Опыт использования систем газового пожаротушения на объектах Эрмитажа

Ольга Сушкова, 26/11/24

Государственный Эрмитаж – один из крупнейших музеев мира. Коллекция музея насчитывает около трех миллионов произведений искусства и памятников мировой культуры. Вопрос обеспечения пожарной безопасности музея и предметов хранения, которые находятся в музее, является предметом всеобщего интереса, и мы очень трепетно к нему относимся, стараемся тестировать и внедрять новые технологии в области пожарной безопасности.

Рис. 1. Эрмитажный театр – первый объект, оборудованный системой газового пожаротушения

Музей заботится о сохранении исторического и культурного наследия для последующих поколений, это главная наша цель.

Среди задач систем пожаротушения – локализация и ликвидация пожара, сохранение материальных ценностей, препятствование распространению пожара, повышение предела огнестойкости конструкции путем орошения и охлаждения.

Экспонаты, которые хранятся в музейных хранилищах или представлены на выставках, как правило, выполнены из горючих материалов природного или искусственного происхождения, и в случае пожара этот фактор будет способствовать быстрому распространению пламени.

Критерии выбора систем пожаротушения

Рассмотрение музеев как объектов, хранящих предметы культурного наследия, и объектов с массовым пребыванием людей позволяет сформулировать основные критерии к выбору систем пожаротушения:

Эффективность тушения. С учетом пожарной нагрузки, системы пожаротушения должны ликвидировать возгорание в установленные нормативными документами сроки. Это касается даже труднодоступных мест, вне зависимости от геометрических параметров помещения.
Безопасность для людей и музейных предметов. Огнетушащие составы, которые применяются в системах пожаротушения, не должны иметь негативного воздействия на людей и объекты хранения.
Сохранность исторической структуры объекта культурного наследия. Стремительный выпуск огнетушащего состава не должен приводить к разрушению строительных конструкций в результате созданного давления.
На сегодняшний день, с целью сохранения исторических интерьеров, имеющих охранный статус, нормативы позволяют не применять автоматические установки пожаротушения для помещения в целом, при условии, что помещение защищается автоматическими установками локального пожаротушения или автономными установками пожаротушения.
Эксплуатационные затраты. Стоимость обслуживания систем газового пожаротушения определяется исходя из количества смонтированного оборудования, его состава и типа.

При планировании своих расходов музею необходимо учитывать стоимость обслуживания системы пожаротушения для поддержания ее в работоспособном состоянии в течение всего срока эксплуатации.

Первые системы газового пожаротушения на объектах Эрмитажа

Впервые система газового пожаротушения в государственном Эрмитаже была смонтирована для защиты помещений хранений в Эрмитажном театре при проведении его реконструкции в 1984 г. Тогда в качестве огнетушащего состава был применен сжиженный газ "Хладон13в1".

Принцип процесса тушения можно условно описать как уничтожение радикалов, участвующих в цепной химической реакции, и образование нейтральных молекул. Таким образом, снижается количество активных частиц в зоне горения, подавляются центры реакции, скорость физико-химических процессов замедляется вплоть до полного затухания.

В здании театра системой было оборудовано семь помещений общей площадью 333 кв. м.

Для хранения и выпуска огнетушащего состава установлено 11 баллонов объемом от 40 до 168 л.

В 1990 г. началось строительство фондохранилища государственного Эрмитажа. 38 помещений были защищены автоматическими установками газового пожаротушения. Это составило 68% от всей площади корпусов первой очереди. В качестве огнетушащего состава также был применен газ "Хладон13в1".

Для запуска газа в нужное помещение используется распределительное устройство. При получении сигнала от панели происходит срабатывание пиропатронов, затем открытие распределительного устройства в помещение, откуда пришел сигнал о возгорании. В качестве газовытеснителя в баллонах с огнетушащим веществом применяется азот.

Преимущества и недостатки газа "Хладон13В1"

Преимущества Хладона 13в1 следующие:

при тушении не наносится вред защищаемым материалам;
газ не является проводником электрического тока;
для эффективного тушения необходима небольшая концентрация – 5–7% огнетушащего вещества от общего объема защищаемого помещения;
возможность сокращения количества баллонов. для музеев, которые расположены в исторических зданиях, всегда актуальна проблема площадей, поэтому вопрос компактности размещения оборудования является очень важным.

Однако у данного огнетушащего состава есть и свои недостатки. При соприкосновении с пламенем и горячими поверхностями он разлагается с образованием высокотоксичных продуктов. По итогам монреальской конференции и Киотскому протоколу этот огнетушащий состав считается разрушающим озоновый слой, поэтому на сегодняшний день он запрещен для производства.

В актуальных СП 485 "Системы противопожарной защиты. установки пожаротушения автоматические. нормы и правила проектирования", Хладон 13в1 как газовое огнетушащее вещество, применяемое в системах пожаротушения, вообще не упоминается.

Тем не менее эти системы устанавливались в соответствии с разработанным и утвержденным ВНИИПОПО МЧС России руководством "Установки пожаротушения на основе регенерированных озоноразрушающих газовых огнетушащих веществ". На сегодняшний день этот документ является действующим.

Поэтому при исправном техническом состоянии системы ее можно эксплуатировать. Для поддержания работоспособности системы необходимо выполнять ее техническое обслуживание, в том числе освидетельствование баллонов установок газового пожаротушения и регенерацию газового огнетушащего вещества. В настоящее время это является трудностью для объектов, в том числе в связи с запретом на производство состава.

Использование газа "Инерген"

При строительстве второй очереди фондохранилища государственного Эрмитажа (РХЦ "Старая деревня") помещения хранений защищали автоматической системой газового пожаротушения с огнетушащим веществом "Инерген" – смесью трех газов. При его применении происходит замещение кислорода, при этом уровень кислорода в помещении падает и огонь гаснет.

Системой газового пожаротушения с огнетушащим веществом "Инерген" в РХЦ "Старая деревня" защищено 98 помещений. Для запуска газа в нужное помещение используются распределительные устройства, которые расположены на этажах в специальных помещениях. Они имеют разные диаметры, от 25 до 150 мм, в зависимости от объема защищаемого помещения и вскрываются при помощи пиропатронов.

После вскрытия распределительного устройства проходит сигнал на открытие группы баллонов, необходимых для защиты помещения, из которого пришел сигнал о возгорании. Открытие запорно-пускового устройства в автоматическом режиме осуществляется с помощью электромагнитного активатора, и в зависимости от объема защищаемого помещения выпускается различное количество баллонов.

Для пуска газа в ручном режиме служит коммутатор одиночного ручного пуска. С его помощью выбирается нужное направление и открывается выбранный трубопровод.

эРМИТАЖ2 Рис. 2. Фондохранилище РХЦ "Старая деревня" оснащено системой пожаротушения с газом "Инерген"

Преимущества и недостатки газа "Инерген"

К преимуществам системы газового пожаротушения с огнетушащим составом "Инерген" можно отнести относительно низкую стоимость установки и безвредность для окружающей среды. Его состав максимально приближен к составу воздуха (аргон, азот и углекислый газ) и представляет наименьшую опасность для человека. При использовании смеси "Инерген" не требуется трудоемкая процедура ежегодного взвешивания баллонов.

Недостатки системы:

Высокое давление 250–300 бар, создающее повышенную опасность в аварийной ситуации и приводящее к высоким затратам на обслуживание данной системы.
Необходимость высокой концентрации для тушения – 34% от объема защищаемого помещения, что увеличивает количество баллонов. В установках газового пожаротушения РХЦ "Старая деревня" применен повышающий коэффициент, поэтому концентрация состава "Инерген" составляет 50% – 164 баллона по 80 литров.
Требуется обязательная система сброса избыточного давления, то есть установка клапанов сброса избыточного давления.
Высокая скорость потока газов при выходе в защищаемое помещение. Это создает угрозу порчи плохо закрепленных музейных предметов и оборудования.

Хладон 23 в зданиях Эрмитажа

Газовыми установками пожаротушения с применением Хладона 23 оборудованы четыре помещения хранения в Большом Эрмитаже.

Одно из преимуществ огнетушащего состава – это его способность перемещаться по трубам на дальние расстояния за счет высокого давления собственных паров. Так, в Большом Эрмитаже расстояние от помещений хранений до станции пожаротушения, где расположены баллоны, составляет 100 м, из них вертикальная трасса – 20 м. Расстояние от места расположения приемной панели до охраняемых помещений – около 500 м.

Модулями газового пожаротушения с огнетушащим составом "Хладон 23" также оборудованы лаборатории и хранения в запасном доме Зимнего дворца.

Для противопожарной защиты проектом предусмотрено автоматическое заполнение объема каждого помещения огнетушащим газом. Время подачи огнетушащего состава не превышает 10 с. Для удаления газа и продуктов горения из защищаемого помещения используется штатная вентиляция.

Не так давно автоматической установкой газового пожаротушения модульного типа с этим же составом были оборудованы помещения в малом Эрмитаже площадью 20 кв. м.

Огнетушащий газ "Хладон 23" в применяемой концентрации считается безопасным для людей. При выпуске в помещение газа значение остаточной концентрации кислорода остается около 18%, что позволяет человеку свободно дышать.

Применение состава "Хладон 227еа"

При реконструкции здания главного штаба государственного Эрмитажа в 2006–2014 гг. пять технических помещений были защищены автоматическими модульными установками газового пожаротушения с огнетушащим составом "Хладон 227еа".

Для его хранения и выпуска в защищаемое помещение предусматриваются серийно выпускаемые модули пожаротушения. Модули установлены непосредственно в защищаемых помещениях.

Для своевременного восстановления работоспособности установки после срабатывания на объекте хранятся резервные заряженные модули газового пожаротушения, готовые к эксплуатации.

При возникновении пожара в защищаемом помещении автоматически срабатывают пожарные извещатели, они подают командный импульс на срабатывание электропускателей модулей газового пожаротушения. После открытия электромагнитного клапана Хладон 227еа через выпускной трубопровод и насадки подается в защищаемое помещение. Попадая в него, Хладон 227еа создает среду с пониженным содержанием кислорода и тем самым прекращает процесс горения.

Дистанционный пуск установки является дублирующим и применяется в случае визуального обнаружения пожара. устройства дистанционного пуска установлены у входа в защищаемое данными установками помещение.

Нормативная огнетушащая концентрация газа составляет 7,2% от объема защищаемого помещения. Газ считается безопасным для людей, хотя при длительном вдыхании паров у человека возможно ухудшение самочувствия.

Огнетушащий состав "Хладон 227еа" также применен в автоматической установке газового пожаротушения централизованного типа при защите помещений с хранением культурных ценностей в здании инженерно-лабораторного корпуса РХЦ "Старая деревня", принятого в эксплуатацию в 2022 г. Выбор способа тушения обосновывался действующими нормативными документами, а также экономичностью использования газа для защиты соответствующих помещений. Предусмотренная 30-секундная задержка выпуска газового огнетушащего состава позволяет осуществить эвакуацию персонала из защищаемого помещения и отключить общеобменную вентиляцию.

ЭРМ (1)

Рис. 3. В системе пожаротушения Главного штаба используется Хладон 227еа

Инновационный состав Novec 1230

При реконструкции здания малого Эрмитажа помещение упаковочной было защищено системой газового пожаротушения на основе инновационного огнетушащего состава Novec 1230.

Состав быстро меняет свое агрегатное состояние из жидкого в газообразное, активно поглощает тепловую энергию огня и при разбрызгивании через насадки быстро испаряется и равномерно распределяется в защищаемом пространстве.

Тушение пожара в большей степени осуществляется за счет охлаждающего эффекта, а также при протекании химической реакции ингибирования пламени.

У Novec 1230 много преимуществ. Его особенностью является способность сохранять безопасный уровень кислорода в помещении при активации системы ГПТ. Это крайне важно, так как позволяет избежать риска удушья в условиях пожара в случае эвакуации людей.

Novec 1230 обладает высокой скоростью испарения и не взаимодействует с окружающими предметами, что позволяет предотвратить повреждения материалов и оборудования. Для музеев такое свойство огнетушащего состава имеет существенное значение при защите и сохранении предметов культуры. Еще одним важным преимуществом Novec 1230 являются его диэлектрические свойства. Они не вызывают короткого замыкания при тушении электрооборудования, что делает его безопасным в помещениях с большим количеством электрических устройств. для эффективного тушения пожара объемная концентрация в большинстве ситуаций находится в диапазоне 4,5–6% от защищаемого пространства, а значит, для хранения баллонов не требуется больших площадей.

ЭРМ (2)

Рис. 4. Для тушения пожара в здании Малого Эрмитажа предусмотрено использование газа Novec 1230

Работа по совершенствованию систем газового пожаротушения

Мы стараемся пробовать новые составы газов – с лучшими характеристиками, наиболее отвечающими требованиям и специфике музейных объектов. Среди проблем с уже функционирующими системами выделю следующие:

Трудности с техническим переосвидетельствованием газа "Хладон13в1" в баллонах и получением допуска к дальнейшему их использованию в системе автоматического газового пожаротушения.
В решении с Инергеном при строительстве объекта не были предусмотрены КСИД, поэтому сейчас необходимо их устанавливать. Пока остается открытым вопрос, куда сбрасывать избыточное давление, поскольку помещения, оборудованные системой пожаротушения, располагаются последовательно вдоль путей эвакуации.
Не хватает централизованного вывода сигнала об изменении веса или давления в баллонах с огнетушащим веществом на пульт. Этот функционал был бы очень полезен при ежедневном обслуживании и контроле систем пожаротушения.