Совершенствование методики испытании внутреннего противопожарного водопровода

Размещено на http://allbest.ru

ДВГУПС

Совершенствование методики испытании внутреннего противопожарного водопровода

Прудникова В.Е., Уйманова М.Ю., Новиков А.А., Путько А.В.

Хабаровск, Россия

Абстракт

Исследование посвящено проблеме совершенствования испытаний внутреннего противопожарного водопровода зданий. Разработана новая методика, включающая натурные испытания и гидравлические расчеты без сброса воды. Представлены результаты апробации этой методики.

Ключевые слова: пожарные краны, требуемый напор, расход воды, давление у пожарного крана, радиус компактной части струи, внутренний противопожарный водопровод.

1. Нормативные требования к испытанию противопожарных водопроводов

Действующие нормы [3] требуют не реже двух раз в год проверять работоспособность внутреннего противопожарного водопровода (ВПВ) посредством пуска воды. Эти нормы в основном соответствуют действующему своду правил систем противопожарной защиты [6], но в них не содержится ряд требований строительных норм [1], обеспечивающих работоспособность ВПВ. К ним относятся:

- необходимость предусматривать в некоторых случаях устройство двух вводов водопровода в здания [1, п.5.4.2];

- ограничение скорости в трубопроводах в режиме пожаротушения 3,0 м/с [1, п.5.5.6];

- предельные потери давления в счетчиках воды при пропуске максимального секундного расхода воды и расчетного противопожарного расхода воды - для крыльчатых счетчиков 0,1 МПа (потери напора 10 м) [1, п.7.2.11].

За обобщенный проверяемый параметр водоотдачи ВПВ принимается давление на диктующем пожарном кране. При этом все три показателя водоотдачи (давление у пожарного клапана, расход воды из пожарного ствола и высота компактной части струи) взаимосвязаны, и предписано считать, что, если измеренное давление при открытом клапане пожарного крана соответствует норме, то расход и высота компактной части струи также соответствуют нормативному значению. Нормы исходят из того, что полное открытие пожарного крана обеспечивает подачу расчетного расхода воды, и не требует измерения расхода. Порядок проведения испытаний требует осуществлять пролив воды из пожарного ствола при полностью открытом диктующем пожарном кране и фиксировать давление, и не предусматривает измерение расхода воды. Сброс воды предписано осуществлять в канализацию, на улицу или в приемный бак. Однако, при проверке ВПВ реальных зданий сброс воды через диктующий пожарный кран с расчетным расходом часто невозможен из-за проблем со сбросом. Имеющиеся разработки [3] не позволяют оценить работоспособность системы без образования реальной струи воды. Проблема усугубляется в случаях, когда нормативное количество одновременно действующих стволов - два, три или более (возможно до 8 [3, табл. 5.3]). Сложилась практика, при которой для испытания ВПВ используются гидротестеры, позволяющие проверить механическую работоспособность ПК и измерить давление при некотором (не обязательно максимальном) сбросе воды. Однако использовать полученное таким образом значение давления для оценки водоотдачи невозможно, т. к. при подаче реальной струи и пропуске по магистральным трубопроводам и пожарным стоякам расчетных пожарных расходов потери давления существенно возрастают, и давление у ПК снижается.

2. Новая методика испытания противопожарного водопровода

Разработана комбинированная методика, позволяющая при необходимости без сброса воды по косвенным данным и результатам гидравлического расчета приближенно оценить величину и достаточность параметров пожаротушения. Для этого используются показатели работы системы водоснабжения в обычном режиме работы без пожара - при пропуске расходов воды только на хозяйственно-питьевые и технологические нужды. Измеряется давление на вводе и на неработающем диктующем ПК, и определяется фактическая гидравлическая характеристика общего участка водопроводной сети °_об_щ , функционирующего и в обычном режиме и при пожаротушении (участок от водомерного узла с манометром до точки присоединения к магистральному трубопроводу пожарного стояка.

где Pвв и Pпк - давление на вводе и на диктующем пожарном кране соответственно;

ДZ - разница отметок диктующего ПК и ввода; выражение в числителе соответствует потерям напора на общем участке в обычном режиме работы;

Qх-п - величина хозяйственно-питьевого расхода на вводе;

с - плотность воды; g - ускорение свободного падения.

Эта гидравлическая характеристика неизменна и при работе в режиме пожаротушения, и её можно использовать при гидравлическом расчете ВПВ на пропуск полного (включая пожарный) расхода воды. Давление у диктующего пожарного крана при пожаре определяется расчетом

где ДPгеом - снижение давления на диктующем пожарном кране вследствие разницы отметок ввода и диктующего ПК;

ДPуч.пож - потери давления на участках, работающих только при пожаротушении через диктующий пожарный кран, определяются дополнительным гидравлическим расчетом по стандартным таблицам для гидравлического расчета на пропуск нормативных пожарных расходов в соответствии с диаметром и длиной этих участков. При этом могут быть учтены материалы дополнительных гидравлических исследований, учитывающие реальное гидравлическое сопротивление трубопроводов;

ДP уч. общ - потери давления на общих участках, работающих и в обычном режиме, и при пожаротушении, определяются расчетом

где б- поправочный коэффициент, учитывающий топологию водопроводной сети и наличие на общем участке переменного расхода, если расход Q_х-п по длине общего участка постоянный - следует принять б=1, если этот расход снижается от Q_х-п до 0, то б= 0,5.

По полученному расчетным путем давлению у диктующего пожарного крана в режиме пожаротушения с помощью нормативной таблицы [3, табл. 5.2], с учетом диаметра пожарного крана, диаметра спрыска наконечника пожарного ствола и длины пожарного рукава можно определить параметры струи - расход из пожарного ствола, высоту компактной части струи и установить, обеспечивают ли эти характеристики подачу необходимого количества струй в наиболее неблагоприятные точки здания, т. е. сделать вывод о работоспособности ВПВ. Конечно, эта методика не является строгой с точки зрения законов гидравлики, т.к. расход Q_х-п по длине общего участка в большинстве случаев не постоянный, и необходимы дополнительные исследования, чтобы сформулировать рекомендации по назначению коэффициента а, но позволяет получить результат, учитывающий топологию и фактическое состояние системы водоснабжения.

Эта методика может использоваться для грубой оценки работоспособности ВПВ, когда полноценное испытание со сбросом воды невозможно. На основе изложенных материалов разработана следующая методика испытаний ВПВ:

1. В соответствии с назначением и конструктивными особенностями здания определяется число пожарных стволов и минимальный расход воды на внутреннее пожаротушение. На схеме системы водоснабжения назначается соответствующее количество работающих диктующих пожарных кранов - наиболее высоко расположенных и удаленных от ввода.

2. Выполняется анализ режима водопотребления здания с целью определения периода максимального водопотребления.

3. В период максимального водопотребления фиксируется фактический расход на хозяйственно-питьевые и технологические нужды, и замеряется давление на вводе и на диктующем пожарном кране без пожара.

4. По формулам (1), (3) и (2) вычисляется давление у диктующего пожарного крана в режиме пожаротушения и по табл.5.2 [3] определяются параметры струи.

5. Проверяется соответствие ВПВ строительным нормам [3 ].

6. На основе анализа полученных результатов делается вывод о работоспособности ВПВ.

Апробация разработанной методики. Для апробации разработанной методики выполнено обследование и испытание внутреннего противопожарного водопровода главного корпуса Дальневосточного государственного университета путей сообщения, построенного в 1940-1950-х гг., когда нормы пожарной безопасности отличались от современных. Здание кирпичное, 4-х этажное с подвальным и цокольным этажами, II степени огнестойкости [7, табл. 6. 10], класс функциональной пожарной опасности Ф 4.2 (высшие учебные заведения) [8, с. 32], оборудовано объединенной системой хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения. В результате исследований установлено, что объединенная система водоснабжения здания включает в себя 73 пожарных крана, но имеет один ввод. Это является нарушением требований п. 5.4.2 [1], предусматривающих в зданиях, в которых установлено 12 и более пожарных кранов, устройство двух и более вводов. Фрагмент схемы водоснабжения представлен на рис. 1.

В соответствии со строительным объемом 99.4 тыс. м³ по действующим нормам [3, табл. 5.3] определено необходимое число пожарных стволов, подающих воду в любую точку пожаротушения - 2, и минимальный расход воды на одну струю - 2,5 л/с. Установлено, что в здании имеются зоны, в которых возможна подача только 1 струи, т. е. расчетный режим подачи воды не обеспечен (рис. 2).

Анализ планировки и размеров помещений здания показывает, что при существующем размещении пожарных кранов для выполнения требований пожарной безопасности необходимо обеспечить радиус действия пожарных кранов 26,0 м при высоте компактной части пожарной струи 12 м. Для этого при использовании существующих рукавов и стволов необходимо давление на диктующем пожарном кране 0,21 МПа (напор 21 м).

Рис. 2 - Фрагмент плана последнего этажа и зоны обслуживания пожарных кранов

После преобразований формулы (2) расчетом определено необходимое давление на вводе 0,57 МПа (напор 57 м). Предварительные результаты исследований представлены в [5]. Испытание ВПВ с реальной подачей 2 струй не проводилось из-за отсутствия возможности сброса воды.

Результаты апробации предлагаемой методики испытаний внутреннего противопожарного водопровода этого здания представлены в табл. 1.

Табл. 1 - Параметры исследуемого ВПВ

Расчетным путем установлено, что необходимое давление на диктующем пожарном кране в режиме пожаротушения не обеспечивается, необходимый режим пожаротушения не обеспечен. Заключение. Разработана комбинированная методика испытаний внутреннего противопожарного водопровода здания без сброса воды, основанная на косвенных испытаниях системы и гидравлических расчетах, которая может использоваться для грубой (предварительной) оценки работоспособности ВПВ и в случаях, когда полноценное испытание невозможно.

Проведена апробация этой методики применительно к реальному зданию. По материалам проведенных исследований подана заявка на изобретение «Способ испытания внутреннего противопожарного водопровода» [2]. противопожарный гидравлический водопроводный

Библиографические ссылки на источники

1. Внутренний водопровод и канализация зданий. СП 30.13330. 2012.

2. Заявка на изобретение «Способ испытания внутреннего противопожарного водопровода» № 2017115266, дата поступления 28.04.2017.

3. Методика испытаний внутреннего противопожарного водопровода. М. 2007.

4. Мешман Л., Былинкин В., Губин Р., Шариков А. Методика испытаний внутреннего противопожарного водопровода. // Журнал Пожарное дело, 2005 г. № 5.

5. Прудникова В.Е., Уйманова М.Ю., Путько А.В. Оценка надежности противопожарного водоснабжения общественного здания. // Новые идеи нового века - 2017 : материалы Семнадцатой Международной научной конференции = The new Ideas of New Century - 2017 : The Sixteenth International Scentific Conference Proceedings : в 3 т. / Тихо- океан. гос. ун-т. - Хабаровск : Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та. 2017. - Т. 3. - c. 345 - 350.

6. Свод правил. Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Требования пожарной безопасности. СП 10.13130. 2009.

7. СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты»

8. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности, №123-ФЗ

Abstract

Improvement of methods for testing internal fire line

Prudnikova V. Е., Uymanova M. Y., Novikov А. А., Putko А. V.

FESTU, Khabarovsk, Russia

The study deals with the problem of improve the testing of internal fire water supply buildings. А new method, which includes full-scale tests and hydraulic calculations without water discharge. The results of testing this method.

Keywords: Fire hydrants, the required pressure, water flow, pressure at the fire hydrants, the radius of the compact part of the jet, the internal fire main.

Размещено на Allbest.ru