Технология гипоксического воздуха для предотвращения пожаров

Технология гипоксического воздуха для предотвращения пожаров , также известная как система снижения содержания кислорода ( ORS ), является активной технологией противопожарной защиты , основанной на постоянном снижении концентрации кислорода в защищаемых помещениях. В отличие от традиционных систем пожаротушения , которые обычно тушат пожар после его обнаружения , гипоксический воздух способен предотвратить пожар.

Описание

В объеме, защищенном гипоксическим воздухом, постоянно поддерживается нормобарическая гипоксическая атмосфера: гипоксия означает, что парциальное давление кислорода ниже, чем на уровне моря, нормобария означает, что барометрическое давление равно барометрическому давлению на уровне моря. Обычно от 1/4 до 1/2 кислорода, содержащегося в воздухе (то есть от 5 до 10% воздуха), заменяется таким же количеством азота : в результате создается гипоксическая атмосфера, содержащая около 15 об.% кислорода и 85 об.% азота. В нормобарической гипоксической среде обычные материалы не могут воспламениться или гореть при воздействии локализованного мелкомасштабного источника возгорания. ^[1] Снижение уровня кислорода до 15% не обеспечивает условий, при которых пожар не может возникнуть или потухает. Однако это снижает вероятность возникновения пожара за счет увеличения необходимой энергии воспламенения, а также имеются указания на увеличение времени воспламенения. ^[2]

Конструкция и эксплуатация

Воздух с пониженным содержанием кислорода впрыскивается в защищенные объемы для снижения концентрации кислорода до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация кислорода. Затем, из-за инфильтрации воздуха , концентрация кислорода внутри защищенных объемов повышается: когда она превышает определенный порог, воздух с пониженным содержанием кислорода снова впрыскивается в защищенные объемы до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация кислорода. Датчики кислорода устанавливаются в защищенных объемах для постоянного контроля концентрации кислорода.

Точный уровень кислорода, который необходимо удерживать в защищенных объемах, определяется после тщательной оценки материалов, конфигураций и опасностей. ^[3] В таблицах перечислены пороги кислорода, ограничивающие возгорание, для некоторых материалов. В качестве альтернативы порог, ограничивающий возгорание, определяется путем проведения надлежащего испытания на возгорание, описанного в спецификации BSI PAS 95:2011 «Системы предотвращения пожаров с гипоксическим воздухом». ^[4]

Дымовые извещатели устанавливаются в защищаемых объемах, поскольку, как и системы газового пожаротушения , гипоксичный воздух не препятствует процессам тления и пиролиза .

Воздух с низкой концентрацией кислорода производится генераторами гипоксического воздуха, также известными как воздухоразделительные установки. Существует три различных типа генераторов гипоксического воздуха: мембранные , PSA и VSA . Генераторы гипоксического воздуха на основе VSA обычно имеют более низкое потребление энергии по сравнению с генераторами на основе PSA и мембранными. Генераторы гипоксического воздуха могут располагаться внутри или снаружи защищенных помещений. Системы гипоксического воздуха могут быть интегрированы с системой управления зданием и могут включать системы для рекуперации тепла, вырабатываемого генератором гипоксического воздуха, которое в противном случае было бы потрачено впустую. ^[5]

Воздух с низкой концентрацией кислорода транспортируется в защищаемые объемы по выделенным трубам или, проще говоря, через существующую систему вентиляции . В последнем случае выделенные трубы или воздуховоды не требуются.

Приложения

Преимущества предотвращения пожара вместо его подавления делают гипоксический воздух подходящим для применений, где пожар может нанести неприемлемый ущерб. В отличие от традиционных систем пожаротушения, специальные трубы или сопла не требуются.

Гипоксичный воздух для предотвращения пожаров используется в ^{[ необходима ссылка ]} :

Центры обработки данных /объекты ИКТ
Хранение ценных вещей
Архивы
Морозильная камера и холодильное хранение
Большие склады
Бумажные фабрики
Заявки на наследие
Телеком
Электрическая подстанция
Коммунальные услуги
Хранение документов
Высокостеллажные склады

Снижение деградации артефактов и порчи пищевых продуктов является плюсом для таких областей применения, как продовольственные склады, хранилища и архивы.

Другие применения гипоксического воздуха

Системы предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха могут также использоваться для целей, не связанных с предотвращением пожаров, например:

Обучение работе на большой высоте
Здоровье ^{[ необходим пример ]}
Сохранение артефактов и предметов от разрушения или окисления
Сохранение пищевых продуктов от порчи , обычно известное как упаковка в модифицированной газовой среде .

Сочетание противопожарной безопасности, улучшения микроклимата в помещении и снижения риска порчи артефактов/продуктов питания представляет собой совершенно новый подход к системе пожарной безопасности.

Влияние на здоровье

Системы противопожарной защиты, которые приводят к содержанию кислорода менее 19,5%, не допускаются в помещениях с людьми без предоставления сотрудникам дополнительных респираторов в соответствии с федеральным законодательством (OSHA) в Соединенных Штатах. ^[6]

Однако некоторые считают, что гипоксический воздух безопасен для дыхания большинства людей. ^[7] Были проведены медицинские исследования по этой теме. Вывод Ангерера и Новака заключается в том, что «рабочая среда с низкой концентрацией кислорода до минимум 13% и нормальным барометрическим давлением не представляет опасности для здоровья при условии соблюдения мер предосторожности, включая медицинские осмотры и ограничение времени воздействия». ^[8] Кюппер и др. говорят, что концентрация кислорода от 17,0 до 14,8% не вызывает никакого риска для здоровых людей из-за гипоксии. Она также не вызывает рисков для людей с хроническими заболеваниями средней степени тяжести. Способность к напряженной работе снижается, поскольку концентрация уменьшается со временем, в течение которого может поддерживаться нагрузка, становясь очень низкой, ниже этих уровней, ниже примерно 17%, может потребоваться делать перерывы вне среды, если более 6 часов нужно провести внутри, особенно если выполняется какая-либо физическая нагрузка ^[9]

В герметичных салонах самолетов обычно поддерживается давление 75 кПа, что соответствует давлению на высоте 2500 м (8200 футов), что приводит к парциальному давлению кислорода около 16 кПа, что соответствует концентрации кислорода 15% в гипоксическом воздухе при давлении на уровне моря. Однако пассажиры ведут малоподвижный образ жизни, а члены экипажа имеют немедленный доступ к дополнительному кислороду.

При оценке опасности кислородного голодания следует считать воздух с пониженным содержанием кислорода чистым, а не загрязненным.

Информация, касающаяся доступа к защищенным зонам, т.е. к атмосфере с пониженным содержанием кислорода, представлена ниже:

AI, Трудовая инспекция;
SUVA, Schweizerische Unfallversicherungsanstalt;
DGUV, Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung;
UIAA, Медицинская комиссия Международного союза альпинистских ассоциаций.

Применимые стандарты и рекомендации, проверка системы

UL 67377 Системы предотвращения пожаров с пониженным содержанием кислорода ^[10]
BSI PAS 95:2011 - Системы предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха. Технические условия ^[4]
VdS 3527en:2007 - Системы инертизации и снижения содержания кислорода, планирование и установка ^[11]
Австрийский международный стандарт
- ÖNORM F 3073: Планирование, проектирование, монтаж, ввод в эксплуатацию и обслуживание систем снижения содержания кислорода
- ÖNORM F 3007: Система снижения содержания кислорода
- ÖNORM F 3008: Система снижения содержания кислорода - блок управления CIE UNIT
TRVB S 155: Требования к проектированию, установке и эксплуатации систем снижения содержания кислорода с использованием азота в зданиях с точки зрения технологии противопожарной защиты
EN 16750:2017 Стационарные системы пожаротушения. Системы снижения содержания кислорода. Проектирование, монтаж, планирование и обслуживание.
ISO 20338:2019 Системы снижения содержания кислорода для предотвращения пожаров. Проектирование, монтаж, планирование и обслуживание

Критерии аккредитации инспекционного органа устанавливаются в соответствии с ISO/IEC 17010 для сторонней проверки соответствия системы предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха стандартам BSI PAS 95:2011 и VdS 3527en:2007 ^[12]

Смотрите также

Ссылки

^ https://www.nist.gov/publications/aircraft-cargo-fire-suppression-using-low-pressure-dual-fluid-water-mist-and-hypoxic Брукс, Дж. Тушение пожаров в грузовых самолетах с использованием двухкомпонентной системы водяного тумана низкого давления и гипоксичного воздуха. NIST SP 984-2; Специальная публикация NIST 984-2;
^ Нильссон, Мартин (2013). «Преимущества и проблемы использования гипоксической вентиляции в качестве противопожарной защиты». Огонь и материалы . 38 (5): 559–575. doi : 10.1002/fam.2197 .
^ Chiti, Stefano (9 ноября 2011 г.). "Пилотное исследование эффективности гипоксического воздуха на стыке предотвращения и тушения пожаров" (PDF) . FIRESEAT 2011: Наука тушения . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2013 г. . Получено 11 марта 2012 г. .
^ ab "PAS 95:2011 Системы предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха. Технические условия". BSI.
^ Чити, Стефано; Йенсен Гейр; Фьердинген Ола Томас (март 2011 г.). «Технология гипоксического воздуха: противопожарная защита становится профилактической». Труды Международного семинара по пожарной безопасности и управлению .
^ «Разъяснение отказа OSHA в удовлетворении запроса FirePASS на изменение требований к защите органов дыхания в атмосфере с дефицитом кислорода. | Управление по охране труда и промышленной гигиене».
^ Burtscher, M; Mairer, K; Wille, M; Gatterer, H; Ruedl, G; Faulhaber, M; Sumann, G (2011). «Кратковременное воздействие гипоксии на работе и отдыхе в условиях здоровья и болезни: какой уровень гипоксии безопасен?». Sleep Breath . 16 (2): 435–42. doi :10.1007/s11325-011-0521-1. PMID 21499843. S2CID 34051780.
^ Angerer, Peter; Nowak (март 2003 г.). «Работа в условиях постоянной гипоксии для защиты от пожаров — влияние на здоровье». Международный архив охраны труда и окружающей среды . 76 (2): 87–102. doi :10.1007/s00420-002-0394-5. PMID 12733081. S2CID 2923682.
^ Кюппер, Томас. «Работа в условиях гипоксии» (PDF) . МЕЖДУНАРОДНАЯ ФЕДЕРАЦИЯ АЛЬПИНИЗМА И СКАЛОЛАЗАНИЯ. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04 . Получено 2012-03-10 .
^ «Стандарты доступа».
^ "VdS 3527en - Системы инертизации и снижения содержания кислорода, планирование и установка". VdS.
^ "Сертификация систем предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха". Архивировано из оригинала 2013-01-19.

[1] ttps://www.nist.gov/publications/aircraft-cargo-fire-suppression-using-low-pressure-dual-fluid-water-mist-and-hypoxic Брукс, Дж. Тушение пожаров в грузовых самолетах с использованием двухкомпонентной системы водяного тумана низкого давления и гипоксичного воздуха. NIST SP 984-2; Специальная публикация NIST 984-2;

[2] Нильссон, Мартин (2013). «Преимущества и проблемы использования гипоксической вентиляции в качестве противопожарной защиты». Огонь и материалы . 38 (5): 559–575. doi : 10.1002/fam.2197 .

[3] Chiti, Stefano (9 ноября 2011 г.). "Пилотное исследование эффективности гипоксического воздуха на стыке предотвращения и тушения пожаров" (PDF) . FIRESEAT 2011: Наука тушения . Архивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2013 г. . Получено 11 марта 2012 г. .

[shop.bsigroup.com-4] "PAS 95:2011 Системы предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха. Технические условия". BSI.

[5] Чити, Стефано; Йенсен Гейр; Фьердинген Ола Томас (март 2011 г.). «Технология гипоксического воздуха: противопожарная защита становится профилактической». Труды Международного семинара по пожарной безопасности и управлению .

[6] «Разъяснение отказа OSHA в удовлетворении запроса FirePASS на изменение требований к защите органов дыхания в атмосфере с дефицитом кислорода. | Управление по охране труда и промышленной гигиене».

[7] Burtscher, M; Mairer, K; Wille, M; Gatterer, H; Ruedl, G; Faulhaber, M; Sumann, G (2011). «Кратковременное воздействие гипоксии на работе и отдыхе в условиях здоровья и болезни: какой уровень гипоксии безопасен?». Sleep Breath . 16 (2): 435–42. doi :10.1007/s11325-011-0521-1. PMID 21499843. S2CID 34051780.

[8] Angerer, Peter; Nowak (март 2003 г.). «Работа в условиях постоянной гипоксии для защиты от пожаров — влияние на здоровье». Международный архив охраны труда и окружающей среды . 76 (2): 87–102. doi :10.1007/s00420-002-0394-5. PMID 12733081. S2CID 2923682.

[9] Кюппер, Томас. «Работа в условиях гипоксии» (PDF) . МЕЖДУНАРОДНАЯ ФЕДЕРАЦИЯ АЛЬПИНИЗМА И СКАЛОЛАЗАНИЯ. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-04 . Получено 2012-03-10 .

[10] «Стандарты доступа».

[11] "VdS 3527en - Системы инертизации и снижения содержания кислорода, планирование и установка". VdS.

[12] "Сертификация систем предотвращения пожаров с использованием гипоксического воздуха". Архивировано из оригинала 2013-01-19.