Document 2001915

НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДОВ
ВОДЫ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ
В ВЫСОТНЫХ СТЕЛЛАЖНЫХ
СКЛАДАХ
УДК 614.844.2
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
настоящее время основ
ными исходными харак
теристиками, по которым
осуществляется расчет расхода воды для
автоматических установок пожароту
шения (АУП), являются нормативные
значения интенсивности орошения или
давления у диктующего оросителя. Ин
тенсивность орошения используется в
нормативных документах безотноситель
но конструкции оросителей, а давление –
применительно только к конкретному ти
пу оросителя.
Значения интенсивности орошения
приведены в СП 5.13130 [1] для всех групп
помещений, в том числе складских зда
ний. При этом подразумевается примене
ние спринклерной АУП под покрытием
здания.
Однако принятые значения интенсив
ности орошения в зависимости от группы
помещений, высоты складирования и ви
да огнетушащего вещества, приведенные
в таблице 5.2 СП 5.13130 [1], не подда
ются логике. Например, для группы поме
щений 5 с увеличением высоты склади
рования от 1 до 4 м (на каждый метр
высоты) и от 4 до 5,5 м пропорционально
возрастает и интенсивность орошения во
дой на 0,08 л/(с·м2).
Казалось бы, что аналогичный подход
к нормированию подачи огнетушащего
вещества на тушение пожара должен рас
пространяться и на другие группы поме
щений и на тушение пожара раствором
пенообразователя, однако этого не на
блюдается.
Например, для группы помещений 5
при использовании раствора пенообра
зователя 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 скла
дировании 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 состав
ляет 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 высо
те складирования свыше 45,5 м интен
сивность орошения изменяется на
0,1 л/(с·м2) и составляет 0,50 л/(с·м2).
Вместе с тем, при использовании раство
ра пенообразователя интенсивность оро
шения 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 все
го хранится в коробках. В этом случае при
тушении пожара струи огнетушащего ве
щества непосредственно на зону горения,
как правило, не воздействуют (исключе
ние составляет пожар на самом верхнем
ярусе). Часть воды, диспергируемая из
оросителя, растекается по горизонталь
ной поверхности коробок и стекает вниз,
остальная часть, не падающая на коробки,
образует вертикальную защитную завесу.
Частично косые струи попадают в свобод
ное внутристеллажное пространство и
смачивают товары, не упакованные в ко
робки, или боковую поверхность коро
бок. Поэтому, если для открытых поверх
ностей зависимость интенсивности
орошения от вида пожарной нагрузки и
ее удельной нагрузки не вызывает сомне
ний, то при тушении стеллажных складов
эта зависимость не проявляется столь за
метно.
Тем не менее, если допустить некото
рую пропорциональность в приращении
интенсивности орошения в зависимости от
,
(1)
где iдикт – интенсивность орошения диктующим оросителем в
зависимости от высоты складирования и высоты помещения,
л/(с·м2);
i5,5 – интенсивность орошения диктующим оросителем при вы
соте 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 состав
ляет 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 поме
щений 6 (по аналогии с СП 5.13130).
Значение коэффициента вариации высоты помещения l при
ведено в таблице 2.
При выполнении гидравлических расчетов распределитель
ной сети АУП необходимо по расчетной или нормативной интен
сивности орошения (согласно СП 5.13130) определять давление
у диктующего оросителя. Давление у оросителя, соответствую
щего искомой интенсивности орошения, можно определить толь
ко по семейству эпюр орошения. Но производители оросителей,
как правило, эпюры орошения не представляют.
Поэтому проектировщики испытывают неудобство при при
нятии решения о проектном значении давления у диктующего
оросителя. Кроме того, непонятно, какую высоту для определе
ния интенсивности орошения принимать за расчетную: рассто
яние между оросителем и полом или между оросителем и верх
ним уровнем расположения пожарной нагрузки. Также неясно,
как определять интенсивность орошения: на площади круга ди
аметром, равным расстоянию между оросителями, или на всей пло
щади, орошаемой оросителем, либо с учетом взаимного ороше
ния смежными оросителями.
Для противопожарной защиты высотных стеллажных складов
в настоящее время начинают широко использоваться спринк
лерные АУП, оросители которых размещаются под покрытием
склада. Такое техническое решение требует большого расхода
воды. Для этих целей применяются специальные оросители как
отечественного производства, например, СОБР17, СОБР25, так
и зарубежного, например, ESFR17, ESFR25, VK503, VK510 с диа
метром выходного отверстия 17 или 25 мм.
В СТО [2] на оросители СОБР, в проспектах на оросители ESFR
фирм Tyco [3] и Viking [4], основным параметром является дав
ление у оросителя в зависимости от его типа (СОБР17, СОБР25,
ESFR17, ESFR25, VK503, VK510 и т.п.), от вида хранимых товаров,
высоты складирования и высоты помещения. Такой подход удо
бен для проектировщиков, т.к. исключает необходимость поис
ка сведений по интенсивности орошения.
В то же время можно ли независимо от конкретной конструк
ции оросителя использовать какойто обобщенный параметр для
оценки возможности использования любых конструкций ороси
телей, разрабатываемых в будущем? Оказывается, можно, если ис
пользовать в качестве ключевого параметра давление или рас
ход диктующего оросителя, а в качестве дополнительного –
интенсивность орошения на заданной площади при стандарт
ной высоте установки оросителя и стандартном давлении (со
гласно ГОСТ Р 51043 [5]). Например, можно воспользоваться зна
чением интенсивности орошения, полученной в обязательном
порядке при сертификационных испытаниях оросителей специ
ального назначения: площадь, на которой проводится опреде
ление интенсивности орошения, для оросителей общего назна
чения 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 интен
сивность орошения должна быть не менее приведенной в таб
лице 3.
Истинная интенсивность орошения АУП при взаимодействии
смежных оросителей в зависимости от их типа и расстояния меж
ду ними может превышать интенсивность орошения диктующе
го оросителя в 1,52,0 раза.
Применительно к высотным складам (с высотой складиро
вания более 5,5 м) для вычисления нормативного значения рас
хода диктующего оросителя можно принять два исходных усло
вия:
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 интенсив
ность орошения составляет не менее 0,5 л/(с·м2) и общий расход
не менее 90 л/с. Расход диктующего оросителя общего назна
чения по нормам СП 5.13130 при такой интенсивности орошения
составляет не менее 6,5 л/с.
Вторая реперная точка (максимальная) устанавливается на ос
новании данных, приведенных в технической документации на
оросители СОБР [2] и ESFR[3].
При примерно равных расходах оросителей СОБР17, ESFR17,
VK503 и СОБР25, ESFR25, VK510 для тождественных характери
стик склада СОБР17, ESFR17, VK503 требуют более высокого
давления. Согласно [24] для всех типов ESFR (кроме ESFR25) 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 гидрав
лические параметры оросителей СОБР25, ESFR25, VK510.
Для групп помещений 5 и 6 (по СП 5.13130[1]) высотных
Таблица 1
Высота складирования h, м
До 5,5 м вкл.
Св. 5,5 м до 14 м вкл.
Коэффициент вариации
высоты складирования w, л/(с·м3),
для групп помещений по СП 5.13130 [1]
5
6
0
0
0,019
0,024
Таблица 2
Высота помещения Н, м
До 10 м вкл.
Св. 10 до 14 м вкл.
Коэффициент вариации высоты помещения l
l=0
l = 0,05(Н –10)
Таблица 3
Давление, МПа
0,1
0,3
Интенсивность орошения, л/(с·м2),
при коэффициенте производительности К, л/(с·м вод. ст.0,5)
К = 1,26
К = 1,89
0,25
0,38
0,37
0,61
№ 3, 2011
высоты складирования и высоты помещения, то интенсивность
орошения становится возможным определять не через дискрет
ные значения высоты складирования и высоты помещения, как
это представлено в СП 5.13130 [1], а через непрерывную функ
цию, выраженную уравнением
АЛГОРИТМ БЕЗОПАСНОСТИ
ПОЖАРОТУШЕНИЕ
15
№ 3, 2011
АЛГОРИТМ БЕЗОПАСНОСТИ
16
стеллажных складов уравнение для расчета расхода диктующе
го оросителя водяных АУП предлагается вычислять по формуле
qдикт = [q5 ,5 + α(h − 5, 5)]⋅[1 + β(H − 6, 5)] ,
(3)
где qдикт – расход диктующего оросителя в зависимости от вы
соты 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;
a – коэффициент вариации высоты складирования, л/(с·м3);
h – высота складирования, м;
b – коэффициент вариации высоты помещения, м1;
H – высота помещения, м.
При высоте складирования 12,2 м и высоте помещений 13,7 м
давление у диктующего оросителя ESFR25 должно быть не менее:
согласно NFPA13 [6] 0,28 МПа, согласно FM 89 [7] и
FM 22 [8] 0,34 МПа. Поэтому расход диктующего оросителя для
группы помещений 6 принимаем с учетом давления по FM, т.е.
0,34 МПа:
qESFR = 10KРФ p
K РФ =
(2)
K ISO 360
=
= 1, 89 л/(с·м вод.ст.0,5)
190 190
[9]
qESFR = 10 ⋅ 1, 89 0 , 34 ≈ 11 л/c ,
где qESFR – расход оросителя ESFR25, л/с;
К РФ – коэффициент производительности в размерности по
Таблица 4
Высота складирования h, м
до 5,5 м вкл.
от 5,5 м до 14 м вкл.
Коэффициент вариации высоты
складирования a, л/(с·м3), для групп
помещений по СП 5.13130 [1]
a=0
a = 0,19
Таблица 5
Высота помещений Н, м
до 6,5 м вкл.
от 6,5 до 14 м вкл.
Коэффициент вариации высоты
помещения b, м-1
b=0
b = 0,06
Таблица 6
Высота
складироваПараметры
ния/высота
помещения
Давление, МПа
12,2/13,7
Расход, л/с
Давление, МПа
10,7/12,2
Расход, л/с
Давление, МПа
9,1/10,7
Расход, л/с
Давление, МПа
7,6/9,7
Расход, л/с
Давление, МПа
7,6/9,1
Расход, л/с
5,5/10
Расход, л/с
ESFR-25
[6] [7-8]
0,28 0,34
10,0 11,0
0,17 0,28
7,8 10,0
0,14 0,21
7,1
8,7
0,14 0,21
7,1
8,7
0,1 0,14
6,0
7,1
Расчетное значеСОБР-25 ние расхода, л/с,
по формуле (3)
[2]
группа 5 группа 6
0,34
11,1
9,4
11,2
0,28
10,1
8,4
10,1
0,21
8,8
7,5
9,0
0,21
8,8
6,8
8,2
0,14
7,2
6,6
8,0
5,3
6,5
ГОСТ Р 51043 [5], л/(с·м вод.ст.0,5);
КISO – коэффициент производительности в размерности по
ISO 61827 [10], л/(мин·бар0,5);
р – давление у оросителя, МПа.
Расход диктующего оросителя для группы помещений 5 при
нимаем аналогичным образом по формуле (2) с учетом давления
по NFPA, т.е. 0,28 МПа – расход составляет ц 10 л/с.
Для групп помещений 5 расход диктующего оросителя при
нимаем 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 при
ведено в таблице 5.
Соотношений давлений, приведенных в [2, 3], с расходом,
рассчитанным при этих давлениях для оросителей ESFR25 и
СОБР25, 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 форму
ле (3), достаточно хорошо корреспондируется со значением рас
хода оросителей ESFR25, вычисленным по формуле (2).
С вполне удовлетворительной точностью можно принимать
разницу в расходе между группами помещений 6 и 5 равной ~
(1,11,2) л/с.
Таким образом, исходными параметрами нормативных доку
ментов для определения общего расхода АУП применительно к
высотным стеллажным складам, в которых оросители размеща
ются под покрытием, могут являться:
■ интенсивность орошения;
■ давление у диктующего оросителя;
■ расход диктующего оросителя.
Наиболее приемлемым, на наш взгляд, является расход дик
тующего оросителя, удобный для проектировщиков и не зави
сящий от конкретного типа оросителя.
Использование в качестве доминирующего параметра «рас
ход диктующего оросителя» целесообразно ввести и во все нор
мативные документы, в которых в качестве основного гидрав
лического параметра используется интенсивность орошения.
ЛИТЕРАТУРА:
1. СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты.
Установки пожарной сигнализации и пожаротушения
автоматические. Нормы и правила проектирования».
2. СТО 7.3&02&2009. Стандарт организации по проектирова&
нию автоматических установок водяного пожаротушения
с применением оросителей СОБР в высотных складах.
Общие технические требования.
г. Бийск, ЗАО «ПО «Спецавтоматика», 2009.
3. Model ESFR&25. Early Suppression Fast Response Pendent
Sprinklers 25 K&factor /Fire & Building Products –
TFP 312 / Tyco, 2004 – 8 р.
4. ESFR Pendent Shrinkler VK510 (K25,2).
Viking/ Technical Data, Form F100102, 2007 – 6 p.
5. ГОСТ Р 51043&2002 «Установки водяного и пенного пожаро&
тушения автоматические. Оросители. Общие техничес&
кие требования. Методы испытаний».
6. NFPA 13. Standard for the Installation of Sprinkler Systems.
7. FM 2&2. FM Global. Installation Rules for Suppression Mode
Automatic Sprinklers.
8. FM Loss Prevention Data 8&9 Provides alternative fire protection
methods.
9. Мешман Л.М., Цариченко С.Г., Былинкин В.А., Алешин В.В.,
Губин Р.Ю. Оросители водяных и пенных автоматических
установок пожаротушения.
Учебно&методическое пособие. М.: ВНИИПО, 2002, 314 с.
10. ISO 6182&7 Requiutmentsand Test Methods for Earle
Suppression fast Response (ESFR) Sprinklers.