Нормирование расходов воды для тушения пожаров в высотных стеллажных складах.

Нормирование расходов воды для тушения пожаров в высотных стеллажных складах.

Нормирование расходов воды для тушения пожаров в высотных стеллажных складах

В настоящее время основными исходными характеристиками, по которым осуществляется расчет расхода воды для автоматических установок пожаротушения (АУП), являются нормативные значения интенсивности орошения или давления у диктующего оросителя. Интенсивность орошения используется в нормативных документах безотносительно конструкции оросителей, а давление – применительно только к конкретному типу оросителя.

Значения интенсивности орошения приведены в СП 5.13130 [1] для всех групп помещений, в том числе складских зданий. При этом подразумевается применение спринклерной АУП под покрытием здания. Однако принятые значения интенсивности орошения в зависимости от группы помещений, высоты складирования и вида огнетушащего вещества, приведенные в таблице 5.2 СП 5.13130 [1], не поддаются логике. Например, для группы помещений 5 с увеличением высоты складирования от 1 до 4 м (на каждый метр высоты) и от 4 до 5,5 м пропорционально возрастает и интенсивность орошения водой на 0,08 л/(с·м2).

Казалось бы, что аналогичный подход к нормированию подачи огнетушащего вещества на тушение пожара должен распространяться и на другие группы помещений и на тушение пожара раствором пенообразователя, однако этого не наблюдается. Например, для группы помещений 5 при использовании раствора пенообразователя при высоте складирования до 4 м интенсивность орошения возрастает на 0,04 л/(с·м2) на каждый 1 м высоты стеллажного хранения, а при высоте складировании от 4 до 5,5 м интенсивность орошения возрастает в 4 раза, т.е. на 0,16 л/(с·м2), и составляет 0,32 л/(с·м2). Для группы помещений 6 увеличение интенсивности орошения водой составляет по 0,16 л/(с·м2) до 2 м, от 2 до 3 м – всего лишь 0,08 л/(с·м2), свыше 2 до 4 м – интенсивность не изменяется, а при высоте складирования свыше 45,5 м интенсивность орошения изменяется на 0,1 л/(с·м2) и составляет 0,50 л/(с·м2). Вместе с тем, при использовании раствора пенообразователя интенсивность орошения составляет до 1 м – 0,08 л/(с·м2), свыше 12 м изменяется на 0,12 л/(с·м2), свыше 23 м – на 0,04 л/(с·м2), а далее свыше 3 до 4 м и от свыше 4 до 5,5 м – на 0,08 л/(с·м2) и составляет 0,40 л/(с·м2).

В стеллажных складах товар чаще всего хранится в коробках. В этом случае при тушении пожара струи огнетушащего вещества непосредственно на зону горения, как правило, не воздействуют (исключение составляет пожар на самом верхнем ярусе). Часть воды, диспергируемая из оросителя, растекается по горизонтальной поверхности коробок и стекает вниз, остальная часть, не падающая на коробки, образует вертикальную защитную завесу. Частично косые струи попадают в свободное внутристеллажное пространство и смачивают товары, не упакованные в коробки, или боковую поверхность коробок. Поэтому, если для открытых поверхностей зависимость интенсивности орошения от вида пожарной нагрузки и ее удельной нагрузки не вызывает сомнений, то при тушении стеллажных складов эта зависимость не проявляется столь заметно.

Тем не менее, если допустить некоторую пропорциональность в приращении интенсивности орошения в зависимости от высоты складирования и высоты помещения, то интенсивность орошения становится возможным определять не через дискретные значения высоты складирования и высоты помещения, как это представлено в СП 5.13130 [1], а через непрерывную функцию, выраженную уравнением

где

• iдикт – интенсивность орошения диктующим оросителем в зависимости от высоты складирования и высоты помещения, л/(с·м2);
• i5,5 – интенсивность орошения диктующим оросителем при высоте складирования 5,5 м и высоте помещения не более 10 м (по СП 5.13130 [1]), л/(с·м2);
• w – коэффициент вариации высоты складирования, л/(с·м3);
• h – высота складирования пожарной нагрузки, м;
• l – коэффициент вариации высоты помещения.

Для групп помещений 5 интенсивность орошения i5,5 составляет 0,4 л/(с·м2), а для групп помещений 6 – 0,5 л/(с·м2). Коэффициент вариации высоты складирования w для групп помещений 5 принимается на 20% меньше, чем для групп помещений 6 (по аналогии с СП 5.13130). Значение коэффициента вариации высоты помещения l приведено в таблице 2.

При выполнении гидравлических расчетов распределительной сети АУП необходимо по расчетной или нормативной интенсивности орошения (согласно СП 5.13130) определять давление у диктующего оросителя. Давление у оросителя, соответствующего искомой интенсивности орошения, можно определить только по семейству эпюр орошения. Но производители оросителей, как правило, эпюры орошения не представляют. Поэтому проектировщики испытывают неудобство при принятии решения о проектном значении давления у диктующего оросителя. Кроме того, непонятно, какую высоту для определения интенсивности орошения принимать за расчетную: расстояние между оросителем и полом или между оросителем и верхним уровнем расположения пожарной нагрузки. Также неясно, как определять интенсивность орошения: на площади круга диаметром, равным расстоянию между оросителями, или на всей площади, орошаемой оросителем, либо с учетом взаимного орошения смежными оросителями.

Для противопожарной защиты высотных стеллажных складов в настоящее время начинают широко использоваться спринклерные АУП, оросители которых размещаются под покрытием склада. Такое техническое решение требует большого расхода воды. Для этих целей применяются специальные оросители как отечественного производства, например, -17, -25, так и зарубежного, например, ESFR-17, ESFR-25, VK503, VK510 с диаметром выходного отверстия 17 или 25 мм. В СТО [2] на оросители , в проспектах на оросители ESFR фирм Tyco [3] и Viking [4], основным параметром является давление у оросителя в зависимости от его типа (-17, -25, ESFR-17, ESFR-25, VK503, VK510 и т.п.), от вида хранимых товаров, высоты складирования и высоты помещения. Такой подход удобен для проектировщиков, т.к. исключает необходимость поиска сведений по интенсивности орошения.

В то же время можно ли независимо от конкретной конструкции оросителя использовать какой-то обобщенный параметр для оценки возможности использования любых конструкций оросителей, разрабатываемых в будущем? Оказывается, можно, если использовать в качестве ключевого параметра давление или расход диктующего оросителя, а в качестве дополнительного – интенсивность орошения на заданной площади при стандартной высоте установки оросителя и стандартном давлении (согласно ГОСТ Р 51043 [5]). Например, можно воспользоваться значением интенсивности орошения, полученной в обязательном порядке при сертификационных испытаниях оросителей специального назначения: площадь, на которой проводится определение интенсивности орошения, для оросителей общего назначения 12 м2 (диаметр ~ 4 м), для специальных оросителей – 9,6 м2 (диаметр ~ 3,5 м), высота установки оросителя 2,5 м, давление 0,1 и 0,3 МПа. Причем сведения об интенсивности орошения каждого типа оросителей, полученные в процессе проведения сертификационных испытаний, должны в обязательном порядке указываться в паспорте на каждый тип оросителя. При указанных исходных для высотных стеллажных складов параметрах интенсивность орошения должна быть не менее приведенной в таблице 3.

Истинная интенсивность орошения АУП при взаимодействии смежных оросителей в зависимости от их типа и расстояния между ними может превышать интенсивность орошения диктующего оросителя в 1,5-2,0 раза. Применительно к высотным складам (с высотой складирования более 5,5 м) для вычисления нормативного значения расхода диктующего оросителя можно принять два исходных условия:

1. При высоте складирования 5,5 м и высоте помещения 6,5 м.
2. При высоте складировании 12,2 м и высоте помещения 13,7 м.

Первая реперная точка (минимальная) устанавливается на основании данных СП 5.131301 по интенсивности орошения и общего расхода водяных АУП. Для группы помещений 6 интенсивность орошения составляет не менее 0,5 л/(с·м2) и общий расход не менее 90 л/с. Расход диктующего оросителя общего назначения по нормам СП 5.13130 при такой интенсивности орошения составляет не менее 6,5 л/с.

Вторая реперная точка (максимальная) устанавливается на основании данных, приведенных в технической документации на оросители [2] и ESFR[3]. При примерно равных расходах оросителей -17, ESFR-17, VK503 и -25, ESFR-25, VK510 для тождественных характеристик склада -17, ESFR-17, VK503 требуют более высокого давления. Согласно [2-4] для всех типов ESFR (кроме ESFR-25) при высоте складирования более 10,7 м и высоте помещения более 12,2 м требуется дополнительный уровень оросителей внутри стеллажей, что требует дополнительного расхода огнетушащего вещества. Поэтому целесообразно ориентироваться на гидравлические параметры оросителей -25, ESFR-25, VK510.

Для групп помещений 5 и 6 (по СП 5.13130[1]) высотных стеллажных складов уравнение для расчета расхода диктующего оросителя водяных АУП предлагается вычислять по формуле

где

• qдикт – расход диктующего оросителя в зависимости от высоты складирования и высоты помещения, л/c;
• q5,5 – расход диктующего оросителя при высоте складирования 5,5 м и высоте помещения не более 6,5 м, л/c;
• ? – коэффициент вариации высоты складирования, л/(с·м3);
• h – высота складирования, м;
• ? – коэффициент вариации высоты помещения, м-1;
• H – высота помещения, м.

При высоте складирования 12,2 м и высоте помещений 13,7 м давление у диктующего оросителя ESFR-25 должно быть не менее: согласно NFPA-13 [6] 0,28 МПа, согласно FM 8-9 [7] и FM 2-2 [8] 0,34 МПа. Поэтому расход диктующего оросителя для группы помещений 6 принимаем с учетом давления по FM, т.е. 0,34 МПа:

где

• qESFR – расход оросителя ESFR-25, л/с;
• КРФ – коэффициент производительности в размерности по ГОСТ Р 51043 [5], л/(с·м вод.ст.0,5);
• КISO – коэффициент производительности в размерности по ISO 6182-7 [10], л/(мин·бар0,5);
• р – давление у оросителя, МПа.

Расход диктующего оросителя для группы помещений 5 принимаем аналогичным образом по формуле (2) с учетом давления по NFPA, т.е. 0,28 МПа – расход составляет ц10 л/с. Для групп помещений 5 расход диктующего оросителя принимаем q5,5 = 5,3 л/c, а для групп помещений 6 – q5,5 = 6,5 л/с. Значение коэффициента вариации высоты складирования приведено в таблице 4. Значение коэффициента вариации высоты помещения b приведено в таблице 5.

Соотношений давлений, приведенных в [2, 3], с расходом, рассчитанным при этих давлениях для оросителей ESFR-25 и -25, представлено в таблице 6. Расчет расхода для групп 5 и 6 выполнен по формуле (3). Как следует из таблицы 7, значения расхода диктующего оросителя для групп помещений 5 и 6, рассчитанные по формуле (3), достаточно хорошо корреспондируется со значением расхода оросителей ESFR-25, вычисленным по формуле (2). С вполне удовлетворительной точностью можно принимать разницу в расходе между группами помещений 6 и 5 равной ~ (1,1-1,2) л/с.

Таким образом, исходными параметрами нормативных документов для определения общего расхода АУП применительно к высотным стеллажным складам, в которых оросители размещаются под покрытием, могут являться:

• интенсивность орошения;
• давление у диктующего оросителя;
• расход диктующего оросителя.

Наиболее приемлемым, на наш взгляд, является расход диктующего оросителя, удобный для проектировщиков и не зависящий от конкретного типа оросителя. Использование в качестве доминирующего параметра «расход диктующего оросителя» целесообразно ввести и во все нормативные документы, в которых в качестве основного гидравлического параметра используется интенсивность орошения.

__________________________________________

Л. Мешман, к.т.н., ведущий научный сотрудник,
В. Былинкин, к.т.н., ведущий научный сотрудник,
Р. Губин, старший научный сотрудник,
Е. Романова, научный сотрудник