Огнетушащий аэрозоль – это одна из самых перспективных и одновременно недооцененных технологий в области пожарной безопасности. Сочетая в себе достоинства газового и порошкового тушения, он лишен многих ключевых недостатков, обладая меньшей опасностью для людей и соответствуя требованиям безопасности для окружающей среды. Несмотря на скептическое отношение, сформированное в прошлом, современные аэрозолеобразующие составы и устройства на их основе безопасны, эффективны и способны защитить даже самое чувствительное оборудование. Статья подробно разбирает принцип действия, эволюцию и конкурентные преимущества этой технологии, а также анализирует ее положение на российском и мировом рынках.
Олег Антипов
Генеральный директор ООО "СИНТЕН"
Пожары остаются одной из самых серьезных угроз для жизни, здоровья, материальных ценностей. В последние десятилетия к ним добавились цифровая информация и репутация, которые могут не то что серьезно пострадать после пожара, а быть безвозвратно утеряны.
В современном мире, с его сложной инфраструктурой, дата-центрами, объектами энергетики и культурного наследия, критически важными и опасными объектами, методы пожаротушения наиболее универсальным и безопасным огнетушащим веществом – водой часто неприменимы. Вода может нанести ущерб, сопоставимый с самим пожаром или даже более, а также быть несовместимой с горючей нагрузкой. Это породило целый спектр технологий и веществ для объемного тушения, где возгорание ликвидируется не охлаждением или изоляцией, а разбавлением кислородосодержащей атмосферы или воздействием на саму химическую реакцию горения. Речь идет про установки газового и аэрозольного пожаротушения.
О выборе установки
Выбирая установку пожаротушения, первое, на что обращает внимание потребитель, – это стоимость оборудования. К системам противопожарной защиты на большинстве объектов сформирован традиционный подход, который можно назвать "финансирование по остаточному принципу". Кому-то удается за счет маркетинга, упорства и прочих механизмов этот принцип преодолеть, но это скорее исключение, чем правило. Акцентирую внимание: стоимость установки пожаротушения является определяющей для большинства объектов и заказчиков.
При этом важно понимать, что установка пожаротушения – это не просто оборудование (устройство, система). Это труды десятков ученых, это годы и десятки лет исследований. Очевидно, что такие трудозатраты сложно переоценить, тем не менее рынок голосует рублем.
В современном мире, где стоимость объектов постоянно растет, а любой сбой или неисправность могут повлечь самые неприятные последствия, эффективные системы пожаротушения приобретают первостепенное значение. Инженеры и ученые пытаются создать такое огнетушащее вещество, такую установку пожаротушения, которая будет безопасной для человека и окружающей среды, не будет причинять урон материальным ценностям, будет отличаться высокой эффективностью, низкой ценой и будет лишена всех существующих недостатков. Работы в этом направлении продолжаются по настоящее время. Однако опыт борьбы с огнем, особенно за последние 100 лет, в связи с технологическим рывком дал достаточный уровень практических знаний для понимания того, что универсальных решений нет: для каждого продукта существует своя ниша и свое решение.
Таким образом, на современном рынке представлены различные огнетушащие вещества и установки пожаротушения на их основе, некоторые из них предполагают более широкое применение, а некоторые являются сугубо нишевым продуктом, применимым для ограниченного числа объектов и задач. При этом одним из самых перспективных направлений является технология аэрозольного пожаротушения.
Что такое огнетушащий аэрозоль?
Многие, слыша термин "огнетушащий аэрозоль", представляют себе некое вещество по типу пены, находящееся в аэрозольном баллончике под давлением газа-вытеснителя, которое можно распылять (лиозоль). Это, конечно же, заблуждение, но не полное. Под термином "огнетушащий аэрозоль" подразумевается высокодисперсный золь, выносимый пузырьками газа, – аэрозоль. Это продукт термохимического разложения аэрозолеобразующего огнетушащего состава (АОС), которым заряжен генератор огнетушащего аэрозоля. Более научными словами, это продукт самораспространяющегося высокотемпературного синтеза – многоэтапной рекомбинации веществ и химических соединений при химической реакции перехода твердотопливного заряда в высокодисперсное пылегазообразное вещество (аэрозоль), который сопровождается выделением большого количества инертных газов, мелкодисперсных частиц (ионов, атомов и других соединений щелочных или щелочноземельных металлов размером от 1 нм до 5–10 мкм) и, разумеется, тепла. Выделяемое тепло и температура протекаемых реакций – главный враг и союзник огнетушащего аэрозоля. Почему враг, думаю, объяснять не стоит: температура термического разложения первых АОС составляла 2 500 °С и выше. В настоящее время ее удалось значительно снизить и при этом значительно увеличить эффективность АОС. Зато за счет высокой температуры огнетушащий аэрозоль является термостабильным: он уже терморазложен, на его работу не повлияют температуры горения свыше 2 500 °С и он выполнит свою функцию, потушив даже развитый пожар.
Пожаротушение огнетушащим аэрозолем – это гибридный метод, сочетающий достоинства газового и порошкового пожаротушения, но лишенный их ключевых недостатков.
Основу АОС составляют высокоактивные щелочные (1-й группы) или щелочноземельные (2-й группы) металлы, например изначально самым распространенным металлом в АОС был натрий (Na) – это основа огнетушащих аэрозолей первого поколения. В огнетушащих аэрозолях второго поколения появился калий (K) и его комбинации с другими металлами 1-й группы.
В настоящее время АОС на основе соединений K обладают самой высокой эффективностью. При этом в АОС могут применяться нитраты, перхлораты, оксалаты, иодаты, периодаты и т.п. Но не будем углубляться в химию.
Вторая группа металлов все еще изучается, на их основе разработан ряд огнетушащих композиций третьего поколения, которые безопасны при воздействии на электронную технику. Причем воздействие на электронные компоненты такого огнетушащего аэрозоля менее агрессивно, чем воздействие синтезированных газовых огнетушащих веществ. Как я рассказывал в статье "Пожаротушение в центрах обработки данных и серверных помещениях" (журнал "Системы безопасности" № 4/2025 г.), огнетушащим аэрозолем, вопреки сложившемуся мнению, оснащаются серверные помещения и дата-центры.
Принцип пожаротушения
Огнетушащий аэрозоль – это, как и все синтезированные газовые огнетушащие вещества, химический ингибитор горения, то есть вещество, прерывающее цепную реакцию окисления. Все, кто в той или иной мере близок к системам противопожарной защиты, знает про "треугольник пожара". Однако эта парадигма не объяснит принцип работы химического ингибитора. Для этих целей применяется "тетраэдр пожара", более распространенный за рубежом, одна из граней которого именуется "цепная реакция".
То есть ингибитор не убирает кислород, не убирает источник воспламенения и топливо при реакции горения. Ингибитор, являясь химически более активным, чем кислород, не позволяет ему вступать в реакцию окисления, замещая его на свои соединения, то есть прерывает ту самую цепную реакцию окисления.
Поступая в окружающую среду в чистом виде, ионы высокоактивного металла вступают в рекомбинацию с теми свободными радикалами, с которыми они могут взаимодействовать. Тем самым молекулы H (топливо), С (топливо) и О (окислитель), а так же их соединения в виде СO, CO2, -OH, -CH в пламени активно рекомбинируются в негорючие и малоактивные соединения. Наглядно это показано на рис. 1.
Например, при использовании в качестве ингибитора горения К при пожаре мы получим KOH (гидроксид калия), K2CO3 (поташ – карбонат калия), K2O2 (пероксид калия), а также природные сопутствующие газы и небольшое количество непрореагировавших частиц. Данные вещества не могут вступать в реакцию горения, и пламя затухает. KOH или NaOH дают щелочную реакцию при достаточном количестве влаги, поэтому АОС на основе Na и K считаются условно-безопасными для электронной техники. Но если избыточной влаги в воздухе нет, то не будет и щелочной реакции. А соединения щелочноземельных металлов щелочной реакции не дают и не оказывают какого-либо влияния на изделия электронной техники даже при повышенной влажности. Хочу обратить внимание, что большинство соединений, которые мы встречаем в огнетушащем аэрозоле, используются в пищевой промышленности в качестве добавок или находятся в окружающих нас предметах, например красках, мебели, стенах и т.п. Да и в целом современные аэрозолеобразующие огнетушащие составы вышли на качественно иной уровень в части безопасности для человека и окружающей среды.
А вот если мы обратимся к синтезированным газовым огнетушащим веществам (ГОТВ), которые тоже являются химическими ингибиторами горения, то основу их механизма тушения составляют вещества 17-й группы: F, Cl, Br, I. Все эти вещества высокотоксичны, обладают озоноразрушающим потенциалом (ОРВ) или потенциалом глобального потепления (ПГП). Поэтому в настоящее время используются только фторсодержащие хладоны и фторированные кетоны как наиболее (относительно) безопасные синтезированные ГОТВ.
Принцип тушения данными веществами такой же – ионная рекомбинация свободных радикалов в негорючие и малоактивные соединения, которые не поддерживают горение. При этом рекомбинация свободных радикалов ионами F в цепной реакции производится с генерацией: HF (фторводород), HF + H2O (плавиковая кислота), CF2O (карбонилфторид-фторфосген).
Собственно, любой паспорт безопасности изготовителя синтезированных ГОТВ об этом и сообщает. Думаю, не стоит пояснять, что таких веществ мы обычно сторонимся, а кабели и электроника им рады не больше нашего. Это справедливо для любых фторсодержащих ГОТВ.
Текущее состояние в России
Установки аэрозольного пожаротушения в России наверное, самая слабоизученная технология с минимумом инноваций, оттого и обладающая скептическими перспективами и огромным потенциалом. Особенности работы генераторов огнетушащего аэрозоля первого поколения и практика применения установок аэрозольного пожаротушения в конце 1990-х – начале 2000-х гг. сыграли "в чужие ворота".
Поэтому у многих потребителей и большинства заказчиков сформировался стереотип, что огнетушащий аэрозоль – это что-то страшное, грязное, опасное и т.п. Однако с тех пор прошло уже два десятилетия и многое изменилось, хотя бы та же эффективность выросла на один или даже два порядка, что в значительной степени исключило шлакообразование и большое количество конденсированной твердой фазы. Но российский рынок достаточно инертен, и репутацию огнетушащего аэрозоля все еще нужно восстанавливать, несмотря на успешные, но пока еще скромные попытки части производителей.
Итак, текущее положение огнетушащего аэрозоля на отечественном рынке определяют следующие причины:
- Рынок помнит о проблемах, которые сопровождали огнетушащий аэрозоль: пламя, высокие температуры, загрязнение пространства, способность поджигать окружающие предметы.
Эффективность тех АОС была 200–700 г/м3, то есть на уровне самых эффективных современных синтезированных ГОТВ. Количество шлаков, выброшенных из ГОА, и твердой конденсированной фазы ("пыли") было достаточно большим. - АОС первого поколения были основаны на высокотемпературных неэффективных композициях, которые все еще применяются на рынке РФ.
- Нормативные барьеры (например, СП 485.1311500.2020).
- Огнетушащему аэрозолю присущи недостатки: потеря видимости, раздражение слизистых.
- Неосведомленность пользователей о достоинствах и современном состоянии технологии.
Глоток свежего воздуха для технологии аэрозольного пожаротушения на рынок РФ принесли экология, защита окружающей среды и текущая политическая ситуация. Синтезированные ГОТВ попали под государственное регулирование согласно ратифицированной РФ и большинством стран мира Кигалийской поправке к Монреальскому протоколу, в которой перечислены как холодильные фреоны, так и огнетушащие хладоны. Теперь каждый год общее количество доступных на рынке РФ синтезированных ГОТВ снижается таким образом, чтобы к 2036 г. объем производства, обращения и потребления таких веществ составил 15% от объема 2022 г. А с учетом того, что в настоящее время в РФ производится только хладон 227еа (в объеме 100 т на 2025 г.) и хладон 23 (в объеме 50 т на 2025 г.), а все остальное импортируется в условиях санкционного давления и экологических ограничений, перспективы аэрозольного пожаротушения на ближайшие 10 лет становятся очевидны, поскольку аэрозоль – единственная отечественная, экологически безопасная и доступная альтернатива синтезированным ГОТВ, которая не подвержена санкционному давлению.
А теперь давайте все вместе ответим на вопросы:
- Как и каким образом обслуживать установку газового пожаротушения на базе хладонов спустя 10–15 лет после ее приобретения, если текущие условия не изменятся?
- Как поставщикам выполнять свои обязательства, если синтезированные газы, включая ФК-5-1-12, импортируются, а стоимость и принципиальная возможность поставок зависят от политической ситуации?
Текущее состояние за рубежом
Огнетушащий аэрозоль за рубежом получил достаточно широкое распространение и мировое признание. Его применяют даже для защиты ЦОД, о чем я уже упоминал. Непревзойденная эффективность, простота проектирования, обслуживания, монтажа, безопасность и высокая надежность, сочетающиеся в компактных устройствах, открыли для огнетушащего аэрозоля большие перспективы. За последние десятилетия, например, изданы такие зарубежные стандарты, как NFPA 2010, EN 15276, ISO 15779, IMO/MSC 1270, UL 2775, AERB/NF/SS/FPS, GA 499.1 и др., в том числе страховых компаний, что позволяет применять данную технологию повсеместно.
Кроме того, гибкость технологии аэрозольного пожаротушения и возможность ее подстройки под локальные задачи открывают новые возможности. Например, возможность исполнения генераторов огнетушащего аэрозоля не только в стационарном, но и в ручном переносном варианте позволили зарубежным поставщикам внедрить данную технологию в войсках НАТО в качестве легкого и компактного носимого огнетушителя.
Гражданское применение данной технологии гораздо шире. Генераторами огнетушащего аэрозоля оснащены международная полярная антарктическая станция "Принцесса Елизавета", заводы Samsung, Pfizer, Dr.Reddy’s Laboratories, Renault Samsung Motors, Gedeon Richter, здание Bloomberg, множество заводов, объектов энергетики, включая ветряные и атомные электростанции, объектов транспортной инфраструктуры, судов и пр.
Почему огнетушащий аэрозоль?
Можно много говорить о достоинствах огнетушащего аэрозоля и недостатках других технологий объемного пожаротушения: сосуды под давлением, трубопроводы, массогабаритные размеры, занимаемая площадь и т.п., и этому можно посвятить не одну статью. Думаю, что в современном мире экономики, заботы об окружающей среде, а также жизни и здоровье человека лучше всего говорят цифры и факты, представленные в виде кратких тезисов:
- технология аэрозольного пожаротушения является самой эффективной технологией объемного тушения: 15–30 г АОС осуществляют стабильное пожаротушение в одном кубометре объема. Ближайшие конкуренты – фторсодержащие газовые огнетушащие вещества, которые работают по такому же принципу, стабильно потушат этот "куб" при концентрации в 600–700 г;
- самая низкая совокупная стоимость владения на весь срок службы: установка аэрозольного пожаротушения на период 10-летней эксплуатации, начиная от проектирования и заканчивая обслуживанием, дешевле установки газового пожаротушения в пять – восемь раз! Для интереса можно посмотреть требования к установкам аэрозольного пожаротушения в ГОСТ 59636;
- озоноразрушающий потенциал 0, потенциал глобального потепления 0; биоразложение возможно;
- современные АОС, выполненные на основе безопасных компонентов – биополимеров и биокомпозитов, при воздействии на лабораторных животных, находящихся в среде огнетушащего аэрозоля в течение не менее двух часов (!), подтверждают отсутствие токсичности и отсутствие вреда их здоровью, что потенциально делает такие установки безопасными даже при длительном воздействии на биологические объекты;
- температура эксплуатации от -60 до 130 °С и выше. При наличии специальных АОС, разработанных для нишевых применений – электронной техники, транспорта, турбин и т.п., альтернативы технологии аэрозольного пожаротушения просто нет;
- термостабильность огнетушащего вещества до 2 500 °С и более;
- сохранение при любой температуре, включая условия пожара, диэлектрических свойств при напряжении 110 кВ и более;
- температура исходящих потоков огнетушащего аэрозоля из современного генератора огнетушащего аэрозоля составляет менее 170 °С и даже менее 130 °С для генератора огнетушащего аэрозоля III типа по ГОСТ 34635, а на расстоянии 30–150 мм температура огнетушащего аэрозоля составляет не более 75 °С, то есть присущие генераторам огнетушащего аэрозоля первого поколения опасности исключены;
- температура стенок корпуса современного генератора огнетушащего аэрозоля при активации устройства и сразу после срабатывания не превышает 50 °С, что делает такие устройства отвечающими современным требованиям к безопасности и эргономике;
- образовавшиеся в ходе химических реакций высокодисперсные частицы (1 нм –10 мкм) обладают низкой скоростью оседания, то есть огнетушащая концентрация в виде аэрозоля остается в помещении (объеме) в течение не менее 20 мин.;
- возможность полностью автономного и энергонезависимого срабатывания при пожаре в случае отсутствия пускового сигнала, при этом температуру срабатывания можно задать термочувствительным элементом, выставив значение от 60 до 185 °С.
Но не стоит переоценивать встречающиеся на рынке АОС и генераторы огнетушащего аэрозоля, применяя общий подход. Каждый АОС уникален, часть АОС в России до сих пор производится по рецептуре первого поколения и содержит канцерогенные или мутагенные вещества и материалы, например фенолы, формальдегиды, имеет низкую эффективность и высокую температуру генерации. Для части задач огнетушащий аэрозоль общего применения не подходит, необходимы специальные АОС. Современные АОС можно разработать с применением композиций привычных нам пищевых добавок, нетоксичных полимеров, биополимеров и биокомпозитов. Таким образом, возможно получить экологически чистый, биоразлагаемый огнетушащий состав с требуемыми характеристиками безопасности и эффективности.
Не нужно забывать и про главные недостатки данной технологии: раздражение слизистых при контакте с огнетушащим аэрозолем и создание непрозрачной среды при работе генератора огнетушащего аэрозоля, что может привести к дезориентации людей. Поэтому такие установки по отношению к человеку имеют те же ограничения, что и установки газового пожаротушения, но по иной причине.
Дополнительно хочется рассказать о еще одном нишевом применении технологии аэрозольного пожаротушения: ФГБУ ВНИИПО МЧС России и ФЦДТ "Союз" в свое время предложили применять данную технологию для тушения складов нефти и нефтепродуктов, в том числе резервуаров с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями. Для возможности защиты больших горящих поверхностей и площадей огнетушащий аэрозоль объединили с технологией пенного пожаротушения, получив комбинированные высокоэффективные и энергонезависимые установки пожаротушения самовспенивающейся газоаэрозоленаполненной пеной, которым в СП 155.13130 посвящен соответствующий раздел.
Заключение
Анализ современных систем объемного пожаротушения показывает явную тенденцию: пока системы газового пожаротушения на мировом рынке сдают позиции из-за экологических проблем и рисков для человека, а другие технологии пожаротушения не обладают требуемым эффектом пожаротушения по объему, технология аэрозольного пожаротушения эволюционирует.
Технология аэрозольного пожаротушения – это будущее для большинства объектов, где присутствует дорогое электрооборудование, горючие, легковоспламеняющиеся жидкости и твердые горючие вещества. Различными компаниями непрерывно ведутся разработки в направлении создания "холодного" аэрозоля (с еще меньшей температурой генерации), что еще больше расширит область применения, включая чувствительную к температуре электронику. Тренды за безопасными и компактными технологиями, и установки аэрозольного пожаротушения занимают в этом лидирующую позицию.
Дополнительно в защиту современного огнетушащего аэрозоля могу сказать следующее: я лично брал в руки устройство автономного пожаротушения на базе генератора огнетушащего аэрозоля сразу после срабатывания, зажимал его в ладони и перекрывал выходное сопло пальцем. Да, ощущается тепло, но не более. Ни о каком ожоге или возгорании окружающих предметов не может идти и речи. Поэтому давайте не будем сильно удивляться тому, что уже имеются сверхкомпактные генераторы огнетушащего аэрозоля размером с рубль (рис. 2), а то и крупную горошину, с автоматическим пуском и низкой температурой генерации огнетушащего аэрозоля. Возможно, это генераторы огнетушащего аэрозоля нового поколения, которые продвинут технологию аэрозольного пожаротушения на новый уровень и хотя бы отчасти изменят отношение заказчиков к аэрозольному пожаротушению на отечественном рынке.
Иллюстрации предоставлены автором.
Иллюстрация к статье сгенерирована @gigachat_bot