Testy pożarowe domowych systemów tryskaczowych pokazują, że ich wcześniejsze uruchamianie się i „szybsze” ampułki przyczyniają się do lekkiej poprawy skuteczności w czasie typowego pożaru w domu, który może zacząć się np. od zapalenia się obitego tapicerką fotela. Dysze wytwarzające mgłę wodną zwiększają skuteczność przez zmniejszenie ognia i temperatur gazu pod sufitem nad ogniem i w pozostałej części pomieszczenia.
W Szwecji w pożarach domów ginie około 90 osób rocznie. Chociaż prawdopodobieństwo zginięcia w takim pożarze zmalało, jeśli weźmie się pod uwagę dłuższy okres, liczba ofiar jest co roku mniej więcej taka sama od kilkudziesięciu lat pomimo wprowadzenia czujek dymu i, w ostatnich latach, niewywołujących pożaru papierosów, przenośnych systemów tryskaczowych i osłon kuchenek.
Pierwsze domowe instalacje tryskaczowe powstały w USA we wczesnych latach 70. Dane pochodzące stamtąd i z innych krajów wskazują na to, że zmniejszają one liczbę ofiar śmiertelnych, obrażeń i szkód spowodowanych pożarami w domach, a zatem ograniczają również koszty związane z usuwaniem ich skutków. Opisywaną technikę wprowadzono w Szwecji po roku 2000, a od 2012 r. stała się obowiązkowa w nowo budowanych mieszkaniach dla osób wymagających opieki oraz w szpitalach. Stałe systemy gaszenia mgłą wodną, które mają potencjalnie mniejsze zużycie wody, są alternatywą dla tradycyjnych domowych instalacji tryskaczowych. W ostatnich latach nastąpił wzrost użycia przenośnych systemów tryskaczowych w istniejących miejscach zamieszkania wymagających lepszej ochrony przed pożarem. Należą do nich domy ludzi starszych, palaczy, osób z demencją i niepełnosprawnych, a także domy opieki. W wielu udokumentowanych przypadkach przenośne systemy tryskaczowe zapobiegły śmierci w pożarze. Nie zbadano jednak ich wpływu na statystyki szwedzkie.
Poprawa skuteczności dzięki wcześniejszemu uruchomieniu
Szwedzkie instytuty badawcze przeprowadziły serię testów pożarowych tradycyjnych domowych instalacji tryskaczowych, a także kilku różnych typów dysz wytwarzających mgłę wodną i przenośnych systemów tryskaczowych. Głównym celem było zbadanie, czy możliwe jest poprawienie skuteczności tradycyjnych domowych instalacji tryskaczowych, jeżeli podczas pożaru zostaną uruchomione wcześniej. Osiągnięto to dzięki użyciu ampułki o niższej bezwładności cieplnej (niższej wartości współczynnika RTI) i niższej niż normalnie stosowanej temperaturze uruchomienia tryskacza. Drugim celem testów było zbadanie skuteczności dysz rozpraszających mgłę wodną. Te dysze zostały uruchomione na skutek pęknięcia ampułki pod wpływem ciepła wydzielanego podczas pożaru. Przenośny system tryskaczowy, który testowano, został uruchomiony w wyniku wykrycia dymu i ciepła przez system sygnalizacji pożarowej, co miało wpływ na nieco wcześniejsze zadziałanie.
Pożar autentycznego tapicerskiego fotela i jego imitacji
Testy przeprowadzono z zachowaniem podobieństwa do warunków panujących w małym pokoju domowym, a zastosowane źródła pożaru to mocno uproszczona imitacja fotela obitego tapicerką i autentyczny tapicerski fotel kupiony od firmy meblarskiej. W celu oceny skuteczności systemu ochrony przeciwpożarowej zmierzono temperaturę powierzchni termometrów płytowych umieszczonych przed źródłem pożaru testowego i temperatury gazów (przy suficie bezpośrednio nad ogniem i na wysokości oczu w pokoju testowym). Ponadto zmierzono stężenie tlenku węgla (CO) w konkretnym punkcie w pomieszczeniu testowym. W celu uzyskania wartości referencyjnych przeprowadzono również testy swobodnego spalania dla obu scenariuszy pożarowych.
Fot. 1. Pożar autentycznego tapicerskiego fotela.
Zdjęcia zostały zrobione na krótko przed uruchomieniem się tryskacza (z trzymilimetrową ampułką pękająca w temperaturze 68°C), dwie minuty po jego uruchomieniu się oraz po teście.
Wydatek wody wynosił 30,3 l/min.
Zdjęcie: Magnus Arvidson, RISE Fire Research
Wymiary pomieszczenia testowego to 3,66 x 3,66 m, przy czym sufit był na wysokości 2,5 m. Odpowiada to wymiarom 12 x 12 ft, co jest minimalnym obszarem pokrycia przez domowe tryskacze uwzględnianym przez Underwriters Laboratories Inc. Pomieszczenie testowe miało zwykły otwór drzwiowy w jednej ze ścian.
Lekkie polepszenie skuteczności dzięki wcześniejszej aktywacji
Wyniki prób pokazują, że wcześniejsze uruchomienie domowych tryskaczy przyczynia się do pewnej poprawy skuteczności przy wydatku wody 30,3 l/min (co odpowiada gęstości wypływu 2,05 mm/min). To, że zwiększenie skuteczności jest stosunkowo niewielkie, jest prawdopodobnie spowodowane tym, że wydatek wody jest zbyt niski, by stłumić pożar w chwili uruchomienia instalacji. Fotografia 1 pokazuje jeden z testów z użyciem oryginalnego fotela obitego tapicerką, w którym to teście wydatek wody charakteryzujący domową instalację tryskaczową wynosił 30,3 l/min.
Rys. 1. Temperatura gazu przy suficie w czasie rozpoczęcia palenia się autentycznego tapicerskiego fotela w każdym z testów z użyciem domowej instalacji tryskaczowej
Powyższą hipotezę potwierdza znaczne poprawienie się skuteczności, gdy wydatek wody w domowej instalacji tryskaczowej został podwojony i wynosił 60,6 l/min. Wyższy wydatek wody częściowo odzwierciedla warunki rzeczywiste o tyle, o ile wydatek ten jest wyższy, gdy pierwszy tryskacz systemu jest uruchomiony. Ponadto wydatek wody odpowiadał gęstości wypływu wynoszącej 4,1 mm/min, stosowanej w wyższych budynkach mieszkalnych i tam, gdzie mieszkańcy potrzebują pomocy w trakcie ewakuacji. Na rysunku 1 pokazano temperaturę gazu pod sufitem, jaka panowała, gdy zaczął palić się obity tapicerką fotel, we wszystkich testach, w których użyto domowych instalacji tryskaczowych.
Domowe instalacje tryskaczowe zostały opracowane z myślą o różnych warunkach mieszkaniowych, a praktycznym celem było zapobieganie zapaleniu się gazów oraz przeskokowi płomieni do sąsiednich pomieszczeń i w ten sposób powstrzymywanie tworzenia się skrajnie trudnych warunków, a także dawanie większej szansy na ewakuację. Testy wykazały, że dzięki domowej instalacji tryskaczowej warunki w pomieszczeniu objętym pożarem nadają się do przetrwania, przynajmniej w pewnej odległości od źródła pożaru. Tuż obok źródła pożaru odnotowano wysokie temperatury powierzchni termometrów płytowych (duże wydzielanie się ciepła) i zarówno imitacja, jak i oryginalny fotel zostały poważnie uszkodzone na skutek pożaru, niezależnie od wydatku wody w domowej instalacji tryskaczowej.
Fot. 2. Pożar autentycznego tapicerskiego fotela.
Zdjęcia zostały zrobione na krótko przed uruchomieniem się dyszy systemu gaszącego mgłą wodną wyposażonej w trzymilimetrową ampułkę pękającą w temperaturze 57°C, dwie minuty po jej uruchomieniu się oraz po teście.
Wydatek wody wynosił 32 l/min przy ciśnieniu 5,2 b.
Zdjęcie: Magnus Arvidson, RISE Fire Research
Znaczna poprawa skuteczności dzięki dyszom wytwarzającym mgłę wodną
Wydatek wody w przypadku dysz wytwarzających mgłę wodną wahał się między 17,2 a 36,7 l/min, a w przypadku przenośnego systemu tryskaczowego wynosił 8,2 l/min.
Znaczną poprawę skuteczności ze względu na zmniejszenie ognia oraz niższą temperaturę gazu pod sufitem nad miejscem pożaru i w całym pomieszczeniu testowym osiągnięto dzięki użyciu systemu z dyszami wytwarzającymi mgłę wodną i przenośnego systemu tryskaczowego. Takie same albo lepsze wyniki uzyskano przy użyciu mniej więcej połowy ilości wody z domowej instalacji tryskaczowej. Uszkodzenia zarówno imitacji, jak i autentycznego tapicerskiego fotela były jednak tak rozległe we wszystkich testach z użyciem dyszy wytwarzającej mgłę wodną, że przetrwanie człowieka tuż obok ognia jest w takich warunkach wątpliwe. Fotografia 2 przedstawia jeden z testów z wykorzystaniem dysz oraz oryginalnego tapicerskiego fotela jako źródła pożaru. Dysza, którą testowano, była wyposażona w ampułkę o średnicy 3 mm i temperaturze pęknięcia 57°C, a wydatek wody wynosił 32 l/min przy ciśnieniu 5,2 b, co było porównywalne do warunków w teście domowej instalacji tryskaczowej zaprezentowanej na rysunku 1, jednak wyniki były znacznie lepsze.
Rys. 2. Temperatura gazu przy suficie w czasie rozpoczęcia palenia się autentycznego tapicerskiego fotela w każdym z testów z użyciem systemu gaszącego mgłą wodną
Na rysunku 2 przedstawiono temperaturę gazu pod sufitem, jaka panowała, gdy podpalono autentyczny tapicerski fotel, w każdym z testów z użyciem dysz wytwarzających mgłę wodną.
Podczas testów można było zaobserwować (jest to subiektywna obserwacja), że palenie się oryginalnego, dostępnego w sprzedaży fotela z tapicerką jest niespodziewanie gwałtowne i intensywne nawet w przypadku stosunkowo małego źródła zapłonu. Czas wypełniania się domowego pomieszczenia dymem i ogniem do momentu gwałtownego zapalenia się gazów jest krótki. Domowe instalacje tryskaczowe i inne, alternatywne systemy przeciwpożarowe odgrywają zatem ważną rolę w ograniczaniu konsekwencji pożaru.
Więcej informacji jest dostępnych w raporcie 2017:40
W 2010 r. szwedzka agencja MSB (Myndigheten för samhällsskydd och beredskap) przyjęła koncepcję całkowitego unikania poważnych obrażeń i ofiar śmiertelnych jako konsekwencji pożarów w Szwecji. Ze względu na to, że w Szwecji najwięcej śmiertelnych ofiar pożarów to ofiary pożarów domów, zmniejszenie ich liczby ma ogromne znaczenie. Inicjatywą zmierzającą do osiągnięcia tego celu było wezwanie w 2014 r. przez agencję do zaproponowania funduszy na badania. Zaakceptowano trzy propozycje badań. Jedna z nich to projekt Analysis of fire safety physical determinants and technical measures to decrease the number of casualties in residential fires, w którym określone są czynniki techniczne, które mogą mieć wpływ na liczbę śmiertelnych ofiar pożarów w domach, oraz potencjalne rozwiązania.
Opisane tutaj testy zostały przeprowadzone w ramach tego projektu i są szczegółowo przedstawione w raporcie 2017:40 An evaluation of residential sprinklers and water mist nozzles in a residential area fire scenario szwedzkiej niezależnej państwowej instytucji badawczej RISE.
Magnus Arvidson
e-mail:magnus.arvidson@ri.se
Tłumaczenie: Paweł Karczmarzyk