HI-FOG per edifici. Introduzione tecnica. Proteggiamo le persone, i beni e il vostro business. Jussi Tiainen

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1 HI-FOG per edifici Introduzione tecnica Jussi Tiainen

2 University Hospital Münster Sommario Maik Schuck HI-FOG : Una breve introduzione... 3 Come HI-FOG combatte il fuoco... 4 Principi della progettazione del sistema HI-FOG... 6 Tipi di sistema... 7 Daniel Spehr Descrizione del sistema HI-FOG... 8 Riserva idrica... 9 Unità di pompaggio... 9 Rete di tubazioni Valvole di sezionamento Testine nebulizzatrici ed erogatori Appendice: Configurazioni di un sistema tipo Le Méridien Etoile Sana Kliniken Berlin-Brandenburg GmbH

3 HI-FOG : Una breve introduzione HI-FOG, il sistema antincendio ad acqua nebulizzata (water mist) ad alta pressione sviluppato e prodotto da Marioff, utilizza ridotte quantità di acqua pulita allo scopo di controllare, domare o estinguere gli incendi. A differenza degli impianti sprinkler tradizionali che sfruttano il meccanismo del bagnamento richiedendo grandi quantitativi di acqua, il sistema HI-FOG evita sprechi, garantendo prestazioni equivalenti o addirittura superiori nelle stesse condizioni di impiego. Un incendio può provocare gravi danni e mettere a rischio la vita delle persone coinvolte: è un dato di fatto. Tuttavia, spesso si sottovalutano i possibili danni causati da un sistema antincendio ad acqua. Negli edifici a più piani, ad esempio, una perdita dovuta alla scarica di acqua nei piani superiori peggiora ulteriormente la situazione. Grazie alle straordinarie prestazioni del sistema HI-FOG, il consumo di acqua è minimo. Durante una dimostrazione controllata, in trenta minuti, utilizzando un unità di pompaggio di tipo pneumatico GPU, un ugello HI-FOG ha scaricato circa 380 litri di acqua contro i circa litri di un sistema tradizionale. Testato e approvato La prestazione di un sistema antincendio ad acqua nebulizzata dipende da diversi fattori. Tutti i sistemi devono quindi essere sottoposti a test in scala reale nell ambito di un processo di approvazione basato su una serie di criteri prestazionali comunemente riconosciuti. HI-FOG è il risultato di un lavoro di ricerca e sviluppo che prosegue senza sosta da diverso tempo. Nessun altro sistema antincendio è stato sottoposto a un numero così elevato di test in scala reale come HI-FOG e non sono molti a poter vantare così tante certificazioni. I sistemi ad acqua nebulizzata ad alta pressione come HI-FOG rappresentano un importante passo in avanti nella protezione antincendio ad acqua: i settori in cui questa soluzione trova applicazione sono in continuo aumento così come gli standard normativi, i criteri prestazionali, le omologazioni e il successo sul mercato, testimoniato dal numero crescente di clienti che scelgono il marchio Marioff. HI-FOG può essere impiegato in presenza di incendi di materiali solidi e liquidi. I casi in cui un sistema antincendio ad acqua di questo tipo non riesce a garantire una protezione adeguata sono molto pochi e si limitano ad esempio ai metalli liquidi o ai materiali che fanno reazione a contatto con l acqua. Approvazione FM LH FM LH FM Locali Tecnici FM Locali Tecnici FM Locali Tecnici VdS OH1 VdS OH1 VdS OH2 Autorimessa VdS OH3 VdS Locali Tecnici UL OH1 HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG HI-FOG Tecnologia SPU GPU GPU GPU SPU MSPU GPU MSPU MSPU GPU SPU Altezza max stanza/ volume 5m / illimitato 5m / 10m / 11m / 11m / 4m / illimitato 1500m m m 3 illimitato 4m / 3m / 5m / 5,6m / 4m / illimitato illimitato illimitato 500m 3 illimitato APPLICAZIONI Hotels Data Centers Edifici storici Grattacieli Ospedali Stazioni 3

4 Come HI-FOG co Un incendio si sviluppa a seguito di una reazione chimica tra una sostanza combustibile e l ossigeno. Le condizioni necessarie per innescare tale processo sono quattro: Combustibile: solido (classe A), liquido (classe B) o gassoso Ossigeno Fonte di calore Reazione chimica ininterrotta L entità di un incendio è determinata dal relativo tasso di rilascio di calore, misurato in Watt (W). Un incendio vivo che può essere domato con un estintore portatile ha un tasso di rilascio di calore inferiore ad 1 megawatt (MW), unità che orientativamente corrisponde ad un metro quadrato di fiamme visibili. Un incendio diventa critico quando raggiunge i 5 MW. Per estinguere un incendio, è necessario eliminare almeno una delle quattro cause scatenanti. Se difficilmente è possibile rimuovere la sostanza combustibile, per intervenire sulle altre condizioni possono essere impiegati diversi estinguenti. Gli incendi possono essere domati manualmente o servendosi di sistemi antincendio fissi. Un sistema fisso deve controllare o domare l incendio evitando il riaccendersi delle fiamme finché non verrà estinto manualmente. Per descrivere il funzionamento di un sistema antincendio, si ricorre a tre termini che descrivono con precisione le prestazioni dei sistemi antincendio fissi. Dopo aver utilizzato sistemi per domare e/o controllare un incendio, è sempre necessario un intervento manuale per una completa estinzione. Controllare Arginare le dimensioni di un incendio, diminuire il tasso di rilascio di calore e prevenire danni strutturali Domare Ridurre drasticamente il tasso di rilascio di calore e prevenire la riaccensione delle fiamme Estinguere Soffocare completamente l incendio fino ad eliminare i combustibili ardenti Fonte: Normativa NFPA 750 sui sistemi antincendio ad acqua nebulizzata (water mist), edizione

5 mbatte il fuoco L acqua nebulizzata (water mist) come agente estinguente L acqua è l estinguente più antico, più utilizzato e più diffuso al mondo. Vanta eccellenti capacità estinguenti e straordinaria versatilità di impiego rispetto ad altri agenti estinguenti, oltre ad essere completamente atossica ed ecocompatibile. Tre sono le azioni dell acqua nella prevenzione degli incendi: Raffreddamento: trasformandosi in vapore, l acqua assorbe più calore di qualsiasi altro estinguente Inertizzazione: evaporando, il volume dell acqua aumenta di oltre volte, sostituendosi all ossigeno Blocco del calore radiante: la nebbia d acqua consente di bloccare l irradiazione di calore Il tasso di evaporazione dell acqua dipende dalla superficie interessata: in un secchio, l acqua evapora molto più lentamente rispetto a quando dispersa su un pavimento. La superficie di contatto può essere sensibilmente aumentata trasformando l acqua in minuscole goccioline: l evaporazione risulta maggiore con una migliore efficienza di raffreddamento e inertizzazione. A parità di prestazioni, un sistema HI-FOG richiede quindi quantitativi inferiori d acqua rispetto agli impianti tradizionali. A differenza di altri sistemi poi, HI-FOG è in grado di proteggere l ambiente circostante dal fenomeno dell irraggiamento termico. Le goccioline in sé non garantiscono un efficace azione antincendio, dovendo penetrare negli strati esterni delle fiamme. L efficacia di un sistema antincendio ad acqua nebulizzata è determinata da: Dimensione delle gocce Numero di gocce Penetrazione delle gocce nell incendio La combinazione di queste proprietà risulta estremamente variabile da sistema a sistema. HI-FOG e relative capacità antincendio Ogni sistema antincendio ad acqua nebulizzata è unico nel suo genere. Le prestazioni offerte da HI-FOG qui descritte non possono essere estese in linea generale antincendio. Le apposite testine sprinkler ed erogatrici HI-FOG erogano una sottile nebbia di acqua che viaggia ad alta velocità grazie alle pompe ad alta pressione e penetra velocemente nell incendio: l ambiente si raffredda prevenendo la propagazione delle fiamme. HI-FOG nasce per estinguere gli incendi (provocati da liquidi infiammabili) o, in alternativa, domarli e controllarli (incendi di materiali solidi). HI-FOG è un sistema antincendio a nebbia d acqua (water mist) ad alta pressione alimentato da pompe elettriche o diesel a pressione costante oppure a gas pressurizzato. Il grado di penetrazione della nebbia d acqua HI-FOG può arrivare orizzontalmente ad 8 m in condizioni normali; verticalmente è possibile raggiungere distanze anche superiori. Il buon grado di penetrazione significa che la nebbia d acqua HI-FOG può diffondersi velocemente nell ambiente superando anche eventuali ostacoli. Grazie al suo straordinario effetto di raffreddamento, inertizzazione e blocco del calore radiante, HI-FOG agisce molto velocemente consentendo una drastica riduzione della temperatura nell arco di pochi secondi. L incendio viene avvolto in una densa nube di nebbia d acqua che blocca l irradiazione di calore. Le strutture adiacenti all incendio sono ben protette anche quando quest ultimo non è stato completamente spento. Il sistema HI-FOG eroga minuscole goccioline d acqua sotto forma di nebbia ad alta pressione che bloccano l irradiazione di calore assorbendolo tramite evaporazione, raffreddando l ambiente e minimizzando eventuali danni collaterali. 5

6 Principi della progettazio Straordinarie prestazioni e flessibilità significano che HI-FOG può proteggere un intero edificio. CIRCOLI US LH CUCINE EUR OH1 / US OH1 RISTORANTI EUR OH1 AREE RISTORAZIONE US LH AREE RISTORAZIONE US OH1 HOTEL, OSPEDALI EUR OH1 / US LH ZONE RESIDENZIALI EUR OH1 / US LH UFFICI EUR OH1 / US LH LAVANDERIE EUR OH2 / US OH1 BIBLIOTECHE (ESCLUSE LIBRERIE E AMPI LOCALI CON SCAFFALI) EUR OH1 / US LH UNITÀ DI POMPAGGIO PARCHEGGIO EUR OH2 GARAGE US OH1 6

7 ne del sistema HI-FOG I sistemi antincendio ad acqua nebulizzata vengono sviluppati in modo mirato, in funzione del tipo di impiego. Sistemi del genere non dovrebbero mai essere frutto dello studio di sistemi analoghi di un fornitore e dei relativi risultati dei test. I sistemi nel loro complesso devono infatti essere sottoposti a scrupolosi e specifici test antincendio. Ove possibile, i sistemi HI-FOG sono progettati in ottemperanza alla vasta gamma di approvazioni di Marioff. In altri casi i sistemi sono studiati project-by-project partendo dai risultati dei test antincendio supervisionati e certificati da terzi. Nella maggior parte dei casi, i progetti dei sistemi devono essere sottoposti ad approvazione delle autorità antincendio locali. Il sistema HI-FOG di un edificio ottempera alla Normativa NFPA 750 sui sistemi antincendio a nebbia d acqua (water mist) nei casi in cui questa risulta applicabile. Tipi di sistema HI-FOG è sinonimo di flessibilità senza compromessi: vasta è la gamma di tubi, valvole e ugelli tra cui scegliere a seconda di condizioni di impiego e grado di rischio incendio. Per un sistema HI-FOG è possibile scegliere tra configurazione singola o combinata. In un edificio adibito ad uffici, l impianto principale potrebbe essere composto da un sistema ad umido con sistema di preallarme a protezione della sala server e da un sistema a diluvio per la salvaguardia dei generatori di back-up. Tutte le configurazioni verrebbero alimentate dalla stessa unità di pompaggio. Sistema ad umido Un sistema ad umido è di norma composto da testine sprinkler termosensibili chiuse. Il superamento della temperatura impostata, causa la rottura dell elemento a bulbo con conseguente erogazione della nebbia d acqua. I sistemi ad umido sono i più comuni non solo per il contenimento dei costi per le aree di medie e grandi dimensioni soggette al normale rischio incendio, ma anche per il vantaggio di erogare l acqua solo in presenza della temperatura impostata. Sistema a diluvio In un sistema a diluvio, le testine erogatrici sono aperte e il flusso d acqua viene controllato da una valvola chiusa. All apertura (manuale o tramite rilevatore) della valvola di sezionamento, la nebbia d acqua viene erogata da tutte le testine. I sistemi a diluvio, offrendo una protezione completa ed omogenea all interno dei locali, si adattano alla protezione di quelli che ospitano macchinari. Sistema a secco A differenza del sistema ad umido, in un sistema a secco la valvola trattiene l acqua lato pompa. I tubi che collegano la valvola agli sprinkler sono riempiti di aria compressa, soggetta a monitoraggio. In caso di incendio, non appena il bulbo dello sprinkler si rompe, il sistema rileva una perdita di pressione comandando l apertura della valvola di sezionamento. L acqua penetra nelle tubazioni raggiungendo gli sprinkler che provvedono alla nebulizzazione. Questo sistema viene tipicamente utilizzato nel caso in cui l area sia soggetta a congelamento. Sistema di preallarme A differenza del sistema a secco, un sistema di preallarme è collegato ad un impianto antincendio separato; affinché il sistema si attivi è necessaria sia la rottura del bulbo dello sprinkler che l invio di un segnale di attivazione da parte dell impianto di rivelazione. Questo sistema viene di norma impiegato nei casi in cui è necessario minimizzare il rischio di falsi allarmi risultando quindi ideale per i grandi centri di elaborazione dati e per i musei. Idrante È possibile collegare un idrante portatile ai sistemi HI-FOG tramite singole unità di pompaggio. 7

8 Descrizione del Tipicamente un sistema HI-FOG si compone di: Riserva idrica Pompe o accumulatori ad alta pressione Rete di tubazioni Valvole di sezionamento e/o valvole a diluvio Testine sprinkler e/o erogatrici Le testine sprinkler ed erogatrici HI-FOG vengono disposte in base alla configurazione del sistema, test antincendio specifici per le condizioni di impiego, normative antincendio locali e requisiti tecnici dell edificio. All occorrenza, è possibile aggiungere un sistema di controllo, idranti, pannelli, dispositivi di rilascio, compressori e altre apparecchiature. 8

9 sistema HI-FOG Riserva idrica L erogazione dell acqua per le unità di pompaggio HI-FOG è sempre mantenuta separata dalle unità di pompaggio. L acqua può essere erogata tramite una rete di tubazioni o un serbatoio di uso esclusivo del sistema antincendio o condiviso con altri sistemi. Poiché alcuni tipi di unità di pompaggio richiedono una pressione di ingresso dell acqua di 2 bar, il sistema può essere dotato di una pompa ad hoc. Sebbene le dimensioni del serbatoio dell acqua dipendano dalle condizioni di impiego, dai requisiti locali e dal tipo di unità di pompaggio, il volume può variare dai 3 ai 9 m3 per un unità di pompaggio a gas e dai 20 ai 40 m3 per un unità elettrica. In tutte le unità di pompaggio HI-FOG sono presenti filtri per assicurare un elevata qualità dell acqua, garanzia di affidabilità e durata nel tempo. Unità di pompaggio Per gli edifici, i sistemi HI-FOG utilizzano una delle seguenti tipologie di unità di pompaggio: a gas (GPU), elettrica (SPU), modulare (MSPU), diesel (DPU). Grazie all alimentazione a gas (aria o azoto), la GPU non necessita di elettricità esterna e viene impiegata per le aree a basso rischio e per quelle che ospitano macchinari. La GPU impiega ridotte quantità d acqua per combattere gli incendi risultando così la soluzione ideale per edifici di importanza storico-culturale, hotel e grandi centri di elaborazione dati. La SPU si adatta pressoché ad ogni tipo di impiego ed è disponibile in una vasta gamma di dimensioni e configurazioni. Per grandi installazioni è possibile collegare più unità SPU insieme. La MSPU è invece una versione modulare della SPU. GPU MSPU Tipo di unità di pompaggio Spazio minimo per l unità di pompaggio incluso spazio per manutenzione (mm / pollici) Lunghezza Larghezza Altezza GPU Integrata 7+7+6W 3000 / / 80 Modulo GPU 1100 / / 35 Bombole / / 60 Bombole / / 90 SPU MSPU / / / 90 MSPU / / / 80 SPU2 SPU3 SPU / / / / 90 SPU5 SPU / / 90 DPU / / / 100 DPU 9

10 Tubazione principale Valvola di sezionamento Esempio di configurazione della rete di un sistema HI-FOG Sprinkler a parete Sprinkler a soffitto Può essere trasportata in spazi ristretti in diversi moduli da assemblare nell area di installazione. Anche l unità DPU risulta straordinariamente versatile, forte di dimensioni e configurazioni diversificate. In caso di alimentazione elettrica insufficiente, la DPU400 viene spesso utilizzata al posto della SPU. Diametro della tubazione (mm / pollici) Raggio di curvatura (mm / pollici) 12 / / / / / / / / / / 5.9 Impiego Diramazione Distribuzione principale Tubazione principale Tubazione principale Tubazione per grandi sistemi Le dimensioni dei tubi HI-FOG sono frutto di calcoli di idraulica basati sulla formula di Darcy-Weisbach in ottemperanza ai requisiti della Normativa NFPA 750 sui sistemi antincendio water mist. All estremità di ogni area che ospita una tubazione principale, viene installata una valvola a sfera chiusa ad azionamento manuale per pulire i condotti, soprattutto in caso di sistemi ad umido. Rete di tubazioni Tutti i tubi delle sezioni ad alta pressione di un sistema HI-FOG sono in acciaio inossidabile. Marioff fornisce anche raccordi per alte pressioni a completamento della rete di tubazioni e per l installazione di testine sprinkler o erogatrici. I tubi HI-FOG vantano dimensioni estremamente contenute rispetto a quelli dei sistemi tradizionali. Vengono modellati direttamente in fase di montaggio, consentendo un installazione discreta anche in spazi ridotti, dettaglio tutt altro che trascurabile soprattutto per i siti di interesse storico-culturale. I collegamenti per le tubazioni ad alta pressione vengono effettuati utilizzando raccordi ad anello tagliente per tubi fino a 38 mm di diametro; raccordi a cartella vengono invece utilizzati per tubi con diametro superiore a 38 mm. Sia i tubi che i raccodi sono garantiti per l utilizzo ad alta pressione e sottoposti a test ad almeno quattro volte la massima pressione operativa. In fase di collaudo, le tubazioni ad alta pressione vengono sottoposte ad un test di pressione nel rispetto delle direttive della NFPA 750 per assicurare un installazione a regola d arte e perfettamente a tenuta. La rete di tubazioni HI-FOG presenta alcune differenze rispetto alla rete degli impianti tradizionali. I sistemi HI-FOG sono progettati partendo da un condotto di alimentazione principale dal quale si diramano tubi di sezione inferiore ognuno con la propria valvola di sezionamento. Gli ugelli sono alimentati da tubi di 12 mm a loro volta parti di queste diramazioni. In media circa due terzi della rete di tubazioni è costituita da tubi di 12 mm. 10

11 12 mm 25 mm 30 mm 38 mm 60 mm Tubi in acciaio inossidabile HI-FOG : dimensioni reali 11

12 Valvole di sezionamento Le valvole di sezionamento HI-FOG possono essere normalmente aperte o normalmente chiuse. Le prime vengono utilizzate nei sistemi ad umido mentre le seconde trovano impiego in altre configurazioni. Le dimensioni variano in funzione del flusso da gestire. Queste valvole possono essere azionate manualmente, elettricamente, con controllo idraulico o tramite una combinazione di tali modalità oltre a poter essere dotate di un indicatore di flusso per consentirne il monitoraggio. Le valvole di sezionamento normalmente aperte per i sistemi ad umido vengono chiuse, solitamente attraverso un azionamento manuale, soltanto per interrompere l erogazione d acqua o contestualmente ad interventi di manutenzione. Sono ubicate al di fuori dell area da proteggere, vicino all uscita oppure in una zona centrale. Testine sprinkler ed erogatrici Le testine sprinkler HI-FOG sono ugelli chiusi. Sono dotati di elementi termosensibili a bulbo di vetro in grado di resistere alla pressione del sistema. Le testine erogatrici HI-FOG sono invece ugelli aperti senza alcun elemento termosensibile a bulbo. È disponibile una vasta gamma di testine sprinkler ed erogatrici HI-FOG progettate per le diverse condizioni di impiego e i diversi rischi incendio in base a criteri quali temperatura ambiente, altezza e tipologia di soffitto, muro o pavimento, unità di pompaggio, livello di inquinamento dell aria, ecc. La scelta del modello deve essere effettuata in base a impiego, test e certificazioni antincendio. Le testine sprinkler HI-FOG ad attivazione termica vengono scelte in funzione della destinazione d uso e della temperatura di attivazione richiesta. Le temperature di attivazione per i bulbi termosensibili sono le seguenti: 57 C, 68 C, 79 C, 93 C e 141 C. Il coefficiente del tempo di risposta (RTI) di 22(ms)½ è garanzia di massima tempestività di intervento. Le testine sprinkler HI-FOG presentano inoltre l indiscusso vantaggio di essere costituite da un corpo unico, semplificando così gli interventi di manutenzione. Il sistema, brevettato da Marioff, consente di rendere più veloce la manutenzione attraverso l impiego di una valvola locale di non ritorno. In alternativa allo svuotamento dell intera rete di tubazioni, è sufficiente la semplice chiusura della valvola per interventi di manutenzione o sostituzione della testina sprinkler. È inoltre disponibile un ampia serie di testine erogatrici HI-FOG studiate per particolari applicazioni come i casi in cui il flusso d aria non può essere limitato (condotti o camini) o laddove sussistano particolari vincoli su montaggio o struttura degli ugelli. Le testine sprinkler ed erogatrici HI-FOG si adattano all installazione anche in spazi molto ristretti grazie al diametro ridotto delle tubazioni del sistema HI-FOG. È disponibile una vasta gamma di elementi di assemblaggio per il montaggio sulle diverse superfici. Le valvole di non ritorno brevettate semplificano gli interventi di manutenzione rendendoli più rapidi. 12

13 Ugelli HI-FOG della serie 2000 Ugelli HI-FOG della serie 1000 Testine erogatrici HI-FOG Ugelli speciali 13

14 Sistema HI-FOG con pompa elettrica MSPU Scarico / Linea di test 02 Ingresso acqua 03 Pannello di controllo allarme antincendio 04 Serbatoio acqua 05 Fonte esterna d acqua 06 Pompa di alimentazione acqua 07 Giunto a T 08 Valvola di sezionamento 09 Nodo di distribuzione 10 Corpo di assemblaggio 11 Sprinkler 12 Unità di filtraggio 13 Valvola a solenoide Segnale di comando per altre applicazioni Guasto e incendio Alimentazione elettrica Alimentazione elettrica

15 Sistema HI-FOG con pompa pneumatica GPU Ingresso acqua 02 Bombola gas 03 Bombola acqua 04 Giunto a T 05 Valvola di sezionamento 06 Nodo di distribuzione 07 Corpo di assemblaggio 08 Sprinkler 09 Pannello di controllo allarme antincendio 10 Fonte esterna d acqua 11 Valvola di rilascio 12 Valvola secondaria 13 Ingresso riempimento e tappo di sfiato 14 Serbatoio acqua Segnale di comando per altre applicazioni Guasto e incendio Alimentazione elettrica

16 Daniel Spehr Fachhochschule Worms Marioff S.r.l Via Sempione, Pero (MI) Italy Tel Fax Maggiori informazioni sulle società del Gruppo Marioff, sugli agenti/distributori e sulle referenze dei Clienti sono disponibili sul sito Marioff Corporation Oy si riserva il diritto di modificare le informazioni riportate nella presente brochure, dati tecnici inclusi, senza alcuna comunicazione a riguardo. HI-FOG e Marioff sono marchi registrati di Marioff Corporation Oy. Marioff fa parte di UTC Building & Industrial Systems, una divisione di United Technologies Corp. (NYSE:UTX) Tutti i diritti riservati. È vietata la riproduzione anche parziale del presente documento senza espressa autorizzazione scritta di Marioff Corporation Oy. 2400G-IT 2014 Marioff Corporation Oy

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