Защита складских помещений с большим свободным пространством между складируемым товаром и потолком

Перевод на русский язык статьи: Protection of Storage with High Clearance. Kennet E. Isman

Большинство из полномасштабных огневых испытаний, которые проводились для разработки критериев о необходимой интенсивности орошения водой для стандарта NFPA13, проводились в помещениях, где свободное пространство между потолком и складируемый товаром было приблизительно 3 – 4,5 метра.

Такие расстояния между верхней точкой складируемого товара и перекрытием склада выбирались на основании большого количества различных переменных, включая ограничения по размерам испытательного оборудования и необходимости проведения испытаний для складских стеллажей определенного ряда высот, которые обычно используются в складах и вероятнее всего могут подвергнуться воздействию огня в случае пожара.

Проблема в том, что склады с большим расстоянием от верха пожарной нагрузки до перекрытия (6 м, 9 м или более) при пожаре образуют более сложный очаг возгорания для тушения спринклерной системой. Для борьбы с такими сложными пожарами спринклером необходимо больше воды и/или капли воды должны иметь большую кинетическую энергию для преодоления мощного факела огня.

Эта концепция о кинетической энергии капель в настоящее время является одной из самых интересных. Возникает вопрос: «Почему для ликвидации пожара в помещении высотой 12,5 метров, где свободное пространство до потолка 4,5 метра требуется больше воды или она должна обладать лучшими характеристиками, чем в помещении высотой 9,5 метров?». Ответ заключается в динамике развития пожара (движении тепла, поднимающегося от огня) и в расстоянии между оросителем и самим огнем. Если спринклер находится далеко от очага пожара, например 12,5 метров, потребуется больше времени для его активации. И пламя будет уже достаточно большим когда ороситель наконец откроется.

Однако проблема состоит не только во времени реакции спринклера. Другая проблема, связанная с большим расстоянием до потолка – это свободное пространство, доступное огню для развития мощного вертикального факела с большой кинетической энергией. Вспомним физику: величина кинетической энергии зависит от массы и скорости. Газы, выделяемые огнем, имеют массу (не очень большую, но, тем не менее) и скорость (достаточно высокую). Чем больше свободного вертикального пространства над стеллажами, тем большей кинетической энергии способны достичь газы, выделяемые при пожаре.

Для того, чтобы ограничить распространение или потушить пожар, каплям воды необходимо развить достаточную скорость, чтобы преодолеть газовые выбросы и достигнуть очага огня. Если свободное пространство очень большое, каплям воды потребуется большая кинетическая энергия. Если же расстояние между верхом пожарной нагрузки и перекрытием небольшое, выделяемые газы рассеиваются, ударяясь о потолок, теряя при этом их кинетическую энергию. При этом каплям воды уже не нужно преодолевать большое расстояние внутри факела огня и поэтому их воздействие на очаг возгорания будет более эффективным.

При разработке очередной редакции NFPA13 2007 технический комитет по разработке критериев спринклерных систем изучил данный феномен больших свободных пространств. При этом было определено, что расстояние между верхом товара и перекрытием становится проблематичным, в случае если оно превышает 6,2 метра. И эта проблема проявляется только в случае если объем пожарной нагрузки более чем это определено для категории смешанных товаров (Miscellaneous Storage).

Основываясь на полученной информации в редакцию NFPA13 2007 года был добавлен новый раздел (12.1.3.4), предписывающий, что для всех складируемых товаров (за исключением категории смешанных товаров (Miscellaneous Storage)) свободное расстояние до перекрытия должно приниматься во внимание при расчете. Особо раздел 12.1.3.4.1 касается помещений, где высота от пола до потолка превышает 9 метров, а свободное пространство между складируемый товаром и потолком превышает 6 метров. В этом случае спринклерная система должна рассчитываться, как если бы высота хранения товара была выше (т.е. и в пределах 6,2 метрового свободного расстояния). Для некоторых складских помещений – это новая концепция, которая предъявляет повышенные требования к спринклерным системам. Для других складов это не окажет никакого влияния, потому что там уже были введены жесткие ограничения.

К сожалению, это общее правило в редакции NFPA13 2007 года, создает много проблем для складов со стеллажами. Во многих случаях, требуется установка многоуровневой системы с использованием внутристеллажных оросителей, но если стеллажи небольшие, установка подобной системы защиты весьма затруднена. Рассмотрим, например, ситуацию, когда высота складирования 4,6 м при высоте помещения 18,6 м, Максимальное свободное пространство, в соответствии с новыми правилами, не должно превышать 6,2 метра, таким образом, подобное помещение должно быть защищено так, как будто высота складирования в нём равно 12,4 метра вместо 4,6 метра. В зависимости от видов товара, правилами NFPA13 предусмотрена установка внутристеллажных оросителей в 3 или 4 уровня, включая спринклеры, установленные как вдоль стеллажа, так и на фасаде. Все эти спринклеры было бы сложно установить в стеллаже высотой всего 4,6 метра. В некоторых случаях стеллажи высотой 12,4 метра высотой устанавливают лишь для того, чтобы это соответствовало стандарту NFPA13 2007 года, и можно было бы установить внутристеллажные оросители соответствующим образом, но при этом для хранения товара используются только нижние ярусы стеллажа.

Поэтому в следующей редакции стандарта NFPA13 – 2010 года комитет исправил рассмотренную проблему, а также несколько других, возникающих в связи со свободным пространством в разделе 12.1.3.4. Во-первых, комитет установил, что данное правило относится только к стандартным спринклерным системам (spray sprinkler protection). Оросители специального назначения для локализации пожара и оросители типа ESFR справляются с данной проблемой в соответствии с их условиям применения, и поэтому нет причин беспокоиться о свободном пространстве при применении этих оросителей.

Во-вторых, комитет разъяснил, как поступать при установке межстеллажных спринклеров. Для некоторых складских помещений со стеллажным хранением товара комитет уменьшил максимальное допустимое расстояние от верха товара до потолка с 6,2 метров до 3,1 метра, Для того, чтобы понять данные изменения, необходимо рассмотреть каждый случай в отдельности и как может быть построена система защиты при помощи стандартных спринклеров.

Хранение штабельное и на паллетах товаров класса I-IV.

Приведенные выше изменения коснутся в наибольшей степени складских помещений с хранением товаров I-IV класса в штабелях, на паллетах, а также при хранении в ящиках и на полках. До издания стандарта 2007 года не существовало жестких требований по ограничению максимального свободного пространства между складируемым товаром и потолком помещения. Высота здания не принималась в расчет и при проектировании спринклерной системы.

В соответствии с новыми правилами при установке системы орошения должна учитываться высота помещения. Например, если у владельца здания высота потолков в помещении 12,4 метра, и он намеревается хранить товары I-IV класса на высоте 4,6 метра, ему необходимо запроектировать и устанавливать систему пожаротушения так, если бы он собирался хранить товары на высоте 6,2 метра вместо 4,6, даже если он ни когда не будет хранить товары на указанной высоте.

Другое последствие новых правил касается товаров в упаковке, хранящихся в штабелях, коробках или на полках. Эти товары при защите стандартными спринклерами не могут храниться в помещении выше 11 метров. Причина этого ограничения в том, что максимально разрешенная высота складирования товара 4,7 метра (см. 14.2.1(3)), при этом максимальное свободное пространство должно быть не более 6,2 метра, таким образом, расстояние от потолка до пола не должно превышать 11 метров.

Похожим образом происходит хранение неупакованных товаров на полках, защищаемых спринклерной системой: высота потока – 11 метров. При этом раздел 14.2.1(2) устанавливает ограничение на высоту складируемого товара – 4,7 метра.

И, наконец, хранение неупакованных товаров в штабелях, коробах и полках, где установлена спринклерная система защиты, предусматривает максимальную высоту помещения – 15,5 метров. Правила установленные в 14.2.1(1) ограничивают высоту складирования до 9,3 метра, при этом свободное пространство между потолком и складируемым товаром не может превышать 6,2 метра.

Хранение штабельное и на паллетах товаров из пластика группы А.

Защита товаров из пластика группы А при хранении в штабелях, в коробах на паллетах и на полках подверглось меньшим изменениям, чем товары I-IV класса. Правила защиты таких складов стандартными спринклерами определяют таблицы 15.2.5(а), 15.2.5(b) в NFPA13-2007 и таблицы 15.2.6(а), 15.2.6(b) в NFPA13-2010. Они вводят ограничение для помещений по высоте при размещении таких товаров, при этом высота свободного пространства между товаром и потолком не должна превышать 6, 2 метра.

Хранение товаров I-IV класса на стеллажах.

Хранение товаров I-IV класса на стеллажах также будет подвержено определенным изменениям. Ранее при защите стеллажных складов стандартными спринклерами правила не касались высоты помещения и расстояния между складируемым товаром и потолком.

Но с выходом стандарта NFPA13-2007 возникла необходимость учитывать указанные расстояния. Как было замечено ранее, в редакции 2007 года высота свободного пространства между складируемым товаром и потолком не должна превышать 6,2 метра. Например, если высота здания 12,4 метра, и владелец хочет занять под товар стеллажи высотой 4,7 метра, он должен устанавливать систему орошения так, если бы использовал под товар стеллажи высотой 7,6 метра, даже если верхние стеллажи не будут использоваться никогда.

Однако в редакции NFPA13 от 2010 года комитет изменил это правило и ответил на вопрос, что же делать с большим количеством внутристеллажных оросителей, необходимых там, где высота складируемых товаров превышает 7,6 метра. Здесь будут предусмотрены два различных варианта: один для хранения товара до высот 7,6 метра, и другой при превышении этой высоты.

Для фактической высоты складирования до 7,6 метра, проектировщик может выбирать между двумя вариантами:

1. Должна   быть   обеспечена   защита   (спринклеры   межстеллажные   и   под перекрытием),   соответствующая  тому,   если  бы   свободное пространство между складируемым товаром и потолком составляло 6,2 метра.
2. Должна быть обеспечена соответствующая защита для фактической высоты хранения    товара    плюс    дополнительный    уровень    внутристеллажных спринклеров прямо под верхней полкой стеллажа. При этом спринклеры должны   размещаться   в  точках   пересечения   продольных   и   поперечных межстеллажных   просветов. Межстеллажные   спринклеры   должны   быть быстрого реагирования.

Пример 1:

Владелец склада высотой 12,4 метра захотел разместить в нем товары класса IV в двухярусные стеллажи высотой 4,7 метра, Один из вариантов обеспечения защиты состоит в установке спринклерной системы в соответствии с правилами так, если бы высота стеллажей составляла 6,2 метра с товарами IV класса в соответствии с Таблицей 16.2.1.3.2 (система могла бы быть и без межстеллажных спринклеров если бы товар был без упаковки). Одно из возможных решений можно было бы реализовать при помощи спринклеров с K-фактором 112, размещенных под перекрытием (обычного температурного класса), спроектированных для обеспечения интенсивности орошения 0,495 галлонов в минуту на квадратный фут (0,335 л/с*м²). При этом расчетная площадь будет 2000 квадратных футов (186 м²) (в том числе 8 футовые проходы).

Второй вариант защиты включает в себя установку спринклерной секции под перекрытием для защиты стеллажей высотой 4,7 метра с интенсивностью орошения 0,297 галлонов в минуту на квадратный фут (0,201 л/с*м²) с расчетной площадью 2000 квадратных футов. Плюс к этому добавляется один уровень межстеллажных спринклеров быстрого реагирования под верхней полкой стеллажа. При этом спринклеры должны располагаться в точках пересечения продольных и поперечных межстеллажных просветов.

Для фактической высоты складирования, превышающей 7,6 метра, у проектировщиков два пути:

1. Обеспечить защиту (внутристеллажными и потолочными оросителями) в соответст­вии с правилами так, если бы высота свободного пространства составляла 3 метра.
2. Обеспечить защиту для фактической высоты складирования с добавлением дополнительного уровня внутрисгеллажных оросителей   чуть ниже верхнего ряда, при этом спринклеры должны располагаться в точках пересечения продольных и попе­речных межстеллажных просветов. Используемые для этой задачи спринклеры, должны быть быстрого реагирования.

Пример 2:

Для следующего примера возьмем склад с двухуровневыми стеллажами высотой 9,3 метра, предназначенный для хранения товаров IV класса в помещении высотой 15,5 метров, Первый способ проектирования спринклерной защиты осуществляется так, если бы стеллаж был высотой 12,4 метра, При этом в действие вступает требования Таблицы 16.3.1.1 для товаров IV класса, которые включают в себя установку спринклеров под перекрытием для обеспечения интенсивности орошения 0,35 галлонов в минуту на квадратный фут (0,237 л/с*м²) с расчетной площадью орошения 2000 квадратных футов. При этом пришлось бы установить внутристеллажные оросители в соответствии с требованиями, предъявляемых к стеллажам высотой 15,5 метров. Это может оказаться достаточно трудновыполнимой задачей, так как может оказаться, что для них мало места, Это может потребовать увеличения высоты стеллажа действительно до 15,5 метров, даже если владелец никогда не будет использовать самые верхние ярусы.

Другой способ, к которому может прибегнуть проектировщик - это при фактической высоте складирования товара в 9,3 метра добавить дополнительный уровень внутристеллажных оросителей быстрого реагирования сразу под верхним уровнем стеллажа. В этом случае интенсивность для проектирования спринклерной секции под перекрытием останется той же, однако, по сравнению с первым способом, количество межстеллажных оросителей окажется значительно меньше.

Хранение пластиковых товаров группы А на стеллажах.

Ситуация с хранением пластиковых товаров группы А на стеллажах любой высоты очень схожа с хранением товаров класса I-IV на стеллажах, которые превышают 7,7 метра. Для данной группы товаров, хранящихся на стеллажах, где свободное пространство между складируемый товаром и потолком превышает 3,1 метра, возможны 2 варианта защиты:

1. Обеспечить защиту (спринклерами под перекрытием и внутристеллажными), которая бы соответствовала для большей высоты складируемого товара.
2. Обеспечить защиту для фактической высоты хранения и добавить дополнительный
   уровень внутристеллажных оросителей непосредственно чуть ниже верхнего ряда
   складируемого товара с установкой оросителей в точках пересечения продольных и
   поперечных межстеллажных просветов. Используемые для этой задачи спринклеры, должны быть быстрого реагирования.

Пример 3:

Высота складируемого товара из пластмассы группы А на двухуровневых стеллажах в 4,7 метра с высотой потолка 9,3 метра. В данном случае требуется такая защита как, если бы высота складируемого товара была 6,2 метра при высоте помещения 9,3 метра в соответствии с одной из приемлемых схем, показанных на Рисунке 17.2.1.2(d). Или проектировщик может выбрать одну из схем защиты для стеллажей высотой 4,7 метра, указанных на Рисунке 17.2.1.2(b) и добавить еще один уровень межстеллажных спринклеров быстрого реагирования сразу под верхней полкой стеллажа.

Пример 4:

В последнем примере рассмотрим склад с товаром из пластмассы группы А на сдвоенных стеллажах высотой в 9,3 метра при высоте помещения в 15,5 метра, Здесь возможны два варианта защиты:

1. В первом случае высота складирования принимается равной 12,4 метров и склад за­щищается потолочными спринклерами с интенсивностью орошения орошения 0,45 галлонов в минуту на квадратный фут (0,304 л/с*м2) с расчетной площадью орошения 2000 квадратных футов и межстеллажными спринклерами в соответствии с Рисунками 17.2.1.2(a), 17.3.1.2(b) или 17.4.1.4. Из-за большого количества, требуемых этими правилами межстеллажных спринклеров, может оказаться необходимым увеличить реальную высоту стеллажа или начать установку спринклеров ближе к полу.
2. Второй вариант – это проектирование системы орошения в соответствии с фактиче­ской высотой в 9,3 метра, при этом сохраняется требование к интенсивности ороше­ния потолочными спринклерами 0,45 галлонов в минуту на квадратный фут (0,304 л/с*м2) с расчетной площадью орошения 2000 квадратных футов плюс к этому добавляет­ся дополнительный уровень внутристеллажных оросителей чуть ниже верхнего ряда складирования товара.

Есть ли другие варианты?

Многим владельцам складских помещений не нравятся новые правила. Они не видят нужды в подобной защите, если у них установлены небольшие стеллажи. К сожалению, исследования показали, что такие методы защиты являются необходимыми.

Первое, что могут сделать владельцы зданий – это установить в здании подвесной потолок. Если им не нужно много места для складирования товара они могут искусственно занизить высоту помещения и установить спринклеры под подвесным потолком. Если вы собираетесь хранить товар только на паллетах в высоту 4,7 метра при высоте потолка в 18,6 метра – один из способов защиты является установка подвесного потолка на высоте 11 метров, Это позволит запроектировать спринклерную систему для хранения товара высотой до 4,7 метра и не беспокоиться о других критериях.

Другой способ – использование разных видов оросителей в потолочной спринклерной секции, Если стандартные спринклерные оросители не сработают, то возможно сработают оросители для локализации пожара или типа ESFR и сохранят склад, Конечно, все перечисленные виды оросителей следует устанавливать в соответствии со специальными стандартами, разработанными для этих оросителей.

Также   можно   воспользоваться   услугами   профессионального   инженера   для разработки системы противопожарной защиты, характеристики которой выходят за рамки NFPA13 (т.е. СТУ). В отдельных случаях это возможно, однако до тех пор, пока это устраивает Контролирующий Орган при экспертизе проекта. В некоторых случаях они могут потребовать проведения полномасштабных огневых испытаний или подтверждающих расчетов.

Чего не касаются оговоренные изменения?

Описанные в 12 главе стандарта NFPA 13 правила относительно свободных пространств относятся только к складским помещениям. Они не относятся к сборочным помещениям на фабриках, рабочим площадкам на заводах, жилым помещениям с высокими потолками. Эти правила распространяются только на складские помещения с высокими пожароопасными рисками. Например, как мы уже говорили, склады смешанных товаров, как это определено в разделе 3.9.1.14 NFPA13-2007 (3.9.1.18 NFPA13-2010) освобождены от соблюдения этих правил.

В стандарте NFPA13-2007 года правила касались всех видов товаров, включая рулонную бумагу, хлопок, шины. Но в NFPA 13 2010 года правила будут касаться только товаров I-IV класса, товаров из пластмассы группы А и товаров, хранящихся на паллетах. Изменения затронут 14, 15, 16, 17 главы правил NFPA13. Таким образом, специальных мер хранения, прописанных в 20 главе новые правила не коснутся.

Со временем мы все больше узнаем о принципах развития пожара. Поэтому все полученные знания мы должны направлять на совершенствование критериев проектирования спринклерных систем пожаротушения. Таким образом, мы лучше представляем проблемы наших клиентов и поддерживаем доброе имя спринклерных систем пожаротушения как систем, обеспечивающих высочайшую степень защиты человеческой жизни и имущества.

Каждая ситуация, когда получается большое расстояние между верхом пожарной нагрузки и потолком нуждаются в специальном изучении. Однако в большинстве случаев вариантов два: проектировать систему как будто свободное пространство не превышает в 6,2 метра (в некоторых случаях 3,1 метра), даже если реальная высота стеллажей не такая, или устанавливать дополнительный уровень межстеллажных спринклеров.

Кеннет Исман, журнал SQ №156. Сентябрь/Октябрь 2009 года.

Дополнительная информация
На сайте представлена великолепная Французская кухня - горячие десерты а также основные блюда. Добро пожаловать!