Методика расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности
В.1 Алгоритм расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности
В.1.1 Выбирается в зависимости от класса пожара на объекте вид огнетушащего вещества (разбрызгиваемая или распыленная вода либо пенный раствор).
В.1.2 Осуществляется с учетом пожароопасности и скорости распространения пламени выбор типа установки пожаротушения - спринклерная или дренчерная, агрегатная или модульная либо спринклерно-дренчерная, спринклерная с принудительным пуском.
Примечание - В данном приложении, если это не оговорено особо, под оросителем подразумевается как собственно водяной или пенный ороситель, так и водяной распылитель.
В.1.3 Устанавливается в зависимости от температуры эксплуатации АУП тип спринклерной установки пожаротушения (водозаполненная или воздушная).
В.1.4 Определяется согласно температуре окружающей среды в зоне расположения спринклерных оросителей номинальная температура их срабатывания.
В.1.5 Принимаются с учетом выбранной группы объекта защиты (по приложению Б и таблицам 5.1-5.3настоящего СП) интенсивность орошения, расход огнетушащего вещества (ОТВ), максимальная площадь орошения, расстояние между оросителями и продолжительность подачи ОТВ.
В.1.6 Выбирается тип оросителя в соответствии с его расходом, интенсивностью орошения и защищаемой им площадью, а также архитектурно-планировочными решениями защищаемого объекта.
В.1.7 Намечаются трассировка трубопроводной сети и план размещения оросителей; для наглядности трассировка трубопроводной сети по объекту защиты изображается в аксонометрическом виде (необязательно в масштабе).
В.1.8 Выделяется диктующая защищаемая орошаемая площадь на гидравлической план-схеме АУП, на которой расположен диктующий ороситель.
В.1.9 Проводится гидравлический расчет АУП:
- определяется с учетом нормативной интенсивности орошения и высоты расположения оросителя по эпюрам орошения или паспортным данным давление, которое необходимо обеспечить у диктующего оросителя, и расстояние между оросителями;
- назначаются диаметры трубопроводов для различных участков гидравлической сети АУП; при этом скорость движения воды и раствора пенообразователя в напорных трубопроводах должна составлять не более 10 м/с, а во всасывающих - не более 2,8 м/с; диаметр во всасывающих трубопроводах определяют гидравлическим расчетом с учетом обеспечения кавитационного запаса применяемого пожарного насоса;
- определяется расход каждого оросителя, находящегося в принятой диктующей защищаемой площади орошения (с учетом того обстоятельства, что расход оросителей, установленных на распределительной сети, возрастает по мере удаления от диктующего оросителя) и суммарный расход оросителей, защищающих орошаемую ими площадь;
- производится проверка расчета распределительной сети спринклерной АУП из условия срабатывания такого количества оросителей, суммарный расход которых и интенсивность орошения на принятой защищаемой орошаемой площади составят не менее нормативных значений, приведенных в таблицах 5.1-5.3 настоящего СП. Если при этом защищаемая площадь будет менее указанной в таблицах 5.1-5.3, то расчет должен быть повторен при увеличенных диаметрах трубопроводов распределительной сети. При использовании распылителей интенсивность орошения или давление у диктующего распылителя назначаются по нормативно-технической документации, разработанной в установленном порядке;
- производится расчет распределительной сети дренчерной АУП из условия одновременной работы всех дренчерных оросителей секции, обеспечивающей тушение пожара на защищаемой площади с интенсивностью, не менее нормативной (таблицы 5.1-5.3 настоящего СП). При использовании распылителей интенсивность орошения или давление у диктующего распылителя назначаются по нормативно-технической документации, разработанной в установленном порядке;
- определяется давление в питающем трубопроводе расчетного участка распределительной сети, защищающей принятую орошаемую площадь;
- определяются гидравлические потери гидравлической сети от расчетного участка распределительной сети до пожарного насоса, а также местные потери (в том числе в узле управления) в этой сети трубопроводов;
- рассчитываются с учетом давления на входе пожарного насоса его основные параметры (давление и расход);
- подбирается по расчетному давлению и расходу тип и марка пожарного насоса.
В.2 Расчет распределительной сети
В.2.1 Компоновка оросителей на распределительном трубопроводе АУП чаще всего выполняется по симметричной, несимметричной, симметричной кольцевой или несимметричной кольцевой схеме (рисунок В.1).
В.2.2 Расчетный расход воды (раствора пенообразователя) через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяют по формуле
где q1 - расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;
K - коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, л/(с·МПа0,5);
Р - давление перед оросителем, МПа.
В.2.3 Расход первого диктующего оросителя 1 является расчетным значением Q1-2 на участке L1-2 между первым и вторым оросителями (рисунок В.1, секция А).
В.2.4 Диаметр трубопровода на участке L1-2 назначает проектировщик или определяют по формуле
где d1-2 - диаметр между первым и вторым оросителями трубопровода, мм;
Q1-2 - расход ОТВ, л/с;
μ - коэффициент расхода;
v - скорость движения воды, м/с (не должна превышать 10 м/с).
Диаметр увеличивают до ближайшего номинального значения по ГОСТ 28338.
В.2.5 Потери давления Р1-2 на участке L1-2 определяют по формуле
где Q1-2 - суммарный расход ОТВ первого и второго оросителей, л/с;
Kт - удельная характеристика трубопровода, л6/с2;
А - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра и шероховатости стенок, с2/л6.
В.2.6 Удельное сопротивление и удельная гидравлическая характеристика трубопроводов для труб (из углеродистых материалов) различного диаметра приведены в таблице В.1 и В.2.
В.2.7 Гидравлическое сопротивление пластмассовых труб принимается по данным производителя, при этом следует учитывать, что в отличие от стальных трубопроводов диаметр пластмассовых труб указывается по наружному диаметру.
В.2.8 Давление у оросителя 2
Р2=Р1+Р1-2.
В.2.9 Расход оросителя 2 составит
А - секция с симметричным расположением оросителей; Б - секция с несимметричным расположением оросителей; В - секция с симметричным кольцевым питающим трубопроводом; Г- секция с несимметричным кольцевым питающим трубопроводом; I, II, III - рядки распределительного трубопровода; a, b, ..., n, m - узловые расчетные точки
Схемы распределительной сети спринклерной или дренчерной АУП
Рисунок В.1
Таблица В.1
Удельное сопротивление при различной степени шероховатости труб
| Диаметр | Удельное сопротивление А, с2/л6 | |||
| Номинальный DN | Расчетный, мм | Наибольшая шероховатость | Средняя шероховатость | Наименьшая шероховатость |
| 20, 25 | 1,643 | 1,15 | 0,98 | |
| 0,4367 | 0,306 | 0,261 | ||
| 34,75 | 0,09386 | 0,0656 | 0,059 | |
| 0,04453 | 0,0312 | 0,0277 | ||
| 0,01108 | 0,0078 | 0,00698 | ||
| 0,002893 | 0,00202 | 0,00187 | ||
| 79,5 | 0,001168 | 0,00082 | 0,000755 | |
| 0,0002674 | 0,000187 | - | ||
| 0,00008623 | 0,0000605 | - | ||
| 0,00003395 | 0,0000238 | - |
Таблица В.2
Удельная гидравлическая характеристика трубопроводов
| Тип трубы | Номинальныйдиаметр DN | Наружныйдиаметр, мм | Толщинастенки, мм | Удельная характеристика трубопровода Кт, ×10–6 л6/с2 |
| Стальные электросварные (ГОСТ 10704-91) | 2,0 | 0,0755 | ||
| 2,0 | 0,75 | |||
| 2,2 | 3,44 | |||
| 2,2 | 13,97 | |||
| 2,2 | 28,7 | |||
| 2,5 | 11 0 | |||
| 2,8 | ||||
| 2,8 | ||||
| 2,8 | ||||
| 3,0 | ||||
| 2,8 | ||||
| 114* | 3,0* | |||
| 3,2 | ||||
| 133* | 3,5* | |||
| 3,2 | ||||
| 3,2 | ||||
| 3,2 | ||||
| 159* | 4,0* | |||
| 219* | 4,0* | |||
| 273* | 4,0* | |||
| 325* | 4,0* | |||
| 377* | 5,0* | |||
| Стальные водогазопроводные (ГОСТ 3262-75) | 21,3 | 2,5 | 0,18 | |
| 26,8 | 2,5 | 0,926 | ||
| 33,5 | 2,8 | 3,65 | ||
| 42,3 | 2,8 | 16,5 | ||
| 3,0 | 34,5 | |||
| 3,0 | ||||
| 75,5 | 3,2 | |||
| 88,5 | 3,5 | |||
| 3,5 | ||||
| 4,0 | ||||
| 4,0 | ||||
| 4,0 |
Примечание- Трубы с параметрами, отмеченными знаком «*», применяются в сетях наружного водоснабжения.
В.2.10 Особенности расчета симметричной схемы тупиковой распределительной сети В.2.10.1 Для симметричной схемы (рисунок В.1, секция А) расчетный расход на участке между вторым оросителем и точкой а, т. е. на участке 2-а, будет равен
Q2–а=q1+q2.
В.2.10.2 Диаметр трубопровода на участке L2–а назначает проектировщик или определяют по формуле
Диаметр увеличивают до ближайшего значения, указанного в ГОСТ 3262, ГОСТ 8732, ГОСТ 8734 или ГОСТ 10704.
В.2.10.3 По расходу воды Q2-а определяют потери давления на участке 2-а:
В.2.10.4 Давление в точке а составит
Ра=Р2+Р2-а.
В.2.10.5 Для левой ветви рядка I (рисунок В.1, секция А) требуется обеспечить расход Q2-а при давлении Ра. Правая ветвь рядка симметрична левой, поэтому расход для этой ветви тоже будет равен Q2-а, а следовательно, и давление в точке а будет равно Ра.
В.2.10.6 В итоге для рядка I имеем давление, равное Ра, и расход воды
QI=2Q2-а.
В.2.10.7 Диаметр трубопровода на участке Lа-b назначает проектировщик или определяют по формуле
Диаметр увеличивают до ближайшего номинального значения по ГОСТ 28338.
В.2.10.8 Гидравлическую характеристику рядков, выполненных конструктивно одинаково, определяют по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода.
В.2.10.9 Обобщенную характеристику рядка I определяют из выражения
В.2.10.10 Потери давления на участке а-b для симметричной и несимметричной схем (рисунок В.1, секции А и Б) находят по формуле
В.2.10.11 Давление в точке b составит
Рb=Pa+Pa–b.
В.2.10.12 Расход воды из рядка II определяют по формуле
В.2.10.13 Расчет всех последующих рядков до получения расчетного (фактического) расхода воды и соответствующего ему давления ведется аналогично расчету рядка II.
В.2.11 Особенности расчета несимметричной схемы тупиковой сети
В.2.11.1 Правая часть секции Б (рисунок В.1) несимметрична левой, поэтому левую ветвь рассчитывают отдельно, определяя для нее Ра и Q′3-а.
В.2.11.2 Если рассматривать правую часть 3-а рядка (один ороситель) отдельно от левой 1-а (два оросителя), то давление в правой части Р′а должно быть меньше давления Ра в левой части.
В.2.11.3 Так как в одной точке не может быть двух разных давлений, то принимают большее значение давления Ра и определяют исправленный (уточненный) расход для правой ветви Q3–а:
В.2.11.4 Суммарный расход воды из рядка I
QI=Q2-a+Q3-a.
В.2.12 Особенности расчета симметричной и несимметричной кольцевых схем
В.2.12.1 Симметричную и несимметричную кольцевые схемы (рисунок В.1, секции В и Г) рассчитывают аналогично тупиковой сети, но при 50% расчетного расхода воды по каждому полукольцу.
В.3 Гидравлический расчет АУП
В.3.1 Расчет спринклерных АУП проводится из условия
Qн£Qс,
где Qн - нормативный расход спринклерной АУП согласно таблицам 5.1-5.3 настоящего СП;
Qс - фактический расход спринклерной АУП.
В.3.2 Количество оросителей, обеспечивающих фактический расход Qс спринклерной АУП с интенсивностью орошения не менее нормативной (с учетом конфигурации принятой площади орошения), должно быть не менее
n³S/W,
где n - минимальное количество спринклерных оросителей, обеспечивающих фактический расход Qс всех типов спринклерных АУП с интенсивностью орошения не менее нормативной;
S - минимальная площадь орошения согласно таблице 5.1 настоящих норм;
W - условная расчетная площадь, защищаемая одним оросителем:
W=L2,
здесь L - расстояние между оросителями.
В.3.3 Ориентировочно диаметры отдельных участков распределительных трубопроводов можно выбирать по числу установленных на нем оросителей. В таблице В.3 указана взаимосвязь между диаметром распределительных трубопроводов, давлением и числом установленных спринклерных оросителей.
Таблица В.3
Ориентировочная взаимосвязь между наиболее часто используемыми диаметрами труб распределительных рядков, давлением и числом установленных спринклерных или дренчерных оросителей
| Номинальный диаметр трубы, DN | ||||||||||
| Количество оросителей при давлении 0,5 МПа и более | Более 150 | |||||||||
| Количество оросителей при давлении до 0,5 МПа | - | Более 140 |
В.3.4 Поскольку давление у каждого оросителя различно (самое низкое давление у диктующего оросителя), необходимо учитывать расход каждого из общего количества N оросителей.
В.3.5 Общий расход дренчерной АУП подсчитывают из условия расстановки необходимого количества оросителей на защищаемой площади.
В.3.6 Суммарный расход воды дренчерной АУП рассчитывают последовательным суммированием расходов каждого из оросителей, расположенных в защищаемой зоне:
где Qд - расчетный расход дренчерной АУП, л/с;
qn - расход n-го оросителя, л/с;
n - количество оросителей, расположенных в орошаемой зоне.
В.3.7 Расход QАУП спринклерной АУП с водяной завесой
QАУП=Qс+Qз,
где Qс - расход спринклерной АУП;
Qз - расход водяной завесы.
В.3.8 Для совмещенных противопожарных водопроводов (внутреннего противопожарного водопровода и автоматических установок пожаротушения) допустима установка одной группы насосов при условии обеспечения этой группой расхода Q, равного сумме потребности каждого водопровода:
Q=QАУП+QВПВ,
где QАУП, QВПВ - расходы соответственно водопровода АУП и внутреннего противопожарного водопровода.
В.3.9 Расход пожарных кранов принимается по [2] (таблицы 1-2).
В.3.10 В общем случае требуемое давление пожарного насоса складывается из следующих составляющих:
Рн=Рг+Рв+∑Рм+Руу+Рд+Z-Pвх=Pтр-Pвх,
где Рн - требуемое давление пожарного насоса, МПа;
Рг - потери давления на горизонтальном участке трубопровода АБ, МПа;
Рв - потери давления на вертикальном участке трубопровода БД, МПа;
Рм - потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях Б и Д), МПа;
Руу - местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), МПа;
Рд - давление у диктующего оросителя, МПа;
Z - пьезометрическое давление (геометрическая высота диктующего оросителя над осью пожарного насоса), МПа; Z=Н/100;
Pвх - давление на входе пожарного насоса, МПа,
Pтр - давление требуемое, МПа.
1 - водопитатель; 2 - ороситель; 3 - узел управления; 4 - подводящий трубопровод; Рг - потери давления на горизонтальном участке трубопровода АБ; Pв - потери давления на вертикальном участке трубопровода БД; Рм - потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях Б и Д); Руу - местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах); Ро - давление у диктующего оросителя; Z – пьезометрическое давление; Pтр - давление требуемое
Расчетная схема установки водяного пожаротушения
Рисунок В.2
В.3.11 От точки n (рисунок В.1, секции А и Б) или от точки m (рисунок В.1, секции В и Г) до пожарного насоса (или иного водопитателя) вычисляют потери давления в трубах по длине с учетом местных сопротивлений, в том числе в узлах управления (сигнальных клапанах, задвижках, затворах).
В.3.12 Гидравлические потери давления в диктующем питающем трубопроводе определяют суммированием гидравлических потерь на отдельных участках трубопровода по формулам:
где ΔРi - гидравлические потери давления на участке Li, МПа;
Q - расход ОТВ, л/с;
Kт - удельная характеристика трубопровода на участке Li, л6/с2;
А - удельное сопротивление трубопровода на участке Li, зависящее от диаметра и шероховатости стенок, с2/л6.
В.3.13 Потери давления в узлах управления установок РУУ, м, определяются по формуле
- в спринклерном
РУУс=ξУУсγQ2=(ξкс+ξз)γQ2;
- в дренчерном
РУУд=ξУУдγQ2=(ξкд+2ξз)γQ2,
где ξУУс, ξУУд, ξкс, ξкд, ξз - коэффициенты потерь давления соответственно в спринклерном и дренчерном узле управления, в спринклерном и дренчерном сигнальном клапане и в запорном устройстве (принимается по технической документации на узел управления в целом или на каждый сигнальный клапан, затвор или задвижку индивидуально);
γ - плотность воды, кг/м3;
Q - расчетный расход воды или раствора пенообразователя через узел управ-
ления, м3/ч.
В.3.14 В приближенных расчетах местные сопротивления (в том числе с учетом потерь в узле управления) принимают равными 20% сопротивления сети трубопроводов; в пенных АУП при концентрации пенообразователя до 10% вязкость раствора не учитывают.
В.3.15 Расчет ведут таким образом, чтобы давление у узла управления не превышало 1 МПа, если иное не оговорено в технических условиях.
В.3.16 С учетом выбранной группы объекта защиты (приложение Б настоящего СП) по таблице 5.1принимают продолжительность подачи огнетушащего вещества.
В.3.17 Продолжительность работы внутреннего противопожарного водопровода, совмещенного с АУП, следует принимать равной времени работы АУП.
Приложение Г
(рекомендуемое)