Появление газовых систем пожаротушения

К концу 1930-х годов у отрасли был работающий газовый агент — диоксид углерода — и понимание, что он не годится там, где есть люди. Задача следующего этапа сформулировалась не в лаборатории, а в самолёте: нужно было тушить пожар в закрытом объёме, малым запасом вещества, не убивая при этом экипаж.

5.1 Задача, которую поставила война

Военная техника предъявила к тушению требования, которых у гражданских объектов не было.

• Замкнутый объём. Мотогондола, отсек оборудования, машинное

отделение корабля, бронированный корпус. Тушить снаружи нечем и некогда.

• Жёсткий лимит массы и габарита. Каждый килограмм огнетушащего

состава на самолёте отнимается у топлива или полезной нагрузки.

• Люди рядом. Экипаж находится в защищаемом объёме или вплотную к

нему и покинуть его не может.

• Скорость. Пожар в топливном отсеке развивается за секунды.

Диоксид углерода закрывал первое требование и проваливал три остальных: запас тяжёлый, а огнетушащая концентрация достигается снижением содержания кислорода до значений, смертельно опасных для человека. Тетрахлорид углерода был лёгок и эффективен, но разлагался в очаге с образованием фосгена. Требовалось третье решение.

5.2 Хлорбромметан: первый шаг и его предел

Первым специализированным авиационным агентом стал хлорбромметан, в международной системе обозначений — halon 1011. Его разработали в 1939–1940 годах в Германии как менее токсичную замену тетрахлориду углерода, и он пошёл в авиацию люфтваффе для защиты двигателей. Британская сторона в те же годы применяла бромистый метил (halon 1001).

Оба вещества работали, и оба показали общий предел: ингаляционная токсичность оставалась высокой. После войны в Соединённых Штатах эти составы широкого применения не получили. Но принцип был доказан: галогенированный углеводород тушит при концентрации в разы меньшей, чем диоксид углерода, и делает это не вытеснением кислорода, а вмешательством в химию горения.

5.3 Программа 1947–1950 годов: как отрасль впервые выбирала вещество

Дальше произошло то, что стоит отметить отдельно, потому что до этого в истории пожаротушения такого не было. Вещество перестали находить — его начали выбирать по критериям.

С 1947 по 1950 год Исследовательский фонд Пёрдью по заказу армии Соединённых Штатов провёл систематическое исследование галогеналканов как огнетушащих веществ: составы сравнивались по огнетушащей способности, по токсичности, по коррозионной активности и по стабильности при хранении. Отчёт 1950 года выделил четыре соединения, пригодных к широкому применению, — хладоны 1301, 1211, 1202 и 2402. Этот отчёт остаётся основанием для применения перечисленных веществ до сих пор.

Цифры в обозначении — не порядковый номер, а состав молекулы: число атомов углерода, фтора, хлора и брома по порядку. Halon 1301 — один атом углерода, три фтора, ноль хлора, один бром. Обозначение читается без справочника, и это тоже примета инженерного, а не случайного подхода.

Из четырёх отобранных составов Halon 1301 (бромтрифторметан) признали наименее токсичным и вторым по огнетушащей эффективности. Сочетание именно этих двух свойств и определило его роль: он стал основным веществом для объёмного тушения, то есть для заполнения всего защищаемого помещения.

5.4 Чем именно хладон оказался лучше диоксида углерода

Разница между двумя веществами не в качестве, а в механизме тушения, и из этой разницы следует всё остальное.

Диоксид углерода тушит физически: он вытесняет кислород и охлаждает зону горения. Чтобы горение прекратилось, содержание кислорода приходится снизить до величины, при которой человек теряет сознание, а затем погибает. Хладон тушит химически: атом брома связывает активные радикалы и обрывает цепную реакцию. Кислород в помещении при этом почти не убывает.

Отсюда четыре практических следствия, ради которых отрасль и перешла на хладоны.

• Запас вещества меньше по массе и объёму. На равную защиту

хладоновой установке нужно заметно меньше и вещества, и баллонов, чем углекислотной. Для самолёта, корабля и подвального помещения вычислительного центра это решающий довод.

• Помещение остаётся пригодным для людей. При проектной

концентрации содержание кислорода сохраняется, поэтому такие установки допускались к применению там, где персонал может не успеть выйти. Диоксид углерода в таких помещениях не применяется.

• Нет коррозии и следов. Вещество не проводит ток, не оставляет

осадка и не требует уборки после выпуска.

• Меньше механических последствий выпуска. Углекислотная установка

выпускает вещество с сильным охлаждением и значительным перепадом давления в помещении.

5.5 От самолёта к машинному залу

Гражданское применение пришло за военным и пришло туда, где убыток считается легче всего, — в вычислительные центры. В 1960-е годы Halon 1301 стал средством тушения в машинных залах: он гасил пожар, не портя вычислительную технику и магнитные носители.

Отрасль немедленно упёрлась в ту же задачу, что и спринклерная восемьюдесятью годами раньше, — в отсутствие единых правил проектирования и монтажа. В 1966 году National Fire Protection Association создала технический комитет по установкам на галогенированных агентах. В 1968 году был принят предварительный стандарт, а в 1970 году он стал постоянным. Это американский отраслевой документ: в России он сам по себе не применяется, но именно он первым описал установку с Halon 1301 как расчётный объект, а не как набор баллонов.

Типовой перечень объектов, сложившийся к тому времени, узнаваем и шестьдесят лет спустя: машинные залы и вычислительные центры, хранилища магнитных лент, аппаратные и посты управления, хранилища произведений искусства, книг и коллекций, машинные отделения судов, грузовые отсеки транспортных самолётов, помещения с горючими жидкостями, компрессорные станции.

5.6 Хладоны в отечественной практике

В отечественных установках основным огнетушащим хладоном стал 114В2 — 1,1,2,2-тетрафтордибромэтан, в международной системе обозначений halon 2402. Он применялся прежде всего на особо важных объектах и в военной технике. Позднее, после принятия международных ограничений на озоноразрушающие вещества, его производство было прекращено, а применение в новых установках признано нецелесообразным; о том, как это происходило, — глава 6.

Для службы эксплуатации отсюда следует практический вывод, который касается объектов, построенных до 1990-х годов. Установка, простоявшая тридцать лет, может быть заправлена веществом, которое больше не производится. Это означает, что после срабатывания или после планового переосвидетельствования модулей заправить их тем же составом невозможно, и вопрос перевода установки на действующее вещество надо решать заранее, а не в момент, когда установка уже разряжена. Схема установки при такой замене чаще всего сохраняется, а вот расчёт количества вещества, диаметры трубопроводов и насадки пересчитываются заново: у нового агента другая нормативная концентрация и другие условия выпуска.

5.7 Что хладоны заложили в конструкцию установки

Хладоновый период сформировал ту схему автоматической установки газового пожаротушения, которая применяется и сегодня, — вещество поменялось, схема осталась.

• Расчёт по объёму помещения, а не по площади. Проектная величина —

нормативная концентрация вещества в защищаемом объёме.

• Требование герметичности. Если вещество уходит быстрее, чем

положено, концентрация не удерживается и тушения не происходит. Отсюда проверка герметичности и нормируемое время удержания.

• Нормируемое время подачи. Вещество должно быть выпущено за

заданный срок, иначе очаг успевает развиться.

• Задержка пуска и оповещение. Время на эвакуацию людей

закладывается в алгоритм работы установки, а не оставляется на усмотрение персонала.

• Отключение автоматики при входе людей в защищаемое помещение.
• Вентиляция после тушения и запрет входить до её окончания.
• Хранение вещества в модуле под давлением с вытесняющим газом и

запорно-пусковым устройством.

Всё это появилось до того, как выяснилось главное свойство хладонов — их влияние на озоновый слой. Когда вещество пришлось менять, менялось именно вещество: схема установки, расчётный аппарат и требования безопасности остались теми же. Об этом — следующая глава.