Инертные газы

Инертный газ не горит, не разлагается в пламени и не оставляет следов на оборудовании. После проветривания в защищённом помещении не остаётся ни плёнки, ни кислоты, ни продуктов разложения — это и есть причина, по которой инертные составы ставят в музеях, архивах, книгохранилищах и там, где температура оборудования высока и хладон разложился бы раньше, чем потушил.

Плата за это — объём. Инертный газ тушит не химией, а нехваткой окислителя, поэтому его нужно много: не семь процентов объёма помещения, а больше трети. Отсюда батареи баллонов вместо одного модуля, отсюда высокое давление в газовой части и отсюда же вопрос, который в проекте нужно закрыть цифрой: сколько кислорода останется в помещении после выпуска.

22.1 Четыре состава

В приложении Г СП 485.1311500.2020 инертных огнетушащих газов четыре: азот, аргон и две смеси на их основе.

Азот. Технические характеристики — по ГОСТ 9293-74. Международное обозначение состава — (IG-100).

Аргон. Международное обозначение — (IG-01).

Состав «Инерген». По таблице Г.10 приложения Г это смесь азота 52 % (об.), аргона 40 % (об.) и двуокиси углерода 8 % (об.). Международное обозначение — (IG-541).

Состав «Аргонит». По таблице Г.15 это азот 50 % (об.) и аргон 50 % (об.). Международное обозначение — (IG-55).

Составы смесей даны в объёмных процентах, а не в массовых. Обозначения вида (IG-100) взяты из таблицы 1.4.1.2 стандарта NFPA 2001 издания 2018 года; это стандарт Соединённых Штатов, в России он не применяется, и ссылка на него здесь нужна только для того, чтобы читатель узнал маркировку на импортном баллоне и в паспортах оборудования.

Восемь процентов двуокиси углерода в составе «Инерген» — не примесь и не удешевление смеси. Двуокись углерода в этой доле повышает частоту дыхания человека, попавшего в помещение с пониженным кислородом. Это не делает смесь безопасной: человек в защищаемом помещении при выпуске всё равно оказывается в атмосфере, опасной для жизни, и обязан покинуть его за время задержки пуска.

22.2 Нормативные концентрации

Значения ниже взяты из приложения Г СП 485.1311500.2020, таблицы Г.1, Г.2, Г.10 и Г.15. Это нормативные огнетушащие концентрации, то есть величины, которые идут прямо в расчёт массы, а не минимальные огнетушащие концентрации, полученные в опыте. Слово «объёмная» изменение № 2 из наименований таблиц приложения Г убрало; сами значения — по-прежнему объёмные проценты и изменением не затронуты.

Все значения — в объёмных процентах. Прочерк означает, что для этого материала в приложении Г значения нет: его нужно определять испытанием либо, если вещество относится к горючим жидкостям, принимать по гептану.

Гептан здесь — не абстракция, а нормальный эталонный гептан по ГОСТ 25828-83. По примечанию к таблице Г.15 нормативную концентрацию для тушения пожара подкласса A2 по ГОСТ 27331-87 принимают равной концентрации для гептана. На практике это и есть та цифра, с которой начинается расчёт для серверной, архива или кабельного этажа.

Плотность паров при давлении 101,3 кПа и температуре 20 °C: азот — 1,17 кг/м³, аргон — 1,66 кг/м³, «Инерген» — 1,42 кг/м³, «Аргонит» — 1,40 кг/м³. Все четыре значения близки к плотности воздуха, и это важное свойство: инертный состав не оседает у пола и не скапливается в приямках, как это делают тяжёлые сжиженные газы.

22.3 Сколько остаётся кислорода

Инертный газ тушит тем, что вытесняет часть воздуха. Значит, вместе с концентрацией газа задаётся и остаточное содержание кислорода — и в помещении, где бывают люди, эта цифра важнее самой огнетушащей концентрации.

Ступени заданы в п. 1.5.1.3 стандарта NFPA 2001 издания 2018 года. Ещё раз: это стандарт Соединённых Штатов, в России он обязательным не является, а в СП 485.1311500.2020 прямых требований к остаточному кислороду нет. Но именно эти ступени заложены в программы гидравлического расчёта и в паспорта импортного оборудования, поэтому проектировщик встречает их постоянно.

Ступени пересчитываются из концентрации простым соотношением: доля кислорода равна 20,9 %, умноженным на долю оставшегося воздуха. Для 43 % газа это 20,9 × 0,57 = 11,9 %, для 52 % — 20,9 × 0,48 = 10,0 %, для 62 % — 20,9 × 0,38 = 7,9 %. Значения сходятся со ступенями стандарта, поэтому тем же соотношением можно оценить остаточный кислород для российских нормативных концентраций.

Расчёт для азота: 20,9 × (100 − 34,6) / 100 = 13,7 %. Остальные три строки получены так же.

Что это означает практически. Тринадцать процентов кислорода — не смертельная атмосфера, но и не рабочая: у человека падает работоспособность, нарушается координация, снижается способность оценивать обстановку. Пять минут в такой атмосфере здоровый человек переносит, но искать в это время выход из задымлённого помещения он будет плохо. Поэтому эвакуация за время задержки пуска — не формальность, а условие, при котором расчёт остаётся верным.

Ни одна из этих цифр не отменяет требования п. 9.16.8 СП 485.1311500.2020: входить в защищаемое помещение после выпуска и ликвидации пожара до окончания проветривания разрешено только в изолирующих средствах защиты органов дыхания. Фильтрующий противогаз в атмосфере с нехваткой кислорода не помогает — он не добавляет кислорода, а только очищает то, что есть.

22.4 Газовая часть: что следует из хранения под давлением

Инертный газ хранится сжатым. Это меняет всю газовую часть установки по сравнению с системой на сжиженном газе.

Число сосудов. Расчётная масса на то же помещение требует в разы большего объёма сосудов. Батарея на одно направление — норма, а не признак крупного объекта. К этому добавляется требование п. 9.6.2 и п. 9.6.3 СП 485.1311500.2020: централизованная установка должна иметь стопроцентный резерв, модульная — стопроцентный запас в модулях, аналогичных рабочим и подготовленных к монтажу.

Время подачи. По п. 9.7.4 СП 485.1311500.2020 нормативное время подачи 95 % расчётной массы для установок на сжатых газах составляет 60 с. Для сжиженных газов норматив — 10 с у модульных установок и 15 с у централизованных. Шестикратно большее время означает меньшие мгновенные расходы, но и другую логику гидравлического расчёта: концентрация набирается постепенно, и негерметичность помещения успевает съесть заметную часть газа.

С 09.07.2026 у этого норматива появилось послабление, и относится оно именно к инертным газам. Примечание к п. 9.7.4, введённое изменением № 2, разрешает увеличить интервал до 120 с для модульных и централизованных установок на сжатых газах при двух условиях сразу: параметр негерметичности помещения не более 0,001 м⁻¹ и пожарная нагрузка подкласса A1 по ГОСТ 27331-87. То есть архив, книгохранилище или склад бумаги, выполненные герметично, можно тушить вдвое дольше — с меньшими диаметрами труб и меньшей нагрузкой на ограждающие конструкции. Для помещения с негерметичностью выше 0,001 м⁻¹ или с иной пожарной нагрузкой остаются прежние 60 с.

Сброс избыточного давления. По приложению Ж СП 485.1311500.2020 коэффициент k3, учитывающий изменение давления при подаче, для сжиженных газов равен 1, а для сжатых заметно выше: для азота — 2,4, для аргона — 2,66. Проём для сброса под инертный газ получается больше, и в помещении с лёгкими перегородками это становится отдельной задачей.

Герметичность помещения. По п. 9.1.3 СП 485.1311500.2020 параметр негерметичности не должен превышать значений таблицы Г.16 приложения Г, а для установок азотного пожаротушения — 0,001 м⁻¹. Это самое жёсткое требование по герметичности в разделе о газовом тушении. Такой же порог по п. Д.3 приложения Д действует при тушении пожаров подкласса A1. Если помещение разделено фальшполом или подвесным потолком, параметр считается для каждой зоны отдельно.

Условия размещения. По п. 9.8.4 СП 485.1311500.2020 модули размещаются там, где температура остаётся в интервале от минус 20 до 50 °C; иначе нужен внешний обогрев или охлаждение. Расстояние от сосудов до приборов отопления — не менее 1 м по п. 9.8.1, если нет теплоизолирующих экранов.

22.5 Где инертный состав уместен, а где нет

Инертный состав выбирают, когда важно, чтобы после тушения в помещении не осталось ничего постороннего, и когда защищаемое оборудование горячее.

Уместен: архивы, книгохранилища, фондохранилища музеев, помещения с оборудованием, нагретым выше температуры разложения хладонов, объекты с длительными требованиями к сохранности бумаги и плёнки.

Неуместен без дополнительных решений: помещения с низкой герметичностью, помещения с лёгкими ограждающими конструкциями, где сбросной проём не помещается, объекты, где нет места под станцию пожаротушения нужной площади и высоты — по п. 9.12.2 СП 485.1311500.2020 высота помещения станции для модулей и батарей должна быть не менее 2,5 м, а сама станция должна иметь приточно-вытяжную вентиляцию с двукратным воздухообменом, рабочее и аварийное освещение и телефонную связь с круглосуточным постом.

22.6 Что проверить в проекте

Короткий перечень, который закрывает большую часть замечаний по инертным установкам.

• Указано, какая именно концентрация принята в расчёте — нормативная — и по какому горючему материалу.
• Посчитано и записано остаточное содержание кислорода после выпуска.
• Параметр негерметичности подтверждён расчётом, а для азота — не превышает 0,001 м⁻¹.
• Площадь проёма для сброса избыточного давления посчитана по приложению Ж СП 485.1311500.2020 с коэффициентом для сжатого газа.
• Батарея размещена так, что к каждому сосуду есть доступ для обслуживания.
• Учтён резерв или запас в полном расчётном объёме.
• Задан порядок удаления газа и дыма после тушения — по п. 9.14.5 СП 485.1311500.2020 в редакции с изменением № 2 для этого используется общеобменная вентиляция здания либо мобильные или переносные вентиляционные установки.

Работы, связанные с сосудами под давлением, — перезарядка, переосвидетельствование, замена запорно-пускового устройства — в этот перечень не входят и выполняются организацией, имеющей соответствующее разрешение. Самостоятельно вскрывать или разряжать баллон нельзя ни при каких обстоятельствах: давление в сосуде с инертным газом на порядок выше, чем в модуле со сжиженным составом.