07 февраля 2014

Пассивная огнезащита 3М

Алексей Лейхнер
директор по развитию
Группы компаний «Пожтехника»

Статья опубликована в журнале ВЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ 5/13

Комплексная противопожарная защита высотных зданий является, пожалуй, наиболее сложной с технической точки зрения. Ее решение требует объединения самых разных компетенций и ответственности всех участников на всех стадиях реализации проекта. Заказчик (владелец здания), архитектурные бюро, проектные, генеральные, субподрядные, монтажные и эксплуатирующие организации – все должны действовать в рамках единой концепции и идеологии эффективности и безопасности.

Безопасная эксплуатация высотного здания закладывается еще на стадии проектирования за счет применения пожаробезопасных строительных материалов, специального инженерного оборудования и технических средств, прошедших реальные испытания и, само собой, имеющих все необходимые сертификаты соответствия. Организации, задействованные в проекте, также должны иметь лицензии на проектирование специальных разделов, монтаж, наладку, эксплуатацию и техническое обслуживание противопожарных систем и, что немаловажно, обладать опытом и пониманием специфики противопожарной защиты именно высотных зданий.

Противопожарная защита объекта обеспечивается также за счет комплексных объемно-планировочных решений и конструктивных особенностей здания, установкой систем автоматической пожарной сигнализации, пожаротушения, дымоудаления и подпора воздуха, ограничивающих распространение возможного пожара и обеспечивающих безопасную эвакуацию людей.

К организационно-техническим мероприятиям относится создание на объекте специальной службы, осуществляющей контроль за соблюдением мер пожарной безопасности в здании, эксплуатацией и техническим состоянием систем противопожарной защиты.

Изолирующая огнезащита воздуховодов 3M™615+

Эффективная система противопожарной защиты состоит из четырех важнейших компонентов:

нераспространения;
обнаружения;
оповещения;
тушения.

В рамках данной статьи мы рассмотрим первую, базовую, составляющую – обеспечение нераспространения пожара. Речь идет о комплексном решении в области пассивной огнезащиты зданий и сооружений. Основная задача и идеология этих систем – это удержание и локализация возгорания в месте (помещении) его первоначального возникновения, с целью нераспространения продуктов горения и, собственно, пламени на смежные помещения и отсеки здания. Пожарная безопасность – это, в первую очередь, сохранение жизни и здоровья людей, находящихся в зоне риска. Вторая по очереди, но не по значимости задача – минимизация ущерба, причиняемого пожаром, зданию. Сегодня они с успехом решаются при использовании материалов пассивной огнезащиты FireStop производства компании 3М. Эти решения многократно опробованы не только в США – стране, являющейся технологическим лидером в сфере строительства высотных зданий, но и в стремительно взмывающих ввысь мегаполисах Китая, Малайзии, ОАЭ, Саудовской Аравии и других «молодых экономик» современного мира.

Далеко не всем известно, что основным фактором риска для человека во время пожара является вовсе не огонь. Беспристрастная статистика такова, что большинство летальных случаев вызваны не термическим воздействием, а отравлением продуктами горения – дымом и токсичными газами, образующимися при сгорании различных материалов, в первую очередь пластиков и полимеров, применяемых как в конструктивной и инженерной инфраструктуре зданий, так и в отделке помещений, мебели и бытовых приборах.


Огнезащитная мастика CP 25WB+		Огнезащитная закладная гильза

Ключевым фактором в данной ситуации является максимально быстрое тушение пожарных выходов и путей эвакуации. Однако здание может иметь невидимые на первый взгляд, конструктивные недостатки, которые позволят быстро распространиться огню и дыму, что не только усложнит работу пожарных расчетов, но и поставит под угрозу безопасность эвакуирующихся из здания людей.

Наиболее распространенное решение для снижения риска развития большого пожара – это установка спринклерных систем водяного тушения, однако они имеют ряд недостатков и ограничений. Системы спринклерного тушения всегда энергозависимы и есть риск, что, как и любое инженерное оборудование, они могут оказаться частично или полностью неисправными при запуске. Кроме того, оросители предназначены для локализации, а не тушения, и не гарантируют полного подавления огня, дыма и токсичных газов – продуктов термического распада различных материалов. Их задача – замедлить распространение огня до прибытия пожарных расчетов и не более.

К сожалению, в России практическое использование современных средств пассивной огнезащиты не носит системного характера. Это связано с тем, что наша нормативная база недостаточно быстро реагирует на появляющиеся новые технические решения в этой области. Кроме того, проектные организации не всегда оперативно проводят переподготовку своих кадров. Между тем, применение этих систем в строительстве имеет огромное значение, в особенности при возведении высотных зданий, а также всех промышленных, технологически емких объектов и сооружений.

Если строение спроектировано и возведено с учетом всех требований безопасности и вариантов развития пожара, оснащено защитой проемов, кабельных проходок, конструктивных сочленений и разделено на огнеупорные отсеки, то пожарные расчеты имеют больше времени и возможностей для эвакуации людей и эффективного тушения пожара. Само возгорание, благодаря применению комплексной системы пассивной огнезащиты, локализуется в месте его возникновения, не распространяясь на соседние помещения и объекты.


Огнезащитная кабельная гильза	Подушки огнезащитные самофиксирующиеся 3M™

Спрей огнезащитный 3M™ FireDam™ 200

Собственно в этом и заключается концепция пассивной огнезащиты зданий и сооружений.

Так каковы же основные технологии и материалы для предотвращения распространения пожара и средства его локализации? Рассмотрим этот вопрос более подробно.

По результатам натурного моделирования пожара определено, что в негорящем помещении, объемом 10 м3, смежном с местом развития пожара, при наличии в стене между ними сквозного отверстия диаметром ? 8 мм, через 3 минуты 40 секунд видимость становится почти нулевой. В результате человек не может разглядеть даже собственной вытянутой руки (? 0,5 м). Этот тест наглядно демонстрирует важность комплексного применения решений пассивной огнезащиты на всех этапах строительства объектов. Ведь в случае реального пожара человек, оказавшийся в условиях такой задымленности, имел бы весьма скромные шансы быстро покинуть здание без риска отравления токсичными газами и продуктами горения.

Основными путями проникновения огня и дыма в негорящие помещения являются:

открытые проемы, двери, окна;
сочленения несущих конструктивных элементов, стены, перекрытия, крыша;
трубные и кабельные проходки;
система вентиляции, воздуховоды.

Какие же средства пассивной огнезащиты применяются для минимизации пожарных рисков?

Решение зависит от механизма действия и физических свойств материалов, которые делятся наследующие четыре группы:

вспучивающиеся;
эндотермические;
абляционные;
изолирующие.


Огнезащита кабельных лотков эндотермическим материалом Interam

Основными путями проникновения огня и дыма в негорящие помещения являются:

открытые проемы, двери, окна;
сочленения несущих конструктивных элементов, стены, перекрытия, крыша;
трубные и кабельные проходки;
система вентиляции, воздуховоды.

Какие же средства пассивной огнезащиты применяются для минимизации пожарных рисков?

вспучивающиеся;
эндотермические;
абляционные;
изолирующие.

Рассмотрим их более подробно.

Вспучивающиеся материалы увеличиваются в объеме под воздействием тепловой энергии горения. Процесс начинается при температуре ? 100 °С. Реакция проходит с образованием негорючего материала – графита, который, расширяясь, запечатывает открытый проем, останавливая распространение пожара. Максимальное расширение достигается при температуре ? 540 °C с образованием жесткого монолитного негорючего состава, который эффективно применяется для защиты трубных и кабельных проходок.

Эндотермические материалы абсорбируют тепловую энергию с разрушением собственной структуры. К ним относится гипс, который в своем составе содержит воду в кристаллической форме. В основе эндотермической технологии Компании 3М – химически связанная вода, которая, высвобождаясь под воздействием энергии горения, затормаживает процесс теплопередачи на защищаемую структуру. Высвобождение химически связанной воды начинается при температуре 316 °C. Абсорбция тепловой энергии материалом, который находится под термическим воздействием, создает эффект охлаждения на защищаемой структуре. Эта продукция эффективно применяется для защиты несущих металлоконструкций, кабельных трасс, топливопроводов и емкостей с химическими и горючими жидкостями.

Абляционные материалы замедляют процесс передачи тепловой энергии, разрушаясь при горении. Эту группу продуктов представляют замазки и мастики 3М, которые в сочетании с другими материалами эффективно применяются для защиты трубных и кабельных проходок, а также открытых проемов. Кроме того, часть из них обладает гидроизоляционными свойствами, что имеет огромное значение при срабатывании системы спринклерного водяного тушения и при проливе помещений пожарными расчетами. Применение мастик 3М позволит избежать пролива воды на нижние этажи здания и минимизировать ущерб.

Изолирующие гибкие материалы препятствуют передаче энергии горения, обладают низкой теплопроводностью. Они стабильны при высоких температурах, в отличие от решений на основе стекловолокна, которые в подобных условиях плавятся и теряют структурную целостность. Изолирующие материалы производства 3М могут быть из керамического или минерального волокна. Они эффективно применяются для защиты воздуховодов, жироуловителей, вентиляционных коробов.


Топливопровод до монтажа огнезащитного покрытия	Огнезащитный эндотермический мат Interam

Поверхности обработаны огнезащитным спреем 3M™ FireDam™ 200		Применение огнезащитной мастики CP 25WB+ и композитного листа CS-195+

Рассмотрим применение перечисленных материалов на конкретном примере – использование пассивной огнезащиты для высотного здания.

Многие элементы несущих конструкций и инженерной инфраструктуры небоскреба нуждаются в противопожарной защите. Кабельные трассы, которые являются «нервными проводящими путями» здания, наиболее уязвимы для огня. Даже современные, не поддерживающие горение кабели являются значительной пожарной нагрузкой, не говоря уже о более дешевых, горючих. При этом кабельные проходки становятся «идеальными» путями для распространения огня и дыма. В качестве примера можно привести пожар на Останкинской телебашне. Кабельные трассы, несущие критическую функциональную нагрузку в системе BMS (система диспетчеризации здания), защищаются гибкими эндотермическими матами FireStop Interam™, обеспечивающими рейтинг огнезащиты от 30 минут и более (до 4 часов). Этого времени, которое выиграно у пожара, достаточно для эвакуации людей, применения средств первичного пожаротушения и прибытия пожарных расчетов. Проходки кабельных трасс закрываются композитными огнезащитными панелями и герметизируются от проникновения дыма и токсичных газов специальной огнеупорной мастикой. То же относится и ко всем трубным проходкам, которые являются «слабыми точками» здания. Повсеместно применяющиеся в системах водоснабжения, отопления и канализации полимерные трубы также несут значительную пожарную нагрузку, а выгорая, открывают путь распространению огня и дыма. Здесь применяются специальные вспучивающиеся огнезащитные материалы, которые, увеличиваясь в объеме в несколько раз, запечатывают отверстие трубной проходки, останавливая таким образом развитие пожара.

Есть еще один путь, по которому очень быстро распространяется горение внутри здания, – это система вентиляции. Здесь эффективным барьером огню могут стать изолирующие материалы на основе минеральных или керамических волокон, которые имеют рейтинг огнестойкости до 3 часов.

Современные высотные здания в обязательном порядке обеспечиваются аварийными системами резервного электропитания. Собственно, это дизельные генераторы, имеющие запас горючего и «обвязанные» системой топливопроводов, идущих от емкостей с топливом к генераторам. Для их защиты идеально подходят эндотермические маты, которые не допустят нагрева горючей жидкости внутри резервуара. В самом помещении дизель-генераторной целесообразно предусмотреть установку системы активного пожаротушения, например компактную автоматическую установку газового пожаротушения на основе безопасного ГОТВ Novec-1230™ также производства 3М.

Применение огнезащитной мастики CP 25WB+
и композитного листа CS-195+

И последнее. Современные высотные здания это сталь и бетон. Высокопрочная сталь несущих металлоконструкций очень уязвима перед огнем. При нагреве свыше 500 °C металл утрачивает структурную целостность, что приводит к разрушению несущих конструкций. Согласно выводам специальной комиссии правительства США, сделанным по итогам скрупулезного расследования событий 11 сентября 2001 года, стремительный коллапс башен-близнецов Международного торгового центра в Нью-Йорке произошел, в основном, из-за быстрого расплавления несущих стальных конструкций, которые практически не были защищены (слой огнеупорной краски долго не обновлялся и к моменту трагедии в значительной мере утратил свои свойства). Если бы для защиты стальных конструкций применялись эндотермические маты типа FireStop Interam™, то урон этим зданиям ограничился бы разрушениями на верхних этажах, полученными в результате непосредственных ударов от врезавшихся в них авиалайнеров. Но при отсутствии должной защиты металлоконструкций, даже локальное возгорание в любой (!) точке высотного здания способно привести к аналогичным последствиям. Поэтому чрезвычайно важно, чтобы несущие конструктивные элементы небоскребов были надежно изолированы от подобного риска за счет современных, долговечных, легких в применении материалов. Защита несущих колонн и балок осуществляется таким же эндотермическим материалом FireStop Interam™, который обезопасит их на срок до 4 часов и более в зависимости от количества его слоев, при углеводородном, целлюлозном и реактивном горении с температурой до 1200 °C (!).

Подводя итог, важно еще раз отметить, что противопожарная защита – это специальная область знания; наука, состоящая из комплекса технических решений, которые не подменяют, но дополняют друг друга. Использование активных систем пожаротушения, таких как спринклерные системы или установки газового пожаротушения, не отрицает и не избавляет от необходимости применения пассивной огнезащиты. Важно системное использование всех решений, в совокупности дающих гарантию безопасности людей и сохранности зданий и имущества.

Остается лишь добавить, что Группа компаний «Пожтехника» является интегратором комплексных систем пожарной безопасности любого уровня сложности и эксклюзивным дистрибьютором материалов пассивной огнезащиты FireStop производства Компании 3М на территории России.

Просмотров: 2638