Расчет автоматического пожаротушения. Гидравлический расчет системы пожаротушения. В качестве оросителей приняты
Почему вода не тушит?
Экспертный обзор ошибок, допускаемых при проведении гидравлического расчета автоматической установки водяного пожаротушения (АУВПТ).
Как часто в попытках оптимизировать при проектировании, многие «специалисты» на выходе получают весьма неэффективную установку водяного пожаротушения.
В настоящей статье изложены некоторые наблюдения автора про тонкости гидравлического расчета установок водяного пожаротушения и ошибки, которые необходимо избегать при проведении его экспертизы. Приводятся частичный анализ существующей официальной методики расчета и некоторые выводы из собственного опыта проектирования.
1. Эпюры и графики вместо расчетов.
Многие проектировщики ошибочно определяют Давление (Р) на диктующем оросителе расчетным путем в зависимости от Коэффициента производительности оросителя (Кпр.) и требуемого Расхода (Q) данного оросителя. При этом требуемый Расход принимается пу¬тем умножения нормативной интенсивности на площадь защищаемую оросителем, которая указана в паспорте этого оросителя.
Например, если требуемая интенсивность 0,08 л/с на 1 м кв., а защищаемая оросителем площадь составляет 12 м кв., то расход оросителя принимается 0,96 л/с. А необходимое на оросителе давление высчитывается поформу-ле Р=(д/10*Кпр.)л2.
Этот вариант был бы верен, если бы весь объем воды, выходящий из оросителя, приходился бы только на его защищаемую площадь и при этом еще равномерно распределялся по всей данной площади.
Но фактически часть воды из оросителя распределяется за пределы данной защищаемой оросителем площади. Поэтому, для правильного определения давления на диктующем оросителе необходимо использовать только эпюры орошения или паспортные данные, где указано, какое необходимо давление создать перед оросителем, чтобы он обеспечил требуемую интенсивность на защищаемой площади.
Это требование указано в 1-ой части пункта В.1.9 приложения «В» к СП 5.13130:
«...определяется с учетом нормативной интенсивности орошения и высоты расположения оросителя по эпюрам орошения или паспортным данным давление, которое необходимо обеспечить у диктующего оросителя...».
2. Почему диктующий ороситель не главный?
Расход всей секции часто принимается путем простого умножения минимальной защищаемой площади (указанной в таблице 5.1 СП 5.13130 для спринклерной АУП) на нормативную интенсивность или просто по минимальному требуемому расходу, указанному в таблицах 5.1, 5.2, 5.3 СП 5.13130.
Хотя в настоящее время в соответствии с методикой расчета, изложенной в приложении «В» к СП 5.13130 требуется вначале правильно определить расход самого удаленного и высокорасположенного оросителя (диктующего оросителя), затем рассчитать потери давления на участке от диктующего оросителя до следующего, потом с учетом этих потерь рассчитать давление на втором оросителе (ведь давление на нем будет больше, чем на диктующем). Т.е. необходимо определять расход каждого оросителя, находящегося на защищаемой данной установкой площади. При этом необходимо учитывать, что расход оросителей, установленных на распределительной сети, возрастает по мере удаления от диктующего оросителя, т.к. дав¬ление на них также возрастает по мере приближения к месту расположения узла управления.
Далее необходимо просуммировать расход всех оросителей, приходящихся на защищаемую площадь для данной группы помещений и сравнить этот расход с минимальных (нормативным) расходом, указанным в таблицах 5.1, 5.2, 5.3 СП 5.13130. Если расчетный расход будет менее нормативного, то расчет необходимо продолжать (учитывать последующие оросители, размещенный на трубопроводах) до превышения значения фактического расхода над нормативным.
3. Не все струи одинаковые...
Аналогична ситуация при определении расходов пожарных кранов при проектировании совмещенной установки водяного по¬жаротушения и системы внутреннего противопожарного водопровода.
Первично расходы на пожарные краны определяются по таблицам 1 и 2 СП 10.13130, в зависимости от назначения объекта и его параметров (этажности, объема, степени огнестойкости и категории). Но во втором абзаце пункта 4.1.1 СП 10.13130 указано, что «Расход воды на пожаротушение в зависимости от высоты компактной части струи и диаметра спрыска следует уточнять по таблице 3».
Например, для общественного здания определили 2 струи по 2,5 л/с. Далее, по таблице 3 смотрим, что расход 2,6 л/с может быть обеспечен при длине пожарного рукава 10 м только при давлении 0,198 МПа перед клапаном пожарного крана DN65 и при диаметре спрыска наконечника пожарного ствола 13 мм. Значит и ранее определенный для каждого пожарного крана расход (2,5 л/с) будет увеличен как минимум до 2,6 л/с.
Далее, если у нас не один пожарный кран (две и более струи), то по аналогии с расчетом спринклерной установки, необходимо произвести расчет потерь давления на участке от первого (диктующего) пожарного крана до второго. Затем необходимо определить фактическое давление, которое будет у клапана второго пожарного крана с учетом его геометрической высоты, длины и диаметра трубопровода. Если давление больше, чем на первом ПК, то и расход второго ПК будет больше. А если давление меньше, то необходимо выполнить соответствующую поправку давления на первом ПК таким образом, чтобы давление на клапане второго ПК соответствовало ранее принятым (уточненным) по таблице 3 СП 10.13130.
Если же в системе три и более задействованных пожарных крана (струй), то расчет такой системы усложняется в разы и провести его вручную весьма трудоемко.
4. Штраф за превышение скорости.
При проведении гидравлического расчета АУВПТ важно, помимо расчета основных параметров (давления и расхода), учитывать несколько других значимых параметров и следить, чтобы они также были в норме. Например, нельзя превышать предельные скорости движения воды или раствора пенообразователя в напорных (питающих, распределительных, подводящих) трубопроводах более 10 м/с, и во всасывающих - более 2,8 м/с.
Стоит отметить, что скорость тем выше, чем больше значение расхода, а значит, при проведении расчета по мере удаления от диктующего оросителя и приближения к узлу управления, скорость в ветвях и рядках будет возрастать. Следовательно, диаметры распределительных трубопроводов, принятые в начале расчета для ветвей с диктующим оросителем, могут не пройти по параметрам скорости для ветвей в конце расчетной защищаемой площади.
5. Это у нас кладовая, но мы здесь вообще ничего не храним.
В соответствии с примечаниями 1 и 2 приложения «Б» к СП 5.13130:
«1. Группы помещений определены по их функциональному назначению. В тех случаях, когда невозможно подобрать аналогичные производства, группу следует определять по категории помещения.
С этим вроде все понятно и, как правило, не вызывает вопросов. Однако далее в примечании 3 указано, что если складское помещение встроено в здание, помещения которого относятся к 1-ой группе, то параметры для такого (складского) помещения следует принимать по 2-ой группе помещений.
Например, в торговом центре или обычном магазине ко 2-ой группе у нас могут относиться так называемые кладовые, подсобки, гардеробы, бельевые и прочие помещения хранения, в которых величина удельной пожарной нагрузки составляет от 181 до 1400 МДж/м кв. (категория ВЗ).
Следовательно, если указанные помещения разных групп у нас защищаются одной секцией пожаротушения, то проектировщик должен сначала сделать расчет для всех помещений 1-ой группы, затем отдельно расчеты для каждого помещения 2-ой группы, потом выбрать диктующие параметры данной секции и не забыть скорректировать давление и расход для расчетных участков, которые не являются диктующими.
Кстати, далее в примечании 4 указано, что, если помещение относится ко 2-ой группе помещений, и величина удельной пожарной нагрузки более 1400 МДж/м кв. или более 2200 МДж/м кв., то интенсивность орошения следует также увеличивать в 1,5 или 2,5 раза соответственно. Данный случай больше относится к производственным объектам защиты, но требует, чтобы с расчетом водяного пожаротушения параллельно проводился расчет категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.
6. А эту трубу можно не учитывать...
Очень редко встречающаяся практика
Это расчет потерь давления в подводящем трубопроводе (от узла управления до напорного патрубка пожарного насоса). Как правило, обычно расчет ведется в лучшем случае до узла управления, хотя в зависимости от диаметра подводящего трубопровода и количества узлов управления, установленных на нем, потери давления на данном участке могут быть весьма существенными.
7. Семимильными шагами.
Часто ошибочно максимальное расстояние между оросителями принимается по таблице 5.1. СП 5.13130, т.е. 4 или 3 метра соответственно. Однако, для обеспечения равномерного орошения, максимальное расстояние между оросителями (при расположении их по квадрату) должно быть не более стороны квадрата, вписанного в окружность, образуемой защищаемой оросителем площади. Например, при защищаемой площади 12 м кв. расчетное расстояние между оросителями будет составлять всего 2,76 метра.
8. Три по сто в один стакан.
Не производится расчет количества и пропускной способности патрубков для подключения передвижной пожарной техники (пожарных автомобилей) с учетом максимального расхода, выдаваемого одним пожарным автомобилем на один такой патрубок. Суть в том, что стандартный пожарный автомобиль (например, автоцистерна АЦ-40(130)) имеет центробежный насос с расходом 40 л/с, но выдать этот расход он может только через два напорных патрубка (на каждый по 20 л/с). Даже возимый на автоцистерне лафетный ствол с расходом 40 л/с подключается к автомобилю также через два пожарных рукава.
9. Пожар может быть и НЕ в самом дальнем помещении.
Не производится сравнение требуемых расхода и давления в зависимости от месторасположения расчетной защищаемой площади. Необходимо рассматривать как минимум два варианта: в наиболее удаленной части секции (как указано в методике СП 5.130130), и, наоборот - в расположенной непосредственно вблизи у узла управления. Как правило, во втором случае расход получается больше.
10. И напоследок опять про дренчерную завесу...
Присоединяемые к трубопроводам спринклерной установки пожаротушения дренчерные завесы вообще редко когда рассчитываются в полном объеме, а их расход принимается формально из расчета 1 л/с на 1 м такой завесы. При этом расстояния между дренчерными оросителями также принимаются необоснованным и без учета взаимного действия соседних оросителей на каждую защищаемую точку. Здесь, как и при расчете спринклерной установки, необходимо учитывать увеличение расхода каждого оросителя при удалении от диктующего (в сторону расположения узла управления), суммировать эти расходы, а потом корректировать полученный расход с учетом фактического давления в точке присоединения трубопровода дренчерной завесы с общей системе трубопроводов установки.
В данном видеоматериале демонстрируется и разбирается 10-ть распространенных ошибок, которые допускаются при проведении гидравлического расчета установок водяного пожаротушения. Видео в двух частях. Общая продолжительность - около 1 часа.
Гидравлический расчет спринклерной или дренчерной сети имеет своей целью:
Определение расхода воды, т.е. интенсивности орошения или удельного расхода, у "диктующих" оросителей (наиболее удаленных или высоко расположенных);
Сравнение удельного расхода (интенсивности орошения) с требуемым (нормативным), а также определение необходимого давления (напора) у водопитателей и наиболее экономных диаметров труб.
Подробная методика расчета гидравлических сетей спринклерных и дренчерных установок пожаротушения водой и водными растворами, агрегатных АУП тонкораспыленной водой, АУП с принудительным пуском и спринклерно-дренчерных АУП приведена в приложении В. Ответственным этапом гидравлического расчета является выбор оросителя и определение давления, которое необходимо обеспечить у "диктующего" оросителя.
При определении параметров оросителя необходимо учитывать некоторые технические характеристики, которыми являются:
Расход огнетушащего вещества;
Интенсивность орошения;
Максимальная площадь орошения, в пределах которой обеспечивается требуемая интенсивность, расстояние между оросителями.
Расход оросителя Q (дм3/с) определяется по формуле:
где К - коэффициент производительности,
Р - давление перед оросителем, МПа.
Важнейший параметр - коэффициент производительности, то есть способность оросителя пропустить через себя определенное количество воды, в свою очередь, зависит от величины выходного отверстия оросителя: чем больше отверстие, тем больше коэффициент.
Для вычисления расхода Q, нужно определить необходимое давление Р у оросителя при заданной интенсивности орошения.
Один из способов определения необходимого давления у оросителя, это определение давление по графику зависимости интенсивности орошения оросителей от давления (рис. 4.1), приведенный в технической документации. По графику, по определенной интенсивности и выбранному диаметру условного прохода оросителя определяют необходимое минимальное давление.
Как видно из графика для интенсивности орошения 0,12 дм 3 /м 2 подходят три типа оросителя - «СВН-К115», «СВН-К80» и «СВН-К57». Выбирают ороситель, который обеспечивает заданную интенсивность при меньшем давлении, в нашем случае это «СВН-К115» по паспорту CBO0-PHо(д)0,59-R1/2/P57.B3 - (диаметр выходного отверстия 15мм., коэффициент производительности К = 0,59). При выборе оросителя нужно, также учитывать, что минимальное давление у большинства оросителей, при котором обеспечивается работоспособность оросителя, согласно паспортным данным 0,1 Мпа.
Ороситель «СВН-К115» обеспечивает интенсивность орошения 0,12 дм 3 /м 2 при давлении 0,17 МПа (рис. 4.1).
Рис. 4.1. График зависимости интенсивности орошения оросителей от давления.
Согласно расчет расхода установки определяют из условия одновременной работы всех спринклерных оросителей смонтированной на защищаемой диктующей площади, определенной по таблице 5.1-5.3, с учетом того обстоятельства, что расход оросителей, установленных вдоль распределительных труб, возрастает по мере удаления от "диктующего" оросителя. При этом общая защищаемая площадь может быть во много раз больше, а количество оросителей - достигать 800 или 1200 при использовании сигнализаторов потока жидкости.
Расстановка оросителей производится с учетом максимального расстояния, рассчитывается расход воды в пределах защищаемой диктующей площади установленной в таблице 5.1. Производится проверка расчета распределительной сети спринклерной АУП из условия срабатывания такого количества оросителей, суммарный расход которых на принятой защищаемой орошаемой площади составят не менее нормативных значений расход огнетушащего вещества приведенный в таблицах 5.1-5.3. Если при этом расход будет менее указанной в таблицах 5.1-5.3, то расчет должен быть повторен при увеличении количестве числа оросителей и диаметров трубопроводов распределительной сети. Пересчет сети, может повторятся многократно.
Авторами пособия, для упрощения, при произведении гидравлического расчета в учебных целях, предлагается определять количество оросителей для защиты минимальной диктующей площади и их расстановки по формуле:
где q 1 — расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;
Q н — нормативный расход спринклерной АУП согласно таблицам 5.1-5.3 СП-5.13130.2009
В результате этого допущения, итоговый расчетный расход на 10-15% будет превышать нормативный, но сам расчет значительно упрощается.
Для примера произведем расстановку оросителей автоматической установки водяного пожаротушения текстильного предприятия с параметрами установки:
Интенсивность орошения водой - 0,12 л/(с*м 2);
Расход огнетушащего вещества - не менее 30 л/с;
Минимальная площадь орошения - не менее 120 м 2 ;
Максимальное расстояние между оросителями - не более 4 м;
Минимальное давление, которое необходимо обеспечить у диктующего оросителя Р = 0.17 Мпа (Рис.4.1.);
Расчетный расход воды через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяется по формуле:
K — коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, л/(с·МПа 0,5);
Минимальное расчетное количество оросителей необходимое для защиты диктующей площади:
где Q н = 30 л/с — нормативный расход спринклерной АУП согласно таблицам 5.1.
Расстановка оросителей, на выделенной минимальной диктующей площади представлена на рис. 4.2. При расстановке необходимо учитывать, что расстояние между оросителями не должно превышать нормативные расстояния указанные в таблицах 5.1.
Рис. 4.2 Схема размещения оросителей
Дальнейший расчет установки связан с определением:
Диаметров трубопроводов;
Давления в узловых точках;
Потерь давления в трубопроводах, узле управления и запорной арматуре;
Расхода на последующих от диктующего оросителях в пределах защищаемой площади;
Определение суммарного расчетного расхода установки.
Для наглядности трассировка трубопроводной сети по объекту защиты изображается в аксонометрическом виде (рис. 4.3).
Рис.4.3 Аксонометрический вид спринклерной установки водяного пожаротушения по симметричной тупиковой схеме
Компоновка оросителей на распределительном трубопроводе АУП согласно может выполнятся по тупиковой или кольцевой схеме, симметричная и несимметричная. На рис. 4.3 представлена спринклерная установка водяного пожаротушения по симметричной тупиковой схеме, на рис. 4.4. по кольцевой несимметричной схеме.
Рис.4.4 Аксонометрический вид спринклерной установки водяного пожаротушения по несимметричной кольцевой схеме
Диаметр трубопроводов может назначаться проектировщиком либо рассчитываться по формуле:
где d — диаметр определяемого участка трубопровода, мм;
Q — расход на определяемом участке трубопровода, л/с;
v — скорость движения воды, должна составлять не более 10 м/с, а во всасывающих — не более 2,8 м/с;
Потери давления на участке трубопровода определяется по формуле:
где L - длина трубопроводного участка в котором рассчитываются потери давления;
К т — удельная характеристика трубопровода, определяется по таблице В.2 Приложения В.
После определения давления в точке а (рис.4.3) и суммарного расхода оросителей первого рядка определяется обобщенная характеристика первого рядка по формуле:
Поскольку второй и третий рядки идентичны первому, после расчета потерь давления между первым и вторыми рядками, обобщенная характеристика используется для определения расхода второго рядка. Расход третьего рядка рассчитывается аналогично.
Давление пожарного насоса, по схеме, представленной на рис. 4.3, складывается из следующих составляющих:
где Р е — требуемое давление пожарного насоса, МПа;
Р в-г — потери давления на горизонтальном участке трубопровода, МПа;
Р г-д — потери давления на вертикальном участке трубопровода, МПа;
Р М — потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях), МПа,;
Р уу — местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), МПа;
Р в — давление у диктующей защищаемой площади, МПа;
Z — пьезометрическое давление (геометрическая высота диктующего оросителя над осью пожарного насоса), Мпа; Z = Н /100;
P ВХ — давление на входе пожарного насоса (определяется согласно варианту), Мпа.
Подбираем параметры основных водопитателей для установки водяного пожаротушения, защищающей склад хранения древесины (Р=180 кг/м 3).
Интенсивность орошения водой I=0,4 л/(м 2 . с) по таблице 5.2 для 6 группы помещений по степени опасности развития пожара.
Площадь орошения спринклерным оросителем F op =12 м 2 . Трассировка трубопроводов и места размещение оросителей на плане показаны на листе 1 графической части.
Выбираем тип оросителя и его основные параметры. Для этого определимтребуемые напор и расход на диктующем оросителе.
На основании полученных расчетов применяем в проектируемой установке спринклерный ороситель СВН-15.
Уточняем расход из оросителя:
С определенным коэффициентом запаса принимаем л/с (хотя эта процедура никаким нормативным документом не прописана, а следовательно расход можно и не увеличивать).
Таким образом, получаем начальные гидравлические параметры у диктующего оросителя:
Для левой ветви распределительного трубопровода принимаем следующие параметры трубопроводов:
участок 1-2: мм;
участок 2-3: мм;
участок 3-4: мм;
участок 4-а: мм.
При проектировании распределительных, питающих и подводящих сетей необходимо исходить из тех соображений, что водяные и пенные АУП эксплуатируются, как правило, довольно длительное время без замены трубопроводов. Поэтому, если ориентироваться на удельное гидравлическое сопротивление новых труб, через определенное время их шероховатость увеличивается, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению. В связи с этим принимается средняя шероховатость труб. Значение удельного сопротивления А принимается по таблице V.1. настоящего пособия.
Расход первого оросителя 1 является расчетным значением на участке между первым и вторым оросителями.
Таким образом, падение давления на участке составит:
Давление у оросителя 2:
Расход оросителя 2:
Расчетный расход на участке между первым и вторым оросителями, т.е. на участке составит:
Давление оросителя 3:
Расход оросителя 3:
Расчетный расход на участке между первым и третьим оросителями, т.е. на участке, составит:
По расходу воды определяются потери давления на участке:
Потери давления на участке водопровода при мм очень высокие, поэтому на участке принимаем диаметр трубопровода мм. Тогда:
Давление оросителя 4:
Расход оросителя 4:
Таким образом, даже незначительное изменение спецификации распределительного и питающего трубопроводов в сторону уменьшения диаметра приводит к достаточно существенному изменению давления, что требует использования пожарного насоса с большим давлением подачи.
Расчетный расход на участке между первым и четвертым оросителями, т.е. на участке, составит:
По расходу воды определяются потери давления на участке (м) :
Давление в точке а:
Участок принимаем аналогичным участку, т.е. диаметры и длина трубопроводов будут равны:
участок а-5: мм; м;
участок 5-6: мм; м;
участок 6-7: мм; м.
В рядке I правая ветвь несимметрична левой ветви. Удельное гидравлическое сопротивление (или удельная гидравлическая характеристика) правой ветви распределительного трубопровода зависит от диаметров участка трубопровода между оросителями 7-6, 6-5 и между оросителем 5 и т. а (5-а).
Давление правой ветви рядка I с оросителями 5-7 в т. а должно быть равно давлению левой ветви рядка I с оросителями 1-4, т.е. МПа.
Расход в правой ветви рядка I при давлении 0,272 МПа составит:
где В а-7 - гидравлическая характеристика правой ветви рядка I.
При условии симметричности левой и правой ветвей рядка I (по три оросителя в каждой ветви) расход должен быть аналогичным расходу, т.е. =7,746 л/с.
Давление оросителя 5 аналогично давлению у оросителя 3, т.е. МПа.
Тогда давление в т. а для правой ветки рядка I составит:
Гидравлическая характеристика правой ветви рядка I:
Таким образом, расчетный расход правой ветки рядка I составит:
Общий расход рядка I:
т.е. истинный максимальный расход АУП будет составлять не 10, а 29,2 л/с.
Принимается диаметр питающего трубопровода на участке мм.
По расходу определяются потери давления на участке:
Поскольку потери давления на участке достаточно велики, то принимаем диаметр питающего трубопровода мм.
Тогда потери давления на участке составят:
Давление в т. b составит:
Общий расход двух рядков:
Расчет всех следующих рядков, если они выполнены конструктивно одинаково, проводится по аналогичному алгоритму.
Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка II определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка I:
Расход воды из рядка II определяется по формуле:
Относительный коэффициент расходов II и I рядков:
По расходу определяются потери давления на участке:
Давление в т. с составит:
Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка III определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка II:
Расход воды из рядка III определяется по формуле:
Общий расход трех рядков:
По ранее действующим НПБ 88 расход спринклерной АУП определяется как произведение нормативной интенсивности орошения на площадь для расчета расхода воды, т.е. расход должен быть равен:
Если для спринклерной АУП условно площадь для расчета расхода принять 160 м 2 , то её общий расход из трех рядков составит не л/с, а 93,2 л/с.
Требуемое давление (напор), которое должна обеспечить насосная установка, определяется по формуле
P=P O +P T +P M +P УУ +P H +P Z +P ВХ
Требуется подобрать насос для спринклерной установки со следующими параметрами гидравлической сети:
общий расход АУП составляет 36 м 3 /ч
давление у диктующего оросителя P O =0,075 МПа
линейные потери давления в подводящем и питающем трубопроводе P T =0,942 МПа
местные потери давления в трубопроводе P M =0,001 МПа
потери давления в спринклерном узле управления P УУ =0,19 МПа
потери давления в насосной установке P H =0,6 МПа
давление эквивалентное геометрической высоте диктующего оросителя P Z =0,0036 МПа
давление внешней магистральной сети P ВХ =0,642 МПа
Р=0,075+0,942+0,001+0,19+0,6+0,0036-0,642=1,17 МПа
По расходу Q=93,2 л/с и давлению Р=1,17 МПа из каталога выбираем два насоса марки ТП(Д) 200 - 660 (с числом оборотов 2900 об/мин), один основной, второй резервный.
Характеристики объекта
По степени опасности развития пожара, здание относится к 1-й группе (приложение «Б» СП 5.13130.2009):
Интенсивность орошения - 0,08 л/(с*м2);
Площадь для расчета расхода воды - 60 м2;
Продолжительность работы - 30 мин.
Однако, принимая во внимание примечания 3, 4 приложения «Б» СП 5.13130.2009, все складские помещения, расположенные в здании, относятся ко 2-й группе:
Интенсивность орошения - 0,18 л/(с*м2);
Расчетный расход воды не менее - 45 л/с;
Площадь для расчета расхода воды - 120 м2;
Продолжительность работы - 60 мин.
Предусматривается водозаполненная спринклерная установка.
В соответствии с требованиями п. 4.1.6 СП 10.13130.2009, для частей зданий различного назначения необходимость устройства внутреннего противопожарного водопровода и расхода воды на пожаротушение надлежит принимать отдельно для каждой части здания.
При этом, расход воды для зданий, не имеющих противопожарных стен, следует принимать по общему объему здания.
Согласно п. 4.1.1, 4.1.4 и таблиц 1,2,3 СП 10.13130.2009, расход воды для внутреннего пожаротушения из пожарных кранов принят:
Для общественных помещений 2 струи с расходом не менее 2,6 л/с, при этом диаметр крана принят 50 мм, диаметр спрыска ствола 16 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана Юм.вод.ст.;
Для складских помеещний помещений 2 струи с расходом не менее 5,2 л/с, при этом диаметр крана принят 65 мм, диаметр спрыска ствола 19 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана 24м.вод.ст.;
Внутренняя сеть пожарных кранов присоединяется к распределительной гребенке спринклерной системы.
Свободный напор у пожарных кранов предусмотрен таким образом, чтобы получаемая компактная струя орошала наиболее высокую часть расчетного помещения.
Для обеспечения работы установки, предусмотрена установка насосов, пуск которых предусмотрен автоматическим, с дистанционным дублированием (для пуска и остановки) из помещений пожарного поста и насосной.
Пожарные насосные агрегаты имеют 100 % резерв и устанавливаются в отдельном помещении.
Для присоединения рукавов передвижных пожарных насосов от напорной линии, между насосами и узлами управления, наружу выведены патрубки диаметром 80 мм с обратными клапанами и стандартными соединительными пожарными головками.
В установке применен сигнальный клапан диаметром 100 мм.
Каждый этаж оборудуется сигнализаторами потока жидкости.
В качестве оросителей приняты:
В складских помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY4251, 57°С, К=115 (0,61), установка розеткой вниз;
В остальных помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY3251, 57°С, К=80 (0,42), установка розеткой вниз.
Планировка оросителей и их количество принимаются из расчета обеспечения необходимой интенсивности орошения в защищаемых помещениях. Расстояния между оросителями принимаются с учетом нормативных требований, конструкции перекрытия, расположения вентиляции и светильников.
Количество оросителей на одном узле управления не превышает 1200 шт. (п. 5.2.3 СП 5.13130.2009).
Расчет установки пожаротушения
Общие положения
Диктующей секцией выбираем склад третий этаж.
Расчет распределительной сети производиться из условия срабатыва ния всех оросителей (TY4251), смонтированных на расчетной площади 120м и пожарных кранов.
С учетом геометрии распыла применяемых оросителей, количество оросителей, защищающих диктующую зону площадью 120м2, составляет 16 штук.
В случае, если полученное расчетным путем значение расхода со спринклерных оросителей, расположенных в диктующей секции установки, будет менее 45л/с, то в расчете принимается минимальное нормативное значение - 45л/с (п.5.1.4, табл. 5.1 СП 5.13130.2009).
3.2. Определение диктующего напора и расхода
Указанная интенсивность (0,18л/(с*м2)) при защищаемой площади (по плану расположения оборудования - 9м2) одним оросителем в диктующей секции будет обеспечена при давлении у оросителя 0,21 МПа.
Таким образом, расход из "диктующего" оросителя составит:
Q, =10*К7Р = 10*0,61 . V02l = 2,79л/с;
Падение давления на участке между первым и вторым оросителями составит:
р\-2 = 4/50 . QГ * А-2 = 0-0078 . 2,79: . 3,0 = 0,001 8М7я,
где А(15о - удельное гидравлическое сопротивление трубопровода (при условном диаметре трубопровода 50мм), с2/л6. Учитывая, что установка эксплуатируется, как правило, довольно длительное время без замены трубопроводов, через определенное время их шероховатость увеличится, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению. В связи с этим принимается средняя шероховатость труб.
Диаметр распределительных рядков выбирается по числу установленных на них оросителей, учитывая что скорость воды в них не должна превышать 10м/с.
Полный расчет можно скачать после регистрации
Определение рабочих параметров системы.
Гидравлический расчет спринклерной сети имеет своей целью определение расхода воды, а также определение необходимого давления у водопитателей и наиболее экономичных диаметров труб.
Согласно НПБ 88-2001*, необходимое количество воды для тушения пожара равно:
Q = q*S , л/с
где q
– требуемая интенсивность орошения, лс/м2
;
S
– площадь для расчета расхода воды, м
.
Фактический же расход огнетушащего вещества определяется исходя из технических характеристик выбранного типа оросителя, напора перед ним, условия расстановки необходимого количества оросителей, обеспечивающих защиту расчетной площади, в том числе и в случае необходимости монтажа оросителей под технологическим оборудованием, площадками или вентиляционными коробами, если они препятствуют орошению защищаемой поверхности. Расчетная площадь принимается согласно НПБ 88-2001 в зависимости от группы помещений.
Многие проектировщики при определении фактического расхода воды либо за расчетный расход принимают минимально необходимый расход, либо прекращают расчет, достигнув значения необходимого количества огнетушащего вещества.
Ошибка заключается в том, что таким образом не обеспечивается орошение всей нормативной расчетной площади с требуемой интенсивностью, так как система не рассчитывается и не учитывает фактическую работу оросителей на расчетной площади. Следовательно, неверно определяются диаметры магистрального и подающего трубопроводов, подбираются насосы и типы узлов управления.
Рассмотрим вышесказанное на небольшом примере.
Необходимо защитить помещение S=50 м2 , с требуемой интенсивностью q=0,08 л/с*м2
По НПБ 88-2001*, необходимое количество воды для тушения пожара равно: Q=50*0,08=4 л/с.
По п. 6. Прил. 2 НПБ 88-2001*, расчетный расход воды Qd, л/с, через ороситель определяется по формуле:
где k – коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, k=0,47 (для данного варианта); Н – свободный напор перед оросителем, Н=10 м .
Так как в объеме одной статьи невозможно подробно описать гидравлический расчет с учетом всех необходимых факторов, влияющих на работу системы – линейных и местных потерь в трубопроводах, конфигурацию системы (кольцевая или тупиковая), в данном примере примем расход воды как сумму расходов через наиболее удаленный ороситель.
Qф=Qd*n ,
где n – количество оросителей, размещаемых на защищаемой площади
Qф=1,49*8=11,92 л/с .
Видим, что фактический расход Qф значительно превышает необходимое количество воды Q, следовательно, для нормальной работы системы с обеспечением всех требуемых условий необходимо предусмотреть все возможные факторы, влияющие на работу системы.
Автоматическая установка спринклерного водяного пожаротушения, совмещенная с пожарными кранами.
Спринклерные оросители и пожарные краны – это две противопожарные системы, имеющие одно назначение, но разную функциональную структуру построения, поэтому их совмещение вызывает некоторую путаницу, так как приходится руководствоваться различными нормативными документами для построения общей системы.
Согласно п. 4.32 НПБ 88-2001*, «В спринклерных водозаполненных установках на питающих трубопроводах диаметром 65 мм и более допускается установка пожарных кранов по СниП 2.04.01-85*».
Рассмотрим один из часто встречающихся вариантов. Данный пример часто попадается в многоэтажных зданиях, когда по желанию заказчика и в целях экономии средств совмещают систему автоматического спринклерного пожаротушения с системой внутреннего противопожарного водопровода.
По п. 9.1 СНиП 2.04.01-85*, при числе пожарных кранов 12 и более систему следует принимать кольцевой. Кольцевые сети должны быть присоединены к наружной кольцевой сети не менее чем двумя вводами.
Ошибки, допущенные в схеме на рисунке
2:
? Участки подводящего трубопровода к секциям с количеством ПК более 12 «А+Б» и «Г+Д» тупиковые. Поэтажное кольцо не удовлетворяет требованиям п. 9.1 СНиП 2.04.01-85*.
«Системы внутренних водопроводов холодной воды следует принимать:
– тупиковыми, если допускается перерыв в подаче воды и при числе пожарных кранов до 12;
– кольцевыми или с закольцованными вводами при двух тупиковых трубопроводах с закольцованными вводами при двух тупиковых трубопроводах с ответвлениями к потребителям от каждого из них для обеспечения непрерывной подачи воды.
Кольцевые сети должны быть присоединены к наружной кольцевой сети не менее чем двумя вводами».
П. 4.34. НПБ 88-2001*: «Секция сплинклерной установки с 12 и более пожарными кранами должна иметь два ввода».
? По п. 4.34. НПБ 88-2001*, «для спринклерных установок с двумя секциями и более второй ввод с задвижкой допускается осуществлять от смежной секции». Участок «А+Г» не является таким вводом, так как после него идет тупиковый участок трубопровода.
? Нарушаются требования п. 6.12. СниП 2.04.01-85*: число струй, подаваемых от одного стояка, превышает нормативные значения. «Число струй, подаваемых из каждого стояка, следует принимать не более двух».
Данная схема уместна при числе пожарных кранов в спринклерной секции менее 12.
На рисунке 3
каждая секция спринклерной установки с количеством пожарных кранов более 12 имеет два ввода, второй ввод осуществлен от смежной секции (Участок «А+Б», что не противоречит требованию п. 4.34 НПБ 88-2001*).
Стояки закольцованы горизонтальными перемычками, создав единое кольцо, поэтому п. 6.12. СНиП 2.04.02-84* «Число струй, подаваемых из каждого стояка, следует принимать не более двух» не нарушается.
Данная схема подразумевает бесперебойное обеспечение системы водой по I категории надежности.
Водоснабжение установки автоматического водяного пожаротушения.
Системы пожаротушения своим назначением предусматривают обеспечение безопасности людей и сохранности имущества, поэтому они должны находиться постоянно в рабочем состоянии.
При необходимости установки на системе насосов-повысителей необходимо обеспечить их электроэнергией и подачей воды с условием бесперебойности, т.е. по I категории надежности.
Системы водяного пожаротушения от носятся к I категории. По п. 4.4 к системе предъявляются требования:
«I категория — допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускаются на время выключения резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др.), но не более чем на 10 мин».
Одной из ошибок, встречающихся в проектах, является то, что система автоматического водяного пожаротушения не обеспечивается по I категории надежности подачи воды.
Это возникает вследствие того, что п. 4.28. НПБ 88-2001* гласит «Подводящие трубопроводы допускается проектировать тупиковыми для трех и менее узлов управления». Руководствуясь этим принципом, проектировщики часто, когда количество узлов управления менее трех, но требуется установка пожарных насосов-повысителей, ввод на системы пожаротушения предусматривают один.
Данное решение не верное, так как насосные станции автоматических установок пожаротушения следует относить к I категории надежности, согласно Прим. 1 п. 7.1 СНиП 2.04.02-84 «Насосные станции, подающие воду непосредственно в сеть противопожарного и объединенного противопожарного водопровода, надлежит относить к I категории».
По п. 7.5 СНиП 2.04.02-84, «Количество всасывающих линий к насосной станции независимо от числа и групп установленных насосов, включая пожарные, должно быть не менее двух. При выключении одной линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхода для насосных станций I и II категорий».
Исходя из всего вышеперечисленного, целесообразно обратить внимание на то, что, независимо от числа узлов управления автоматической установки пожаротушения, при наличии на системе насосной установки, она должна обеспечиваться по I категории надежности.
Так как в данное время проектная документация не согласовывается органами Государственного пожарного надзора до начала строительно-монтажных работ, то исправление ошибок после окончания монтажа и сдачи объекта надзорным органам влечет за собой неоправданные затраты и увеличение сроков пуска объекта в эксплуатацию.
С. Синельников, ООО «Технос-М+»
Загрузка...
