Добрый день, уважаемые хабрапользователи! Вы слышали о компании 3М?
Мы — компания, которая любит технологии и инновации. Думаем, в этом мы схожи с вами. Мы изобрели вещи, которые вы используете каждый день, но, возможно даже не подозреваете об этом! Поэтому мы открываем небольшой цикл статей, посвященных продуктам и технологиям 3М™.
Наш первый пост посвящен газовому огнетушащему веществу Novec® 1230, его истории и применению.
Рассказ сотрудницы «из первых уст».
Может ли быть вода сухой? Или что такое безопасное пожаротушение?
Сегодня в нашу жизнь прочно вошло слово «инновации», оно употребляется так часто, что кажется, утратило свой первоначальный смысл. Я работаю в компании 3М™ в составе команды технологий для электронной промышленности, и каждый день сталкиваюсь с удивительным миром изобретений 3М™, некоторые из которых вы уже наверняка знаете – наждачная бумага, клейкая лента Scotch®, листочки Post-it®.
Желание Бинга Кросби записывать свои радио программы сподвигло компанию 3М™ к созданию магнитной ленты для звукозаписи, которая стала стандартом для студии звукозаписи и вещания, совершив революцию в индустрии развлечений. Нил Армстронг в 1969 году сделал свой первый шаг по Луне в обуви, подошвы которой были сделаны из материала Thinsulate®, еще одного изобретения компании 3М™. О наших изобретениях можно рассказывать долго и интересно, но сегодня я хотела бы остановиться на одном из них.
Видео
Может быть, кто-то уже слышал про «сухую воду», видел ролики, а которых в аквариум с водой окунают паспорта и книги, работающий телевизор, мобильный телефон или удлинитель, включенный в розетку.
Выглядит потрясающе! Однако, это не фокусы! Эта «сухая вода» не что иное, как инновация компании 3М, газовое огнетушащее вещество Novec® 1230, разработанное нашей компанией для использования в системах газового пожаротушения, более того, это новый класс химических веществ, используемых в международной практике.
Novec® 1230 абсолютно безопасен для электроники!
Интересно? Тогда подробнее:
О нем и о его удивительных свойствах я хотела бы рассказать. Эта тема кажется особенно актуальной сегодня, когда здания строятся гораздо выше, чем могут дотянуться лестницы пожарных машин, и люди не имеют возможности быстро эвакуироваться, дорогостоящие сервера хранят бесценную информацию, существуют объекты, оснащенные сложной автоматикой, на которых требуется постоянное присутствие операторов и беспрерывная работа оборудования, такие, например, как центры управления полетами аэропортов. Простой пример — диспетчеры ЦУПов имеют на своих рабочих местах изолирующие противогазы, в которых, в случае срабатывания системы газового автоматического пожаротушения на основе хладона или углекислого газа, смертельно опасного для человека, они должны продолжать работу в течение 20 минут до переключения работы этого Центра управления на резервный.
Зачем это нужно?
Известно, что последствия тушения пожара зачастую бывают столь же тяжелыми, как и воздействие самого огня. Вода, порошок портят оборудование, документацию, произведения искусства и все ценное, что находится в помещении; газы — инерген, хладон, углекислота воздействуют на материальные ценности не так сильно, но они смертельно опасны для людей, находящихся в защищаемом помещении, поэтому требуют их немедленной эвакуации.
В поиске сочетания параметров эффективности и безопасности пожаротушащих веществ за последние десятилетия сменилось несколько их поколений от углекислоты и инертных газов – до хладонов. Однако в большинстве своем они обладают серьезными ограничениями по применению. Как я упоминал ранее, системы на углекислоте смертельно опасны для человека, а хладоны первого поколения запрещены во всем мире в связи с колоссальным негативным воздействием на атмосферу. А это немаловажный фактор, ведь глобальное потепление идет рекордными темпами. К примеру, ледник на горе Килиманджаро, который по подсчетам ученых должен был растаять к 2015 году, растаял уже в 2005 году
Как мы это придумали
Понимая недостатки существующих агентов для газового пожаротушения, группа ученых 3М не стала модифицировать хладоны, а направила свои усилия в совершенно новое русло. Было принято решение использовать одну из базовых технологических платформ 3М™ – химию перфторированных органических соединений. К слову, эта технология позволяет компании добиваться успеха в области сверхтонкой очистки различных деталей, нанесения защитных покрытий на стекло, металлы и пластик, а также охлаждения электронных устройств.
10-летний период исследовательской работы увенчался настоящим успехом – был создан и введен в международную практику новый класс газовых огнетушащих веществ – фторированные кетоны. Многочисленные тестовые испытания, проведенные ведущими мировыми организациями, специализирующимися в области пожарной безопасности, вызвали удивление у экспертов: фторкетоны оказались не только отличными огнетушащими веществами (с эффективностью аналогичной хладонам), но при этом, показали весьма положительный экологический и токсикологический профиль.
Немного скучной химии
Итак, фторкетоны. Это синтетические органические вещества, в молекуле которых все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродным скелетом атомы фтора. Такие изменения делают вещество инертным с точки зрения взаимодействия с другими молекулами. Почему «сухая» вода?
Novec® 1230 (ФК-5-1-12) (флуорокетон С-6) представляет собой бесцветную прозрачную жидкость со слабовыраженным запахом, которая тяжелее воды в 1,6 раз и, что особенно важно — не проводит электричество. Его диэлектрическая проницаемость — 2,3 (за единицу в качестве эталона принят осушенный азот).
Выход Novec™ 1230 из насадка во время тушения пожара
Инновационные свойства этого огнетушащего вещества объясняются строением его шестиуглеродной молекулы, имеющей слабые связи. Они позволяют Novec® 1230 быстро переходить из жидкого состояния в газообразное и активно поглощать тепловую энергию огня. Подавление пожара осуществляется за счет эффекта охлаждения (70%). Также происходит химическая реакция ингибирования пламени (30%). При этом не снижается концентрация кислорода в помещении (что важно для увеличения времени эвакуации людей из помещения). Вещество мгновенно испаряется, не вступая в химические реакции, что позволяет не наносить ущерб материалам и дорогостоящему оборудованию, а диэлектрические свойства предотвращают короткое замыкание.
Как это работает?
Другое важное свойство фторкетонов — крайне низкая растворимость в воде, которая не позволяет веществу пройти через клеточные мембраны в организм, т.е. обеспечивает их низкую токсичность и высокую теплоемкость паров, приводящую к активному охлаждению пламени и его тушению. А это значит, что люди, находящиеся в помещении в момент срабатывания системы, не подвергаются опасности. Системой пожаротушения на основе Novec® 1230 оборудованы Центры управления полетами аэропортов Внуково и Кольцово, диспетчеры могут выполнять свою работу при срабатывании системы не подвергая свою жизнь риску.
Как это воздействует на человека?
Отдельно остановлюсь на таком показателе как степень безопасности пожаротушащего агента для людей. Она определяется разницей между рабочей концентрацией и предельно допустимой концентрацией. В мировой практике применяется параметр, называемый NOAEL (No Observed Adverse Effect Level — концентрация, не вызывающая вредного воздействия). Он устанавливает пороговую концентрацию веществ по кардиосенсибилизирующему и кардиотоксическому воздействию на организм. Иногда эту разницу называют запасом безопасности, который компенсирует неточности в расчете количества газового агента в системе, неравномерность распределения по объему помещения, использование повышающих коэффициентов для расчетной концентрации и другие факторы. Отрицательное значение этого параметра свидетельствует об опасности агента в рабочей концентрации после срабатывания системы.
Так, системы, использующие «инертные» газы (не поддерживающие горение), используют принцип тушения огня путем разбавления кислорода воздуха до значений, значительно ниже уровня в нормальной воздушной среде (12-13% против 21% в обычном воздухе). Это приводит к риску возникновения удушья у находящихся в помещении людей, хотя токсическим действием такие газы не обладают. Отдельно следует сказать об углекислом газе, для которого рабочие концентрации всегда являются смертельными для человека. Это связано с его физиологическим воздействием на организм при концентрациях выше 5% (для сравнения нормативная огнетушащая концентрация для СО2 составляет 35%).
Химические агенты не снижают концентрацию кислорода в помещении. Поэтому для них решающим фактором безопасности для персонала является коэффициент запаса, рассмотренный ранее. Для помещений, где по производственной необходимости могут находиться люди, пусть даже и кратковременно, следует выбирать агенты с максимальным запасом безопасности.
По-поводу экологии
Теперь об экологической составляющей огнетушащих веществ. Особенно в условиях международной интеграции и ратификации на территории РФ документов, принятых мировым сообществом. Примером может служить исполнение Россией обязательств по Монреальскому протоколу, которое привело к запрету производства, импорта и использования на территории нашей страны многих газовых огнетушащих веществ, обладающих озоноразрушающими свойствами. На очереди – сокращение выбросов агентов с высоким потенциалом глобального потепления, среди которых, большую долю занимают хладоны для пожаротушения.
Ратификация Киотского протокола в России (Федеральный закон от 4 ноября 2004 г. N 128-ФЗ «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата») также предусматривает постепенное сокращение таких выбросов.
В 2011 году на конференции ООН по изменению климата сразу несколько стран выступили с инициативой ввести запрет на использование хладона-23 и режим строгого контроля объемов потребления и постепенного сокращения выбросов основных хладонов для пожаротушения (хладон-125, хладон-227 и др.). Такие меры жизненно необходимы, поскольку иначе удержать процесс глобального потепления в рамках, определенных учеными в качестве умеренно опасных для земного климата, просто невозможно. Результаты этих инициатив не заставили себя долго ждать: первым внедрить эти новые меры экологической безопасности решили страны Европейского Союза. В настоящее время соответствующие поправки к законодательству ЕС находятся на утверждении. На очереди и другие участники международного сообщества, ведь проблема глобальных изменений в климате нашей планеты является общей для всех стран.
При выпуске Novec® 1230 в атмосферу, фторкетоны легко разрушаются в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолета, агент удаляется из окружающей среды в течение 5 суток. Отсутствует также кумулятивный эффект, свойственный хладонам, т.е. вещество не сохраняется в атмосфере десятилетиями и даже столетиями.
Для сравнения, выпуск установки газового пожаротушения (ГПТ) на основе хладона (348 кг хладона 227), равносилен выбросу в атмосферу 1 008 926 кг CO2, что сравнимо с годовым выбросом СО2 от 211 легковых автомобилей. Выпуск установки ГПТ на основе фторкетонов (401 кг Novec® 1230) равносилен выбросу 401 кг CO2 (0,07 машины в год). Его также можно соизмерить с выбросом углекислого газа от жизнедеятельности одной коровы в течение одного месяца.
Именно поэтому фторкетон ФК-5-1-12 (Novec® 1230) очень быстро был включен во все международные и региональные стандарты по газовому пожаротушению, составив серьезную конкуренцию старому классу агентов – хладонам, к которым накопилось немало вопросов, как у экологов, так и у специалистов по противопожарной защите.
Где можно встретить
Говоря о перечне объектов, которые можно защищать от пожара такими установками, следует иметь в виду, что по российским и международным сертификатам установками с ГОТВ Novec® 1230 можно тушить возгорания твердых горючих материалов, включая бумажные архивы без доступа пожарных, легковоспламеняющихся жидкостей и оборудования под напряжением. Таким образом, покрываются практически все задачи защиты особо ценных объектов предприятия.
Установка Novec® 1230
Сейчас прорабатывается вопрос сертификации агента для тушения пожаров класса C (т.е. горючих газов) — последний вариант из возможных. При этом создание специальных условий для оборудования не требуется — установки могут эксплуатироваться при температурах от минус 20°С до плюс 50°С. Это требования к условиям расположения самих баллонов. В помещении, куда производится выпуск, температура может существенно отличаться от приведенных значений, как в меньшую, так и в большую сторону. Есть примеры использования систем на объектах в условиях сурового климата, в этом случае модули системы устанавливаются в теплоизолированный отсек.
Подводя итог вышесказанному, можно констатировать, что окончательный выбор агента пожаротушения зависит от критериев, важных для каждого из нас: эффективность и стоимость, соответствие нормативно-техническим стандартам, безопасность для человека и окружающей среды. Именно этими критериями и руководствовались ученые компании 3М, создавая фторкетон Novec®1230.
Мечта любого программиста :)
Надеемся, наш рассказ был интересным и познавательным. Мы хотели познакомить вас с одним из ключевых продуктов компании на российском рынке.
Более подробную информацию вы можете узнать на нашем сайте.
- Поделитесь мнением, удалась ли нам пилотная статья?
- Интересно ли вам узнать больше о компании 3М и других ее продуктах?
Будем рады ответить на любые ваши вопросы, а также с удовольствием выслушаем ваши замечания/предложения для будущих публикаций!
Автор: 3MRussia
