Vanntåke framtidens slokkesystemhvor langt er utviklingen kommet?

Transkript

1 Brannfaglig Fellesorganisasjon vårseminar 2007: Vanntåke framtidens slokkesystemhvor langt er utviklingen kommet? Ragnar Wighus, Sjefsforsker SINTEF NBL

2 Drivkrefter : Forsikringsbransjen myndighetene, teknologi og miljøhensyn Forsikringsbransjen har i en årrekke utarbeidet regler og system for vannbaserte brannbekjempelsesanlegg (sprinkleranlegg) Det finnes en erfaringsbase for slike anlegg, både som statistikk og i form av praktisk viten om hva som virker og ikke virker

3 Drivkrefter : Forsikringsbransjen myndighetene, teknologi og miljøhensyn Sprinkleranlegg redder verdier og liv Det blir hevdet at myndighetene setter krav ut fra en annen vinkel: Beskyttelse av innbyggernes liv og helse, og beskyttelse av fellesskapets verdier

4 Drivkrefter : Forsikringsbransjen myndighetene, teknologi og miljøhensyn Teknologiutvikling og markedskrefter kan av og til være i motstrid Miljøhensyn kan være medvirkende til endringer (halonforbudet)

5 Hva kan vi gjøre for å påvirke? Vi: Brannvernbransjen Sette oss inn i teknologien Diskutere hvor lista skal ligge Bidra til erfaringsbasen

6 Et spørsmål om STANDARD I 1990 startet arbeidet med en ny Europeisk standard for sprinkleranlegg EN Design, installation and maintenance of Sprinkler systems ble vedtatt i 2003

7 Et spørsmål om STANDARD I 1998 startet arbeidet med en Europeisk standard for vanntåkeanlegg pren Fixed firefighting systems - Watermist Systems Design and installation er vedtatt i CEN TS er under behandling i CEN, skal til avstemning i år.

8 Forskning om vanntåke ved SINTEF NBL Tidligere: Mest forskning for offshore/skip med faste slokkeanlegg Halonutfasing viktig drivkraft Væske/gassbranner mest i fokus Eksempler: Vanntåke i turbinhus (Offshore, produsent) Vanntåke i bagasjerom på fly (EU, offentlig, produsent) Vanntåke i skip IMO (Produsenter) Delugeanlegg (Offshore, produsent, offentlig) Vanntåke teori og anvendelse(offentlig) Vanntåke i flyhangar (Forsvaret) Nå: Vanntåke anvendt i vanlige bygg, Omsorgsboliger

9 Scope of work 1990 CEN TC 191, WG5: The design, construction and maintenance of sprinkler systems and fixed water spray systems, for installation in buildings and other construction works; and the componenets used for such systems. Første møte i Helsinki 11 februar 1990 Hva skulle velges som basisdokumenter? BSI NFPA CEA

10 Draft in 1990: All sprinklers shall be constructed so that a sphere of diameter 8mm can pass through each water passage in the sprinkler (from CEA rules) Elektriske komponenter: Ingen tillatt utenom eventuelle koplinger til alarm

11 Sprinklerhoder/dyser Sprinklerhoder/dyser trenger ikke å prøves i brann Arealfordeling av vann er hovedkriteriet Utløsningstemperatur/treghet blir testet Mekanisk styrke, korrosjon etc blir testet

12 Vanntåkeanlegg kreves dokumentert ved relevante branntester Office fuel package

13 Test parameters

14 Viktige spørsmål: Hvordan virker vannet på brannen? Hvordan sikre at anlegget er rett dimensjonert? Hvordan sikre at anlegget er rett installert? Hvordan sikre at anlegget virker når det trengs? Utviklingen av vanntåkeanlegg har vært konsentrert om hvordan vannet virker på ulike branner nå kreves også fokus på de tre andre spørsmålene

15 Vanntåke utviklingstrender: Vanntåkeanlegg dokumenteres etter ekvivalensprinsippet flere anlegg tas i bruk i bygninger på dette grunnlag Funksjons-baserte anlegg tilpasset og dokumentert i forhold til en bestemt brannrisiko blir utviklet Det foregår en kamp om alle faste slokkeanlegg sin status innen Byggevaredirektivet: Skal et sprinkleranlegg kunne betraktes som et byggesett ( kit ) og dermed kunne CE-merkes? Skal installasjons-standarden godkjennes eller få en annen status?

16 Litt vanntåke/brannfysikk

17 Vanntåke: Definisjon: Består av dråper hvor 90% (på massebasis) har diameter mindre en 1000 µm (1 mm) [NFPA utgave, CEN TS 14972] Disse dråpene fordamper raskere enn dråper fra konvensjonelle sprinkler- og deluge-dyser. Noen av dråpene svever (aerosoler) og følger luftbevegelsene. Når de fordamper opptrer vannet som gass (inertgassen vanndamp)

18 Egenskaper til ulike slokkemidler 2500 Hvap cp vapour (20 C) ,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 kj/kg kj/kg K Water Nitrogen CO2 HFC-227ea HCFC Blend A Halon 1301 IG-541 Argon Halon 1211

19 Fordampning eller ikke? Når dråper fordamper inne i forbrenningssonen utnyttes vannets kjøleeffekt maksimalt. Omlag 6 ganger så stor varmemengde må til for å fordampe vann i forhold til å øke temperaturen fra C. Når vann fordamper dannes vanndamp (steam). Ved denne faseomvandlingen øker volumet omlag 1700 ganger, og dampen fortynner gassformig brensel, oksygen og forbrenningsprodukter i forbrenningssonen (inertisering). Vanndamp er usynlig, vanndråper er synlige.

20 VANNTÅKE (1) Definisjon (pren14972) : 90% av vannet i en spray har dråper mindre enn 1000 µm Deles inn i lavtrykk- (Opp til 12,5 bar) mediumtrykk (12,5-35 bar) høytrykksystemer (over 35 bar) Ulike prinsipper for dannelse av dråper: Små utløpsåpninger Deflektor Roterende dyser Twin-fluid

21 VANNTÅKE (2) Vanntåke er ikke en inert gass, men blir en inert gass (vanndamp) når den varmes opp

22 VANNTÅKE (3) Vanndamp er usynlig, vanntåke er synlig Vanndamp blir til tåke igjen ved avkjøling Nødvendig konsentrasjon for å gjøre luften inert: ca 30% Metningstrykk for vanndamp som funksjon av temperatur Pd/Patm (%) Temperatur ( C)

23 Skjebnen til ulike dråpestørrelser III II I Røyksøyle Flamme IV Tilført luft/branngasser Objekt Brannbasis

24 Effekt av dråpestørrelse på tid til fordampning: Time to evaporation Time [s] ,1 0, Temperature difference [ C] micrometer

25 Sprinkler-spray inneholder en viss andel små dråper, og det første sprinklerhodet som åpner har flere mindre dråper enn de følgende hoder (høyere trykk) Sprinkler-spray bekjemper sannsynligvis brann både ved kjøling og inertisering i forbrenningssonen slik som vanntåke, mens en større andel dråper overlever transporten gjennom varm røyk og flammer. Vanntåke operere med mindre vannpåføringsrater enn sprinkleranlegg, vanligvis 1/5 1/10 av påføringsraten

26 Noen anvendelser. Utbredt anvendelse i maritim sektor, både i maskinrom, lugarer, korridorer, publikumsområder, salgs- og lagerområder ombord på passasjerskip. Turbinrom, nødgeneratorrom, tranformatorrom og liknenede på oljeog gassplattformer offshore. Verneverdige bygninger, museer og samlinger hvor bruk av vann må begrenses på grunn av fare for vannskade. Kabeltunneler, kabelforlegninger. Industrielle frityrgryter. Flyhangarer (lokalbeskyttelse av jagerfly). Spesielle industrianvendelser, lokal beskyttelse Bygninger hvor vanntilførselen er begrenset, f. eks boliger, omsorgsboliger, områder med lavt vanntrykk på nettet.

27 Status: Tester kreves for å kvalifisere bruk av vanntåke i nye situasjoner Virkning lik eller bedre enn sprinkler er ofte brukt som akseptkriterium Test protokoll fra IMO resolusjoner og sirkulærer er i praksis den eneste brukbare dokumentasjonsmetoden for landbaserte anlegg Det er ingen allment akseptert design- og installasjonsmetode for vanntåkeanlegg. EN er på vei. Spray-karakteristikk (Dråpestørrelse, vannfordeling) blir ikke benyttet i dokumentasjon av systemene. Burde vært mer benyttet, til vitenskaplig formål for å bane vei for mer allmenne dimensjoneringskriterier = Meget konservativ, men også trolig sikre installasjoner når tester er utført. IWMA er vaktbikkje for skikkelig bruk av vanntåke (

28 Vanntåke utviklingstrender: Overtenningskontroll kan være en ny, viktig anvendelse av vanntåke (kan utnytte potensialet til vann med meget lite forbruk) Slik overtenningskontroll kan muligens benyttes med bedre kost/nytte-effekt enn andre brannbekjempelsestiltak for eksempel: Brannventilasjon Skillende konstruksjoner Brannvesenets innsats kan forhåndsplanlegges og sikres Sikring av rømningsveier

29 Framtidige utfordringer: Følge opp design, kontroll og vedlikehold som for sprinkler-systemer Oppnå aksept for optimal plassering av dyser (lavt i rommet, veggmontering) Utarbeide generelle installasjonbeskrivelser for vanntåkeanlegg, så langt det lar seg gjøre Implementere CEN-standarden for bygninger og virksomhet på land så langt det er mulig Utnytte avansert deteksjons/aktiveringsteknologi i vanntåkesystemer Ta i bruk flyttbare evt kjøretøymonterte anlegg ( Intelligente dyser, brukt av brannfolk)

30 Konklusjoner (1): Vanntåkesystemer er i ferd med å erstatte Halonsystemer og i noen grad sprinklersystemer i skipssektoren og offshore på oljeog gass-plattformer Sprinkler og vanntåkesystemer har mye felles, det er i hovedsak dråpestørrelsesfordelingen som skiller CEN-standard for vanntåkeinstallasjoner er ferdig som utkast, pren På vei til avstemning CEN TS Denne CEN-standarden vil åpne for nye bruksområder, også i bygninger og virksomhet på land, og vil angi en minimumsytelse for slike anlegg Det er viktig å holde øye med nye bruksområder for vanntåke for å sikre oss mot at dårlige vanntåkeanlegg kommer på markedet

31 Konklusjoner (2): I Norge har vi en utfordring når det gjelder inspeksjon, kontroll og vedlikehold: Hva slags system skal vi ha? FGgodkjente /myndighetsgodkjente systemer?

32 Takk for oppmerksomheten Høy-hastighets delugedyser som bekjemper gassbrann i SINTEF NBL s laboratorium

33 Standardisering av vanntåkeanlegg: NFPA 750, utgitt i 1996,revidert i 2000 International Maritime Organization (IMO): MSC/Circ. 668 (30 December 1994): Alternative arrangements for Halon fire-extinguishing systems in machinery spaces and pump-rooms IMO Resolution A.800 (19): Revised guidelines for approval of sprinkler systems equivalent to that referred to in Solas regulation II-2/12. International Maritime Organisation. Adopted on 23 November 1995 International Maritime Organization (IMO): MSC/Circ. 728 (4 June 1996): Revised test method for equivalent water-based fire-extinguishing systems for machinery spaces in category A and cargo pump-rooms contained in MSC/Circ International Maritime Organization (IMO): MSC/Circ. 913 (4 June 1999): Guidelines for the approval of fixed water-based fire-fighting systems for use in category A machinery spaces CEN TC 191, WG 5, Task Group Water Mist Systems: Draft pren public enquiry finished March Result: Positive