14 ноября 2006
В. Пахомов. Перспективы применения тонкораспыленной воды для защиты высотных зданий.
В. Пахомов
Пожарная автоматика, 2006
Появление все большего количества высотных многофункциональных зданий и зданий-комплексов является отражением современных тенденций в архитектуре и градостроительном проектировании. Наряду с известными преимуществами такие объекты, в силу своих особенностей, могут стать источником повышенной опасности для человека, связанной с угрозой возникновения пожара.
Данное обстоятельство объясняется довольно просто, если вспомнить, что в основе угрозы возникновения пожара лежат три составляющие: социальная (связанная с деятельностью человека), техногенная и природная, и, по статистике, 90% всех пожаров возникает именно по вине человека. Поэтому никакое, даже самое современное технологическое оборудование, которым оснащены высотки, не сможет компенсировать увеличение риска возникновения пожара из-за роста социальной составляющей.
Если принять во внимание, какими катастрофическими последствиями может обернуться пожар (значительное количество людей, находящихся в здании, при ограниченных возможностях их эвакуации), становится понятным столь пристальное внимание вопросам обеспечения пожарной безопасности на таких объектах.
Для снижения риска возникновения тяжелых последствий при пожаре используется целый комплекс противопожарных мероприятий. В их числе не на последнем месте находится защита помещений, холлов и эвакуационных путей при помощи автоматических установок пожаротушения (АУПТ). При этом, АУПТ должна не только обеспечивать тушение возгорания даже при самом худшем варианте развития событий, но и гарантировать, что применяемое в установке огнетушащее вещество (ОТВ) безвредно для человека.
Несмотря на то, что в арсенале у проектировщика современных АУПТ находится несколько технологий тушения с применением различных видов ОТВ, только вода по совокупности параметров (высокая огнетушащая способность, дешевизна и экологическая чистота) полностью удовлетворяет указанным выше требованиям. Именно поэтому для защиты высотных зданий выбраны водяные АУПТ. Об этом прямо указано в утвержденных в конце прошлого года «Временных нормах и правилах проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий - комплексов в городе Москве МГСН 4.19-2005».
В этом документе также регламентированы требования к основным техническим характеристикам АУПТ. В частности, п. 14.89 устанавливает минимально допустимую интенсивность орошения 0,08 л/(с м2) и расход воды - не менее 10 л/с для спринклерной секции, а также указывается необходимость защиты оросителями оконных и дверных проемов.
Требование о минимально допустимой интенсивности орошения в этот документ пришло из п. 4.4 НПБ-88 и гарантирует тушение пожара оросителями общего назначения для помещений, относящихся к 1 группе. При этом, если следовать дальнейшим положениям НПБ-88, работа АУПТ в автоматическом режиме должна длиться не менее 30 минут.
Все перечисленные требования, безусловно, сводят к минимуму риск распространения пожара за пределы защищаемой площади. Однако столь эффективная защита, которая обеспечивается водяными АУПТ, имеет и слабую сторону. В последнее время все чаще поднимается вопрос издержек, связанных с применением воды в качестве ОТВ. Ущерб для имущества, а в некоторых случаях, даже для конструкции здания от I используемой при тушении пожара воды может оказаться очень существенным. Особенно актуальными эти вопросы становятся в случае ложного запуска АУПТ.
Чтобы оценить примерные последствия от воздействия ОТВ, необходимо определить, какое количество воды попадет в защищаемое помещение через один ороситель. Так, ороситель СВН-10, согласно документации, при давлении 0,3 I обеспечивает интенсивность орошения 0,09 л/(с м2) в пределах защищаемой площади. Для расчета расхода воды воспользуемся известной формулой:
Q = 10·K√P, где
К - коэффициент производительности оросителя (для СВН-10 К = 0,35);
Р - давление перед оросителем.
В результате подстановки получаем расход 1,92 л/с.
При этом нужно заметить, что расход воды, необходимый для получения заданной интенсивности орошения, будет различным для оросителей разных типов я разных производителей. Эта особенность обуславливается коэффициентом полезного использования расхода, параметром, который характеризует качество работы оросителя. Его величина зависит от того, какое количество воды попадает за пределы защищаемой площади, а следовательно, не участвует в тушении. Применение оросителя с низким коэффициентов полезного использования расхода води может привести к увеличению ее расхода в 1,5 - 2 раза.
Однако, даже в нашем случае, расход воды за 30 минут действия АУПТ составит почти 3500 литров, и это при работе только одного оросителя!
В связи с данными обстоятельствами разработчики МГСН 4.19-2005 допустили для проектировщиков возможность применения спринклерных АУПТ с контролем запуска от пожарной сигнализации. Если срабатывание спринклерного оросителя не будет подтверждено сигналом пожарной сигнализации, то запуска насосов-водопитателей не произойдет, и количество вылившейся воды будет ограничено. На мой взгляд, эффективность такого решения представляется сомнительной, учитывая, что объем автоматического водопитателя, согласно требованию п. 14.89 МГСН 4.19-2005, должен быть не менее 3 м 3(при этом не берется во внимание значительный объем распределительного трубопровода).
В этом случае гораздо более результативным решением может оказаться применение АУПТ, использующих в качестве ОТВ тонкораспыленную воду. В последнее время это направление в пожаротушении становится все более актуальным. Сохраняя все преимущества тушения водой, этот способ, за счет повышения эффективности использования свойств воды, позволяет существенно снизить объем воды, необходимый для работы АУПТ, и значительно уменьшить отрицательные последствия от воздействия ОТВ на имущество и элементы конструкции здания.
Для сравнения приведем расчет расхода воды при использовании оросителя тонкораспыленной воды «Аквамастер». Из документации берем необходимые технические характеристики К=0,07 и Р=0,5 МПа и по процедуре, изложенной выше, производим вычисления. В результате вычислений получим, что за 30 минут работы АУПТ будет израсходовано 890 литров воды, что почти в 4 раза меньше, чем при использовании оросителя общего применения.
В связи с этим появляется еще одно привлекательное обстоятельство. Оказывается, в этом случае автоматический водопитатель можно рассматривать не только как устройство, обеспечивающее требуемый расход ОТВ до включения основного водопитателя, но и как резервуар с запасом воды, который обеспечит работу как минимум двух оросителей тонкораспыленной воды, даже в случае проблем с ее подачей в штатном режиме.
Несмотря на очевидные преимущества, применение АУПТ с тонкораспыленной водой существенно сдерживается отсутствием регламентированных требований. Это вызвано тем, что для защиты объекта при помощи тонкораспыленной воды недостаточно обеспечить заданную интенсивность орошения, как в случае с ординарной водой, для которой в НПБ 88 определены количественные значения интенсивности орошения, гарантирующие надежную защиту для различных групп помещений.
Дело в том, что для реализации всех преимуществ, которые дает тонкораспыленная вода, капли должны преодолеть конвективные тепловые потоки и достичь поверхности горения. Не вдаваясь в подробности и математические выкладки (это сделано уже не раз на страницах специализированных журналов), можно утверждать, что для выполнения этой задачи капли тонкораспыленной воды должны обладать гораздо более высокой начальной скоростью.
Именно скорость капель является тем параметром, без которого нельзя однозначно регламентировать процесс обеспечения пожарной безопасности при помощи тонкораспыленной воды. Однако этой характеристики мы не найдем ни в одном из официальных документов, включая паспортные данные оросителей. Это связано с тем, что процесс тушения тонкораспыленной водой еще не достаточно изучен, и для получения точных зависимостей необходимо провести большое количество экспериментов.
В нынешней ситуации применение оросителей тонкораспыленной воды, согласно НПБ 88, должно производиться на основе нормативно-технической документации предприятия-изготовителя. Изготовитель, в свою очередь, руководствуется результатами огневых испытаний, в ходе которых экспериментально подтверждается способность оросителя потушить очаг пожара определенного класса. В этом случае корректность заявленных параметров оросителя зависит от опыта производителя, наличия в его распоряжении необходимых методик, оборудования и персонала. Не последнюю роль играет и его «умеренность» в стремлении завысить технические характеристики в надежде получить дополнительную прибыль из-за более широкой области применения оросителей.
В заключение необходимо отметить, что работа по применению тонкораспыленной воды в АУПТ только началась, не все ее возможности использованы полностью, поэтому в ближайшем будущем можно ожидать дальнейшего совершенствования оросителей, направленного на повышение эффективности использования воды в первую очередь.
Об авторе: В.П. Пахомов, главный инженер ЗАО «ПО «Спецавтоматика»
Источник: Пожарная автоматика-2006
