Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Взрывобезопасные индивидуальные газовые котлы

Авторы:

В. Е. Скворцов, инженер ООО «Таис» 

Р. М. Султанов, директор ООО «Таис»

Наша большая страна в значительной степени газифицирована. Особенно это относится к городам. И это, безусловно, благо для наших граждан, к которому привыкли и воспринимают как должное. Привычка порождает невнимательность и, возможно, является одной из причин возникновения аварийных ситуаций с индивидуальным газовым оборудованием — с трагическими последствиями.

Взрыв — это физический или/и химический быстропротекающий процесс горения с выделением значительной энергии в небольшом объеме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на строительные конструкции зданий и сооружений и окружающую среду.

Рис. 1. Фасад. Котел в рабочем положении

В последние годы на территории нашей страны участились случаи взрывов природного газа в жилых домах.

Приведем анализ последствий взрыва природного газа в жилом секторе. По данным ОАО «Росгазификация», ежегодно в жилом секторе (быту) происходит порядка 230 различных инцидентов (чрезвычайных происшествий), связанных с использованием газа. При этом возрастает число погибших: например, в 2012 году погибло 130 человек (80% в результате отправления оксидом углерода, 20% в результате взрывов газовоздушной смеси и пожаров) [1]. «Ростехнадзор» возложил вину за происшедшее именно на человеческий фактор: по статистике, эпицентры взрыва в подавляющем большинстве случаев находятся внутри квартир.

Отрицательные последствия взрывов в жилом секторе можно разделить на следующие категории:

— повреждение и обрушение зданий (уничтожение жилого фонда);

— гибель и травмирование людей;

— материальный ущерб;

— психологическое воздействие на население;

— загрязнение окружающей среды.

Рис. 2. Фасад. Котел в оконном проеме для профилактики и ремонта

Очень часто взрывы природного газа приводят к разрушению остекления, разрушению несущих и ограждающих строительных конструкций. Нередко в результате взрывов происходит обрушение целых подъездов жилых домов.

Возможны пути решения проблем. С точки зрения физики, то, что происходит при воспламенении газа на кухне от спички или от искры при взрывоопасной концентрации (5–14%), это быстрое сгорание газовоздушной смеси. Это приводит к моментальному повышению давления в помещении. Например, если кухня размером 3х3х2,5 м будет вся заполнена стехиометрической смесью природного газа с воздухом и произойдет зажигание этой смеси, то давление в таком замкнутом объеме может составить примерно 0,8 МПа, усилие на межэтажные перекрытия может достичь максимального размера 7106 Н (700 тс) [4]. Естественно, и перекрытия и стены будут разрушены, выше лежащие строительные конструкции будут приподняты, а затем также обрушены, т. е. полностью разрушится некоторая часть многоэтажного дома.

А если на кухне будет окно с обычной деревянной рамой с крупными переплетами и стеклами толщиной 2 миллиметра, которые разрушаются уже при избыточном давлении 0,0025 МПа, и площадь открывшегося при этом отверстия будет не менее 1,5 м², то горение газа и стечение продуктов сгорания будут компенсировать друг друга, давление на кухне не поднимется выше 0,005 МПа и, следовательно, здание не получит никаких разрушений.

Однако в настоящее время широко используется пластиковые стеклопакеты, которые разрушаются при гораздо более высоком давлении и, таким образом, не выполняют взрывозащитной функции, что приводит к нарастанию отрицательных последствий взрывов природного газа в жилом секторе.

Для того чтобы устройство сброса давления взрыва было эффективным, оно должно вскрывать­ся при достаточно низком давлении и иметь доста­точно большую площадь проходного сечения, что­бы после его вскрытия рост давления в защищае­мом объеме был исключен.

Рис. 3. Вид изнутри. Котел в оконном проеме

Легкосбрасываемая кровля может быть уста­новлена только на верхних этажах, поэтому вряд ли может быть рекомендована для широкого примене­ния в жилых домах, а окна — это, пожалуй, основ­ное средство взрывозащиты, причем вполне при­годное для взрывозащиты кухонь. Главное, чтобы окно разрушалось при минимальном давлении и чтобы вскрывшееся в результате этого отверстие было достаточно большим. Приведенное выше со­отношение (0,05 м² на 1 м³) рекомендуется СНиП для взрывоопасных производственных зданий, а не для бытовых помещений жилых зданий [5].

Известно, что стекло легче разрушается если оно тоньше и больше по площади. СНиП прямо устанавливают, что стекло может выполнять роль взрывозащиты при толщине 3, 4 и 5 мм, при пло­щади не менее соответственно 0,8; 1 и 1,5 м². Ар­мированное стекло вообще не может использовать­ся для этих целей.

Проблема взрывозащиты кухонь в жилых домах в последнее время усложнилась тем, что в них стали устанавливать современные металлопластиковые окна с многослойными стеклопакетами. Такие окна обеспечивают лучшую тепло- и шумоизоляцию, они менее доступны для проникновения в квартиру злоумышленников, имеют ряд других бес­спорных преимуществ. Но их также неоспоримый недостаток в том, что они слишком прочны.

Рис. 4. Вид изнутри. Котел открыт для профилактики и ремонта

Возможно, именно по причине очень широко­го распространения металлопластиковых окон и на­блюдается всплеск количества катастрофических взрывов, связанных с бытовым газом. Если раньше при взрыве бытового газа на кухне с окном со сла­бой деревянной рамой и 2-миллиметровыми стекла­ми страдали (получали ожоги) только жильцы одной квартиры, то теперь прочные металлопластиковые окна со стеклопакетами превратили кухни в своего рода «мины», угрожающие всему подъезду.

На основе проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

—  обеспечение взрывобезопасности в жи­лом секторе является актуальной проблемой, по­скольку растет количество взрывов природного газа, человеческих жертв и материального ущерба, в том числе от разрушений строительных конст­рукций зданий;

—  в средствах массовой информации не проводится пропагандистских мероприятий по обеспечению взрывопожаробезопасности в жилом секторе;

—  необходимо усилить проведение профи­лактических работ по предупреждению пожаров и взрывов в жилом секторе соответствующими служ­бами газового хозяйства и государственного по­жарного надзора;

—  необходимо повысить уровень государст­венного пожарного надзора по обеспечению взрывопожаробезопасности на объектах строительства;

—  строительным, промышленным, научно-исследовательским организациям следует усилить работу по обеспечению за счет технических, техно­логических или иных методов взрывозащиты жило­го сектора при возникновении взрывоопасной кон­центрации природного газа.

В заключение необходимо отметить, что ос­новной причиной взрывов является невнимательное отношение жильцов к эксплуатации газовых прибо­ров (залив их или неисправность оборудования) и отсутствие необходимого в этом случае проветрива­ния помещения. В результате образуется взрывоопас­ная концентрация газовоздушной смеси, которая при возникновении источников зажигания может привес­ти к взрывам и другим тяжелым последствиям.

Для минимизации подобных ЧП нами было разработано и запатентовано техническое устройство — устройство для монтажа наружных блоков климатотехнического оборудорания, патент № 2533352 от 17 сентября 2014 года.

На данном устройстве можно размещать различное климатотехническое оборудование — например, кондиционеры. Но мы считаем, что наиболее актуальным является установка модифицированных газовых индивидуальных котлов для отопления помещения и подачи горячей воды.

Существуют примеры размещения индивидуального газового оборудования на наружной стене здания (LUNA-3 Silver Space). Но этот индивидуальный газовый котел неподвижно крепится к наружной стене. И поэтому установка, обслуживание и ремонт возможны только на нижних этажах здания. Предполагаемое нами техническое решение позволяет устанавливать, обслуживать и производить ремонт газового оборудования — индивидуального газового котла на любом этаже здания.

Устройство для монтажа наружных блоков —газовых котлов состоит из горизонтальных направляющих, расположенных выше и ниже оконного проекта, продолженных до простенка.

В простенке неподвижно закреплен защитный кожух. В нем находится узел подключения гибкого жгута коммуникаций. На горизонтальных направляющих установлен и может передвигаться газовый котел, соединенный с узлом подключения гибким жгутом коммуникаций. Жгут коммуникаций содержит шланги теплоносителя, шланг подачи газа, энергоинформационные кабели. Через узел подключения они проходят через стену в помещение (кухню). В помещении находится пульт управления и индикации.

В рабочем положении котел находится в простенке и состыкован с защитным кожухом. Гибкий коммуникационный жгут уложен в защитный кожух. При необходимости проведения ремонтных или профилактических работ котел выдвигается в проем окна.

При аварийной утечке газа, так как котел находится вне помещения, не образуется взрывоопасной воздушно-газовой смеси. Следовательно, взрыв исключен.

Приглашаем к сотрудничеству организации, заинтересованные в практическом освоении и внедрении предложенной конструкции — взрывобезопасного индивидуального газового оборудования.

Литература

1. Официальный сайт Министерства Россий­ской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвы­чайным ситуациям и ликвидациям стихийных бедствий. — (http://www.mchs.gov.ru). — (01.09.2013).
2. О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам: постановление Правительства Рос­сийской Федерации от 23 мая 2006 г. № 307 // Российская газета. — 2006. — 1 июня. — № 4081.
3. ОНТП 24-86. Определение категорий поме­щений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасно­сти. — М.: ВНИИПО МВД СССР. — 25 с.
4. Правила противопожарного режима в Рос­сийской Федерации. — М.: Омега-Л, 2012. — 86 с. — (Безопасность и охрана труда).
5. СНиП II-90-81. Производственные здания промышленных предприятий [утв. постановлением Гос. комитета СССР по делам строительства от 7 декабря 1981 г. № 202]. — М.: Стройиздат, 1982. — 15 с.
6. Обучающие материалы. Теоретические осно­вы горения и взрыва. — http://bezop-pogar.ru/obuchayushhie-materialy-teoreticheskie-osnovy-goreniya-i-vzryva.html). — (01.09.2013).
7. Sushko, Ye. A. ^Development of the Technique for Calculation of Efficient Modes of Operation of Ventila­tion Systems of Industrial Premises», Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engi­neering / Ye. A. Sushko, K. N. Sotnikova, S. L. Karpov // Construction. Architecture. Transport. — 2011. — № 2. — С. 143.
8. Облиенко А. В. Экспериментальные иссле­дования закономерностей распределения пожаро-взрывоопасных веществ в промышленных помещениях / А. В. Облиенко, С. О. Потапова, Е. А. Сушко // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитек­тура. — 2010. — № 3 (19). — С. 154–163.
9. О взрывах природного газа и их последствиях в многоэтажном жилом секторе Е. А. Сушко, А. М. Зайцев, А. А. Кашникова, Д. С. Черных.

Скачать статью  в pdf-формате: Взрывобезопасные индивидуальные газовые котлы