Одной из современных тенденций, прослеживающихся при строительстве складских, производственных, торговых, развлекательных и других объектов, является увеличение занимаемых ими площадей, что влечет за собой рост пожарной нагрузки, увеличение длины путей эвакуации и, как следствие, увеличение пожарной опасности и возможного ущерба от пожара.
В последние несколько лет в различных документах, направленных на снижение пожарной опасности, в том числе в технических условиях, отражающих специфику противопожарной защиты объекта, технических решениях в области противопожарной безопасности, различных компенсирующих мероприятиях все чаще встречается такое техническое решение, как дренчерная завеса. При этом отсутствует опыт эксплуатации таких завес (хотя длина некоторых из них достигает несколько сотен метров), отсутствует информация о выполнении дренчерными завесами своих функций при реальных пожарах. В нормативных документах вопросы необходимости применения, особенности проектирования таких завес отражены недостаточно. Мало исследованы возможности использования дренчерных завес как компенсирующих мероприятий для предотвращения распространения огня, дыма за пределы дренчерной завесы. Анализу существующих представлений об эффективности применения дренчерных завес и посвящается настоящая статья.
1. Сущность, назначение, классификация и область применения дренчерных завес
ГОСТ [1] дает понятия водяных завес и их физических параметров:
Водяная завеса: поток воды или ее растворов, препятствующий распространению через него пожара и / или способствующий предупреждению прогрева технологического оборудования до предельно допустимых температур.
Ширина завесы: фронтальная протяженность защищаемой площади, в пределах которой обеспечивается заданное значение удельного расхода.
Глубина завесы: перпендикулярная к ширине завесы протяженность защищаемой площади, в пределах которой обеспечивается заданный удельный расход.
Удельный расход водяной завесы: расход, приходящийся на один погонный метр ширины завесы в единицу времени.
Водяные завесы выполняют функции охлаждения и предотвращения распространения пожара и его опасных факторов (ОФП) через оконные, дверные и технологические проемы, за пределы защищаемого оборудования, зоны или помещений, а также для обеспечения безопасных условий для эвакуации людей из горящих помещений. Таким образом, водяные завесы могут выполнять раздельно или в совокупности две основные функции:
- экранирование тепловых потоков, дыма и токсичных продуктов горения с целью исключения распространения пожара и его опасных факторов за пределы водяных завес;
- охлаждение технологического оборудования с целью исключения нагрева его конструкций до предельно допустимых температур.
Водяные завесы подразделяются объемные, контактные и поверхностные.
Объемная завеса — пленочный, капельный или струйный поток, направленный непосредственно оросителем по вертикальной плоскости защищаемого пространства, обеспечивающий неприемлемые условия для распространения через него пожара.
Контактная завеса — поток, направленный непосредственно оросителем на преграду, с которой жидкость в раздробленном (капельном или струйном) виде падает вниз под действием гравитационных сил в атмосфере окружающей среды, и обеспечивает неприемлемые условия для распространения через него пожара.
Поверхностная завеса — поток, направленный непосредственно оросителем на преграду, по которой жидкость в раздробленном (капельном или струйном) или пленочном виде стекает вниз под действием гравитационных сил по защищаемой поверхности, и способствующий предупреждению прогрева технологического оборудования до предельно допустимых температур.
Примером объемных завес являются водяные завесы, устраиваемые для защиты театральных занавесей, примером контактных — завесы для оконных проемов, примером поверхностных — завесы для орошения резервуаров, причем в последнем случае на горящем резервуаре реализуется функция охлаждения стенок, а на смежном с горящим — функция экранирования теплового потока.
Дренчерные завесы можно классифицировать:
по области их применения:
1.1. в театрах, для защиты проемов портала сцены, арьерcцены, карманов сцены, склада декораций [4 ].
Дренчеры устанавливают под колосниками сцены и арьерсцены, под нижним ярусом рабочих галерей и соединяющими их нижними переходными мостиками, в сейфе скатанных декораций и во всех проемах сцены, включая проемы портала, карманов и арьерсцены, а также части трюма, занятой конструкциями встроенного оборудования сцены и подъемно-опускных устройств. Орошение противопожарного занавеса следует предусматривать со стороны сцены. Расстановку дренчерных оросителей производят, исходя из следующих условий: расход воды на орошение проемов сцены принимается 0,5 л / с на 1 м проема, на орошение портала сцены — не менее 0.5 л / с на 1 м ширины портала при его высоте до 7.5 м и 0.7 л / с на 1 м при высоте более 7.5.
1.2. вместо противопожарных стен 1-го типа для деления зданий на пожарные отсеки в общественных, административных и других зданиях (рис. 1).
Рис.1. Дренчерная завеса в торговом центре
В зданиях вокзалов вместо противопожарных стен допускается устройство водяных дренчерных завес в две нити, расположенных на расстоянии 0.5 м и обеспечивающих интенсивность орошения не менее 1 л / с на 1 м длины завес. Время работы завес — не менее 1 ч.
1.3. для сообщения помещений для хранения автомобилей на этаже с помещениями другого назначения в стоянках автомобилей [3].
Сообщение помещений для хранения автомобилей на этаже с помещениями другого назначения или смежного пожарного отсека допускается через тамбуршлюз с подпором воздуха при пожаре или с устройством дренчерной завесы над проемом со стороны автостоянки.
1.4. для защиты постоянно открытых технологических проемов в производственных и складских зданиях.
При невозможности устройства в противопожарных преградах дверей, ворот, люков и клапанов — в противопожарных преградах, отделяющих помещения категории В от других помещений, следует предусматривать комплекс мероприятий по предотвращению распространения пожара и проникания горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, пыли, волокон, способных образовывать взрывоопасные концентрации, в смежные этажи и помещения. Эффективность этих мероприятий должна быть обоснована.
1.5. в местах примыкания эвакуационных лестниц к галереям и эстакадам поперек конвейерных лент в складах лесных материалов, а также в местах примыкания галерей и эстакад к зданиям [5].
В местах примыкания галерей и эстакад к зданиям и помещениям категорий А, Б и В, перегрузочным узлам следует предусматривать дренчерные завесы с расходом воды не менее 1 л / с на 1 м ширины проема либо открытые тамбур-шлюзы длиной не менее 4 м, оборудованные автоматическими установками пожаротушения с расходом воды 1 л / с на 1 м2 пола тамбура. В местах примыкания эвакуационных лестниц к галереям и эстакадам поперек конвейерных лент следует предусматривать дренчерные завесы с сухотрубами диаметром 77 мм, оборудованными пожарными соединительными головками для подключения пожарных машин.
1.6. для отделения технологической площадки от танкеров на причальных комплексах [9] для перевалки нефти и нефтепродуктов (рис. 2);
Рис.2. Дренчерная завеса на причальном комплексе
1.7. для охлаждения горящего и соседних резервуаров [2] в резервуарных парках (рис.3).
Стационарная установка охлаждения резервуара состоит из горизонтального секционного кольца орошения (оросительного трубопровода с устройствами для распыления воды), размещаемого в верхнем поясе стенок резервуара, сухих стояков и горизонтальных трубопроводов, соединяющих секционное кольцо орошения с сетью противопожарного водопровода, и задвижек с ручным приводом обеспечения подачи воды при пожаре на охлаждение всей поверхности резервуара и любой ее четверти или половины (считая по периметру) в зависимости от расположения резервуаров в группе.
Рис. 3. Охлаждение резервуаров
1.8. в саунах [6,7,8,14];
Помещение парильной следует оборудовать по периметру дренчерным устройством (из перфорированных сухотрубов, присоединенных к внутреннему водопроводу) с управлением перед входом в парильную.
по виду использованных оросителей [10,11]:
- специальные оросители для дренчерных завес в проемах (рис. 4);
- специальные оросители для дренчерных завес на причальных комплексах;
- обычные дренчеры;
Рис. 4. Дренчерный ороситель
по виду пуска:
- автоматический пуск от автоматической установки пожаротушения и / или от автоматической пожарной сигнализации;
- ручной дистанционный пуск от кнопки дистанционного пуска (электрический);
- ручной местный пуск от кнопки ручного пуска (электрический) и / или от крана включения завесы (механический);
по нормативной интенсивности:
- 1 л / с на 1 м длины завесы (стандартно для большинства объектов);
- 0,7 л / с на 1 м длины завесы (используется в театрах);
- 0,5 л / с на 1 м длины завесы (используется в театрах);
- индивидуально для объекта в соответствии с согласованными Техническими условиями, техническими решениями, компенсирующими мероприятиями.
2. Дренчерная завеса как компенсирующее отступления от противопожарных норм мероприятие. Особенности применения дренчерных завес
В больших по площади торгово-развлекательных центрах, гипермаркетах в последние 10 лет, для того чтобы не выделять противопожарными стенами 1-го типа (REI150) пожарные отсеки и сохранить необходимую торговую или другую площадь, широко стали применяться дренчерные завесы. Длина реально проектируемых сегодня дренчерных завес, используемых в качестве компенсирующего мероприятия вместо противопожарных стен, достигает 250 м. При этом «предел огнестойкости», если так можно выразиться, дренчерной завесы, работающей по проекту, — 1 час, в лучшем случае EI60. Причем реальных исследований и огневых испытаний, подтверждающих хотя бы эти данные, проектировщиками и заказчиками не проводится. Предположим ситуацию пожара в торговом центре с хранением товара на витринах или стеллажах. Сможет ли дренчерная завеса сдерживать пожар при горении витрин или стеллажей в случае, если завеса расположена перпендикулярно им? А если завеса расположена параллельно стеллажам, и в результате металлические конструкции стеллажей через 8-15 минут развития пожара не смогли удерживать товары, и горящие товары рассыпались по торговому залу, в том числе и перелетев через дренчерную завесу? Продолжат ли они гореть в другом пожарном отсеке? Сможет ли вообще дренчерная завеса сдерживать пожар как противопожарная стена 1-го типа?
Среди проектировщиков и архитекторов отсутствует единое мнение, есть ли необходимость суммировать площади нескольких этажей, когда они объединены открытым проемом или атриумом с открытыми лестницами, эскалаторами и лифтами. Существуют технические решения ограждать открытые проемы по периметру дренчерными завесами. В этом случае с большой долей вероятности пламя, дым и токсичные продукты горения не проникнут с горящего этажа на другие этажи через открытые проемы или атриум. Однако встречаются и варианты, в которых предлагается увеличить количество спринклеров по периметру открытых проемов. Неочевидна не только эффективность, но и целесообразность такого технического решения.
При нормативной интенсивности орошения расход воды численно равен ширине постоянно открытого проема, в некоторых случаях несколько сотен литров в секунду. Например, работа дренчерной завесы в течение одного часа для защиты проема 100 м потребует расхода воды 100 л / с. Это повлечет за собой установку насосов электрической мощностью 150-200 кВт и резервуара 400 м3. При этом необходимо также учитывать, что расход дренчерной завесы необходимо суммировать с расходом воды на спринклерную установку пожаротушения и на пожарные краны внутреннего противопожарного водопровода.
Проектировщиками и заказчиками должен приниматься во внимание тот факт, что при пожаре в защищаемое помещение будет вылито те же 400 м3 воды.
Необходимо отметить, что не распространено так широко применение защитных экранов, спускающихся с перекрытия, которые могли бы быть особенно эффективны в сочетании с дренчерными завесами.
Для проектирования и применения дренчерных завес во всех других случаях, кроме [2–9], особенно в качестве компенсирующего мероприятия, организациями, имеющими лицензию, должны быть разработаны Технические условия, отражающие специфику противопожарной защиты конкретного объекта. Технические условия должны быть согласованы с ГПН МЧС России.
3. Методика проектирования и расчета дренчерных завес
Структурная схема типовой дренчерной завесы изображена на рис. 5. Методика расчета дренчерных завес приведена в [10, 11, 13]. Специальные оросители для дренчерных завес выпускаются Бийским заводом «Спецавтоматика», а также ведущими производителями пожарно-технического оборудования в мире, хотя в отечественной практике часто встречаются случаи проектирования водяных дренчерных завес на оросителях общего назначения. При выборе основных характеристик оросителя [10, 11] необходимо провести перерасчет интенсивности орошения в удельный расход, приходящийся на 1 м ширины завесы.
Рис.5. Схема дренчерной завесы: 1 – специальный дренчер; 2 – ширина проема в противопожарной преграде; 3 – реле потока; 4 – клапан (включение дренчерной завесы автоматически); 5 – кран (включение дренчерной завесы вручную на месте); 6 – прибор управления пожарный; 7 – кнопка дистанционного пуска (включение дренчерной завесы вручную дистанционно)
При этом нормативным параметром является интенсивность орошения, а проектными параметрами — вид оросителя, напор на оросителе, расстояние между оросителями, диаметр трубопровода, на котором размещены оросители, высота установки оросителей.
Для создания водяных завес используются оросители общего назначения или специальные оросители. Оросители для водяных завес обеспечивают как короткие, так и достаточно протяженные зоны орошения, т.е. орошаемая ими зона в зависимости от объекта защиты может приобретать любые размеры как по ширине, так по длине и по высоте. Основным гидравлическим параметром водяных завес является удельный расход.
Под удельным расходом понимается:
— для пространственных и контактных завес — расход, приходящийся на 1 м ширины завесы или проема;
— для поверхностных завес — расход, приходящийся на 1 м длины завесы.
Нормативное значение удельного расхода зависит от конкретных объектов защиты. Согласно СНиП 2.04.09-84 для производственных, административных и жилых зданий удельный расход должен быть не менее 1л/с•м, по СНиП 2.08.02 для культурно-зрелищных учреждений — в пределах (0,5-0,7) л/с•м, по СНиП 2.11.03-93 для орошения резервуаров с нефтепродуктами должен быть в пределах (0,2 — 0,75) л/с•м, а при горении в обваловании максимальное значение удельного расхода составляет 1-1,1 л/с•м. Сравнительную оценку эффективности различных типов оросителей между собой можно осуществлять по ширине гарантированной завесы, в пределах которой должен быть одинаковым удельный расход.
Согласно НПБ 88 и СНиП 2.08.02 давление в наиболее удаленном и высоко расположенном оросителе должно быть не менее 0,05 МПа. По существу это требование неправомерно, т.к. любой ороситель независимо от его места расположения должен обеспечить необходимый удельный расход. Поэтому величина давления должна определяться из расчета, чтобы при срабатывании оросителя в защищаемой зоне поддерживались требуемые условия орошения.
Несмотря на отсутствие статистических данных, результатов экспериментов одним из основных компенсирующих мероприятий, направленных на снижение пожарной опасности при значительном превышении площадей пожарных отсеков, является применение дренчерных завес, разделяющих помещения большой площади. Завесы получили широкое распространение, поскольку других возможностей увеличить площадь пожарного отсека, в том числе нормативных, у проектировщиков сегодня попросту нет.
Литература
- ГОСТ 54043-2002. Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытаний.
- СНИП 2.11.03-93. Склады нефти и нефтепродуктов. Противопожарные нормы.
- СНИП 21-02-99*. Стоянки автомобилей.
- СНИП 2.08.02-89*. Общественные здания и сооружения.
- СНИП 21?03-2003. Склады лесных материалов. Противопожарные нормы.
- СНИП 2.08.01-89*. Жилые здания.
- СНИП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные.
- ТСН 21-303-2003. Жилые здания. Требования пожарной безопасности.
- ВСН 12-87. Причальные комплексы для перегрузки нефти и нефтепродуктов.
- Мешман Л. М., Цариченко С. Г., Былинкин В. А., Алешин В. В., Губин Р. Ю. Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения /Под общ. ред. Н. П. Копылова. — М.: ВНИИПО МЧС РФ, 2002. — 413 с.
- Мешман Л. М., Цариченко С. Г., Былинкин В. А. и др. Оросители водяных и пенных автоматических установок пожаротушения /Под общ. ред. Н. П. Копылова. — М.: ВНИИПО, 2002. — 315 с.
- НПБ 88-2001*. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования.
- Ороситетель дренчерный для водяных завес «ЗВН»: Пособие по применению. — Бийск: ЗАО «ПО «Спецавтоматика», 2005.
- СНИП 31-05-2003. Общественные здания административного назначениия.
Порядок проектирования дренчерных завес с использованием оросителей марки «ЗВН» производства ЗАО «ПО «Спецавтоматика»
Данный документ носит рекомендательный характер и определяет последовательность расчета необходимого количества оросителей марки «ЗВН» и расстояний между ними для защиты проемов высотой до 2,5 м и любой протяженности в соответствии с главным требованием НПБ 88-2001* (п. 4.24.), касающегося завес: «Расстояние между оросителями дренчерных завес следует определять из расчета расхода воды или раствора пенообразователя 1,0 л/с на 1 м ширины проема».
Порядок проектирования
1. Выбрать тип оросителя «ЗВН» («3», «5» или «8»), принимая во внимание коэффициент производительности оросителя и ширину защищаемого проема:
— до 2 м – любой тип;
— от 2 м до 4 м – «ЗВН-5» или «ЗВН-8»;
— свыше 4 м – «ЗВН-8».
2. По таблице технических характеристик на конкретный ороситель (далее по тексту – «таблица») принять уровень давления Р (свободного напора) перед диктующим оросителем.
3. Из таблицы для оросителя выбрать ширину B (м) завесы при давлении Р и высоте установки Н (2 м или 2,5 м).
4. Определить расчетным путем расход через диктующий ороситель по формуле:
где Q – расход, л/с;
К – коэффициент производительности;
Р – принятое в п.2 давление, МПа.
5. Для оросителя выбрать из таблицы значение интенсивности I (среднего удельного расхода) на 1 м ширины завесы (учитывая Р и Н), или определить интенсивность по формуле:
I = Q / В , (л/м*с).
6. Определить, исходя из требования «1,0 л/с на 1 м ширины проема», требуемое минимальное количество оросителей n для защиты левой и правой сторон проема по формуле:
n = 1 / I , (шт.).
Примечания.
1. Полученное значение необходимо округлить в большую сторону до ближайшего целого числа.
2. При ширине проема менее 4 м для оросителей «ЗВН-8» на данном этапе сразу принимается количество n+1 за значение N (см. ниже п. 9), а расстояние (шаг) между оросителями, высчитывается из условия расположения всех оросителей над проемом.
7. Принять расстояние lкр (м) от края проема до первого оросителя, соблюдая условие перекрытия завесой угла проема (т.е., учитывая угол распыла из оросителя при давлении Р) и при высоте установки оросителей относительно верхнего края проема h (м):
— при h = 0 (оросители на уровне верхнего края проема) принять lкр= 0;
— при h = 0,25 м — lкр= 0,35 м (для «ЗВН-3» — lкр= 0,1 м);
— при h = 0,5 м — lкр= 0,7 м (для «ЗВН-3» — lкр= 0,2 м).
Примечание. Для проемов шириной менее 3 м рекомендуется принимать lкр=0.
8. Определить максимальное расстояние (шаг) l между оросителями n (см. п. 6) по формуле (обозначение величин – см. выше):
, (м).
9. Определить максимальное количество оросителей N (шт.) по длине проема L (м) по формуле:
Примечание. Полученное значение необходимо округлить в большую сторону до ближайшего целого числа.
10. Скорректировать значения lкр (справа и слева), чтобы они были равны, а оросители симметрично, относительно центра проема, расставлены на расстоянии l.
11. Уточнить количество оросителей N. Если значение h принято от 0,25 м до 0,5 м, а количество оросителей N ? 2п+3, то допускается средние оросители устанавливать через один с шагом 2 l.
12. Если стена между отсеками противопожарная (например, кирпичная или бетонная), то допускается устанавливать оросители в 2 ряда (по обе стороны стены), при этом расстояние между рядами оросителей должно быть не более 0,5 м.
13. Произвести гидравлический расчет секции и подобрать соответствующее оборудование.
Приложение
Пример расчета дренчерной секции-завесы
Требуется определить количество оросителей и рассчитать расстояния между ними для защиты проема высотой 2 м и шириной 10 м.
1. Выбираем оросители «ЗВН-8» с коэффициентом производительности К=0,19.
>2. Принимаем по таблице характеристик оросителя Р=0,4 МПа.
3. Оросители будем устанавливать на высоте 2,5 м над уровнем пола. Ширина завесы одного оросителя В составляет 7 м.
4. Расход через диктующий ороситель вычислим по формуле. Получим Q=1,2 л/с.
5. Рассчитаем значение интенсивности по формуле. Получим I=0,17 л/м*с.
6. Определим минимальное количество оросителей п для защиты правой и левой сторон проема. Округлив результат до ближайшего большего целого получим п=6 шт.
7. Высота установки оросителей над проемом h = 0,5 м, следовательно примем lкр= 0,7 м.
8. Определим шаг установки оросителей по краям проема – получим l=0,56 м.
9. Определим количество оросителей по ширине всего проема. Опять же округлив, получим N=17 шт.
10. Скорректируем расстояния до крайних оросителей относительно проема. Получим расстояния lкр=1/2 * (10м – 16 l) = 0,5 м.
11. Уточним количество оросителей N. В нашем случае выполняется условие N ? 2п+3, поэтому из схемы установки оросителей следует убрать 3 шт., а 2 оросителя установить через расстояние 2l = 1,1 м.
Результат решения графически представлен на рисунке 1.
Также, на рисунке 2, представлен фрагмент середины завесы при том же расчете, но с большой шириной проема L. Оросители, в соответствии с п.11 расчета, установлены на расстоянии 2l = 1,1 м. Как видно из рисунка, любой участок проема находится под действием не менее 6 оросителей (т.е. минимального количества оросителей, равным п, для которого рассчитана совокупная интенсивность I не менее 1 л/м*с (см. п.6)).
Приложение
Рисунок 1. Результат расчета
Рисунок 2. Фрагмент середины завесы с оросителями, установленными с шагом 2l.
