Водяные насосные станции пожаротушения

При постоянном или периодическом недостатке давления во внутреннем противопожарном водопроводе надлежит предусматривать устройство пожарных насосных установок.

Тип установки пожаротушения, способ тушения, вид огнетушащего вещества определяются организацией-проектировщиком с учетом пожарной опасности и физико-химических свойств производимых, хранимых и применяемых веществ и материалов, а также особенностей защищаемого оборудования.

Наибольшее распространение получили водяные автоматические станции пожаротушения.

Основными документами, регламентирующими производство, подбор и монтаж установок, являются: СП 5.13130.2009, ГОСТ 12.3.046–91, ГОСТ Р 50680–94, СП 10.13130.2009.

Согласно нормам автоматическая установка пожаротушения (АУП) – установка пожаротушения, автоматически срабатывающая при превышении контролируемым фактором (факторами) пожара установленных пороговых значений в защищаемой зоне.

Среди всех используемых сегодня систем пожаротушения АУП наиболее эффективны при ликвидации возгорания в минимальные сроки. Основными преимуществами подобного решения становятся:

• сравнительно низкие эксплуатационные расходы;
• высокая надежность работы оборудования насосной станции пожаротушения;
• простота установки, наладки;
• компактные размеры оборудования, которые позволяют устанавливать его на небольшой площади;
• низкая вероятность отказов.

Установки автоматического водяного пожаротушения должны выполнять функцию тушения или локализации пожара, а также (за исключением автономных) должны выполнять одновременно и функцию пожарной сигнализации. Исполнение установок водяного и пенного пожаротушения должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.046, ГОСТ Р 50680 и ГОСТ Р 50800.

Водяные и АУП подразделяются на спринклерные, дренчерные, спринклерно-дренчерные, роботизированные, а также с принудительным пуском.

Установки должны быть оснащены автоматическим водопитателем, обеспечивающим расчетный расход и напор, или импульсным устройством, поддерживающим установку в режиме ожидания (контроля) под давлением до включения основного водопитателя в соответствии с нормативной документацией, утвержденной в установленном порядке.

Установки должны обеспечивать:

• прочность и герметичность соединений труб при заданном давлении и присоединений их к арматуре и приборам;
• надежность закрепления труб на опорных конструкциях и самих конструкций на основаниях;
• возможность их осмотра, а также промывки и продувки.

Установки должны относиться по надежности электроснабжения к токоприемникам 1-й категории согласно «Правилам устройства электроустановок», утвержденным в установленном порядке.

Электроуправление установками должно обеспечивать:

• автоматический пуск рабочего насоса;
• автоматический пуск резервного насоса в случае отказа пуска или невыхода рабочего насоса на режим пожаротушения в течение установленного времени срабатывания;
• автоматическое управление электроприводами запорной арматуры;
• автоматическое переключение цепей управления с рабочего на резервный источник питания электрической энергией.

Установки должны иметь устройства ручного отключения насосов в помещении насосной станции пожаротушения.

Необходимость применения и выбор типа АУП обусловливаются уровнем пожарной опасности конкретного объекта с учетом скорости развития пожара в начальной стадии и экономической целесообразности их применения по ГОСТ 12.1.004.

Конструктивные решения АУП должны соответствовать:

• требованиям ГОСТ 15150 – в части категорий исполнения по устойчивости к климатическим воздействиям;
• требованиям СНиП 2.04.02 и ГОСТ 12.1.012 – в части сейсмичности и вибрации;
• особенностям строительных конструкций защищаемых объектов;
• возможности сопряжения с технологической автоматикой защищаемого объекта;
• расположению и работе технологического и подъемно-транспортного оборудования с целью исключения механических повреждений и ложных срабатываний АУП;
• требованиям СНиП 3.05.05, ГОСТ 356 и ГОСТ 9544 – в части прочности и герметичности.

Выбор типа пожарных насосных агрегатов и количества рабочих агрегатов надлежит производить на основе возможности обеспечения их совместной работы, максимальных требуемых значений рабочих расхода и давления.

В зависимости от требуемого расхода могут использоваться один или несколько основных рабочих насосных агрегатов. При любом количестве рабочих агрегатов в насосной установке должен быть предусмотрен один резервный насосный агрегат, который должен соответствовать рабочему агрегату с максимальным расходом и давлением подачи. Резервный насосный агрегат должен автоматически включаться при аварийном отключении или несрабатывании любого из основных насосных агрегатов.

АУП должны обеспечивать:

• срабатывание в течение времени менее начальной стадии развития пожара (критического времени свободного развития пожара) по ГОСТ 12.1.004;
• локализацию пожара в течение времени, необходимого для введения в действия оперативных сил и средств;
• тушение пожара с целью его ликвидации;
• интенсивность подачи и (или) концентрацию огнетушащего вещества;
• требуемую надежность функционирования (локализацию или тушение).

Проектирование пожарных насосных установок и определение числа резервных агрегатов следует выполнять с учетом параллельной или последовательной работы пожарных насосов в каждой ступени.

Время выхода пожарных насосов (при автоматическом или ручном включении) на рабочий режим не должно превышать 10 мин.

Насосные станции следует размещать в отдельно стоящих зданиях или пристройках либо в отдельном помещении зданий на первом, цокольном или на первом подземном этаже.

Пожарные насосные установки и гидропневматические баки для ВПВ допускается располагать на первых этажах и не ниже первого подземного этажа зданий I и II степеней огнестойкости из несгораемых материалов. При этом помещения пожарных насосных установок и гидропневматических баков должны быть отапливаемыми, отделены от других помещений противопожарными перегородками и перекрытиями с пределом огнестойкости REI 45 и иметь отдельный выход наружу или на лестничную клетку, имеющую выход наружу. Пожарные насосные установки могут располагаться в помещениях тепловых пунктов, бойлерных и котельных.

Водоснабжение автоматических установок пожаротушения

В соответствии с существующими Нормами пожарной безопасности (НПБ) большинство зданий промышленного и складского назначения, здания общественного назначения больших площадей, повышенной этажности, с массовым пребыванием людей и другие подлежат защите автоматическими установками пожаротушения (АУПТ). Применение водяных и пенных АУПТ является в подавляющем большинстве случаев наиболее целесообразным, а часто и единственно возможным способом обеспечения пожарной безопасности.

Одним из самых главных вопросов проектирования водяных и пенных АУПТ является обеспечение их водой в требуемом количестве. В условиях современных городов, при строительстве предприятий в удалении от естественных водоемов, нехватка воды становится реальной проблемой.

На первом этапе проектирования путем гидравлического расчета определяются требуемый расход Qтр и требуемый напор Hтр воды (раствора пенообразователя), которые необходимы для функционирования системы и обеспечения нормативных параметров тушения. Полученные параметры являются минимальными, которые необходимо получить от водоисточника.

К любому зданию подводится трубопровод от городской сети водоснабжения или строится резервуар, который обеспечивает запас воды на хозяйственные, питьевые, производственные нужды и на пожаротушение. Водоисточник обеспечивает определенный напор и расход воды.

Для подтверждения фактических напора и расхода воды для целей пожаротушения, которые обеспечивает существующий источник водоснабжения, используются:

1. Технические условия ГУП «Водоканал» с указанием расходов на наружное пожаротушение из пожарных гидрантов, на внутреннее пожаротушение из пожарных кранов и на специальное пожаротушение (водяные и пенные АУПТ – спринклерные и дренчерные).
2. Объем противопожарного запаса воды в резервуаре и параметры пожарных насосов, забирающих воду из резервуара.
3. Тесты на водоотдачу существующего водопровода (рис. 1).

Рис. 1. График зависимости напора воды H от расхода Q

Для водоснабжения установок водяного и пенного пожаротушения можно использовать:

• водопроводы различного назначения – производственный, противопожарный или хозяйственно-питьевой, при этом использование питьевого трубопровода для водоснабжения установок пенного пожаротушения допускается при наличии устройства, обеспечивающего разрыв струи (потока) при отборе воды;
• резервуары различного назначения, при этом следует предусмотреть устройства, не допускающие расхода расчетного объема воды для пожаротушения на другие нужды.

Существует четыре варианта обеспеченности объекта водой для пожаротушения (внутреннего):

1. Qтр Hф
2. Qтр > Qф и Hтр Qф и Hтр > Hф

В первом случае, когда существующий водоисточник обеспечивет требуемый расход и напор воды на пожаротушение, узлы управления АУПТ и пожарные краны устанавливаются непосредственно на вводе, без насосной станции и резервуара.
Во втором случае есть возможность обеспечить требуемый расход воды при повышении давления в трубопроводе. Для этого проектируются насосные станции пожаротушения, к которым предъявляются особые требования.
В третьем и четвертом случаях водопровод или резервуар не может обеспечить потребное количество воды – необходимо предусмотреть специальный резервуар для создания запаса воды.

На рис. 2 представлены план и разрез насосной станции пожаротушения с водоснабжением из пожарного резервуара.

Рис. 2. Насосная станция пожаротушения с резервуаром.

Насосные станции автоматических установок пожаротушения следует относить к первой категории надежности действия согласно СНиП 2.04.02-84* – допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более 30% расчетного расхода и на производственные нужды до предела, устанавливаемого аварийным графиком работы предприятий; длительность снижения подачи не должна превышать 3 суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы (оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и т.д.), но не более чем на 10 минут.

По степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемники автоматических установок пожаротушения относятся к первой категории согласно правилам устройства электроустановок. Электроприемники первой категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Насосные станции следует размещать в отдельном помещении зданий на первых, цокольных и в подвальных этажах, они должны иметь отдельный выход наружу или на лестничную клетку, имеющую выход наружу. Насосные станции допускается размещать в отдельно стоящих зданиях или пристройках. К помещению насосной станции предъявляются следующие требования: оно должно быть отделено от других помещений противопожарными перегородками и перекрытиями с пределом огнестойкости REI 45, температура воздуха должна быть от 5 до 35 °С, относительная влажность воздуха – не более 80% при 25 °С, рабочее и аварийное освещение по СНиП 23-05-95, помещение станции должно быть оборудовано телефонной связью с помещением пожарного поста.

Выбор типа насосов и количества рабочих агрегатов производится на основании расчетов совместной работы насосов, водоводов, сетей, регулирующих емкостей, графиков водопотребления, условий пожаротушения.

Количество всасывающих линий к насосной станции должно быть не менее двух. При выключении одной линии остальные должны быть рассчитаны на пропуск полного расчетного расхода. Размещение запорной арматуры на всасывающих и напорных трубопроводах должно обеспечивать возможность замены или ремонта любого из насосов, обратных клапанов и основной запорной арматуры, а также проверки характеристики насосов без нарушения по обеспеченности подачи воды.

Для определения диаметра труб, фасонных частей и арматуры проводятся гидравлический и технико-экономический расчеты исходя из скоростей движения воды.

Всасывающий трубопровод, как правило, должен иметь непрерывный подъем к насосу не менее 0,005. В местах изменения диаметров трубопроводов следует применять эксцентрические переходы.

Для стока воды полы и каналы насосной проектируются с уклоном к сборному приемнику.

Отметку оси насосов следует определять, как правило, из условия установки корпуса насосов под заливом:

• в емкости – от верхнего уровня воды (определяемого от дна) пожарного объема при одном пожаре, среднего – при двух и более пожарах; от уровня воды аварийного объема при отсутствии пожарного объема; от среднего уровня воды при отсутствии пожарного и аварийного объемов;
• в водозаборной скважине – от динамического уровня подземных вод при максимальном водоотборе;
• в водотоке или водоеме – от минимального уровня воды в них по таблице в зависимости от категории водозабора.

При определении отметки оси насосов следует учитывать допустимую вакуумметрическую высоту всасывания (от расчетного минимального уровня воды) или требуемый заводом-изготовителем необходимый подпор со стороны всасывания, а также потери напора во всасывающем трубопроводе, температурные условия и барометрическое давление.

Диаметр труб, фасонных частей и арматуры следует принимать на основании технико-экономического расчета исходя из скоростей движения воды в пределах, указанных в таблице.

Скорости движения воды в трубопроводах насосных станций, м/с Всасывающие Напорные До 250 0,6–1 0,8–2 Св. 250 до 800 0,8–1,5 1–3 Св. 800 1,2–2 1,5–4

Насосные станции размером машинного зала 6х9 м и более должны быть оборудованы внутренним противопожарным водопроводом с расходом воды 2,5 л/с, а также огнетушителями.

При расположении насосной станции на расстоянии более 50 м от производственных зданий, имеющих санитарно-бытовые помещения, независимо от степени автоматизации, следует предусматривать санитарный узел (унитаз и раковину), помещение и шкафчик для хранения одежды эксплуатационного персонала (дежурной ремонтной бригады).

При определении площади помещения насосной станции ширину проходов следует принимать, не менее:

• между насосами или электродвигателями – 1 м;
• между насосами или электродвигателями и стеной в заглубленных помещениях – 0,7 м, в прочих – 1 м, при этом ширина прохода со стороны электродвигателя должна быть достаточной для демонтажа ротора;
• между компрессорами или воздуходувками – 1,5 м, между ними и стеной – 1 м;
• между неподвижными выступающими частями оборудования – 0,7 м;
• перед распределительным электрическим щитом – 2 м.

Для эксплуатации технологического оборудования, арматуры и трубопроводов в помещениях должно предусматриваться подъемно-транспортное оборудование, при этом, как правило, следует принимать: при массе груза до 5 т – таль ручную или кран-балку подвесную ручную; при массе груза более 5 т – кран мостовой ручной; при подъеме груза на высоту более 6 м или при длине подкранового пути более 18 м – электрическое крановое оборудование.
В помещении насосной станции для подключения установки пожаротушения к передвижной пожарной технике следует предусматривать трубопроводы с выведенными наружу патрубками, оборудованными соединительными головками.
Трубопроводы должны обеспечивать наибольший расчетный расход диктующей секции установки пожаротушения.
Снаружи соединительные головки необходимо размещать с расчетом подключения одновременно не менее двух пожарных автомобилей.
Пожарных насосов, а также насосов-дозаторов в помещении насосной станции должно быть не менее двух (в том числе, один резервный).
Задвижки, устанавливаемые на трубопроводах, наполняющих резервуар огнетушащим веществом, следует устанавливать в помещении насосной станции.
При проектировании насосной могут использоваться как готовые насосные установки (рис. 3), так и отдельные насосы (рис. 4). Для установок пожаротушения используются центробежные насосные агрегаты.

Рис. 3. Насосная установка.

Основные насосы и насосные установки бывают отечественные и импортные.
Основными отечественными производителями насосов и насосных установок являются Ливенский и Катайский насосные заводы, предприятие «Линас».
Среди иностранных производителей наиболее известны Grundfos, Wilo, Dab, Calpeda и Speck.
Для хранения запаса воды используются, например, железобетонные или стальные резервуары.

Рис. 4. Насосы Grundfos:

Объем пожарных резервуаров определяется исходя из расчетного расхода воды и продолжительности тушения.
При определении объема резервуара для установок водяного пожаротушения следует учитывать возможность автоматического пополнения резервуаров водой в течение времени пожаротушения.
Количество пожарных резервуаров или водоемов должно быть не менее двух, при этом в каждом из них должно храниться 50% объема воды на пожаротушение. Пожарные резервуары или водоемы надлежит размещать из условия обслуживания ими зданий.
Расстояние от точки забора воды из резервуаров или водоемов до зданий III, IV и V степеней огнестойкости и до открытых складов сгораемых материалов должно быть не менее 30 м, до зданий I и II степеней огнестойкости – не менее 10 м.
В качестве резервуаров используются железобетонные резервуары, выполняемые по типовым проектам. При относительно небольших объемах запаса воды могут использоваться готовые стальные резервуары, изготовленные как по типовым проектам, так и по индивидуальному заказу.
В настоящее время актуальной является проблема учета расхода воды, забираемой потребителем от сети коммунального водоснабжения.
При наличии отдельного противопожарного водопровода установка счетчиков воды не требуется.

Обводную линию у счетчиков холодной воды следует предусматривать, если:

• имеется один ввод водопровода в здание;
• счетчик воды не рассчитан на пропуск противопожарного расхода воды.

На обводной линии для пропуска противопожарного расхода воды устанавливается задвижка с электроприводом, опломбированная в закрытом положении. Задвижка с электроприводом должна открываться автоматически от кнопок, установленных у пожарных кранов, или от устройств противопожарной автоматики. Открытие задвижки должно быть сблокировано с пуском пожарных насосов при недостаточном давлении в водопроводной сети.
Задвижки на обводных трубо­проводах в узлах учета и расхода воды являются одним из основных элементов, определяющих надежность АУПТ. К сожалению, многие, не понимая этого, пытаются сэкономить и ставят дешевое отечественное оборудование, которое в нужный момент выходит из строя. По наблюдению, чаще всего встречается задвижка 30ч906бр – клиновая двухдисковая с выдвижным шпинделем фланцевая с электроприводом.
Подводя итог, можно отметить, что основными факторами, определяющими эффективную работу водяных и пенных АУПТ, являются соответствие параметров водопитателя установки требуемым, а также возможность обеспечения необходимой электрической мощности по первой категории надежности и исправность запорной арматуры на вводах от сети водоснабжения.

Станислав Жаров, к.т.н, доцент;
Ольга Груданова, инженер;
Виктор Миронов, инженер