Компрессионная пена – история развития в мире и применения в России
Compressed Air Foam System (CAFS) – система генерирования пены с применением сжатого воздуха (компрессионной пены).
Формирование компрессионной пены происходит в специальном оборудовании под давлением из воды, воздуха и пенообразователя, а затем по трубопроводам под избыточным давлением уже готовой пены осуществляется ее подача на тушение пожара. В этом основной отличительный принцип работы CAFS от установок с пеной, генерируемой классическим способом, где формирование пены обычно происходит при ударе водного раствора пенообразователя о сетку пеногенератора (не берем во внимание высоконапорные пеногенераторы для подслойного пожаротушения – там иной принцип работы).
Мировая практика применения CAFS весьма широка и началась достаточно давно. Королевский военно-морской флот Великобритании и ВМС США экспериментировали с этой технологией еще в 30-х годах 20 века. В 1940-ые годы ВМС США начали использовать CAFS для тушения разливов горючих жидкостей, т.е. первые разработчики CAFS сосредоточились на тушении пожаров класса B, в частности тушении топлива и пожаров нефтяных танкеров.
Пожарное сообщество не рассматривало CAFS для использования на суше до начала 1970-х годов, когда лесная служба Техаса первой применила CAFS для тушения природных пожаров.
Первую современную систему CAFS для тушения лесных пожаров (класса А) изобрел Марк Камминс, работая в Техасской лесной службе (патент США 4318443). Пожарные прозвали его систему «Texas Snow Job», потому что готовая пена напоминала свежий снегопад. Система формировала готовую пену из воды, сжатого воздуха и мыла из соснового масла (соснового мыла).
Сосновое мыло – это побочный продукт процессов производства бумаги. Оно имеет ограниченную эффективность по сравнению с сегодняшними пенообразователями. Тем не менее, это решение показало, что CAFS эффективно работает и заложила основу для современных технологических разработок, но более важный вывод, который можно из этого сделать, это тот, что компрессионная технология обеспечивает хорошие результаты даже с не очень высоко качественными пенообразователями.
В технических отчетах администрации США указаны результаты полевых испытаниях CAFS, датированные 1987 годом, а в 1988 году CAFS была применена при тушении самого крупного пожара в Йеллоустонском национальном парке. Причем пожарные успешно защитили строение «Old Faithful Lodge» укрыв конструкцию слоем готовой пены и защитили от пожара.
В 1990-х годах чиновники лесного хозяйства выдвинули гипотезу, что, основываясь на их опыте работы с CAFS, она может быть успешной при тушении пожаров внутри зданий, что заинтересовало многие городские пожарные департаменты, началось применение и тестирование CAFS на гражданских и промышленных береговых объектах.
В России работы по компрессионной технологии пенного пожаротушения начались с 2011 году сразу в двух компаниях.
ГК «СТАЛТ» разработала, производит и успешно применяет оборудование пенного пожаротушения с генерированием пены компрессионным способом. Первая установка на объекте построена в 2011 году. Оборудование производится на территории России и имеет все необходимые сертификаты.
В 2011 году екатеринбургский завод пожарных автомобилей «Спецавтотехника» зарегистрировал товарный знак «NATISK» и в начале 2012 года запустил в серийное производство линейку автомобилей (на шасси УРАЛ, КАМАЗ, ГАЗ), оснащенных системой генерирования компрессионной пены. В настоящее время завод предлагает и мобильные установки «NATISK».
Рис. 1. Модуль пенного пожаротушения компрессионной пеной полной заводской готовности ООО «СТАЛТ»
Нормативная база применения в России компрессионной технологии пенного пожаротушения определяется следующими документами:
- Перевод на русский язык 7 главы NFPA 11 (включен в перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований 123-ФЗ «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности»).
- СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
Требования к оборудованию определяются ГОСТ Р 58792-2019 и ГОСТ Р 34714-2021.
Проследив путь развития компрессионной пены, становится, очевидно, что эта технология не нова в мировой практике и в России уже тоже имеется значимый опыт применения.
Рис. 2. Пеногенерирующее установка SmartFoam ООО «СТАЛТ»
Компрессионная пена – это эволюционный этап пенного пожаротушения.
В чем преимущества компрессионной пены над полученной классическим способом? В чем причины более высокой эффективности при тушении пожара компрессионной пеной?
Исходя из принципа «пожарный треугольник», рассмотрим с какими факторам (тепло, топливо, кислород) компрессионная пена справляется лучше.
Применение пенообразователя в обоих методах генерирования пены, позволяет доставлять воду в «упакованном» виде и поглощать тепло за счет большей поверхности контакта.
Но компрессионная пена отводит тепло эффективнее почти в 3 раза.
У компрессионной пены узкая дисперсность (практически равные размеры пузырьков полиэдричесой формы). За счет этого она имеет высокую адгезию и сравнительно долго не разрушается.
Образовывая и сохраняя плотное покрытие горящей поверхности, компрессионная пена изолирует горючую нагрузку от атмосферного воздуха, предотвращая повторное возгорание и стабильно «доставляет» больше неразрушенных пузырьков к горящей поверхности, поэтому быстрее ее охлаждает.
В пене, полученной за счет ударов пенораствора о сетку пеногенератора, остается много свободной жидкости (не перешедшей в пену), которая под действием силы тяжести стремится в направлении земли. В силу широкой дисперсности такой пены происходит постоянное лавинное разрушение части пузырьков, за счет чего количество свободной жидкости постоянно увеличивается, значительно снижая адгезию. Поверхностное натяжение простой воды ограничивает ее проницаемость в горящую поверхность, за счет этого хуже отводит тепло.
Сравнение скорости охлаждения разными ОТВ (скорость охлаждения с 538°С до 100°С) приведено в табл. 1.
Таблица 1. Скорость охлаждения разных ОТВ
Отсутствие жидкой фазы, низкая дисперсность, полиэдрическая форма пузырька обеспечивает высокую адгезию компрессионной пены, причем даже к отрицательно наклоненным поверхностям и поверх масляной пленки.
Рис. 3. Подача компрессионной пены на покрытый маслянистой копотью стальной резервуар после проведения огневых испытаний
Таблица 2.
Стоимость оборудования пожаротушения компрессионной пеной в настоящее время выше стоимости оборудования генерирования пены классическим способом.
Однако, из нашего опыта проектирования нового строительства, при оценке системы противопожарной защиты в целом часто видна даже выгода.
Нормативно интенсивность орошения компрессионной пеной ниже, следовательно, расход воды ниже, диаметры труб меньше (даже для районов крайнего севера можно обойтись только утеплением, без обогрева), требования к насосной станции ниже, пенообразователя меньше и т.д.
И самое главное, что нужно брать в расчет экономической целесообразности:
- инерционность включения небольшая;
- скорость тушения высокая.
Следовательно, мы сохраняем защищаемый объект в гораздо большей степени, нежели при классическом способе тушения. А значит, сокращаем стоимость и длительность восстановительных работ.
Статья в формате pdf →
-
197349, Санкт-Петербург,ул. Ново-Никитинская, д. 20, лит. А
- ☎ +7 (812) 327-43-71
- info@stalt.ru
- www.stalt.ru
