Разработка автоматических систем пожаротушения

Анализ пожарной опасности объекта

Учитывая функциональное предназначение объекта, определяются возможные, наиболее вероятные, горючие вещества и материалы, которые могут быть на объекте.

Согласно нормативным документам выполняется и определяется

• анализ пожарной опасности горючих веществ и материалов;
• класс возможного пожара и предлагаемые средства тушения;
• класс пожарной опасности защищаемого объекта в зависимости от его функционального назначения;
• категория помещения защищаемого объекта по взрывопожарной и пожарной опасности.

Характеристики пожарной опасности веществ и материалов определяются справочником. Класс возможного пожара и предлагаемые средства тушения определяются по таблице 3.1 Классификация пожаров. Класс помещения по пожарной опасности, на который следует рассчитывать спринклерную систему, необходимо определять перед началом проектных работ.

Постройки и помещения, подлежащие защите автоматической спринклерной системой , должны быть отнесены к классу низкой, средней или высокой пожарной опасности. Класс помещения зависит от его типа и характеристик пожарной нагрузки. Классификация помещений по опасности приведена в разделе 6 ДСТУ Б EN 12845:2011, примеры помещений приведены в приложении А (табл. А1-А3) ДСТУ Б EN 12845:2011.

Здания и их части, подлежащие защите и имеющие одно или более помещений и источников пожарной опасности, должны быть отнесены к соответствующему классу пожарной опасности.

Помещение с низкой пожарной опасностью (LH) - это помещение с низкой характеристикой пожарной нагрузки, имеющие материалы с низкой горючестью и ни один отсек которых не имеет площади более 126 м 2 с пределом огнестойкости не менее 30 мин. Примеры представлены в приложении А.

Помещение со средней пожарной опасностью (ОН) – это помещение, где перерабатываются или производятся горючие материалы, имеющие среднюю горючесть, со средней характеристикой пожарной нагрузки.

Помещения со средней пожарной опасностью ОН делятся на четыре группы (ОН1, ОН2, ОНЗ, ОН4).

Помещение с высокой пожарной опасностью (ННР) – производственные помещения с высокой пожарной опасностью. К ним относятся помещения, в которых вращаются материалы с высокой горючестью, способные вызывать и быстро распространять интенсивное горение. Помещение класса ННР делится на четыре группы (ННР1, ННР2, ННР3, ННР4).

После проведения анализа пожарной опасности защищаемого объекта осуществляется обоснованный выбор системы пожаротушения (водяная или пенная, спринклерная или дренчерная, поверхностного или объемного пожаротушения).

Выходные данные для проектирования автоматических систем пожаротушения

После того как определен класс пожарной опасности защищаемого объекта в зависимости от его функционального назначения определяем исходные данные для гидравлического расчета . Минимальные требования к расчетной интенсивности орошения и площади для расчета для помещений классов LH, ОН и HHP приведены в таблице 3 раздела 7 ДСТУ Б EN 12845:2011. Водопитатель должен обеспечивать на каждом узле управления соответствующее давление и расход воды, не ниже значения, указанные в таблице 6 раздела 7 ДСТУ Б EN 12845:2011.

Водопитатели должны обеспечивать автоматическое поддержание по крайней мере давления и расхода воды в системе не ниже необходимых значений. Каждый водопитатель должен иметь емкость, достаточную для обеспечения такой минимальной продолжительности водоснабжения:

• для защиты помещений класса LH – 30 мин;
• для защиты помещений класса ОН – 60 мин;
• для защиты помещений класса ННР – 90 мин.

Для проведения гидравлического расчета необходимо получить следующие исходные данные [ДСТУ Б EN 12845:2011]:

• минимальную интенсивность орошения огнетушащим веществом;
• площадь для расчета спринклерной системы водяного пожаротушения;
• необходимое давление на узле управления;
• расход на узле управления;
• продолжительность работы водопитателя.

Установка оросителей системы пожаротушения (спринклеров)

При установке оросителей (спринклеров) системы пожаротушения следует принять во внимание , что минимальный просвет под отражателем оросителя и потолком или крышей должен составлять в крайнем случае:

• для помещений классов LH, ОН:
  • 0,3 м для плоскоструйных оросителей;
  • 0,5 м во всех остальных вариантах.
• для помещений классов ННР и ННС: - 1,0м.

Определяем максимальную площадь, защищаемую одним оросителем пожаротушения согласно таблице Максимальная площадь, которая защищается одним оросителем (спринклером), и максимальное расстояние между оросителями. Выбираем схему установки спринклеров (стандартная или шахматная).

Таблица 5 – Максимальная площадь, защищаемая одним оросителем, и максимальное расстояние между оросителями

Не допускается устанавливать оросители/спринклеры на расстоянии менее 2 м друг от друга за исключением определенных случаев (п.12.3 ДСТУ). Максимальное расстояние от стен и перегородок до оросителей не должно превышать следующих значений (п.12.4.1 ДСТУ):

• 2,0 м для стандартной схемы размещения;
• 2,3 м для шахматной схемы размещения;
• 1,5 м если потолок или крыша имеют открытые выступающие балки (шаги), или наружные стены выполнены из горючего материала.

Расчет и установка пожарных трубопроводов

Сначала осуществляется размещение оросителей на плане защищаемого помещения. Далее выполняется проектирование противопожарного водопровода или трассировка распределительного трубопровода. Трассировку желательно выполнять с обеспечением возможной симметрии подачи огнетушащего вещества.

Примеры сетей распределительных трубопроводов

• односторонняя схема с двумя оросителями на распределительном трубопроводе с центральным питанием;
• односторонняя схема с тремя оросителями на распределительном трубопроводе с боковым питанием;
• двусторонняя схема с тремя оросителями с каждой стороны питающего трубопровода с центральным питанием;
• двухсторонняя схема с двумя оросителями с каждой стороны питающего трубопровода с боковым питанием

Осуществляем подбор диаметров трубопроводов согласно табличным данным

Расчет пожарных трубопроводов для помещения с низкой пожарной опасностью LH

Размер распределительных пожарных трубопроводов и тупиковых питающих трубопроводов, размещённых ниже расчетной точки, необходимо определять в соответствии с таблицей 6.

Допускается устанавливать трубопровод диаметром 25 мм между расчетной точкой и узлом управления, если результаты гидравлического расчета доказали, что это возможно. Однако, если решающей является точка размещения второго спринклера, трубопровод не допускается устанавливать между третьим и четвертым спринклерами.

Таблица 6 – Диаметры распределительных трубопроводов для секций, защищающих помещение класса LH

Таблица 7 – Максимальные потери трения на участке между узлом управления и любой расчетной точкой в секции, защищающей помещение класса LH

Если на распределительном трубопроводе установлено более двух спринклеров, потери давления между точкой, после которой размещены два спринклера, и питательным трубопроводом необходимо определять с использованием значений потерь давления, приведенных в столбце 2 таблицы 8. Потери давления в питающем трубопроводе между этим соединением и узлом управление необходимо определять с использованием значений потерь давления на метр, указанных в столбце 3 таблицы 8.

Таблица 8 – Потери давления для расчетного расхода воды в секциях, защищающих помещение класса LH

Диаметры распределительных трубопроводов должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 9, а диаметры питающих трубопроводов – значениям, приведенным в таблице 10.

Таблица 9 – Диаметры распределительных трубопроводов в секциях, защищающих помещение класса ОН

Таблица 10 – Диаметры питающих трубопроводов в секциях, защищающих помещение класса ОН

Если распределительные трубопроводы проходят в продольном направлении под крышей с углом наклона более 6°, то количество спринклеров на одном распределительном трубопроводе не должно превышать шести.

Примечание. На рисунке 11 показан пример схемы размещения трубопровода в секции, защищающей помещение класса ОН, и расчетные точки, начиная с которых трубопровод необходимо рассчитывать полностью.

1 ? 3, 5 ? 7 – расчетные точки; 4 – узел управления Рисунок 11 – Пример выбора расчетных точек (1-7) для секции, защищающей помещение класса ОН

Необходимо рассчитать диаметры трубопроводов между расчетной точкой в самой отдаленной зоне секции и узлом управления, чтобы убедиться, что общие потери давления на трение при расходе воды 1000 л/мин не превышают 0,5 бар.

В зданиях, имеющих более одного этажа, а также в зданиях с разными уровнями, например, площадками или пристройками, значение потерь давления на участке после расчетной точки может превышать 0,5 бар на величину, равную разности статического давления между точкой размещения спринклера, находящейся на максимальной высоте в здании и расчетной точкой в отдаленной зоне на соответствующем этаже.

В таких случаях разность высоты между высоким уровнем размещения спринклеров и манометром секции необходимо указывать в акте приема в эксплуатацию вместе с необходимым значением давления на манометре секции.

Если одна и та же система защищает зоны, соответствующие классам ОНЗ или ОН4 и ННР или HHS, вода в которые подается с одного и того же водопитателя, то значение максимальных потерь давления на трение 0,5 бар может быть увеличено на 50% от фактического избыточного давления, как показано в приведенном ниже примере для секции, защищающей помещение класса ОНЗ

ПРИМЕР (для секции, защищающей помещение класса ОНЗ):

Необходимое значение давления на узле управления, за исключением статического давления (таблица 15 для секций, защищающих помещение класса ОНЗ) 1,4 бар. Разность давления из-за разницы высоты между спринклером, расположенным на максимальной высоте, и узлом управления 1,2 бар. Необходимо давление на узле управления 2,6 бар. Фактическое давление на узле управления из-за расхода воды, необходимых для секции, защищающей помещения класса НН, например, 6,0 бар.

Избыточное давление, которое допускается создавать: 50% от (6,0-2,6) = 1,7 бар

Размер трубопровода необходимо выбирать с учетом максимальной потери давления, равной:

0,5+1,7х (1000/1350) ² = 1,43 бар.

Расчет пожарных трубопроводов для помещения с высокой пожарной опасностью (ННР и HHS)

Размеры трубопровода необходимо выбирать с учетом следующих факторов:

• расчетная интенсивность орошения;
• размещение спринклеров;
• К-фактор используемых спринклеров;
• характеристика давления/затрат для водопитателя

Все трубопроводы должны иметь номинальный диаметр не менее 25 мм.

Диаметры распределительных трубопроводов для секций, защищающих помещение класса НН, с характеристиками давления и расходов согласно таблице 16 (1 или 2)

• Распределительные трубопроводы на удаленном конце всех питающих трубопроводов
• Односторонняя с двумя оросителями, два конечных распределительных трубопровода
  • – Диаметр мм 25, 32
  • – Максимальное количество оросителей, питающих распределительный трубопровод 1, 2
• Односторонняя с тремя оросителями, три концевых распределительных трубопровода
  • – Диаметр мм 25, 32
  • – Максимальное количество оросителей, питающих распределительный трубопровод 2, 3
• Остальные схемы размещения, только распределительный трубопровод
  • – диаметр мм 25, 32 ,40
  • – Максимальное количество оросителей, питающих распределительный трубопровод 2, 3, 4
• Остальные распределительные трубопроводы
• Любая
  • – Диаметр мм 25, 32
  • – Максимальное количество оросителей, питающих распределительный трубопровод 3, 4

Таблица 12 – Диаметры питающих трубопроводов, размещенных после расчетной точки, в секциях, защищающих помещение класса НН, с характеристиками давления и расходов согласно таблице 16 (1)

Для секций, водопитатели которых соответствуют параметрам таблицы 16(2), а К-фактор оросителей равен 80, размеры распределительных и питающих трубопроводов необходимо определять согласно таблицам 11 и 13. На любом распределительном трубопроводе допускается устанавливать не более четырех спринклеров. Распределительные трубопроводы не допускается соединять с питающими трубопроводами диаметром более 150 мм. Питательные трубопроводы диаметром менее 65 мм не допускается использовать в односторонних системах с четырьмя спринклерами на распределительном трубопроводе.

Примечание. На рисунке 12 показан пример схемы размещения трубопровода в соответствии с таблицами 11 и 13 и расчетными точками, начиная с которых диаметры трубопроводов необходимо рассчитывать полностью.

1 – точка, после которой размещено 48 оросителей; 2 – ответвление питающего трубопровода; 3 – узел управления

Рисунок 12 – Пример выбора расчетных точек в секции, защищающей помещение класса НН, с размерами трубопроводов согласно таблицам 11 и 13

Таблица 13 – Диаметры питающих трубопроводов, размещенных после расчетной точки, в секциях, защищающих помещение класса НН, с характеристиками давления и расходов согласно таблице 16 (2, 3 или 4)

Для секций, водопитатели которых отвечают требованиям таблицы 16(3), а К-фактор спринклеров равен 80, а также для секций, водопитатели которых отвечают требованиям таблицы 16(4), а К-фактор спринклеров равен 115, размеры распределительных и питательных трубопроводов необходимо определять согласно таблицам 13 и 14.

При одностороннем размещении спринклеров на любом распределительном трубопроводе допускается устанавливать не более шести спринклеров. При двустороннем размещении спринклеров с двумя спринклерами с каждой стороны на любом распределительном трубопроводе допускается устанавливать не более четырех спринклеров. Распределительные трубопроводы не допускается соединять с питающими трубопроводами диаметром более 150 мм. Питательные трубопроводы диаметром менее 65 мм не допускается использовать в односторонних системах с четырьмя спринклерами на распределительном трубопроводе.

Примечание. На рисунке 13 показан пример схемы размещения трубопровода в соответствии с таблицами 13 и 14 и расчетными точками, начиная с которых диаметры трубопроводов необходимо рассчитывать полностью.

Утраты давления на участке между расчетными точками и узлом управления необходимо определять путем расчета. Сумма значений потерь давления при расходах, указанных в таблице 16, требуемого давления в расчетной точке и статического давления, равной разности высоты между спринклером, расположенным на максимальной высоте, и узлом управления не должна превышать значения фактического давления. Если спринклер, расположенный на максимальной высоте, находится выше расчетной точки, то часть секции, где требуется более высокий статический напор, должна иметь отдельный питающий трубопровод. Потери давления в питающих трубопроводах, питающих часть системы, защищающей каждую часть помещения, могут быть компенсированы выбором надлежащего диаметра питающего трубопровода.

Таблица 15 – Требования к давлению и расходу воды для предварительно рассчитываемых систем, защищающих помещения классов LH и OH

Таблица 16 – Требования к давлению и расходу воды для предварительно рассчитываемых секций, проектируемых в соответствии с таблицами 11-14

Расчет потерь давления в распределительной сети

При расчетах значение потерь на трение в трубопроводе не должно быть меньше значения, полученного по формуле Хейзена-Уильямса:

где:

p – значение потерь на трение в трубопроводах, бар;

Q – расход воды через трубопровод, л/мин;

d – средний внутренний диаметр трубопровода, мм;

С – константа, зависящая от типа и состояния трубы;

L – эквивалентная длина трубопровода и фасонных элементов;

В зависимости от потерь давления от скорости движения воды можно пренебречь.

Значение для различных трубопроводов Тип трубопровода – значение С

• Чугун – 100
• Кованое железо - 110
• Мягкая сталь - 120
• Оцинкованная сталь - 120
• Бетон, уплотненный центрифугированием – 130
• Железобетон – 130
• Нержавеющая сталь - 140
• Медь – 140
• Армированное стекловолокно – 140

Выбор вида и типа оросителей (спринклеров)

Расход воды из оросителя необходимо рассчитывать по уравнению:

где: Q – расход воды, л/мин; К-константа, указанная в таблице 18; P – давление, бар

Таблица 18 – Типы оросителей и значение К-фактора для помещений разных классов пожарной опасности

Вычисление необходимого количества огнетушащего вещества на пожаротушение

Вычисляется объем огнетушащего вещества на пожаротушение V [м 3 ] по формуле:

V = QT,

где Q – расход огнетушащего вещества на пожаротушение, м 3 ·с-1; Т – продолжительность работы установки пожаротушения, с. Для пенных установок пожаротушения вычисляется требуемый объем пенообразователя Vп.у [м 3 ] по формуле

Vпу = 0,01 V

где V – объем раствора пенообразователя, м 3 ; С – концентрация пенообразователя в растворе, %. В качестве полного объема пенообразователя принимается сумма необходимого объема пожаротушения и резервного объема. Как правило, необходимо предусматривать 100% резервный объем пенообразователя.

Проектирование схемы автоматической системы пожаротушения и описание установки пожаротушения

Спроектировать схему автоматической системы пожаротушения. Для выбора нужных насосов можно использовать приложение, где приведены технические характеристики основных типов водяных насосов и насосов-дозаторов.

Описать назначение составных частей установки пожаротушения и работу установки в целом в основных ее режимах, а именно: дежурный режим, проверка работоспособности установки, режим пожаротушения.

Представить основные нормативные требования к техническому содержанию разработанной автоматической системы пожаротушения.