Høytrykks vanntåkesystem
Introduksjon
Vanntåkeprinsipp
Vanntåke er definert i NFPA 750 som en vannspray som Dv0,99, for den strømningsvektede kumulative volumetriske fordelingen av vanndråper, er mindre enn 1000 mikron ved det laveste driftstrykket for vanntåkedysen. Vanntåkesystemet arbeider ved høyt trykk for å levere vann som en fin forstøvet tåke. Denne tåken omdannes raskt til damp som kveler brannen og hindrer mer oksygen i å nå den. Samtidig skaper fordampningen en betydelig kjøleeffekt.
Vann har utmerkede varmeabsorberende egenskaper som absorberer 378 KJ/Kg. og 2257 KJ/Kg. å konvertere til steam, pluss ca 1700:1 utvidelse ved å gjøre det. For å utnytte disse egenskapene må overflatearealet til vanndråpene optimaliseres og deres transporttid (før de treffer overflater) maksimeres. Ved å gjøre dette kan brannslukking av overflateflammende branner oppnås ved en kombinasjon av
1.Varmeuttak fra brann og brensel
2.Oksygenreduksjon ved dampkvelning ved flammefronten
3.Blokkering av strålevarmeoverføring
4.Avkjøling av forbrenningsgasser
For at en brann skal overleve, er den avhengig av tilstedeværelsen av de tre elementene i "branntrekanten": oksygen, varme og brennbart materiale. Fjerning av ett av disse elementene vil slukke en brann. Et høytrykksvanntåkesystem går lenger. Den angriper to elementer i branntrekanten: oksygen og varme.
De svært små dråpene i et vanntåkesystem med høy trykk absorberer raskt så mye energi at dråpene fordamper og forvandles fra vann til damp, på grunn av det høye overflatearealet i forhold til den lille vannmassen. Dette betyr at hver dråpe vil utvide seg omtrent 1700 ganger når man kommer nær det brennbare materialet, hvorved oksygen og brennbare gasser vil fortrenges fra brannen, noe som betyr at forbrenningsprosessen i økende grad vil mangle oksygen.
For å bekjempe en brann sprer et tradisjonelt sprinklersystem vanndråper over et gitt område, som absorberer varme for å avkjøle rommet. På grunn av sin store størrelse og relativt lille overflate vil hoveddelen av dråpene ikke absorbere nok energi til å fordampe, og de faller raskt ned på gulvet som vann. Resultatet er en begrenset kjøleeffekt.
Derimot består høytrykksvanntåke av svært små dråper, som faller saktere. Vanntåkedråper har et stort overflateareal i forhold til massen, og under sin sakte nedstigning mot gulvet absorberer de mye mer energi. En stor mengde av vannet vil følge metningslinjen og fordampe, noe som betyr at vanntåke absorberer mye mer energi fra omgivelsene og dermed brannen.
Det er derfor høytrykksvanntåke kjøler mer effektivt per liter vann: opptil syv ganger bedre enn det som kan oppnås med én liter vann brukt i et tradisjonelt sprinkleranlegg.
Introduksjon
Vanntåkeprinsipp
Vanntåke er definert i NFPA 750 som en vannspray som Dv0,99, for den strømningsvektede kumulative volumetriske fordelingen av vanndråper, er mindre enn 1000 mikron ved det laveste driftstrykket for vanntåkedysen. Vanntåkesystemet arbeider ved høyt trykk for å levere vann som en fin forstøvet tåke. Denne tåken omdannes raskt til damp som kveler brannen og hindrer mer oksygen i å nå den. Samtidig skaper fordampningen en betydelig kjøleeffekt.
Vann har utmerkede varmeabsorberende egenskaper som absorberer 378 KJ/Kg. og 2257 KJ/Kg. å konvertere til steam, pluss ca 1700:1 utvidelse ved å gjøre det. For å utnytte disse egenskapene må overflatearealet til vanndråpene optimaliseres og deres transporttid (før de treffer overflater) maksimeres. Ved å gjøre dette kan brannslukking av overflateflammende branner oppnås ved en kombinasjon av
1.Varmeuttak fra brann og brensel
2.Oksygenreduksjon ved dampkvelning ved flammefronten
3.Blokkering av strålevarmeoverføring
4.Avkjøling av forbrenningsgasser
For at en brann skal overleve, er den avhengig av tilstedeværelsen av de tre elementene i "branntrekanten": oksygen, varme og brennbart materiale. Fjerning av ett av disse elementene vil slukke en brann. Et høytrykksvanntåkesystem går lenger. Den angriper to elementer i branntrekanten: oksygen og varme.
De svært små dråpene i et vanntåkesystem med høy trykk absorberer raskt så mye energi at dråpene fordamper og forvandles fra vann til damp, på grunn av det høye overflatearealet i forhold til den lille vannmassen. Dette betyr at hver dråpe vil utvide seg omtrent 1700 ganger når man kommer nær det brennbare materialet, hvorved oksygen og brennbare gasser vil fortrenges fra brannen, noe som betyr at forbrenningsprosessen i økende grad vil mangle oksygen.
For å bekjempe en brann sprer et tradisjonelt sprinklersystem vanndråper over et gitt område, som absorberer varme for å avkjøle rommet. På grunn av sin store størrelse og relativt lille overflate vil hoveddelen av dråpene ikke absorbere nok energi til å fordampe, og de faller raskt ned på gulvet som vann. Resultatet er en begrenset kjøleeffekt.
Derimot består høytrykksvanntåke av svært små dråper, som faller saktere. Vanntåkedråper har et stort overflateareal i forhold til massen, og under sin sakte nedstigning mot gulvet absorberer de mye mer energi. En stor mengde av vannet vil følge metningslinjen og fordampe, noe som betyr at vanntåke absorberer mye mer energi fra omgivelsene og dermed brannen.
Det er derfor høytrykksvanntåke kjøler mer effektivt per liter vann: opptil syv ganger bedre enn det som kan oppnås med én liter vann brukt i et tradisjonelt sprinkleranlegg.
1.3 Høytrykksvanntåkesystem Introduksjon
Høytrykksvanntåkesystemet er et unikt brannslokkingssystem. Vann presses gjennom mikrodyser ved svært høyt trykk for å skape en vanntåke med den mest effektive dråpestørrelsesfordelingen for brannslokking. Slukningseffektene gir optimal beskyttelse ved avkjøling, på grunn av varmeabsorpsjon, og inertering på grunn av utvidelse av vann med omtrent 1700 ganger når det fordamper.
1.3.1 Nøkkelkomponenten
Spesialdesignede vanntåkedyser
Høytrykksvanntåkedysene er basert på teknikken til de unike Micro-dysene. På grunn av sin spesielle form får vannet sterk roterende bevegelse i virvelkammeret og blir ekstremt raskt forvandlet til en vanntåke som sprutes inn i ilden med stor hastighet. Den store sprøytevinkelen og sprøytemønsteret til mikrodyser muliggjør stor avstand.
Dråpene som dannes i dysehodene lages ved å bruke mellom 100-120 bars trykk.
Etter en rekke intensive branntester samt mekaniske og materialtester, er dysene spesiallaget for høytrykksvanntåke. Alle tester utføres av uavhengige laboratorier slik at selv de svært strenge kravene til offshore oppfylles.
Pumpe design
Intensiv forskning har ført til etableringen av verdens letteste og mest kompakte høytrykkspumpe. Pumper er fleraksiale stempelpumper laget i korrosjonsbestandig rustfritt stål. Den unike designen bruker vann som smøremiddel, noe som betyr at rutinemessig service og utskifting av smøremidler ikke er nødvendig. Pumpen er beskyttet av internasjonale patenter og er mye brukt i mange ulike segmenter. Pumpene tilbyr opptil 95 % energieffektivitet og svært lav pulsering, og reduserer dermed støy.
Meget korrosjonssikre ventiler
Høytrykksventiler er laget av rustfritt stål og er svært korrosjonssikre og smussbestandige. Utformingen av manifoldblokken gjør ventilene svært kompakte, noe som gjør dem svært enkle å installere og betjene.
1.3.2 Fordeler med vanntåkesystem med høyt trykk
Fordelene med høytrykksvanntåkesystemet er enorme. Kontrollere/slukke brannen på sekunder, uten å bruke noen kjemiske tilsetningsstoffer og med minimalt vannforbruk og nesten ingen vannskader, er det et av de mest miljøvennlige og effektive brannslokkingssystemene som finnes, og er helt trygt for mennesker.
Minimum bruk av vann
• Begrenset vannskade
• Minimal skade i det usannsynlige tilfellet av utilsiktet aktivering
• Mindre behov for et pre-action system
• En fordel der det er vannfangstplikt
• Et reservoar er sjelden nødvendig
• Lokal beskyttelse gir deg raskere brannslukking
• Mindre nedetid på grunn av lav brann- og vannskade
• Redusert risiko for tap av markedsandeler, da produksjonen raskt er i gang igjen
• Effektiv – også for bekjempelse av oljebranner
• Lavere vannforsyningsregninger eller skatter
Små rør i rustfritt stål
• Enkel å installere
• Enkel å håndtere
• Vedlikeholdsfri
• Attraktiv design for enklere inkorporering
• Høy kvalitet
• Høy slitestyrke
• Kostnadseffektiv ved akkordarbeid
• Pressfitting for rask montering
• Lett å finne plass til rør
• Enkel å ettermontere
• Lett å bøye
• Få beslag nødvendig
Dyser
• Kjøleevne muliggjør montering av glassvindu i branndør
• Høy avstand
• Få dyser – arkitektonisk tiltalende
• Effektiv kjøling
• Vinduskjøling – muliggjør kjøp av billigere glass
• Kort installasjonstid
• Estetisk design
1.3.3 Standarder
1. NFPA 750 – utgave 2010
2 SYSTEMbeskrivelse og komponenter
2.1 Introduksjon
HPWM-systemet vil bestå av et antall dyser koblet med rustfritt stålrør til en høytrykksvannkilde (pumpeenheter).
2.2 Dyser
HPWM-dyser er presisjonsutviklede enheter, designet avhengig av systemapplikasjonen for å levere vanntåkeutslipp i en form som sikrer undertrykkelse, kontroll eller slokking av brann.
2.3 Seksjonsventiler – Åpent dysesystem
Seksjonsventiler leveres til vanntåke brannslokkingsanlegget for å skille de enkelte brannseksjonene.
Seksjonsventiler produsert i rustfritt stål for hver av seksjonene som skal beskyttes leveres for montering i rørsystemet. Seksjonsventilen er normalt lukket og åpnet når brannslukningsanlegget er i drift.
Et seksjonsventilarrangement kan grupperes sammen på en felles manifold, og deretter installeres det individuelle røret til de respektive dysene. Seksjonsventilene kan også leveres løse for montering i rørsystemet på egnede steder.
Seksjonsventilene bør plasseres utenfor de beskyttede rommene dersom ikke annet er foreskrevet av standarder, nasjonale regler eller myndigheter.
Seksjonsventilenes dimensjonering er basert på hver enkelt seksjons designkapasitet.
Systemseksjonsventilene leveres som en elektrisk drevet motorventil. Motoriserte seksjonsventiler krever normalt et 230 VAC-signal for drift.
Ventilen er forhåndsmontert sammen med trykkbryter og isolasjonsventiler. Muligheten for å overvåke isolasjonsventilene er også tilgjengelig sammen med andre varianter.
2.4Pumpeenhet
Pumpeenheten vil typisk operere mellom 100 bar og 140 bar med strømningshastigheter for enkeltpumper på 100 l/min. Pumpesystemer kan bruke en eller flere pumpeenheter koblet gjennom en manifold til vanntåkesystemet for å oppfylle kravene til systemdesign.
2.4.1 Elektriske pumper
Når systemet er aktivert, vil kun én pumpe startes. For systemer som inneholder mer enn én pumpe, vil pumpene startes sekvensielt. Skulle strømmen øke på grunn av åpning av flere dyser; tilleggspumpen(e) starter automatisk. Bare så mange pumper som er nødvendige for å holde strømningen og driftstrykket konstant med systemdesignet vil fungere. Høytrykksvanntåkesystemet forblir aktivert inntil kvalifisert personell eller brannvesenet manuelt slår av systemet.
Standard pumpeenhet
Pumpeenheten er en enkelt kombinert glidemontert pakke som består av følgende enheter:
| Filterenhet | Buffertank (Avhengig av innløpstrykk og pumpetype) |
| Tankoverløp og nivåmåling | Tankinnløp |
| Returrør (kan med fordel føres til utløp) | Innløpsmanifold |
| Sugeledningsmanifold | HP pumpeenhet(er) |
| Elektrisk motor(er) | Trykkmanifold |
| Pilotpumpe | Kontrollpanel |
2.4.2Pumpeenhet panel
Motorstarterens kontrollpanel er som standard montert på pumpeenheten.
Felles strømforsyning som standard: 3x400V, 50 Hz.
Pumpen(e) startes direkte på linje som standard. Start-trekantstart, myk start og frekvensomformerstart kan leveres som alternativer hvis redusert startstrøm er nødvendig.
Dersom pumpeenheten består av mer enn én pumpe, er det innført en tidsstyring for gradvis kobling av pumpene for å oppnå minimum startbelastning.
Kontrollpanelet har en RAL 7032 standard finish med en inntrengningsbeskyttelsesgrad på IP54.
Start av pumpene oppnås som følger:
Tørre systemer – Fra en spenningsfri signalkontakt gitt på branndeteksjonssystemets kontrollpanel.
Våte systemer – Fra et trykkfall i systemet, overvåket av pumpeenhetens motorkontrollpanel.
Pre-action system – Trenger indikasjoner fra både et fall i lufttrykk i systemet og en spenningsfri signalkontakt gitt ved branndeteksjonssystemets kontrollpanel.
2.5Informasjon, tabeller og tegninger
2.5.1 Dyse
Spesiell forsiktighet må utvises for å unngå hindringer ved utforming av vanntåkesystemer, spesielt ved bruk av dyser med lav strømning og små dråper, da deres ytelse vil bli negativt påvirket av hindringer. Dette er i stor grad fordi flukstettheten oppnås (med disse dysene) ved at den turbulente luften i rommet lar tåken spre seg jevnt i rommet - hvis en hindring er tilstede, vil tåken ikke være i stand til å oppnå sin flukstetthet i rommet da det vil bli til større dråper når det kondenserer på hindringen og drypper i stedet for å spre seg jevnt i rommet.
Størrelsen og avstanden til hindringer avhenger av dysetypen. Informasjonen finnes på databladene for den spesifikke dysen.
Fig 2.1 Dyse
2.5.2 Pumpeenhet
| Type | Produksjon l/min | Makt KW | Standard pumpeenhet med kontrollpanel L x B x H mm | Oulet mm | Vekt på pumpeenhet 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 Pumpeenhet
2.5.3 Standard ventilsammenstillinger
Standard ventilsammenstillinger er angitt under Fig. 3.3.
Denne ventilenheten anbefales for flerseksjonssystemer matet fra samme vannforsyning. Denne konfigurasjonen vil tillate andre seksjoner å forbli operative mens vedlikehold utføres på en seksjon.
Fig 2.3 – Standard seksjonsventilenhet – Tørrrørsystem med åpne dyser
