Vattendimsystem med högt tryck
Introduktion
Vattendimma princip
Water Mist definieras i NFPA 750 som en vattenspray för vilken Dv0,99, för den flödesvägda kumulativa volymetriska fördelningen av vattendroppar, är mindre än 1000 mikron vid det lägsta designade arbetstrycket för vattendimmunstycket. Vattendimmasystemet arbetar vid högt tryck för att leverera vatten som en finfördelad dimma. Denna dimma omvandlas snabbt till ånga som kväver elden och hindrar ytterligare syre från att nå den. Samtidigt skapar avdunstningen en betydande kyleffekt.
Vatten har utmärkta värmeabsorberande egenskaper som absorberar 378 KJ/Kg. och 2257 KJ/Kg. att konvertera till ånga, plus ungefär 1700:1 expansion i att göra det. För att kunna utnyttja dessa egenskaper måste vattendropparnas yta optimeras och deras transporttid (innan de träffar ytor) maximeras. Därvid kan brandsläckning av ytflammande bränder uppnås genom en kombination av
1.Värmeuttag från elden och bränsle
2.Syreminskning genom ångkvävning vid lågans front
3.Blockering av strålningsvärmeöverföring
4.Kylning av förbränningsgaser
För att en brand ska överleva är den beroende av närvaron av de tre elementen i "eldtriangeln": syre, värme och brännbart material. Borttagning av något av dessa element kommer att släcka en brand. Ett högtrycksvattendimmasystem går längre. Den angriper två element i eldtriangeln: syre och värme.
De mycket små dropparna i ett högtrycksvattendimmasystem absorberar snabbt så mycket energi att dropparna förångas och omvandlas från vatten till ånga, på grund av den höga ytan i förhållande till den lilla vattenmassan. Detta innebär att varje droppe kommer att expandera cirka 1700 gånger när man kommer nära det brännbara materialet, varvid syre och brännbara gaser kommer att förskjutas från elden, vilket gör att förbränningsprocessen kommer att få allt mer syrebrist.
För att bekämpa en brand sprider ett traditionellt sprinklersystem vattendroppar över ett givet område, som absorberar värme för att kyla rummet. På grund av sin stora storlek och relativt lilla yta kommer huvuddelen av dropparna inte att absorbera tillräckligt med energi för att avdunsta, och de faller snabbt till golvet som vatten. Resultatet är en begränsad kyleffekt.
Däremot består högtrycksvattendimma av mycket små droppar, som faller långsammare. Vattendimdroppar har en stor yta i förhållande till sin massa och under sin långsamma nedstigning mot golvet absorberar de mycket mer energi. En stor del av vattnet kommer att följa mättnadslinjen och avdunsta, vilket innebär att vattendimma absorberar mycket mer energi från omgivningen och därmed elden.
Det är därför högtrycksvattendimma kyler mer effektivt per liter vatten: upp till sju gånger bättre än vad som kan erhållas med en liter vatten som används i ett traditionellt sprinklersystem.
Introduktion
Vattendimma princip
Water Mist definieras i NFPA 750 som en vattenspray för vilken Dv0,99, för den flödesvägda kumulativa volymetriska fördelningen av vattendroppar, är mindre än 1000 mikron vid det lägsta designade arbetstrycket för vattendimmunstycket. Vattendimmasystemet arbetar vid högt tryck för att leverera vatten som en finfördelad dimma. Denna dimma omvandlas snabbt till ånga som kväver elden och hindrar ytterligare syre från att nå den. Samtidigt skapar avdunstningen en betydande kyleffekt.
Vatten har utmärkta värmeabsorberande egenskaper som absorberar 378 KJ/Kg. och 2257 KJ/Kg. att konvertera till ånga, plus ungefär 1700:1 expansion i att göra det. För att kunna utnyttja dessa egenskaper måste vattendropparnas yta optimeras och deras transporttid (innan de träffar ytor) maximeras. Därvid kan brandsläckning av ytflammande bränder uppnås genom en kombination av
1.Värmeuttag från elden och bränsle
2.Syreminskning genom ångkvävning vid lågans front
3.Blockering av strålningsvärmeöverföring
4.Kylning av förbränningsgaser
För att en brand ska överleva är den beroende av närvaron av de tre elementen i "eldtriangeln": syre, värme och brännbart material. Borttagning av något av dessa element kommer att släcka en brand. Ett högtrycksvattendimmasystem går längre. Den angriper två element i eldtriangeln: syre och värme.
De mycket små dropparna i ett högtrycksvattendimmasystem absorberar snabbt så mycket energi att dropparna förångas och omvandlas från vatten till ånga, på grund av den höga ytan i förhållande till den lilla vattenmassan. Detta innebär att varje droppe kommer att expandera cirka 1700 gånger när man kommer nära det brännbara materialet, varvid syre och brännbara gaser kommer att förskjutas från elden, vilket gör att förbränningsprocessen kommer att få allt mer syrebrist.
För att bekämpa en brand sprider ett traditionellt sprinklersystem vattendroppar över ett givet område, som absorberar värme för att kyla rummet. På grund av sin stora storlek och relativt lilla yta kommer huvuddelen av dropparna inte att absorbera tillräckligt med energi för att avdunsta, och de faller snabbt till golvet som vatten. Resultatet är en begränsad kyleffekt.
Däremot består högtrycksvattendimma av mycket små droppar, som faller långsammare. Vattendimdroppar har en stor yta i förhållande till sin massa och under sin långsamma nedstigning mot golvet absorberar de mycket mer energi. En stor del av vattnet kommer att följa mättnadslinjen och avdunsta, vilket innebär att vattendimma absorberar mycket mer energi från omgivningen och därmed elden.
Det är därför högtrycksvattendimma kyler mer effektivt per liter vatten: upp till sju gånger bättre än vad som kan erhållas med en liter vatten som används i ett traditionellt sprinklersystem.
1.3 Introduktion av högtrycksvattendimmasystem
Högtrycksvattendimmasystemet är ett unikt brandbekämpningssystem. Vatten pressas genom mikromunstycken vid mycket högt tryck för att skapa en vattendimma med den mest effektiva droppstorleksfördelningen för brandbekämpning. Släckningseffekterna ger optimalt skydd genom kylning, på grund av värmeabsorption, och inert på grund av att vattnet expanderar cirka 1 700 gånger när det avdunstar.
1.3.1 Nyckelkomponenten
Specialdesignade vattendimma munstycken
Högtrycksvattendimmunstyckena är baserade på tekniken för de unika Micro-munstyckena. På grund av sin speciella form får vattnet en stark roterande rörelse i virvelkammaren och omvandlas extremt snabbt till en vattendimma som sprutas in i elden med stor hastighet. Den stora sprutvinkeln och sprutmönstret på mikromunstycken möjliggör ett stort avstånd.
De droppar som bildas i munstyckshuvudena skapas med ett tryck på mellan 100-120 bar.
Efter en rad intensiva brandtester samt mekaniska och materialtester är munstyckena specialgjorda för högtrycksvattendimma. Alla tester utförs av oberoende laboratorier så att även de mycket stränga kraven för offshore uppfylls.
Pump design
Intensiv forskning har lett till skapandet av världens lättaste och mest kompakta högtryckspump. Pumpar är fleraxliga kolvpumpar tillverkade i korrosionsbeständigt rostfritt stål. Den unika designen använder vatten som smörjmedel, vilket innebär att rutinmässig service och byte av smörjmedel inte behövs. Pumpen är skyddad av internationella patent och används flitigt inom många olika segment. Pumparna erbjuder upp till 95 % energieffektivitet och mycket låg pulsering, vilket minskar bullret.
Mycket korrosionssäkra ventiler
Högtrycksventiler är gjorda av rostfritt stål och är mycket korrosionssäkra och smutsbeständiga. Utformningen av grenrörsblocket gör ventilerna mycket kompakta, vilket gör dem mycket enkla att installera och använda.
1.3.2 Fördelar med högtrycksvattendimmasystem
Fördelarna med högtrycksvattendimmasystemet är enorma. Att kontrollera/släcka branden på några sekunder, utan att använda några kemiska tillsatser och med minimal förbrukning av vatten och nästan inga vattenskador, är det ett av de mest miljövänliga och effektiva brandbekämpningssystem som finns och är helt säkert för människor.
Minimal användning av vatten
• Begränsad vattenskada
• Minimal skada i den osannolika händelse av oavsiktlig aktivering
• Mindre behov av ett pre-action system
• En fördel där det finns en skyldighet att fånga vatten
• En reservoar behövs sällan
• Lokalt skydd ger dig snabbare brandbekämpning
• Mindre stilleståndstid på grund av låga brand- och vattenskador
• Minskad risk att tappa marknadsandelar då produktionen snabbt är igång igen
• Effektiv – även för att bekämpa oljebränder
• Lägre vattenförsörjningsräkningar eller skatter
Små rostfria rör
• Lätt att installera
• Lätt att hantera
• Underhållsfri
• Attraktiv design för enklare montering
• Hög kvalitet
• Hög hållbarhet
• Kostnadseffektivt vid ackord
• Presskoppling för snabb montering
• Lätt att hitta plats för rör
• Lätt att eftermontera
• Lätt att böja
• Få beslag behövs
Munstycken
• Kylningsförmåga möjliggör montering av glasfönster i branddörren
• Stort avstånd
• Få munstycken – arkitektoniskt tilltalande
• Effektiv kylning
• Fönsterkyla – möjliggör köp av billigare glas
• Kort installationstid
• Estetisk design
1.3.3 Standarder
1. NFPA 750 – utgåva 2010
2 SYSTEMbeskrivning och komponenter
2.1 Introduktion
HPWM-systemet kommer att bestå av ett antal munstycken anslutna med rostfritt stålrör till en högtrycksvattenkälla (pumpenheter).
2.2 Munstycken
HPWM-munstycken är precisionskonstruerade enheter, designade beroende på systemapplikationen för att leverera en vattendimma i en form som säkerställer brandsläckning, kontroll eller släckning.
2.3 Sektionsventiler – Öppna munstyckssystem
Sektionsventiler levereras till vattendimmabrandsläckningssystemet för att separera de enskilda brandsektionerna.
Sektionsventiler tillverkade av rostfritt stål för var och en av de sektioner som ska skyddas levereras för montering i rörsystemet. Sektionsventilen är normalt stängd och öppen när brandsläckningssystemet är igång.
Ett sektionsventilarrangemang kan grupperas på ett gemensamt grenrör, och sedan installeras det individuella röret till respektive munstycke. Sektionsventilerna kan även levereras lösa för installation i rörsystemet på lämpliga ställen.
Sektionsventilerna bör placeras utanför de skyddade rummen om inte annat har föreskrivits av standarder, nationella regler eller myndigheter.
Dimensioneringen av sektionsventilerna baseras på varje individuell sektions designkapacitet.
Systemsektionsventilerna levereras som en elektriskt manövrerad motorventil. Motordrivna sektionsventiler kräver normalt en 230 VAC-signal för drift.
Ventilen är förmonterad tillsammans med en tryckvakt och avstängningsventiler. Möjligheten att övervaka avstängningsventilerna finns också tillsammans med andra varianter.
2.4Pumpenhet
Pumpenheten kommer vanligtvis att arbeta mellan 100 bar och 140 bar med flödeshastigheter för en enda pump på 100 l/min. Pumpsystem kan använda en eller flera pumpenheter som är anslutna via ett grenrör till vattendimmasystemet för att uppfylla systemdesignkraven.
2.4.1 Elektriska pumpar
När systemet är aktiverat kommer endast en pump att startas. För system som innehåller mer än en pump kommer pumparna att startas sekventiellt. Skulle flödet öka på grund av att fler munstycken öppnas; de ytterligare pumparna startar automatiskt. Endast så många pumpar som behövs för att hålla flödet och drifttrycket konstanta med systemdesignen kommer att fungera. Högtrycksvattendimmasystemet förblir aktiverat tills kvalificerad personal eller brandkåren manuellt stänger av systemet.
Standard pumpenhet
Pumpenheten är ett enkelt kombinerat med glidmonterat paket som består av följande enheter:
| Filterenhet | Bufferttank (beroende på inloppstryck och pumptyp) |
| Tankspill och nivåmätning | Tankinlopp |
| Returrör (kan med fördel ledas till utlopp) | Inloppsgrenrör |
| Sugledningsgrenrör | HP pumpenhet(er) |
| Elmotor(er) | Tryckgrenrör |
| Pilotpump | Kontrollpanel |
2.4.2Pumpenhet panel
Motorstartarens manöverpanel är som standard monterad vid pumpenheten.
Vanlig strömförsörjning som standard: 3x400V, 50 Hz.
Pumpen/pumparna är direktstartade som standard. Start-trekantstart, mjukstart och frekvensomformarstart kan tillhandahållas som tillval om reducerad startström behövs.
Om pumpenheten består av mer än en pump har en tidsstyrning för successiv koppling av pumparna införts för att få en minimal startbelastning.
Kontrollpanelen har en RAL 7032 standardfinish med inträngningsskyddsklass IP54.
Start av pumparna sker enligt följande:
Torra system – Från en spänningsfri signalkontakt som finns på branddetekteringssystemets kontrollpanel.
Våta system – Från ett tryckfall i systemet, övervakat av pumpenhetens motorkontrollpanel.
Pre-action system – Behöver indikationer från både ett fall i lufttrycket i systemet och en spänningsfri signalkontakt som tillhandahålls på branddetekteringssystemets kontrollpanel.
2.5Information, tabeller och ritningar
2.5.1 Munstycke
Särskild försiktighet måste iakttas för att undvika hinder vid utformning av vattendimmasystem, speciellt när man använder munstycken med små droppar med lågt flöde eftersom deras prestanda kommer att påverkas negativt av hinder. Detta beror till stor del på att flödestätheten uppnås (med dessa munstycken) genom att den turbulenta luften i rummet låter dimman spridas jämnt i utrymmet - om det finns ett hinder kommer dimman inte att kunna uppnå sin flödestäthet i rummet eftersom det kommer att förvandlas till större droppar när det kondenserar på hindret och droppar istället för att spridas jämnt i utrymmet.
Storleken och avståndet till hinder beror på munstyckstyp. Informationen finns på databladen för det specifika munstycket.
Fig 2.1 Munstycke
2.5.2 Pumpenhet
| Typ | Produktion l/min | Driva KW | Standard pumpenhet med kontrollpanel L x B x H mm | Oulet mm | Pumpenhetens vikt kg ca |
| XSWB 100/12 | 100 | 30 | 1960×430×1600 | Ø42 | 1200 |
| XSWB 200/12 | 200 | 60 | 2360×830×1600 | Ø42 | 1380 |
| XSWB 300/12 | 300 | 90 | 2360×830×1800 | Ø42 | 1560 |
| XSWB 400/12 | 400 | 120 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1800 |
| XSWB 500/12 | 500 | 150 | 2760×1120×1950 | Ø60 | 1980 |
| XSWB 600/12 | 600 | 180 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2160 |
| XSWB 700/12 | 700 | 210 | 3160×1230×1950 | Ø60 | 2340 |
Effekt: 3 x 400VAC 50Hz 1480 rpm.
Fig 2.2 Pumpenhet
2.5.3 Standardventiler
Standardventilenheter visas nedan i Fig. 3.3.
Denna ventilenhet rekommenderas för flersektionssystem som matas från samma vattenförsörjning. Denna konfiguration kommer att tillåta andra sektioner att förbli funktionsdugliga medan underhåll utförs på en sektion.
Fig 2.3 – Standardsektionsventilenhet – Torrrörssystem med öppna munstycken
