SINTEF RAPPORT TITTEL SINTEF Bygg og miljøteknikk Norges branntekniske laboratorium Postadresse:\t7465 Trondheim Besøksadresse: Tiller bru, Tiller Telefon:\t73 59 10 78 Telefaks:\t73 59 10 44 Foretaksregisteret: NO 948 007 029 MVA Vanntåke slokketeknologi status 2000 FORFATTER(E) Ragnar Wighus OPPDRAGSGIVER(E) Kommunal- og regionaldepartementet (KRD) RAPPORTNR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF. STF22 A00852 Åpen Harald A. Ryen GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG Åpen 22N103 27 ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.) I:Pro/22n103/Kad/Rapp200/VANNTÅKE2000.doc Ragnar Wighus Petter Aune ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.) 2000-12-28 Kjell Schmidt Pedersen, direktør SAMMENDRAG Denne rapporten gir en samlet framstilling av status for vanntåke slokketeknologi pr år 2000. Den tar for seg erfaringer fra forskning, fra utprøvning av ulike systemer, metoder for beregning og ekstrapolering av resultater og oppsummerer for hvilke områder teknologien har sitt fortrinn. Den tar også for seg utviklingen når det gjelder anvendelse av vanntåke på forskjellige områder og status for standardiseringsarbeidet. STIKKORD NORSK ENGELSK GRUPPE 1 BRANN FIRE GRUPPE 2 SLOKKING EXTINGUISHING EGENVALGTE VANNTÅKE WATER MIST
2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Bakgrunn...3 2 Teoretisk bakgrunn...3 3 Hva er vanntåke?...4 4 Eksperimenter...6 4.1 Liten skala...6 4.2 Medium skala...8 4.3 Full skala...10 5 Beregningsmetoder...12 6 Hvor egner vanntåke seg best?...16 7 Hvor er det problematisk å benytte vanntåke?...17 8 Helse- og miljørisiko ved bruk av vanntåke...18 9 Anvendelsesområder - standard og installasjonsbeskrivelser...18 9.1 Skip...18 9.2 Offshore...19 9.3 Prosessanlegg på land og sjø....20 9.4 Bygninger på land...20 9.5 Elektriske anlegg...20 9.6 Luftfart...21 9.7 Jernbane/vegtrafikk...21 9.8 Tunneler og undergrunnsanlegg...21 9.9 Mobile anlegg...22 10 Standardisering og prøvningsmetoder...23 Australsk standard:...24 11 Internasjonal forening for vanntåke startet...24 12 Referanser...25
3 1 Bakgrunn Siden 1989 har SINTEF NBL undersøkt hvordan dråpestørrelsen påvirker effekten av slokkemetoder med vann som medium. Kommunal og Regionaldepartementet (KRD) (tidligere Kommunal og Arbeidsdepartementet (KAD)) har støttet dette arbeidet siden 1994 gjennom forskningsavtalen med SINTEF NBL. Støtten har gått til grunnleggende studier av slokkeegenskapene til finfordelt vann, til teoriutvikling og utvikling av en beregningsmodell for vanntåkens virkning i et brannrom, til publisering og popularisering av teknologien, til utvikling av testmetoder og til deltakelse i starten på det europeiske arbeidet med en standard for vanntåke. I disse årene har teknologiutviklingen vært rask og anvendelsen av vanntåke har fått fotfeste spesielt i skips- og offshoreindustrien. Utviklingen har vært drevet av behovet for lettere installasjoner med mindre krav til vannmengde samtidig som forbudet mot bruk av Halon som slokkemiddel inntrådte. 2 Teoretisk bakgrunn Det er ikke uten grunn vann er så mye brukt til brannbekjempelse. Vann har i utgangspunktet meget god evne til å oppta varme. Sammenliknet med andre stoffer har vann høy varmekapasitet og fordampningsvarme, sett på vektbasis. Dette er vesentlig i de tilfeller vann brukes som brannbekjempelsesmiddel. Forbrenning er en kjedereaksjon som er avhengig av at det dannes mer varme i prosessområdet enn det som tapes, slik at for brenningen kan fortsette. Dersom en kommer til med vann i reaksjonssonen vil vannet varmes opp og øke varmetapet. Dersom vannet fordamper vil det i tillegg kreve enda større varmemengde og dermed redusere temperaturen i forbrenningssonen. Overslagsmessig regner en at vann som varmes opp fra 10 C til kokepunktet opptar 387 kj/kg. Dersom det fordamper tar det opp 2257 kj/kg, det vil si ca. 6 ganger så mye. En ser at det er vesentlig å oppnå at vannet fordamper dersom en skal utnytte potensialet fullt ut. Når vannet fordamper dannes det vanndamp, som er vann i gassform. Gassen opptar mye større volum enn i væskefase, ca 1700 ganger så stort volum. Når denne gassen dannes nær eller i forbrenningssonen vil den fortynne de andre gassene som er til stede. Den vil medføre at konsentrasjonen av oksygen blir lavere. Dette betyr at betingelsene for forbrenning blir dårligere. Konsentrasjonen av brennbare gasser reduseres også. Alt i alt kan tilstrekkelig uttynning av gassene med vanndamp føre til at forbrenningen opphører. Forbrenning er som nevnt en kjedereaksjon. Det er et stort antall kjemiske reaksjoner som foregår samtidig. Fra utgangspunktet med oksygen fra lufta og brensel som består av karbon- og hydrogenforbindelser til forbrenningsreaksjonen ender med de mest vanlige produktene CO 2 og vanndamp, er det hundrevis av reaksjoner. Dersom vanndampkonsentrasjonen økes vil disse reaksjonene kunne påvirkes. Avhengig av konsentrasjonsforhold mellom reaktantene og temperaturen kan vanndampen enten øke eller minske forbrenningshastigheten. Figur 1 viser en framstilling av hvilken betydning de mekanismer som er beskrevet ovenfor har,/1/. Figuren framstiller beregnet laminær flammehastighet som funksjon av konsentrasjon av vanndamp når denne er tilstede i luft med temperatur 100 C. Effekten av kjøling ved fordampning av vannet er ikke tatt med. Kurvene er resultat av beregninger med programmet CHEMKIN som beregner kjemisk kinetikk ved reaksjoner. Blandingsforholdet mellom luft og brensel er i beregningseksempelet 10% brenselsoverskudd i forhold til det som trengs til fullstendig forbrenning. Brenselet er naturgass, med mest metan (87,79%) og litt etan
4 (9,04%).Figuren viser at vanndamp har størst effekt ved nedkjøling, omtrent dobbelt så mye som fortynningseffekten. Direkte innvirkning på forbrenningsprosessen ved innvirkning på de kjemiske reaksjonene (katalytisk effekt) er minimal. Figur 1. Viktigheten av kjemisk og fysisk flammehemmingsmekanismer vist som funksjon av vanndampkonsentrasjon, /1/. Dette generelle bildet gjelder også ved andre blandingsforhold mellom brensel og luft. 3 Hva er vanntåke? Ulike definisjoner har blitt lansert når det gjelder å beskrive hva vanntåke er. En tidlig brukt beskrivelse, tatt fra utkastet til NFPA 750, (1994) er: Vanntåke er en vannspray hvor D V0,99 målt i den groveste delen av sprayen i et plan 1 meter fra dysen, ved minimum operasjonstrykk, er mindre enn 1000 m, /2/. Dråpestørrelsen er definert etter en annen amerikansk standard, ASTM E799, /3/. Diameteren som er angitt er den såkalte Volume 99% diameter. Denne diameteren er definert: Diameteren som deler volumet (eller massen) av vannet i sprayen slik at 99% av massen har diameter mindre enn angitte diameter. Dette var en nokså grov definisjon av vanntåke, idet mange dyser av normal sprinkler- og delugetype tilfredsstiller dette kravet. I den endelige utgaven av NFPA 750 utgitt i 1996 ble vanntåken definert i tre klasser, vist i figur 2:
5 Figur 2. Definisjon av tre klasser av vanntåke etter den første utgaven av NFPA 750, /2/. Denne definisjonen er forlatt i den siste utgaven av NFPA 750, idet den møtte motstand fra bransjen. Leverandørene av lavtrykks vanntåkesystemer ville ikke at systemene som hadde større dråper skulle ha betegnelse klasse 3 idet dette i markedet kunne oppfattes som en rangering av systemene som dårligere enn klasse 1 og 2. Det er pr i dag ingen omforenet definisjon av vanntåke, men en mulig definisjon av begrepet er en vannspray hvor en stor del av vanndråpene har evne til å følge strømningen i et brannrom og ikke umiddelbart felles ut og falle mot gulvet. I en annen sammenheng kan det være viktig å definere vanndråpene ut ifra hvor stor andel av dråpene som rekker å fordampe når de strømmer ut fra en dyse og inn i et område med brann. Det er i alle fall sikkert at det som defineres som vanntåke har en vid ramme, og kravet til slokkesystemene er til syvende og sist det som avgjør om det kan regnes inn i gruppen av vanntåkesystemer. Det er minst tre ulike måter å framstille vanntåke på. Det som må til for å oppnå små vanndråper ut ifra en dyse er enten en liten dyseåpning eller en stor hastighetsforskjell mellom omgivelser og vannstrøm idet den kommer ut av dysen. I noen grad vil mekanisk knusing av dråper skje ved kollisjon med hindringer i strømningsbanen til en vannstrøm. En skiller mellom tre hovedtyper systemer: Lavttrykksystemer, som gjerne har dyser med form og utførelse som skaper stor hastighetsforskjell mellom vann og omgivelser ved kanaler som skaper rotasjon i dysemunnstykket, eller ved hindringer som knuser dråpene rett etter utløpet. To-fluid-systemer som skaper stor hastighet i dyseåpningen ved tilførsel av en gass under trykk akkurat i utløpet. Høyttrykksystemer som presser vannet ut gjennom små dyseåpninger under høyt trykk. Pr dato eksisterer heller ikke en entydig inndeling av vanntåkesystemer etter trykk de opererer ved, men det er en holdning i gruppen som arbeider med ny europeisk standard for
6 vanntåkeinstallasjoner at inndelingen skal følge grensene som gjelder for rørsystemer, slik at dette stemmer overens med krav til sikkerhetskrav som stilles til systemer som transporterer andre væsker og gasser. (CEN TC191 Fixed Firefighting Systems WG5 Sprinkler and Water Spray Systems, Task Group Water Mist). Grensene mellom lavtrykk og medium trykk vil i så fall bli ved 12,5 bar, og mellom medium- og høytrykk 35 bar. 4 Eksperimenter 4.1 Liten skala Mye av den grunnleggende forskningen om forbrenning skjer i liten skala. En mye brukt metode for å fastlegge slokkemidlers nødvendige konsentrasjon er den såkalte Cup Burner Test. Apparatet består av et rør med diameter 82 mm med styrt tilførsel av den atmosfæren forbrenningen skal foregå i. Selve forbrenningen skjer i et lite porselenskar med diameter 28-31 mm. Den ytre delen, også betegnet skorsteinen, er gjennomsiktig. Forbrenningskaret kan varmes med glødetråder. Brenselet tilføres i væskeform til brenselskaret (the Cup Burner) slik at væskenivået holdes konstant. Forbrenningsatmosfæren blandes av luft tilsatt slokkemedium i fastlagte konsentrasjoner. For å fastlegge slokkekonsentrasjonen av et medium økes konsentrasjonen gradvis til forbrenningen opphører. Apparaturen er spesielt beregnet på gassformige slokkemedier, men det er også gjort forsøk med vanntåke i dette apparatet. I prinsipp kartlegges her slokkegrensen for et brensel i en forbrenningsatmosfære tilsatt slokkemiddel, i en liten diffusjonsflamme. Slokkemediet strømmer her i samme retning som oppdriften fra flammene. På sin veg opp gjennom flammene blandes luft med brensel og slokkemedium, og totaleffekten kan studeres. Apparatet er vist i figur 3, /4/. Figur 3. Standard Cup Burner Test apparat, /4/.
7 For bedre å kunne skille den kjemiske (katalytiske) effekten av slokkemedium og fortynning benyttes en annen type brenner den såkalte motstrømsbrenneren. Denne er vist i figur 4, /5/. Her tilføres brenselet i gassform fra en side og luft blandet med slokkemiddel fra motsatt side. I flammesonen som oppstår mellom strømmene kan forbrenningsfenomen studeres i detalj. Ved å endre forholdet mellom luft og brensel kan en her undersøke slokkegrensene ved over- eller underventilerte forbrenningsforhold. Denne brenneren er mer egnet til å studere dråpeformet slokkemiddel, siden det er enklere å tilsette dråper i en strøm som går nedover. Ved laserdiagnostistikk kan en også måle konsentrasjon av enkeltelementer i forbrenningssonen, noe som øker forståelsen av grunnlaget for forbrennings- og slokkereaksjonene. Figur 4 viser et eksempel på målte temperaturer og konsentrasjoner av reaktanter ved forbrenning av propan. Figur 4. Motstrøms brensel-luft brenner for undersøkelse av slokkekonsentrasjon, /5/. I den seinere tid har det blitt publisert flere forskningsresultater når det gjelder vanntåkens slokkeegenskaper, basert på slike småskala forsøk. Et arbeid som vakte oppsikt ble presentert ved IAFSS konferansen i Poitiers, Frankrike i 1999, /6/. Her hevdet forskere at vanntilsetning økte forbrenningen vesentlig. Ved nærmere studium viser det seg at denne effekten kun oppstår i helt spesielle tilfeller av forbrenning, med oksygenoverskudd og med små mengder av vann. I de fleste tilfellene av brann reduserte vanntilsetning forbrenningseffektiviteten. I de refererte forsøkene var det lagt til rette for å studere den kjemiske (katalytiske) effekten av vann alene, og endringen i forbrenningseffektivitet og resulterende produksjon av CO og CO 2 var målt. I andre forsøk er det gjort sammenlikning av vanntåke og Halon 1301. Ved forsøk med vanndråper i en motstrøms brenner ble det konkludert med at når dråpene har en diameter på 20 m er vann like effektivt som Halon 1301 på vektbasis, /5/. Da ble fordampningsvarmen til vanndråpene maksimalt utnyttet i brennerens flammer..
8 Ved Universitetet i Lund har det blitt utført flere grunnleggende tester med slokkemidler, hvor vanntåke har vært undersøkt. En testmetode som også er brukt til å undersøke slokkemidler i fast form (pulver) har blitt utviklet, /7/. Her undersøkes den såkalte REMP-verdien, Required Extinguishing Media Portion. For vanndamp i luft er det kjent fra litteratur og teori at slokkekonsentrasjonen er ca 30%, det vil si en konsentrasjon av vann på 280 g/m 3. I praktiske forsøk med apparatet som er vist i figur 4 fant en at flammen sloknet ved konsentrasjon 100 180 g/m 3, avhengig av midlere dråpediameter, /8/. Figur 5. REMP-apparat for undersøkelse av virkningen av slokkemidler tilsatt i en propanflamme, /7/. Disse småskala forsøkene gir svar på hvor effektivt et slokkemiddel er når det tilføres på en identisk måte i en flamme. Derfor egner disse forsøkene seg til å sortere kandidater til slokkemidler, blant annet når en søker etter erstatning for Halon. 4.2 Medium skala I denne kategorien forsøksutrustninger er det lite som blir publisert. De forsøkene som SINTEF NBL utførte i en 31 m 3 testrigg har denne karakteren, selv om det også er mange rom som har en slik størrelse. SINTEF NBL søkte om støtte fra EU-kommisjonen for å gjennomføre forskningsprogrammet FIREDASS Fire Detection and Suppression Simulation og fikk tilslag sammen med et konsortium av industri- universitet- og instituttpartnere i 1997. Prosjektet gikk ut på å kartlegge virkningen av vanntåke kombinert med et deteksjonssystem til bruk i bagasjerom på fly, samtidig med at det skulle utvikles en beregningsmodell for dette, /9/. SINTEF NBLs arbeid ble delfinansiert av midler fra KRD. SINTEF NBL bidro med en serie med forsøk hvor brannutviklingen og slokkeforløpet ble målt slik at det kunne danne grunnlag for verifisering av en matematisk modell. En empirisk modell for når slokking inntrer i et rom, basert på temperatur og oksygenkonsentrasjon i den gassen som trekkes inn i flammen, ble utviklet og verifisert, /10/. Denne modellen sier at slokking inntrer dersom aktuell oksygenkonsentrasjon underskrider en kritisk oksygenkonsentrasjon, beregnet etter følgende formel:
9 O 2ext limit 20, 9 k T n k = 0,000045 n = 2 T = representativ temperatur for gassene som trekkes inn i forbrenningssonen [K] Formelen er gyldig når T>35ºC. Denne likningen er vist i figur 6. Den viser at dersom temperaturen i den luften som tilføres flammesonen økes, må en senke oksygenkonsentrasjonen mer for å få til slokking. Dette er i overensstemmelse med kunnskapen om antennelsesgrenser for gasser, jo høyere temperatur en har, dess lavere brenselskonsentrasjon trenger en for antennelse. Som en ser av figur 6 ble det også oppnådd slokking ved oksygenkonsentrasjoner høyere enn den som er angitt ved likningen. Årsaken til at grensen for kritisk oksygenkonsentrasjon er satt lavere er at den skal være på den sikre siden når den brukes i beregninger. I eksperimentene hvor en oppnådde slokking med oksygenkonsentrasjon høyere enn grensen var det i noen grad direkte treff med vanntåkesprayen mot flammesonen. I de øvrige testene var det større avstand mellom vanntåkedysen og brannbasis, og i noen grad var det også hindringer i mellom. I den lavere del av temperaturområdet er det imidlertid en annen mekanisme som overtar når det gjelder slokkegrense. I figur 6 er dette illustrert med at det er en vertikal linje ved 35 ºC. Den viser at det ikke er mulig å slokke en brann som ikke treffes direkte med en vannspray dersom temperaturen blir for lav i den luften som trekkes inn i flammene. Det er sannsynligvis en effekt av at metningstrykket for vanndamp i luft blir så lavt at vanndamp ikke bidrar vesentlig til slokkeeffekten ved lave lufttemperaturer. Denne formelen er utviklet med bakgrunn i medium-skala eksperimenter med en vanntåke av twin-fluid type, og er gyldig for disse betingelsene. Den har imidlertid vist seg å ha en viss gyldighet også for andre vanntåkesystemer. Critical oxygen concentration for extinguishment with water mist Oxygen concentration (vol%) 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 Temperature (Celcius) Extinguished Not extinguished Extinguishing limit Figur 6. Kritisk oksygenkonsentrasjon som funksjon av temperatur i gassene som trekkes inn i forbrenningssonen, /10/.
10 Ved Universitetet i Lund har en også gjennomført tester i et rom kalt 1/3 skala rommet. Her refereres til testrommet i ISO 9705 (Room Ccorner Test). Her fant en at kritisk konsentrasjon av vanntåke med dråpestørrelse 30 40 m var fra ca 70 140 g/m 3, avhengig av avstanden mellom vanntåkedyse og flammen og høyden til dysen, /8/. Også her ble vanntåken tilført i luften som trekkes inn i forbrenningssonen, ikke direkte på flammene. Hensikten med forsøkene var å studere i hvor stor grad vanntåke oppfører seg som slokkemidler som er i gassform (Total Flooding Agents). Figur 7. Skisse av det såkalte 1/3-skala rommet ved Universitetet i Lund, /8/. Konklusjonene etter forsøk og beregninger ved Universitetet ilund var at vanntåke med midlere dråpestørrelse mindre enn 100 m var omlag dobbelt så effektiv som Halon 1301.Dersom vannet ble tilført som små dråper til et rom ville det være tilstrekkelig med en midlere konsentrasjon på 150 200 g/m 3 for å slokke brann. Dersom vannet ble tilført som damp trengtes omlag dobbelt så høy konsentrasjon. Det ble også kartlagt at vanntåke kan ha en god effekt på overflater av fast materiale som ikke deltar i brann, ved fukting. Derimot ble også problemene med å få til en god fordeling av vanntåke i alle deler av rommet påpekt. Konklusjonen var at vanntåke ikke kan betraktes som et romfyllende slokkemiddel (Total Flooding Agent) slik som gassformige medier. 4.3 Full skala Ved den første internasjonale konferansen om vanntåke brannbekjempelsesystemer (International Conference on Water Mist Fire Suppresssion Systems) i Borås, Sverige 1993 presenterte forskere fra Kanada, Sverige og Norge resultater fra storskala tester med vanntåke, /11/. Det kanadiske nasjonale brannlaboratoriet hadde utført tester og hadde også tilgang til ulike slokkefirmaers testrapporter. På oppdrag fra den kanadiske marinen utarbeidet de designkriterier for vanntåke slokkesystemer for bruk i skip. Praktisk grense for rommene var da satt til 200 m 3, /12/. SINTEF NBL hadde da allerede utført flere tester av vanntåkeanlegg for turbinhus på offshore plattformer, og oppdragsgiveren ga klarsignal for å offentliggjøre resultatene fra prosjektet Halon Replacement by Fine Water Spray Technology Turbine Hood Application, /13/. Dette
11 arbeidet dokumenterte at vanntåke var velegnet til slokking av gass- og oljebranner i rom med begrenset lufttilgang, at det var lettere å slokke store branner enn små, at en med fordel kunne påføre vannet sekvensielt med visse begrensninger, at skjulte branner var vanskeligst å slokke, men at det også var mulig dersom lufttilgangen var begrenset. Typiske designkonsentrasjoner for vanntåke i lukkede rom med store branner var så lavt som 60 70 g/m 3, mens en måtte opp i 400 600 g/m 3 når en skulle slokke små skjulte branner. For å best mulig å kunne slokke skjulte branner var det viktig å plassere dyser slik at vanntåken kunne strømme mot de skjulte områdene, ikke nødvendigvis ved takmonterte dyser rettet nedover. Denne første testserien ved SINTEF NBL har vist seg å være grunnleggende også for standardiseringsarbeidet. De over nevnte designkriterier for vanntåke i kanadiske marineskip var basert på resultatene fra turbinhustestene ved SINTEF NBL. I desember 1994 vedtok IMO (International Maritime Organization) retningslinjer for alternativ til Halonanlegg i maskin-og pumperom på skip, og åpnet opp for bruk av vanntåke, /14/. I retningslinjene ble det beskrevet egne testprosedyrer. De ulike klassene av maskinrom dannet mønster for hvor store rom det ble testet i, og prinsippet ble fastlagt slik at ingen fikk godkjenning for å installere systemer i rom som var større enn de det var utført tester i. Romstørrelsene er inndelt slik: Klasse Volum (m 3 ) 1 opp til 500 2 opp til 3000 3 over 3000 Disse retningslinjene er så utvidet med et tillegg i juni 1996. I 1995 vedtok IMO reviderte retningslinjer for godkjenning av sprinklersystemer, basert på prinsippet om at dersom man kunne dokumentere at systemet var ekvivalent med de systemene som tidligere var godkjent, kunne de nye også godkjennes, /15/. Dette førte til at en rekke vanntåkeprodusenter prøvet ut sine systemer i testoppsett hvor det først ble installert sprinkleranlegg etter tradisjonelle installasjonsregler. De første testene ble gjennomført i rom som simulerte lugarer, korridorer, publikumsområder og kjøpe-og lagerområder (taxfree-shop). I mai 1999 vedtok så IMO retningslinjer for lokale vannbaserte brannbekjempelsessystemer i maskinrom, og åpnet derved opp for vanntåke i områder med stor fare for lekkasje av brennbart materiale, /16/. Den største erfaringen med vanntåkeanlegg er oppnådd ved fullskala forsøk i maskinrom på skip, og i noen grad i lugarer og korridorer på skip. Mange leverandører av vanntåkeanlegg har gjennomført tester for godkjenning av systemene sine etter IMO 668/728 (Machinery spaces) og 913 (Local application). SINTEF NBL har utført tester i maskinrom over 3000 m 3, som de første i verden. Erfaringene fra IMO-testene viser at vanntåke er effektiv til å redusere væskebranner og greier å slokke brannene, både spray og væskedamsbranner raskt dersom brannen er stor og rommet det brenner i har begrenset tilgang på luft utenfra. Temperaturen i rommet etter utløsning av vanntåkeanlegget reduseres raskt og mulighetene for mennesker til å overleve etter et branntilløp er meget gode. I rom opp til ca 1500 m 3 har det vist seg mulig å oppfylle kriteriene i IMO 668/728 klasse 2. Noen produsenter har også passert kravene i enda større rom, men såvidt vites har ingen passert testen for rom over 3000 m 3.
12 I testene i lugarer og korridorer har også vanntåke vist seg like effektivt som vanlig sprinkleranlegg. I disse testene er som oftest dysene utstyrt med mekanisme for termisk utløsning slik som sprinklerhoder. Det som er et problem med vanntåke er å slokke små branner i store rom og å slokke skjulte små branner. Det er faktisk slik at temperaturen i rommet etter utløsning av vanntåkeanlegg kan bli så lav at vanndampen som er dannet ved vanndråpenes kontakt med flammer og varme gasser blir til vanndråper igjen og felles ut. Konsentrasjonen av vanndamp i atmosfæren i brannrommet blir dermed for lav til å tynne ut oksygenkonsentrasjonen til under den kritiske, jfr. figur 6. En liten eller skjult brann har dermed nok oksygen til å fortsette å brenne. Hvis derimot brannen øker i omfang vil mer vann fordampe og da kan slokking inntreffe. Dette er for tiden problemstillingen når det gjelder å benytte vanntåke i de største maskinrommene på skip: IMO-retningslinjene krever at små branner, det vil si en væskedamsbrann på 0,5 m 2, skal kunne slokkes innen 15 minutter. Slike små branner bruker minimalt av oksygenet i brannrommet, samtidig med at tilførselen av oksygen gjennom den 2 x 2 m store døråpningen er mer enn stor nok til å underholde brannen. Brannen produserer heller ikke nok CO 2 og vanndamp til å fortynne oksygenet i rommet, og som nevnt blir temperaturen snart så lav at vanndamp utfelles slik at det er metningstrykket ved denne temperaturen som avgjør konsentrasjonen av vann i lufta som forsyner brannen. Riksantikvaren i Norge var tidlig ute med å bruke vanntåke for å hindre brann- og vannskader. For å dokumentere virkningen ble det bygget en fullskala kopi av Reinli kirke inne den største forsøkshallen ved SINTEF NBL. Kirken var ca 500 m 3 i volum og var 11,5 m høy. Et lavtrykk vanntåkeanlegg ble utprøvet sammen med et spesielt deteksjons-og aktiveringsystem. Dyser ble plassert både i taket og i gulvet under benkeradene slik at en tenkt påsatt brann skulle kunne begrenses eller slokkes. Tilleggskrav til slokkeanlegget i stavkirkene var at vannbaserte veggmalerier ikke skulle ødelegges. Vannforsyningen til kirkene var også i de fleste tilfellene begrenset. Den estetiske faktoren var også viktig, installasjonene skulle ikke dominere synsinntrykket i de gamle kirkene. Anlegget greide å forhindre overtenning og begrense brannspredningen i en tidsperiode fram til brannvesen kunne overta slokkearbeidet. Dette kunne skje med begrenset bruk av vann, kun 22 liter ble rapportert, /17/. Dette tilsvarer 44 g/m 3 romvolum. 5 Beregningsmetoder Det er presentert flere modeller som i prinsipp beregner slokkevirkningen av vann, men det er et fåtall som er skreddersydd til å regne hvordan vanntåke oppfører seg. Hvis en starter med de mest fundamentale kjemiske reaksjonkinetiske modellene står CHEMKIN som en av de fremste, /18/. Denne beregningsmodellen beregner blant annet reaksjonskinetikk i gassfase, noe som er nødvendig for beregning av forbrenningsreaksjoner. Brukeren av programmet spesifiserer de kjemiske elementene som deltar i reaksjonene ved navn, termokjemiske data for hvert element, en liste over kjemiske reaksjoner som vil oppstå og reaksjonsrate-konstanter (Arrheniuskonstanter). Mye av dette finnes i databaser som er tilgjengelige. Ved å skru på eller av ulike reaksjoner kan en finne ut av virkningen av for eksempel tilsats av vann i dampfase eller som dråper. I seg selv er ikke CHEMKIN nok til å beregne reaksjoner, men den er forberedt til å kunne koples til fluiddynamikkmodeller av ulike slag. Som eksempel på bruken av CHEMKIN i beregning av
13 slokking kan nevnes arbeidet med forsøk og beregning av slokkeeffekt av vanntåke utført ved Universitetet i Newcastle, Australia, /1/. Ved forbrenningen av metan og etan tilsatt vann ble det benyttet 108 ulike reaksjoner. Figur 1 i denne rapporten er blant annet basert på disse beregningene med CHEMKIN. Det finnes også noen CFD-modeller (Computational Fluid Dynamic) som er skrevet for å kunne beregne virkningen av vanndråper i et brannrom. Tre modeller er kjent i Europa: SOFIE, /19/, FIREDASS, /20/ og KAMELEON, /21/. Alle har det til felles at de er under utvikling og dokumentasjonen er vanskelig tilgjengelig. Alle tre modellene har tatt opp i seg slokking og brannbekjempelse med vanndråper. Alle modellene er ekspertmodeller det vil si at det kreves god innsikt både i fysikk og i hvordan modellene virker for å kunne bruke dem. Et eksempel på den av dem som er spesielt utviklet for å beregne virkningen av vanntåke på brann er vist i figur 7. En sentral tallknuser som regner strømning og varmebalanse er knyttet opp i et nettverk til flere undermodeller. I FIREDASS-modellen er det forbindelse til en deteksjon/aktiveringsmodell, en tåkemodell, en strålingsmodell, en brannmodell og en slokkemodell. Tabell II viser hvem som har utviklet de forskjellige modellene. Figur 7. Strukturen i FIREDASS-modellen, /20/. TABELL II. Oversikt over modellen i FIREDASS, /20/. Modellbetegnelse Norsk betegnelse Utviklet av: CFD ENGINE Fluiddynamisk modell Universitetet i Greenwich, England (DE/AC) MODEL Deteksjon/aktiveringsmodell SIEMENS -CERBERUS Frankrike MIST MODEL Tåkemodell Universitetet i Greenwich, England RADIATION MODEL Strålingsmodell Universitetet i Greenwich, England og Universitetet i Aten, Hellas SUPPRESSION MODEL Brannbekjempelsesmodell (slokkemodell) SINTEF NBL og Universitetet i Greenwich, England FIRE MODEL Brannmodell Universitetet i Greenwich, England og SINTEF NBL
14 Det er også lansert flere fenomenologiske regnemodeller som er programmert som egne koder. I disse modellene beregnes hva som skjer i visse kontrollvolum, ettersom tiden går. I tre modeller som er kjent av SINTEF, den ene utviklet av Huges Associates, USA, /22/, den andre ved VTT, Finland, /23/ og den tredje ved SINTEF NBL, /24/, regnes hele brannrommet som et kontrollvolum. Dette kalles ofte en-sone-modell. Disse modellene har sin styrke i at de er relativt oversiktlige og enkle å bruke, og regnetiden er ikke av betydning. Svakheten ligger i at det regnes med gjennomsnittsverdier, og det er for eksempel ikke mulig å fastslå om vanntåken vil slokke en skjult brann eller ikke. Det er derimot god sjanse for å forutsi virkningen av et vanntåkesystem som allerede er testet ut i et rom. I alle fall er det normalt mulig å interpolere mellom kjente testresultater, selv om en ikke skal strekke gyldighetsområdet for langt utover det som er testet. En-sonemodellen utviklet av SINTEF er blitt brukt ved veiledning av oppdragsgivere under uttesting av systemer. Et eksempel på et beregnet forløp av en brann er vist i figur 8 og 9. Her ser en reell utvikling av oksygenkonsentrasjon i rommet etterhvert som brannen pågår. Samtidig som oksygenet brukes opp og fortynnes med vanndamp øker temperaturen i rommet. Dermed senkes den kritiske konsentrasjonen for slokking. Etter omlag 450 sekunder synker temperaturen i rommet fordi brannen begynner å merke at oksygenkonsentrasjonen blir lavere. Dermed nærmer den kritiske oksygenkonsentrasjonen seg den aktuelle konsentrasjonen, og til slutt krysses de to linjene. Dette indikerer at brannen slokkes, etter 768 sekunder, vel 12,8 minutter. I dette tilfellet var det en relativt liten brann i et stort rom, noe en kan se på den moderate temperaturøkningen og den lange tiden før oksygenkonsentrasjonen faller.
15 22 WATMIST 21 20 19 Volum e concentration % 18 17 16 15 14 13 12 11 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Time (seconds) Figur 8. Resulting Oxygen concentration Limit of extinguishment: Diagram fra beregnet brannforløp med regnemodellen WATMIST utviklet ved SINTEF NBL, /24/. WATMIST 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000-20,00-40,00-60,00 Time (seconds) Temperature ( C) Mass exchange with ambient (kg/s) Figur 9. Diagram fra beregnet brannforløp med regnemodellen WATMIST utviklet ved SINTEF NBL, /24/.
16 Ingen av de eksisterende regnemodellene kan sies å være ferdig utviklet og verifisert, men er likevel nyttige som verktøy til å beskrive generelle trender og til støtte ved parameterstudier. 6 Hvor egner vanntåke seg best? Generelt er vanntåkeanlegg å foretrekke: I lukkede rom hvor det kan forventes rask brannutvikling, for eksempel der gass og brennbare væsker oppbevares Der lufttilførselen er begrenset og kontrollert Når det er viktig å unngå vannskade eller det er nødvendig å bruke lite vann, for eksempel ved begrenset vanntilførsel eller vannreservoar. I praksis kan en se for seg mange anvendelser som ikke er vanlige i dag. I det følgende er det listet opp en del mulige anvendelsesområder. Offshore: Turbinrom Maskinrom Pumperom, tavlerom, elektriske generatorer Boligkvarter Kjøkken Skip: Maskinrom Pumperom, tavlerom, elektriske generatorer Kabiner, korridorer, forsamlingsrom Bildekk på ferger Kjøkken Under bakkenivå: Biltunneler T-bane, jernbanetunneller Underjordiske kraftstasjoner Parkeringsanlegg Rømningsveier Gruver Kjøretøyer: Passasjerrom i tog og busser Motorrom i biler, tog og busser Motorrom og kupe i racerbiler Bygninger: Eldre kirker, verneverdige bygninger Samlinger, museer og bibliotek Hoteller Sykehus Spesialbygninger (fengsel, institusjoner, pleie- og omsorgsboliger)
17 Industri: Lagerrom for gass og brennbare væsker Lakkverksteder og rom for overflatebehandling Laboratorier Lokaler innen kjemisk industri og prosessindustri Fly: Motorrom Kabin Bagasjerom 7 Hvor er det problematisk å benytte vanntåke? Vanntåke oppfører seg som en mellomting mellom en gass og en dusj. De aller minste dråpene svever i luften og følger luftens bevegelser, mens de større dråpene faller nedover og regner ut av luften. Det er derfor vanskelig å utnytte vanntåke som erstatning for slokkemidler som opptrer i gassfase ved vanlig omgivelsestemperaturer direkte. Der gassen raskt fyller alle deler av et volum vil vanntåken få problemer med å nå fram til skjulte steder der luftutvekslingen er liten. Det blir derfor sagt at vanntåke ikke kan betraktes som et totalfyllings-anlegg (inertanlegg inert betyr at gassen hindrer forbrenningsreaksjonen ved å fortynne brensels- og oksygenkonsentrasjonen til under brennbarhetsgrensen). Vanntåke egner seg ikke så godt dersom en ønsker å hindre antennelse av brann ved fylling av rom før brannstart. Vanntåke er ikke en inert gass det dannes en inert gass (vanndamp) ved oppvarming av vanntåke. Derfor er det nødvendig med en varmekilde for at vanntåken skal kunne danne inert gass. Figur 10 viser metningstrykk for noen slokkemidler, inkludert Halon 1211 og Halon 1301 som nå er forbudt. Ved normalt atmosfæretrykk (1 bar), det vil si etter at de er sluppet ut av beholder, vil CO 2 og Halon finnes som gass i luft. Vannet vil ikke kunne opptre som 100% damp før temperaturen når 100 C. Ved lavere temperaturer vil den maksimale mengden vann som kan opptre som damp variere, for eksempel vil en trenge en temperatur på ca 70 C for å oppnå ca 30% vanndamp. Dersom en vil ha en tilstand i et rom som hindrer antennelse må en ha en temperatur på over 70 C samtidig med at en tilfører vann nok til å oppta dette volumet.
18 Metningstrykk 5 4 Trykk (bar) 3 2 1 0-150 -100-50 0 50 100 150 Temperatur( C) CO2 Halon 1301 Halon 1211 H2O Figur 10. Metningstrykk for vanndamp og tre kjente brannbekjempelsesmedier som funksjon av temperatur. 8 Helse- og miljørisiko ved bruk av vanntåke Av de slokkemidler som er lansert som erstatning for Halon er vanntåke det som har klassifisering som ikke giftig, uten ozon-nedbrytende virkning eller virkning som såkalt drivhusgass. Denne vurderingen er utført av amerikanske myndigheter, EPA, /25 /. Det vil i praksis si at det ikke er helseskadelig å oppholde seg i et rom hvor vanntåke utløses. Derimot vil det ved enhver brann forbrukes oksygen, det vil dannes irriterende og giftige stoffer og det er derfor ikke noen garanti mot helseskade dersom folk oppholder seg i rom hvor det brenner. Imidlertid vil risikoen for skade eller dødsfall reduseres vesentlig dersom vanntåke utløses. Effekten og sikkerhetstiltakene kan sammenliknes med det som gjelder for sprinkleranlegg. 9 Anvendelsesområder - standard og installasjonsbeskrivelser I det følgende er anvendelsesområdene for vanntåke kort beskrevet, med vekt på hvor langt en er kommet når det gjelder spesifikasjon og dokumentasjon av anleggene. 9.1 Skip På skip er en kommet lengst når det gjelder å ta i bruk vanntåkeanlegg. International Maritime Organization (IMO) har vedtatt resolusjoner /14,15,16/ som omhandler krav til slokkeanlegg i passasjerområder og i maskinrom av ulike størrelser. For beskyttelse av passasjerområder, det vil si lugarer, korridorer, restauranter, butikkområder o. l. ombord i ferger, er det krevet en demonstrasjon av at slokkesystemet kan erstatte sprinkleranlegg. En rekke tester er utført, og flere
19 anlegg har passert kravet til installasjonen. I tillegg til å kunne slokke en brann i skumplastmadrasser, i sofaer og i en spesifisert brannkilde som består av pappkartonger fylt med plast drikkebegere, er det krav til røropplegg, eventuelle pumper, oppheng o.l. omlag som for sprinkleranlegg. For beskyttelse av maskinrom og pumperom er det utviklet egne tester som gjelder for rom av ulik størrelse, /14/. Det minste rommet har maksimum volum 500 m 3 (klasse 1), neste inntil 3000 m 3 (klasse 2) og det største over 3000 m 3 (klasse 3). Typiske rom av klasse 1 er små hovedmotorrom, hjelpemotorrom og oljeseparasjonsrom. Klasse 2 et typisk maskinrom i mellomstore skip som ferger, og klassse 3 er hovedmotorrom i store skip slik som oljetankere og containerskip. Flere vanntåkeanlegg har passert testene og er godtatt av klasseselskaper og flere lands sjøfartsmyndigheter. Såvidt vites har ennå ingen anlegg blitt godtatt for de største rommene uten avvik fra testkriteriene. Testene har også gjennomgått forandring siden de ble vedtatt av IMO første gang. Det er en tendens til at vanntåke tas i bruk som tillegg til et totalslokkeanlegg, som regel et CO 2 -anlegg. Hovedargumentet for å innføre vanntåke er at dette kan løses ut raskt, uten hensyn til om mennesker befinner seg i rommet. Likeså er funksjonstiden for et vanntåkeanlegg som regel lang i forhold til et inertanlegg, og det er derfor ikke så stort behov for å sikre at luker og spjeld er lukket før anlegget utløses. For inertanlegg i maskinrom er det i dag som regel så mange forholdsregler en må ta før en kan utløse anlegget at brannskadene kan bli omfattende før det utløses. Dessuten er mengden inertgass som finnes ombord som regel tilpasset bare en utløsning samt noe etterfylling for å opprettholde konsentrasjonen, slik at en feilutløsning medfører redusert sikkerhet. Et vanntåkeanlegg har som regel reservoar stort nok til kontinuerlig tilførsel over lengere tid, og det er større mulighet for etterfylling etter en eventuell feilutløsning. 9.2 Offshore For turbinhus, som er nevnt i kap 3, er det gjennomført grundige undersøkelser av virkemåten til vanntåkeanlegg. Et turbinhus er karakterisert ved relativt stort potensiale for gass- eller væskebrann, og med muligheter for å lukke tilluftsåpninger. Factory Mutual Research Corporation (FMRC) i USA har på bakgrunn av forsøk utført av SINTEF NBL og i egne laboratorier utferdiget en test protocol, et sett av tester som skal dokumentere at vanntåkeanlegg slokker og kontrollerer branner i turbinhus, med simulert turbin av stålplater, /26/. Dette gjelder turbinhus både på land og sjø. Dette er den eneste fullt utviklede testprosedyre for anlegg utenom skip, og er anvendelig også for andre typer rom hvor det kan forventes brann i gasser og væsker. Dette kan være rom for behandling av hydrokarboner, som separatorrom, kompressorrom, boreslambehandlingsrom, mest relevant for offshore anlegg. Ved utfasing av Halon som slokkemiddel offshore er vanntåke tatt i bruk en rekke steder utover de rom som er spesielt truet av rask og kraftig brannutvikling. Tavlerom og kontrollrom med elektrisk utstyr har tradisjonelt vært beskyttet med Halon, og ved utfasing kan vanntåke benyttes. Branner i elektrisk utstyr karakteriseres ved forholdsvis langsom utvikling, gjerne forårsaket ved varmgang i utstyret over lengere tid. Ofte er også materialet som brukes i isolasjon og kretskort gjort tungt antennelig slik at det er nødvendig med varmetilførsel i tillegg til brannen selv for å opprettholde brannen. Ved strømfrakopling vil da brannen kunne opphøre av seg selv. Imidlertid kan det bli akkumulert mye varme i utstyr som går varmt før strømmen brytes. I noen grad vil da direkte kjøling med vann kunne være gunstig for å hindre gjenantenning. Ulempen med vanntåkeanlegg i elektriske anlegg er at det ofte er vanskelig å nå fram med slokkemediet i dråpeform i trange og innekapslede steder. Vanntåkebeskyttelse vil da i stor grad være avhengig av tett plassering av dyser og god innretning av spray.
20 9.3 Prosessanlegg på land og sjø. For industrianlegg på land kan også mange rom i oljeraffinerier, lagre for oljeprodukter og laboratorier være eksempler på rom hvor vanntåke kan egne seg som slokkeanlegg. 9.4 Bygninger på land I bygninger på land hvor det kreves automatiske slokkeanlegg er sprinkleranlegg i dag omtrent enerådende. Det er ulike klasser av sprinklerbeskyttelse, avhengig av brannpotensiale (hvor mye brennbart materiale bygningen inneholder) og hvilken personrisiko en brann kan medføre. I noen tilfeller hvor vanntilførselen er begrenset eller hvor utløsning av et sprinkleranlegg kan føre til like store vannskader som brannen (noen norske stavkirker med uerstattelige veggmalerier som ødelegges ved vannsøl, samlinger, bibliotek etc) er det installert vanntåkeanlegg. For stavkirkene er det utført spesielle tester i full skala hvor en del tenkte branntilfeller er simulert, /17/. Vanntåkeanlegget gav tilstrekkelig beskyttelse og så lite vannskader at dette ble valgt framfor andre slokkemetoder. Problemet med installasjon av vanntåkeanlegg som erstatning for sprinkleranlegg er at det ikke eksisterer et fullt utviklet regelverk eller noen veldokumenterte spesifikasjoner som anleggene kan dimensjoneres etter. Det finnes noe dokumentasjon som er utarbeidet forut for utarbeidelsen av IMO- reglene til bruk i lugarer og andre publikumsområder på skip, /15/. Blant annet har det finske brannlaboratoriet ved VTT gjennomført sammenlikningsstudier mellom sprinkleranlegg og vanntåkeanlegg, /27/. 9.5 Elektriske anlegg Det er to aspekter ved bruk av vanntåke for bekjempelse av branner i elektriske anlegg som er nødvendig å ta i betraktning. Først er det en generell motstand mot å bruke vann som slokkemiddel mot branner i elektriske apparater og installasjoner, av frykt for fare for elektrisk støt. Dette faremomentet er betraktelig overdrevet, og bør være helt fraværende ved automatiske slokkesystemer og ved spenning som brukes i vanlig strømnett. Først ved høyspentanlegg vil et overslag mellom ledere, frambragt av vann, kunne føre til så store smell at det er fare for skade på mennesker. Det andre aspektet som er meget relevant, er at branner i elektriske apparater og utstyr oftest starter som meget små branner, og også ofte inne i kabinett, i vegger eller i områder hvor slokkemiddel i dråpeform har vanskelig for å nå fram. Et inertgassanlegg eller Halonanlegg vil ha den egenskap at slokkemiddelet i gassform kan fylle slike områder effektivt, og etter en stund vil inert atmosfære oppnås selv i vanskelig tilgjengelige områder. Vanndråper vil i slike tilfeller avsettes på hindringer eller slå seg sammen til større dråper som faller ut av tåken og ikke nå fram til brannsonen, og siden varmeutviklingen også i de fleste tilfellene er liten vil lite vann fordampe. Den eneste muligheten til beskyttelse av elektriske komponenter og anlegg med vanntåke er ved direkte treff på brannfarlige områder, noe som i praksis medfører et stort antall dyser. Fordelen ved vanntåke i elektriske anlegg vil være at følgeskadene av et utløst slokkeanlegg ikke er store, verken ved feilutløsning eller ved branntilløp. Dersom en brann med elektrisk årsak utvikler seg til en større brann vil et vanntåkeanlegg kunne begrense og til dels slokke en slik brann. Vanntåke er installert i telefonsentraler og til dels i datarom, /28/.
21 9.6 Luftfart Vanntåke er under vurdering til beskyttelse av fly, siden Halon skal erstattes. Formålet ved vanntåke i en slik anvendelse er at vann i seg selv har et stort kjølepotensiale, og virker inertiserende ved større branner i lukkede rom. Et fly består av meget avgrensede rom med kontrollert lufttilførsel, og inertgassanlegg kan i utgangspunktet egne seg godt. Dette gjelder i motorrom (rundt jetmotorer), delvis i lasterom men i passasjerrom er inertgassanlegg betenkelig på grunn av oksygenmangelen som oppstår ved de fleste inertgassanlegg. En skal altså ivareta personsikkerheten samtidig som en skal ha en begrenset mengde slokkemiddel medbragt. Hver kilo slokkemiddel må jo bringes opp i lufta ved hver avgang, noe som medfører økte drivstoffkostnader. Formålet med slokkeanlegg i motorene er å hindre sammenbrudd av bærestruktur, og helst gi mulighet for ny start av motorene etter at brannen er slokket. I lasterom er formålet å hindre at bærestrukturen ødelegges ved at brannen kontrolleres inntil flyet har landet, det vil i noen tilfeller si mange timer. Dernest er det en forutsetning at røykgassene ikke infiltrerer friskluftanlegget til passasjerrom. Forskningsprosjektet som var delfinansiert av EUkommisjonen,undersøkete om vanntåke kan beskytte lasterom på fly. SINTEF NBL deltok aktivt i dette prosjektet, som også hadde deltakere fra britisk industri og luftfartsmyndigheter, fransk industri, et tysk laboratorium for luft-og romfart, samt universitetsmiljø i England og Hellas, /9/. Resultatene fra dette forskningsprosjektet er dels generelle bergningsmodeller og regnemaskinprogrammer for virkningen av vanntåke, dels spesifikk kunnskap og dokumentasjon av virkningen av vanntåkeanlegg brukt mot brann i lasterom på fly. SINTEF NBL har utført en serie forsøk i løpet av 1996. Resultatene vil ha begrenset offentlighet i prosjektperioden, det vil si ut 1998, men vil seinere kunne anvendes av SINTEF NBL. For beskyttelse av passasjerrommet på fly er det gjort en rekke tester hvor vanntåke ble installert og utløst i en flykropp hvor det brant i drivstoff på utsiden av flyet. Dette førte til en bedret mulighet for sikker evakuering, noe som har vist seg å være kritisk ved nødlanding eller brann før avgang. 9.7 Jernbane/vegtrafikk For vegtrafikk/jernbane kan medbragt slokkemiddel tenkes brukt ved transport av farlig gods i containere, i lasterom på bil eller tog eller i passasjerrom på buss eller tog. Det er i dag sjelden automatiske slokkeanlegg ved slike transporter, og beredskap ved brann er ivaretatt ved transportable pulveranlegg. Egnetheten av vanntåkeanlegg må vurderes for hvert scenario, men igjen er det generelle utgangspunktet at dersom en kan begrense lufttilgangen til brannområdet og har plass og kapasitet til å medbringe tilstrekkelig mengde slokkemedium er det mulig å anvende vanntåke. Forsøkene som er utført ved SINTEF med brann i lasterom på fly er relevante for branner i containere og lasterom på bil og tog. Det kan også tenkes at beskyttelse av motorrom/maskinrom på biler/busser/tog kan skje ved vanntåke. 9.8 Tunneler og undergrunnsanlegg Slike anlegg karakteriseres ved at de er områder med begrenset lufttilførsel, men varierer mye i volum og utstrekning. Stasjonære slokkeanlegg i tunneler kan gi god lokal beskyttelse siden lufttilgangen er begrenset til lengderetningen, men det kreves lange tilførselsrør eller hyppige stasjoner med reservoar av slokkemiddel. I store haller i fjell eller under jorden er det store
22 mengder oksygen tilgjengelig for forbrenning, og slokking eller brannkontroll må stort sett skje ved direkte påføring av slokkemiddel, som for sprinkleranlegg. Fordelen ved å benytte vanntåke i slike anlegg må i tilfelle ligge i begrenset vanntilførsel eller hensynet til personsikkerhet. Problemet når det gjelder bruk av vanntåke i slike anlegg er først og fremst romstørrelsen, idet det ofte er så stor tilgang på luft at inertiseringseffekten er neglisjerbar. I slike tilfeller må en sørge for tilstrekkelig tilførselsrate av vanntåke slik at lokal konsentrasjon av vann er over nødvendig slokkekonsentrasjon til enhver tid. I år 2000 har SINTEF NBL arbeidet for å få etablert et europeisk prosjekt om sikkerhet i tunneler, men oppnådde ikke finansiering fra EU-kommisjonen i første omgang. Arbeidet med dette fortsetter i 2001 med en rekke europeiske samarbeidspartnere, både fra myndigheter, leverandører av sikkerhetsutstyr og fra instituttsektoren. SINTEF vil ta ansvar for prosjektdelen om slokkeanlegg, og vil spesielt vurdere om vanntåke kan være et godt alternativ til mer konvensjonelle vannbaserte slokkesystemer. I mindre volum av tunneler og undergrunnsanlegg bør vanntåke ha et stort potensiale som slokkemetode. Tilsvarende bør vanntåke ha et potensiale på bildekk i ferger og i parkeringsanlegg som brannbegrensende tiltak. 9.9 Mobile anlegg Tåkedyse på slanger som brukes av brannvesen og beredskapssstyrker, eller på husbrannslanger og stasjonære slangetromler kan være et mulig utvidet anvendelsesområde for vanntåke. Ved såkalt offensiv slokking, det vil si at en røykdykker nærmer seg brannsonen med et strålerør som kan gi små dråper og slokker/kontrollerer brannen ved å utnytte at vannet skal i størst mulig grad fordampe, er det foreløpig anbefalt å benytte vanntåke med middeldråpestørrelse 0.2-0.3 mm, /29/. Det er foreløpig ikke gjennomført systematiske tester av strålerør eller munnstykker til husslanger som dokumenterer slokkeeffekt og operasjonelle begrensninger for slikt utstyr. Det er imidlertid mulig at en optimalisering av vannspray med hensyn til god slokkeeffekt og god beskyttelse av operatøren vil vise at dette er en forbedringsmulighet for eksisterende utstyr. I slike tilfeller vil slangedimensjoner ofte være en begrensende faktor når det gjelder hvor stor vannmengde som kan leveres. Det finnes pr i dag ingen testmetode for slike slokkeinnretninger, men metoder som brukes for håndbrannslokkere kunne være en mulighet. Disse utprøves både mot væskebranner og mot trebål. En helt spesiell anvendelse av vanntåke ble vist ved slokking av brann fra oljebrønner etter krigen i Kuwait. Store jetmotorer ble montert på terrengkjøretøy, og i jetstrømmen ble det injisert finfordelt vann. Dette vannet fordampet delvis, og kjølte ellers ned gassene fra jetmotoren. Avgassene hadde også redusert innhold av oksygen i forhold til omgivelsesluften, siden oksygenet var forbrent til CO 2 og vanndamp. Ved å rette jetstrømmen mot basis av brannen fikk en inertisert og kjølt ned reaksjonssonen slik at forbrenning ikke lenger kunne underholdes. Når brannen først var slokket fortsatte nedkjølingen til det ikke var antennelseskilder igjen (varme metalldeler o.l.) og oljebrannen var varig slokket.
23 10 Standardisering og prøvningsmetoder Her er angitt noen utviklingstrender når det gjelder standard og testmetoder for vanntåke: IMO 668/728 maskin-og pumperom på skip: Det er fastslått at vanntåke har problemer med å oppfylle kravet om slokking av små skjulte branner i de største rommene. Noen hevder at volumgrensen er 1000 m 3 for 0,5 m 2 poolbrann. I alle fall har de fleste produsenter som har prøvd seg hatt problemer i 2000 3000 m 3 rom når det gjelder slokking innenfor de påkrevde 15 minutter. Det er tatt initiativ fra USA om endringer i testmetoden, varslet til IMO Maritime Safety Committee møte i 2001. Et initiativ fra IWMA (International Water Mist Association) er å holde et møte mellom europeiske produsenter, klasseselskaper, testlaboratorier og US Coast Guard for å drøfte endringer i januar 2001. IMO resolution A.800 (19) Lugarer, korridorer og publikumsområder på skip: Ingen forslag om endringer. IMO 913 lokal beskyttelse i maskinrom: Flere produsenter har gjennomført tester og har passert kravet. Tendensen er at mange velger å tilsette skum eller filmdannende væsker for å bedre effekten mot gjenantennelse på dørk. NFPA 750 Arbeidet startet i 1993 akseptert i 1996: Endring av klassifisering av vanntåke ble vedtatt i 1999, slik at det kun er en type vanntåke: Vannspray med midlere dråpediameter (på massebasis) hvor 99% av massen har dråpestørrelse mindre enn 1000 m (1 mm). Det er i noen grad skepsis til denne grensen, og særlig har kravet om 99% medført problemer. Et par store dråper i en dråpedusj med stor andel av små dråper kan lett utgjøre 1% av massen, og dermed vil en få problemer med å oppfylle kravet i definisjonen av vanntåke. 90% blir ansett for å være mer fornuftig grense. ISO: ISO følger arbeidet i NFPA og avventer foreløpig nye utspill. Factory Mutual: Har utarbeidet egne testprotokoller for tubinhus (Turbine Hood) og våtbenker ( (wet bench) i elektronikkindustrien. Ingen planer om endringer såvidt vites. CEN Water mist task group: Egen arbeidsgruppe under TC191 Fixed Firefighting Systems, Working Group 5 Sprinkler and Water spraying systems har arbeidet med utkast til ny europeisk standard fra begynnelsen av 1999. Det er relativt stor framgang i arbeidet, og formannen har intensjon om å framlegge et utkast i løpet av første halvår av 2001. Testmetoder for Ordinary Hazard Occupancy og for Deep