Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Пожарная безопасность: составляющая экологической устойчивости

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Пожарная безопасность: составляющая экологической устойчивости

За долгую историю пожарной безопасности очень много было сделано для спасения жизни, охраны собственности и минимизации бизнес-потерь, однако в сегодняшней корпоративной культуре усилия по снижению риска заменяются усилиями по достижению стабильности. Менеджеры по рискам стремятся выделить средства на смягчение последствий от потерь, в то же время многие руководители предпочитают вкладывать средства в другие корпоративные цели: устойчивость компании, улучшение ее имиджа, снижение эксплуатационных расходов. Дело осложняется еще и новыми сертификационными процессами, такими как лидерство в энергетике и экологическом дизайне (LEED), разработанными Американским советом по зеленым зданиям (USGBC) и другими международными организациями по сертификации

Кристофер Вичорек
Ph.D

Недавние исследования показали, что меры по управлению рисками и устойчивость усилий необязательно являются взаимоисключающими. На самом деле, исследования показывают, что если здание спроектировано и построено без учета вероятности потенциальных катастрофических событий, связанных с окружающими факторами риска (пожарами, наводнениями, землетрясениями или ураганами), то все выгоды от "зеленого" строительства сводятся на нет. Более того, усилия по повышению устойчивости исключительно за счет повышения энергоэффективности (без учета факторов ЧС) приводят к троекратному увеличению рисков. Поэтому включение мер по снижению риска (в том числе методов строительства и строительных материалов, которые могут повысить живучесть здания), как неотъемлемой части мероприятий по снижению воздействия на окружающую среду, является шагом к созданию более жизнеспособных зданий и, следовательно, шагом к устойчивости.

Непредвиденные последствия

До сих пор в фокусе исследований в области развития "зеленого" строительства было снижение воздействия на окружающую среду. В этой связи "зеленые" правила и рейтинги отдавали предпочтение зданиям с высокой экологической перспективой, полагая их драйвером прогресса. USGBC разработала LEED, как "зеленый" процесс сертификации систем зданий, включающий сторонние проверки проектирования и строительства с использованием решений, направленных на повышение эффективности всех ключевых показателей: экономии энергии, эффективного использования водных ресурсов, сокращению выбросов CO2, улучшения качества окружающей среды в помещении.

Одним общим аспектом большинства подобных систем сертификации является отсутствие учета влияния рисков для стабильности, таких как пожар и стихийные бедствия. Данный подход может привести к выбору материалов, например для теплоизоляции, без учета противопожарных характеристик воспламеняемости. Таким образом, акцент на увеличение устойчивости здания, работающего в нормальных условиях, без учета какого-либо отклонения от них, может привести к непредвиденным последствиям и даже к трагедии.

Факторы риска

Л. Гритцо, У. Доерр, Р. Билл, Г. Али, С. Нонг и Л. Краснер в своей работе "Влияние факторов риска на устойчивое развитие" добавили к традиционному методу оценки зданий по жизненному циклу углерода факторы риска, такие как огонь, ветер и наводнения, а также использование смягчающих технологий, таких как спринклеры.

Влияние факторов риска на выбросы углерода жизненного цикла показано на рис. 1. Плато указывает на выброс углерода от здания в зависимости от времени. Нижняя кривая показывает углеродный выброс при нормальных условиях, а верхняя – отклонение от нормы при пожаре.

Цикл выброса углерода может быть разделен на три части:

  • строительство, в том числе производство материала, транспортировка и использование оборудования;
  • нормальная эксплуатация в течение всего срока службы (то есть прежде всего потребление энергии, коммунальные услуги и техническое обслуживание);
  • вывод из эксплуатации, включая использование оборудования для сноса и транспортировку для утилизации.

Гритцо и другие определили долю риска с указанием относительных значений выбросов углерода в зависимости от событий, таких как пожар, по сравнению с нормальной эксплуатацией в течение срока службы здания.

Снижение доли риска может быть достигнуто за счет эффективной стратегии управления рисками, которая должна служить для уменьшения частоты (и вероятности) пожаров и повреждений здания, требующих серьезного восстановления.

Этот анализ был проведен для четырех различных типов объектов: стандартное офисное здание; офисное здание с сокращенными операционными выбросами (то есть "зеленые" здания); производственный цех (где частота и сложность пожаров значительно выше) и жилой дом.

Результаты показали, что факторы риска увеличивают выброс углерода в стандартном офисном здании примерно на 1–2%, на предприятиях легкой промышленности – на 14%; вклад односемейных жилых домов в общий объем выбросов углерода находится между 0,4 и 3,7%; а для стандартного офисного здания с улучшенной экологической устойчивостью (достигаемой за счет снижения операционных выбросов) выброс углерода увеличивается номинально до 4% в течение срока службы объекта.

Таким образом, важность учета факторов риска при проектировании экологически устойчивых зданий сильно возрастает, поскольку при пожаре "зеленое" здание оказывается более вредным для окружающей среды, чем аналогичное стандартное здание без использования "зеленых" новшеств.

Эта разница объясняется тем, что для достижения энергоэффективности используются более пожароопасные материалы.

Воздействие на окружающую среду систем автоматического пожаротушения

Независимо от типа здания использование автоматических систем пожаротушения обеспечивает значительное сокращение факторов риска возгорания, а следовательно, и уменьшает вклад в выброс углерода.

Дополнительно с уменьшением риска автоматические спринклерные системы дают экологические преимущества за счет снижения уровня загрязнения воздуха и уменьшения повреждений от пожара.

Для количественной оценки этих воздействий на окружающую среду проводились крупномасштабные огневые испытания с использованием одинаково построенных и меблированных жилых помещений.


В необорудованных спринклерными системами помещениях пожар тушили только пожарные, а в оборудованных система контролировала развитие пожара до прибытия расчета. В обоих тестах пожарные начали тушение пожара через 10 минут после его начала.

Количественная оценка экологических выгод была сделана на основе сравнения между двумя испытаниями общего объема производства парниковых газов; количество воды, необходимой для тушения пожара; качество сточной воды; потенциальное воздействие сточной воды на состояние открытых и грунтовых вод; количество материалов, требующих утилизации.

Использование автоматических спринклерных систем снизило пиковый уровень тепловыделения с 13 200 кВт до 300. В случае автоматической системы огонь повредил менее 3% горючих материалов объеме комнаты, в то время как в необорудованном помещении пострадало от 62 до 95% предметов.

Общий объем атмосферных выбросов в случае спринклерных систем оказался значительно ниже. Были проведены тесты на 123 вещества, выбрасываемые при пожаре в атмосферу. Только 76 из них присутствовали в обоих вариантах. При этом соотношение объемов для 24 веществ было более чем 10:1 (спринклерная система/необорудованное помещение), для 11 – более чем 50:1, и 6 веществ были обнаружены в пропорции более чем 100:1. Остальные вещества были обнаружены примерно в равных пропорциях.

Использование автоматических спринклерных систем снизило выброс парниковых газов, состоящих из углекислого газа, метана и закиси азота, на 97,8% по эквиваленту массы углекислого газа.

Совместный расход воды через спринклерную систему и пожарный рукав в первом случае оказался на 50% ниже, чем расход из рукава в необорудованном помещении. Экстраполяция до полноразмерного дома выявила, что в случае использования автоматических спринклерных систем экономия воды может достичь 91%.

Кроме того, сточные воды после использования спринклерной системы содержали меньшее количество стойких загрязнителей, таких как тяжелые металлы. Также в выборке было обнаружено меньшее количество твердых тел. РН сточных вод при обычном пожаротушении оказался значительно выше допустимого и на четыре порядка выше, чем в сточных водах после спринклерной системы.

Анализ твердых образцов отходов показал, что зола и обугленные материалы в обоих случаях не являются опасными отходами и не нуждаются в дополнительном выщелачивании при утилизации.

В оборудованной комнате перекрытия остались целыми, в то время как в необорудованной – обрушились через 5 минут после возгорания. А обрушение перекрытий до приезда пожарных влечет за собой дальнейшее распространение пожара и, как следствие, приводит к усложнению пожаротушения, к большим выбросам и к большему количеству поврежденных огнем материалов, требующих утилизации.

Углеродный след автоматических систем противопожарной защиты

Изготовление и монтаж автоматической системы противопожарной защиты – не "нуль-углеродный" процесс, и следовательно, он должен учитываться в вопросах экологической устойчивости. Хотя на сегодня полноценных исследований (от создания до демонтажа) сделано не было, можно провести примерную оценку выбросов при производстве стальных труб, основной составляющей спринклерной системы.

Выбросы двуокиси углерода, связанные с производством стальных труб, известны. Они складываются из выбросов тепловых машин, производящих энергию для металлопрокатного производства. Так, для стальных труб выбросы углерода составляют 1,96 кг на 1 кг стали (по данным Buchanan A.H. and Honey B.G. Energy and Carbon Dioxide Implications of Building Construction // Energy and Buildings. Vol. 20. 1994. P. 205–217). Для диоксида углерода значение будет 7,2 кг на 1 кг стали.


Предполагая, что для промышленного помещения типичная спринклерная система состоит из стальной трубы диаметром 80 мм с 3-миллиметровыми стенками, масса которой составляет 6,44 кг на 1 м длины. Для покрытия 9,29 кв. м необходимо 3 м такой трубы. Таким образом, на каждый квадратный метр здания приходится 2,11 кг стали.

На основании этих данных можно сказать, что вклад в выбросы углерода для спринклерной системы в промышленных помещениях составляет 15,2 кг CO2 на 1 кв. м. Для офисных зданий и производственных объектов, общий объем выбросов углерода в здании в течение 40–60-летнего срока службы может быть в диапазоне 2000–4500 кг CO2 на 1 кв. м. Следовательно, установка спринклерной системы может привести к увеличению общего объема выбросов углерода на величину от 0,34 до 0,76%.

Этот анализ не учитывает выбросы углекислого газа, связанные с эксплуатацией спринклеров, стояков, насосов, арматуры и т.д. Также он был основан на допущении, что производство стальных труб использует энергию, полученную от тепловой переработки ископаемых углеводородов. Поэтому стоит учесть тот факт, что современные производственные процессы используют модели энергоэффективности, которые уменьшают зависимость от ископаемого топлива.

Можно провести подобный анализ для жилых помещений. Наиболее распространенным в домовом строительстве является использование 25-миллиметровых стальных труб с толщиной стенки 2,8 мм. В этом случае выбросы при производстве спринклерной системы составят 4,91 кг CO2 на 1 кв. м. На основе переписи населения в США в 1998 и 2008 гг. средний дом для одной семьи имеет площадь 164 кв. м, таким образом, для типичного дома спринклерная система будет добавлять 806 кг CO2 (при общем выбросе в 278 000 кг) в течение срока службы здания. Это приведет к увеличению выбросов углерода примерно на 0,29% в общем объеме.

Следует также отметить, что для жилых домов чаще используются пластиковые трубы, а не стальные. При этом недавнее исследование (Aumonier S., Collins M., Hartlin B., Penny T. Streamlined Life Cycle Assessment (LCA) of BlazeMaster®Fire Sprinkler System in Comparison to PPR and Steel Systems. Final Report, The Lubrizol Corp. July 2010) показало, что выбросы углекислого газа от пластиковых труб на 63–80% ниже, чем от стальных. Таким образом, выброс углерода от спринклерных систем в жилых домах эквивалентен выбросу углекислого газа от сжигания 68–125 л бензина.

Оригинал статьи Кристофера Вичорека
читайте в журнале Fire Protection
Engineering за IV квартал 2011 г.
и на сайте http://www.fpemag.com

 

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2012
Посещений: 7526


  Автор
 

Кристофер Вичорек

Ph.D

Всего статей:  1

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций