Розробка автоматичних систем пожежогасіння

Аналіз пожежної небезпеки об'єкта

Враховуючи функціональне призначення об'єкта, визначаються можливі, найбільш імовірні, горючі речовини і матеріали, що можуть бути на об'єкті.

Згідно з нормативними документами виконується та визначається

• аналіз пожежної небезпеки горючих речовин і матеріалів;
• клас можливої пожежі та пропоновані засоби гасіння;
• клас пожежної небезпеки захищуваного об'єкта в залежності від його функціонального призначення;
• категорія приміщення захищуваного об'єкта за вибухопожежною та пожежною небезпекою.

Характеристики пожежної небезпеки речовин і матеріалів визначаються за довідником. Клас можливої пожежі та пропоновані засоби гасіння визначаються за таблицею 3.1 “Класифікація пожеж”. Клас приміщення за пожежною небезпекою, на який треба розраховувати спринклерну систему, необхідно визначати перед початком проектних робіт.

Будівлі та приміщення, що підлягають захисту автоматичною спринклерною системою, повинні бути віднесені до класу низької, середньої або високої пожежної небезпеки. Клас приміщення залежить від його типу і характеристик пожежної навантаги. Класифікація приміщень за пожежною небезпекою наведена в розділі 6 ДСТУ Б EN 12845:2011, приклади приміщень наведено у додатку А (табл. А1-А3) ДСТУ Б EN 12845:2011.

Будівлі та їх частини, які підлягають захисту та у яких наявне одне або більше приміщень і джерел пожежної небезпеки, повинні бути віднесені до відповідного класу пожежної небезпеки.

Приміщення з низькою пожежною небезпекою (LH) - це приміщення з низькою характеристикою пожежної навантаги, у яких наявні матеріали з низькою горючістю і жоден відсік яких не має площі понад 126 м 2 із межею вогнестійкості щонайменше 30 хв. Приклади подано у додатку А.

Приміщення з середньою пожежною небезпекою (ОН) - це приміщення, де переробляються або виробляються горючі матеріали, які мають середню горючість, з середньою характеристикою пожежної навантаги.

Приміщення з середньою пожежною небезпекою ОН поділяються на чотири групи (ОН1, ОН2, ОНЗ, ОН4).

Приміщення з високою пожежною небезпекою (ННР) - виробничі приміщення з високою пожежною небезпекою. До них належать приміщення, у яких обертаються матеріали з високою горючістю, здатні спричиняти і швидко поширювати інтенсивне горіння. Приміщення класу ННР поділяється на чотири групи (ННР1, ННР2, ННР3, ННР4).

Після проведення аналізу пожежної небезпеки захищуваного об'єкта, здійснюється обґрунтований вибір системи пожежогасіння (водяна чи пінна, спринклерна чи дренчерна, поверхневого чи об'ємного пожежогасіння).

Вихідні дані для проектування автоматичних систем пожежогасіння

Після того, як визначено клас пожежної небезпеки захищуваного об'єкта в залежності від його функціонального призначення визначаємо вихідні дані для гідравлічного розрахунку. Мінімальні вимоги щодо розрахункової інтенсивності зрошування і площі для розрахунку для приміщень класів LH, ОН і HHP наведено у таблиці 3 розділу 7 ДСТУ Б EN 12845:2011. Водоживильник повинен забезпечувати на кожному вузлі керування відповідний тиск і витрати води, не нижчі за значення, вказані у таблиці 6 розділу 7 ДСТУ Б EN 12845:2011.

Водоживильники повинні забезпечувати автоматичне підтримання принаймні тиску та витрати води у системі не нижчими за необхідні значення. Кожен водоживильник повинен мати місткість, достатню для забезпечення такої мінімальної тривалості водопостачання:

• для захисту приміщень класу LH - 30 хв;
• для захисту приміщень класу ОН - 60 хв;
• для захисту приміщень класу ННР - 90 хв.

Для проведення гідравлічного розрахунку необхідно отримати наступні вихідні дані [ДСТУ Б EN 12845:2011]:

• мінімальну інтенсивність зрошення вогнегасною речовиною;
• площу для розрахунку спринклерної системи водяного пожежогасіння;
• необхідний тиск на вузлі керування;
• витрату на вузлі керування;
• тривалість роботи водо живильника.

Встановлення зрошувачів системи пожежогасіння (спринклерів)

При встановленні зрошувачів (спринклерів) системи пожежогасіння треба прийняти до уваги, що мінімальний просвіт під відбивачем зрошувача та стелею або дахом повинен становити в крайньому випадку:

• для приміщень класів LH, ОН:
  • 0,3 м для плоскоструменевих зрошувачів;
  • 0,5 м в усіх інших випадках.
• для приміщень класів ННР і ННS: - 1,0 м.

Визначаємо максимальну площу, яка захищається одним зрошувачем пожежогасіння згідно з таблицею Максимальна площа, яка захищається одним зрошувачем (спринклером), і максимальна відстань між зрошувачами. Обираємо схему встановлення спринклерів (стандартна або шахова).

Таблиця 5 – Максимальна площа, яка захищається одним зрошувачем, і максимальна відстань між зрошувачами

Не допускається встановлювати зрошувачі / спринклери на відстані менше ніж 2 м один від одного за винятком визначених випадків (п.12.3 ДСТУ). Максимальна відстань від стін і перегородок до зрошувачів не повинна перевищувати наступних значень (п.12.4.1 ДСТУ):

• 2,0 м для стандартної схеми розміщення;
• 2,3 м для шахової схеми розміщення;
• 1,5 м якщо стеля або дах мають відкриті балки (крокви) які виступають, або зовнішні стіни виконано з горючого матеріалу.

Розрахунок і встановлення пожежних трубопроводів

Спочатку здійснюється розміщення зрошувачів на плані приміщення, що захищається. Далі виконується проектування протипожежного водопроводу або трасування розподільного трубопроводу. Трасування бажано виконувати із забезпеченням можливої симетрії подавання вогнегасної речовини.

Приклади мереж розподільних трубопроводів

• одностороння схема із двома зрошувачами на розподільному трубопроводі з центральним живленням;
• одностороння схема із трьома зрошувачами на розподільному трубопроводі з бічним живленням;
• двостороння схема із трьома зрошувачами з кожного боку живильного трубопроводу з центральним живленням;
• двостороння схема із двома зрошувачами з кожного боку живильного трубопроводу з бічним живленням

Здійснюємо підбір діаметрів трубопроводів згідно табличних даних

Розрахунок пожежних трубопроводів для приміщення з низькою пожежною небезпекою LH

Розмір розподільних пожежних трубопроводів і тупикових живильних трубопроводів, розміщених нижче розрахункової точки, необхідно визначати відповідно до таблиці 6.

Допускається встановлювати трубопровід діаметром 25 мм між розрахунковою точкою та вузлом керування, якщо результатами гідравлічного розрахунку доведено, що це можливо. Однак, якщо вирішальною є точка розміщення другого спринклера, трубопровід не допускається встановлювати між третім і четвертим спринклерами.

Таблиця 6 – Діаметри розподільних трубопроводів для секцій, які захищають приміщення класу LH

Таблиця 7 – Максимальні втрати на тертя на ділянці між вузлом керування та будь-якою розрахунковою точкою в секції, яка захищає приміщення класу LH

Якщо на розподільному трубопроводі встановлено більше двох спринклерів, втрати тиску між точкою, після якої розміщено два спринклери, та живильним трубопроводом необхідно визначати з використанням значень втрат тиску, наведених у стовпці 2 таблиці 8. Втрати тиску у живильному трубопроводі між цим з'єднанням і вузлом керування необхідно визначати з використанням значень втрат тиску на метр, наведених у стовпці 3 таблиці 8.

Таблиця 8 – Втрати тиску для розрахункової витрати води в секціях, які захищають приміщення класу LH

Діаметри розподільних трубопроводів повинні відповідати значенням, наведеним у таблиці 9, а діаметри живильних трубопроводів - значенням, наведеним у таблиці 10.

Таблиця 9 – Діаметри розподільних трубопроводів у секціях, які захищають приміщення класу ОН

Таблиця 10 – Діаметри живильних трубопроводів у секціях, які захищають приміщення класу ОН

Якщо розподільні трубопроводи проходять у поздовжньому напрямку під дахом із кутом нахилу понад 6°, то кількість спринклерів на одному розподільному трубопроводі не повинна перевищувати шести.

Примітка. На рисунку 11 показано приклад схеми розміщення трубопроводу у секції, яка захищає приміщення класу ОН, та розрахункові точки, починаючи з яких трубопровід необхідно розраховувати повністю.

1 ? 3, 5 ? 7 – розрахункові точки; 4 – вузол керування Рисунок 11 – Приклад вибору розрахункових точок (1-7) для секції, яка захищає приміщення класу ОН

Необхідно розрахувати діаметри трубопроводів між розрахунковою точкою в най- віддаленішій зоні секції та вузлом керування, щоб переконатися, що загальні втрати тиску на тертя за витрати води 1000 л/хв не перевищують 0,5 бар

У будівлях, які мають більше одного поверху, а також у будівлях із різними рівнями, наприклад, площадками або прибудовами, значення втрат тиску на ділянці після розрахункової точки може перевищувати 0,5 бар на величину, яка дорівнює різниці статичного тиску між точкою розміщення спринклера, що знаходиться на максимальній висоті у будівлі, та розрахунковою точкою у віддаленій зоні на відповідному поверсі.

У таких випадках різницю висоти між найвищим рівнем розміщення спринклерів і манометром секції необхідно зазначати в акті приймання до експлуатації разом із необхідним значенням тиску на манометрі секції.

Якщо одна й та сама система захищає зони, які відповідають класам ОНЗ або ОН4 та ННР або HHS, вода в які подається з одного й того самого водоживильника, то значення максимальних втрат тиску на тертя 0,5 бар може бути збільшене на 50 % від фактичного надлишкового тиску, як показано в наведеному нижче прикладі для секції, яка захищає приміщення класу ОНЗ

ПРИКЛАД (для секції, яка захищає приміщення класу ОНЗ):

Необхідне значення тиску на вузлі керування, за винятком статичного тиску (таблиця 15 для секцій, які захищають приміщення класу ОНЗ) 1,4 бар. Різниця тиску через різницю висоти між спринклером, розміщеним на максимальній висоті, та вузлом керування 1,2 бар. Необхідний тиск на вузлі керування 2,6 бар. Фактичний тиск на вузлі керування за витрат води, необхідних для секції, яка захищає приміщення класу НН, наприклад, 6,0 бар.

Надлишковий тиск, який допускається створювати: 50% від (6,0-2,6) = 1,7 бар

Розмір трубопроводу необхідно вибирати з урахуванням максимальної втрати тиску, яка дорівнює:

0,5 + 1,7 х (1000/1350)² = 1,43 бар.

Розрахунок пожежних трубопроводів для приміщення з високою пожежною небезпекою (ННР і HHS)

Розміри трубопроводу необхідно вибирати з урахуванням таких чинників:

• розрахункова інтенсивність зрошування;
• розміщення спринклерів;
• К-фактор спринклерів, які використовуються;
• характеристика тиску/витрат для водоживильника.

Усі трубопроводи повинні мати номінальний діаметр не менше ніж 25 мм.

Діаметри розподільних трубопроводів для секцій, які захищають приміщення класу НН, з характеристиками тиску та витрат згідно з таблицею 16 (1 або 2)

• Розподільні трубопроводи на віддаленому кінці всіх живильних трубопроводів
• Одностороння із двома зрошувачами, два кінцевих розподільних трубопроводи
  • – Діаметр мм 25, 32
  • – Максимальна кількість зрошувачів, які живить розподільний трубопровід- 1, 2
• Одностороння із трьома зрошувачами, три кінцевих розподільних трубопроводи
  • – Діаметр мм 25, 32
  • – Максимальна кількість зрошувачів, які живить розподільний трубопровід- 2, 3
• Решта схем розміщення, тільки розподільний трубопровід
  • – Діаметр мм 25, 32 ,40
  • – Максимальна кількість зрошувачів, які живить розподільний трубопровід- 2, 3, 4
• Решта розподільних трубопроводів
• Будь-яка
  • – Діаметр мм 25, 32
  • – Максимальна кількість зрошувачів, які живить розподільний трубопровід- 3, 4

Таблиця 12 – Діаметри живильних трубопроводів, розміщених після розрахункової точки, у секціях, які захищають приміщення класу НН, з характеристиками тиску та витрат згідно таблицею 16 (1)

Для секцій, водоживильники яких відповідають параметрам таблиці 16 (2), а К-фактор зрошувачів дорівнює 80, розміри розподільних і живильних трубопроводів необхідно визначати згідно з таблицями 11 і 13. На будь-якому розподільному трубопроводі допускається встановлювати не більше чотирьох спринклерів. Розподільні трубопроводи не допускається з'єднувати з живильними трубопроводами діаметром понад 150 мм. Живильні трубопроводи діаметром менше ніж 65 мм не допускається використовувати в односторонніх системах із чотирма спринклерами на розподільному трубопроводі.

Примітка. На рисунку 12 показано приклад схеми розміщення трубопроводу відповідно до таблиць 11 і 13 та розрахункові точки, починаючи з яких діаметри трубопроводів необхідно розраховувати повністю.

1 – точка, після якої розміщено 48 зрошувачів; 2 – відгалуження живильного трубопроводу; 3 – вузол керування

Рисунок 12 – Приклад вибору розрахункових точок у секції, яка захищає приміщення класу НН, із розмірами трубопроводів згідно з таблицями 11 і 13

Таблиця 13 – Діаметри живильних трубопроводів, розміщених після розрахункової точки, у секціях, які захищають приміщення класу НН, з характеристиками тиску та витрат згідно з таблицею 16 (2, 3 або 4)

Для секцій, водоживильники яких відповідають вимогам таблиці 16 (3), а К-фактор спринклерів дорівнює 80, а також для секцій, водоживильники яких відповідають вимогам таблиці 16 (4), а К-фактор спринклерів дорівнює 115, розміри розподільних і живильних трубопроводів необхідно визначати згідно з таблицями 13 і 14.

У разі одностороннього розміщення спринклерів на будь-якому розподільному трубопроводі допускається встановлювати не більше шести спринклерів. У разі двостороннього розміщення спринклерів із двома спринклерами з кожного боку на будь-якому розподільному трубопроводі допускається встановлювати не більше чотирьох спринклерів. Розподільні трубопроводи не 33 допускається з'єднувати з живильними трубопроводами діаметром понад 150 мм. Живильні трубопроводи діаметром менше ніж 65 мм не допускається використовувати в односторонніх системах із чотирма спринклерами на розподільному трубопроводі.

Примітка. На рисунку 13 показано приклад схеми розміщення трубопроводу відповідно до таблиць 13 і 14 і розрахункових точок, починаючи з яких діаметри трубопроводів необхідно розраховувати повністю.

Втрати тиску на ділянці між розрахунковими точками та вузлом керування необхідно визначати шляхом розрахунку. Сума значень втрат тиску за витрат, указаних у таблиці 16, необхідного тиску у розрахунковій точці і статичного тиску, яка дорівнює різниці висоти між спринклером, розміщеним на максимальній висоті, та вузлом керування не повинна перевищувати значення фактичного тиску. Якщо спринклер, розміщений на максимальній висоті, знаходиться вище розрахункової точки, то частина секції, де потрібен вищий статичний напір, повинна мати окремий живильний трубопровід. Втрати тиску у живильних трубопроводах, які живлять частину системи, яка захищає кожну частину приміщення, можна компенсувати вибиранням належного діаметра живильного трубопроводу.

Таблиця 15 – Вимоги до тиску та витрат води для попередньо розраховуваних систем, які захищають приміщення класів LH i OH

Таблиця 16 – Вимоги до тиску та витрати води для попередньо розраховуваних секцій, які проектуються відповідно до таблиць 11-14

Розрахунок втрат тиску в розподільчій мережі

При розрахунках значення втрат на тертя в трубопроводі не повинен бути меншим за значення, отримане за формулою Хейзена-Вільямса:

де:

p – значення втрат на тертя в трубопроводах, бар;

Q – витрата води крізь трубопровід, л/хв;

d – середній внутрішній діаметр трубопроводу, мм;

С – константа, яка залежить від типу та стану труби ;

L – еквівалентна довжина трубопроводу і фасонних елементів, м.

Залежністю втрат тиску від швидкості руху води можна знехтувати.

Значення для різних трубопроводів Тип трубопроводу- Значення С

• Чавун - 100
• Ковке залізо - 110
• М'яка сталь - 120
• Оцинкована сталь - 120
• Бетон, ущільнений центрифугуванням - 130
• Залізобетон - 130
• Нержавіюча сталь - 140
• Мідь - 140
• Армоване скловолокно – 140

Вибір виду і типу зрошувачів (спринклерів)

Витрату води з зрошувача необхідно розраховувати за рівнянням:

де: Q - витрата води, л/хв; К- константа, вказана у таблиці 18; P - тиск, бар

Таблиця 18 – Типи зрошувачів і значення К-фактора для приміщень різних класів пожежної небезпеки

Обчислення необхідної кількості вогнегасної речовини на пожежогасіння

Обчислюється об'єм вогнегасної речовини на пожежогасіння V [м 3 ] за формулою:

V = Q T,

де Q – витрата вогнегасної речовини на пожежогасіння, м 3 ·с-1 ; Т – тривалість роботи установки пожежогасіння, с. Для пінних установок пожежогасіння обчислюється необхідний об'єм піноутворювача Vп.у [м 3 ] за формулою

Vпу = 0,01 V

де V – об'єм розчину піноутворювача, м 3 ; С – концентрація піноутворювача в розчині, %. Як повний об'єм піноутворювача приймається сума необхідного об'єму на пожежогасіння і резервного об'єму. Як правило, необхідно передбачати 100% резервний об'єм піноутворювача.

Проектування схеми автоматичної системи пожежогасіння і опис установки пожежогасіння

Спроектувати схему автоматичної системи пожежогасіння. Для вибору потрібних насосів можна скористатися додатком, де наведено технічні характеристики основних типів водяних насосів і насосів-дозаторів.

Описати призначення складових частин установки пожежогасіння і роботу установки в цілому в основних її режимах, а саме: черговий режим, перевірка працездатності установки, режим пожежогасіння.

Подати основні нормативні вимоги до технічного утримання розробленої автоматичної системи пожежогасіння.