Højtryksvandtågesystem
Indledning
Vandtågeprincip
Vandtåge er i NFPA 750 defineret som en vandtåge, som Dv0,99, for den flowvægtede kumulative volumetriske fordeling af vanddråber, er mindre end 1000 mikron ved det minimale designdriftstryk for vandtågedysen. Vandtågesystemet arbejder ved højtryk for at levere vand som en fin forstøvet tåge. Denne tåge omdannes hurtigt til damp, der kvæler ilden og forhindrer yderligere ilt i at nå den. Samtidig skaber fordampningen en betydelig køleeffekt.
Vand har fremragende varmeabsorberende egenskaber, der absorberer 378 KJ/Kg. og 2257 KJ/Kg. at konvertere til damp, plus ca. 1700:1 udvidelse ved at gøre det. For at udnytte disse egenskaber skal overfladearealet af vanddråberne optimeres og deres transittid (før de rammer overflader) maksimeres. Derved kan brandslukning af overfladeflammende brande opnås ved en kombination af
1.Varmeudvinding fra ilden og brændsel
2.Iltreduktion ved dampkvælning ved flammefronten
3.Blokering af strålevarmeoverførsel
4.Køling af forbrændingsgasser
For at en brand skal overleve, er den afhængig af tilstedeværelsen af de tre elementer i 'ildtrekanten': ilt, varme og brændbart materiale. Fjernelse af et hvilket som helst af disse elementer vil slukke en brand. Et højtryksvandtågesystem går længere. Det angriber to elementer i ildtrekanten: ilt og varme.
De helt små dråber i et højtryksvandtågesystem absorberer hurtigt så meget energi, at dråberne fordamper og omdannes fra vand til damp på grund af det store overfladeareal i forhold til den lille vandmasse. Det betyder, at hver dråbe vil udvide sig cirka 1700 gange, når man kommer tæt på det brændbare materiale, hvorved ilt og brændbare gasser fortrænges fra ilden, hvilket betyder, at forbrændingsprocessen i stigende grad kommer til at mangle ilt.
For at bekæmpe en brand spreder et traditionelt sprinklersystem vanddråber over et givet område, som absorberer varme for at afkøle rummet. På grund af deres store størrelse og relativt lille overflade vil hoveddelen af dråberne ikke absorbere nok energi til at fordampe, og de falder hurtigt til gulvet som vand. Resultatet er en begrænset køleeffekt.
Derimod består højtryksvandtåge af meget små dråber, som falder langsommere. Vandtåge dråber har et stort overfladeareal i forhold til deres masse, og under deres langsomme nedstigning mod gulvet absorberer de meget mere energi. En stor del af vandet vil følge mætningslinjen og fordampe, hvilket betyder, at vandtåge optager meget mere energi fra omgivelserne og dermed ilden.
Derfor afkøler højtryksvandtåge mere effektivt pr. liter vand: op til syv gange bedre, end der kan opnås med en liter vand brugt i et traditionelt sprinkleranlæg.
Indledning
Vandtågeprincip
Vandtåge er i NFPA 750 defineret som en vandtåge, som Dv0,99, for den flowvægtede kumulative volumetriske fordeling af vanddråber, er mindre end 1000 mikron ved det minimale designdriftstryk for vandtågedysen. Vandtågesystemet arbejder ved højtryk for at levere vand som en fin forstøvet tåge. Denne tåge omdannes hurtigt til damp, der kvæler ilden og forhindrer yderligere ilt i at nå den. Samtidig skaber fordampningen en betydelig køleeffekt.
Vand har fremragende varmeabsorberende egenskaber, der absorberer 378 KJ/Kg. og 2257 KJ/Kg. at konvertere til damp, plus ca. 1700:1 udvidelse ved at gøre det. For at udnytte disse egenskaber skal overfladearealet af vanddråberne optimeres og deres transittid (før de rammer overflader) maksimeres. Derved kan brandslukning af overfladeflammende brande opnås ved en kombination af
1.Varmeudvinding fra ilden og brændsel
2.Iltreduktion ved dampkvælning ved flammefronten
3.Blokering af strålevarmeoverførsel
4.Køling af forbrændingsgasser
For at en brand skal overleve, er den afhængig af tilstedeværelsen af de tre elementer i 'ildtrekanten': ilt, varme og brændbart materiale. Fjernelse af et hvilket som helst af disse elementer vil slukke en brand. Et højtryksvandtågesystem går længere. Det angriber to elementer i ildtrekanten: ilt og varme.
De helt små dråber i et højtryksvandtågesystem absorberer hurtigt så meget energi, at dråberne fordamper og omdannes fra vand til damp på grund af det store overfladeareal i forhold til den lille vandmasse. Det betyder, at hver dråbe vil udvide sig cirka 1700 gange, når man kommer tæt på det brændbare materiale, hvorved ilt og brændbare gasser fortrænges fra ilden, hvilket betyder, at forbrændingsprocessen i stigende grad kommer til at mangle ilt.
For at bekæmpe en brand spreder et traditionelt sprinklersystem vanddråber over et givet område, som absorberer varme for at afkøle rummet. På grund af deres store størrelse og relativt lille overflade vil hoveddelen af dråberne ikke absorbere nok energi til at fordampe, og de falder hurtigt til gulvet som vand. Resultatet er en begrænset køleeffekt.
Derimod består højtryksvandtåge af meget små dråber, som falder langsommere. Vandtåge dråber har et stort overfladeareal i forhold til deres masse, og under deres langsomme nedstigning mod gulvet absorberer de meget mere energi. En stor del af vandet vil følge mætningslinjen og fordampe, hvilket betyder, at vandtåge optager meget mere energi fra omgivelserne og dermed ilden.
Derfor afkøler højtryksvandtåge mere effektivt pr. liter vand: op til syv gange bedre, end der kan opnås med en liter vand brugt i et traditionelt sprinkleranlæg.
1.3 Højtryksvandtågesystem Introduktion
Højtryksvandtågesystemet er et unikt brandslukningssystem. Vand presses gennem mikrodyser ved meget højt tryk for at skabe en vandtåge med den mest effektive dråbestørrelsesfordeling til brandbekæmpelse. Slukningseffekterne giver optimal beskyttelse ved afkøling, på grund af varmeabsorption, og inertering på grund af vandets ekspansion ca. 1.700 gange, når det fordamper.
1.3.1 Nøglekomponenten
Specialdesignede vandtågedyser
Højtryksvandtågedyserne er baseret på teknikken til de unikke Micro-dyser. På grund af deres specielle form får vandet en kraftig roterende bevægelse i hvirvelkammeret og omdannes ekstremt hurtigt til en vandtåge, der med stor hastighed sprøjtes ind i ilden. Den store sprøjtevinkel og sprøjtemønsteret af mikrodyser muliggør en høj afstand.
Dråberne, der dannes i dysehovederne, skabes ved hjælp af mellem 100-120 bars tryk.
Efter en række intensive brandtests samt mekaniske og materialetests er dyserne specialfremstillet til højtryksvandtåge. Alle test udføres af uafhængige laboratorier, så selv de meget strenge krav til offshore opfyldes.
Pumpe design
Intensiv forskning har ført til skabelsen af verdens letteste og mest kompakte højtrykspumpe. Pumper er multiaksiale stempelpumper lavet i korrosionsbestandigt rustfrit stål. Det unikke design bruger vand som smøremiddel, hvilket betyder, at rutinemæssig service og udskiftning af smøremidler ikke er nødvendig. Pumpen er beskyttet af internationale patenter og er meget udbredt i mange forskellige segmenter. Pumperne tilbyder op til 95 % energieffektivitet og meget lav pulsering, hvilket reducerer støj.
Meget korrosionssikre ventiler
Højtryksventiler er lavet af rustfrit stål og er meget korrosions- og smudsafvisende. Manifoldblokdesignet gør ventilerne meget kompakte, hvilket gør dem meget nemme at installere og betjene.
1.3.2 Fordele ved højtryksvandtågesystem
Fordelene ved højtryksvandtågesystemet er enorme. Kontrol/slukning af branden på få sekunder, uden brug af kemiske tilsætningsstoffer og med minimalt vandforbrug og tæt på ingen vandskade, er det et af de mest miljøvenlige og effektive brandslukningssystemer, der findes, og er fuldstændig sikkert for mennesker.
Minimum brug af vand
• Begrænset vandskade
• Minimal skade i det usandsynlige tilfælde af utilsigtet aktivering
• Mindre behov for et pre-action system
• En fordel, hvor der er vandfangstpligt
• Et reservoir er sjældent nødvendigt
• Lokal beskyttelse giver dig hurtigere brandslukning
• Mindre nedetid på grund af lav brand- og vandskade
• Reduceret risiko for tab af markedsandele, da produktionen hurtigt kommer i gang igen
• Effektiv – også til bekæmpelse af oliebrande
• Lavere vandforsyningsregninger eller skatter
Små rustfri stålrør
• Nem at installere
• Let at håndtere
• Vedligeholdelsesfri
• Attraktivt design for lettere inkorporering
• Høj kvalitet
• Høj holdbarhed
• Omkostningseffektiv ved akkordarbejde
• Pressfitting for hurtig montering
• Let at finde plads til rør
• Let at eftermontere
• Let at bøje
• Behøver få beslag
Dyser
• Køleevne muliggør montering af glasrude i branddøren
• Høj afstand
• Få dyser – arkitektonisk attraktiv
• Effektiv køling
• Vindueskøling – muliggør køb af billigere glas
• Kort installationstid
• Æstetisk design
1.3.3 Standarder
1. NFPA 750 – udgave 2010
2 SYSTEMbeskrivelse og komponenter
2.1 Introduktion
HPWM-systemet vil bestå af et antal dyser forbundet med rustfri stålrør til en højtryksvandkilde (pumpeenheder).
2.2 Dyser
HPWM-dyser er præcisionsudviklede enheder, designet afhængigt af systemapplikationen til at levere en vandtågeudledning i en form, der sikrer brandbekæmpelse, kontrol eller slukning.
2.3 Sektionsventiler – Åbent dysesystem
Sektionsventiler leveres til vandtågebrandslukningsanlægget for at adskille de enkelte brandsektioner.
Sektionsventiler fremstillet af rustfrit stål til hver af de sektioner, der skal beskyttes, leveres til montering i rørsystemet. Sektionsventilen er normalt lukket og åbnet, når brandslukningsanlægget er i drift.
Et sektionsventilarrangement kan grupperes sammen på en fælles manifold, og derefter installeres det individuelle rør til de respektive dyser. Sektionsventilerne kan også leveres løse til montering i rørsystemet på egnede steder.
Sektionsventilerne bør placeres uden for de beskyttede rum, hvis ikke andet er blevet dikteret af standarder, nationale regler eller myndigheder.
Sektionsventilernes dimensionering er baseret på hver af de enkelte sektioners designkapacitet.
Systemsektionsventilerne leveres som en elektrisk drevet motorventil. Motordrevne sektionsventiler kræver normalt et 230 VAC signal for drift.
Ventilen er formonteret sammen med en trykafbryder og afspærringsventiler. Muligheden for at overvåge afspærringsventilerne er også tilgængelig sammen med andre varianter.
2.4Pumpeenhed
Pumpenheden vil typisk fungere mellem 100 bar og 140 bar med en enkelt pumpe flowhastighed på 100 l/min. Pumpesystemer kan bruge en eller flere pumpenheder forbundet via en manifold til vandtågesystemet for at opfylde kravene til systemdesign.
2.4.1 Elektriske pumper
Når systemet er aktiveret, vil kun én pumpe blive startet. For systemer, der indeholder mere end én pumpe, vil pumperne blive startet sekventielt. Skulle flowet stige på grund af åbning af flere dyser; den eller de ekstra pumper starter automatisk. Kun så mange pumper, som er nødvendige for at holde flowet og driftstrykket konstant med systemdesignet, vil fungere. Højtryksvandtågesystemet forbliver aktiveret, indtil kvalificeret personale eller brandvæsenet manuelt lukker systemet.
Standard pumpeenhed
Pumpenheden er en enkelt kombineret glidemonteret pakke, der består af følgende enheder:
| Filterenhed | Buffertank (Afhænger af indløbstrykket og pumpetypen) |
| Tankoverløb og niveaumåling | Tankindløb |
| Returrør (kan med fordel føres til udløb) | Indløbsmanifold |
| Sugeledningsmanifold | HP pumpenhed(er) |
| Elmotor(er) | Trykmanifold |
| Pilot pumpe | Kontrolpanel |
2.4.2Pumpenhedens panel
Motorstarterens kontrolpanel er som standard monteret på pumpeenheden.
Fælles strømforsyning som standard: 3x400V, 50 Hz.
Pumpen/pumperne er som standard direkte startet. Start-trekantstart, blød start og frekvensomformerstart kan leveres som valgmuligheder, hvis der er behov for reduceret startstrøm.
Hvis pumpeenheden består af mere end én pumpe, er der indført en tidsstyring til gradvis kobling af pumperne for at opnå et minimum af startbelastning.
Kontrolpanelet har en RAL 7032 standardfinish med en indtrængningsbeskyttelsesgrad på IP54.
Start af pumperne opnås som følger:
Tørre systemer – Fra en spændingsfri signalkontakt, der findes på branddetektionssystemets kontrolpanel.
Våde systemer – Fra et trykfald i systemet, overvåget af pumpeenhedens motorkontrolpanel.
Pre-action system – Behov for indikationer fra både et fald i lufttrykket i systemet og en voltfri signalkontakt tilvejebragt på branddetektionssystemets kontrolpanel.
2.5Information, tabeller og tegninger
2.5.1 Dyse
Der skal udvises særlig forsigtighed for at undgå forhindringer ved design af vandtågesystemer, især ved brug af dyser med lavt flow og små dråbestørrelser, da deres ydeevne vil blive negativt påvirket af forhindringer. Dette skyldes i høj grad, at fluxtætheden opnås (med disse dyser) ved, at den turbulente luft i rummet tillader tågen at sprede sig jævnt i rummet - hvis der er en hindring, vil tågen ikke være i stand til at opnå sin fluxtæthed i rummet da det vil blive til større dråber, når det kondenserer på forhindringen og drypper i stedet for at sprede sig jævnt i rummet.
Størrelsen og afstanden til forhindringer afhænger af dysetypen. Oplysningerne kan findes på databladene for den specifikke dyse.
Fig 2.1 Dyse
2.5.2 Pumpeenhed
| Type | Produktion l/min | Magt KW | Standard pumpeenhed med kontrolpanel L x B x H mm | Oulet mm | Pumpenhedens vægt 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 Pumpeenhed
2.5.3 Standard ventilsamlinger
Standard ventilsamlinger er vist under Fig. 3.3.
Denne ventilsamling anbefales til flersektionssystemer, der tilføres fra samme vandforsyning. Denne konfiguration vil tillade, at andre sektioner forbliver operative, mens der udføres vedligeholdelse på en sektion.
Fig 2.3 – Standardsektionsventilsamling – Tørrørssystem med åbne dyser
