Визначення інтенсивності зрошення установок водяного пожежогасіння. Визначення необхідного напору при заданій інтенсивності зрошення Як забезпечити необхідну інтенсивність зрошення

ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ

«ЧУВАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. І Я. ЯКІВЛЯВА»

Кафедра пожежної безпеки

Лабораторна робота №1

з дисципліни: "Автоматика пожежогасіння"

на тему: "Визначення інтенсивності зрошення установок водяного пожежогасіння".

Виконала: студентка 5 курсу групи ПБ-5 спеціальності пожежна безпека

фізико-математичного факультету

Перевірив: Сінцов С. І.

Чобоксари 2013

Визначення інтенсивності зрошення установок водяного пожежогасіння

1. Мета роботи:навчити слухачів методики визначення заданої інтенсивності зрошення водою із зрошувачів установки водяного пожежогасіння.

2. Короткі теоретичні відомості

Інтенсивність зрошення водою одна із найважливіших показників, характеризуючих ефективність установки водяного пожежогасіння.

Відповідно до ГОСТ Р 50680-94 «Установки пожежогасіння автоматичні. Загальні вимоги. Методи випробувань». Випробування слід проводити перед здаванням установок в експлуатацію та в період експлуатації не рідше одного разу на п'ять років. Існують такі способи визначення інтенсивності зрошення.

1. Згідно з ГОСТ Р 50680-94 інтенсивність зрошення визначають на вибраній ділянці установки при роботі одного зрошувача для спринклерних та чотирьох зрошувачів для дренчерних установок при розрахунковому тиску. Вибір ділянок для випробувань спринклерних та дренчерних установок здійснюють представники замовника та Держпожнагляду на підставі затвердженої нормативної документації.

Під ділянкою установки, обраним для випробувань, в контрольних точках повинні бути встановлені металеві піддони розміром 0,5*0,5 м і висотою бортів не менше 0,2 м. число контрольованих точок повинно бути прийнято не менше трьох, які повинні розташовуватися в найбільш несприятливих для зрошення місцях. Інтенсивність зрошення I л/(с*м 2) у кожній контрольній точці визначають за формулою:

де W під - обсяг води, зібраний у піддоні за час роботи установки в режимі, що встановився, л; τ - тривалість роботи установки, с; F - площа піддону, що дорівнює 0,25 м 2 .

Інтенсивність зрошення в кожній контрольній точці повинна бути не нижчою за нормативну (табл. 1-3 НПБ 88-2001*).

Цей спосіб вимагає протоки води по всій площі розрахункових ділянок і умовах діючого підприємства.

2. Визначення інтенсивності зрошення за допомогою мірної ємності. Використовуючи проектні дані (нормативна інтенсивність зрошення; фактична площа, займана зрошувачем; діаметри і довжини трубопроводів), складається розрахункова схема і розраховується необхідний натиск у зрошувача, що перевіряється, і відповідний йому натиск в живильному трубопроводі біля вузла управління. Потім спринклерний зрошувач змінюється дренчерний. Під зрошувачем встановлюється мірна ємність, з'єднана рукавом із зрошувачем. Відкривається засувка перед клапаном вузла управління і по манометру, що показує натиск в трубопроводі живлення, встановлюється отриманий розрахунком напір. При режимі закінчення вимірюють витрату з зрошувача. Ці операції повторюються для кожного наступного зрошувача, що перевіряється. Інтенсивність зрошення I л/(с*м 2) у кожній контрольній точці визначають за формулою і не повинна бути нижчою за нормативну:

де W під - об'єм води в мірній ємності, л, виміряної за час τ, с; F - площа, що захищається зрошувачем (за проектом), м 2 .

При отриманні незадовільних результатів (хоча б одного з зрошувачів) повинні бути визначені та усунуті причини, а потім повторно проведені випробування.

Загальна кількість різних вимог, що висуваються у процесі виробництва та контролю спринклерного зрошувача, досить велика, тому розглянемо лише найважливіші параметри.

1. Показники якості

1.1 Герметичність

Це один із основних показників, з яким стикається користувач спринклерної системи. Справді, спринклер із поганою герметичністю може завдати багато неприємностей. Нікому не сподобається, якщо на людей, дороге обладнання чи товар раптом почне капати вода. А якщо втрата герметичності відбувається внаслідок мимовільного руйнування термочутливого запірного пристрою, збитки від пролитої води можуть зрости в кілька разів.

Конструкція та технологія виробництва сучасних зрошувачів, які вдосконалювалися протягом багатьох років, дозволяють бути впевненими у їхній надійності.

Основним елементом зрошувача, який забезпечує герметичність зрошувача у найважчих умовах експлуатації, є тарілчаста пружина. (5) . Важливість цього елемента важко переоцінити. Пружина дозволяє компенсувати незначні зміни у лінійних розмірах деталей зрошувача. Справа в тому, що для забезпечення надійної герметичності спринклера елементи запірного пристрою повинні постійно перебувати під достатньо високим тиском, що забезпечується при складанні стопорним гвинтом (1) . З часом під впливом цього тиску може статися незначна деформація корпусу спринклера, якої, проте, було б достатньо порушення герметичності.

Був час, коли деякі з виробників спринклерів для здешевлення конструкції використовували як ущільнювальний матеріал гумові прокладки. Справді, еластичні властивості гуми дозволяють компенсувати незначні лінійні зміни розмірів і забезпечувати необхідну герметичність.

Малюнок 2.Спринклер із гумовою прокладкою.

Однак при цьому не було враховано, що з часом еластичні властивості гуми погіршуються і може статися втрата герметичності. Але найстрашніше, що може статися прилипання гуми до поверхонь, що ущільнюються. Тому при пожежіПісля руйнування термочутливого елемента кришка зрошувача залишається намертво приклеєною до корпусу і вода з зрошувача не надходить.

Такі випадки були зафіксовані під час пожежі на багатьох об'єктах у США. Після цього виробниками була проведена широкомасштабна акція з відкликання та заміни всіх спринклерів з гумовими кільцями ущільнювачів 3 . У Російської Федераціїзастосування зрошувачів із гумовим ущільненням заборонено. У той же час, як відомо, у деякі з країн СНД продовжуються постачання дешевих спринклерних зрошувачів такої конструкції.

При виробництві спринклерних зрошувачів і вітчизняними, і зарубіжними стандартами передбачено низку випробувань, які дозволяють гарантувати герметичність.

Кожен спринклер перевіряється впливом гідравлічного (1,5 МПа) та пневматичного (0,6 МПа) тиску, а також проводиться його перевірка на стійкість до гідравлічного удару, тобто різке підвищення тиску до 2,5 МПа.

Випробування на вібростійкість дають впевненість, що зрошувачі будуть надійно служити за найсуворіших умов експлуатації.

1.2 Міцність

Важливе значення для збереження всіх технічних характеристик будь-якого виробу має міцність, тобто стійкість до різних зовнішніх впливів.

Хімічна міцність елементів конструкції зрошувача визначається на випробуваннях по стійкості до дії туманного середовища із соляних бризок, водного розчинуаміаку та двоокису сірки.

Ударостійкість спринклерного зрошувача повинна забезпечити цілісність всіх його елементів при падінні на бетонну підлогу з висоти 1 метра.

Розетка спринклерного зрошувача повинна витримувати вплив води, що виходить із нього під тиском 1,25 МПа.

У разі швидкого розвитку пожежіспринклерні зрошувачі у повітряних системах або системах з контролем пуску можуть деякий час перебувати під впливом високої температури. Щоб бути впевненим, що зрошувач не деформується, отже, не змінить своїх характеристик, проводяться випробування на термостійкість. При цьому корпус зрошувача повинен протягом 15 хвилин витримувати температуру 800°С.

Для перевірки стійкості до кліматичних дій спринклерні зрошувачі піддаються випробуванням на негативні температури. Стандарт ISO передбачає перевірку зрошувачів при -10°С, вимоги ГОСТ Р дещо жорсткіші та зумовлені особливостями клімату: необхідно провести довготривалі випробування при -50°С та короткочасні при -60°С.

1.3 Надійність теплового замку

Одним із найвідповідальніших елементів спринклерного зрошувача є тепловий замок зрошувача. Технічні характеристики та якість цього елемента багато в чому визначають успішну роботуспринклеру. Від чіткої роботи цього пристрою, відповідно до заявлених технічних характеристик, залежить своєчасність гасіння пожежіта відсутність хибних спрацьовувань у черговому режимі. За багаторічну історію існування спринклерного зрошувача було запропоновано багато типів конструкцій теплового замку.




Малюнок 3.Зрошувачі зі скляною колбою та плавким елементом.

Випробування часом пройшли плавкі теплові замки з термочутливим елементом на основі сплаву Вуда, який при заданій температурі розм'якшується і розпадається замок, а також теплові замки, в яких використовується скляна термочутлива колба. Під дією тепла рідина, що знаходиться в колбі, розширюється, чинячи тиск на стінки колби, і при досягненні критичної величини колба руйнується. На малюнку 3 показані зрошувачі типу ESFR з різними типамитеплові замки.

Для перевірки надійності роботи теплового замку в черговому режимі та у разі пожежі передбачено низку випробувань.

Номінальна температура спрацьовування замка має бути в межах допуску. Для спринклерів нижнього температурного діапазону відхилення температури спрацьовування має перевищувати 3°С.

Тепловий замок повинен бути стійким до теплового удару (різкого нагрівання температури на 10°С нижче номінальної температури спрацьовування).

Теплостійкість теплового замку перевіряється шляхом плавного нагрівання температури на 5°С нижче за номінальну температуру спрацьовування.

Якщо як тепловий замок використовується скляна колба, то необхідно перевірити її цілісність за допомогою вакууму.

І скляна колба, і плавкий елемент підлягають перевірці на міцність. Так, наприклад, скляна колба повинна витримувати навантаження у шість разів більше, ніж його навантаження в робочому режимі. Для плавкого елемента встановлено п'ятнадцятикратну межу.

2. Показники призначення

2.1 Теплова чутливістьзамку

Згідно з ГОСТ Р 51043 підлягає перевірці час спрацьовування зрошувача. Воно не повинно перевищувати 300 секунд для низькотемпературних спринклерів (57 і 68 ° С) і 600 секунд для високотемпературних спринклерів.

Аналогічний параметр відсутній у закордонному стандарті, натомість широко застосовується RTI (response time index): параметр, що характеризує чутливість термочутливого елемента (скляна колба чи плавкий замок). Чим нижче його величина, тим чутливіший до тепла цей елемент. Спільно з іншим параметром - С (conductivity factor - міра теплопровідностіміж термочутливим елементом та елементами конструкції спринклеру) вони утворюють одну з найважливіших характеристик спринклеру – час реагування.




Малюнок 4.Межі зон, що визначають швидкодію спринклеру.

На малюнку 4 позначені області, що характеризують:

1 – спринклер стандартного часу реагування; 2 – спринклер спеціального часу реагування; 3 - спринклер швидкого часу реагування.

Для спринклерів з різним часом реагування встановлено правила щодо їх використання для захисту об'єктів з різним рівнем пожежної небезпеки:

• залежно від величини;
• залежно від типу;
• параметрів складування пожежного навантаження

Необхідно зазначити, що додаток А (рекомендований) ГОСТ Р 51043 містить методику визначення Коефіцієнта теплової інерційностіі Коефіцієнта втрат тепла за рахунок теплопровідності, засновані на методиках ISO/FDIS6182-1 Однак практичної користі від цієї інформації досі не було. Справа в тому, що хоча в пункті А.1.2 і зазначено, що ці коефіцієнти повинні використовуватися «... для визначення часу спрацювання зрошувачів в умовах пожежі, обґрунтування вимог щодо їх розміщення у приміщеннях», реальних методик їх використання немає. Тому ці параметри неможливо знайти серед технічних характеристик спринклерних зрошувачів.

Крім цього, закінчиться невдачею спроба визначити коефіцієнт теплової інерційності за формулою Додатки АГОСТ Р 51043:

Справа в тому, що при копіюванні формули із стандарту ISO/FDIS6182-1 було допущено помилку.

Людина, що володіє знаннями математики в межах шкільної програми, легко помітить, що при перетворенні виду формули із зарубіжного стандарту (для чого це робилося, незрозуміло, можливо, щоб менше було схоже на плагіат?) був опущений знак мінус у ступеню у множника ν в 0 5, який стоїть у чисельнику дробу.

У той же час необхідно відзначити і позитивні моменти в сучасній нормотворчості. Ще недавно чутливість спринклерного зрошувача можна було сміливо зарахувати до параметрів якості. Нині знову розроблений (але ще не вступив у дію) СП 6 4 містить вказівки щодо застосування більш чутливих до зміни температури спринклерів для захисту найбільш пожежонебезпечних приміщень:

5.2.19 При пожежному навантаженніне менше 1400 МДж/м 2 для складських приміщень, для приміщень висотою понад 10 м та для приміщень, в яких основним пальним продуктом є ЛЗРі ГЖкоефіцієнт теплової інерційності спринклерних зрошувачів повинен бути менше 80 (м·с) 0,5 .

На жаль, не зовсім зрозуміло, навмисно чи внаслідок неточності вимога до температурної чутливості спринклеру встановлюється лише на підставі коефіцієнта теплової інерційності термочутливого елемента без урахування коефіцієнта втрат тепла за рахунок теплопровідності. І це в той час, коли, згідно з міжнародним стандартом (рис. 4), спринклери з коефіцієнтом втрат тепла за рахунок теплопровідностібільше 1,0 (м/с) 0,5 вже не належать до швидкодіючих.

2.2 Коефіцієнт продуктивності

Це один із ключових параметрів спринклерних зрошувачів. Він призначений для обчислення кількості води, що виливається через зрошувачза певного тиску в одиницю часу. Це не важко зробити за формулою:

Q – витрата води з зрошувача, л/сек Р – тиск у зрошувача, МПа K – коефіцієнт продуктивності.

Величина коефіцієнта продуктивності залежить від діаметра вихідного отвору спринклера: чим більший отвір, тим більший коефіцієнт.

У різних зарубіжних стандартах можуть зустрічатися варіанти запису цього коефіцієнта залежно від розмірності параметрів, що використовуються. Наприклад, не літри за секунду і МПа, а галони за хвилину (GPM) і тиск у PSI, або літри за хвилину (LPM) і тиск у bar.

При необхідності всі ці величини можна перевести з однієї в іншу, користуючись коефіцієнтами перерахунку з Таблиці 1.

Таблиця 1.Співвідношення між коефіцієнтами

Наприклад, для зрошувача СВВ-12:

При цьому необхідно пам'ятати, що при розрахунку витрати води за допомогою значень К-факторів необхідно користуватися трохи іншою формулою:

2.3 Розподіл води та інтенсивність зрошення

Всі перелічені вище вимоги більшою чи меншою мірою повторюються і в стандарті ISO/FDIS6182-1, і в ГОСТ Р 51043. При існуючих невеликих різночитаннях вони, однак, не мають принципового характеру.

Дуже значні, дійсно принципові відмінності між стандартами стосуються параметрів розподілу води по площі, що захищається. Саме ці відмінності, закладені в основу характеристик зрошувача, в основному і визначають правила та логіку проетування систем автоматичного пожежогасіння.

Одним з найважливіших параметрів зрошувача є інтенсивність зрошення, тобто витрата води в літрах, що припадає на 1 м 2 площі, що захищається в секунду. Справа в тому, що в залежності від величини та горючих властивостей пожежного навантаженнядля її гарантованого гасіння потрібно забезпечити певну інтенсивність зрошення.

Ці параметри визначалися експериментально під час проведення численних випробувань. Конкретні значення інтенсивності зрошення для захисту приміщень різного пожежного навантаження наведені в Таблиці 2НПБ88.

Забезпечення пожежної безпекиоб'єкта - надзвичайно важливе і відповідальне завдання, від правильного вирішення якого може залежати життя багатьох людей. Тому вимоги до обладнання, що забезпечує виконання цього завдання, важко переоцінити та назвати надмірно жорстокими. У цьому випадку стає зрозуміло, чому в основу формування вимог російських стандартів ГОСТ Р 51043, НВБ 88 5 , ГОСТ Р 50680 6 закладено принцип гасіння займанняодним зрошувачем.

Іншими словами, якщо виникає загоряння в межах зони спринклера, що захищається, він один повинен забезпечити необхідну інтенсивність зрошення і згасити починається пожежа. Для виконання цього завдання під час сертифікації зрошувача проводяться випробування на перевірку його інтенсивності зрошення.

Для цього в межах сектора, рівно 1/4 площі кола зони, що захищається, в шаховому порядку розставляються мірні банки. Зрошувач встановлюється на початок координат цього сектора та виробляються його випробування при заданому тиску води.

Малюнок 5.Схема випробування зрошувача за ГОСТ Р 51043.

Після цього вимірюється кількість води, яка виявилася в банках, і вичіслюється середня інтенсивність зрошення. Відповідно до вимог пункту 5.1.1.3. ГОСТ Р 51043, на площі, що захищається 12 м 2 зрошувач, встановлений на висоті 2,5 м від підлоги, при двох фіксованих тисках 0,1 МПа і 0,3 МПа повинен забезпечувати інтенсивність зрошення не менше, ніж зазначено в таблиці 2.

Таблиця 2. Необхідна інтенсивність зрошення зрошувача за ГОСТ Р 51043.

Дивлячись на цю таблицю, виникає питання: яку інтенсивність повинен забезпечити зрошувач з d у 12 мм при тиску 0,1 МПа? Адже зрошувач із таким d у підходить як до другого рядка з вимогою 0,056 дм 3 /м 2 ⋅с, так і до третього 0,070 дм 3 /м 2 ⋅с? Чому до одного з найважливіших параметрів спринклеру таке недбале ставлення?

Для прояснення ситуації спробуємо провести низку простих обчислень.

Допустимо, діаметр вихідного отвору в зрошувачі трохи більше 12 мм. Тоді за формулою (3) визначимо кількість води, що виливається з зрошувача при тиску 0,1 МПа: 1,49 л/с. Якщо вся ця вода виллється точно на площу, що захищається 12 м 2 , то буде створена інтенсивність зрошення 0,124 дм 3 /м 2 ⋅с. Якщо співвіднести цю цифру з необхідною інтенсивністю 0,070 дм 3 /м 2 ⋅с, що виливається з зрошувача, вийде, що тільки 56,5% води, задовольняє вимогам ГОСТу і потрапляє на площу, що захищається.

Тепер припустимо, що діаметр вихідного отвору трохи менше 12 мм. У цьому випадку необхідно співвіднести отриману інтенсивність зрошення 0,124 дм 3 /м 2 с вимогами другого рядка таблиці 2 (0,056 дм 3 / м 2 с). Виходить ще менше: 45,2%.

У спеціалізованій літературі 7 обчислені нами параметри називають коефіцієнтом корисного використання витрати.

Можливо, у вимогах ГОСТу закладено лише мінімально допустимі вимоги до коефіцієнта корисного використання витрати, нижче за який зрошувач, як частина установки пожежогасіннявзагалі розглядати не можна. Тоді виходить, що реальні параметри спринклеру повинні утримуватись у технічній документації виробників. Чому ж і там ми їх не бачимо?

Справа в тому, що для проектування спринклерних систем для різних об'єктів необхідно знати, яку інтенсивність створюватиме спринклерний зрошувач у тих чи інших умовах. Насамперед, залежно від тиску перед зрошувачем та висоти його встановлення. Практичні випробування показали, що ці параметри неможливо описати математичною формулою і для створення такого двомірного масиву даних необхідно провести велику кількість експериментів.

Крім цього виникає ще кілька практичних проблем.

Спробуємо уявити собі ідеальний зрошувач з коефіцієнтом корисного використання витрати 99%, коли майже вся вода розподіляється в межах площі, що захищається.

Малюнок 6.Ідеальний розподіл води всередині площі, що захищається.

на малюнку 6показана ідеальна картина розподілу води для зрошувача з коефіцієнтною продуктивністю 0,47. Видно, що лише незначна частина води потрапляє за межі площі, що захищається радіусом 2 м (позначена пунктиром).

Начебто все просто і логічно, проте питання починаються, коли необхідно захистити спринклерами велику площу. Як при цьому розміщувати зрошувачі?

В одному випадку з'являються незахищені ділянки ( малюнок 7). В іншому - для покриття незахищених ділянок зрошувачі необхідно розставляти ближче, що призводить до перекриття частини площ, що захищаються сусідніми зрошувачами ( малюнок 8).

Малюнок 7.Розташування зрошувачів без перекриття зон зрошення

Малюнок 8.Розташування зрошувачів із перекриттям зон зрошення.

Перекриття площ, що захищаються, призводить до того, що необхідно суттєво збільшувати кількість зрошувачів, а, головне, для роботи такої спринклерної АУПТ знадобиться набагато більше води. При цьому у разі, якщо при пожежіспрацює більше одного зрошувача, кількість води, що виливається, буде явно надлишковим.

Досить просте вирішення цього, на перший погляд, суперечливого завдання запропоновано у зарубіжних стандартах.

Річ у тім, що у зарубіжних нормах вимоги забезпечення необхідної інтенсивності зрошення пред'являються одночасної роботі чотирьох зрошувачів. Зрошувачі розташовуються в кутах квадрата, всередині якого площею встановлено мірні ємності.

Випробування для спринклерів з різним діаметром вихідного отвору проводять за різних відстаней між зрошувачами - від 4,5 до 2,5 метрів. на малюнку 8показаний приклад розміщення зрошувачів з діаметром вихідного отвору 10 мм. При цьому відстань між ними має бути 4,5 метри.

Малюнок 9.Схема випробування зрошувача ISO/FDIS6182-1.

При такому розташуванні зрошувачів вода потрапить у центр площі, що захищається, якщо форма розподілу буде істотно більше 2 метрів, наприклад, такою, як на малюнку 10.

Малюнок 10.Графік розподілу води зрошувача ISO/FDIS6182-1.

Природно, за такої форми розподілу води середня інтенсивність зрошення зменшуватиметься пропорційно збільшенню площі зрошення. Але оскільки випробування беруть участь чотири зрошувачі одночасно, у перекриття зон зрошення забезпечать більш високу середню інтенсивність зрошення.

У таблиці 3наведено умови випробування та вимоги до інтенсивності зрошення для ряду спринклерних зрошувачів загального призначення за стандартом ISO/FDIS6182-1. Для зручності технічний параметр за кількістю води в ємності, виражений в мм/хв, наведено більш звичний для російських норм розмірності, літри в секунду/м 2 .

Таблиця 3.Вимоги до інтенсивності зрошення ISO/FDIS6182-1.

Діаметр вихідного отвору, мм	Витрата води через зрошувач, л/хв	Розміщення зрошувачів		Інтенсивність зрошення		Допустима кількість ємностей із зменшеним об'ємом води
		Захищена площа, м 2	Відстань між зрошувачами, м	мм/хв у ємності	л/с⋅м 2
10	50,6	20,25	4,5	2,5	0,0417	8 із 81
15	61,3	12,25	3,5	5,0	0,083	5 із 49
15	135,0	9,00	3,0	15,0	0,250	4 із 36
20	90,0	9,00	3,0	10,0	0,167	4 із 36
20	187,5	6,25	2,5	30,0	0,500	3 з 25

Щоб оцінити, наскільки високий рівень вимог до величини і рівномірності інтенсивності зрошення всередині квадрата, що захищається, можна зробити наступні нескладні обчислення:

1. Визначимо, скільки води виливається у межах квадрата площі зрошення на секунду. З малюнка видно, що сектор чверті зрошуваної площі кола зрошувача бере участь у зрошенні квадрата, тому чотири зрошувача виливають на квадрат, що «захищається», кількість води, що дорівнює тому, що виливається з одного зрошувача. Поділивши вказану витрату води на 60, отримуємо витрату в л/сек. Наприклад, для Ду 10 при витраті 506 л/хв отримаємо 08433 л/сек.
2. В ідеалі, якщо вся вода рівномірно розподіляється по площі, для отримання питомої інтенсивності витрата потрібно ділити на площу, що захищається. Наприклад, 0,8433 л/сек ділимо на 20,25 м 2 отримуємо 0,0417 л/сек/м 2 , що в точності збігається з нормативним значенням. Оскільки ідеального розподілу домогтися у принципі неможливо, допускається наявність ємностей з меншим вмістом води у кількості до 10%. У нашому прикладі це 8 із 81 банки. Можна визнати, що це досить високий рівень рівномірності розподілу води.

Якщо говорити про контроль рівномірності інтенсивності зрошення за російським стандартом, то перевіряльник має бути набагато серйозніше випробування математикою. Відповідно до вимог ГОСТ Р51043:

Середню інтенсивність зрошення водяного зрошувача I, дм 3 /(м 2 c) розраховують за формулою:

де i i – інтенсивність зрошення в i-ої мірної банку, дм 3 /(м 3 ⋅ с);
n – число мірних банок, встановлених на площі, що захищається. Інтенсивність зрошення в i-му мірному банку i i дм 3 /(м 3 ⋅ с), розраховують за формулою:

де V i – обсяг води (водного розчину), зібраний у i-й мірній банці, дм 3;
t – тривалість зрошення, з. Рівномірність зрошення, що характеризується значенням середньоквадратичного відхилення S, дм 3 /(м 2 ⋅ с), розраховують за формулою:

Коефіцієнт рівномірності зрошення R розраховують за такою формулою:

Зрошувачі вважають, що витримали випробування, якщо середня інтенсивність зрошення не нижче нормативного значення при коефіцієнті рівномірності зрошення не більше 0,5 і кількість мірних банок з інтенсивністю зрошення менше 50 % від нормативної інтенсивності не перевищує: двох – для зрошувачів типів В, Н, У та чотирьох – для зрошувачів типів Г, ГВ, ГН та ГУ.

Коефіцієнт рівномірності не враховують, якщо інтенсивність зрошення у мірних банках менш нормативного значення у таких випадках: у чотирьох мірних банках – для зрошувачів типів В, Н, У та шести – для зрошувачів типів Г, ГВ, ГН та ГУ.

А ось ці вимоги – вже не плагіат зарубіжних стандартів! Це наші рідні вимоги. Втім, слід зазначити, що й вони мають недоліки. Однак для того, щоб виявити всі недоліки або переваги даного методу вимірювання рівномірності інтенсивності зрошення, знадобиться не одна сторінка. Можливо, це буде зроблено у наступній редакції статті.

Висновок

1. Порівняльний аналіз вимог, що пред'являються до технічних характеристик спринклерних зрошувачів у російському стандарті ГОСТ Р 51043 та зарубіжному ISO/FDIS6182-1, показав, що вони практично ідентичні щодо показників якості зрошувачів.
2. Суттєві відмінності між зрошувачами закладені в вимогах різних російських стандартів з питання забезпечення необхідної інтенсивності зрошення площі, що захищається одним зрошувачем. Відповідно до зарубіжних стандартів потрібна інтенсивність зрошення повинна забезпечуватися роботою чотирьох зрошувачів одночасно.
3. До переваги методу «захисту одним зрошувачем» можна віднести більш високу ймовірність того, що загоряння буде погашено одним зрошувачем.
4. Як недоліки можна відзначити:

• для захисту приміщення потрібно більше спринклерів;
• для роботи установки пожежогасіння знадобиться значно більше води, в деяких випадках її кількість може зрости в рази;
• доставка великих обсягів води спричиняє значне подорожчання всієї системи пожежогасіння;
• відсутність чіткої методики, що роз'яснює принципи і правила розміщення зрошувачів в приміщенні, що захищається;
• відсутність необхідних даних щодо реальної інтенсивності зрошення зрошувачів, що перешкоджає чіткому виконанню інженерного розрахунку проекту.

Література

1 ГОСТ Р 51043-2002. Установки водяного та пінного пожежогасінняавтоматичні. Зрошувачі. Загальні вимоги. Методи випробування.

2 ISO/FDIS6182-1. Fire protection - Automatic sprinkler systems - Part 1:Requirements and test methods for sprinklers.

3 http://www.sprinklerreplacement.com/

4 СП 6. Система протипожежного захисту. Норми та правила проектування. Автоматична пожежна сигналізаціята автоматичне пожежогасіння. Проект остаточної редакції №171208.

5 НПБ 88-01 Установки пожежогасіння та сигналізації. Норми та правила проектування.

6 ГОСТ Р 50680-94. Установки водяного пожежогасіння автоматичні. Загальні вимоги. Методи випробування.

7 Проектування водяних та пінних автоматичних установок пожежогасіння. Л.М. Мешман, С.Г. Царіченко, В.А. Билінкін, В.В. Альошин, Р.Ю. Губін; Під спільною редакцієюН.П. Копилова. - М.: ВНДІПО МНС РФ, 2002 р.

Чи багато разів обговорювався, кажете? І, на кшталт, все зрозуміло? Які думки будуть на це маленьке дослідження:
Основне, на сьогодні невирішене нормами протиріччя – між круговою картою зрошення спринклера (епюри) і квадратною (переважно) розстановкою спринклерів на захищається (розрахунковою по СП5) площі.
1. Наприклад, необхідно забезпечити гасіння деякого приміщення площею 120 м2 з інтенсивністю 0,21 л/с*м2. Зі спринклеру СВН-15 з к=0,77 (м.Бійськ) при тиску в три атмосфери (0,3 МПа) буде литися q = 10*0,77*SQRT (0,3) = 4,22 л/с При цьому на паспортній площі 12 м2 буде забезпечена інтенсивність (за паспортом на спринклер) i = 0,215 л/с*м2. Оскільки в паспорті є посилання на те, що цей спринклер відповідає вимогам ГОСТ Р 51043-2002, то, згідно з п.8.23 (перевірка інтенсивності та площі, що захищається) ми повинні вважати ці 12м2 (за паспортом – площа, що захищається) площею кола з радіусом R= 1,95 м. До речі, таку площу виллється 0,215 *12 = 2,58 (л/с), що становить лише 2,58/4,22 = 0,61 від повного витрати спринклера, тобто. майже 40 % води, що подається, ллються за межі нормативної площі, що захищається.
СП5 (Таблиці 5.1 і 5.2) вимагає забезпечити нормативну інтенсивність на нормованій площі, що захищається (а там, як правило, спринклери в кількості не менше 10 шт. розташовані квадратно-гніздовим способом), при цьому згідно з п.В.3.2 СП5:
- умовна розрахункова площа, що захищається одним зрошувачем: Ω = L2 тут L - відстань між зрошувачами (тобто сторона квадрата, в кутах якого стоять спринклери).
І, розумом розуміючи, що вся вода, що виливається зі спринклеру, залишиться на площі, що захищається, коли спринклери у нас стоять по кутах умовних квадратів, дуже просто вважаємо інтенсивність, яку АУП забезпечує на нормативній площі, що захищається: вся витрата (а не 61%) через диктуючий спринклер (через інші витрата буде більше за визначенням) ділимо на площу квадрата зі стороною, що дорівнює кроку розміщення спринклерів. Абсолютно так, як вважають наші зарубіжні колеги (зокрема, для ESFR), тобто, реально, по 4-м спринклерам, розставленим по кутах квадрата зі стороною 3,46 м (S= 12 м2).
При цьому розрахункова інтенсивність на нормативній площі, що захищається, складе 4,22/12 = 0,35 л/с*м2 - вся ж вода виллється на вогнище пожежі!
Тобто. для захисту площі ми можемо і зменшити витрату в 0,35/0,215 = 1,63 рази (в кінцевому підсумку - витрати при будівництво), і отримати необхідну нормами інтенсивність, нам не треба 0,35 л / с * м2, достатньо 0,215 л/с*м2. На всю нормативну площу 120 м2 нам знадобиться (спрощено) розрахункових 0,215 (л/с*м2)*120(м2)=25,8 (л/с).
Але тут, вперед всієї планети, вилазить розроблений і внесений в 1994р. Технічним комітетом ТК 274 Пожежна безпека” ГОСТ Р 50680-94, а саме такий пункт:
7.21 Інтенсивність зрошення визначають на вибраній ділянці при роботі одного зрошувача для спринклерних зрошувачів при розрахунковому тиску. - (При цьому карта зрошення спринклеру при методиці вимірювання інтенсивності, прийнятої в цьому ГОСТі – коло).
Ось тут ми і припливли, тому що, буквально розуміючи п.7.21 ГОСТ Р 50680-94 (гасимо одним штуком) в сукупності з п.В.3.2 СП5(захищаємо-то площу), ми повинні забезпечити нормативну інтенсивність на площі квадрата, вписаного у коло площею 12 м2, т.к. у паспорті на спринклер задана ця (кругла!) площа, що захищається, і за межами цього кола інтенсивність буде вже меншою.
Сторона такого квадрата (крок розміщення спринклерів) дорівнює 2,75 м, яке площа вже не 12м2, а 7,6 м2. При цьому при гасінні на нормативній площі (під час роботи кількох спринклерів) реальна інтенсивність зрошення буде 4,22/7,6 = 0,56 (л/с*м2). І на всю нормативну площу нам у цьому випадку знадобиться вже 0,56 (л/с*м2)*120(м2)=67,2 (л/с). Це 67,2(л/с) /25,8(л/с)= 2,6 разу більше, ніж за розрахунку по 4-м спринклерам (по квадрату)! А наскільки це збільшує витрати на труби, насоси, резервуари тощо?

У СРСР основним виробником зрошувачів був Одеський завод "Спецавтоматика", який випускав три види зрошувачів, що монтуються розеткою вгору або вниз, з умовним діаметром вихідного отвору 10; 12 та 15 мм.

За результатами всебічних випробувань для цих зрошувачів були побудовані епюри зрошення в широкому діапазоні тисків і висоти установки. Відповідно до отриманих даних і були встановлені в СНиП 2.04.09-84 нормативи щодо їх розміщення (залежно від пожежного навантаження) на відстані 3 або 4 м один від одного. Ці нормативи без зміни внесені до НПБ 88-2001.

В даний час основний обсяг зрошувачів надходить з-за кордону, оскільки російські виробникиВО "Спец-автоматика" (м. Бійськ) і ЗАТ "Ропотек" (м. Москва) не в стані повністю забезпечити потребу в них вітчизняних споживачів.

У проспектах на зарубіжні зрошувачі, як правило, відсутні дані щодо більшості технічних параметрів, що регламентуються вітчизняними нормами. У зв'язку з цим провести порівняльну оцінку показників якості одно-типної продукції, що випускається різними фірмами, неможливо.

Сертифікаційними випробуваннями не передбачається вичерпна перевірка вихідних гідравлічних параметрів, необхідних для проектування, наприклад епюр інтенсивності зрошення в межах площі, що захищається в залежності від тиску і висоти установки зрошувача. Як правило, ці дані відсутні й у технічній документації, проте без цих відомостей неможливо коректне виконання проектних робіт з АУП.

Зокрема, найважливішим параметром зрошувачів, необхідним для проектування АУП, є інтенсивність зрошення площі, що захищається в залежності від тиску і висоти установки зрошувача.

Залежно від конструкції зрошувача площа зрошення в міру підвищення тиску може залишатися незмінною, зменшуватися або збільшуватися.

Наприклад, епюри зрошення універсального зрошувача типу CU/P, встановленого розеткоюнагору, практично слабо змінюються від тиску подачі в межах 0,07-0,34 МПа (рис. IV. 1.1). Навпаки, епюри зрошення зрошувача цього типу, встановленого розеткою вниз, при зміні тиску подачі в тих же межах змінюються інтенсивніше.

Якщо зрошувана площа зрошувача при зміні тиску залишається незмінною, то в межах площі зрошення 12 м 2 (коло R ~ 2 м) можна розрахунковим шляхом встановити тиск Р т,при якому забезпечується необхідна за проектом інтенсивність зрошення i m:

де Р ні i н - тиск і відповідне йому значення інтенсивності зрошення згідно з ГОСТ Р 51043-94 та НПБ 87-2000.

Значення i н і Р нзалежать від діаметра вихідного отвору.

Якщо зі зростанням тиску площа зрошення зменшується, то інтенсивність зрошення зростає більш істотно порівняно з рівнянням (IV. 1.1), проте при цьому необхідно враховувати, що має скорочуватися відстань між зрошувачами.

Якщо зі зростанням тиску площа зрошення збільшується, то інтенсивність зрошення може трохи підвищуватися, залишатися незмінною або істотно зменшуватися. У цьому випадку розрахунковий метод визначення інтенсивності зрошення в залежності від тиску неприйнятний, тому відстань між зрошувачами можна визначити, користуючись лише епюрами зрошення.

Зазначені практично випадки відсутності ефективності гасіння АУП нерідко є наслідком неправильного розрахунку гідравлічних ланцюгів АУП (недостатньої інтенсивності зрошення).

Наведені в окремих проспектах зарубіжних фірм епюри зрошення характеризують видиму межу зони зрошення, не будучи числовою характеристикою інтенсивності зрошення, і тільки вводять в оману фахівців проектних організацій. Наприклад, на епюрах зрошення універсального зрошувача типу CU/P межі зони зрошення не позначені числовими значеннями інтенсивності зрошення (див. рис. IV.1.1).

Попередню оцінку подібних епюр можна зробити наступним чином.

Згідно з графіком q = f(K, Р)(Рис. IV. 1.2) визначається витрата з зрошувача при коефіцієнті продуктивності До,вказаному в технічній документації, і тиску на відповідній епюрі.

Для зрошувача при До= 80 і Р = 0,07 МПа витрата складає q p =007~ 67 л/хв (1,1 л/c).

Згідно з ГОСТ Р 51043-94 і НПБ 87-2000 при тиску 0,05 МПа зрошувачі концентричного зрошення з діаметром вихідного отвору від 10 до 12 мм повинні забезпечувати інтенсивність не менше 0,04 л/(см 2).

Визначаємо витрати з зрошувача при тиску 0,05 МПа:

q p=0,05 = 0,845 q p ≈ = 0,93 л/c. (IV. 1.2)

Припускаючи, що зрошення в межах зазначеної площізрошення радіусом R≈3,1 м (див. рис. IV. 1.1,а) рівномірна і вся вогнегасна речовина розподіляється тільки на площу, що захищається, визначаємо середню інтенсивність зрошення:

Таким чином, дана інтенсивність зрошення в межах наведеної епюри не відповідає нормативному значенню (необхідно не менше 0,04 л/(с*м 2)). 2000 на площі 12 м 2 (радіус ~2 м), потрібне проведення відповідних випробувань.

Для кваліфікованого проектування АУП в технічній документації на зрошувачі повинні бути представлені епюри зрошення в залежності від тиску і висоти установки. Подібні епюри універсального зрошувача типу РПТК наведено на рис. IV. 1.3, а зрошувачів, що виробляються ВО "Спецавтоматика" (м. Бійськ), - у додатку 6.

Відповідно до наведених епюр зрошення для даної конструкції зрошувачів можна зробити відповідні висновки про вплив тиску на інтенсивність зрошення.

Наприклад, якщо зрошувач РПТК встановлений розеткою нагору, то при висоті установки 2,5 м інтенсивність зрошення практично не залежить від тиску. У межах площі зони радіусами 1,5; 2 і 2,5 м інтенсивність зрошення при підвищенні тиску вдвічі зростає на 0,005 л/(с*м 2), тобто на 4,3-6,7 %, що свідчить про значне збільшення площі зрошення. Якщо при підвищенні тиску вдвічі площа зрошення залишиться незмінною, то інтенсивність зрошення повинна збільшитися в 1,41 рази.

При встановленні зрошувача РПТК розеткою вниз інтенсивність зрошення зростає більш істотно (на 25-40%), що свідчить про незначне збільшення площі зрошення (при незмінній площі зрошення інтенсивність мала б збільшитися на 41%).

Витрата води для пожежогасіння з мережі протипожежного водопроводу на підприємствах нафтопереробної та нафтохімічної промисловості повинна прийматися з розрахунку двох одночасних пожеж на підприємстві: однієї пожежі у виробничій зоні та другої пожежі – у зоні сировинних або товарних складів горючих газів, нафти та нафтопродуктів.

Витрата води визначається розрахунком, але має прийматися щонайменше: для виробничої зони – 120 л/с, для складів – 150 л/с. Витрата та запас води повинен забезпечувати гасіння та захист обладнання стаціонарними установками та пересувною пожежною технікою.

За розрахункову витрату води при пожежі на складі нафти та нафтопродуктів слід приймати один із наступних найбільших витрат: на пожежогасіння та охолодження резервуарів (виходячи з найбільшої витрати при пожежі одного резервуара); на пожежогасіння та охолодження залізничних цистерн, зливно-наливних пристроїв та естакад або на пожежогасіння зливно-наливних пристроїв для автомобільних цистерн; найбільша сумарна витрата на зовнішнє та внутрішнє пожежогасіння однієї з будівель складу.

Витрати вогнегасних засобів слід визначати, виходячи з інтенсивності їх подачі (табл. 5.6) на розрахункову площу гасіння нафти та нафтопродуктів (наприклад, у наземних вертикальних резервуарах зі стаціонарним дахом за розрахункову площу гасіння приймається площа горизонтального перерізу резервуара).

Витрата води на охолодження вертикальних наземних резервуарів слід визначити розрахунком, виходячи з інтенсивності подачі води, що приймається за таблицею 5.3. Загальна витрата води визначається як сума витрат на охолодження резервуара, що горить, і охолодження сусідніх з ним у групі.

Вільний напір у мережі протипожежного водопроводу під час пожежі слід приймати:

· при охолодженні стаціонарною установкою – по технічною характеристикоюкільця зрошення, але не менше 10 м на рівні кільця зрошення;

· при охолодженні резервуарів пересувної пожежної техніки за технічною характеристикою пожежних стволів, але не менше 40 м.

Розрахункову тривалість охолодження резервуарів (палаючого та сусідніх з ним) слід приймати:

· наземних резервуарів під час гасіння пожежі автоматичною системою – 4 год;

· При гасінні пересувною пожежною технікою - 6 год;

· Підземних резервуарів – 3 год.

Загальна витрата води з водопровідної мережі для захисту апаратів колонного типу при умовній пожежі стаціонарними установками водяного зрошення приймається як сума витрат води на зрошення колонного апарату, що горить, і двох сусідніх з ним, розташованих на відстані менше двох діаметрів найбільшого з них. Інтенсивність подачі води в розрахунку на 1 м 2 поверхні апаратів колонного типу, що захищається, з СУГ і ЛЗР приймається рівною 0,1 л/(с×м 2).

Розрахунок кільцевого зрошувального трубопроводу розглянемо на прикладі охолодження бічної поверхні при пожежі вертикального наземного резервуара з ЛЗР зі стаціонарним дахом номінальним об'ємом W= 5000 м 3 діаметром dр = 21 м та висотою H= = 15 м. Стаціонарна установка охолодження резервуара складається з горизонтального секційного кільця зрошення (зрошувального трубопроводу з пристроями розпилення води), що розміщується у верхньому поясі стінок резервуара, сухих стояків та горизонтальних трубопроводів, що з'єднують секційне кільце зрошення з мережею5. .

Рис. 5.5. Схема ділянки водопровідної мережі з кільцем зрошення:

1 - Ділянка кільцевої мережі; 2 - Засувка на відгалуженні; 3 – кран для зливу води; 4 – сухий стояк та горизонтальний трубопровід; 5 – зрошувальний трубопровід із пристроями для розпилення води

Визначимо загальну витрату охолодження резервуара при інтенсивності подачі води J= 0,75 л/с на 1 м довжини його кола (табл. 5.3) Q = J p dр = 0,75×3,14×21 = 49,5 л/с.

У кільці зрошення як зрошувачі приймаємо дренчери з плоскою розеткою ДП-12 з діаметром вихідного отвору 12 мм.

Визначаємо витрату води з одного дренчера за формулою

де До- Витратна характеристика дренчера, До= 0,45 л/(с×м 0,5); H а= 5 м - мінімальний вільний напір. Тоді л / с. Визначаємо кількість дренчерів. Тоді Q = nq= 50×1 = 50 л/с.

Відстань між дренчерами при діаметрі кільця Dдо = 22 м.

Діаметр відгалуження dнд підводить воду до кільця, при швидкості руху води V= 5 м/с дорівнює м.

Приймаємо діаметр трубопроводу dНд = 125 мм.

По кільцю від крапки bдо точки авода піде за двома напрямками, тому діаметр труби кільцевої ділянки визначимо з умови пропуску половини загальної витрати м.

Для рівномірності зрошення стінок резервуара, тобто необхідності незначного перепаду напору в кільці зрошення у диктуючого (точка а) та найближчого до точки bдренчерів приймаємо dдо = 100 мм.

За формулою визначимо втрати напору hдо півкільця м. = 15 м. .

Величина вільного натиску на початку відгалуження враховується щодо характеристики насоса.

Для більш високих установок(наприклад, ректифікаційних колон) можна передбачити кілька перфорованих трубопроводів різних відмітках. Напір найбільш високо розташованого трубопроводу з отворами необхідно приймати трохи більше 20–25 м.