Automaattisen sammutuslaitteiston tehtävänä on havaita rakennuksen sisä- tai ulkopuolella syttynyt tulipalo, lähettää hälytys pelastusviranomaisille ja hillitä paloa suihkuttamalla paloalueelle sammutetta. Järjestelmät pyrkivät sammuttamaan palon tai ainakin rajoittamaan sen leviämistä, kunnes pelastuslaitos ehtii paikalle suorittamaan loppusammutuksen.
Sammutuslaitteisto valitaan muun muassa suojattavan tilan, suojauksen laajuuden, suojattavan omaisuuden ja henkilöturvallisuuden asettamien vaatimusten perusteella. Sammutteena käytetään vettä, kaasuja tai vaahtoa. Vesi on vanhin ja kautta aikain ylivoimaisesti käytetyin sammute. Tulipalon taltuttamiseen se onkin erinomainen aine: paitsi että se sitoo tehokkaasti lämpöä, se on halpaa, myrkytöntä, helposti saatavilla ja vaaratonta ympäristölle.
Veden tehokkuus sammutteena perustuu sen kykyyn sitoa haihtuessaan suuria määriä lämpöä. Vesi pitää palon kurissa ottamalla siltä haihtumiseen tarvittavaa energiaa. Veden haihtuminen muodostaa vesihöyryä, joka inerttinä kaasuna laimentaa palavan tilan happipitoisuutta syrjäyttämällä happea palon läheltä. Veden höyrystyessä sen tilavuus kasvaa jopa 1700-kertaiseksi joten palavassa tilassa virtaava höyry estää myös palamiseen tarvittavan hapen virtausta paloon. Happipitoisuuden aleneminen hidastaa palamisnopeutta ja saattaa jopa tukahduttaa palon kokonaan.
Kaasujen toiminta sammutteena perustuu palamisen ketjureaktioiden katkaisuun ja hapen syrjäyttämiseen tilasta, jolloin palo sammuu. Kaasuihin verraten veden jäähdytysteho on kuitenkin ylivertainen. Vaahtosammutusjärjestelmissä sammutusveteen sekoitetaan vaahtoliuosta, joka veden kanssa vaahtoutuessaan tehostaa sammutusta.
Sammutteen valinnassa on otettava huomioon niin palavien materiaalien ominaisuudet kuin henkilöturvallisuuskin. Vaahtosammutus on esimerkiksi tehokas tapa sammuttaa palavia nesteitä sisältäviä tiloja, sillä se muodostaa nesteen pintaan palolta eristävän kalvon ja vähentää kookkaiden vesipisaroiden liike-energian aiheuttamaa palavien nesteiden roiskumista. Kaasu taas sammuttaa erittäin nopeasti ilman vesivahinkoja ja työlästä jälkisiivousta, joten sitä käytetään esimerkiksi datakeskuksissa ja museoissa, joita vesi vahingoittaisi vakavasti. Toisaalta hapen syrjäyttävän hiilidioksidin käyttö sammutteena on ihmisille hengenvaarallista.
Sprinklerijärjestelmät
Perinteinen sprinklerijärjestelmä on yleisimmin käytetty automaattinen sammutuslaitteisto. Se on yllättävän vanha keksintö, sillä harva arvaa, että sprinklerit ovat suojanneet suomalaisiakin rakennuksia jo 130 vuotta. Suomen ensimmäinen automaattinen sammutusjärjestelmä otettiin käyttöön Tampereella Finlaysonin tehtailla jo vuonna 1892.
Tyypillinen sprinklerijärjestelmä koostuu vesilähteestä, venttiilistä sprinkleriputkiston ja vesilähteen välillä, sprinkleriputkistosta ja putkistoon liitetyistä suuttimista, jotka suihkuttavat paloon paineenalaista vettä. Järjestelmän suunnitteluun ja toteutukseen vaikuttavat muun muassa suojattavan tilan koko, käyttötarkoitus ja arvioitu palokuorma. Automaattinen toiminta perustuu lämpöön reagoivaan elementtiin, joka estää putkistossa olevan veden tai kaasun virtauksen suuttimesta. Elementtinä toimii useimmiten värillisellä glyseriinipohjaisella nesteellä täytetty lasikapseli tai metallinen sulakelukko. Kun suutinta ympäröivän tilan lämpötila ylittää suuttimen laukeamislämpötilan, suutin laukeaa ja päästää veden virtaamaan suuttimen läpi palavaan tilaan. Suuttimen edessä oleva hajottajalevy antaa vesisuihkulle sen muodon, hajotuskuvion.
Vesilähteeksi käy vesijohto, sammutusvesisäiliö pumppujärjestelmineen tai luonnonvarainen vesilähde, kuten joki tai järvi. Yleinen vesijohto riittää, jos siitä saadaan ulos tarvittava määrä vettä riittävällä paineella. Henkilöturvallisuuskohteissa yleinen vesijohto yleensä riittää. Jos vesijohtoverkoston tuottama virtaama ja paine ei riitä, järjestelmään asennetaan sammutusvesisäiliö, josta vesi syötetään putkistoon pumppujen avulla. Jos virtaama riittää mutta paine ei, järjestelmään asennetaan pumput paineenkorotusta varten.
Sprinklerijärjestelmän toteutusvaihtoehdot
Sprinklerijärjestelmän toteuttamiseen on erilaisia vaihtoehtoja riippuen suojattavasta tilasta tai käyttötarkoituksesta. Sisätiloissa yleisin on märkäasennus, jossa sprinkleriputkisto on jatkuvasti täynnä paineenalaista vettä. Märkäasennuksessa järjestelmä toimii nopeasti, mutta asennus ei sovi kohteisiin, joissa vedellä on riski jäätyä tai kiehua. Ulkotilojen tavallisin asennusmenetelmä on kuiva-asennus, jossa putkisto on täytetty sammutusveden edellä ulos virtaavalla paineilmalla tai inerttikaasulla. Pienissä ulkoasennuksissa voidaan käyttää myös vettä ja pakkasenestoainetta.
Sprinklerit voivat laueta yksittäisesti, aluekohtaisesti tai ennakkolaukaisuna. Tavanomaisessa tilanteessa laukeavat yksittäiset palon lähellä olevat suuttimet. Jos palo etenee, uudet suuttimet laukeavat vasta palon tullessa kohdalle. Aluekohtaisessa laukaisussa määrätyn alueen kaikki suuttimet laukeavat kerralla. Ennakkolaukaisussa sprinklerit taas laukeavat erillisen paloilmoitinjärjestelmän ohjaamina. Ennakkolaukaisua käytetään tilanteissa, joissa sammutustoimien on käynnistyttävä mahdollisimman nopeasti.
Vesisumujärjestelmät
Perinteisten sprinklerijärjestelmien lisäksi nykyään käytetään vesisumuun perustuvia sammutusjärjestelmiä. Vesisumujärjestelmän rakenne on periaatteessa samankaltainen kuin sprinklerijärjestelmänkin, sisältäen vesilähteen, putkiston ja suuttimet, mutta toiminta perustuu sprinklerilaitteistosta poiketen hyvin pienten vesipisaroiden tuottamiseen kovalla paineella. Vesisumulaitteisto asennetaan sprinklerilaitteistojen tapaan joko märkäasennuksena tai kuiva-asennuksena. Laitteisto voidaan suunnitella matalapaine-, keskipaine- tai korkeapainetyyppiseksi. Mitä korkeampaa painetta järjestelmässä käytetään, sitä pienemmiksi pisaroiksi suuttimen läpi virtaava vesi hajoaa. Tässä artikkelissa puhumme jatkossa pääasiassa korkeapaineisista vesisumulaitteistoista.
Vesisumu katkaisee lämpösäteilyn
Tulipaloa tukahduttavat mekanismit toimivat sitä tehokkaammin, mitä enemmän pinta-alaa palavaan tilaan leviävällä vedellä on. Vesisumun pienet pisarat haihtuvat ja höyrystyvät nopeasti, koska niillä on tilavuuteensa nähden suuri pinta-ala.
Tavanomaisen sprinklerin tuottama pisarakoko on sadepisaran luokkaa. Yhdellä pisaralla on läpimittaa reilusti millimetrin verran. Korkeapaineisen vesisumulaitteiston tuottama pisarakoko sen sijaan on hyvin pieni, jopa alle 80 µm, joten vesisumun vapaa pinta-ala on merkittävästi suurempi kuin sprinklerin suihkulla. Jos tavanomaisella sprinklerillä litrasta vettä saadaan noin 6 m2 höyrystyvä pinta-ala, korkeapaineisella vesisumulla vapaa pinta-ala saattaa olla 50–60 m2. Siten korkeapaineisen vesisumun jäähdytysteho on moninkertainen sprinklereiden vesisuihkuun verrattuna ja se sammuttaa tehokkaasti pienellä vesimäärällä.
Vesisumulla pienemmät vesivahingot
Perinteiset matalapaineiset sprinklerijärjestelmät laukaisevat palon aikana suuren määrän vettä, joka voi aiheuttaa merkittäviä vahinkoja suojattavaan tilaan ja sen laitteisiin. Suuri vesimäärä voi vahingoittaa kohteita myös jäähdytystehonsa vuoksi, esimerkiksi jäähdyttämällä liian nopeasti käynnissä olevia lämpimiä koneita tai pumppuja. Vesisumujärjestelmässä on laajan suutinpeiton takia vähemmän laukeavia suuttimia ja vettäkin käytetään paljon vähemmän, joten vesivahingot jäävät pienemmiksi. Sumu myös höyrystyy nopeasti ja lammikoituu hitaasti. Siksi kohteissa, joissa perinteisen sprinklerilaitteiston suihkuttama vesimäärä aiheuttaisi vakavia omaisuusvahinkoja, käytetään usein vesisumujärjestelmiä. Henkilöturvallisuuskohteissa perinteisen sprinklerinkin vesimäärä on silti useimmiten maltillinen, teollisuuskohteissa vettä käytetään enemmän.
Jäähdytyksen lisäksi vesisumun pienet vesipisarat vaimentavat tehokkaasti lämpösäteilyä sirottamalla ja absorboimalla sitä. Sanotaan, että vesisumu katkaisee lämpösäteilyn. Kun palava tila täyttyy vesisumusta, sen lämpötila laskee nopeasti ja jää hyvin alhaiseksi (50–60 °C), jolloin palamattomien pintojen syttyminen estyy ja palavien pintojen palaminen hidastuu. Lämpösäteilyn vaimenemisen ansiosta vesisumu saattaa rajata tehokkaasti suuriakin paloja.
Lisää mahdollisuuksia luoviin ratkaisuihin
Korkeapaineinen vesisumu loistaa monipuolisissa ja haastavissa kohteissa, kuten korkeissa rakennuksissa ja puurakennuskohteissa. Vesisumujärjestelmät soveltuvat erinomaisesti muun muassa laajoihin ja yhtenäisiin muuntojoustaviin tiloihin. Vesisumulla suojatun palavan tilan matala lämpötila mahdollistaa palo-osastojen turvallisen kasvattamisen ja luokittelemattomien rakenteiden käytön osastoivana rakenteena, jolloin muun muassa palo-ovia ja palolasirakenteita voidaan korvata tavallisilla ovilla ja kevyemmillä lasirakenteilla. Pitkien käytävien automaattisesti toimivat osastoivat ovetkin voidaan korvata vesisumuverhoilla, ja samalla eliminoida palo-ovien vikaantumis- ja vaurioitumisriski.
Vesisumujärjestelmä mahdollistaa myös näkyvien puupintojen käytön merkittävän lisäyksen verhouksessa. Puupintaa voidaan käyttää jopa uloskäytävien pintamateriaalina. Kahden metrin nurkkasääntöäkään ei tarvitse soveltaa. Monissa kohteissa samoihin lopputuloksiin päästään myös niin sanotulla rajasprinklauksella, mutta se käyttää enemmän vettä ja saattaa aiheuttaa laajemmat vahingot.
Oikean sammutusjärjestelmän valinta
Rajanveto perinteisten sprinklereiden ja vesisumujärjestelmien välillä on nykyään entistä vaikeampaa. Sen vuoksi järjestelmiä kannattaa verrata ja tarkastella kohdekohtaisesti jo hankesuunnitteluvaiheessa.
Korkeapaineinen vesisumu
Korkeapaineinen vesisumu on monessa käyttökohteessa perinteisiä sprinklerijärjestelmiä tehokkaampi, ja sen valinnalla voidaan toiminnallisen palomitoituksen keinoin saavuttaa merkittäviä säästöjä sekä rakenteellisissa, että palo- ja talotekniikan ratkaisuissa. Lisää säästöjä saadaan rakennuksen käytön aikana matalampien käyttökustannusten kautta. Vesisumujärjestelmä vie vähemmän tilaa kuin kookas sprinklerikeskus ja se painaa kokonaisuutena huomattavasti perinteistä sprinklerijärjestelmää vähemmän, jolla saattaa joissain käyttökohteissa olla suurta merkitystä. Korkeapainesumujärjestelmän pienemmällä putkikoolla on merkitystä varsinkin alakaton yläpuolisissa asennuksissa ja muissakin ahtaissa tiloissa.
Vesisumu ei johda sähköä eikä vahingoita herkkiä laitteistoja, joten samalla sammutusjärjestelmällä voidaan suojata kaikki huonetilat, myös sähkötilat ja atk-tilat. Erillinen kallis kaasusammutusjärjestelmä voidaan siis unohtaa ja samalla välttyä myös kaasusammutusjärjestelmän pullojen vaihdoilta. Vesisumujärjestelmää voidaan käyttää myös nestepalojen torjunnassa.
Kaikkeen käyttöön ei vesisumukaan sovellu. Jos vaadittu sprinkleriluokka on korkea tai tilat ovat korkeita, korkeapainevesisumujärjestelmän valinta ei usein ole perusteltua.
Perinteinen sprinkleri
Sprinklereillä on omat sovelluskohteensa, joissa niitä on vaikea vesisumulaitteistoilla korvata. Sprinklerit soveltuvat erinomaisesti pieniin (korkeintaan 5000 m2) ja tavanomaisiin kohteisiin, joissa ei ole erikoisrakenteita, kuten osastoivia lasirakenteita tai teräksen palosuojausta. Lisäksi sprinklerit ovat oikea valinta moniin teollisuuskohteisiin, muun muassa suuriin varastorakennuksiin, joihin vaaditaan niin korkeat sprinkleriluokat, että nykyisten vesisumujärjestelmien luokitukset eivät niihin riitä. Tässä ei niinkään ole kyse teknologian puutteista vaan näiden kohteiden markkinapotentiaalista, joka on verraten pieni. Siksi vesisumujärjestelmien valmistajat eivät ole katsoneet luokitusten saamiseksi vaadittavien kalliiden polttokokeiden järjestämistä järkeväksi.
Sprinklerijärjestelmät ovat perinteisesti olleet vesisumujärjestelmiä edullisempia, mutta vesisumulaitteistojenkin hinta on viime vuosina laskenut, ja niille syntynyt kalliin järjestelmän maine ei välttämättä ole kaikissa tapauksissa enää perusteltu.
Sprinklerijärjestelmän ja vesisumujärjestelmän erot
Perinteinen sprinkleri
Korkeapaineinen vesisumu
Perinteinen sprinkleri
- perinteinen ja yleisesti käytetty järjestelmä
- sammuttaa kastelemalla jäähdyttäen
- vaatii suurikokoiset putket (25-110 mm)
- asennus voi ahtaissa paikoissa olla haastavaa
- jos normaalin vesijohtoliitännän vedentuotto ei riitä, järjestelmälle saatetaan tarvita (5-50 m³, jopa satojen kuutiometrien) vesisäiliö
- suurehkot sprinklerikeskukset vievät tilaa
- lämmönnousun rajaaminen rajoitettua
- iso ’sadepisarakoko’
- saattaa aiheuttaa suuret vesivahingot; vesi höyrystyy hitaasti ja lammikoituu nopeasti
- esteettisesti usein melko karkeatekoisen näköinen.
Korkeapaineinen vesisumu
- sammuttaa höyrystymällä jäähdyttäen, toimii kolmessa dimensiossa
- pienikokoiset putket (12-54 mm), pieni tilantarve, soveltuu ahtaisiin tiloihin
- suutinpeitto jopa 50 m², vähemmän suuttimia
- yleensä normaalin vesijohtoliitännän tuotto riittää ilman muita ratkaisuja, A-luokan vesilähteeksikin riittää 40-50 m³
- katkaisee lämpösäteilyn
- tasainen virtaama per suutin lauenneiden suuttimien lukumäärästä riippumatta mitoitusalaan saakka
- erittäin pieni pisarakoko (< 80 µm)
- rajatut vesivahingot; sumu höyrystyy nopeasti ja lammikoituu hitaasti
- esteettisesti siistin näköinen, putki- ja liitinmateriaalivaihtoehdot ruostumatonta terästä
- suuttimet ovat uppoasennettavissa ja rakenteellisesti hyvin suojattuja kolhuilta
- lyhyt asennusaika, joustava rakentaa, tilan säästö
- soveltuu muuntojoustaviin tiloihin, maksimaalinen hyöty avoimissa ja suurissa palo osastoissa
- koska vesisumu ei johda sähköä, sillä voidaan useimmiten suojata kaikki huonetilat
- voidaan käyttää ja huoltaa etäkäyttönä
- pitkäikäinen ja lähes huoltovapaa.
Vesilähteen osuus kohteen sammutusjärjestelmän kustannuksista vaihtelee kohteittain suuresti. Perinteinen sprinkleri toimii usein vesijohtoverkoston painetasolla ja virtaamalla. Kalliita paineenkorotuspumppuja tai erillisiä vesialtaita ei läheskään aina tarvita. Joissakin isoissa sprinklerikohteissa voidaan tarvita useampia sprinkleriasemia ja paineenkorotusyksikköjä, jotka lisäävät kustannuksia ja vievät myös paljon tilaa. Jos sprinklerijärjestelmälle joudutaan rakentamaan erillinen vesiallas ja se joudutaan vieläpä sijoittamaan esimerkiksi sille erikseen kallioon louhittavaan tilaan, kustannukset kasvavat jyrkästi.
Korkeapainevesisumun tarvitsema vesimäärä pystytään useimmiten ottamaan tavanomaisesta vesijohtoliitännästä. Toisaalta korkeapainesumujärjestelmä vaatii aina sähköliittymän toimiakseen. Joissain kohteissa tämä voi tulla kalliiksi liittymismaksujen ja uusien syöttökaapeleiden asentamisen takia.
Ruostumattomasta ja haponkestävästä teräksestä rakennetun putkiston osalta vesisumulaitteisto tulee perinteistä sprinklerilaitteistoa kalliimmaksi. Toisaalta vesisumujärjestelmän suutinpeitto on sprinklerilaitteistoon verraten korkeampi, joten suuttimia tarvitaan vähemmän.
Elinkaaren kustannukset
Vesisumujärjestelmien etähuolto ja reaaliaikainen kunnon seuranta lisäävät järjestelmän toimintavarmuutta. Vesisumujärjestelmää sanotaan pitkäikäiseksi ja huoltovapaaksi, mutta täysin huoltovapaa sekään ei ole – erikoisosaamista vaativaa huoltoa tarvitaan vuosittain. Perinteisen sprinklerijärjestelmän taas voi huoltaa mikä tahansa Tukesin hyväksymä sprinkleriliike.
Sprinklerijärjestelmässä vesilaitoksen vesimaksut, mittaus- ja selvitystyöt sekä koestus- ja muut kustannukset lisäävät merkittävästi käytön elinkaaren aikaisia kustannuksia.
Muutos- ja laajennuskustannukset
Sprinklerijärjestelmän laajentaminen ja kapasiteetin kasvattaminen saattaa tulla kalliiksi. Korkeapaineisen vesisumujärjestelmän laajentaminen voidaan toteuttaa olemassa olevalla pumppuyksiköllä. Toisaalta perinteisen sprinklerin etuna muutos- ja laajennustöissä on, että näiden järjestelmien muutoksia ja laajennuksia voi tehdä mikä tahansa Tukesin hyväksymä sprinkleriasennusliike. Sprinklerijärjestelmän komponenttien, kuten suuttimien, asennusventtiileiden ja putkistojen saatavuus on hyvä ja niiden hinta verrattuna korkeapainevesisumuun edullisempi.
LUE LISÄÄ
Lue aiheeseen liittyvistä palveluistamme:
