Mechanizm działania aerozolu gaśniczego

• Autorzy: Izak P. , Kidoń A. , Mastalska-Popławska J.

Identyfikatory

DOI

10.12845/bitp.46.2.2017.4

Warianty tytułu

EN

Mechanism of Fire-extinguishing Aerosol’s Action

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Cel: Celem artykułu jest dyskusyjne omówienie reakcji fizykochemicznych zachodzących w trakcie pożaru oraz przedstawienie mechanizmu działania inhibitorów palenia stosowanych w aerozolowych środkach gaśniczych. W artykule opisano również wyniki badań wpływu aerozolu gaśniczego na przedmioty muzealne. Wprowadzenie: Zazwyczaj w środkach gaśniczych wykorzystywany jest jeden z dwóch mechanizmów działania – obniżenie temperatury źródła pożaru (np. poprzez zastosowanie wody, proszków) albo odcięcie dostępu tlenu lub znaczne obniżenie jego ilości (np. za pomocą pian gaśniczych, z wyjątkiem tzw. gazów chlorowcopochodnych). Jednak w przypadku aerozoli gaśniczych zasada działania jest inna. Opiera się ona na przerwaniu reakcji fizykochemicznych zachodzących podczas spalania poprzez związanie wolnych rodników palenia prawdopodobnie powstałych z przekształcenia cząsteczek wody. Odbywa się to przy udziale aktywnych powierzchni nanoziaren aerozolu, który, w zależności od sposobu wyzwalania generatorów, może działać miejscowo lub objętościowo. Metoda ta jest bardzo efektywna. Mimo że nie zmniejsza poziomu tlenu w przestrzeni objętej pożarem, to w przeciwieństwie do proszków gaśniczych pozostawia śladową ilość zanieczyszczeń. Przede wszystkim nie wpływa negatywnie na środowisko poprzez zubożanie warstwy ozonowej i wzmożenie efektów cieplarnianych, gdyż w nowych aerozolach gaśniczych nie stosuje się halogenowych retardantów palenia. Metodologia: W pierwszej części artykułu dokonano przeglądu literatury z zakresu mechanizmów reakcji spalania, z uwzględnieniem udziału wody w tego typu procesach. W drugiej części artykułu skupiono się na przedstawieniu dyskusyjnego mechanizmu działania aerozolu gaśniczego, popierając te rozważania analizą wstępnych wyników badań dotyczących wykorzystania aerozolowych środków gaśniczych typu AGS 11/1 w celach ochrony eksponatów muzealnych, tj. figur drewnianych oraz starodruków. Wnioski: Przeprowadzona analiza literatury z zakresu mechanizmów reakcji spalania oraz działania aerozoli gaśniczych, a także wstępne wyniki badań pozwoliły na sformułowanie poniższych tez: – w początkowej fazie pożaru woda stanowi efektywny inhibitor palenia, jednak w późniejszych etapach aktywne rodniki powstałe na skutek jej rozkładu mogą podtrzymywać reakcję spalania płomieniowego, – aerozole gaśnicze nie wpływają na zmianę barwy figur drewnianych, ani nie zmieniają właściwości starodruków, przez co z powodzeniem mogą być stosowane w muzeach i budowlach zabytkowych.

EN

Aim: The aim of this article is to discuss the physicochemical reactions which occur during a fire and to present the mechanism of action of fire inhibitors used in fire-extinguishing aerosols. The article also presents the results of research into the impact of fire-extinguishing aerosols on museum items. Introduction: Typically, there are two mechanisms used to extinguish fire, i.e. by lowering the temperature of the fire (e.g. by applying water or powders) or by cutting off the supply of oxygen or its significant reduction (with the exception of so-called chlorinated gases) by blanketing it with fire-extinguishing foams. However, in the case of fire-extinguishing aerosols, their action principle is different. It is based on the stopping of combustion reactions by binding active radicals which probably result from the conversion of water molecules through the active surface effect (whether local or by volume) of aerosol nanograins. This method is very efficacious. It does not reduce the level of oxygen in the air but, in contrast to the powders, leaves a trace amount of impurities. Most of all, however, it does not adversely affect the environment by ozone depletion or enhance the greenhouse effect due to there being no release of halogen-based fire retardants (in the latest type of aerosols). Methodology: The first part of the article includes a review of the literature on fire mechanisms, with the involvement of water in these processes. The second part focuses on the presentation of the mechanism of action of fire-extinguishing aerosols. This presentation is supported by an analysis of the preliminary research results concerning the use of aerosols type AGS 11/1 for the purposes of museum exhibits protection, i.e. wooden figures and old prints. Conclusions: The literature analysis in the field of combustion reactions mechanisms and action of fire-extinguishing aerosols, as well as the preliminary results of the research, allowed us to draw the following conclusions: – water is an effective inhibitor of combustion at the initial stage of the fire, but at later stages, active radicals generated by its decomposition can maintain the flame combustion reaction; – fire-extinguishing aerosols do not affect the colour of wooden figures, nor change the properties of old prints, which is why they can be successfully used in museums and historical buildings.

Słowa kluczowe

PL

reakcje spalania; inhibitory palenia; aktywne rodniki wody; środki gaśnicze; aerozol gaśniczy; ochrona pożarowa eksponatów muzealnych

EN

combustion reactions; fire retardants; active radicals of water; extinguishing agents; fire-extinguishing aerosol; fire protection of museum exhibits

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 46, iss. 2
• Strony: 56--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., fot., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Izak P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Kidoń A.

• LV Project Artur Kidoń – konsulting i projektowanie

autor

Mastalska-Popławska J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

Bibliografia

• [1] Mimani T., Fire synthesis, “Resonance” 2000, 2, 51.
• [2] Fire Safety Advance Centre, Information about the Fire Triangle/Tetrahedron and Combustion, [electr. doc.] http://www.firesafe.org.uk/information-about-the-fire-triangletetrahedron-andcombustion/ [accessed: 10.02.2017].
• [3] Kowalewicz A., Podstawy procesów spalania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000, 243–247.
• [4] SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 2002, NFPA-Massachusetts.
• [6] Horrocks A.D., Price D., Fire retardant materials, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 2007, 31–57.
• [7] Rozporządzenie (WE) nr 842/2006 z dnia 17 maja 2006 r. w sprawie niektórych fluorowanych gazów cieplarnianych.
• [8] Ustawa z dnia 15 maja 2015 r. o substancjach zubożających warstwę ozonową oraz o niektórych fluorowanych gazach cieplarnianych (Dz.U. 2015 Nr 881).
• [9] Bielański A., Podstawy Chemii Nieorganicznej, PWN, Warszawa 2002, 601–602.
• [10] Łużny W., Fizyka Miękkiej Materii, WFiIS AGH, 2007, [dok. elektr.] http://www.ftj.agh.edu.pl/doc/pl/dyd/fmmwyklad.pdf, 4–5, [accessed: 10.02.2017].
• [11] Ignatov I., Mosin O., Nature of Hydrogen Bonds in Liquids and Crystals. Ice Crystal Modifications and Their Physical Characteristics, “Journal of Medicine, Physiology and Biophysics” 2014, 4, 51–68.
• [12] Lamsal C. , Mishra D.R., Ravindra N.M., Equilibrium configuration of (H2O)n, for n = 1–3, “Nanomaterials and Energy” 2014, 3, 130–133.
• [13] Xi Zhang C. et al., Anomalies of Water and Ice in the Full Temperature Range, “Journal of Physical Chemistry Letters” 2013, 4, 3238–3235.
• [14] Wernet P. et al., The structure of the first coordination shell in liquid water, “Science” 2004, 304, 995–998.
• [15] Nilsson A., Pettersson L. G. M., Perspective on the structure of liquid water, “Chemical Physics” 2011, 389, 2–18.
• [16] Clark G.N.L. et al, The structure of ambient water, “Molecular Physics” 2010, 108, 1420–1422.
• [17] Okhulkov AV., Demianets Y.N., Gorbaty Y.E., X-ray scattering in liquid water at pressures of up to 7.7 kbar: Test of a fluctuation model, “Journal of Chemical Physics” 1994, 100, 1583–1586.
• [18] Cunsolo A. et al., Pressure dependence of the large-scale structure of water, “Journal of Chemical Physics” 2009, 19, 131.
• [19] Tokushima T. et al., High Resolution X-ray emission spectroscopy of liquid water: the observation of two structural motif, “Chemical Physics Letters” 2008, 460, 390.
• [20] Nilsson A., Huang C., Pettersson L. G.M., Fluctuations in ambient water, “Journal of Molecular Liquids” 2012, 176, 2–5.
• [21] Sellberg J.A. et al., Ultrafast X-ray probing of water structure below the homogenous ice nucleation temperature, “Nature” 2014, 381, 381–384.
• [22] Meng S. et al., Basic science of water: Challenges and current status towards a molecular picture, “Nano Research” 2015, 10, 2085–3086.
• [23] Sadlej J., Woda – czy bliżej do poznania tajemnicy struktury cieczy?, „Przegląd Medyczny Uniwersytetu Rzeszowskiego i Narodowego Instytutu Leków w Warszawie” 2011, 2, 254–258.
• [24] Zbrożek P., Generatory aerozoli gaśniczych wytwarzanych pirotechnicznie, BiTP Issue 2, 2006, pp. 3–5.
• [25] Nuuxe, Stałe urządzenia aerozolowe gaśnicze, [dok. elektr.] http://www.nuuxe.com/SUG-aerozole/ [dostęp: 15.02.2017].
• [26] Back G. et al., An evaluation of aerosol extinguishing system for machinery space applications, “Fire Technology” 2009, 45, 43–45.
• [27] Fire Solutions Benelux BV, Report on Corrosion Test on Electronics Instrumentation objects [amplifier/ filter printed circuit boards (PCB)] exposed to the action of the fire extinguishing agent FirePro (condensed aerosol), [dok. elektr.] http://www.firepro.hu/files/FirePro_tested_by_NLR_on_electronics_2008_05_20.pdf [accessed: 15.02.2017].
• [28] Cebulak S. et al., Wstępna ocena możliwości stosowania proszków gaśniczych w prewencji endogenicznych pożarów w obiektach zagospodarowania odpadów z wydobycia węgla kamiennego, „Górnictwo i Geologia” 2010, 5, 77–80.
• [29] Zaleski B. i in., Wpływ środków gaśniczych na zmiany barw obrazów. Cz. 1: Zmiany barw w płótnach podkładowych, Ochrona przeciwpożarowa zabytków, Trzecie międzynarodowe sympozjum, Częstochowa–Kraków, 1999.
• [30] Zaleski B. i in., Wpływ środków gaśniczych na zmiany barw obrazów. Cz. 2: Zmiany barw w farbach olejnych, Ochrona przeciwpożarowa zabytków, Trzecie międzynarodowe sympozjum, Częstochowa–Kraków, 1999.