Temiz Gazlı Söndürme Sistemleri: FM-200, Novec 1230 ve IG-541
Söndürme Konsantrasyonları ve Güvenlik Sınırları
FM-200 (HFC-227ea), Novec 1230 (FK-5-1-12) ve IG-541 (Inergen) için minimum söndürme konsantrasyonu ile insan güvenliği limitleri (NOAEL – zararsız seviye, LOAEL – etkili seviye) karşılaştırması tabloda verilmiştir.
Yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi halokarbon temiz gazlarda (FM-200, Novec 1230) yangını söndürmek için gereken konsantrasyonlar, insan sağlığı için sınır değerlerin oldukça altındadır. Örneğin FM-200 için yaklaşık %7 gibi bir konsantrasyon yangını bastırmaya yeterken, insanlar üzerinde herhangi bir olumsuz etkinin gözlenmediği seviye (NOAEL) %9 civarındadır; düşük yan etki eşiği (LOAEL) ise %10.5’tur. Benzer şekilde Novec 1230’da söndürme konsantrasyonu (~%5) çok düşüktür ve bilinen NOAEL değeri %10 ile bunun iki katına yakındır (LOAEL değeri 10% üzerinde belirlenmiştir). IG-541 (Inergen) gibi inert gazlarda ise yangını söndürmek için gereken hacimsel karışım oranı (%34-40 aralığında) insan güvenliği sınırına daha yakındır – NOAEL değeri ~%43, LOAEL ~%52 olarak raporlanmıştır. İnerjen gazı ortamdaki oksijeni azaltarak söndürme yaptığı için, güvenlik sınırı da oda havasındaki oksijen yüzdesi ile ilgilidir (aşağıda açıklanmıştır).
FM-200 için Tutma Süresi Grafiği
FM-200 gazının odadaki konsantrasyonunun zamanla değişimi (tutama süresi boyunca). Grafikte başlangıç tasarım konsantrasyonu (~%7) ve bunun 10. dakikadaki %85 seviyesine düşmesi (NFPA 2001’e göre asgari tutma süresi kriteri) gösteriliyor. Mavi kesikli çizgi, FM-200’nin yaklaşık %6 olan asgari söndürme eşiğini belirtmektedir.
Halokarbon gazlar, boşaltma anında hedef tasarım konsantrasyonuna ulaşır ve ardından odadaki sızıntılar nedeniyle konsantrasyonları yavaşça düşmeye başlar. NFPA 2001 standardına göre, gaz konsantrasyonunun en az 10 dakika boyunca yangını yeniden tutuşturmayacak seviyede (genelde tasarım değerinin %85’i üstünde) kalması gerekir. FM-200 grafiğinde, 0 dakikada ~%7 olan
konsantrasyonun, 10. dakikada ~%6’nın biraz üzerine düştüğü görülmektedir. Bu, FM-200’nin yangını söndürme eşiğinin (yaklaşık %6) üzerinde kalarak gereken tutma süresini karşıladığı anlamına gelir. FM-200 ortamdaki oksijen düzeyini önemli ölçüde değiştirmediğinden, tutma süresi boyunca odadaki oksijen seviyesi normal (%21) kalır; dolayısıyla insan solunumu açısından ek bir risk oluşturmaz.
Novec 1230 için Tutma Süresi Grafiği
Novec 1230 gazının odadaki konsantrasyonunun zamanla değişimi. Başlangıçta ~%5.3 tasarım konsantrasyonu sağlanmış, 10 dakika sonunda yaklaşık %4.5 seviyesine düşmektedir. Mavi kesikli çizgi ~%4’lük tahmini söndürme eşiğini göstermektedir.
Novec 1230 da tıpkı FM-200 gibi halokarbon sınıfı temiz bir gazdır ve kimyasal zincir reaksiyonunu durdurarak yangını söndürür. Grafikten görüleceği üzere başlangıçta ~%5 civarında olan Novec 1230 konsantrasyonu, odadaki sızdırmazlık koşullarına bağlı olarak yavaşça azalmakta ancak 10 dakika sonunda bile ~%4.5 değeriyle, yangını baskılamak için gereken minimum %4 seviyesinin üzerinde kalmaktadır. Bu sayede Novec 1230, gerekli 10 dakikalık tutma süresi koşulunu rahatlıkla sağlar. Novec 1230’un en önemli avantajlarından biri, insan için güvenli marjının çok yüksek olmasıdır (NOAEL ~%10). Ayrıca oksijeni tüketmediği için oda atmosferindeki O₂ seviyesi %21 olarak kalır ve kişiler üzerinde boğucu bir etki oluşturmaz.
G-541 (Inergen) için Tutma Süresi Grafiği
IG-541 inert gazının odadaki konsantrasyonunun zamanla değişimi. Yaklaşık %40 başlangıç hacim oranı, 10 dakika sonunda ~%34’e düşmektedir. Mavi kesikli çizgi, yangınların sönmesiyle ilişkilendirilen kritik oksijen eşiğine karşılık gelen ~%30 inert gaz seviyesini göstermektedir.
IG-541 (Inergen), %52 Azot, %40 Argon ve %8 Karbondioksit karışımından oluşan inert bir gazdır. Yangını, ortamdaki oksijen seviyesini yaklaşık %21’den %12-13 bandına düşürerek söndürür. Tipik olarak Inergen’in tasarım konsantrasyonu oda hacminin ~%40’ı kadardır; böylece oksijen ~%12-13 düzeyine iner ve alevler söner. Grafikte inert gaz hacim oranının 10 dakika içinde %40’dan ~%34’e indiği gösterilmiştir. %34’lük seviye, ortam oksijeninin hala ~%14 civarında olması demektir ki bu değer yangının tekrar başlamasını engeller. Inergen gazı için hedef, O₂’yi güvenli sınırın altına çekip (~15% O₂ yangın sönme eşiği) insanların tolere edebileceği sınırın üzerinde tutmaktır. Karışım içindeki %8’lik CO₂, azalan oksijene rağmen insanların bilinç kaybı yaşamadan solunumu sürdürmesine yardımcı olur.
İnert Gazlarda Oksijen Seviyesi Düşüşü ve Kritik Sınır
Inert gaz boşalması öncesi ve sonrasında oda havasındaki yaklaşık oksijen yüzdesi. Normalde %21 olan O₂, Inergen boşalması sonrasında %15 O₂) gösterirken, kırmızı kesik çizgi insan yaşamı için kabul edilen kritik alt sınırı (~%12 O₂) göstermektedir.
Yukarıdaki şemada inert gazlı söndürme sırasında oksijen seviyesindeki ani değişim vurgulanmıştır. Inert gazlar, yangını söndürebilmek için oksijen oranını yaklaşık %15’in altına düşürür. Çoğu yangın, ortam oksijeni %15’in altına indiğinde sönümlenir. IG-541 gibi gazlar, ortalama %12-13 O₂ seviyesine ulaşacak şekilde dozlanır; bu seviye, insanlarda kısa süreli maruziyette genellikle baygınlık veya kalıcı hasara yol açmayan ancak %10’un altına inmesi halinde tehlikeli olabilecek bir sınırdır. Şemada görüldüğü üzere Inergen boşalması sonrasında O₂ ~%13 civarına inmekte, bu da kritik %12 eşiğinin hemen üzerinde kalarak hem yangını söndürüp hem de insanların acil tahliye için kısa bir süre güvende kalabileceği bir ortam sağlamaktadır. Halokarbon temiz gazlarda ise oksijen oranı değişmediği için böyle bir etki söz konusu değildir.
Oda Bütünlük Testi ve Tutma Süresi Doğrulaması
Gazlı söndürme sistemlerinde oda bütünlük testinin şematik gösterimi. “Blower Door” fanı kapıya yerleştirilerek oda içi ve dışı arasında belirli bir basınç farkı (≈10 Pa) oluşturulur; mavi ok içeri hava verildiğini, kırmızı ok kaçaklardan dışarı çıkan havayı gösterir. Ölçümlerle odanın toplam eşdeğer kaçak alanı (ELA) hesaplanır ve yazılım bu değere göre ilgili gaz için tutma süresini öngörür.
Oda bütünlük testi, gazlı söndürme sistemlerinin hedeflenen süre boyunca gazı içeride tutabileceğini doğrulamak için yapılır. Testten önce odadaki tüm açıklıklar kapatılır, havalandırma damperleri uygun konuma getirilir. Ardından kapı açıklığına yerleştirilen ayarlanabilir çerçeve üzerindeki güçlü bir blower door fanı yardımıyla oda kontrollü olarak basınçlandırılıp boşaltılır. Tipik olarak oda içi +10 Pa ve -10 Pa basınç farkları yaratılarak fan debisi ve sızıntı miktarı ölçülür. Bu verilerle bilgisayar yazılımı odanın eşdeğer kaçak alanını (ELA) hesaplar. ELA, odadaki tüm küçük sızıntıların toplam etkisini tek bir büyük açıklık alanı olarak ifade eder (örneğin cm² cinsinden). Sonrasında gazın bu kaçak alanıyla odada ne kadar süre etkin kalacağı simüle edilir. Hesaplama, gazın yukarıda açıklandığı şekilde konsantrasyon düşüşüne (stratifikasyon ve sızıntı) tabi olacağı varsayılarak yapılır.
Test kriteri, seçilen gaz için en az 10 dakika tutma süresinin sağlanmasıdır (NFPA 2001). Eğer hesaplanan tutma süresi 10 dakikayı aşıyorsa oda bütünlüğü geçerli (başarılı) kabul edilir; daha düşükse oda sızdırmaz değildir ve gaz kaçaklarını azaltmak için önlemler alınmalıdır. Test sırasında sızıntı noktalarını tespit etmek için duman kalemi gibi yöntemler kullanılabilir; bulunan kaçaklar uygun yalıtım malzemeleriyle kapatılarak test tekrarlanır. Sonuçta, oda bütünlük testi başarılı olan bir korunum alanında, seçilen temiz gaz sistemi gerçek bir yangın durumunda beklenen söndürme konsantrasyonunu en az 10 dakika boyunca koruyacak ve böylece yangının yeniden tutuşmasını engelleyerek etkili bir koruma sağlayacaktır.
Sonuç:
Odadan gaz kaçağını kompanze etmek için konsantrasyonu yükseltecek ilaveler yapmak kabul edilebilir değildir. Güvenlik sınırını aşmamak için oda kaçaklarının yangın durdurucu ürünler ile yalıtım yapılarak engellenmesi güvenli ve gerçekçi çözümdür.