Спринклерные системы водяного пожаротушения с принудительным пуском

Скачать статью в формате Word

Л. Белоусов, С. Дауэнгауэр, ГК «ГЕФЕСТ»

Совершенствование системы нор­мативного регулирования в об­ласти пожарной безопасности, сопровождающее введение в действие требований Федерального закона № 123-ФЗ, поставило перед проектными организациями большое количество во­просов, широко обсуждаемых в средствах массовой информации. Один из них, до настоящего времени незаслуженно не привлекший широкого общественного внимания, но имеющий все шансы кар­динально повлиять на развитие систем активной противопожарной защиты, – это применение спринклеров с принудитель­ным пуском и установок на их основе (СП5.13130.2009 «Системы противопо­жарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автома­тические. Нормы и правила проектиро­вания» раздел 5.5).

К сожалению, разработчики не вы­двинули конкретных технических требо­ваний по проектированию подобных ус­тановок и ограничились только общими понятиями. В специальной литературе эта тема до настоящего времени также не об­суждалась, поэтому авторы попытались проанализировать перспективы развития систем пожаротушения, использующих спринклеры с принудительным пуском.

Системы водяного пожаротушения имеют долгую историю применения для обеспечения безопасности людей и за­щиты имущества и прошли значительную эволюцию от простейших устройств для подачи воды при пожаре до современ­ных автоматических комплексов.

На сегодняшний день наибольшее распространение на практике получили системы пожаротушения, в распредели­тельной сети которых используются спринклерные оросители, т.е. оросители, в которых выходное отверстие в дежур­ном режиме работы закрыто клапаном, имеющим тепловой замок и срабатываю­щим при повышении температуры в зоне установки оросителя. Такое решение по­зволяет осуществить подачу огнетушащего вещества только там, где повысилась температура воздушной среды, и не пода­вать его в зоны, незатронутые пожаром, что существенно снижает расход воды при тушении пожара. Однако данное пре­имущество оборачивается рядом недо­статков. Поскольку каждый ороситель имеет тепловой замок, тушение не нач­нется до тех пор, пока не произойдет раз­рушение термочувствительного элемента какого-то из оросителей. Данное дей­ствие легко достижимо при сравнитель­но небольшой высоте перекрытий от уровня пола (до 6-8 м) и термически мощ­ном начальном импульсе пожара, одна­ко при большей высоте защищаемых помещений или же развитии пожара с не­значительным тепловыделением в началь­ной фазе часто наблюдается отставание роста орошаемой площади по отношению к увеличению площади развивающегося пожара. Именно с этим связана постоян­ная работа производителей оросителей, направленная на снижение тепловой инерционности спринклеров. Однако да­же использование современных относи­тельно быстродействующих спринклеров не устраняет опасности неконтролируе­мого развития пожара, что при опреде­ленных условиях может привести к значи­тельным материальным потерям и даже гибели людей.

Указанного недостатка лишен дренчерный способ тушения пожара, при ко­тором огнетушащее вещество сразу по­дается на площадь, заведомо большую, чем площадь возможного возгорания. При этом достигается быстрое и гарантиро­ванное тушение возгорания, что служит причиной использования такого спосо­ба на некоторых особо ответственных объектах. Но его широкому применению препятствуют существенные недостатки, среди которых можно выделить следую­щие: тушение по всей защищаемой пло­щади часто бывает избыточным с точки зрения эффективности работы установки, что ведет к неоправданно высоким расхо­дам огнетушащего вещества, применению насосов повышенной мощности. Подача значительных объемов воды для целей тушения может привести к тому, что ущерб от воздействия воды при тушении пожара превысит возможные убытки от собственно возгорания. Применение дренчерных установок для сравнительно небольших площадей орошения теорети­чески возможно, но требует существен­ного увеличения количества управляю­щих клапанов и длины магистральных трубопроводов. Кроме того, наиболее рас­пространенное на практике использова­ние дымовых пожарных извещателей в побудительных системах для запуска дренчерной установки часто приводит к неоднозначности в определении запус­каемой секции, особенно при возникно­вении очага возгорания на границе раз­ных секций.

Таким образом, среди традиционных систем водяного пожаротушения имеют­ся два полярных решения по обеспече­нию эффективности тушения и его эко­номической целесообразности. Очевидно, что оптимальная система водяного пожа­ротушения должна формироваться на ос­нове компромисса между спринклерной и дренчерной установками пожаротуше­ния и совмещать в себе полезные свой­ства каждой из них, а именно:

• иметь оросители с тепловыми замками, срабатывающими при повы­шении температуры в зоне их уста­новки и обеспечивающими точное выявление местоположения очага;
• обеспечивать групповой запуск оп­ределенного числа оросителей, при этом срабатывание этих оросителей должно происходить не по всей за­щищаемой площади, а на сравни­тельно небольшом участке, вклю­чающем в себя зону пожара;

для эффективной локализации и последующего тушения возгораний количество одновременно сработавших оросителей должно быть не менее 6-10 штук;

• пуск оросителей должен осуществ­ляться не только от повышения тем­пературы, но и от побудительных систем того или иного типа;
• для получения оперативной инфор­мации необходим контроль состоя­ния каждого из оросителей.

Таким образом, при реализации этих ранее неразрешимых задач мы перехо­дим от традиционных систем водяного пожаротушения к системе управляемого пожаротушения, которая осуществляет процесс тушения, реализуя оптимальные алгоритмы функционирования на осно­ве анализа характера развития пожара.

Основой для технического воплоще­ния таких решений является спринклер-ный ороситель с принудительным пуском, который, реализуя функции традицион­ных оросителей, дополнительно облада­ет инициирующим устройством для уп­равляемого пуска.

Идея принудительного пуска сприн-клерных оросителей имеет давнюю исто­рию и различные технические воплоще­ния, построенные на одном принципе -обеспечение локального разогрева термо­чувствительного элемента спринклера для его активации. Среди основных при­меняемых решений можно отметить различные виды электронагревательных кон­тактных элементов (нити накаливания, резисторные элементы), фотоустройства с высоким тепловыделением, газогене­раторные элементы.

Несмотря на кажущуюся простоту са­мого принципа принудительной термиче­ской активации спринклерного оросите­ля, техническое воплощение реального устройства – достаточно сложная зада­ча. В настоящее время на российском рынке подобная техника представлена двумя производителями – 000 «Гефест» и 000 «ГорПожбезопасность», из зару­бежных аналогов можно упомянуть спринклеры фирмы CPF Industrials S.p.A. Оросители «Аква-Гефест» производства 000 «Гефест» имеют в качестве термопо­будительного элемента электрорезистор, который размещен непосредственно на терморазрушающейся колбе оросителя. Электрорезистор нагревается при проте­кании пускового тока, что приводит к раз­рушению колбы и открытию выходного отверстия спринклера. Также возможен вариант работы оросителя, при котором разрушение термоколбы происходит при воздействии тепла от пожара. В ороси­телях «Прогресс» производства 000 «Горпожбезопасность» в качестве ини­циирующего устройства выступает газоге­нераторный заряд, сгорающий при подаче пускового тока, в результате чего формируется струя горячего газа, попа­дающего на колбу спринклера и разру­шающего ее.

Для создания полноценных систем пожаротушения необходимо иметь воз­можность не только принудительно вскрыть спринклер, но и проконтролиро­вать факт вскрытия. Как следствие, воз­можен выпуск варианта спринклера толь­ко с контролем срабатывания, без принудительного пуска, что может быть использовано для создания адресных спринклерных установок. Такие установ­ки позволяют создать системы динами­ческого управления противопожарной защитой и эвакуацией, алгоритм функ­ционирования которых меняется в зави­симости от направления и скорости рас­пространения пожара.

Очевидно, что при использовании по­добных систем эффективность тушения значительно повышается, в связи с чем их целесообразно применять для реше­ния следующего класса задач:

• при необходимости обеспечить бы­строе вскрытие оросителей на за­щищаемой площади, чтобы за мини­мальное время локализовать и потушить быстро распространяю­щийся пожар, или когда срабатыва­ние оросителей происходит с запаз­дыванием по сравнению с линейной скоростью развития пожара, что особенно актуально в помещениях с высотой перекрытий более 8-10 м или помещениях с высокой концен­трацией пожарной нагрузки (склад­ские комплексы);
• для защиты высотных зданий, где запаздывание при срабатывании ус­тановки пожаротушения может при­вести к значительным сложностям при тушении пожара оперативными подразделениями и, как следствие, к серьезным потерям;
• для защиты помещений, содержа­щих локальные объекты повышен­ной ценности. В этом случае целе­направленно тушится только этот объект, при этом используемое ко­личество огнетушащего вещества минимально;
• для защиты объектов специальной конфигурации (воздуховоды, ка­бельные каналы, продуктопроводы);
• для защиты автоматизированных автостоянок, других объектов с вы­сокой пожарной нагрузкой и потен­циально высокой скоростью рас­пространения пожара как по горизонтали, так и по вертикали;
• для создания водяных завес, блоки­рующих распространение пожара в местах пересечения противопожар­ных стен дверными проемами, ком­муникационными проходами и т.д.;
• для организации эвакуационных пу­тей и защиты путей движения пожарных расчетов в соответствии с разработанными планами пожаро­тушения.

Управляемый пуск может произво­диться в следующих режимах:

• автоматический, с применением электропуска управляемых оросите­лей по сигналу адресной (адресно-аналоговой) пожарной сигнализа­ции;
• автоматический, с применением электропуска управляемых оросите­лей по сигналу от одного или двух сработавших оросителей или одно­го оросителя и сигнализатора пото­ка жидкости;
• дистанционный, с применением электропуска управляемых оросите­лей по команде оператора с дежур­ного поста или по месту расположе­ния оросителей.

Дистанционный пуск рекомендуется применять для создания водяных завес. Разумеется, пусковой пульт, находящий­ся в месте расположения оросителей, дол­жен быть защищен от несанкционирован­ного доступа. Во всех остальных случаях основным режимом пуска является авто­матический.

Эффективность системы с использо­ванием управляемых оросителей в суще­ственной степени зависит от правильно выбранной системы управления. Широко применяемые сейчас технические сред­ства управления имеют ограниченные возможности, как по контролю пусковых цепей, так и по программированию реа­лизации большого количества сценари­ев управления. Однако в последнее вре­мя и в этой области наблюдается значительный прогресс.

Рассмотрим возможные алгоритмы функционирования системы пожароту­шения с принудительным пуском ороси­телей с контролем состояния. Контакты пускового и контролирующего элементов спринклера должны быть подключены к модулю контроля таким образом, чтобы каждому спринклеру был присвоен ин­дивидуальный адрес. Полученная таким образом схема адресного поля на стадии проектирования анализируется с точки зрения вероятного сценария распростра­нения пожара. При этом вокруг каждого спринклера формируется сателлитная группа из нескольких спринклеров, ко­торые должны быть запущены, если «глав­ный» спринклер сработал. В принципе, «главным» может стать любой спринклер, соответственно, меняются форма и со­став сателлитной группы. Очевидно, что количество комбинаций будет совпадать с количеством управляемых оросителей. Итак, при проектировании следует опре­делить:

• характер пожарной нагрузки;
• наиболее вероятное направление распространения пожара;
• площадь минимальной защищаемой зоны;
• состав и конфигурацию «сателлит­ной» группы.

Данные на пуск сателлитных групп программируются по алгоритму «если -то». В ряде случаев (небольшие помеще­ния, пристеночные пространства, кори­доры и т.д.) одна и та же группа может быть запущена при срабатывании одного из нескольких спринклеров, входящих в группу (алгоритм «если – или – то»). При этом общее количество «сателлитных» групп и, следовательно, программ пуска сокращается.

Поясним сказанное на примере.

Рисунок 1

На рисунке 1 приведена схема распо­ложения оросителей в большом помеще­нии (цех, торговый зал). Минимальная за­щищаемая зона составляет 54 м², группа состоит из девяти оросителей ТРВ, конфи­гурация – квадрат. Группа 1 отвечает зо­не, находящейся вдали от стен помеще­ния. Сработавший ороситель находится в центре группы, алгоритм программиро­вания «если – то». Группа 2 примыкает к углу помещения. Эта группа активирует­ся при любом из сработавших выделен­ных оросителей. Алгоритм программиро­вания «если – или – то».

Рисунок 2

На рисунке 2 показано небольшое офисное помещение (36 м²). Площадь за­щищаемой зоны, очевидно, 36 м² (все по­мещение). Группа состоит из 6 спринкле­ров, конфигурация – прямоугольник. Группа активируется при срабатывании любого извещателя из группы, алгоритм программирования «если – или – то».

Как было указано выше, модули кон­троля проверяют состояние линии до спринклера на обрыв и короткое замы­кание, а также передают сигнал о вскры­тии спринклера в адресную линию. Оче­видно, что таким образом контролируется не только вскрытие «главного» спринк­лера в результате воздействия факторов пожара, но и срабатывание каждого спринклера «сателлитной» группы после получения ими пускового импульса от мо­дуля пуска. Возможно использование мо­дулей контроля также для управления си­стемой оповещения и эвакуации.

Нельзя не отметить еще одну возмож­ность, которую дают системы с контро­лируемыми оросителями. В случае быст­рого распространения пожара по нескольким альтернативным направле­ниям, по сигналам от последовательно срабатывающих оросителей можно от­следить направление и скорость распро­странения пожара и скорректировать пу­ти эвакуации и другие противопожарные мероприятия – в соответствии с реаль­ным развитием обстановки.

Применение управляемых оросите­лей открывает перед специалистами по противопожарной защите широкие пер­спективы. По мнению экспертов, подоб­ная система может применяться в качес­тве компенсирующего мероприятия в следующих случаях:

• при превышении нормативной площади пожарного отсека (допускает­ся не регламентировать площадь по­жарного отсека);
• при снижении степени огнестойкос­ти здания по сравнению с норма­тивной;
• при превышении нормативной высоты здания;
• при проектировании защиты многосветных пространств или атриумов;
• при размещении групп помещений с различной функциональной пожар­ной опасностью в пределах одного пожарного отсека;
• при затруднении доступа пожарных подразделений в возможную зону пожара;
• при превышении нормативных рас­стояний нахождения пожарной час­ти от защищаемого объекта.

Список преимуществ систем пожаротушения с принудительным пуском будет, по-видимому, расширяться. Одно несо­мненно: впервые в руках специалистов имеется система, объединяющая поло­жительные качества дренчерной и спринклерной классических систем, что от­крывает перед системами водяного пожаротушения новые возможности.

Надеемся, что мы смогли максималь­но подробно осветить основные прин­ципы работы установок пожаротушения с принудительным пуском, показать чи­тателю всю эффективность данного спо­соба пожаротушения по сравнению с традиционными и несомненные преиму­щества при достижении задач по обес­печению пожарной безопасности.

Журнал Алгоритм Безопасности, №6, 2009