Какими свойствами обладает вода в качестве способа пожаротушения кратко обж

Обновлено: 05.07.2024

Применение различных средств пожаротушения будь это вода, пожарная пена, порошок или что-то другое всегда характеризируется такой величиной как количество необходимого огнетушащего вещества на определенную площадь пожара. Так, к примеру, при использование водяных стволов этот параметр будет зависеть от материала который горит и будет измеряться в л/с∙м 2 , то есть интенсивность подачи воды на пожаротушение должна поддерживается (в определенных рамках, параметрах от 0,06 до 0,4) в литрах за секунду на один метр квадратный для успешной локализации и ликвидации пожара. Так как более 95 % всех пожаров ликвидируются с использованием водяных стволов (воды и водных растворов) возникает вопрос, есть ли возможность повысить эффективность использование воды во время пожаротушения.

Факторы влияющие на успех тушение пожара

Среди множества причин и факторов, которые могут влиять на скорость и качество ликвидации пожара можно выделить основные и второстепенные. Если к основным факторам можно отнести, в основном, вид огнетушащего вещества и время введение сил и средств на пожар то второстепенные факторы могут бить настолько разнообразными, что среди них будет невозможно определить какой же решающий (доминирующий) в той или иной ситуации. Второстепенные факторы могут быть следующие: количество личного состава прибывшего на пожар, тактика тушения пожара, физическая подготовка самих пожарных или экипировка, которая может сказаться на скорости подачи воды и многое другое.
Анализируя выше сказанное можно задаться вопросом, а как же можно измерить или оценить эффективность работы подразделения, а именно подачи воды с помощью ручных пожарных стволов на тушения пожара.

Что будет лучше непосредственная (в больших объемах) подача воды в очаг возгорание или что-то другое??

Метод не прямого тушения и что это такое

На сегодняшний день, достаточно широко, во всем мире в основу тушения пожара закладываются в первую очередь научные методы и подходы.

Представленный выше метод подразумевает ряд факторов (представленных на рисунке)

Правильное выполнение которых повлияет на скорость ликвидации пожара, это осуществляется за счет:

Поглощения теплоты – капли воды испаряются;
Образование избытка инертного газа, который вытесняет кислород тем самим делает невозможным последующие горение.

Некоторые факторы могут показаться более важными, чем другие, тогда как иные действия непосредственно связаны друг с другом. К примеру, чтоб достичь правильный размер капель нам необходимо соблюдать правильный расход, давление и угол наклона пожарного ствола. Идеально же, конечно, когда все семь факторов соблюдаются.

Секрет эффективности тушения водой

А теперь, давайте разберемся, за счет чего распиленная вода будет эффективнее тушить пожар.

Вода подается в жидкой форме, таким образом, при попадании в среду с повышенной температурой она начинает нагреваться и в конечном итоге превращается в пар.

Таким образом, для того чтоб нагреть воду до 100 0С и началось ее испарение (этот параметр называется удельная теплоемкость воды) необходимо затратить 4,187 кДж/(кг∙К). После нагрева воды до температуры кипения из очага пожара также затрачивается энергия в количестве 2260 кДж/кг на испарение (скрытая теплота парообразования воды) до тех пор, пока вода полностью не испарится.

В процессе тушения очага возгорания два параметра, приведенных выше, уравниваются.

В процессе суммирование всей затраченной энергии можно получить следующие результаты:

°C	мДж/кг
10	3.05
15	3.03
20	3.01
25	2.99
30	2.97

С представленных результатов видно, что порядка 3 мДж/кг энергии с очага пожара необходимо затратить на 1 литр воды, что в свою очередь приводит к понижению температуры.

Второй особенностью такого процесса тушения является наличия пара. Как известно с 1 л воды, в зависимости от температуры, можно получить 2-4 м 3 пара, а пар это инертный газ. Наличия такого количества инертного газа приводит к резкому уменьшению уровня кислорода в помещении и как следствие к разрушению классического треугольника возникновения пожара (горения).

Влияние размера капель нельзя недооценивать! Если капли воды будут чрезмерно большие, они не будут, полностью испарятся.

Маленькие капли будут испаряться слишком рано, тем сами будут охлаждать очень маленькую площадь.

Считается, что оптимальная величина капель должна быть 0,3 мм.

Вот теперь мы имеем представление об эффективности тушения водой, следующим шагом будет оценка критериев, с помощью которых можно достичь необходимых параметров подачи воды.

Что важно во время использование метода не прямого тушения

Вот теперь мы вернулись к тому, с чего начинали. Какие же критерии будут основными, а какие второстепенные.

Как выяснилось ранее, размер капель имеет самое большое значение, а зависеть он будет от угла наклона ствола, угла факела распыления воды.

Конечно, при всем этом подразумевается, что используют пожарный ствол марки TFT G – Force или же ему подобные.

Для простоты восприятия критериев размера капель и эффективности роботы пожарного при использование выше обозначенного метода тушения изобразим все графически:

Таким образом, сегодня Вы узнали насколько эффективнее можно использовать воду во время тушения пожара. Если вы заметили неточности или имеете другую информацию просьба писать или оставлять свои комментарии. Все что было представлено в этой статье было взято из доклада John McDonough (Sydney, Australia) & Karel Lambert (Brussels, Belgium).

А вот собственно и видео по данному материалу (видеоматериал в оригинале):

Самым первым в истории средством борьбы с огнем была вода. Она и сейчас остается самым действенным средством при пожаротушении. Водяное пожаротушение считается одним из самых безопасных для людей, что немаловажно, поэтому оно применяется для тушения пожаров в киноконцертных залах, спортивных комплексах, торговых центрах, офисных зданиях, в общем везде, где постоянно присутствует большое скопление людей.

Основные преимущества водяного тушения огня

Самое главное достоинство воды – ее доступность. Даже если не обустроен внутренний водопровод, подсоединенный к центральной магистрали, всегда имеются в наличии альтернативные водные резервуары. К ним относятся реки, озера, водоемы и иные водохранилища как естественного, так и искусственного происхождения.

Вода – достаточно эффективное средство, которым быстро можно потушить бумагу, дерево, уголь, ткани, резину либо горючие жидкости, которые имеют свойства растворения в воде: низший спирт, ацетон, органическая кислота и другие. Одежду лучше всего потушить водным раствором.

Самое качественное тушение огня происходит при помощи тонкораспыленных капелек, диаметр которых не превышает 0,8мм. При этом орошаемая поверхность значительно увеличивается, расходование воды уменьшается, повышается охлаждающий эффект, что способствует ее экономии. Вода обладает охлаждающими и смачивающими свойствами, в связи с чем ее применяют не только для тушения очага возгорания, но и для того, чтобы предотвратить распространение пожара на значительные площади.

Если тушение пламени первичными средствами пожаротушения не принесли желаемого результата, то все материальные ценности, расположенные в помещении, обильно обливают водой, предотвращая их возгорание, если нет реальной возможности их оттуда унести.

Отрицательные моменты водяного пожаротушения

Невзирая на массу достоинств, водяное пожаротушение не лишено недостатков. Прежде всего, вода является прекрасным проводником электрической энергии, поэтому, во избежание короткого замыкания, которое может привести к усилению возгорания, воду категорически запрещено применять для тушения электрооборудования, работающего от высокого напряжения.

Не стоит пользоваться водой в качестве огнетушащего вещества для ликвидации возгорания веществ, которые, при соприкосновении с ней, вступают в бурную реакцию. Водные растворы теряют свою эффективность при взаимодействии с горящими углеводородами, а также другими веществами, которые с ней не могут смешаться, если показатель их плотности не доходит до единицы.

При определенных обстоятельствах вода не только не приводит к ликвидации очага возгорания, но и помогает пламени разгореться с новой силой. Это касается горюче – смазочных материалов, которые с водой не смешиваются, а поднимаются на поверхность и продолжают там гореть с постоянно увеличивающейся мощностью, занимая все большие территории.

Возникает достаточно опасная ситуация при попадании воды в охваченные пламенем бани масляного типа, а также иные резервуары, в которых находятся горящие высококипящие жидкости или плавящиеся при нагревании твердые вещества. Нередки случаи получения людьми жутких ожогов открытых частей тела при тушении водой масла в бане.

Стоит также отметить негативное влияние водного раствора на электроприборы, электротехнику, бумажную документацию, предметы истории и искусства. Не рекомендуется применять воду при тушении пожаров в библиотеках, музеях, картинных галереях и выставках, архивных помещениях, серверных. Это может нанести непоправимый ущерб, может даже более существенный, чем урон от огня.

Виды водяного пожаротушения

Сейчас существуют такие виды водяного пожаротушения:

спринклерные системы;
спринклерные установки;
дренчерные системы;
модульные тонкораспылительные установки.

Спринклерные и дренчерные системы представляют собой совокупность таких элементов:

трубопроводы (необходимы для подачи воды к месту горения);
насосные станции (стабилизируют показатель давления воды в трубопроводах);
оросители (способствуют орошению мест возгорания).

Но все большую популярность приобретают мелкораспылительные системы пожаротушения модульного типа. Модульные установки применяются там, где защищаемый объект уже давно существует и отсутствует возможность определить точное количество воды для спринклерных и дренчерных систем, а также проложить другие дорогостоящие коммуникационные сети.

Спринклерное пожаротушение

Как правило, это самые элементарные и надежные системы, работающие в автоматическом режиме, которые включаются самостоятельно в момент повышения температурного режима в помещении до критической отметки.

В состав спринклерной системы входят трубы, в которых постоянно находится вода под определенным давлением. Заканчивается система спринклерами (оросителями) которые срабатывают после разрыва теплового замка и разбрызгивают жидкость на очаг возгорания. Причем срабатывают спринклеры не все сразу, а только те, которые расположены в месте с высокой температурой. Остальные оросители остаются неиспользованными.

Основным веществом в спринклерной системе является вода, которая поступает из обыкновенной водопроводной системы. Давление воды должно быть на определенном уровне, который поддерживается запорными клапанами. Если в системе трубопроводов произошла поломка или осуществилось его полное отключение, то давление воды в системе будет таким, чтобы устройство могло первоначально сработать.

Преимущества такой системы состоят в следующем:

автоматическое управление;
отсутствие необходимости в электроэнергии;
нет необходимости в сложных схемах обратной связи;
большой эксплуатационный срок;
нахождение в постоянной работоспособности.

К недостаткам можно отнести следующее:

инерционность;
прямая зависимость от водопроводных сетей;
нельзя тушить электропроводку;
срабатывает только при повышении температурного режима в помещении.

Дренчерное пожаротушение

Основным отличием дренчеров от спринклеров является отсутствие у первых теплового замка, и, как следствие, различия в способе срабатывания. Такая система активизируется не при достижении высокой температуры на объекте, а при получении сигнала тревоги с центрального пульта или от пожарных оповещателей. Это помогает уменьшить время срабатывания системы до минимума, что в разы повышает ее эффективность.

Дренчерные системы можно монтировать на любых объектах. При этом в трубопроводах может быть закачана вода, поэтому температура в помещениях должна быть положительной, чтобы вода в них не замерзла и трубы не лопнули. В систему может быть закачан воздух, тогда нет необходимости в отапливаемых помещениях.

Проектирование таких систем

Прежде, чем устанавливать систему водяного пожаротушения на объекте, необходимо разработать соответствующий проект, в котором в обязательном порядке должны фигурировать такие данные:

конкретные источники водоснабжения;
водопитатели;
трубопроводы;
оросители.

При проектировании рекомендуется осуществить такие действия:

провести проверку совместимости материалов, которые использовались на объекте, с водным раствором;
определить оптимальный вид оборудования;
определиться с интенсивностью орошения;
рассчитать длительность процесса тушения огня;
вычертить схему монтажа оросителей.

Вода является одним из наиболее доступных, дешевых и широко распространенных огнегасительных средств, пригодных для тушения как малых, так и больших пожаров. Огнегасительные свойства воды заключаются в том, что она имеет большую теплоемкость, способна отнимать от горящих веществ значительное количество тепла, снижая температуру очага горения до такой, при которой горение становится невозможно. Водунельзя применять:

для тушения веществ, вступающих с ней в реакцию, например, металлов калия и натрия. Выделяющийся водород в смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь.
при тушении электрических установок, находящихся под напряжением, а также при тушении карбида кальция из-за возможности взрыва выделяющегося при этом ацетилена.

Для пожаротушения вода применяется в виде компактных струй, в распыленном состоянии, тонкодисперсном состоянии, а также в виде воздушно-механической пены. Применять компактные струи при тушении горящих легковоспламеняющихся жидкостей нельзя, так как при этом происходит растекание жидкости, всплывающей на поверхность воды, что способствует увеличению зоны горения.

Если воду применять в распыленном состоянии, в виде мелкодисперсных частиц, когда большинство капель распыленной воды имеет размер менее 0,1 мм, то при этом увеличивается поверхность соприкосновения воды с горящими веществами, что способствует более интенсивному отбору водой тепла от очага горения и образованию пара, способствующего тушению. Распыленная струя воды при пожарах в помещениях может быть применена для снижения температуры и осаждения дыма. Вода в распыленном состоянии может применяться для тушения горящих нефтепродуктов с температурой-вспышки свыше 120° С.

Добавление к воде 0,2--2,0% (по массе) пенообразователей способствует понижению поверхностного натяжения, в результате чего улучшаются ее огнегасительные свойства, в 2--2,5 раза уменьшается расход воды, сокращается время тушения.

Вода является наиболее широко применяемым и эффективным средством тушения пожаров.

Таблица 1: Сравнение эффективности огнетушащих веществ (ОВ)

Класс пожара	Горючие материалы	Вода	Пена	Порошок		СО₂	Хладон CF₃Br	Другие хладоны
Класс пожара	Горючие материалы	Вода	Пена	ПСБ	ПФ	СО₂	Хладон CF₃Br	Другие хладоны
А	Твердые вещества, образующие уголь (бумага, древесина, текстиль, каменный уголь и др.	4	4	1	3	1	2	1
В	ГЖ и ЛВЖ (бензин, лаки, растворители), плавящиеся материалы (гидрон, парафин)	4	4	4	4	3	4	4
С	Газы (пропан, метан, водород, ацетилен и др.)	2	1	4	3	1	3	2
D	Металлы (Al, Mg и тд.)	—	—	1	1	—	—	—
E	Электрооборудование (трансформаторы, распределительные щиты и др.)	2	—	2	2	3	4	3

Как следует из таблицы 1, вода и пена являются наиболее эффективными средствами тушения пожаров классов А и В (класа В в основном тонко- или ультрараспыленной водой).

Основу огнетушащего эффекта воды составляет ее охлаждающая способность, которая обусловлена большой теплоемкостью и теплотой парообразования.

Обладая самой высокой теплопоглощающей способностью, вода является наиболее эффективным природным материалом для тушения пожаров. Капли воды, попадая в очаг горения, проходят две стадии теплопоглощения: при нагреве до 100°С и испарении при постоянной температуре 100 °С. На первую стадию 1 литр воды тратит 335кДж энергии, на вторую фазу — испарение и превращение в водяной пар — 2260кДж.

Вода при проникновении в высокотемпературную зону или при попадании на горящее вещество частично испаряется и превращается в пар. При испарении объем воды увеличивается почти в 1670 раз, благодаря чему воздух вытесняется водяным паром из очага пожара, и , как следствие, зона горения обедняется кислородом.

Вода обладает высокой термической стойкостью. ее пары только при температуре выше 1700°С могут разлагаться на водород и кислород. В связи с этим тушение водой большинства твердых материалов безопасно, так как температура горения их не превышает 1300 °С.

Вода способна растворять некоторые пары, газы и поглощать аэрозоли. Поэтому ею можно осаждать продукты горения при пожарах в зданиях. Для этих целей применяют тонкораспыленные и ультрараспыленные (водный туман) струи.

Хорошая подвижность воды обеспечивает легкость ее транспортировки по трубопроводам. Воду используют не только для тушение очагов пожара, но и для охлаждения объектов, находящихся вблизи очага горения. Тем самым предотвращая их разрушение, взрыв и загорание.

Механизм тушение пожаров водой:

охлаждение поверхности и зоны реакции горящих веществ;
разбавления (флегматизации) окружающей среды в зоне горения паром, образующимся при испарении;
изоляции зоны горения от воздушной среды;
деформации реакционного слоя и срыва пламени за счет механического воздействия на пламя струи воды.

При тушении водой горящих нефтепродуктов в резервуарах существенное значение имеют капли, подаваемые на очаг горения. Оптимальный диаметр капель воды составляет 0.1мм при тушении бензина; 0.3 мм- керосина и спирта; 0.5мм — трансформаторного масла и нефтепродуктов с температурой вспышки выше 60 °С.

Высокая эффективность тушения горючих веществ, имеющих высокую температуру горения и создающих большой напор пламени, достигается благодаря использованию смеси мелких и крупных водяных капель. В этом случае мелкие капли, испаряясь в зоне пламенного горения, снижают ее температуру, а крупные капли, не успев полностью испариться, достигают горящей поверхности, охлаждают ее и, если их кинетическая энергия к моменту достижения горящей поверхности достаточно высока, разрушают установившийся в процессе горения реакционный слой.

Таблица 2: Область применения воды для различных классов пожара

Воду нельзя применять для тушения следующих материалов:

калия, натрия, лития, магния, титана, циркония, урана, плутония;
алюминийорганических соединений (реагирует со взрывом);
литийорганических соединений, азида свинца, карбидов, щелочных металлов, гидридов ряда металлов, магния, цинка, карбидов кальция, бария (разложение с выделением горючих газов);
железа, фосфора, угля;
гидросульфита натрия (происходит самовозгорание);
серной кислоты, термитов, хлорида титана (сильный экзотермический эффект);
битума, перекиси натрия, жиров, масел, петролатума (усиление горения в результате выброса, разбрызгивания, вскипания).

Нефтепродукты и многие другие органические жидкости при тушении водой всплывают на ее поверхность, вследствие чего площадь пожара может значительно увеличиться. Например: в случае возгорание нефтепродуктов, расположенных в резервуаре, не рекомендуется тушить водой. Нефтепродукты сплывают над водой. Вода, в результате нагрева, переходит в пар. Водяной пар порциями поднимается вверх, что вызывает разбрызгивание горящих нефтепродуктов из резервуара и затрудняет доступ пожарных к очагу пожара.

К недостаткам воды относится высокая температура замерзания. Для понижения температуры замерзания применяют специальные добавки (антифризы), некоторые спирты (гликоли), минеральные соли (K₂CO₃, MgCl₂, CaCl₂). Однако указанные соли повышают коррозионную способность воды, поэтому их практически не используют. Применение же гликолей существенно повышает стоимость огнетушащего вещества.

Пенообразователи, антифризы и другие добавки также повышают коррозионную способность и электропроводность воды. В качестве защиты от коррозии, можно на металлические детали и трубопроводы нанести специальные покрытия, либо добавить к воде ингибиторы коррозии.

Расширение области применения воды для тушения электротехнического оборудования под напряжением возможно при использовании ее в тонко- и ультрараспыленном состоянии.

Невысокая смачивающая способность и малая вязкость воды затрудняют тушение волокнистых, пылевидных и особенно тлеющих материалов. Тлению подвержены материалы с большой удельной поверхностью, в порах которых содержится воздух, необходимый для горения. Такие материалы могут гореть при сильно сниженном содержании кислорода в окружающей среде. Проникновение огнетущащих средств в поры тлеющих материалов, как правило, довольно затруднительно.

При введение смачивателя (сульфоната) расход воды на тушение снижается в четыре раза, а время тушения — в два раза.

Наиболее часто используются следующие добавки, повышающие эффективность применения воды:

В настоящее время одним из наиболее перспективных направлений в области противопожарной защиты объектоа различного назначения является использование в качестве средства тушения пожаров тонко- и ультрараспыленной воды. В таком виде вода способна поглощать аэрозоли, осаждать продукты горения и тушить не только горящие твердые вещества, но и многие горючие жидкости.

При подаче воды в тонко- или ультрараспыленном состоянии достигается наибольший огнетушащий эффект. Особенно актуально применение тонко- и ультрараспыленной воды на объектах, где требуется высокая эффективность тушения, имеются ограничения по водоснабжению и актуальна минимизация ущерба от проливов воды.

С помощью тонко- и ультрараспыленной воды может быть обеспечена защита многих особо социально и промышленно значимых объектов. К их числу относятся: жилые помещения, гостиничные номера, офисы, образовательные учреждения, общежития, административные здания, банки, библиотеки, больницы, компьютерные центры, музеи и выставочные галереи, спорткомплексы промышленные объекты, т.е. такие объекты, на которых тушение пожаров необходимо осуществлять в начальной стадии достаточно быстро и с малым расходом воды.

Дополнительные преимущества использование распыленной воды по сравнению с компактной струей или разбрызгиваемым потоком:

возможность тушения практически всех веществ и материалов за исключением веществ, реагирующих с водой с выделением тепловой энергии и горючих газов;
высокая эффективность тушения, обусловленная повышенным охлаждающим эффектом и равномерным орошением водой очага пожара;
минимальное потребление воды — незначительный расход позволяет избежать существенного ущерба от последствий пролива и обеспечить возможность использования при условии лимита воды;
экранирование лучистого теплового излучения — использование для защиты обслуживающего персонала, принимающего участие в тушении пожара, личного состава подразделений пожарной охраны, несущих и ограждающих конструкций, а также рядом расположенных материальных ценностей;
разбавление горючих паров и снижение концентрации кислорода в зоне горения в результате интенсивного образования водяного пара;
снижение температуры в помещениях при пожаре в них;
равномерное охлаждение чрезмерно разогретых металлических поверхностей несущих конструкций за счет высокой удельной поверхности капель — исключает их локальную деформацию, потерю устойчивости и разрушение;
эффективное поглощение и удаление токсичных газов и дыма (дымоосаждение);
низкая электрическая проводимость тонко- ультрараспыленной воды — обеспечивает возможность ее применения в качестве эффективного средства пожаротушения на электроустановках, находящихся под напряжением;
экологическая чистота и токсикологическая безопасность в сочетании с защитой людей от воздействия опасных факторов пожара — позволяет персоналу спасать ценность во время работы автоматической установки пожаротушения.

Ультрараспыленная вода в зоне горения интенсивно испаряется. Защитный слой водяного пара может изолировать зону горения, препятствуя доступу кислорода. Когда концентрация кислорода в очаге горения снизится до 16-18%, огонь самозатухает.

Используемая литература: Л.М.Мешман, В.А.Былинкин, Р.Ю.Губин, Е.Ю.Романова. Автоматические водяные и пенные установки пожаротушения. Проектирование. г.Москва. — 2009г.

Читайте также: