Visokotlačni sistem z vodno meglo
Uvod
Načelo vodne meglice
Vodna meglica je v NFPA 750 opredeljena kot vodni razpršilec, za katerega Dv0,99, za pretočno uteženo kumulativno volumetrično porazdelitev vodnih kapljic, je manjša od 1000 mikronov pri najmanjšem konstrukcijskem delovnem tlaku šobe za vodno meglo. Sistem z vodno meglo deluje pri visokem tlaku in dovaja vodo kot fino razpršeno meglo. Ta meglica se hitro spremeni v paro, ki zaduši ogenj in prepreči nadaljnjemu dostopu kisika. Hkrati pa izhlapevanje ustvari pomemben hladilni učinek.
Voda ima odlične lastnosti absorpcije toplote, saj absorbira 378 KJ/Kg. in 2257 KJ/Kg. za pretvorbo v paro in pri tem razširitev približno 1700:1. Da bi izkoristili te lastnosti, je treba optimizirati površino vodnih kapljic in povečati njihov čas prehoda (pred udarcem ob površine). Pri tem lahko gašenje površinskih gorečih požarov dosežemo s kombinacijo
1.Odvzem toplote iz ognja in goriva
2.Zmanjšanje kisika z dušenjem s paro na sprednji strani plamena
3.Blokiranje prenosa sevalne toplote
4.Hlajenje izgorevalnih plinov
Da požar preživi, je odvisen od prisotnosti treh elementov 'ognjenega trikotnika': kisika, toplote in gorljivega materiala. Odstranitev katerega koli od teh elementov bo pogasila požar. Visokotlačni sistem vodne megle gre še dlje. Napada dva elementa ognjenega trikotnika: kisik in toploto.
Zelo majhne kapljice v sistemu z visokotlačno vodno meglo hitro absorbirajo toliko energije, da kapljice izhlapijo in se spremenijo iz vode v paro zaradi velike površine glede na majhno maso vode. To pomeni, da se bo vsaka kapljica ob približevanju gorljivemu materialu razširila približno 1700-krat, pri čemer bodo kisik in gorljivi plini izpodrinjeni iz ognja, kar pomeni, da bo v procesu gorenja vse bolj primanjkovalo kisika.
Za boj proti ognju tradicionalni brizgalni sistem razprši vodne kapljice po določenem območju, ki absorbira toploto za hlajenje prostora. Zaradi velike velikosti in relativno majhne površine glavnina kapljic ne absorbira dovolj energije za izhlapevanje in hitro padejo na tla kot voda. Rezultat je omejen učinek hlajenja.
Nasprotno pa je visokotlačna vodna megla sestavljena iz zelo majhnih kapljic, ki padajo počasneje. Kapljice vodne meglice imajo veliko površino glede na svojo maso in med počasnim spuščanjem proti tlom absorbirajo veliko več energije. Velika količina vode bo sledila črti nasičenosti in izhlapela, kar pomeni, da vodna megla absorbira veliko več energije iz okolice in s tem ognja.
Zato visokotlačna vodna meglica hladi učinkoviteje na liter vode: do sedemkrat bolje, kot je mogoče doseči z enim litrom vode, ki se uporablja v tradicionalnem sistemu brizgalk.
Uvod
Načelo vodne meglice
Vodna meglica je v NFPA 750 opredeljena kot vodni razpršilec, za katerega Dv0,99, za pretočno uteženo kumulativno volumetrično porazdelitev vodnih kapljic, je manjša od 1000 mikronov pri najmanjšem konstrukcijskem delovnem tlaku šobe za vodno meglo. Sistem z vodno meglo deluje pri visokem tlaku in dovaja vodo kot fino razpršeno meglo. Ta meglica se hitro spremeni v paro, ki zaduši ogenj in prepreči nadaljnjemu dostopu kisika. Hkrati pa izhlapevanje ustvari pomemben hladilni učinek.
Voda ima odlične lastnosti absorpcije toplote, saj absorbira 378 KJ/Kg. in 2257 KJ/Kg. za pretvorbo v paro in pri tem razširitev približno 1700:1. Da bi izkoristili te lastnosti, je treba optimizirati površino vodnih kapljic in povečati njihov čas prehoda (pred udarcem ob površine). Pri tem lahko gašenje površinskih gorečih požarov dosežemo s kombinacijo
1.Odvzem toplote iz ognja in goriva
2.Zmanjšanje kisika z dušenjem s paro na sprednji strani plamena
3.Blokiranje prenosa sevalne toplote
4.Hlajenje izgorevalnih plinov
Da požar preživi, je odvisen od prisotnosti treh elementov 'ognjenega trikotnika': kisika, toplote in gorljivega materiala. Odstranitev katerega koli od teh elementov bo pogasila požar. Visokotlačni sistem vodne megle gre še dlje. Napada dva elementa ognjenega trikotnika: kisik in toploto.
Zelo majhne kapljice v sistemu z visokotlačno vodno meglo hitro absorbirajo toliko energije, da kapljice izhlapijo in se spremenijo iz vode v paro zaradi velike površine glede na majhno maso vode. To pomeni, da se bo vsaka kapljica ob približevanju gorljivemu materialu razširila približno 1700-krat, pri čemer bodo kisik in gorljivi plini izpodrinjeni iz ognja, kar pomeni, da bo v procesu gorenja vse bolj primanjkovalo kisika.
Za boj proti ognju tradicionalni brizgalni sistem razprši vodne kapljice po določenem območju, ki absorbira toploto za hlajenje prostora. Zaradi velike velikosti in relativno majhne površine glavnina kapljic ne absorbira dovolj energije za izhlapevanje in hitro padejo na tla kot voda. Rezultat je omejen učinek hlajenja.
Nasprotno pa je visokotlačna vodna megla sestavljena iz zelo majhnih kapljic, ki padajo počasneje. Kapljice vodne meglice imajo veliko površino glede na svojo maso in med počasnim spuščanjem proti tlom absorbirajo veliko več energije. Velika količina vode bo sledila črti nasičenosti in izhlapela, kar pomeni, da vodna megla absorbira veliko več energije iz okolice in s tem ognja.
Zato visokotlačna vodna meglica hladi učinkoviteje na liter vode: do sedemkrat bolje, kot je mogoče doseči z enim litrom vode, ki se uporablja v tradicionalnem sistemu brizgalk.
1.3 Predstavitev sistema z visokotlačno vodno meglo
Sistem z visokotlačno vodno meglo je edinstven sistem za gašenje požarov. Voda teče skozi mikro šobe pod zelo visokim pritiskom, da se ustvari vodna meglica z najučinkovitejšo porazdelitvijo velikosti kapljic za gašenje. Gasilni učinki zagotavljajo optimalno zaščito s hlajenjem, zaradi absorpcije toplote, in inertizacijo zaradi približno 1700-kratnega širjenja vode, ko izhlapi.
1.3.1 Ključna komponenta
Posebej oblikovane šobe za vodno meglo
Visokotlačne šobe za vodno meglo temeljijo na tehniki edinstvenih mikro šob. Zaradi posebne oblike dobi voda v vrtinčni komori močno vrtilno gibanje in se izredno hitro spremeni v vodno meglo, ki jo z veliko hitrostjo vrže v ogenj. Velik razpršilni kot in vzorec razprševanja mikro šob omogočata velik razmik.
Kapljice, ki nastanejo v glavah šob, se ustvarijo s pritiskom med 100-120 bari.
Po nizu intenzivnih požarnih testov ter mehanskih in materialnih testov so šobe izdelane posebej za visokotlačno vodno meglo. Vse teste izvajajo neodvisni laboratoriji, tako da so izpolnjene tudi zelo stroge zahteve za morje.
Oblikovanje črpalke
Intenzivne raziskave so vodile do izdelave najlažje in najbolj kompaktne visokotlačne črpalke na svetu. Črpalke so večosne batne črpalke iz nerjavečega jekla, odpornega proti koroziji. Edinstvena zasnova uporablja vodo kot mazivo, kar pomeni, da ni potrebno redno servisiranje in menjava maziv. Črpalka je zaščitena z mednarodnimi patenti in se široko uporablja v številnih različnih segmentih. Črpalke nudijo do 95 % energijsko učinkovitost in zelo nizko pulzacijo, s čimer se zmanjša hrup.
Visoko korozijsko odporni ventili
Visokotlačni ventili so izdelani iz nerjavečega jekla in so visoko odporni proti koroziji in umazaniji. Zaradi zasnove razdelilnega bloka so ventili zelo kompaktni, zaradi česar so zelo enostavni za namestitev in upravljanje.
1.3.2 Prednosti visokotlačnega sistema z vodno meglo
Prednosti visokotlačnega sistema z vodno meglo so ogromne. Obvlada/pogasi požar v nekaj sekundah, brez uporabe kakršnih koli kemičnih dodatkov in z minimalno porabo vode ter skoraj brez škode zaradi vode, je eden najbolj okolju prijaznih in učinkovitih gasilskih sistemov, ki so na voljo, in je popolnoma varen za ljudi.
Minimalna poraba vode
• Omejena škoda zaradi vode
• Minimalna škoda v malo verjetnem primeru nenamerne aktivacije
• Manjša potreba po sistemu pred ukrepanjem
• Prednost pri zajetju vode
• Rezervoar je redko potreben
• Lokalna zaščita za hitrejše gašenje požara
• Manj izpadov zaradi majhne škode zaradi požara in vode
• Zmanjšano tveganje izgube tržnih deležev, saj je proizvodnja hitro spet zagnana
• Učinkovit – tudi za gašenje naftnih požarov
• Nižji računi za oskrbo z vodo ali davki
Majhne cevi iz nerjavečega jekla
• Enostaven za namestitev
• Enostaven za uporabo
• Brez vzdrževanja
• Privlačen dizajn za lažjo vgradnjo
• Visoka kakovost
• Visoka vzdržljivost
• Stroškovno učinkovito pri delnem delu
• Stiskanje za hitro namestitev
• Enostavno najti prostor za cevi
• Enostavna naknadna vgradnja
• Enostaven za upogibanje
• Potrebnih je malo nastavkov
Šobe
• Hladilna sposobnost omogoča vgradnjo steklenega okna v požarna vrata
• Visok razmik
• Nekaj šob – arhitekturno privlačno
• Učinkovito hlajenje
• Hlajenje oken – omogoča nakup cenejšega stekla
• Kratek čas namestitve
• Estetsko oblikovanje
1.3.3 Standardi
1. NFPA 750 – izdaja 2010
2 Opis in komponente SISTEMA
2.1 Uvod
Sistem HPWM bo sestavljen iz številnih šob, povezanih s cevmi iz nerjavečega jekla na visokotlačni vodni vir (črpalne enote).
2.2 Šobe
Šobe HPWM so natančno izdelane naprave, zasnovane glede na sistemsko uporabo za zagotavljanje izpusta vodne meglice v obliki, ki zagotavlja dušenje, nadzor ali gašenje požara.
2.3 Sekcijski ventili – odprt sistem šob
V gasilni sistem z vodno meglo se napajajo sekcijski ventili za ločevanje posameznih požarnih sekcij.
Sekcijski ventili izdelani iz nerjavečega jekla za vsako od sekcij, ki jih je treba zaščititi, so dobavljeni za vgradnjo v cevni sistem. Sekcijski ventil je običajno zaprt in odprt, ko deluje sistem za gašenje požara.
Razporeditev sekcijskih ventilov je lahko združena na skupnem razdelilniku, nato pa se namestijo posamezne cevi do ustreznih šob. Sekcijski ventili se lahko dobavijo tudi razsuti za vgradnjo v cevni sistem na ustreznih lokacijah.
Sekcijske ventile je treba namestiti zunaj zaščitenih prostorov, če drugače ne narekujejo standardi, nacionalni predpisi ali organi.
Dimenzioniranje sekcijskih ventilov temelji na konstrukcijski zmogljivosti vsakega posameznega odseka.
Ventili sistemskega dela so dobavljeni kot električno vodeni motorni ventili. Motorizirani sekcijski ventili za delovanje običajno potrebujejo signal 230 VAC.
Ventil je vnaprej sestavljen skupaj s tlačnim stikalom in izolacijskimi ventili. Skupaj z drugimi različicami je na voljo tudi možnost nadzora izolacijskih ventilov.
2.4Črpalkaenota
Črpalna enota bo tipično delovala med 100 bari in 140 bari s pretokom posamezne črpalke 100 l/min. Črpalni sistemi lahko uporabljajo eno ali več črpalnih enot, ki so prek razdelilnika povezane s sistemom vodne megle, da izpolnijo zahteve zasnove sistema.
2.4.1 Električne črpalke
Ko je sistem aktiviran, se zažene samo ena črpalka. Pri sistemih, ki vključujejo več kot eno črpalko, se črpalke zaženejo zaporedno. Če se pretok poveča zaradi odpiranja več šob; dodatne črpalke se bodo samodejno zagnale. Delovalo bo samo toliko črpalk, kolikor je potrebnih za ohranjanje konstantnega pretoka in delovnega tlaka glede na zasnovo sistema. Visokotlačni sistem z vodno meglo ostane aktiviran, dokler usposobljeno osebje ali gasilska brigada ročno ne izklopi sistema.
Standardna črpalka
Enota črpalke je en sam kombiniran paket, nameščen na drsniku, sestavljen iz naslednjih sklopov:
| Filtrirna enota | Vmesni rezervoar (odvisno od vstopnega tlaka in tipa črpalke) |
| Prelivanje rezervoarja in merjenje nivoja | Vhod rezervoarja |
| Povratna cev (lahko se s prednostjo napelje do iztoka) | Sesalni razdelilnik |
| Razdelilnik sesalnega voda | Črpalne enote HP |
| Električni motor (i) | Tlačni razdelilnik |
| Pilotna črpalka | Nadzorna plošča |
2.4.2Plošča črpalke
Nadzorna plošča zaganjalnika motorja je standardno nameščena na črpalki.
Standardno skupno napajanje: 3x400V, 50 Hz.
Črpalke so standardno zaženene neposredno na liniji. Zagon v trikotniku, mehki zagon in zagon s frekvenčnim pretvornikom so lahko na voljo kot opcije, če je potreben zmanjšan zagonski tok.
Če je črpalna enota sestavljena iz več kot ene črpalke, je bila uvedena časovna regulacija za postopno spajanje črpalk, da se doseže minimalna zagonska obremenitev.
Nadzorna plošča ima standardno barvo RAL 7032 z zaščito pred vdorom IP54.
Zagon črpalk se doseže na naslednji način:
Suhi sistemi – iz breznapetostnega signalnega kontakta na nadzorni plošči sistema za odkrivanje požara.
Mokri sistemi – zaradi padca tlaka v sistemu, ki ga nadzira nadzorna plošča motorja črpalne enote.
Sistem za predhodno ukrepanje – Potrebujete znake padca zračnega tlaka v sistemu in breznapetostnega signalnega kontakta na nadzorni plošči sistema za odkrivanje požara.
2.5Informacije, tabele in risbe
2.5.1 Šoba
Pri načrtovanju sistemov z vodno meglo je treba posebno pozornost posvetiti izogibanju oviram, zlasti pri uporabi šob z majhnim pretokom in majhnimi kapljicami, saj bodo ovire negativno vplivale na njihovo delovanje. To je v veliki meri zato, ker se gostota toka doseže (s temi šobami) z turbulentnim zrakom v prostoru, ki omogoča, da se meglica enakomerno razširi po prostoru – če je prisotna ovira, meglica ne bo mogla doseči svoje gostote toka v prostoru. ker se bo spremenil v večje kapljice, ko se bo kondenziral na oviri in kapljal, namesto da bi se enakomerno razširil po prostoru.
Velikost in razdalja do ovir sta odvisni od vrste šobe. Podatke lahko najdete na podatkovnih listih za določeno šobo.
Slika 2.1 Šoba
2.5.2 Črpalna enota
| Vrsta | Izhod l/min | Moč KW | Standardna črpalna enota z nadzorno ploščo D x Š x V mm | Odtok mm | Teža črpalke kg pribl |
| XSWB 100/12 | 100 | 30 | 1960×430×1600 | Ø42 | 1200 |
| XSWB 200/12 | 200 | 60 | 2360×830×1600 | Ø42 | 1380 |
| XSWB 300/12 | 300 | 90 | 2360×830×1800 | Ø42 | 1560 |
| XSWB 400/12 | 400 | 120 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1800 |
| XSWB 500/12 | 500 | 150 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1980 |
| XSWB 600/12 | 600 | 180 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2160 |
| XSWB 700/12 | 700 | 210 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2340 |
Moč: 3 x 400VAC 50Hz 1480 rpm.
Slika 2.2 Črpalna enota
2.5.3 Standardni sklopi ventilov
Standardni sklopi ventilov so prikazani spodaj na sliki 3.3.
Ta sklop ventila je priporočljiv za sisteme z več odseki, ki se napajajo iz istega vodovoda. Ta konfiguracija bo drugim odsekom omogočila delovanje, medtem ko se na enem odseku izvaja vzdrževanje.
Slika 2.3 – Sklop standardnega odsečnega ventila – Suhocevni sistem z odprtimi šobami
