Розрахунок установок водяного і пінного пожежогасіння

Загальні вимоги до проектування такого виду установок викладено у [2].

Взагалі процес проектування можливо викласти в наступному вигляді:

1. Вибір вогнегасної речовини – вода, вода зі змочувачем, піна. Виконується на підставі аналізу речовин та матеріалів, які обертаються у приміщенні, що захищається, та в залежності від особливостей процесів, що характерні для даного об’єкту.

2. Вибір типу установки – спринклерна або дренчерна. В залежності від швидкості розповсюдження пожежі у приміщенні, що захищається.

Загальні підходи проектування різних типів установок з водою, водою зі змотувачем та піною в якості вогнегасної речовини однакові. Але є деякі розбіжності, що пов’язані з вимогами відповідних нормативних документів. Для проектування спринклерних установок водяного пожежогасіння існує ДСТУ Б ЕN 12845:2011 «Стаціонарні системи пожежогасіння. Автоматичні спринклерні системи. Проектування, монтування та технічне обслуговування». Інші типи установок з водою, водою зі змотувачем та піною в якості вогнегасної речовини окремих документів не мають. Тому при їх проектуванні використовують довідкову інформацію із відповідних джерел (наприклад [4]).

3. Визначається клас пожежної небезпеки (групи) приміщення. Для спринклерних установок водяного пожежогасіння - розділ 6, додатки A, B, C [5], для дренчерних установок водяного пожежогасіння –– розділ 5 [5], а для спринклерних та дренчерних з використанням води зі змотувачем та піноутворювачів –– додаток В [4].

4. Для обраного класу (групи) приміщення обираємо вихідні дані для гідравлічного розрахунку.

4.1 Інтенсивність подачі.

4.2 Розрахункова площа.

Для спринклерних установок водяного пожежогасіння- таблиця 3 [5], Для інших видів установок- табл. Б.1-Б.3 [4].

4.3 Максимальна площа, яка захищається одним зрошувачем, м²
4.4 Максимальна відстань між зрошувачами, м.

Для спринклерних установок водяного пожежогасіння вказані величини визначаються за табл. 19 [5]. Для інших видів установок - табл. Б.1-Б.3 [4].

4.5 Розрахунок необхідної кількості зрошувачів.

Розрахунок виконується аналогічно розрахунку кількості пожежних сповіщувачів з урахуванням площі, що захищається одним зрошувачем, та максимальної відстані між зрошувачами.

4.6 Вибір схемного рішення (трасування трубопроводів).

На цьому етапі обирається топологія мережі (кільцева або тупікова) та виконується прокладка трубопроводів з урахуванням вимог нормативних документів.

4.7 Вибір марки зрошувача.

Для спринклерних установок водяного пожежогасіння у відповідності з таблицею 37 [5] обирається тип зрошувача та його номінальний К-фактор.

Для інших видів установок вибір марки зрошувача здійснюється у відповідності з табл.Б4 додаток Б [4].

5. Гідравлічний розрахунок мережі.

На цьому етапі визначаються основні показники мережі - діаметри трубопроводів, витрати та напір, які повинен забезпечувати водоживлювач.

6. Вибір водоживлювача.

Після отримання результатів гідравлічного розрахунку обирається марка насосу, який спроможне забезпечити необхідні показники.

Приклад розрахунку спринклерної установки пінного пожежогасіння.

Потрібно розрахувати спринклерну установку для гасіння можливої пожежі в приміщенні цеху по виробництву штучного хутру з розмірами 24х36х9 м, і з відстанню від вузла управління (ЗПУ) до насосної станції 50м.

РІШЕННЯ. Спочатку необхідно визначитися з вихідними даними для розрахунку. По Додатку В ДБН В.2.5-13-98* визначаємо, що фарбувальний цех належить до 2-й групи приміщень по пожежній небезпеці, а відповідно до табл.Б.1 Додатка Б визначаємо:

Інтенсивність I= 0,08 л/с·м²;

площа, що захищається одним зрошувачем Fо= 12 м²;

площа для розрахунку витрати Fр= 240 м²;

час роботи установки t= 60 хв.

Робимо розміщення зрошувачів і трасування трубопроводів, визначаємо місце розташування вузла управління (ЗПУ).

Рис. 1– Розрахункова схема спринклерної установки пожежогасіння

При виборі марки зрошувача необхідно керуватися технічними характеристиками зрошувача. А саме- величиною мінімального вільного напору та максимально допустимого напору. Величина напору на будь-якому зрошувачі мережі, по-перше, не повинна виходити за межи діапазону , а по-друге, бути як найближче до .

Згідно табл. Б.4 дод. Б [4] вибираємо марку зрошувача. Для цього визначаємо напір на диктую чому зрошувачі для різних марок:

· Пінний дренчерний з діаметром вихідного отвору 8 мм (, , ):

.

Значення попадає в діапазон .

· Пінний дренчерний з діаметром вихідного отвору 10 мм (, , ):

.

Значення не попадає в діапазон .

Тому обираємо зрошувач пінний дренчерний з діаметром вихідного отвору 8 мм з коефіцієнтом витрат .

Визначимо при цьому напорі витрату вогнегасної речовини (ВР) через 0-й зрошувач:

л/с.

Далі визначаємо витрати на ділянці 0-1:

.

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці 0-1:

де - витрата ВР на ділянці 0-1, л/с;

- швидкість прямування ВР в трубах.

У відповідності з [4] максимальна швидкість руху ВР в трубах складає 10 м/с. В розрахунках приймаємо середнє значення.

За табл.Б.7 дод. Б [4] приймаємо найближче стандартне значення– труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору . Значення діаметрів наносимо на схему.

Напір у спринклерного зрошувача «1»:

,

Втрати напору на ділянці 0-1 при діаметрі трубопроводу складають 49 м. Для зменшення втрат напору збільшуємо діаметр трубопроводу на ділянці 0-1 до ,

Витрати зі зрошувача «1»:

л/с,

Витрата на ділянці 1-2 дорівнює сумі витрат:

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці 1-2:

.

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Визначаємо напір в точці «2»:

.

Витрати зі зрошувача «2»:

л/с.

Витрата на ділянці «2-А» дорівнює сумі витрат:

.

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці «2-А»:

.

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Визначаємо гідравлічні показники зліва від точки «А».

Напір зліва від точки «А»:

.

Витрати зліва від точки «А»:

л/с,

Так як ліва та права частина рядка «А» однакові, то ми можемо записати:

,

.

Далі визначаємо показники в точці «А».

,

.

Визначаємо характеристику рядка

Визначаємо орієнтовні витрати системи. Так як максимальна кількість зрошувачів, яка спрацює одночасно при найгіршому варіанті розвитку пожежі, це зрошувачі, що розташовані над розрахунковою площею, орієнтовну витрату системи визначаємо наступним чином

.

Виходячи з орієнтовних витрат системи визначаємо діаметр живильного трубопроводу

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Витрати на ділянці «А-Б» складають

Напір в точці «Б»

Витрати в точці «Б»

.

Витрати на ділянці «Б-В»

Напір в точці «В»

Витрати в точці «В»

.

Точка «В»– остання вузлова точка в межах розрахункової площі. Тому наступна ділянка, яка розглядається під час розрахунку - ділянка «В-Д».

Витрати на ділянці «В-Д»

.

Напір в точці «Д»

Так як від водоживлювача (ВЖ) до точки «Д» відсутні витратні пристрої, то можна стверджувати, витрати, яки повинен забезпечувати ВЖ дорівнюють

.

Стосовно напору, який повинен забезпечувати ВЖ, таке твердження невірне, тому що на шляху прямування вогнегасної речовини від ВЖ до точки «Д» мають місце втрати напору, що пов`язані з впливом сил тертя та земного тяжіння. Тому

де H₁ - напір у першого зрошувача;

h_KCK - втрати напору в контрольно-сигнальному клапані (пристрої);

Z - висота підйому ВР;

е h_Л - сумарні лінійні втрати напору в мережі від 0-го зрошувача до ВЖ.

,

де - втрати напору в розподільчій мережі,

- втрати напору в стояку,

- втрати напору в підводячому трубопроводі від ВЖ до стояка.

;

;

Таким чином

.

Втрати напору в контрольно-сигнальному пристрої

,

де ζ- коефіцієнт втрат КСК.

У відповідності з табл.. Б.8 [4] обираємо марку КСК.

Припустимо, що у нашому приміщенні температура повітря не опускається нижче 18°С. Тоді обираємо вузол управління водозаповненої установки ВС-100 з коефіцієнтом втрат ζ=3,02·10^-3. Тоді

.

Стосовно Z припустимо, що насосна станція та приміщення цеху знаходяться на одному рівні. Тоді висота підйому ВР буде дорівнювати висоті приміщення.

Таким чином загальний напір, який повинен забезпечувати ВЖ буде складати

.

Останній крок гідравлічного розрахунку- вибір марки насосу, який в змозі забезпечити та .

Приклад розрахунку дренчерної установки пінного (водяного) пожежогасіння.

Розрахунок виконується аналогічно розрахунку спринклерних установок пінного пожежогасіння. Відмінність розрахунку полягає в тому, що гідравлічний розрахунок виконується не для частини приміщення (розрахункової площі), а для всього приміщення (площі, що захищається секцією установки). Приклад розрахункової схеми наведено на рис. 2. Послідовно розраховуються ділянки «А-Б», «Б-В»… «Н-Д».

Рис. 2– Розрахункова схема дренчерної установки пожежогасіння

Приклад розрахунку установки пожежогасіння з водою зі змочувачем в якості вогнегасної речовини.

Розрахунок виконується аналогічно відповідним установкам з водою або піною в якості ВР. Але слід врахувати, що додавання змочувача підвищує ефективність дії ВР. Тому для успішного виконання задач, поставлених перед установкою пожежогасіння, достатньо меншого об`єму ВР. Тому при розрахунку нормативну інтенсивність подачі води (наприклад табл. Б.1 [4]) необхідно брати із коефіцієнтом 0,8.

Приклад розрахунку спринклерної установки водяного пожежогасіння.

Потрібно розрахувати спринклерну установку для гасіння можливої пожежі в приміщенні цеху по виробництву штучного хутру з розмірами 24х36х9 м, і з відстанню від вузла управління (ЗПУ) до насосної станції 50м.

У відповідністю з розділом 6 та Дод. А табл.. А.2 [5] визначаємо клас пожежної небезпеки- ОН 3.

Вихідні дані для розрахунку.

У відповідності до табл. 3 [5]:

· інтенсивність зрошення, I – 5,0 [мм/хв];

· розрахункова площа, F_р – 216 [м²].

У відповідності з табл.. 19 [5]:

· максимальна площа, яка захищається

одним зрошувачем, F₀ – 12 [м²];

· максимальна відстань між зрошувачами, S, D – 4 [м²].

Далі розраховується кількість зрошувачів, необхідних для захисту приміщення. Розрахунок виконується аналогічно розрахунку розміщення пожежних сповіщувачів.

Після розміщення зрошувачів виконується трасування трубопроводів та складається розрахункова схема (див рис. 1).

Вибір марки зрошувача виконується з використанням таблиці 37 [5].

Для класу пожежної небезпеки ОН 3 К-фактор зрошувача дорівнює 80.

Для зручності розрахунків переведемо інтенсивність (I) та К-фактор в більш звичні системи виміру.

За [5] «розрахункова інтенсивність - Мінімальна інтенсивність зрошування, виражена у міліметрах води на хвилину, за яку розрахована спринклерна секція і яку розраховують шляхом ділення величини витрати води, що забезпечується певною групою спринклерів, вираженої у літрах за хвилину, на площу, яка захищається, виражену у квадратних метрах». Тобто

.

Більш звична одиниця виміру

.

Таким чином переводимо

.

.

Розмірність К-фактора

.

Більш звична характеристика зрошувача- коефіцієнт витрат , розмірність якого

.

Для переводу К-фактора в коефіцієнт витрат

.

Таким чином переводимо

.

Визначаємо напір на 0-му зрошувачі

.

Визначимо при цьому напорі витрату вогнегасної речовини (ВР) через 0-й зрошувач:

л/с.

Далі визначаємо витрати на ділянці 0-1:

.

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці 0-1:

де - витрата ВР на ділянці 0-1, л/с;

- швидкість прямування ВР в трубах.

У відповідності з [4] максимальна швидкість руху ВР в трубах складає 10 м/с. В розрахунках приймаємо середнє значення.

За табл.Б.7 дод. Б [4] приймаємо найближче стандартне значення– труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору . Значення діаметрів наносимо на схему.

Напір у спринклерного зрошувача «1»:

,

Витрати зі зрошувача «1»:

л/с,

Витрата на ділянці 1-2 дорівнює сумі витрат:

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці 1-2:

.

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Визначаємо напір в точці «2»:

.

Витрати зі зрошувача «2»:

л/с.

Витрата на ділянці «2-А» дорівнює сумі витрат:

.

Визначаємо діаметр трубопроводу на ділянці «2-А»:

.

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Визначаємо гідравлічні показники зліва від точки «А».

Напір зліва від точки «А»:

.

Витрати зліва від точки «А»:

,

Так як ліва та права частина рядка «А» однакові, то ми можемо записати:

,

.

Далі визначаємо показники в точці «А».

,

.

Визначаємо характеристику рядка

Визначаємо орієнтовні витрати системи. Так як максимальна кількість зрошувачів, яка спрацює одночасно при найгіршому варіанті розвитку пожежі, це зрошувачі, що розташовані над розрахунковою площею, орієнтовну витрату системи визначаємо наступним чином

.

Виходячи з орієнтовних витрат системи визначаємо діаметр живильного трубопроводу

Приймаємо найближче стандартне значення – труби сталеві електрозварні , коефіцієнт втрат напору .

Витрати на ділянці «А-Б» складають

Напір в точці «Б»

Витрати в точці «Б»

.

Витрати на ділянці «Б-В»

Напір в точці «В»

Витрати в точці «В»

.

Точка «В»– остання вузлова точка в межах розрахункової площі. Тому наступна ділянка, яка розглядається під час розрахунку - ділянка «В-Д».

Витрати на ділянці «В-Д»

.

Напір в точці «Д»

Так як від водоживлювача (ВЖ) до точки «Д» відсутні витратні пристрої, то можна стверджувати, витрати, яки повинен забезпечувати ВЖ дорівнюють

.

Стосовно напору, який повинен забезпечувати ВЖ, таке твердження невірне, тому що на шляху прямування вогнегасної речовини від ВЖ до точки «Д» мають місце втрати напору, що пов`язані з впливом сил тертя та земного тяжіння. Тому

де H₁ - напір у першого зрошувача;

h_KCK - втрати напору в контрольно-сигнальному клапані (пристрої);

Z - висота підйому ВР;

е h_Л - сумарні лінійні втрати напору в мережі від 0-го зрошувача до ВЖ.

,

де - втрати напору в розподільчій мережі,

- втрати напору в стояку,

- втрати напору в підводячому трубопроводі від ВЖ до стояка.

;

;

Таким чином

.

Втрати напору в контрольно-сигнальному пристрої

,

де ζ- коефіцієнт втрат КСК.

У відповідності з табл.. Б.8 [4] обираємо марку КСК.

Припустимо, що у нашому приміщенні температура повітря не опускається нижче 18°С. Тоді обираємо вузол управління водозаповненої установки ВС-100 з коефіцієнтом втрат ζ=3,02·10^-3. Тоді

.

Стосовно Z припустимо, що насосна станція та приміщення цеху знаходяться на одному рівні. Тоді висота підйому ВР буде дорівнювати висоті приміщення.

Таким чином загальний напір, який повинен забезпечувати ВЖ буде складати

.

Останній крок гідравлічного розрахунку- вибір марки насосу, який в змозі забезпечити та .