Limon Tour World Guide Tranzito DriveZona

Блог Андрея Ощепкова

инженера по автоматическим установкам пожаротушения

+375(29)122-88-00

andrey@oschepkov.by

Создано 06.11.2018 16:23
Автор: Ощепков А.М.   
Обновлено 22.11.2018 16:44
Дата публикации
Просмотров: 356

Хорошо известно, что определять расход АУП как произведение нормативной интенсивности на расчётную площадь недопустимо, поскольку на удалённых от насоса участках не достигается нормативная интенсивность орошения. При таком упрощённом и ошибочном подходе не учитывается разница расходов оросителей на расчетной площади. Следовательно, неверно определяются диаметры трубопроводов, подбираются оросители, насосы, резервуары и типы узлов управления.

 

Методика гидравлического расчета, разработана И. А.Тарасовым-Агалаковым, В.Г.Лобачевым, большой вклад в совершенствование методики внесли Е.А.Иванов, В.Ф.Ходаков, Е.А.Тейхман. [1,2,3,4,5]. Методика легла в основу нормативных документов, определяющих порядок проектирования АУП. В соответствии с данной методикой, расчет спринклерной АУП ведется из условия работы всех спринклерных оросителей на расчетной площади пожара, а нормативная интенсивность достигается в зоне интерференции факелов распыла оросителей.  Следует отметить, что трубопроводы АУП при этом работают в области квадратичных сопротивлений при числах Рейнольдса порядка 105. В случае же срабатывания единственного спринклера потери напора окажутся примерно в (1/N)2 ниже полных потерь на расчетном режиме (где N- количество спринклеров на расчетной площади). Насос при этом станет работать в области максимального напора и перед спринклером будет напор, примерно равен максимальному напору насоса за вычетом пьезометрической разницы высот. Расход ОТВ через спринклер, в данном случае, может оказаться в несколько раз выше, чем при расчётной нагрузке АУП, особенно если речь идёт о диктующем оросителе. Это вполне справедливо и для случая срабатывания нескольких спринклеров, если общее их число в секции АУП составляет много десятков. Следовательно, данная методика никак не снижает вероятность быстрого подавления очага возгорания, а при полной нагрузке оптимально спроектированной установки средняя интенсивность орошения расчётной площади на 10-30% превысит нормативную.

Определение расхода из условия достижения нормативной интенсивности в зоне интерференции факелов распыла нескольких спринклеров позволяет «сгладить» множество неопределенностей, присущих гидравлическому расчёту АУП:

-       неравномерность эпюры орошения спринклера;

-       влияние давления перед спринклером на эпюру орошения;

-       многовариантность размещения спринклеров как по высоте, так и под углом к плоскости пола (в пенных УП диффузором вниз под углом, не превышающим 15° к вертикали; в водяных УП встречаются уклоны до 45°)

-       неравномерность и неопределённость размещения пожарной нагрузки и др.

Особенно важно, что статистика пожаров подтверждает целесообразность расчёта по данной методике: из 1000 пожаров в зданиях, оборудованных спринклерными установками, 726 тушилось пятью, 195 пожаров пожаров – пятью-двадцатью пятью, 79 пожаров более чем 25 вскрывшимися спринклерами [13]. Таким образом, применение данной методики позволяет оптимизировать конструкцию установки – минимизировать её материалоёмкость и стоимость в расчёте на 1 м2 защищаемой площади, с хорошим запасом гарантируя обеспечение нормативной интенсивности орошения.

ТКП 45-2.02-317-2018 [14] установил принципиально иной подход к проектированию: нормативная интенсивность должна обеспечиваться одним диктующим оросителем. Поскольку при этом расход оросителя, попадающий за пределы контролируемой площади, не учитывается, обеспечение нормативной интенсивности требует завышать расход оросителя – причём настолько, что расчетные площади пожара пришлось сократить в 2 раза!  Именно, при определении расхода диктующего оросителя по условию обеспечения нормативной интенсивности орошения на всей площади его факела распыла итоговое значение средней интенсивности орошения на расчётной площади пожара может в два и более раза превышать нормативное значение. Завышение расчётного расхода неоправданно удорожает АУП, а при защите крупных объектов данный подход приводит к увеличению числа секций и, следовательно, к дополнительному удорожанию. Более подробно следствия из исходного требования ТКП 45-2.02-317-2018 представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Недостатки и преимущества методики ТКП 45-2.02-317-2018

Недостатки

Преимущества

1

Удорожание стоимости АУП от 10 до 50 % (и более), за счет увеличения материалоемкости АУП, мощности насосов и объёма резервуаров ОТВ. Кроме того, следует учитывать затраты на подвод электропитания, строительство помещения насосной станции (площадь НС увеличивается, за счет увеличение количества секций УП, диаметров арматуры и труб, габаритов шкафов питания) и др. Примером удорожания АУП более 50% является достаточно распространенный случай наличия ребристых плит перекрытия требующих значительно более частого размещения спринклеров: ранее средняя интенсивность на расчетной площади составляла бы по прежнему 1,1…1,3Imin, за счет правильного подбора оросителей с меньшей производительностью, а по методике ТКП 45-2.02-317-2018 оказывается 4…5 Imin.

Несколько большая вероятность, того, что пожар будет потушен одним спринклером [18].

Однако выводы в статье [18] не учитывают значительное сужение факела распыла спринклера при напоре на нем более 70 м., т.е. эффективность тушения на начальной стадии пожара напротив снижается. 

2

Снижение эффективности АУП, за счет сокращения расчетных площадей пожара в 2 раза! По статистическим данным из 1000 пожаров 79 пожаров потушены более чем 25 вскрывшимися спринклерами [13], при сетке оросителей 3х3 м 25 оросителей размещаются на площади около 220м2. Пример: отапливаемый склад высотой 7м, площадь 2500м2, категория по взрывопожарной и пожарной опасности В1, осуществляется напольное штабельное складирование твердых горючих материалов (переменная пожарная нагрузка), в том числе резины (покрышки грузовых автомобилей) с высотой складирования до 4 метров включительно. Расчетная площадь пожара:

-   180 м2, согласно, ТКП 45-2.02-190-2010 (до внесения 4 изм.), нормативная интенсивность орошения водой 0,40 л/(с●м2), водой со смачивателем 0,267 л/(с●м2);

-   300 м2, согласно EN 12845 для класса пожарной опасности ST1, расчетная интенсивность орошения 30,0 мм/мин, что соответствует интенсивности орошения 0,5 л/(с●м2).

-   90 м2, согласно ТКП 45-2.02-317-2018, нормативная интенсивность орошения водой 0,40 л/(с●м2), водой со смачивателем 0,267 л/(с●м2).

Следует учитывать вероятность значительного развития пожара до начала работы АУП, поскольку:

- линейная скорость распространения горения может достигать 5 м/мин и более [16];

- характер температурного поля пожара весьма неоднороден [3].

-время вскрытия спринклера может составлять от 5 до 20 мин[17, 3].

Возможен отказ электродвигателя пожарного насоса из-за перегрузки, а также имеется риск возникновения кавитации.

3

Увеличение ущерба от воздействия ОТВ при тушении пожара или ложном срабатывании АУП, что особенно нежелательно для таких объектов, как: дома культуры, гостиницы, многофункциональные торговые центры, складские здания.

4

Сложность проектирования и ошибки при проектировании поскольку:

- для большинства оросителей отсутствуют эпюры орошения, позволяющие надёжно

 определить фактическую интенсивность в зависимости от высоты расположения оросителя. Методика испытаний оросителей предусматривает измерение интенсивности орошения с высоты 2,5 м при давлениях 0,1 МПа и 0,3 МПа, на основании полученных цифр, поставщики оросителей строят эпюры, данными эпюрами как правило и вынуждены пользоваться проектировщики;

- сложность замены оросителей одного производителя на аналогичные другого;

- ограниченное предложение на рынке высокопроизводительных оросителей, зачастую возможно применение только оросителей ESFR.

5

Сложность монтажа:

- увеличение трудоемкости за счет увеличения материалоемкости АУП;

- шаг оросителей, принятый из условия защищаемой площади спринклера имеющей форму круга площадью 12 м2, 9 м2, не вписывается в стандарные «пролеты», требуется смещение рядков и устройство дополнительных спринклеров;

- в ряде случаев из-за значительно увеличения диаметров распределительных трубопроводов нет возможности креплений труб к профлисту перекрытия из-за чего возникает необходимость возведения разваленной сети креплений к фермам.

6

Сложность модернизации существующих АУП:

- все существующие в РБ спринклерные АУП по факту не соответствуют нормам и при модернизации необходима замена практически всех элементов. Ранее в ряде случае было достаточно провести ремонт насосов, ТО арматуры, чистку труб и замену оросителей (+ замена всей автоматики);

- проблемы возникают и при незначительных изменений планировок зданий, что характерно для таких объектов как: торговые центры, административные здания.

 

С целью устранения указанных недостатков в методике ТКП 45-2.02-317-2018 расчёта водой, пеной низкой и средней кратности рекомендуем установить порядок определения минимального допустимого расхода, диктующего спринклерного оросителя. Данный порядок, принятый в EN12845, предусматривает осреднение расхода четырёх ближайших оросителей и опирается на вычисление средней площади, контролируемой оросителем.

 

Применительно к ТКП 45-2.02-317-2018 формулировку EN12845 следует несколько изменить, чтобы сохранить понятие диктующего оросителя:

 

Площадь Аконтр,  которую  контролирует  ороситель,  необходимо  определять  путем проведения  линий  посередине  между  соседними  оросителями  перпендикулярно  к линии,  соединяющей  их, причём с  учетом  границ расчётной площади следует выбирать наибольшее  половинное  расстояние  до ближайшего  оросителя (см. рис 1). 

 

 

Рисунок 1 - Определение площади, которую покрывает один спринклер.

 

Минимальный допустимый расход диктующего оросителя следует определять, как Qдикт = I∙ Аср, где I – нормативная интенсивность орошения, а Аср – среднее арифметическое четырёх значений Аконтр, найденных для диктующего и трёх ближайших к нему оросителей.

При расчёте АУП с определённым таким образом значением Qдикт полный расход ОТВ обеспечит (при рациональном выборе трубопроводов) достижение на расчётной площади пожара средней интенсивности орошения, на 10-30% превышающую нормативную, что вполне соответствует ТКП 45-2.02-317-2018. В районе диктующего оросителя нормативная интенсивность будет достигаться при срабатывании 3-4 ближайших оросителей при работе всех оросителей на расчетной площади. Расчетные площади пожара следует увеличить в 2 раза.

 Приложение 1 [15].

 

 

  Приложение 2 [3]

Температурное поле пожара весьма неоднородно. Характер распределения температур в объеме помещения для начала пожара показан на рисунке.

Приведенные автором статьи опыты в помещении с закрытыми проемами, показали, что спринклер в большинстве случаев вскрывается спустя 15—20 мин. с момента возникновения пламени в штабеле древесины.

 

   Приложение 3

 

Пример: при работе всех спринклеров на расчетной площади, насос имеет подачу 100 м3/ч при напоре 70 м. В случае срабатывания 1 спринклера, с учетом полных потерь и пьезометрической разницы высот оси насоса и диктующего спринклера, на спринклере обеспечивается напор 55 м. Недостаток сокращения расчетных площадей пожара в 2 раза: В случае вскрытия спринклеров на площади превышающей расчетную площадь, возможен отказ электродвигателя пожарного насоса из-за перегрузки, а также имеется риск возникновения кавитации.

 

 Литература:

 

  1. Инж. Н.А.Тарасов-Агалков «Упрощенный расчет спринклерных сетей», 1939 г;

  2. Е.Н.Иванов «Приемы гидравлического расчета автоматических противопожарных установок»;

  3. Инж. Е.Н.Иванов «Расчет интенсивности орошения»;

  4. Проф. В.Г.Лобачев «Противопожарное водоснабжение», 1950 г.;

  5. к.т.н. Н.А.Тарасов-Агалков «Практическая гидравлика в пожарном деле», 1959 г.;

  6. «Общесоюзные правила строительного проектирования спринклерного и дренчерного оборудования» (1939 г.);

  7. СН 75-59 «Нормы и технические условия проектирования спринклерных и дренчерных установок»;

  8. СН 75-66 «Указания по проектированию спринклерных и дренчерных установок»;

  9. СН 75-76 «Инструкция по проектированию установок автоматического пожаротушения» (утв. Постановлением Госстроя СССР от 26.04.1976 n 52);

  10. СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений»;

  11. СНБ 2.02.05-04 «Пожарная автоматика»;

  12. ТКП 45-2.02-190-2010 «Пожарная автоматика зданий и сооружений. Строительные нормы проектирования»;

  13. «Автоматическое пожаротушение на предприятиях лесной, целлюлозно-бумажной и деревообрабатывающей промышленности», 1964 г., А.Я.Выриков

  14. ТКП 45-2.02-317-2018 «Пожарная автоматика зданий и сооружений. Строительные нормы проектирования.»;

  15. «Автоматические установки для тушения пожаров», 1965 А.А. Родэ, Е.Н. Иванов, Г.В. Климов

  16.  «Средства пожарной автоматики. область применения. Выбор типа.» Рекомендации. ВНИИПО Москва 2004;

  17. Ороситель спринклерный водяной «СВВ», «СВН». Паспорт ДАЭ 100.203.000 ПС, ЗАО «ПО «СПЕЦАВТОМАТИКА».

  18. Пахомов В.П., Былинкин В.А. Современные аспекты проектирования спринклерных установок пожаротушения / «Cредства спасения. Противопожарная защита», 2006

 

Citysoft.by