Hogedruk watermistsysteem
Invoering
Watermistprincipe
Watermist wordt in NFPA 750 gedefinieerd als een waternevel waarvoor de Dv0,99, voor de stroomgewogen cumulatieve volumetrische verdeling van waterdruppels, is minder dan 1000 micron bij de minimale ontwerpwerkdruk van het watermistmondstuk. Het watermistsysteem werkt onder hoge druk en levert water als een fijne vernevelde nevel. Deze mist wordt snel omgezet in stoom die het vuur dooft en verhindert dat verdere zuurstof het bereikt. Tegelijkertijd zorgt de verdamping voor een aanzienlijk verkoelend effect.
Water heeft uitstekende warmteabsorptie-eigenschappen en absorbeert 378 KJ/kg. en 2257 KJ/kg. om te zetten in stoom, plus ongeveer 1700:1 expansie daarbij. Om deze eigenschappen te kunnen benutten, moet het oppervlak van de waterdruppels worden geoptimaliseerd en moet hun transittijd (voordat ze oppervlakken raken) worden gemaximaliseerd. Daarbij kan brandbestrijding van oppervlaktebranden worden bereikt door een combinatie van:
1.Warmte-extractie uit het vuur en de brandstof
2.Zuurstofreductie door stoomverstikking aan het vlamfront
3.Blokkeren van stralingswarmteoverdracht
4.Koeling van verbrandingsgassen
Om te kunnen overleven is een brand afhankelijk van de aanwezigheid van de drie elementen van de ‘branddriehoek’: zuurstof, hitte en brandbaar materiaal. Het verwijderen van een van deze elementen zal een brand blussen. Een hogedrukwatermistsysteem gaat nog verder. Het valt twee elementen van de branddriehoek aan: zuurstof en hitte.
De zeer kleine druppeltjes in een hogedrukwatermistsysteem absorberen snel zoveel energie dat de druppeltjes verdampen en transformeren van water in stoom, vanwege het grote oppervlak in verhouding tot de kleine watermassa. Dit betekent dat elke druppel ongeveer 1700 keer zal uitzetten wanneer hij in de buurt van het brandbare materiaal komt, waardoor zuurstof en brandbare gassen uit het vuur zullen worden verdrongen, wat betekent dat het verbrandingsproces steeds meer zuurstof zal missen.
Om een brand te bestrijden verspreidt een traditioneel sprinklersysteem waterdruppels over een bepaald gebied, waardoor warmte wordt geabsorbeerd om de kamer af te koelen. Vanwege hun grote omvang en relatief kleine oppervlak zal het grootste deel van de druppels niet genoeg energie absorberen om te verdampen, en vallen ze snel als water op de grond. Het resultaat is een beperkt koeleffect.
Hogedrukwatermist bestaat daarentegen uit zeer kleine druppeltjes, die langzamer vallen. Watermistdruppels hebben een groot oppervlak in verhouding tot hun massa en absorberen tijdens hun langzame afdaling naar de vloer veel meer energie. Een groot deel van het water zal de verzadigingslijn volgen en verdampen, wat betekent dat watermist veel meer energie uit de omgeving en dus uit het vuur absorbeert.
Daarom koelt hogedrukwatermist efficiënter per liter water: tot zeven keer beter dan kan worden verkregen met één liter water in een traditioneel sprinklersysteem.
Invoering
Watermistprincipe
Watermist wordt in NFPA 750 gedefinieerd als een waternevel waarvoor de Dv0,99, voor de stroomgewogen cumulatieve volumetrische verdeling van waterdruppels, is minder dan 1000 micron bij de minimale ontwerpwerkdruk van het watermistmondstuk. Het watermistsysteem werkt onder hoge druk en levert water als een fijne vernevelde nevel. Deze mist wordt snel omgezet in stoom die het vuur dooft en verhindert dat verdere zuurstof het bereikt. Tegelijkertijd zorgt de verdamping voor een aanzienlijk verkoelend effect.
Water heeft uitstekende warmteabsorptie-eigenschappen en absorbeert 378 KJ/kg. en 2257 KJ/kg. om te zetten in stoom, plus ongeveer 1700:1 expansie daarbij. Om deze eigenschappen te kunnen benutten, moet het oppervlak van de waterdruppels worden geoptimaliseerd en moet hun transittijd (voordat ze oppervlakken raken) worden gemaximaliseerd. Daarbij kan brandbestrijding van oppervlaktebranden worden bereikt door een combinatie van:
1.Warmte-extractie uit het vuur en de brandstof
2.Zuurstofreductie door stoomverstikking aan het vlamfront
3.Blokkeren van stralingswarmteoverdracht
4.Koeling van verbrandingsgassen
Om te kunnen overleven is een brand afhankelijk van de aanwezigheid van de drie elementen van de ‘branddriehoek’: zuurstof, hitte en brandbaar materiaal. Het verwijderen van een van deze elementen zal een brand blussen. Een hogedrukwatermistsysteem gaat nog verder. Het valt twee elementen van de branddriehoek aan: zuurstof en hitte.
De zeer kleine druppeltjes in een hogedrukwatermistsysteem absorberen snel zoveel energie dat de druppeltjes verdampen en transformeren van water in stoom, vanwege het grote oppervlak in verhouding tot de kleine watermassa. Dit betekent dat elke druppel ongeveer 1700 keer zal uitzetten wanneer hij in de buurt van het brandbare materiaal komt, waardoor zuurstof en brandbare gassen uit het vuur zullen worden verdrongen, wat betekent dat het verbrandingsproces steeds meer zuurstof zal missen.
Om een brand te bestrijden verspreidt een traditioneel sprinklersysteem waterdruppels over een bepaald gebied, waardoor warmte wordt geabsorbeerd om de kamer af te koelen. Vanwege hun grote omvang en relatief kleine oppervlak zal het grootste deel van de druppels niet genoeg energie absorberen om te verdampen, en vallen ze snel als water op de grond. Het resultaat is een beperkt koeleffect.
Hogedrukwatermist bestaat daarentegen uit zeer kleine druppeltjes, die langzamer vallen. Watermistdruppels hebben een groot oppervlak in verhouding tot hun massa en absorberen tijdens hun langzame afdaling naar de vloer veel meer energie. Een groot deel van het water zal de verzadigingslijn volgen en verdampen, wat betekent dat watermist veel meer energie uit de omgeving en dus uit het vuur absorbeert.
Daarom koelt hogedrukwatermist efficiënter per liter water: tot zeven keer beter dan kan worden verkregen met één liter water in een traditioneel sprinklersysteem.
1.3 Introductie van het hogedrukwatermistsysteem
Het hogedrukwatermistsysteem is een uniek brandbestrijdingssysteem. Water wordt onder zeer hoge druk door microsproeiers geperst om een watermist te creëren met de meest effectieve druppelgrootteverdeling bij brandbestrijding. De bluseffecten zorgen voor een optimale bescherming door afkoeling, door warmteabsorptie, en inert door het ongeveer 1.700 maal uitzetten van water bij verdamping.
1.3.1 Het belangrijkste onderdeel
Speciaal ontworpen watermistsproeiers
De hogedruk watermistsproeiers zijn gebaseerd op de techniek van de unieke Micro-sproeiers. Door hun bijzondere vorm krijgt het water in de wervelkamer een sterke draaibeweging en verandert het razendsnel in een watermist die met grote snelheid in het vuur wordt gespoten. De grote spuithoek en het spuitpatroon van microsproeiers maken een grote afstand mogelijk.
De druppels die in de mondstukkoppen worden gevormd, worden gecreëerd met een druk van tussen de 100 en 120 bar.
Na een reeks intensieve brandtesten en mechanische en materiaaltesten zijn de sproeiers speciaal gemaakt voor hogedrukwatermist. Alle tests worden uitgevoerd door onafhankelijke laboratoria, zodat zelfs aan de zeer strenge eisen voor offshore wordt voldaan.
Pompontwerp
Intensief onderzoek heeft geleid tot de creatie van 's werelds lichtste en meest compacte hogedrukpomp. Pompen zijn multi-axiale zuigerpompen gemaakt van corrosiebestendig roestvrij staal. Het unieke ontwerp gebruikt water als smeermiddel, wat betekent dat routineonderhoud en het vervangen van smeermiddelen niet nodig zijn. De pomp is beschermd door internationale patenten en wordt veel gebruikt in veel verschillende segmenten. De pompen bieden tot 95% energie-efficiëntie en een zeer lage pulsatie, waardoor het geluid wordt verminderd.
Zeer corrosiebestendige kleppen
Hogedrukventielen zijn gemaakt van roestvrij staal en zijn zeer corrosie- en vuilbestendig. Door het spruitstukblokontwerp zijn de kleppen zeer compact, waardoor ze zeer eenvoudig te installeren en te bedienen zijn.
1.3.2 Voordelen van hogedrukwatermistsysteem
De voordelen van het hogedrukwatermistsysteem zijn enorm. Het beheersen/blussen van de brand in enkele seconden, zonder het gebruik van chemische toevoegingen en met een minimaal waterverbruik en vrijwel geen waterschade. Het is een van de meest milieuvriendelijke en efficiënte brandbestrijdingssystemen die beschikbaar zijn en volkomen veilig voor de mens.
Minimaal waterverbruik
• Beperkte waterschade
• Minimale schade in het onwaarschijnlijke geval van accidentele activering
• Minder behoefte aan een pre-action systeem
• Een voordeel als er een verplichting bestaat om water op te vangen
• Een reservoir is zelden nodig
• Lokale bescherming waardoor u sneller brand kunt blussen
• Minder stilstand door geringe brand- en waterschade
• Verminderd risico op verlies van marktaandelen, omdat de productie snel weer op gang komt
• Efficiënt – ook voor het bestrijden van oliebranden
• Lagere watervoorzieningsrekeningen of belastingen
Kleine roestvrijstalen buizen
• Eenvoudig te installeren
• Gemakkelijk te hanteren
• Onderhoudsvrij
• Aantrekkelijk ontwerp voor eenvoudiger integratie
• Hoge kwaliteit
• Hoge duurzaamheid
• Kosteneffectief bij stukwerk
• Persfitting voor snelle installatie
• Gemakkelijk ruimte vinden voor leidingen
• Gemakkelijk achteraf aan te brengen
• Gemakkelijk te buigen
• Weinig fittingen nodig
Sproeiers
• Koelvermogen maakt installatie van een glazen raam in de branddeur mogelijk
• Hoge tussenruimte
• Weinig sproeiers – architectonisch aantrekkelijk
• Efficiënte koeling
• Raamkoeling – maakt aankoop van goedkoper glas mogelijk
• Korte installatietijd
• Esthetisch ontwerp
1.3.3 Normen
1. NFPA 750 – editie 2010
2 SYSTEEMbeschrijving en componenten
2.1 Inleiding
Het HPWM-systeem zal bestaan uit een aantal sproeiers die via roestvrijstalen leidingen zijn verbonden met een hogedrukwaterbron (pompunits).
2.2 Mondstukken
HPWM-spuitmonden zijn nauwkeurig ontworpen apparaten, ontworpen afhankelijk van de systeemtoepassing om een watermistuitstoot te leveren in een vorm die brandbestrijding, -controle of -blussing garandeert.
2.3 Sectiekleppen – Open spuitdopsysteem
Om de afzonderlijke brandsecties te scheiden, worden sectiekleppen aan het watermistbrandbestrijdingssysteem geleverd.
Voor inbouw in het leidingsysteem worden voor elk van de te beveiligen secties sectieafsluiters uit RVS geleverd. De sectieklep is normaal gesproken gesloten en geopend wanneer het brandblussysteem in werking is.
Een sectieklepopstelling kan worden gegroepeerd op een gemeenschappelijk verdeelstuk, en vervolgens worden de individuele leidingen naar de respectieve mondstukken geïnstalleerd. De sectiekleppen kunnen ook los worden geleverd voor installatie in het leidingsysteem op geschikte locaties.
De sectiekleppen moeten buiten de beschermde ruimtes worden geplaatst, tenzij anders voorgeschreven door normen, nationale regels of autoriteiten.
De afmetingen van de sectiekleppen zijn gebaseerd op de ontwerpcapaciteit van elk van de afzonderlijke secties.
De systeemsectiekleppen worden geleverd als elektrisch aangedreven gemotoriseerde klep. Gemotoriseerd bediende sectiekleppen vereisen normaal gesproken een signaal van 230 VAC om te kunnen werken.
De klep is voorgemonteerd, samen met een drukschakelaar en isolatiekleppen. Naast andere varianten is er ook de mogelijkheid om de afsluiters te monitoren.
2.4Pompeenheid
De pompunit werkt doorgaans tussen 100 bar en 140 bar, waarbij de stroomsnelheden van de enkele pomp 100 l/min bedragen. Pompsystemen kunnen gebruik maken van een of meer pompeenheden die via een verdeelstuk op het watermistsysteem zijn aangesloten om aan de systeemontwerpvereisten te voldoen.
2.4.1 Elektrische pompen
Wanneer het systeem wordt geactiveerd, wordt slechts één pomp gestart. Bij systemen met meer dan één pomp worden de pompen opeenvolgend gestart. Mocht de stroom toenemen door het openen van meer sproeiers; de extra pomp(en) starten automatisch. Er zullen slechts zoveel pompen werken als nodig zijn om het debiet en de werkdruk constant te houden volgens het systeemontwerp. Het hogedruk-watermistsysteem blijft geactiveerd totdat gekwalificeerd personeel of de brandweer het systeem handmatig heeft uitgeschakeld.
Standaard pompeenheid
De pompeenheid is een enkel gecombineerd, op een skid gemonteerd pakket dat bestaat uit de volgende onderdelen:
| Filtereenheid | Buffertank (afhankelijk van de inlaatdruk en pomptype) |
| Tankoverloop en niveaumeting | Tankinlaat |
| Retourleiding (kan met voordeel naar uitlaat worden geleid) | Inlaatspruitstuk |
| Zuigleidingverdeelstuk | Hogedrukpompunit(s) |
| Elektromotor(en) | Drukverdeelstuk |
| Proefpomp | Bedieningspaneel |
2.4.2Paneel van pompeenheid
Het motorstarterbedieningspaneel is standaard op de pompunit gemonteerd.
Gemeenschappelijke voeding standaard: 3x400V, 50 Hz.
De pomp(en) worden standaard direct online gestart. Start-deltastart, zachte start en frequentieomvormerstart kunnen als opties worden geleverd als een lagere startstroom nodig is.
Indien de pompunit uit meer dan één pomp bestaat, is er een tijdbesturing geïntroduceerd voor het geleidelijk aankoppelen van de pompen om een minimale startbelasting te verkrijgen.
Het bedieningspaneel heeft een standaardafwerking in RAL 7032 met een beschermingsgraad van IP54.
Het starten van de pompen gebeurt als volgt:
Droge systemen – Van een potentiaalvrij signaalcontact op het bedieningspaneel van het branddetectiesysteem.
Natte systemen – Van een drukval in het systeem, bewaakt door het motorbedieningspaneel van de pompunit.
Pre-action systeem – Er zijn indicaties nodig van zowel een daling van de luchtdruk in het systeem als van een potentiaalvrij signaalcontact op het bedieningspaneel van het branddetectiesysteem.
2.5Informatie, tabellen en tekeningen
2.5.1 Mondstuk
Bij het ontwerpen van watermistsystemen moet speciale aandacht worden besteed aan het vermijden van obstakels, vooral bij het gebruik van sproeiers met een lage stroomsnelheid en kleine druppeltjes, aangezien hun prestaties nadelig worden beïnvloed door obstakels. Dit komt grotendeels doordat de fluxdichtheid (met deze mondstukken) wordt bereikt door de turbulente lucht in de kamer, waardoor de mist zich gelijkmatig in de ruimte kan verspreiden. Als er een obstakel aanwezig is, zal de mist zijn fluxdichtheid niet in de kamer kunnen bereiken. omdat het in grotere druppels verandert wanneer het op de obstructie condenseert en druppelt, in plaats van zich gelijkmatig in de ruimte te verspreiden.
De grootte en afstand tot obstakels zijn afhankelijk van het type spuitdop. De informatie vindt u op de gegevensbladen van het specifieke mondstuk.
Afb. 2.1 Mondstuk
2.5.2 Pompeenheid
| Type | Uitvoer l/min | Stroom KW | Standaard pompunit met bedieningspaneel L x B x H mm | Oulet mm | Gewicht pompeenheid 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 |
Vermogen: 3 x 400VAC 50Hz 1480 tpm.
Afb. 2.2 Pompeenheid
2.5.3 Standaard klepsamenstellen
Standaard klepconstructies worden hieronder weergegeven, Afb. 3.3.
Deze klepconstructie wordt aanbevolen voor systemen met meerdere secties die gevoed worden vanuit dezelfde watertoevoer. Dankzij deze configuratie kunnen andere secties operationeel blijven terwijl er onderhoud aan één sectie wordt uitgevoerd.
Afb. 2.3 – Klepconstructie met standaard sectie – Droog leidingsysteem met open mondstukken
