju požara nisu ugrožena i mogu izvesno vreme boraviti u prostoriji, što nije slučaj pri gašenju požara halonom ili ugljen-dioksidom. Inergen je ispitan i proveren od strane mnogih svetskih medicinskih institucija. Ove institucije su odobrile primenu inergena kao bezštetnog sredstva za gašenje požara u prostorijama u kojima borave ljudi. Uticaj inergena na ljude je potpuno ispitan. Hiljade ispitanika je izloženo njegovom uticaju tako da je pouzdano zaključeno da korišćenje inergena nema nikakvih negativnih uticaja na ljudsko zdravlje.

2. Zaštita životne sredine a. Zaštita ozonskog sloja u atmosferi Inergen je komponovan od prirodnih supstanci koje se nalaze u atmosferi oko nas. Kada inergen obavi svoju funkciju gašenja požara, njegove komponente nastavljaju svoju prirodnu funkciju u vazdušnoj atmosferi. b. Nema štetnih uticaja na prirodnu sredinu Ugljen-dioksid, koji je prisutan u inergenu, dobijen je kao proizvod prirodnih procesa, tako da ne izaziva efekat globalnog zagađivanja životne sredine. Zaštita životne sredine ogleda se u tome što se ne razara ozonski omotač, jer je inergen u potpunosti sastavljen od prirodnih gasova koji se nalaze u atmosferi (azot, argon i ugljendioksid). Kada se inergen ispusti iz sistema za gašenje požara njegovi sastavni elementi samo nastavljaju svoju prirodnu ulogu u atmosferi.

3. Zaštita materijalnih dobara a. Brzina korišćenja prostorije posle gašenja požara Jedna od najvećih mana halonskih sistema je potreba izvođenja posebnih ventilacionih sistema za uklanjanje halona iz prostorije posle gašenja požara. Zbog toga, potrebno je dugo vreme do stvaranja bezbednih uslova za nesmetan ulazak i boravak ljudi.

3

Mešavina, od koje je sačinjen inergen, efikasno rešava ovaj problem jer se njene komponente, posle gašenja požara, odmah vraćaju u svoju prirodnu sredinu u atmosferu tako da se prostorija može odmah koristiti, bez ikakve opasnosti po ljude. b. Nema opasnosti od korozije Prilikom gašenja požara halonom, jedan od produkata koji nastaje jeste i hidrogenfluorid, visoko korozivna kiselina. Inergen, na visokim temperaturama, ne reaguje hemijski tada nema nikakvih korozivnih nuzproizvoda. c. Neznatan rizik prilikom gašenja električnih instalacija i uređaja Primena inergena kod gašenja zapaljivih električnih instalacija i uređaja ne prouzrokuje porast statičkog elektriciteta. Inergen smanjuje vlažnost tako da to, neposredno, smanjuje elektroprovodljivost lokalne atmosfere u prostoriji. Zaštita imovine sastoji se u tome što inergen ne prouzrokuje koroziju materijala i ne oštećuje elektronsku i drugu vrednosnu opremu pri gašenju požara.

PROCES GAŠENJA POŽARA INERGENOM Inergen prekida proces gorenja na taj način što ispunjava zatvoreni prostor, istiskuje vazduh i tako menja kvantitet gasa u zatvorenom prostoru. Smanjuje količinu kiseonika ispod 15%, do nivoa na kom većina zapaljivih materija neće više goreti. Istovremeno povećava količinu ugljen-dioksida između 2 i 4,5% i time stimuliše ljudsko disanje. Optimalni rezultati pri gašenju se postižu kad je koncentracija kiseonika u prostoru koji se štiti između 12 i 14%, a koncentracija ugljen-dioksida između 3 i 5%. Na slici 3 - prikazani su uporedni procesi gašenja požara (voda, pena, halon).

KARAKTERISTIKE INERGENA

Slika 3. Proces gašenja požara različitim sredstvima

Ovaj gas ima dobre osobine koje se ogledaju u sledećem: ne škodi ljudima, ne zagađuje životnu sredinu, nije toksičan, ne prouzrokuje koroziju materijala, ne oštećuje elektronsku i drugu vrednosnu opremu kod gašenja požara, ne oštećuje ozonski omotač, ne stvara maglu pri gašenju požara (nevidljiv gas), i ima nisku specifičnu provodljivost.

4

Tabela 2 Prednosti i mane inergena

Halon Inergen CO2

Produkti raspadanja

Otrovni sporedni proizvodi - kiseline s halogenom (tj. gas

fosgen) koje su otrovne i korozivne

Nema štetnih sporednih proizvoda

Moguće kondenza-cije, kratko

kruženje

Vreme zadržavanja gasa (koliko će dugo ugu-šenje trajati)

Brzo će, izaći iz propusnog prostora. Integritet prostora je

značajan

Potpuno je iste gustine kao i vazduh, znači dugo vreme zadržavanja.

Integritet prostora nije od posebnog

značaja

Gušći od vazduha. Integritet prostora je

veoma važan iz razloga važnih za životnu bezbed.

Pročišća-vanje pros-tora

Gas je otrovan. Otrovni su i sporedni

produkti Gas nije otrovan. Nema otrovnih

sporednih produkata

Gas je smrtonos.

Vidjivost Bela magla u prvih trideset sekundi

Nevidljiv gas. Nema

zamagljenja. Formira se bela magla

do 10 minuta i zamagljuje

izlaze

Statičko širenje i jača voltaža

Tečnost u cevima -statičko širenje

Smanjeno statičko širenje -gas u

cevima Tečnost u cevima -statičko širenje

Vreme opuštanja

Vatra se mora u ranom stadijumu suzbiti zbog

otrovnih sporednih proizvoda

Fleksibilniji. Poželjno kasno

izlazno vreme, ali nije neophodno.

Automatski sistem ne može biti

upotrebljen u oblastima naseljenim

ljudima

Rizičnost blizine gasa

Rizično. Tečnost u cevima

Nije rizično. Čist gas.

Rizično. Tečnost u cevima.

Konfigura-cija rezer-voara (boca)

Mora biti vertikalan, jedino ako nije u

obliku specijalnog sifona

Može biti pos-tavljen i bočno (nema sifona). Gas je manje promenljiv (ispariv) od

tečnosti

Isto kao i kod halona.

Cevi Protok u dve faze i potreban veliki prečnik (brzo pražnjenje).

Gas u cevima, tako da nema protoka u dve

faze.

Potreban protok u dve

faze.

Požar A klase

Nema efekta kod snažnih požara A

klase. Vreme zadrške dozvoljava jače

ugušenje. Ne može

brzo da uguši požar klase

A

5

SKLADIŠTENJE INERGENA Inergen se čuva u bocama pod pritiskom. Baterija boca sa inergenom data je na slici 4.

Slika 4. Baterija boca napunjenih inergenom Pritisak u bocama je 150 bara. Boce su napunjene inergenom kao što je prikazano u tabeli 3.

Tabela 3 Količina inergena u bocama Zapremina boce u

litrima Količina inergena u

boci u kg Količina inergena u

boci u m3 80 15,5 13 67 15,5 11 40 9,2 6,5 27 6,2 4,3

13,4 3,1 2,2

Standardne boce koje se najviše koriste su boce od 80 litara. Jedna baterija boca može da sadrži max. 100 boca. To je broj boca u bateriji koji je ekonomski i tehnički opravdan. Za prostore zapremine manje od 100m3 koriste se boce od 67,40,27 ili 13,4 litara. Instalacija mora da ima boce iste zapremine. Količina gasa u bocama se kontroliše kontaktnim manometrima.

Tabela 4 Tehničke karakteristike boca za inergen

6

Na slici 5 prikazani su načini rasporeda baterije boca, kako bi se obezbedio potreban prostor za smeštaj boca. I Boce oslonjene na zid

A Baterija sa pet boca B Baterija sa osam boca

C Baterija sa deset boca

D Baterija sa deset boca II Boce su slobodno stojeće

E Baterija sa deset boca

F Baterija sa dvadeset boca

7

G Baterija sa četrdeset boca Slika 5. Raspored boca u bateriji Baterija boca sa inergenom i pripadajućom opremom ne sme biti ugrožena požarom izložena sunčanim zracima. Zato se mora smestiti u posebnu prostoriju minimalne otpornosti na požar od 90 minuta. Ova prostorija treba da bude u blizini prostora koji se štiti. U ovoj prostoriji se ne smeju nalaziti drugi uređaji koji mogu uticati na rad instalacije. Dozvoljena temperatura u ovoj prostoriji je od 0 do 50°C. Izlaz iz ove prostorije treba predvideti direktno sa spoljne strane, ili na stepenište i hodnike koji vode direktno van objekta. Iz jedne baterije boca može se štititi više prostorija, s tim da svaka prostorija koja se štiti predstavlja poseban požarni sektor. PRORAČUN POTREBNE KOLIČINE INERGENA ZA GAŠENJE POŽARA Potrebna količina inergena za gašenje požara zavisi od namene prostora koji se štiti, tako da je kod zaštite računarskih centara potrebno: 0,51 m3 inergena za 1m3 štićenog prostora, ili za distributivne centre i prostorije u kojima se čuvaju vrednosni papiri (0,47m3 /m3). Može se zaključiti da je za gašenje istog požara znatno potrebna veća zapremina za smeštaj inergena nego halona. Ovo bi bio jedan od nedostataka primene inergena za gašenje požara. Potrebna količina inergena za gašenje požara računa se prema izrazu: QIG = [0,75 (Vv-Vg+4Vz) + 0,2 (Av+30Ao)] 0,77 Kb gde su: Vv - ukupna zapremina štićene prostorije (m3) Vz - dodatak zapremine koja uzima u obzir stalnu ventilaciju (m3) Vg - zapremina delova uređaja u štićenoj prostoriji (m3) Av - ukupna zapremina prostorije koja se štiti (m ) Ao - ukupna površina svih otvora u prostoriji (m2) Kb - faktor koncentracije inergena u štićenoj prostoriji, za gašenje određene gorive materije (Kb = 1,2 -1,5) Vr - ukupna zapremina za proračun (m3) minimalna količina inergena Qig = 0,77Kb [0,75(Vv - Vg + Vz)] maksimalna količina inergena Qig = 0,77Kb(1,1 Vr + 6Ao) Količina u bocama Q=1,1 Qig

8

Dimenzionisanje cevovoda se računa vodeći računa da je pritisak na mlaznici minimalno 10 bara, a vreme pražnjenja boca (vreme postizanja koncentracije) 60 sekundi. Iz tabele 5 se može izabrati potreban prečnik cevovoda zavisno od prolaza količine gasa kroz cev u kg/min.

Tabela 5 Prečnik cevovoda Količina gasa koja prolazi kroz

cevovod kg/min Prečnik cevovoda instalacije

(mm)

20 15 35 20 65 25

125 32 170 40 310 50 570 65 1000 80

Instalacija za automatsko gašenje požara inergenom je najsličnija instalaciji za automatsko gašenje požara ugljen-dioksidom, s tim što instalaciji sa inergenorn nije potreban zadrzivač aktiviranja pa je vreme ispune ovim gasom prostorije koja se štiti znatno kraće. Prostori koji se štite inergenom ne moraju da imaju sistem havarijske ventilacije. Ovakva instalacija služi za potpunu zaštitu (za gašenje celog štićenog prostora). Inergen se dovodi u štićenu prostoriju pomoću cevovoda i mlaznica. Pre aktiviranja instalacije za gašenje, moraju se automatski isključiti tehnološki proces, svako prinudno strujanje vazduha (ventilacija i klimatizacija) i automatski zatvoriti svi otvori u štićenoj prostoriji (vrata, prozori, klapne), preko pobud-nog signala na dojavnoj centrali, kako bi se mogla postići potrebna koncentracija gasa za gašenje. Stabilna automatska instalacija za gašenje požara inergenom prikazana je na slici 6, gde je:

Slika 6. Automatska instalacija za gašenje požara inergenom

Jedna mlaznica za inergen pokriva max. 30 m štićenog prostora kada visina štićenog prostora nije veća od 5 metara. Na slici 7. prikazana je konstrukcija mlaznice za stabilnu instalaciju koja gasi požar inergenom. Mlaznice se izrađuju u različitim veličinama, i to 1/2" ili 1".

9

Tabela 6 Dimenzije mlaznice

Tip mlaznice IRD 1/2" IRD 1"

Materijal Mesing Mesing H mm 40 54 A mm 24 36 Lmm 13,5 17 D mm min. 3/max. 10 min. 11/max. 20

Masa kg 0,05 0,15

Slika 7. Konstrukcija mlaznice za inergen

NAČIN AKTIVIRANJA INSTALACIJE Instalacija se aktivira preko sistema za automatsku dojavu požara u dvozonskoj zavisnosti, s tim što postoji i mogućnost ručnog aktiviranja. Način aktiviranja pilot boce je električni preko elektro magnetnog ventila dok se boce aktiviraju pneumatski preko pneumatskih ventila, slika 8. 1.nepovratni ventil

2. nepovratni ventil pilot boce 3. sigurnosni ventil 4. uređaj za pneumatske aktiviranje 5. crevo DN 8 6. elektromagnetni ventil SF-1 (24V, 11Q) 7. elektromagnetni ventil SF-1 ("EX") 8. zvučni signal (220V, 24V) 9. zvučni signal (220V, 24V) 10.svetlosna lampa (220V, 24V) 11.kontrolna tabla 12.taster za ručno aktiviranje 13.cevovod za aktiviranje 14.pilot boca 15.boce napunjene inergenom 16.brzootvarajući ventil na bocama svi 12-8 17.crevo DN 10 18.kontaktni manometar 19.sabirna cev 20.oslonac sabirne cevi 21.reducir pritiska 22.mlaznica 23.oslonac, ram za boce 24.oslonac za mlaznicu 25. cevovod pilot boce

Slika 8. Način aktiviranja automatsko / ručno preko električnog kontrolnog panela

10

Kod instalacije su sve komande električne. U slučaju požara, u štićenom prostoru dolazi do aktiviranja automatskih javljača požara. Električni impuls se prenosi do centrale za dojavu požara gde se vrši njegovo pojačanje, kako bi se omogućilo aktiviranje pilot boce i zonskih ventila. Gas iz komande pilot boce aktivira bateriju boca, iz koje inergen odlazi ka štićenom prostoru. Pri aktiviranju automatskih javljača, istovremeno se vrši i uključivanje alarmnih uređaja. Pored automatskog postoji mogućnost i ručnog aktiviranja. Svi delovi instalacije koji troše električnu energiju moraju se napajati iz dva nezavisna izvora električne energije, od kojih jedan mora biti akumulatorska baterija predviđena za najmanje 48 časova rada. Napajanje električnom energijom mora biti pouzdano. Provodnici koji služe za snabdevanje električnom energijom ne smeju da se koriste za napajanje drugih potrošača. Oni se moraju potpuno zaštititi. To se obezbeđuje njihovim vođenjem kroz posebne kanale, kroz koje ne prolaze drugi električni provodnici, pri čemu njihova trasa ne treba da prolazi kroz i pored prostorija sa visokim požarnim opterećenjem. Ukoliko se ovi provodnici vode kroz kanale sa ostalim provodnicima, treba ih čitavom dužinom preprskati zaštitnom požarnom masom, koja će omogućiti zadržavanje njihovih električnih karakteristika za vreme požara. Napojni provodnici koji se kroz objekat vode nezaštićeni, van kanala, moraju se čitavom dužinom od izvora električne energije do instalacije štiti od požara zaštitnim premazom. Na slici 9. prikazan je način aktiviranja instalacije za gašenje požara inergenom

ZAKLJUČAK Na osnovu činjenica reprezentovanih u radu, može se konstatovati sledeće: 1. Primena halona za gašenje požara zabranjena je usvajanjem Montrealskog protokola. Ova zabrana je usledila zbog toga što je dokazano da je halon jedno od jedinjenja koje razara ozonski omotač. Razaranjem ozonskog omotača ugrožava se zdravlje čoveka, menja klima i biosfera. 2. Do potpune primene alternativnog sredstva za gašenje požara, mogu se koristiti postojeće stabilne instalacije za gašenje požara. Višak halona za industrijske potrebe biće reciklovan ili uništen sredstvima koja neće štetiti životnoj sredini. 3. Inergen je jedno od alternativnih sredstava koje se primenjuje umesto halona u stabilnim sistemima za gašenje požara. Ovo sredstvo je smeša tri prirodna gasa (azot 52%, argon 40%, ugljen-dioksid 8%), koji prilikom razgradnje kod gašenja požara nastavljaju svoju prirodnu ulogu u atmosferi. Prednost inergena u odnosu na halon je u tome što se njegovim ispuštanjem u atmosferu pri gašenju požara ne razgrađuje ozonski omotač. Primenom inergena za gašenje požara zadovoljena su tri važna uslova: štite se materijalna dobra, ljudski životi, i ne zagađuje se životna sredina.

11

Slika 9. Način aktiviranja automatske instalacije za gašenje požara inergenom 1. sigurnosni ventil 2. elektromagnetni ventil SF-1 3. elektromagnetni ventil SF-1 ("Ex") 4. zvučna signalizacija 5. kontrolna tabla 6. taster za ručno aktiviranje 7. alarm za pad pritiska 8. veza za ispitivanje 9. granični prekidač 10. boce inergena 11. zonski ventil DN 25 12. zonski ventil DN 50 13. zonski ventil DN 80 14. ventil za blokiranje 15. nepovratni ventil DN 6 16. kontaktni manometar 17. kontrolna boca 18. glavni/rezervni ventil 19. ispitni ventil

12