Противопожарное водоснабжение высотных зданий.
Установки водяного пожаротушения используются для защиты различных объектов, в том числе для защиты высотных жилых и общественных зданий. Водяные АУП по конструктивному исполнению подразделяются на спринклерные и дренчерные.
Спринклерные установки водяного пожаротушения (СУВП) применяются в помещениях с обычной пожарной опасностью для локального тушения по площади. Дренчерные установки водяного пожаротушения (ДУВП) используются для защиты помещений с повышенной пожарной опасностью, когда эффективность пожаротушения может быть достигнута лишь при одновременном орошении всей защищаемой площади.
Дренчерные установки применяют, кроме того, для орошения вертикальных поверхностей и создания водяных завес (защиты проемов), в качестве эквивалентной замены конструктивных противопожарных преград (например, в атриумах), фонарей и т.п.
В зданиях высотой более 16 этажей системы внутреннего противопожарного водопровода и автоматического пожаротушения должны быть раздельными.
Наружные противопожарные водопроводы устраивают на складах лесных материалов, нефти и нефтепродуктов, на предприятиях нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, где развитие пожара происходит быстро и использование передвижных сил и средств не обеспечивает эффективного пожаротушения. Наружные противопожарные водопроводы, как правило, устраивают по принципу высокого давления. Режим работы подобных систем водоснабжения имеет ряд особенностей по сравнению с объединенными водопроводами.
Обычно в противопожарных водопроводах требуется временное повышение давления в период пожаротушения, в другое же время в них поддерживается сравнительно небольшое давление с помощью производственных или хозяйственных насосов, обеспечивающих заполнение всей системы водой. Водопроводы с постоянно высоким давлением устраивают только в особых случаях, так как эксплуатация таких систем требует значительных затрат электроэнергии.
В результате резкого изменения давления и подачи, больших расходов воды в трубах и арматуре возникают гидравлические удары и кавитационные процессы, которые заставляют предъявлять повышенные требования к надежности всей системы.
Основной мерой обеспечения надежности подачи пожарных расходов воды является обязательное кольцевание водопроводной сети. Для водопроводных линий применяют сварные стальные трубы, способные выдержать значительные внутренние давления и внешние динамические нагрузки. Использование железобетонных и чугунных труб ограничивается возможностью разрушения менее прочных по сравнению со стальными стыковых соединений.
Задвижки на сети необходимо устанавливать таким образом, чтобы в случае неисправности на каком-либо участке водопровода одновременно выключалось не более двух лафетных стволов. Расстановка лафетных стволов должна обеспечивать равномерное орошение защищаемой поверхности.
Подача воды к лафетным стволам может осуществляться непосредственно из естественных водоисточников или резервуаров без предварительной очистки. Поверхностные водоисточники (реки, озера) обычно используют для противопожарного водоснабжения складов лесных материалов. При этом необходимо учитывать сезонные колебания уровня воды, возможность наносов, а также предусматривать дополнительные мероприятия для защиты водоприемных сооружений от замерзания.
Внутренние противопожарные водопроводы делятся на простые, оборудованные пожарными кранами, автоматические и полуавтоматические.
Простые противопожарные водопроводы, предназначенные для тушения пожаров внутри здания, имеют сеть, общую с хозяйственным водопроводом. В противопожарных водопроводах к разводящим магистральным линиям присоединяют специальные стояки, оборудованные пожарными кранами.
Устройство внутренних противопожарных водопроводов обязательно: в жилых зданиях высотой 12 этажей и более; в зданиях гостиниц, пансионатов, школ-интернатов высотой 4 этажа и более; в административных зданиях и вспомогательных зданиях промышленных предприятий высотой 6 этажей и более; в зданиях больниц, детских учреждений, магазинах, вокзалов, предприятий общественного питания и бытового обслуживания при объеме каждого здания 5000 м3 и более; в санаториях, домах отдыха, научно-исследовательских институтах, музеях, библиотеках, пансионатах при объеме каждого здания 7500 м3 и более, в театрах, кинотеатрах, клубах, концертных залах со зрительными залами на 200 мест и более.
Пожарные стояки и пожарные краны размещают в отапливаемых, лестничных клетках, коридорах,, у входов в отдельные помещения, т. е. в местах, удобных для обслуживания- пожарных кранов. Пожарные краны необходимо размещать в. здании таким образом,- чтобы тушение пожара в любой части помещения было обеспечено при. наименьшем, числе кранов и наиболее коротком трубопроводе.
Пневматические установки служат для создания напора в сетях внутреннего водопровода. Их применяют для водоснабжения отдельных зданий или группы с использованием местных источников водоснабжения.
Пневматические установки могут быть переменного и постоянного давления. Наиболее распространены в зданиях установки переменного давления. Принципиальные схемы и конструкции пневматических установок, а также способы их расчета приведены в § 31.
Давление сжатого воздуха в пневматических баках должно обеспечить необходимый напор у всех потребителей к моменту их опорожнения, а в баках, содержащих расход воды на тушение пожара. — до израсходования противопожарного запаса воды.
В зданиях чаще всего устанавливают один общий воздуховодяной бак.
В системах хозяйственно-противопожарных водопроводов пневматические баки должны содержать дополнительный неприкосновенный объем, равный 10-минутному расчетному расходу воды на тушение пожара внутренними кранами, спринклерами и дренчерами при одновременном наибольшем расходе воды на другие нужды. В случае автоматизации неприкосновенный запас воды уменьшается до 5-минутного расхода.
Пуск и остановку насосов пневматических установок следует автоматизировать при помощи реле давления, устанавливаемых на резервуарах; они действуют на магнитные пускатели электромоторов
Пневматические баки помещают в отдельных отапливаемых помещениях, в том числе в подвальных, либо в первом этаже здания. В многоэтажных зданиях допускается располагать их в верхних этажах.
Пневматические установки, используемые для тушения пожара, должны устанавливаться в отдельных помещениях I и II степени огнестойкости, имеющих отдельный выход наружу или в лестничную клетку.
Верх резервуаров пневматической установки не должен доходить до перекрытия более чем на 1 ж, а расстояние между резервуарами и от резервуаров до стен должно составлять не менее 0,7 м.
Системы водоснабжения, разделенные на зоны, называются зонными, или зональными. Чаще всего зонные водопроводы устраивают в случае значителной разности отметок земли в пределах обслуживаемой водопроводом территории.
Иногда зонирование применяется и при большом различии значений свободных напоров, требуемых отдельными потребителями (в водопроводах некоторых промышленных предприятий).
Когда отдельные точки снабжаемой водой территории имеют значительную разность отметок, то в пониженных точках водопроводной сети могут возникнуть давления, прев
Для питания водой под требуемым напором различных частей территории, имеющих значительную разницу в отметках, может устраиваться зонное водоснабжение.
Зонирование может быть осуществлено по «последовательной» или по «параллельной» схеме. В первом случае отдельные зоны соединяются последовательно (III.28), во втором случае зоны включены параллельно (III.29).
При последовательном зонировании общая водопроводная сеть объекта делится на две последовательно соединенные сети .
Напор в сети нижней зоны А (Н) также не должен превышать допустимого.
Вода подается головной насосной станцией в количестве , обеспечивающем потребности обеих зон, и под напором , рассчитанным на подъем воды до границы между зонами. Здесь устанавливается насосная станция верхней зоны. Она берет воду в количестве Qn из сети нижней зоны (непосредственно или через регулирующую емкость) и подает ее под напором в сеть верхней зоны.
Таким образом, расход верхней зоны подается транзитом через сеть нижней зоны.
В системах параллельного зонирования принципы разделения общей сети на сети верхней и нижней зоны те же самые, но вода подается в сеть каждой зоны по отдельным водоводам своей группой насосов, расположенной на общей головной насосной станции. Таким образом, зоны включаются параллельно.
Водоводы, питающие верхнюю зону, обычно прокладываются через территорию нижней зоны.
Противопожарные водопроводы высотных зданий
К высотным зданиям относят здания жилого назначения высотой от 75 до 100 м включительно, общественного и многофункционального назначения высотой от 50 до 200 м включительно. Высота здания – разность отметок от поверхности проезжей части ближайшего к зданию проезда до отметки пола верхнего этажа не считая технического. При такой высоте подача стволов на верхние этажи затруднена, а надежная работа насосно-рукавных систем при пожаре не гарантируется, так как для создания струй с радиусом компактной части 16 м на насосах необходимо поддерживать напор 100 м и более, что позволяет использовать пожарные рукава только 1 категории.
Для уменьшения напора во внутренних водопроводных сетях высотные здания разбиваются на зоны, в каждой из которых устраиваются самостоятельные сети противопожарного и хозяйственно-питьевого водоснабжения [11, 60, 61, 70]. Водопроводы, расположенные в зонах, называются зонными. Высота зоны не должна превышать:
где DZ – высота зоны;
Нмакс – максимальный гидродинамический напор на отметке нижних пожарных кранов ( 100 м);
НПК – требуемый свободный напор из самого высокорасположенного пожарного крана;
| а – параллельная; б – последовательная 1 – насосы первой зоны; 2 – насосы второй зоны; 3 – резервуары Рисунок 4.12 – Схемы подачи воды в высотных зданиях |
Количество зон должно быть обосновано и экономически, т.к. с ростом зон происходит рост себестоимости, но уменьшение энергии на подъем воды.
Зонное водоснабжение осуществляется по двум схемам: параллельной и последовательной.
При параллельной схеме (рисунок 4.12 а), вода подается в каждую зону насосами, установленными внизу здания. При последовательном зони-ровании насосы одной зоны должны подать такое количество воды, чтобы обеспечить водопотребление во всех зонах, расположенных выше. Последовательная схема (рисунок 4.12, б), менее надежна, чем параллельная, так как при аварии одного какого-либо элемента системы все вышераспо-ложенные этажи могут остаться без воды. Поэтому последовательная схема должна быть обязательно дополнена запасной (общей) схемой со своим насосом, который может подавать воду в любой бак. Последовательные схемы менее надежны, чем параллельные и значительно реже применяются на практике. Преимущество параллельной схемы в том, что все насосы расположены в одном месте – в подвальном помещении, удобном для обслуживания. Каждая зона работает независимо одна от другой, но параллельная схема требует больше труб, чем последовательная. Недостатком параллельной схемы является и то, что для каждой зоны насосы подбираются разной мощности.
Как при последовательной, так и при параллельной схеме, каждая зона имеет свои хозяйственные и пожарные насосы и водонапорные баки.
При понижении уровня воды в водонапорном баке от реле уровня включаются хозяйственно-питьевые насосы, которые пополняют запас воды. При работе пожарных кранов уровень воды в водонапорном баке резко падает, и тогда от реле уровня включается пожарный насос зоны, в которой произошел пожар.
От наружной водопроводной сети воду подают во внутреннюю зонную систему по двум вводам. Если в наружной водопроводной сети недостаточен расход воды, то у здания предусматривают устройство запасного резервуара.
В водонапорные баки вода подается хозяйственными насосами, а из них – к водоразборным устройствам хозяйственной зоны. Кроме того, водонапорный бак через специальные устройства (трубопровод) питает сеть зонного пожарного водопровода, т.е. пожарный водопровод каждой зоны находится постоянно под давлением водонапорного бака.
Так как на пожарных стояках зоны устраивается более 12 пожарных кранов, и, следовательно, устройство тупиковых сетей недопустимо, сети водопровода каждой зоны должны быть закольцованными по вертикали.
Для надежности работы пожарного водопровода вода забирается насосами из магистрального кольца и подается по двум вводам во внутреннюю водопроводную сеть. Магистральное кольцо питается от городской сети также по двум вводам. На вводах и магистральном кольце установлена задвижка таким образом, чтобы при аварии можно было подавать и забирать воду любым насосом и из любого ввода.
Включение пожарных насосов может осуществляться от реле давления и дистанционно от кнопок, выведенных в ящики пожарных кранов. Иногда гарантированный напор водопроводной сети у ввода значительный. В этом случае пожарные краны нижних этажей могут находиться под напором наружной водопроводной сети.
В высотных зданиях внутренние водопроводы устраивают раздельными. Разделение сетей обуславливается значительной разностью напоров, требуемых для пожарных кранов и питьевых приборов. Так, свободный напор у пожарного крана для создания струи с радиусом компактной части 16 м должен быть равен 25-30 м, тогда как у хозяйственно-питьевых приборов достаточно поддерживать 3-4 м.
С целью концентрации пожарных струй на пожарных стояках устраивают спаренные пожарные краны, оборудованные рукавами Ø 66 мм и стволами Ø 19 мм.
На внутреннем водопроводе должны устраиваться ремонтные задвижки с таким расчетом, чтобы отключалось не более одного пожарного стояка. Пожарные насосы должны иметь автоматическое, дистанционное и ручное включение. Причем автоматическое включение пожарных насосов должно осуществляться после израсходования 2-х минутного пожарного запаса воды в баках. Оставшийся 8-ми минутный запас предусматривается для тушения пожара при пуске насосов вручную.
Дистанционный пуск пожарных насосов осуществляется от кнопок, установленных у пожарных кранов. Кнопки дистанционного пуска должны быть обязательно установлены у верхних пожарных кранов, если высота установки водонапорного бака не обеспечивает создания у них потребных напоров.
Для надежной работы пожарные насосы рекомендуется подсоединять к магистральному кольцу, проложенному в помещении насосной.
Сети противопожарных водопроводов каждой зоны должны иметь два патрубка диаметром 77 мм, выведенных наружу и оборудованных полугайками для подсоединения рукавов пожарного автомобиля.
В случае устройства внутреннего водопровода по схеме с подачей воды хозяйственными насосами по пожарным стоякам, вводы следует рассчитывать на одновременный пропуск пожарного и максимального хозяйственно-питьевого расходов.
Требуемый напор для тушения пожара определяется по наиболее удаленному и высокорасположенному пожарному крану. Пожарные краны, расположенные в нижних этажах, будут находиться под большим давлением, поэтому и расходы воды из них будут больше, чем из верхних кранов. Следовательно, требуемый напор для насосов и высота установки водонапорных баков должны определяться для кранов, расположенных в верхних этажах, а подача насосов и объем баков – для кранов, расположенных в нижних этажах здания. Это приводит к увеличению емкости бака и, следовательно, к увеличению строительных затрат, а также требует установки насосов с большей подачей.
