Расчет автоматической установки водяного пожаротушения

 

3.2 Принцип работы спринклерной установки

При возникновении загорания  в помещении, защищаемом спринклерной секцией, и повышении температуры воздуха более 68 "С разрушается тепловой замок (стеклянная колба) спринклерного оросителя. Вода, находящаяся в распределительных трубопроводах под давлением, выталкивает клапан, перекрывающий выходное отверстие спринклера, и он вскрывается. Вода из спринклерного оросителя поступает в помещение; давление в сети падает. При падении давлении на 0,1 МПа срабатывают сигнализаторы давления, установленные на напорном трубопроводе, подается импульс на включение рабочего насоса.

Насос забирает воду из городской  водопроводной сети, минуя водомерный узел, и подает ее в систему трубопроводов установки пожаротушения. При этом жокей-насос автоматически отключается. Сигнализаторы потока жидкости при возникновении пожара на одном из этажей дублируют сигналы о срабатывании установки водяного пожаротушения (тем самым идентифицируя место загорания) и одновременно отключают систему энергопитания соответствующего этажа.

Одновременно с автоматическим включением установки пожаротушения в помещение пожарного поста с круглосуточным пребыванием оперативного персонала передаются сигналы о пожаре, включении насосов и начале работы установки в соответствующем направлении. При этом световая сигнализация сопровождается звуковой.                                                           

4. Проектирование установки водяного пожаротушения. Гидравлический расчет

Гидравлический расчет выполняют на самый удаленный  и высокорасположенный («диктующий») ороситель из условия срабатывания всех оросителей, наиболее удаленных от водопитателя и смонтированных на расчетной площади.

Сначала следует рассчитать количество оросителей, защищающих расчетную площадь, с учетом максимальных расстояний между оросителями и от оросителей до стены.

Намечаем трассировку трубопроводной сети и план размещения оросителей и выделяем диктующую защищаемую орошаемую площадь на гидравлической план-схеме АУП, на которой расположен диктующий ороситель и проводим гидравлический расчет АУП.

Определение расчетного расхода воды на защищаемой площади.

Определение расхода  и напора перед «диктующим оросителем» (расход в точке 1 на схеме в приложении 1) определяется по формуле:

Q = k √ H

Расход «диктующего» оросителя должен обеспечивать нормативную интенсивность орошения, поэтому:

Qмин = I*S=0,17 * 12 = 2,04 л/с, таким образом, Q1 ≥ 2,04 л/с

Примечание. При расчете  необходимо учитывать количество оросителей, защищающих расчетную площадь. На расчетной площади 180 м2 расположено 4 рядка по 5 и 4 оросителей, общий расход должен быть не менее 60 л/с (см. табл.5.2 СП 5.13130.2009 для 4.2 группы помещений). Таким образом, при расчете напора перед «диктующим» оросителем необходимо учесть, что для обеспечения минимального требуемого расхода установки пожаротушения расход (а значит и напор) каждого оросителя придется увеличить. То есть в нашем случае – если расход из оросителя принять равным 2,04 л/с, то суммарный расход 18 оросителей будет приблизительно равен 2,04*18=37 л/с, а с учетом разного напора перед оросителями будет чуть больше, но это значение не соответствует требуемому расходу 65 л/с. Таким образом, необходимо подобрать напор перед оросителем таким образом, чтобы суммарный расход 18 оросителей, расположенных на расчетной площади был более 65 л/с. Для этого: 65/18=3,611, т.е. расход диктующего оросителя должен быть более 3,6 л/с. Проведя несколько вариантов расчетов в черновике определяем требуемый напор перед «диктующим» оросителем. В нашем случае H=24 м.в.с .=0,024МПа.

Q(1) = k √ H= 0.74√24= 3,625 л/с;

Посчитаем диаметр трубопровода в рядке по следующей формуле:

 

Откуда получим при  скорости течения воды 5 м/c, значение d=40 мм и примем для запас значение 50 мм.

Потери напора на участке 1-2: dH(1-2)= Q(1) *Q(1) *l(1-2) / Km= 3,625*3,625*6/110=0,717 м.в.с.=0,007МПа;

Для определения расхода  из 2-го оросителя вычислим напор  перед 2-м оросителем:

Н(2)=Н(1)+ dH(1-2)=24+0,717=24,717 м.в.с.

Расход из 2-го оросителя: Q(2) = k √ H= 0.74√24,717= 3,679 л/с;

Потери напора на участке 2-3: dH(2-3)= (Q(1) + Q(2))*( Q(1) + Q(2))*l(2-3) / Km= 7,304*7,304*1,5/110=0,727 м. в. с;

Напор в точке 3: Н(3)=Н(2)+ dH(2-3)= 24,717+0,727=25,444 м.в.с;

Суммарный расход правой ветки первого рядка равен Q1 + Q2 = 7,304 л/с.

 

Поскольку правая и левая  ветки первого рядка выполнены  конструктивно одинаково (по 2 оросителя), то расход левой ветки будет также равен 7,304 л/с. Суммарный расход первого рядка равен Q I =14,608 л/с.

Расход в т.3 –делится пополам, поскольку питающий трубопровод выполнен тупиковым. Поэтому при подсчете потерь напора на участке 4-5 будет учитываться расход первого рядка . Q( 3-4) = 14,608 л/с.

Значение d=150 мм примем для основного трубопровода.

Потери напора на участке 3-4:

dH(3-4)=Q(3)*Q(3)*l(3-4)/Km= 14,608 *14,608 *3/36920=0,017 м. в. с;

Напор в точке 4: Н(4)=Н(3)+ dH(3-4)= 25,444+0,017=25,461 м. в. с;

Для определения расхода 2-го рядка необходимо определить коэффициент  В:

, то есть B= Q(3)*Q(3)/H(3)=8,39

Таким образом, расход 2-го рядка равен:

Q II= √8, 39*24,918= 14,616 л/с;

Суммарный расход из 2-х  рядков: QI +QII = 14,608+14,616 =29,224 л/с;

Аналогично нахожу

dH(4-5)=Q(4)*Q(4)*l(4-5)/Km= 29,224 *29,224*3/36920=0,069 м. в. с;

Напор в точке 5: Н(5)=Н(4)+ dH(4-5)= 25,461+0,069=25,53 м. в. с;

Так как, следующие 2 рядка являются несимметричными, то находим  расход 3-го рядка следующим образом:

, то есть B= Q(1)*Q(1)/H(4)= 3,625*3,625/25,461=0,516

Q лев= √0,516 * 25,53= 3,629 л/с;

Q (5)= 14,616 +3,629 =18,245 л/с

B= Q(5)*Q(5)/H(5)=13,04

Q III= √13,04 * 25,53= 18,24 л/с;

Суммарный расход из 3-х  рядков:Q (3 рядков)=47,464 л/с;

Потери напора на участке 5-6:

dH(5-6)=Q (6) *Q (6) *l(5-6)/Km= 47,464 *47,464 *3/36920=0,183 м. в. с;

Напор в точке 6: Н(6)=Н(5)+ dH(5-6)= 25,53+0,183=25,713 м. в. с;

Q IV= √13,04 * 25,713= 18,311 л/с;

Суммарный расход из 4-х рядков: Q(4 рядков) =65,775 л/с;

 

Потери напора на участке 6-7 (по тупиковому трубопроводу при длине трубопровода):

dH(6-7)=Q(4 рядков)*Q(4 рядков)*l(7-8)/Km=65,775*65,775*67,5/36920 = =7,909 м. в. с.=0,0787;

Таким образом, расчетный расход равен 65,775 л/с, что соответствует требованиям нормативных документов >65 л/с.

Требуемый напор в  начале установки (возле пожарного насоса) рассчитывают из следующих составляющих:

• напор перед «диктующим» оросителем;
• потери напора в распределительном трубопроводе;
• потери напора в питающем трубопроводе;
• потери напора в узле управления;
• разность отметок насоса и «диктующего» оросителя.
• Потери напора в узле управления:

.вод.ст,

Требуемый напор, который должна обеспечить насосная установка, определяют по формуле:

Hтр=24+4+8,45+(9,622)*0,2+9,622 =47,99 м.в.с.=0,48 МПа

Общий расход воды на спринклерное пожаротушение:

Q(4 рядков) =65,775 л/с = 236,79 м3/ч

Требуемый напор:

Hтр = 48 м.в.с.=0,48 МПа

 

 

 

5 Выбор оборудования

1. Расчеты проводились с учетом выбранного оросителя СПОО-РУоО,74-R1/2/Р57.ВЗ-«СПУ-15»-бронза с диаметром выходного отверстия 15 мм.
2. С учетом специфики объекта (уникальное многофункциональное здание с массовым пребыванием людей), сложной системы трубопроводов внутреннего противопожарного водопровода, насосная установка подбирается с запасом подаваемого напора.

Время тушения составляет 60 мин, то есть необходимо подать 234 000 литров воды.

Проектным решением выбирается насос Иртыш-ЦМК 150/400-55/4 число оборотов 1500 об/мин, который имеет запас как по H=48 м.в.с., так и по Q. _насоса=65м.

Рабочие характеристики насоса приведены  на рисунке.

 

Заключение

1. В данной РГР приведены результаты изученных методик проектирования автоматических установок пожаротушения, и расчеты, необходимые для проектирования автоматической установки пожаротушения.
2. По результатам гидравлического расчета определено размещение оросителей с целью достижения расхода воды на пожаротушение на защищаемой площади – 65 л/с. Для обеспечения нормативной интенсивности орошения потребуется напор 48 м.вод.ст.
3. Оборудование для установок выбрано, исходя из нормативного минимального значения интенсивности орошения, расчетных значений расхода и требуемого напора.

 

 

Список литературы

 

1 СП 5.13130.2009. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

2 Федеральный закон № 123 – ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г.

3 Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения/ Л.М. Мешман, С.Г. Цариченко, В.А. Былинкин,, В.В. Алешин, Р.Ю. Губин; под общ.ред. Н.П. Копылова. – М:ВНИИПО МЧС РФ, 2002.-413 с.

4 Интернет-сайты производителей противопожарного оборудования