NOAEL ve LOAEL Nedir? Gazlı Yangın Söndürme Sistemlerinde İnsan Güvenliği

Gazlı yangın söndürme sistemlerinin tasarımında yalnızca yangını söndürecek gaz miktarının belirlenmesi yeterli değildir. Özellikle insanların bulunabileceği mahallerde, söndürücü gazın yangını kontrol etmek için gerekli konsantrasyonu ile insan sağlığı açısından oluşturabileceği etkiler birlikte değerlendirilmelidir.

Bu kapsamda NOAEL (No Observable Adverse Effect Level) ve LOAEL (Lowest Observable Adverse Effect Level) değerleri, temiz gazlı yangın söndürme sistemlerinde insan maruziyetinin değerlendirilmesinde kullanılan önemli toksikolojik referanslardır.

NFPA 2001, temiz gazlı yangın söndürme sistemlerinde halokarbon ajanların insan güvenliğinin değerlendirilmesi için NOAEL ve LOAEL değerlerini kullanmaktadır. Standardın ilgili tablolarında FK-5-1-12 için NOAEL değeri %10, HFC-227ea için ise %9 olarak verilmektedir. HFC-227ea’nın LOAEL değeri %10,5’tir.

NOAEL Nedir?

NOAEL, İngilizce No Observable Adverse Effect Level ifadesinin kısaltmasıdır.

Türkçede:

Olumsuz Etkinin Gözlemlenmediği Seviye

olarak ifade edilebilir. NOAEL, belirli bir söndürücü gazın konsantrasyonu için, yapılan toksikolojik değerlendirmelerde olumsuz bir fizyolojik veya toksikolojik etkinin gözlemlenmediği en yüksek konsantrasyonu ifade eder.

Dolayısıyla NOAEL bir gazın “insan için tamamen zararsız olduğu maksimum konsantrasyon” şeklinde yorumlanmamalıdır. Bu değer, belirli test yöntemleri ve değerlendirme koşulları kapsamında elde edilen bir toksikolojik referans seviyesidir. NFPA 2001’de halokarbon temiz gazlar için NOAEL ve LOAEL değerlerinin, özellikle kardiyak sensitizasyon olarak adlandırılan fizyolojik etki üzerinden değerlendirildiği belirtilmektedir.

LOAEL Nedir?

LOAEL, İngilizce Lowest Observable Adverse Effect Level ifadesinin kısaltmasıdır.

Türkçede:

Olumsuz Etkinin Gözlemlendiği En Düşük Seviye

olarak ifade edilir. LOAEL, yapılan değerlendirmelerde olumsuz fizyolojik veya toksikolojik etkinin gözlemlendiği en düşük konsantrasyonu ifade eder. Bu nedenle NOAEL ile LOAEL arasındaki temel fark şöyledir:

Genel olarak: NOAEL ≤ LOAEL ilişkisi bulunur. Bazı söndürücü gazlarda LOAEL değeri, test koşullarında NOAEL’in üzerinde belirlenmiş olabilir. FK-5-1-12 için NFPA 2001 tablosunda NOAEL %10 ve LOAEL >%10 olarak verilmektedir.

NOAEL ve LOAEL Neden Gazlı Yangın Söndürme Sistemlerinde Önemlidir?

Gazlı yangın söndürme sistemlerinde mahal içerisine belirli miktarda söndürücü ajan boşaltılarak yangının söndürülmesi veya kontrol altına alınması amaçlanır. Bu işlem sonucunda mahal içerisindeki söndürücü gaz konsantrasyonu yükselir. Dolayısıyla tasarımda aynı anda iki temel soru ortaya çıkar:

1. Yangını söndürmek için gerekli gaz konsantrasyonu nedir?
2. Bu konsantrasyona insanların maruz kalması durumunda insan güvenliği nasıl sağlanacaktır?

Bu nedenle yangın söndürme konsantrasyonu ile NOAEL/LOAEL değerleri birbirinden ayrı kavramlardır. Bir sistemin tasarım konsantrasyonunun NOAEL değerinin altında olması, sistemin hiçbir güvenlik önlemine ihtiyaç duymadığı anlamına gelmez. NFPA 2001 kapsamında temiz gazlı sistemlerde gereksiz personel maruziyetinden kaçınılması ve özellikle boşaltma öncesi alarm ile zaman gecikmesi gibi güvenlik önlemlerinin sağlanması önem taşır.

Söndürme Konsantrasyonu ile NOAEL Aynı Şey Değildir

Bu ayrım özellikle önemlidir. Söndürme konsantrasyonu, belirli bir yangın riskinin söndürülmesi için gerekli gaz konsantrasyonunu ifade eder. NOAEL ise insan üzerindeki olumsuz fizyolojik veya toksikolojik etkinin gözlemlenmediği en yüksek konsantrasyonu ifade eder.

Örneğin FK-5-1-12 için NFPA 2001’de verilen NOAEL değeri %10‘dur. Ancak bir sistemin tasarım konsantrasyonu, korunan yangın riskine ve kullanılan tasarım standardına göre çok daha düşük olabilir. FK-5-1-12 için EN 15004-2:2020 kapsamında verilen toksikolojik bilgilerde de NOAEL %10, LOAEL ise >%10 olarak belirtilmektedir.

Bu nedenle: Tasarım konsantrasyonu ≠ NOAEL ≠ LOAEL şeklinde düşünmek gerekir.

Gazlı Söndürme Sistemlerinde NOAEL ve LOAEL Değerleri

NFPA 2001’in halokarbon temiz gazlar için verdiği değerlerden bazıları aşağıdaki gibidir:

Bu değerler hacimsel konsantrasyon (% vol) olarak ifade edilmektedir. NFPA’nın ilgili tablolarında halokarbon temiz gazlar için bu değerler doğrudan yer almaktadır.

Not: Bir gazın güncel sistem tasarımında kullanılacak tasarım konsantrasyonu, yalnızca bu tablodaki NOAEL/LOAEL değerlerine bakılarak belirlenmemelidir. Yangın sınıfı, yakıt türü, test edilmiş minimum söndürme konsantrasyonu, tasarım standardı ve üretici sistem onayları birlikte değerlendirilmelidir.

FK-5-1-12 için NOAEL ve LOAEL

FK-5-1-12, temiz gazlı yangın söndürme sistemlerinde kullanılan halokarbon esaslı bir söndürücü ajandır. Piyasada Novec 1230 adıyla da bilinen ürün ailesi içerisinde yer alan FK-5-1-12’nin NFPA 2001 kapsamında verilen toksikolojik referans değerleri:

• NOAEL: %10
• LOAEL: >%10

şeklindedir. Bu değerler NFPA 2001’in ilgili tablosunda ve EN 15004-2:2020’de de aynı şekilde yer almaktadır. FK-5-1-12 sistemlerinde tasarım konsantrasyonu, korunacak yangın riskine göre NOAEL değerinin oldukça altında olabilir. Örneğin bir üreticinin UL/FM onaylı FK-5-1-12 sistem kılavuzunda, Class A için %4,5 ve Class B için %5,9 seviyesinde minimum tasarım konsantrasyonları verilmektedir. Bu durum, tasarım konsantrasyonu ile toksikolojik sınırların farklı amaçlara hizmet ettiğini açık şekilde göstermektedir.

HFC-227ea (FM-200) için NOAEL ve LOAEL

HFC-227ea, ticari uygulamalarda FM-200 adıyla yaygın olarak bilinen halokarbon esaslı temiz gazlardan biridir. NFPA 2001’de HFC-227ea için:

• NOAEL: %9,0
• LOAEL: %10,5

değerleri verilmektedir.

HFC-227ea’nın tasarım konsantrasyonu ise korunacak yangın riskine göre değişir. Örneğin NFPA 2001 ve EN 15004 kapsamında farklı test yöntemleri ve yangın sınıfları için farklı minimum tasarım konsantrasyonları bulunabilir. Bu nedenle yalnızca “FM-200’ün NOAEL değeri %9’dur” bilgisi kullanılarak sistem tasarımı yapılması doğru değildir.

İnert Gaz Sistemlerinde NOAEL ve LOAEL Değerlendirmesi

İnert gazlı sistemlerde konu halokarbonlardan farklıdır. IG-01, IG-100, IG-55 ve IG-541 gibi inert gazlar yangını esas olarak ortam içerisindeki oksijen konsantrasyonunu düşürerek söndürür. Bu nedenle insan güvenliği değerlendirmesinde yalnızca “gazın toksisitesi” değil, aynı zamanda mahalde kalan oksijen konsantrasyonu da dikkate alınır.

NFPA 2001’in inert gaz sistemlerine ilişkin personel güvenliği hükümlerinde, tasarım konsantrasyonuna bağlı olarak oksijen seviyeleri ve izin verilen maruziyet süreleri dikkate alınmaktadır. Örneğin NFPA dokümanlarında inert gaz sistemleri için %43–%52 gaz konsantrasyonu aralığının yaklaşık %12–%10 oksijen konsantrasyonlarına karşılık geldiği belirtilmektedir. Daha yüksek inert gaz konsantrasyonları için ise daha kısa maruziyet süreleri ve daha sıkı kullanım koşulları öngörülmektedir.

Bu nedenle:

Halokarbon sistemlerinde → NOAEL / LOAEL

İnert gaz sistemlerinde → oksijen azalması + maruziyet süresi

yaklaşımı öne çıkmaktadır.

NOAEL ile LOAEL Arasındaki Bölge Ne Anlama Gelir?

NOAEL ile LOAEL arasında kalan konsantrasyon bölgesi, insan güvenliği açısından dikkatle değerlendirilmesi gereken bir aralıktır. Örneğin HFC-227ea için:

NOAEL = %9,0
LOAEL = %10,5

olduğundan, %9 ile %10,5 arasındaki konsantrasyonlar NOAEL’in üzerindedir. Bu durum, “bu aralıktaki konsantrasyon kesinlikle ölümcüldür” şeklinde yorumlanamaz. Aynı şekilde NOAEL’in altında kalan bir konsantrasyon da “her koşulda ve sınırsız süreyle güvenlidir” anlamına gelmez. Bu değerlerin nasıl kullanılacağı; konsantrasyon, maruziyet süresi, mahalin normalde insan bulunup bulunmaması ve tahliye koşulları ile birlikte değerlendirilmelidir.

İnsan Bulunan Mahallerde Gazlı Söndürme Sistemi Tasarımı

Gazlı söndürme sistemi tasarımında mahallin normalde insanların bulunduğu bir alan olup olmadığı önemli bir tasarım parametresidir.

NFPA 2001’in halokarbon sistemleri için ilgili hükümlerinde, normalde insanların bulunduğu mahallerde NOAEL seviyesine kadar olan tasarım konsantrasyonlarına izin verilirken, NOAEL’in üzerindeki tasarım konsantrasyonları için insan maruziyet süresinin sınırlandırılmasına yönelik koşullar bulunmaktadır.

Normalde insanların bulunmadığı ancak personelin zaman zaman girebildiği mahallerde ise daha yüksek konsantrasyonlar için farklı maruziyet ve tahliye koşulları uygulanabilmektedir. Bu nedenle bir gazlı söndürme sisteminin tasarımında aşağıdaki bilgiler birlikte değerlendirilmelidir:

• Söndürücü gazın türü
• Yangın sınıfı ve yakıt türü
• Minimum söndürme konsantrasyonu
• Tasarım konsantrasyonu
• NOAEL değeri
• LOAEL değeri
• Mahalin normal kullanım şekli
• Personel bulunma ihtimali
• Tahliye süresi
• Ön boşaltma alarmı
• Zaman gecikmesi
• Manuel durdurma/hold-off düzenekleri
• İlgili standart ve üretici onayları

Ön Boşaltma Alarmı ve Zaman Gecikmesi

Gazlı söndürme sistemlerinde insan güvenliğinin sağlanmasında ön boşaltma alarmı (pre-discharge alarm) ve zaman gecikmesi (time delay) önemli güvenlik elemanlarıdır. Sistem yangın algıladığında söndürücü gazın anında boşaltılması yerine, tasarımın gerektirdiği şekilde ön alarm verilmesi ve insanların mahali terk edebilmesi için gerekli zamanın sağlanması amaçlanır.

NFPA 2001’in ilgili hükümlerinde halokarbon sistemlerde ön boşaltma alarmı ve zaman gecikmesi düzenlemelerine yer verilmektedir. Buradaki temel amaç yalnızca gazın toksikolojik etkisini azaltmak değildir. Aynı zamanda:

yangın alarmı → ön boşaltma uyarısı → tahliye → gaz boşaltımı

şeklinde kontrollü bir güvenlik süreci oluşturmaktır.

Gazın Kendisi Dışında Yangın Sonucu Oluşan Ürünler de Dikkate Alınmalıdır

Gazlı yangın söndürme sistemlerinde insan güvenliği değerlendirilirken yalnızca söndürücü gaz dikkate alınmamalıdır.

Yangın sırasında:

• duman,
• karbon monoksit,
• karbon dioksit,
• partiküller,
• sıcak gazlar

ve yangının niteliğine bağlı başka yanma ürünleri ortaya çıkabilir. Ayrıca bazı halokarbon söndürücü ajanlar yüksek sıcaklığa veya aleve maruz kaldığında termal bozunma ürünleri oluşturabilir. ISO 14520 kapsamında FK-5-1-12 için personel güvenliği değerlendirmesinde yalnızca söndürücünün kendisinin değil, yangın sonucu oluşan yanma ürünlerinin ve söndürücü ajanın yangına maruz kalmasıyla oluşabilecek bozunma ürünlerinin de dikkate alınması gerektiği belirtilmektedir.

Bu nedenle:

NOAEL altında tasarlanmış bir sistem = yangın sırasında her koşulda insan için risksiz sistem

şeklinde bir sonuç çıkarılmamalıdır.

CO₂ Sistemlerinde NOAEL ve LOAEL Yaklaşımı Neden Farklıdır?

Karbondioksitli (CO₂) yangın söndürme sistemleri, halokarbon temiz gazlarla aynı güvenlik yaklaşımı içerisinde değerlendirilmemelidir. CO₂, söndürme sırasında ortamın oksijen seviyesini düşürür ve yüksek konsantrasyonlarda insan yaşamı için ciddi tehlike oluşturabilir.

EPA, CO₂’nin kapalı mahallerde boşaltılmasının hayati tehlike oluşturabilecek konsantrasyonlara ulaşabileceğini ve CO₂ sistemlerinin personelin boşaltma sırasında mahalde bulunmamasını sağlayacak güvenlik önlemleriyle ele alınması gerektiğini belirtmektedir. Bu nedenle CO₂ sistemlerinde NFPA 12 temel alınmalı; NFPA 2001’deki halokarbon NOAEL/LOAEL tabloları CO₂ için doğrudan kullanılmamalıdır.

NOAEL ve LOAEL Değerleri Nasıl Yorumlanmalıdır?

Mühendislik açısından en doğru yaklaşım, NOAEL ve LOAEL değerlerini birer tasarım güvenlik referansı olarak değerlendirmektir. Örneğin:

NOAEL altında tasarım
→ Halokarbon sistemlerde insan maruziyeti açısından daha düşük riskli tasarım bölgesi.

NOAEL ile LOAEL arasında tasarım
→ Maruziyet süresi ve ilgili standardın koşulları ayrıca değerlendirilmelidir.

LOAEL üzerinde tasarım
→ İnsan bulunması muhtemel mahallerde çok daha sıkı güvenlik ve tahliye koşulları gündeme gelir; sistem tasarımında ilgili standardın özel hükümleri uygulanmalıdır.

Burada kesin sınırların ve izin verilen maruziyet sürelerinin söndürücü gaz ve ilgili standarda göre değiştiği unutulmamalıdır.

Mühendislik Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

Gazlı yangın söndürme sistemi tasarlanırken aşağıdaki hususlar birlikte değerlendirilmelidir:

1. Söndürücü gaz doğru tanımlanmalıdır

FK-5-1-12, HFC-227ea, HFC-125, IG-541, IG-55 ve CO₂ aynı güvenlik kriterleriyle değerlendirilmez.

2. Tasarım konsantrasyonu belirlenmelidir

Tasarım konsantrasyonu, korunan yangın riskine ve kullanılan standarda göre belirlenmelidir.

3. NOAEL ve LOAEL kontrol edilmelidir

Özellikle halokarbon sistemlerde insan maruziyetinin değerlendirilmesinde bu değerler dikkate alınmalıdır.

4. Mahalin kullanım şekli belirlenmelidir

Mahalin normalde insan bulunan veya normalde insan bulunmayan alan olarak değerlendirilmesi tasarım yaklaşımını etkiler.

5. Tahliye süresi değerlendirilmelidir

Gazın boşaltılması öncesinde personelin mahali terk edebilmesi için gerekli güvenlik düzenekleri sağlanmalıdır.

6. Alarm ve zaman gecikmesi sağlanmalıdır

Ön boşaltma alarmı ve zaman gecikmesi, sistemin güvenli işletilmesinin önemli parçalarıdır.

7. Yangın sonrası ortam değerlendirilmelidir

Gaz boşaltıldıktan sonra mahalin yeniden güvenli hale getirilmesi, havalandırılması ve yeniden giriş prosedürleri de sistem işletme planında dikkate alınmalıdır.

NOAEL ve LOAEL İçin Kısa Karşılaştırma

Sonuç

NOAEL ve LOAEL, gazlı yangın söndürme sistemlerinde insan güvenliğinin değerlendirilmesi açısından önemli toksikolojik referans değerlerdir.

NOAEL, belirli test koşullarında olumsuz fizyolojik veya toksikolojik etkinin gözlemlenmediği en yüksek konsantrasyonu; LOAEL ise olumsuz etkinin gözlemlendiği en düşük konsantrasyonu ifade eder. Özellikle FK-5-1-12 ve HFC-227ea gibi halokarbon temiz gazlarda, bu değerler tasarım konsantrasyonu ve personel maruziyet süresi ile birlikte değerlendirilmelidir. NFPA 2001’in güncel teknik komite dokümanlarında FK-5-1-12 için NOAEL %10 ve LOAEL >%10; HFC-227ea için NOAEL %9 ve LOAEL %10,5 değerleri korunmaktadır.

Bununla birlikte NOAEL veya LOAEL değerleri tek başına bir gazlı söndürme sisteminin güvenli tasarlandığını göstermez. Yangın sınıfı, tasarım konsantrasyonu, mahalin kullanım şekli, tahliye süresi, ön boşaltma alarmı, zaman gecikmesi, yeniden giriş prosedürleri ve ilgili standartların hükümleri birlikte değerlendirilmelidir.

Özellikle CO₂ sistemlerinde, insan güvenliği açısından farklı bir yaklaşım gerektiğinden NFPA 12 ve ilgili mevzuat/standart hükümleri esas alınmalıdır. Tesisat ve yangın mühendisliği açısından NOAEL ve LOAEL değerlerinin doğru anlaşılması; gazlı söndürme sistemlerinin yalnızca yangını söndüren değil, aynı zamanda insan güvenliğini de gözeten mühendislik sistemleri olarak tasarlanması açısından önem taşımaktadır.

Teknik Kaynaklar

• NFPA 2001 – Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems: Temiz gazlı söndürme sistemlerinde halokarbon ve inert gazların personel güvenliği, NOAEL/LOAEL ve maruziyet koşullarına ilişkin temel standarttır.
• ISO 14520 / EN 15004: Gazlı söndürme sistemlerinin tasarımı ve söndürücü ajanların toksikolojik özelliklerinin değerlendirilmesinde kullanılan uluslararası standart serileridir. FK-5-1-12 için NOAEL ve LOAEL bilgileri EN 15004-2’de de verilmektedir.
• EPA – SNAP: Gazlı yangın söndürme ajanlarının çevresel ve güvenlik değerlendirmelerinde kullanılan önemli kaynaklardan biridir; CO₂ sistemlerinde insan maruziyeti konusunda da güvenlik yaklaşımını açıklamaktadır.
• 3M Safety Data Sheet – Novec 1230 Fire Protection Fluid: FK-5-1-12 içeren ürünün güvenlik ve tehlike bilgilerinin üretici tarafından yayımlanan teknik kaynağıdır.