화재예방을 위한 저산소 공기기술

Hypoxic air technology for fire prevention
정상 공기의 구성 vs. 저산소 공기

산소절감시스템(ORS)이라고도 하는 화재예방을 위한 저산소 공기기술은 보호실 산소농도를 영구적으로 감소시키는 것을 기반으로 한 능동형 화재방호기술이다. 통상적으로 화재를 감지한 뒤 진화하는 기존 화재진압장치와 달리 저산소 공기는 화재를 예방할 수 있다.

설명

저산소 공기로 보호되는 부피에서는 노르모바르의 저산소 대기가 지속적으로 유지된다: 저산소는 산소의 부분 압력이 해수면보다 낮다는 것을 의미하며, 노르모바르는 기압은 해수면 기압과 동일하다는 것을 의미한다. 보통 공기 중에 함유된 산소의 1/4에서 1/2(공기의 5~10%)은 동일한 양의 질소로 대체된다. 그 결과 약 15Vol%의 산소와 85Vol%의 질소를 함유한 저산소 대기가 생성된다. 노르모바르의 저산소 환경에서는 일반적인 물질은 발화하거나 연소할 수 없다.[1] 따라서 화재 삼각형을 고려할 때 충분한 산소가 부족하기 때문에 화재가 발생할 수 없다.[2]

설계 및 운영

저산소 공기 화재 방지 시스템 - 개념

산소 함량이 감소된 공기는 원하는 산소 농도에 도달할 때까지 산소 농도를 낮추기 위해 보호된 볼륨에 주입된다. 그 후 공기 침투로 인해 보호된 볼륨 내부의 산소 농도가 상승한다. 일정 임계값을 초과하면 원하는 산소 농도에 도달할 때까지 낮은 산소의 공기가 다시 보호 볼륨에 주입된다. 산소 센서는 산소 농도를 지속적으로 모니터링하기 위해 보호 볼륨에 설치된다.

물질, 구성 및 위해성을 주의 깊게 평가한 후 보호된 볼륨에 보관할 정확한 산소 레벨을 결정한다.[3] 표에는 일부 물질에 대한 점화 제한 산소 임계값이 나열되어 있다. 또는 BSI PAS 95:2011 저독성 공기 화재 방지 시스템 사양에 설명된 적절한 점화 시험을 수행하여 점화 제한 임계값을 결정한다.[4]

연기 감지기는 가스 억제 시스템과 유사하게 저산소 공기가 스몰딩과 열분해 과정을 예방하지 못하기 때문에 보호된 볼륨에 설치된다.

산소 농도가 낮은 공기는 저산소 공기 생성기에 의해 생성되며, 공기 분할 단위로도 알려져 있다. 저산소 공기 발생기는 멤브레인 기반, PSA 기반, VSA 기반 등 세 가지 유형이 있다. VSA 기반 저산소 공기 발생기는 일반적으로 PSA 기반 및 멤브레인 기반 발생기에 비해 에너지 소비량이 낮다. 저산소 공기 발생기는 보호실 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 저산소 공기 시스템은 건물 관리 시스템과 통합될 수 있으며, 저산소 공기 발생기에서 발생하는 열을 복구하기 위한 시스템을 포함할 수 있다.[5]

산소 농도가 낮은 공기는 전용 파이프를 통해 또는 보다 단순하게 기존 환기 시스템을 통해 보호 볼륨으로 운반된다. 후자의 경우 전용관이나 덕트가 필요하지 않다.

화재 예방을 위한 저산소 공기 복합 사용

저산소 공기 화재 방지 시스템은 다음과 같은 화재 예방 이외의 목적으로도 사용될 수 있다.

화재 예방, 실내 기후 및 화학 물질/식품 저하 감소를 결합하는 것은 화재 안전 시스템의 완전히 새로운 접근법이다.

적용들

화재 진압 대신 화재 예방의 이점은 화재 발생 시 허용할 수 없는 피해를 야기하고 전통적인 화재 진압이 용인되지 않거나 사용할 수 없는 경우에 특히 저산소 공기를 적용하기에 적합하게 만든다. 기존 화재진압 시스템과 달리 전용관이나 노즐이 필요하지 않다. 전통적인 소방 시스템의 설치가 심각한 문제를 일으킬 수 있는 상황에서, 저산소 공기로 화재 보호를 제공할 수 있다.

화재 예방복을 위한 저산소 공기:

  • 데이터 센터/ICT 시설
  • 고부가가치 아이템 보관
  • 보관소
  • 냉동 및 저온 보관
  • 대형창고
  • 제지공장
  • 헤리티지
  • 텔레콤
  • 변전소
  • 유틸리티
  • 문서 저장
  • 하이베이 창고

공예품 품질 저하와 식품 품질 저하는 식품 창고, 보관소 및 보관소와 같은 응용 분야에 유리하다.

저산소 공기 시스템의 고유한 단순성은 지속 가능한 건물 설계와 화재 방지 엔지니어링의 통합을 촉진한다.

ORS 애플리케이션

건강에 미치는 영향

미국 연방규정(OSHA)에 의해 직원들에게 보조 호흡기를 제공하지 않으면 점유공간에 산소 함량이 19.5% 미만으로 되는 화재 예방 시스템은 허용되지 않는다.[6]

하지만 몇몇 사람들은 저산소 공기를 대부분의 사람들에게 숨쉬기에 안전하다고 여긴다.[7] 이 주제에 대한 의학 연구가 진행되었다. 안젤러와 노박의 결론은 "의료 검사와 노출 시간 제한으로 구성된 예방 조치를 준수한다면 최소 13%의 낮은 산소 농도와 정상적인 기압의 작업 환경은 건강 위험을 부과하지 않는다"[8]는 것이다. 쿠퍼 외 연구진은 17.0~14.8%의 산소 농도가 저산소증으로 건강한 사람에게 어떠한 위험도 주지 않는다고 말한다. 중증의 만성질환자에게도 위험을 초래하지 않는다. 힘을 발휘할 수 있는 시간이 이러한 수준 이하로 매우 낮아짐에 따라 집중도가 감소함에 따라, 특히 물리적인 힘을 발휘할[9] 경우 6시간 이상을 실내에서 사용할 경우 환경 밖에서 휴식을 취할 필요가 있을 수 있다.

가압 항공기 객실들은 일반적으로 고도 2,500m(8,200ft)에서 발견되는 압력인 75kPa로 유지되며, 이로 인해 약 16kPa의 산소 부분 압력이 발생하는데, 이는 해수면 압력에서 저산소 공기 도포 시 15%의 산소 농도와 같다. 그러나 승객들은 좌식하고 승무원들은 보조산소에 즉시 접근할 수 있다.

저산소 공기는 산소 고갈 위험을 평가할 때 오염된 공기가 아닌 깨끗한 공기로 간주해야 한다.

보호 구역에 대한 접근과 관련된 정보(예: 산소 감소 대기)는 다음과 같다.

  • AI, Arbeitsinspectorat;
  • SUVA, Schweizerische Unfallversicherungsstalt;
  • DGUV, Dutsche Gesetzliche Unallversicherung;
  • UIAA, Union Internationale Des Associations D'Alpinisme 의료위원회.

적용 가능한 표준 및 지침, 시스템 검증

  • UL 67377 산소 감소 방화 시스템 장치[10]
  • BSI PAS 95:2011 - 저산소 공기 화재 방지 시스템 사양[4]
  • VdS 3527en:2007 - 비활성 및 산소 감소 시스템, 계획 및 설치
  • 오스트리아 국제표준
    • öNorm F 3073: 산소 감소 시스템의 계획, 엔지니어링, 조립, 커미셔닝 및 서비스
    • öNorm F 3007: 산소 감소 시스템
    • öNorm F 3008: 산소 감소 시스템 - CIE 유닛 컨트롤 유닛
  • TRVB S 155: 화재 예방 기술 관점에서 건물의 질소를 이용한 산소 감소 시스템의 설계, 설치 및 작동 요건
  • EN 16750:2017 고정식 소방 시스템 - 산소 감소 시스템 - 설계, 설치, 계획 및 유지관리
  • ISO 20338:2019 화재 예방을 위한 산소 감소 시스템 - 설계, 설치, 계획 및 유지관리

BSI PAS 95:2011 및 VdS 3527en:2007에 따른 저산소 공기 화재 예방 시스템 준수의 제3자 검증을 위한 ISO/IEC 17010에 따라 검사 기관 인증 기준이 설정된다.

참고 항목

외부 링크

참조

  1. ^ [1] 브룩스, J. 항공기 화물 화재 진압 저압 이중 유체 물 미스트 및 저산소 공기 사용 NIST SP 984-2; NIST 특별 간행물 984-2;
  2. ^ Nilsson, Martin (2013). "Advantages and challenges with using hypoxic air venting as fire protection". Fire and Materials. 38 (5): 559–575. doi:10.1002/fam.2197.
  3. ^ Chiti, Stefano (November 9, 2011). "A Pilot Study on Hypoxic Air Performance at the Interface of Fire Prevention and Fire Suppression" (PDF). FIRESEAT 2011: The Science of Suppression.
  4. ^ a b "PAS 95:2011 Hypoxic air fire prevention systems. Specification". BSI.
  5. ^ Chiti, Stefano; Jensen Geir; Fjerdingen Ola Thomas (March 2011). "Hypoxic Air Technology: Fire Protection Turns Preventive". Proceedings of the International Workshop on Fire Safety and Management.
  6. ^ https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=INTERPRETATIONS&p_id=27004
  7. ^ Burtscher, M; Mairer, K; Wille, M; Gatterer, H; Ruedl, G; Faulhaber, M; Sumann, G (2011). "Short-term exposure to hypoxia for work and leisure activities in health and disease: which level of hypoxia is safe?". Sleep Breath. 16 (2): 435–42. doi:10.1007/s11325-011-0521-1. PMID 21499843. S2CID 34051780.
  8. ^ Angerer, Peter; Nowak (March 2003). "Working in permanent hypoxia for fire protection-impact on health". International Archives of Occupational and Environmental Health. 76 (2): 87–102. doi:10.1007/s00420-002-0394-5. PMID 12733081. S2CID 2923682.
  9. ^ Küpper, Thomas. "Work in Hypoxic Conditions" (PDF). THE INTERNATIONAL MOUNTAINEERING AND CLIMBING FEDERATION.
  10. ^ http://ulstandards.ul.com/access-standards/
  11. ^ "VdS 3527en - Inerting and Oxygen Reduction Systems, Planning and Installation". VdS.
  12. ^ "Certification of Hypoxic Air Fire Prevention Systems". Archived from the original on 2013-01-19.