Определение объёма воды для тушения пожара

Для выполнения своей задачи пожарным службам доступно несколько видов огнетушащих веществ, но, не смотря на это, вода всё ещё остаётся их главным помощником в борьбе с пожарами. Из этого следует, что на случай возникновения такой чрезвычайной ситуации, как возгорание, рядом всегда должен находиться доступный источник воды, с её достаточным количеством для ликвидации пожара. Эта задача решается посредством пожарных трубопроводов и пожарных водоёмов или резервуаров, к которым в короткие сроки могут подключиться прибывшие на вызов пожарные расчёты.

Сегодня, ещё на стадии строительства большинства объектов, в них закладывают системы пожаротушения, основанные на внутренних или внешних пожарных трубопроводах. Это значит, что когда такой объект построен, он обладает повышенными защитными характеристиками, и в будущем не придётся проводить дорогостоящих ремонтных работ для реализации его полноценной противопожарной защиты. Но в некоторых случаях, по причине отсутствия рядом доступных источников воды для средств пожаротушения, предусмотрено создание специальных пожарных водоёмов или резервуаров, уровень воды в которых постоянно поддерживается на должном уровне, согласно регламенту.

При создании пожарных трубопроводов и сооружений, проводящих воду, необходимо предусмотреть санитарные зоны для защиты водопроводящей системы и самой воды. Вода, полученная из таких источников, должна иметь соответствующее качество, чтобы её можно было использовать в системах пожаротушения, без опасности повредить пожарное оборудование. В большинстве случаев давление внутри пожарных трубопроводов поддерживается на невысоком уровне. Например в небольших жилых массивах, до 5000 проживающих, которые не защищаются пожароохранным подразделением. Для того, чтобы обеспечить внутри пожарного водопровода высокое давление, требуются насосы с системой автоматической активации после поступления пожарного сигнала. Как правило, автозапуск таких систем происходит через 5 минут.

Немаловажным фактором является и такой параметр, как напор струи. В пожарном водопроводе небольшого давления он должен быть равен десяти метрам, а в водопроводе большого давления не меньше двадцати. Если пожарный трубопровод представляет собой объединённый тип, то значение напора струи может находиться в пределах от десяти до шестидесяти метров.

Нюансы рассчитывания

Для того, чтобы определить точное количество необходимой для тушения пожара воды, учитывают следующее:

• количество проживающих;
• этажность застройки;
• количество потенциальных возгораний.

Для точной наглядности рассмотрим таблицу, из которой видно, сколько литров воды в секунду понадобится для ликвидации пожара в небольших городах и поселениях, с учётом перечисленных исходных данных.

Таблица расчёта воды для тушения пожара в городских и сельских поселениях:

В небольших жилых массивах нередко можно встретить ситуацию, когда снабжение водой для пожарных нужд носит локальный характер. В этом случае уровень расхода воды определяется исходя из количества проживающих, обслуживающихся данной водопроводной системой и «пожароопасным» классом зданий.

Классы зданий по пожарной опасности:

• Ф1. Здания для проживания людей;
• Ф2. Здания зрелищных и культурно-просветительных учреждений;
• Ф3. Здания организаций по обслуживанию населения;
• Ф4. Здания образовательного типа;
• Ф5. Здания производств, складов и пр.

В случае, если водопроводная система обеспечивает водой не локальный участок поселения, а большую площадь, то её мощности должно хватать для того, чтобы справиться с возгоранием сразу нескольких строений.

При проектировке систем центрального водоснабжения, учитывают общий уровень потребления воды каждым населённым пунктом. При этом, уровень обеспечения питьевой водой граждан должен быть достаточным, в том числе с учётом её забора для нужд пожарных служб.

Если происходит возгорание одновременно двух объектов хозяйственного типа, то потребление воды для их тушения рассчитывают исходя из максимально возможного объёма огнетушащего вещества для двух помещений.

Для объектов радио- и телекоммуникаций предусмотрен норматив расхода ОТВ в объёме не менее 15 литров в секунду. Эта норма не зависит ни от типа застройки, ни от количества жильцов в данных объектах.

При тушении пожара посредством системы центрального водоснабжения, пожарных кранов и гидрантов в течении шестидесяти минут борьбы с возгоранием определяется суммой всех затрат.

Одним из требований к безопасности объектов является определение расхода воды, которая понадобится для борьбы с пожаром уже после остановки автоматических систем пожаротушения. Не стоит забывать и о расходе воды за счёт гидрантов, который находится на уровне 25 процентов. По аналогии вычисляется расход ОТВ и при внешнем пожаротушении, когда применяются системы оросительного, пенного или лафетного типа.

На объектах сельского хозяйства одним из главных назначений воды являются поливочные работы. Но при этом в расход воды на таких объектах должны закладываться и другие нагрузочные задачи, не в ущерб основным. Но, каким бы не было назначение объекта, если для его функционирования требуется вода, которая может быть пригодна для тушения пожара, тогда возникает необходимость в установке пожарных гидрантов.

В случае отсутствия достаточного объёма воды для борьбы с огнём, необходимо предусмотреть её скорую доставку из ближайших источников. Это могут быть и заблаговременно приготовленные резервуары. Также может потребоваться дополнительное оборудование в виде насосов и разветвлённой сети водопроводов, по которым будет подаваться вода.

По умолчанию, при расчёте необходимого для тушения пожара объёма воды, за основу берут временной интервал, равный 180 минутам. Если строение имеет уровень огнестойкости, не превышающий значения 2, то при расчёте учитывается продолжительность борьбы с возгоранием, равная двум часам. На всю процедуру восстановления объёма воды, необходимого для тушения, регламентом отводится не больше 24 часов. В процессе возобновления запасов воды, её количество для питьевой цели может быть уменьшено до 70 процентов.

Определение гидравлики

При монтаже систем дренчерного и спринклерного типов возникает необходимость в расчёте гидравлики. Для этого учитывается диаметр выходных отверстий, расход ОТВ, площадь покрытия огнетушащим веществом и мощность напора воды. Вся работа выполняется в несколько этапов. Сперва необходимо определить размер доверенного объекта и категорию здания по пожарной опасности. Затем важно правильно рассчитать количество оросителей, которое потребуется для всей системы пожаротушения и их характеристики.

После этого нужно определить, какой диаметр будет иметь выходное отверстие оросителя, и где он будет располагаться. Когда вышеперечисленные шаги выполнены, очередь доходит до определения диаметра пожарных водопроводов, скорость прохождения по ним воды и уровень её расхода при активации системы. Для точного определения расхода воды не обязательно активировать всю систему целиком. Достаточно сделать замеры на каком-нибудь одном и небольшом направлении с одним оросителем, а затем просто произвести линейный расчёт с учётом общего количества оросителей. В последнюю очередь определяются технические характеристики насоса, особенно его напорная составляющая. Для точности фиксируется расход воды каждую секунду, час и сутки, в том числе минимальные и максимальные показатели.

Для скорости выполнения всех расчётов можно прибегнуть к специальным программам, но, по мнению специалистов, такую работу лучше делать в ручном режиме, по методике НПБ №88-2001.

Газовые системы

Защищая объект газовым огнетушащим веществом, одним из ключевых факторов является герметичность помещения. Если это условие не будет соблюдено, концентрация выделяемого газа для тушения пожара может оказаться недостаточной. Из этого следует, что важно предварительно правильно рассчитать размер самого помещения, который, в случае газового пожаротушения, определяется в кубометрах и его тип. Затем у заказчика выясняют тип материалов, которые будут охраняться и расстояние от доверенного объекта до пульта диспетчера.

Получив перечисленные выше данные, появляется возможность перейти к следующему этапу, а именно — по объёму помещения вычисляют массу огнетушащего вещества, достаточную для ликвидации пламени. Затем определяют количество газовых модулей (баллонов), и достаточное значение диаметра газового трубопровода. После этого производят расчёт времени, чтобы определить, как быстро газовая смесь достигнет доверенного объекта.

Внешнее водоснабжение

Условия, при которых допускается снабжение водой из внешних источников:

• поселения не должны превышать 5000 проживающих;
• при объёме здания, превышающего тысячу кубических метров;
• при наличии производственных зданий, обладающих категориями В, Г, Д и расходе воды десять литров в секунду;
• если строение не превышает высоты в 2 этажа;
• если помещения являются складского типа, в которых хранятся продукты питания, в условиях регулируемой температуры;
• если отдельно стоящие здания общ. значения не превышают объёма одной тысячи кубических метров, и не находятся в зоне
  защиты пожарного трубопровода;
• если здания представляют собой места хранения кормов грубого типа (до 1000 кубических метров) и минеральных удобрений (до 5000 кубических метров);
• если объекты являются зданиями передающими радио- и телевещание.

Допустимые исключения

Для некоторых типов объектов допускается не иметь пожарное водоснабжение:

• для небольших жилых массивов, не превышающих пятидесяти человек и высоты построек в 2 этажа;
• для объектов общественного типа, имеющих уровень огнестойкости 1 и 2 степени;
• для заводов по производству железобетонной продукции, защищённых водопроводом. В этом случае требуется наличие
  гидрантов на расстоянии не превышающем двухсот метров от самой дальней заводской постройки;
• для отдельно стоящих предприятий общественного питания и торговли, находящимися за границами жилых массивов;
• для производственных строений, объём которых не превышает тысячи кубометров, не имеющих незащищённых металлических и деревянных элементов каркаса;
• для строений, заготавливающих принимающих сельхоз продукцию.

Расчет водоснабжения при тушении пожаров

Отталкиваясь от основных положений Технического регламента и здравого смысла скажем, что:

а) Количество подаваемой воды должно быть достаточным для целей пожаротушения. Это количество обычно устанавливается нормами;

б) Вода на пожар должна подводиться с определенным давлением, в зависимости от того, как производится тушение пожара и какими средствами достигается создание необходимого напора;

в) Качество воды обычно не играет никакой роли, за исключению большой загрязнённости песком и примесями;

г) Для целей пожаротушения всегда должен иметься неприкосновенный запас воды на случай аварии водопроводных сооружений и транспортирующих устройств подачи воды. Этот запас должен рассчитываться на определенный отрезок времени, в течении которого он может быть использован;

д) Подача воды для тушения пожара может осуществляться или при помощи передвижных насосов или посредством стационарного насоса;

е) Подача воды для тушения пожара того или иного здания должна осуществляться с момента развертывания боевых сил пожарных команд и зависит от размера пожара;

ж) при наличии в здании внутреннего противопожарного водопровода напор во внутренней сети в любое время дня и ночи должен быть достаточным для создания струй, необходимых для целей внутреннего пожаротушения;

Очевидно что для расчета необходимого количества воды, расходов на тушение, параметров пожарных стволов, насосных установок и т.п. необходимы элементарные знания гидравлики, знание нормативных документов в области пожарной безопасности, наличия необходимых сведений об объекте, в том числе и специальных технических условий.

СП 8.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности».

СП 10.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности».

Для специальных объектов промышленности:

СП 155.13130.2014 «Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности»

ВУПП-88 «Ведомственные указания по противопожарному проектированию предприятий, зданий и сооружений нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности»

РД 39-138-95 «Нормы технологического проектирования резервуарных парков сжиженных углеводородных газов»

ВНТП 03/170/567-87 «Противопожарные нормы объектов Западно-Сибирского нефтегазового комплекса»

ВУП СНЭ-87 «Ведомственные указания по проектированию железнодорожных сливо-наливных эстакад легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и сжиженных углеводородов»

Для объектов спроектированных и построенных до вступления в силу Технического регламента:

СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий»

СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение . Наружные сети и сооружения»

К исходным данным при расчете систем внутреннего противопожарного водопровода следует отнести:

1. Технические условия на подключение к сети

2. Класс функциональной пожарной опасности здания

3. Строительный объем здания

4. Степень огнестойкости

5. Класс конструктивной пожарной опасности

6. Категория здания по взрывопожарной и пожарной опасности для категорируемых зданий

7. Архитектурно-строительные чертежи.

Перечень исходных данных для разработки системы наружного противопожарного водоснабжения гораздо шире, в том числе климатические условия, сведения об инженерно-геологических изысканиях и т.д.

Гидравический расчеты противопожарных систем схожи с расчетами фонтанов. Расчету основных параметров систем противопожарного водоснабжения посвящено большое количество работ, в том числе и в нашей стране. Основные постулаты по результатам исследований были сформулированы профессором В.Г. Лобачевым «Противопожарное водоснабжение» 1950 г. В данной книге помимо формул можно найти табличные результаты исследований (испытаний), а именно:

1. Зависимоть радиуса действия компактной части струи, напора у спрыска и расхода из него;

2. Радиус действия струи в зависимости от угла её наклона;

и многие другие полезные сведения, которые сегодня не встретишь.

В качестве современных рекомендаций рекомендуется использовать Учебно-методическое пособие (Л.М. Мешман, В.А. Былинкин, Р.Ю. Губин, Е.Ю. Романова) «Внутренний противопожарный водопровод» Москва, 2010 г, ВНИИПО.

Предлагаемый в данном пособии алгоритм следующий:

1. Определени количества расчетных струй и минимальный расход;

2. Выбор диаметра выходного отверстия пожарного ствола (т.е. спрыска);

3. Выбор номинального диаметра пожарного клапана;

4. Выбор длины пожарных рукавов;

5. Расстановка пожарных с помощью графоаналитического метода;

6. Построение аксонометрической схема;

7. Расчет требуемого давления водоисточника;

8. Выбор диафрагмы, регуляторов давления;

9. Расчет диаметров трубопроводов;

10. Расчет фактического расхода воды в системе;

11. Выбор насосного агрегата.

Расчетные расходы воды на наружное пожаротушение зависят:

а) от пожарной опасности зданий различного назначений (в особенности это относится к промышленным объектам, пожарная опасность которых может значительно отличаться);

б) от степени огнестойкости зданий и пожарной опасности их строительных конструкций;

в) объема пожарной нагрузки и количества пожаоопасных строительных конструкций;

Сегодня нормами установлены минимальные требуемые расходы воды на наружное или внутренее пожаротушения, но к сожалению не для всех случаев.

*Пример: 1. Для помещения высотой более 20 метров в таблице № 3 в СП 10.13130.2009 необходимые расходы, напоры не предусмотрены.

2. Для производства требуется строительство последовательно расположенных зданий и сооружений, между которыми устройство каких либо преград невозможно в таблиц № 3 не предумотрены расходы для зданий Iобъемом более 200 м.куб. II-IV степени огнестойкости, принятой в соответствие с требованиями.

Что же делать рядовому проектировщику в такой ситуации? Ряд норм прямо указывает на разработку Специальных техничских условий (СТУ).

В письме ФГУ «Главгосэкспертиза России» от 9 декабря 2008 года № 14-2/2507 «О разработке и согласовании специальных технических условий для подготовки проектной документации на объект капитального строительства» отмечает случаи предоставления в составе проектной документации для проведения государственной экспертизы специальных технических условий без основания их необходимости разработки и разъясняет, что необходимость разработки и утверждения СТУ необходима только в случае если для разработки проектной документации на объек недостаточно требований по надеждности, установленных нормативными документами.

В тоже время в соответствие с частью 6 статьи 15 Технического регламента о безопасности зданий и сооружений соответствие проектных значений и характеристик требованиям безопасности могут быть обоснованы одним из нескольких следующих способов:

1) результаты исследованний;

2) расчеты и (или) испытания, выполненные по сертифицированным или апробированным иным способом методикам;

3) моделирование сценариев возникновения пожара;

4) оценка риска возникновения пожара;

Иными словами в помещении высотой 20 метров и более расход из пожарного ствола, давление на клапане пожарного крана определяется на основании стандартного гидравлического расчета, а расходы на наружное пожаротушение зданий определяется на основании расчета боевых действий пожарного подразделения в соответствие с основными положениями дисциплины «Пожарная тактика».