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!

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 упоминала 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 Novec1230.

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

Общеизвестно, что вода может пребывать в жидком, твердом и газообразном состояниях. А знаете ли вы, что вода также может быть сухой, как бы парадоксально это не звучало.

«Сухая вода» на 95% состоит из воды и представляет собой крошечные капельки воды, каждая из которых заключена в оболочку из диоксида кремния, препятствующего расплыванию и соединению молекул воды. По виду «сухая вода» напоминает порошок. Если мы посмотрим на химическую формулу сухой воды (CF3CF2C(O)CF(CF3)2) , то увидим, что в ней в отличие от обычной воды отсутствует водород и, как следствие, водородные связи, а это значит, что взаимодействие между молекулами этой воды намного слабее. Другими отличиями «сухой воды» являются ее температура замерзания, которая равняется?108°C, температура кипения, составляющая 49°C, а также неспособность проводить ток. В такой воде нельзя заварить чай или кофе, в ней не растворяются сахар и соль. Среди сходств же с обычной водой числятся отсутствие цвета и запаха.

«Сухая вода» была изобретена еще в 1968 году, однако в то время она не нашла практического применения и на долгие годы была предана забвению.

Вспомнили о ней лишь в 2004 году, когда корпорация ЗМ усовершенствовала «сухую воду» удалив из нее вредный для экологии хладон, и зарегистрировала ее под торговой маркой Novec 1230. С тех пор «сухая вода» стала использоваться в пожаротушении, и быстро приобрела популярность, поскольку показала свои преимущества перед обычной водой. Так, даже при оперативном тушении пожара обычной водой, уцелевшие в огне документы, книги, техника, мебель и другие вещи могут быть безнадежно испорчены этой самой водой. С «сухой водой» такого не произойдет, так как при тушении огня она превращается в пар, который, оседая на предметах, исчезает через несколько секунд не нанося им никакого вреда. Ведущие одной передачи даже проводили наглядный эксперимент, опуская в емкость с «сухой водой» мобильный телефон и лист бумаги, при этом телефон продолжал исправно работать, а бумага даже не намокла. Подобные свойства «сухой воды» были в первую очередь оценены сотрудниками музеев и библиотек, а также владельцами предприятий, где имеется большое количество оборудования под высоким напряжением.

«Сухая вода» даже тушит огонь иначе, вмешиваясь в реакцию горения и поглощая тепло, обычная же вода понижает температуру в очаге возгорания и, испаряясь, перекрывает доступ кислорода к пламени. К тому же Novec 1230 быстро переходит в газообразное состояние даже при небольшой температуре, когда пожар только начался.

Помимо этого, еще одним плюсом «сухой воды» при тушении огня является тот факт, что при ее использовании не снижается концентрация кислорода в помещении, тем самым, увеличивая время эвакуации людей.

Попадая в атмосферу, Novec 1230 под воздействием ультрафиолета распадается за 3-5 дней, не нанося урона озоновому слою Земли. Для человека «сухая вода» также безопасна, но пить ее все же не стоит.

Однако «сухая вода» может применяться не только в пожаротушении. В 2006 году изучая свойства данного вещества, специалисты Ливерпульского Университета обнаружили, что «сухая вода» может оказать большую услугу нашей планете. Дело в том, что она способна активно поглощать углекислый газ, который относится к парниковым газам, способствующим разрушению озонового слоя и, как следствие, глобальному потеплению. Эксперименты показали, что за один и тот же промежуток времени «сухая вода» поглощает в три раза больше углекислого газа, чем обычная вода. Все это дает возможность значительно снизить концентрацию парниковых газов в атмосфере.

Есть предположения о том, что благодаря своей способности абсорбировать газы, «сухая вода» также может помочь в добыче находящегося на дне океанов замерзшего метана, а также других труднодоступных газов.

Также ведутся поиски способа, который смог бы обезопасить хранение топлива для автомобилей, работающих на водороде.

Кроме того, один из специалистов Ливерпульского Университета доктор Бен Картер на 240-м национальном собрании американского химического сообщества в Бостоне рассказал о том, что помимо прочего «сухая вода» является катализатором, ускоряющим реакцию между водородом и малеиновой кислотой, в результате которой образуется янтарная кислота, широко используемая в производстве потребительских товаров. При этом отпадает необходимость помешивать водород и янтарную кислоту, таким образом, процесс становится более энергоэффективным и безопасным для окружающей среды.

К тому же данная технология может использоваться для создания «сухих» порошковых эмульсий, состоящих из нескольких жидкостей, которые не смешиваются между собой, например, воды и масла. Эти эмульсии помогут сделать более безопасными хранение и транспортировку потенциально опасных жидкостей.

Справка:
Фторкетоны – это синтетические органические вещества, в молекуле которого все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродной решеткой атомы фтора. Такие свойства делают вещество инертным во взаимодействии с другими молекулами и ингибитором тепловых реакций. Многочисленные лабораторные исследования и испытания показали, что фторкетоны являются эффективными огнетушащими веществами с положительным экологическим и токсикологическим профилем. Это бесцветная прозрачная жидкость со слабовыраженным запахом, которая тяжелее воды в 1,6 раз. Это эффективный диэлектрик с электрической проницаемостью 2,3, поэтому погруженные даже в «сухую воду» электронные устройства продолжают работать. Поскольку температура кипения этого вещества при давлении 1 атм. составляет 49,2°С, он мгновенно испаряется, не оставляя налета на стенках оборудования.

Вот что сообщает компания ЗМ:

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 упоминала 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

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).

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.

Американские учёные создали вещество, которое выглядит, как вода, течёт, как вода, и быстро тушит огонь, как вода. Однако вещество является совершенно сухим и не смачивает поверхности. Новую жидкость будут применять в системах пожаротушения.

13 апреля 2004 года компания Tyco Fire & Security из Флориды продемонстрировала возможности противопожарной системы, использующей «сухую воду».

Новая система подавления огня получила торговую марку ANSUL Sapphire (ANSUL — это линейка противопожарной техники компании).

Из её особенностей нужно отметить чувствительность — система начинает тушить пожар, когда реакция горения только-только началась, и пламени фактически ещё нет.

Эта жидкость обладает всеми противопожарными свойствами воды, и будучи вылитой (разбрызганной) на очаг пожара также эффективно (если не лучше «мокрой воды») подавляет пламя.

Но в отличие от воды настоящей новая «вода» не повреждает электронику, произведения искусства, мебель и тому подобные вещи, так как является фактически сухим веществом.

Точнее, в процессе распыления новое вещество обращается в пар, а в виде жидкости оно ждёт своего часа в баллонах автоматической противопожарной системы, где хранится под давлением.

Новые системы тушения пожара могут подавлять пламя, не повреждая книги, картины и электронику (фото с сайта 3m.com).

При этом новая система занимает существенно меньше места, чем конкурирующие противопожарные комплексы с баллонами, накачанными инертными газами.

На недавней демонстрации в передаче «Доброе утро, Америка» в плошку с этой жидкостью погружали книги и электронные приборы.

После того, как предметы вынимали, жидкость испарялась с них за секунду, не оставляя абсолютно никаких следов и не производя никаких изменений в структуре, например, бумаги.

В колбе — прозрачная жидкость, выглядящая как вода, колышущаяся как вода. Когда её начнут лить на пламя — огонь быстро погаснет, хотя самой струи мы при этом почти не заметим (фото с сайта 3m.com).

Это идеальное решение для встроенных противопожарных систем для больниц, музеев, библиотек, узлов телекоммуникаций и вычислительных центров, полагают американские изобретатели.

Интересно, что новая жидкость химически вмешивается в реакцию горения и подавляет её, в то время, как вода просто охлаждает очаг возгорания и, испаряясь, перекрывает доступ кислорода к огню.

Интересно сравнить физические свойства воды и 3M Novec 1230. Их температуры кипения — 100 и 49 градусов Цельсия соответственно.

Температура замерзания — ноль и минус 108 градусов. Давление насыщенного пара при 25 градусах Цельсия — 3,2 и 40,4 килопаскаля у воды и «сухой воды» соответственно.

Новые системы пожаротушения обладают наибольшим соотношением между производительностью («охраняемой» площадью) и занимаемым системой местом (фото с сайта tycofireandsecurity.com).

Теплота парообразования — 2442 килоджоулей на килограмм у воды, и всего 95 у нового вещества.

Секрет его в том, что оно не содержит атомы водорода и поэтому не имеет водородных химических связей.

Взаимодействие между молекулами новой жидкости намного слабее, чем между молекулами воды, которое в последнем случае определяется именно водородными связями.

Сравнительно новое вещество, разработанное в 2011 году компанией «ЗМ», обладает уникальными техническими и эксплуатационными характеристиками. Официальное название Novec 1230, но в мире оно известно как «сухая вода».

Отсутствие водорода в структуре молекулы фторированного кетона наделило вещество особыми свойствами, которые с успехом используются для ликвидации очагов возгорания:

• Нулевая электропроводимость;
• Точка кипения +49°С;
• Вещества и материалы не намокают.

Полученный на основании мелкодисперсного распыления. При переходе в газообразное состояние Novec 1230 стремительно снижает температуру в помещении, опуская ее ниже точки горения. При этом ни людям, ни подключенной к электричеству технике и материальным ценностям не наносится ущерба.

Вещество является абсолютно безопасным для здоровья человека и экологически безвредным. Но, несмотря на общепринятое название – «сухая вода» внутрь его лучше не употреблять.

Подробнее о свойствах сухой воды можно увидеть в ролике презентации компании производителя:

Область применения

Наибольшее распространение на западе сухая вода получила в системах автоматического пожаротушения, устанавливаемых в помещениях с хрупкими художественными ценностями: музеях, картинных галереях; библиотеках и архивах. Рекомендуется использовать Novec 1230 в , дата центрах, лабораториях, которые работают с жидкими пожароопасными веществами и оборудованы хрупким электронным оборудованием. Доказательством того, что тушение пожара сухой водой эффективно и безопасно, является снятие всех ограничений на его использование в США и применение сухой воды в , самолетов и бронетехники.

На данный момент наиболее распространенными веществами подобного типа являются 3M™ Novec™ 1230 и Флуорокетон С-6. Оба вещества имеют практически идентичные эксплуатационные показатели и относятся к типу хладонов.

Огнетушащее вещество сертифицировано для применения в процессе тушения пожаров категории А и В. Проводятся исследования на подтверждение допуска к тушению горючих газов – класс С.

Тушение сухой водой происходит по принципу снижения температуры (70% действия вещества) и ингибирование химической реакции процесса горения(30% эффекта тушения).

Преимущества

Высокая эффективность – источник возгорания нейтрализуется, благодаря высокому уровню испаряемости, на протяжении 10-15 сек;

Безопасность для человека подтвержденная клиническими испытаниями. Установку можно включать, когда в помещении еще находятся люди.

Удобство эксплуатации – сухая вода может использоваться в качестве огнетушащего вещества в уже смонтированных с минимальной модернизацией оборудования. Кроме того повреждение баллонов с сухой водой и даже ее разлив не вызовет неприятных последствий. «Вода» просто испарится, не оставив и следа.

Экологическая безопасность – распад вещества происходит за 3-5 дней, без повреждения озонового слоя.

Устройство системы пожаротушения

Система пожаротушения сухой водой состоит:

Более подробно об элементах системы, их размещении и принципе срабатывания можно узнать из ознакомительного ролика компании производителя:

Учитывая высокую эффективность, которую демонстрирует сухая вода (пожаротушение очага возгорания класса А занимает всего 10 секунд), габариты установки необходимой для контроля помещения гораздо компактнее, а количество баллонов значительно меньше. Кроме того, к трубопроводу предъявляются гораздо меньшие технические требования. Рабочее давление всего 25бар, вместо необходимых для газовой системы 250 – 300бар. Это значительно упрощает и удешевляет как монтаж, так и дальнейшее обслуживание.

June 24th, 2016

Общеизвестно, что вода может пребывать в жидком, твердом и газообразном состояниях. А знаете ли вы, что вода также может быть сухой, как бы парадоксально это не звучало.

«Сухая вода» на 95% состоит из воды и представляет собой крошечные капельки воды, каждая из которых заключена в оболочку из диоксида кремния, препятствующего расплыванию и соединению молекул воды. По виду «сухая вода» напоминает порошок. Если мы посмотрим на химическую формулу сухой воды (CF3CF2C(O)CF(CF3)2) , то увидим, что в ней в отличие от обычной воды отсутствует водород и, как следствие, водородные связи, а это значит, что взаимодействие между молекулами этой воды намного слабее. Другими отличиями «сухой воды» являются ее температура замерзания, которая равняется −108°C, температура кипения, составляющая 49°C, а также неспособность проводить ток. В такой воде нельзя заварить чай или кофе, в ней не растворяются сахар и соль. Среди сходств же с обычной водой числятся отсутствие цвета и запаха.

«Сухая вода» была изобретена еще в 1968 году, однако в то время она не нашла практического применения и на долгие годы была предана забвению.

Вспомнили о ней лишь в 2004 году, когда корпорация ЗМ усовершенствовала «сухую воду» удалив из нее вредный для экологии хладон, и зарегистрировала ее под торговой маркой Novec 1230. С тех пор «сухая вода» стала использоваться в пожаротушении, и быстро приобрела популярность, поскольку показала свои преимущества перед обычной водой. Так, даже при оперативном тушении пожара обычной водой, уцелевшие в огне документы, книги, техника, мебель и другие вещи могут быть безнадежно испорчены этой самой водой. С «сухой водой» такого не произойдет, так как при тушении огня она превращается в пар, который, оседая на предметах, исчезает через несколько секунд не нанося им никакого вреда. Ведущие одной передачи даже проводили наглядный эксперимент, опуская в емкость с «сухой водой» мобильный телефон и лист бумаги, при этом телефон продолжал исправно работать, а бумага даже не намокла. Подобные свойства «сухой воды» были в первую очередь оценены сотрудниками музеев и библиотек, а также владельцами предприятий, где имеется большое количество оборудования под высоким напряжением.

«Сухая вода» даже тушит огонь иначе, вмешиваясь в реакцию горения и поглощая тепло, обычная же вода понижает температуру в очаге возгорания и, испаряясь, перекрывает доступ кислорода к пламени. К тому же Novec 1230 быстро переходит в газообразное состояние даже при небольшой температуре, когда пожар только начался.

Помимо этого, еще одним плюсом «сухой воды» при тушении огня является тот факт, что при ее использовании не снижается концентрация кислорода в помещении, тем самым, увеличивая время эвакуации людей.

Попадая в атмосферу, Novec 1230 под воздействием ультрафиолета распадается за 3-5 дней, не нанося урона озоновому слою Земли. Для человека «сухая вода» также безопасна, но пить ее все же не стоит.

Однако «сухая вода» может применяться не только в пожаротушении. В 2006 году изучая свойства данного вещества, специалисты Ливерпульского Университета обнаружили, что «сухая вода» может оказать большую услугу нашей планете. Дело в том, что она способна активно поглощать углекислый газ, который относится к парниковым газам, способствующим разрушению озонового слоя и, как следствие, глобальному потеплению. Эксперименты показали, что за один и тот же промежуток времени «сухая вода» поглощает в три раза больше углекислого газа, чем обычная вода. Все это дает возможность значительно снизить концентрацию парниковых газов в атмосфере.

Есть предположения о том, что благодаря своей способности абсорбировать газы, «сухая вода» также может помочь в добыче находящегося на дне океанов замерзшего метана, а также других труднодоступных газов.

Также ведутся поиски способа, который смог бы обезопасить хранение топлива для автомобилей, работающих на водороде.

Кроме того, один из специалистов Ливерпульского Университета доктор Бен Картер на 240-м национальном собрании американского химического сообщества в Бостоне рассказал о том, что помимо прочего «сухая вода» является катализатором, ускоряющим реакцию между водородом и малеиновой кислотой, в результате которой образуется янтарная кислота, широко используемая в производстве потребительских товаров. При этом отпадает необходимость помешивать водород и янтарную кислоту, таким образом, процесс становится более энергоэффективным и безопасным для окружающей среды.

К тому же данная технология может использоваться для создания «сухих» порошковых эмульсий, состоящих из нескольких жидкостей, которые не смешиваются между собой, например, воды и масла. Эти эмульсии помогут сделать более безопасными хранение и транспортировку потенциально опасных жидкостей.

Справка:
Фторкетоны - это синтетические органические вещества, в молекуле которого все атомы водорода заменены на прочно связанные с углеродной решеткой атомы фтора. Такие свойства делают вещество инертным во взаимодействии с другими молекулами и ингибитором тепловых реакций. Многочисленные лабораторные исследования и испытания показали, что фторкетоны являются эффективными огнетушащими веществами с положительным экологическим и токсикологическим профилем. Это бесцветная прозрачная жидкость со слабовыраженным запахом, которая тяжелее воды в 1,6 раз. Это эффективный диэлектрик с электрической проницаемостью 2,3, поэтому погруженные даже в «сухую воду» электронные устройства продолжают работать. Поскольку температура кипения этого вещества при давлении 1 атм. составляет 49,2°С, он мгновенно испаряется, не оставляя налета на стенках оборудования.

Вот что сообщает компания ЗМ:

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 упоминала 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

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).

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.

источники