Пахомов В. П., главный инженер ЗАО «ПО «Спецавтоматика» г. Бийск
Спринклерный ороситель - сложное устройство, которое одновременно обнаруживает возгорание и тушит его. Первые оросители, изобретенные более ста лет назад, не обладали четкими техническими характеристиками. Достаточно было, чтобы они открывались во время пожара и разбрызгивали воду. Однако любая новаторская идея с течением времени совершенствуется, устраняются недостатки и акцентируются преимущества. В случае со спринклером совершенно очевидно: чем раньше обнаружится возгорание, тем легче будет потушить пожар и тем меньше будет ущерб.
Принцип работы всех спринклерных оросителей, как самых первых, так и современных основан на обнаружении максимального теплового фактора пожара. То есть активация спринклерного оросителя происходит при нагреве его термочувствительного элемента выше номинальной температуры срабатывания. Понятно, что чем ниже номинальная температура срабатывания спринклера (в зарубежной терминологии - температурный рейтинг (temperature rating)), тем быстрее он сработает при пожаре.
В то же время, если температура срабатывания окажется слишком низкой, то при колебании температуры в помещении, например, под влиянием работы энергоемкого оборудования, возможно самопроизвольное срабатывание спринклера. Выбор оптимальной температуры активации спринклера, при которой должно произойти своевременное тушение, исключающее ложное срабатывание, является ответственной задачей, наряду с такими аспектами как грамотные гидравлические расчеты.
На основании технических характеристик, касающихся устойчивости теплового замка, и многолетних наблюдений за работой оросителей на реальных объектах, было установлено, что вероятность самопроизвольного вскрытия спринклера в дежурном режиме будет минимальна, если разница между максимально возможной окружающей температурой и его номинальной температурой срабатывания окажется не менее 19-20 градусов.
Именно эта информация взята за основу при разработке требований НПБ88
1, предъявляемых к установке оросителей.
4.17. Спринклерные оросители установок следует устанавливать в помещениях или в оборудовании с учетом температуры окружающей среды и их температуры срабатывания.
Таблица 1. Температурные зоны по НПБ88.
| Температура окружающей среды, °С |
Температура срабатывания, °С |
| до 38 вкл. |
57 |
| от 39 до 50 вкл. |
68-79 |
| от 51 до 70 вкл. |
93 |
| от 71 до 100 вкл. |
141 |
| от 101 до 140 вкл. |
182 |
| от 141 до 200 вкл. |
240 |
| от 201 до 220 вкл. |
260 |
| от 221 до 300 вкл. |
343 |
Однако, эти простые и логичные, на первый взгляд, требования, содержат несколько неточностей, разное толкование которых часто приводит к возникновению ошибок при выборе температуры срабатывания спринклера. В свою очередь, ошибки, допущенные при проектировании, приводят к ложным срабатываниям системы, что вредит репутации высокой надежности спринклерных систем пожаротушения.
Для исключения подобных случаев необходимо добиться однозначного понимания каждой цифры и каждого слова этого пункта всеми заинтересованными сторонами: от проектировщика до представителей контролирующих органов.
Одним из ключевых параметров этих требований является «температура окружающей среды». Для безошибочного проектирования системы пожаротушения разработчику необходимо руководствоваться четкими и конкретными данными. Поэтому сразу возникает несколько вопросов. Где взять конкретное значение? Кто его устанавливает и в каком документе оно содержится?
Попробуем разобраться.
Температура окружающей среды.
Когда мы говорим о температуре окружающей среды, то в первую очередь вспоминаем требования для температуры воздуха, устанавливаемой в различных СНиП или СанПиН. То есть, речь идет о требованиях, основанных на предельно допустимых климатических параметрах воздуха для безопасного пребывания человека в помещениях данного типа. Так, например, в одних СанПиН
2 содержатся требования к температуре воздуха в жилых зданиях, другие определяют предельные параметры для производственных помещений. Максимальная температура, согласно требованиям этих документов, не должна превышать 26 °С в жилых помещениях и 30 °С на непостоянных рабочих местах. Даже для самого теплого, четвертого климатического района России, нормативные документы
4 требуют, чтобы температура воздуха даже на непостоянных рабочих местах не превышала 32°С.
Вроде бы все правильно, температура окружающей среды не превышает 38°С, то есть границы первой температурной зоны. Следовательно, нужно устанавливать спринклеры с температурой срабатывания 57°С. Однако в наших рассуждениях мы не учли одно существенное обстоятельство. Во всех этих документах речь идет о температуре в обслуживаемой зоне помещений.
По формулировке ГОСТ 30494
5:
Обслуживаемая зона помещения (зона обитания) — пространство в помещении, ограниченное плоскостями, параллельными полу и стенам: на высоте 0,1 и 2,0 м над уровнем пола (но не ближе чем 1 м от потолка при потолочном отоплении), на расстоянии 0,5 м от внутренних поверхностей наружных и внутренних стен, окон и отопительных приборов.
Если вспомнить, что спринклерные оросители должны устанавливаться не далее 40 см от потолка, то получается, что температура воздуха в обслуживаемой зоне совсем не та температура, которую необходимо знать для корректного выбора температуры срабатывания спринклера. Для расчетов необходимо знать температуру воздуха в зоне установки спринклера, то есть у потолка.
В американском стандарте NFPA13
6 на этот счет даны более четкие указания: температурный класс спринклера должен выбираться в зависимости от максимально возможной температуры воздуха у потолка.
Температура воздуха в потолочной зоне высоких помещений.
Определение точных числовых значений температуры воздуха в «припотолочном» пространстве является одним из самых проблемных вопросов. Даже если мы произведем разовое измерение температуры в конкретной точке потолка, это вряд ли облегчит нашу задачу.
В практическом пособии
7, издаваемом американской национальной спринклерной ассоциацией (NFPA), указывается, что для точного определения максимального значения температуры воздуха в некоторых случаях может потребоваться длительное наблюдение за изменением температуры в предполагаемой зоне установки спринклера на схожих объектах. Действительно, сезонные колебания климата могут оказать существенное влияние на температуру воздуха в «припотолочном» пространстве защищаемого помещения.
Понятно, что сделать такие наблюдения не всегда возможно, поэтому во многих случаях приходится довольствоваться теоретическими изысканиями.
Одним из факторов, который оказывает значительное влияние на температуру воздуха у потолка, но который редко принимают во внимание при расчетах, является высота потолков в помещении. Известно, что теплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз, поэтому температура воздуха по высоте помещения может быть не равномерной. В целом ряде публикаций приводятся примерно одинаковые графики распределения температуры воздуха по высоте помещения при использовании различных типов обогревателей
8,9.
Из графика видно, что при использовании для отопления помещения обычных водяных конвекторов (а таких помещений большинство) температура воздуха по высоте распределяется очень неравномерно. Так, если в зоне обитания человека, на уровне 2м, создается комфортная температура 21°С, то на высоте 14 м температура воздуха может приближаться к 38°С. В некоторых источниках
10 для высоких помещений приводится еще более значительная температура воздуха у потолка: 40-50°С.
На практике информацией из названных выше СНиП, ГОСТ и СанПиН можно пользоваться для оценки температуры в рабочей зоне помещений с последующей корректировкой на высоту потолков и другие осложняющие факторы.
Температурные зоны.
В идеале для быстрого обнаружения пожара и надежной защиты от ложных срабатываний для каждой определенной максимальной температуры воздуха в помещении должен применяться спринклер с соответствующей температурой срабатывания. Например, для помещения с максимальной температурой 38°С наиболее подходящим будет спринклер с температурой срабатывания 57°С. Если температура в помещении может достигать 40°С, то лучше использовать спринклер с температурным рейтингом 59°С. Однако эту задачу выполнить непросто, появится просто огромная номенклатура спринклеров по температуре срабатывания. При этом обеспечить точную температуру срабатывания (современные чувствительные элементы спринклеров обеспечивают точность не более чем ±3°С) тоже непросто. Кроме этого, невозможно с высокой точностью предопределить значение максимальной температуры в зоне потолка.
По этой причине весь возможный температурный диапазон воздуха в «припотолочной» зоне различных по функциональному назначению помещений был поделен на несколько температурных зон. Как видно из таблицы 1, НПБ88 выделяет восемь таких зон. Для наглядности они изображены графически на рисунке 2.
При определении границ этих зон учитывались уже существующие номенклатурные показатели современных спринклерных оросителей по температуре срабатывания. Как видно из таблицы 1, почти для каждой температурной зоны указано конкретное и единственное значение температуры срабатывания спринклера. Необходимо отметить, что в этой градации значение температуры верхней границы одной зоны служит началом для следующей температурной зоны.
Немного другой принцип положен в основу формирования границ температурных зон в стандарте NFPA13.
Дело в том, что этот документ разрабатывался достаточно давно, когда еще не было стандартизированного ряда для спринклерных оросителей по температуре срабатывания. Поэтому сначала были определены границы температурных зон, при этом для удобства границы устанавливались на круглых значениях температуры (по Фаренгейту), а шаг для границы следующего температурного диапазона постепенно увеличивался с 50°F до 150°F.
Это позволило меньшим количеством температурных зон перекрыть даже больший температурный диапазон, чем это сделано в НПБ88. При этом каждой температурной зоне было при классификации присвоено определенное название, как это указано в таблице 2.
Были определены допустимые параметры для температуры срабатывания спринклерных оросителей, которые можно устанавливать в пределах этих зон. Спринклеры, удовлетворяющие этим условиям, называются спринклерами соответствующего температурного класса.
Необходимо отметить, что в отличие от температурного класса спринклера его конкретное значение температуры срабатывания называется температурным рейтингом. Поэтому к каждому температурному классу может относиться несколько спринклеров с различным температурным рейтингом. Например, к спринклерам обычного температурного класса относятся спринклерные оросители с температурой срабатывания 57°C и 68°C.
В этом есть определенный смысл. Например, если будет разработан спринклер с нестандартной температурой срабатывания, не придется каждый раз вносить изменения в нормативную документацию. Возможна ситуация, когда новые свойства какого-либо вещества позволят создать надежный термочувствительный элемент с температурой активации, например 84°C.
При этом новый спринклерный ороситель прекрасно вписывается в средний температурный класс по NFPA13, а вот использовать его, согласно требованиям, изложенным в НПБ88, уже не представляется возможным.
Однако основное и принципиальное отличие заключается в том, что у температурных зон, по требованиям NFPA13, есть только верхняя, максимальная граница.
На рисунке 3 совмещены температурные зоны из НПБ88 и NFPA13, нанесен реальный график изменения температуры в цехе, в котором находится несколько термопласт- автоматов. Видно, что в течение недели температура воздуха у потолка изменяется от 22°C до 64°C. При этом хорошо заметно увеличение температуры в рабочие часы.
Если строго руководствоваться требованиями НПБ88, то выясняется, что данный график захватывает три температурные зоны, и какую бы температуру срабатывания спринклера мы не выбрали, формально нарушаются требования этого стандарта. В то же время, весь этот график прекрасно укладывается в границы температурной зоны среднего класса по NFPA13 с допустимой температурой воздуха в «потолочной» области не более 66°C.
Возможно, при разработке требований к температурным зонам в НПБ88 была допущена неточность, и при проектировании нужно учитывать только максимальные значения температуры, аналогично тому, как это делается в стандарте NFPA13. Однако сейчас, при разработке и экспертизе проектов, в этом вопросе часто возникают спорные ситуации.
Другое заметное отличие между стандартами наблюдается в первой, самой низкотемпературной зоне. Именно к этому температурному классу, как правило, относится большинство из защищаемых помещений, в которых постоянно присутствуют люди. Это могут быть жилые и офисные помещения, магазины, зрительные залы, музеи, гостиницы и другие, аналогичные по назначению помещения.
Верхняя граница этой зоны по НПБ88 установлена на уровне 38°C, и для нее предусмотрена возможность применения спринклеров только с температурой срабатывания 57°C. В то же время, как было рассмотрено ранее, при определенных условиях температура воздуха в «припотолочной» зоне некоторых из таких помещений может значительно превышать 38°C, что естественно влияет на устойчивость спринклерной системы.
Стандарт NFPA13 для температурной зоны с таким же верхним значением 38°C допускает применение спринклеров с температурным рейтингом от 57°C до 77°C на усмотрение проектировщика. На практике за рубежом к применению оросителей с температурным рейтингом 57°C относятся с особой осторожностью. Они применяются, как правило, только для защиты помещений с постоянно действующей системой кондиционирования и стандартной высотой потолков, например, офисных помещений.
Источники тепла.
Если внимательно изучить проекты спринклерной противопожарной защиты американских специалистов, то на многих из них обозначены места размещения различных источников тепла. В первую очередь, тепловых конвекторов и радиаторов отопления. Причина очевидна: в зоне, близкой к элементам отопления, температура воздуха всегда будет выше, чем в остальной части помещения. Эта особенность обязательно должна учитываться при разработке проекта.
В таблице 3 и на рисунке 4 перечислены основные ограничения по выбору температурного класса спринклера при установке его вблизи отопительных приборов. Так, например, в зависимости от расстояния и положения относительно приборов отопления в некоторых случаях необходимо устанавливать спринклеры даже высокого температурного класса с температурой срабатывания 121 - 149°C. При этом остальные спринклеры, установленные в этом помещении, могут быть обычного температурного класса.
Источники тепла, возле которых необходимо ставить спринклеры температурного класса выше, чем «обычный», не исчерпываются только устройствами отопления. Так, в таблице 8.3.2.5(с) NFPA13, приведены расстояния, которые необходимо соблюдать при установке спринклеров обычного и среднего температурного классов в жилых помещениях.
Источниками тепла в этих помещениях являются камины, печи, кухонные плиты, дымоходы, водогрейные котлы и осветительные устройства. Так, например, спринклер обычного температурного класса должен устанавливаться не ближе 15 см к осветительному устройству, мощность которого не превышает 250 Вт, и не ближе 30,5 см, если его мощность от 250 до 499 Вт. Эти расстояния можно сократить вдвое, если использовать спринклеры среднего температурного класса.
Еще один источник тепла - прямые солнечные лучи. В некоторых случаях надо быть особо внимательным при расположении спринклеров в современных зданиях с большим, иногда во всю стену, остеклением. Прямые солнечные лучи, падающие на спринклер, могут стать причиной ложного срабатывания системы. При размещении в таких местах, а также под прозрачной крышей или стеклянными фонарями, NFPA13 предписывает установку спринклеров среднего температурного класса.
Кроме всего перечисленного, стандарт NFPA13 предусматривает установку спринклеров не менее среднего температурного класса в холодильных и морозильных камерах, оснащенных системой подачи теплого воздуха для автоматического размораживания.
В некоторых ситуациях, когда вроде бы и нет конкретных источников тепла, также возникает необходимость в установке спринклеров более высокого температурного класса. Температура воздуха в плохо вентилируемых помещениях, расположенных в зданиях с крышей без хорошей теплоизоляции, может достигать больших значений.
В мансардных и технических этажах, а также на чердаках, где нет вентиляции, необходимо устанавливать спринклеры среднего температурного класса. Остроконечная крыша также способна накапливать тепло, и если защищаемое помещение находится под остроконечной, невентилируемой крышей, то спринклеры должны быть среднего температурного класса.
Для защиты невентилируемых витрин, где под действием солнечных лучей и источников электрического освещения возможно значительное повышение температуры, также необходимо использовать спринклеры среднего температурного класса.
Складские помещения.
Особое внимание к выбору температурного рейтинга спринклера необходимо уделять при защите складских помещений. В помещениях такого типа, даже самых простых, стандарт NFPA13 п.8.3.2.7 предписывает устанавливать спринклеры с температурой срабатывания не менее 66°C. То есть, даже при самых идеальных условиях содержания таких помещений там не должно быть спринклеров с рейтингом 57°C, как это часто встречается в проектах!
Кроме этого, к складским помещениям часто можно применить и другие осложняющие факторы. Вспомним, например, про распределение температуры в помещениях с высокими потолками. Зачастую при строительстве складов не уделяется должное внимание теплоизоляции крыши (это ведь не жилое помещение!), поэтому в летнее время возможно значительное увеличение температуры воздуха в «припотолочной» зоне.
Кроме этого, при выборе температурного рейтинга спринклера необходимо учитывать еще одно немаловажное обстоятельство, не относящееся к проблеме ложных срабатываний. Дело в том, что склады, как правило, являются помещениями большой площади с большим количеством пожарной нагрузки и высокими потолками. При возникновении возгорания в нижней части стеллажа, до активации ближайшего спринклера, теплый воздух успевает распространиться по большой части помещения, нагревая и другие спринклеры также. После активации ближайших нескольких спринклеров сначала происходит контроль над возгоранием. При этом пожар не развивается, но выделение тепла все еще происходит. Крупномасштабные испытания показали, что на достаточно большой площади у потолка температура может превысить 70°C, однако редко когда достигает значения более 130°C.
В этом случае спринклеры обычного температурного класса обязательно раскроются. Возгорание, конечно, будет потушено, но оставшемуся товару, хотя он и находится далеко от места пожара, будет нанесен ущерб от излишне пролитой воды.
В зарубежной практике
11 для помещений высокой пожарной опасности обычно применяются спринклеры высокого температурного класса. Это позволяет сохранить преимущество надежной спринклерной защиты, действующей локально в месте возгорания, и обеспечить защиту от ложных срабатываний.
Заключение.
Если не уделить должного внимания задаче правильного выбора температуры срабатывания спринклеров, то это может привести к проблемам с ложными срабатываниями системы во время эксплуатации объекта. Что не исключает безосновательной (и, на самом деле, несправедливой) дискредитации спринклерных систем пожаротушения, как самых надежных и безопасных. Отсутствие четкой нормативной базы по этой проблеме также не добавляет уверенности в том, что во всех вновь разрабатываемых проектах будут учтены все особенности объекта.
Во многих проектах зачастую вообще отсутствует информация об обосновании выбора температуры срабатывания спринклера. Подход, когда «на всякий случай» температура срабатывания спринклера выбирается поменьше, «для более надежной защиты», в данной ситуации не приемлем.
Для того чтобы правильно выбрать температурный рейтинг спринклера, необходима достоверная информация о возможной максимальной температуре воздуха в зоне потолка.
Зачастую эту информацию можно получить только долгим опытным путем.
Информацию, содержащуюся в зарубежных стандартах, можно использовать для определения тенденций по изменению температуры воздуха в «припотолочных» зонах защищаемого помещения. При этом необходимо, чтобы используемая информация не противоречила требованиям российских нормативных документов.
Особое внимание при выборе температуры срабатывания спринклера следует уделять при защите объектов с высокими потолками, а также складов и складских помещений.
P.S.
Совсем недавно стал доступен для обсуждения проект свода правил СП 6
12, который вскоре будет введен в действие вместо НПБ88. Рассмотрим три пункта из этого документа, имеющие непосредственное отношение к теме статьи.
5.2.17 Номинальная температура срабатывания спринклерных оросителей или распылителей должна выбираться по ГОСТ Р 51043 в зависимости от температуры окружающей среды в зоне их расположения (таблица 5.4).
Таблица 5.4
| Предельно допустимая рабочая температура окружающей среды в зоне расположения спринклерных оросителей, °С |
Номинальная температура срабатывания, °С |
| до 38 вкл. |
57 |
| от 39 до 50 вкл. |
68 |
| от 39 до 52 вкл. |
72 |
| от 39 до 52 вкл. |
74 |
| от 51 до 58 вкл. |
79 |
| от 53 до 70 вкл. |
93 |
| от 71 до 77 вкл. |
100 |
| от 78 до 86 вкл. |
121 |
| от 71 до 100 вкл. |
141 |
| от 101 до 120 вкл. |
163 |
| от 101 до 140 вкл. |
182 |
| от 141 до 162 вкл. |
204 |
| от 141 до 185 вкл. |
227 |
| от 186 до 200 вкл. |
240 |
| от 201 до 220 вкл. |
260 |
| от 221 до 300 вкл. |
343 |
В таблице содержатся критерии для определения температуры срабатывания спринклера для 16 различных температурных диапазонов. При этом интервал между некоторыми зонами составляет всего 2°С. К сожалению, такое мелкое дробление говорит скорее о сугубо математическом подходе к установлению порогов, что не всегда приемлемо на практике.
При дальнейшем изучении таблицы становится понятно, что теперь для некоторых температурных зон появилась возможность выбора температуры срабатывания спринклера из нескольких значений. Для большей ясности перепишем таблицу в более удобном для практического использования виде. При этом количество зон сокращается до 15, однако и оно представляется избыточным.
Таблица 4. Выбор температуры срабатывания спринклера.
| Предельно допустимая рабочая температура окружающей среды в зоне расположения спринклерных оросителей, °С |
Номинальная температура срабатывания,°С |
| до 38 вкл. |
57 |
| до 50 вкл. |
68, 72, 74 |
| до 52 вкл. |
72, 74, 79 |
| до 58 вкл. |
79, 93 |
| до 70 вкл. |
93 |
| до 77 вкл. |
100 |
| до 86 вкл. |
121, 141 |
| до 100 вкл. |
141 |
| до 120 вкл. |
163, 182 |
| до 140 вкл. |
182 |
| до 162 вкл. |
204, 227 |
| до 185 вкл. |
227 |
| до 200 вкл. |
240 |
| до 220 вкл. |
260 |
| до 300 вкл. |
343 |
В то же время, для помещений с наиболее используемой температурной зоной, до 38°С, выбор температуры срабатывания спринклера по прежнему ограничен только 57°С. В условиях ограниченных возможностей для точного определения максимальной температуры в зоне расположения спринклера в течение всего времени эксплуатации помещения это существенно осложняет работу проектировщика при разработке надежной спринклерной АУПТ.
В довольно затруднительном положении окажется проектировщик, если выяснится, что максимальная температура у потолка не превышает 77°С и для этой температурной зоны предусмотрены спринклеры только с единственной температурой срабатывания 100°С.
Причем найти спринклеры с такой температурой срабатывания будет не простой задачей: у большинства производителей термочувствительных колб попросту отсутствует продукция с такими характеристиками.
Особый интерес для внимательного изучения представляет следующий пункт из СП 6.
5.2.18 Предельно допустимая рабочая температура окружающей среды в зоне расположения спринклерных оросителей принимается по максимальному значению температуры/ в одном из следующих случаев:
по максимальной температуре, которая может возникнуть по технологическому регламенту либо вследствие аварийной ситуации;
вследствие нагрева покрытия защищаемого помещения под воздействием солнечной тепловой радиации.
Повышение температуры в помещении от солнечного тепла и работы технологического оборудования вполне понятно и не вызывает вопросов, и даже отсутствие этой информации среди обязательных требований стандарта не повлияло бы на логику принятия решения при проектировании. Однако, допущение о повышении предельно допустимой температуры «... вследствие аварийной ситуации» вызывает, мягко говоря, недоумение.
Каких аварийных ситуаций???!!! Несанкционированный розлив расплавленного металла? Воспламенение пластмассы в термопласт автомате? Взрыв дизельного генератора? Перегрев ядерного реактора?
Очевидно, что автоматические системы пожаротушения и предназначены для работы именно в аварийных ситуациях, когда из-за повышения температуры вследствие любых аварийных ситуаций существует вероятность возгорания или распространения огня.
Следующий пункт правил не имеет непосредственного отношения к температуре срабатывания спринклера, но относится к другой немаловажной характеристике теплового замка - коэффициенту тепловой инерционности спринклера.
5.2.19 При пожарной нагрузке не менее 1400 МДж/м2 для складских помещений, для помещений высотой более 10 м и для помещений, в которых основным горючим продуктом являются ЛВЖ и ГЖ, коэффициент тепловой инерционности спринклерных оросителей должен быть менее 80 (м*с)0,5.
Введение этого пункта направлено на уменьшение времени срабатывания установки в наиболее пожароопасных помещениях, что можно только приветствовать.
Ситуация осложняется только тем, что в ГОСТ Р51043 , в котором устанавливаются основные требования к оросителям, данный параметр дается как рекомендательный, и мы не сможем его найти в технических характеристиках ни у одного из спринклерных оросителей, выпускающихся в России. А если он не указан, значит, и не проверялся при сертификации. Что делать? Просто дополнить технические характеристики этим параметром нельзя. Очевидно, что нужно проводить их повторную сертификацию.
Мало того, мы не найдем этот параметр в технических характеристиках и у зарубежных оросителей. Дело в том, что согласно международному стандарту ISO/FDIS6182-1
14 при установлении времени реагирования спринклерного оросителя данный параметр используется только совместно с коэффициентом потери тепла за счет теплопроводности. А от их соотношения уже зависит, к какой категории будет относиться спринклер. Возможны три варианта:
- standard-response sprinklers (стандартное время реагирования)
- special-response sprinklers (специальное время реагирования)
- fast-response sprinklers (быстрое время реагирования)
Именно эти параметры и указываются в технических характеристиках на зарубежные спринклерные оросители.
- НПБ88-01 Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования.
- СанПиН 2.1.2.1002-00 Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям.
- СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
- ГОСТ12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
- ГОСТ30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
- NFPA13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems. 2007Edttion
- Layout, Detail and Calculation of Fire sprinkler Systems. Edited by Kenneth E. Isman, P.E.: 2007 National Fire Sprinkler Association
- Терещук А. Использование инфракрасных излучающих потолочных панелей для отопления помещений с большой высотой потолка. // Строительный Инжиниринг №4 (27). М.: ИД «Актион-Медиа»
- Игонин Д. В. Системы газового инфракрасного отопления для децентрализованного теплоснабжения предприятий. // СтройПРОФИль № 5 (35) 2004 г. М.
- http://www.new-climat.ru/indexphp?/new-climat/teplo ob/infrored/
- Layout, Detail and Calculation of Fire sprinkler Systems. Edited by Kenneth E. Isman, P.E.: 2007 National Fire Sprinkler Association, Глава 25, стр.348.
- СП 6. Система противопожарной защиты. Нормы и правила проектирования. Автоматическая пожарная сигнализация и автоматическое пожаротушение. Проект окончательной редакции №171208.
- ГОСТ Р 51043-2002. Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители. Общие технические требования. Методы испытания.
- ISO/FDIS6182-1. Fire protection — Automatic sprinkler systems — Part 1:Requirements and test methods for sprinklers.
Источник:
ЗАО "Спецавтоматика"
Из графика видно, что при использовании для отопления помещения обычных водяных конвекторов (а таких помещений большинство) температура воздуха по высоте распределяется очень неравномерно. Так, если в зоне обитания человека, на уровне 2м, создается комфортная температура 21°С, то на высоте 14 м температура воздуха может приближаться к 38°С. В некоторых источниках10 для высоких помещений приводится еще более значительная температура воздуха у потолка: 40-50°С.
На практике информацией из названных выше СНиП, ГОСТ и СанПиН можно пользоваться для оценки температуры в рабочей зоне помещений с последующей корректировкой на высоту потолков и другие осложняющие факторы.
Температурные зоны.
В идеале для быстрого обнаружения пожара и надежной защиты от ложных срабатываний для каждой определенной максимальной температуры воздуха в помещении должен применяться спринклер с соответствующей температурой срабатывания. Например, для помещения с максимальной температурой 38°С наиболее подходящим будет спринклер с температурой срабатывания 57°С. Если температура в помещении может достигать 40°С, то лучше использовать спринклер с температурным рейтингом 59°С. Однако эту задачу выполнить непросто, появится просто огромная номенклатура спринклеров по температуре срабатывания. При этом обеспечить точную температуру срабатывания (современные чувствительные элементы спринклеров обеспечивают точность не более чем ±3°С) тоже непросто. Кроме этого, невозможно с высокой точностью предопределить значение максимальной температуры в зоне потолка.
По этой причине весь возможный температурный диапазон воздуха в «припотолочной» зоне различных по функциональному назначению помещений был поделен на несколько температурных зон. Как видно из таблицы 1, НПБ88 выделяет восемь таких зон. Для наглядности они изображены графически на рисунке 2.
При определении границ этих зон учитывались уже существующие номенклатурные показатели современных спринклерных оросителей по температуре срабатывания. Как видно из таблицы 1, почти для каждой температурной зоны указано конкретное и единственное значение температуры срабатывания спринклера. Необходимо отметить, что в этой градации значение температуры верхней границы одной зоны служит началом для следующей температурной зоны.
Немного другой принцип положен в основу формирования границ температурных зон в стандарте NFPA13.
Дело в том, что этот документ разрабатывался достаточно давно, когда еще не было стандартизированного ряда для спринклерных оросителей по температуре срабатывания. Поэтому сначала были определены границы температурных зон, при этом для удобства границы устанавливались на круглых значениях температуры (по Фаренгейту), а шаг для границы следующего температурного диапазона постепенно увеличивался с 50°F до 150°F.
Это позволило меньшим количеством температурных зон перекрыть даже больший температурный диапазон, чем это сделано в НПБ88. При этом каждой температурной зоне было при классификации присвоено определенное название, как это указано в таблице 2.
Были определены допустимые параметры для температуры срабатывания спринклерных оросителей, которые можно устанавливать в пределах этих зон. Спринклеры, удовлетворяющие этим условиям, называются спринклерами соответствующего температурного класса.
Необходимо отметить, что в отличие от температурного класса спринклера его конкретное значение температуры срабатывания называется температурным рейтингом. Поэтому к каждому температурному классу может относиться несколько спринклеров с различным температурным рейтингом. Например, к спринклерам обычного температурного класса относятся спринклерные оросители с температурой срабатывания 57°C и 68°C.
В этом есть определенный смысл. Например, если будет разработан спринклер с нестандартной температурой срабатывания, не придется каждый раз вносить изменения в нормативную документацию. Возможна ситуация, когда новые свойства какого-либо вещества позволят создать надежный термочувствительный элемент с температурой активации, например 84°C.
При этом новый спринклерный ороситель прекрасно вписывается в средний температурный класс по NFPA13, а вот использовать его, согласно требованиям, изложенным в НПБ88, уже не представляется возможным.
Однако основное и принципиальное отличие заключается в том, что у температурных зон, по требованиям NFPA13, есть только верхняя, максимальная граница.
На рисунке 3 совмещены температурные зоны из НПБ88 и NFPA13, нанесен реальный график изменения температуры в цехе, в котором находится несколько термопласт- автоматов. Видно, что в течение недели температура воздуха у потолка изменяется от 22°C до 64°C. При этом хорошо заметно увеличение температуры в рабочие часы.
Если строго руководствоваться требованиями НПБ88, то выясняется, что данный график захватывает три температурные зоны, и какую бы температуру срабатывания спринклера мы не выбрали, формально нарушаются требования этого стандарта. В то же время, весь этот график прекрасно укладывается в границы температурной зоны среднего класса по NFPA13 с допустимой температурой воздуха в «потолочной» области не более 66°C.
Возможно, при разработке требований к температурным зонам в НПБ88 была допущена неточность, и при проектировании нужно учитывать только максимальные значения температуры, аналогично тому, как это делается в стандарте NFPA13. Однако сейчас, при разработке и экспертизе проектов, в этом вопросе часто возникают спорные ситуации.
Другое заметное отличие между стандартами наблюдается в первой, самой низкотемпературной зоне. Именно к этому температурному классу, как правило, относится большинство из защищаемых помещений, в которых постоянно присутствуют люди. Это могут быть жилые и офисные помещения, магазины, зрительные залы, музеи, гостиницы и другие, аналогичные по назначению помещения.
Верхняя граница этой зоны по НПБ88 установлена на уровне 38°C, и для нее предусмотрена возможность применения спринклеров только с температурой срабатывания 57°C. В то же время, как было рассмотрено ранее, при определенных условиях температура воздуха в «припотолочной» зоне некоторых из таких помещений может значительно превышать 38°C, что естественно влияет на устойчивость спринклерной системы.
Стандарт NFPA13 для температурной зоны с таким же верхним значением 38°C допускает применение спринклеров с температурным рейтингом от 57°C до 77°C на усмотрение проектировщика. На практике за рубежом к применению оросителей с температурным рейтингом 57°C относятся с особой осторожностью. Они применяются, как правило, только для защиты помещений с постоянно действующей системой кондиционирования и стандартной высотой потолков, например, офисных помещений.
Источники тепла.
Если внимательно изучить проекты спринклерной противопожарной защиты американских специалистов, то на многих из них обозначены места размещения различных источников тепла. В первую очередь, тепловых конвекторов и радиаторов отопления. Причина очевидна: в зоне, близкой к элементам отопления, температура воздуха всегда будет выше, чем в остальной части помещения. Эта особенность обязательно должна учитываться при разработке проекта.
В таблице 3 и на рисунке 4 перечислены основные ограничения по выбору температурного класса спринклера при установке его вблизи отопительных приборов. Так, например, в зависимости от расстояния и положения относительно приборов отопления в некоторых случаях необходимо устанавливать спринклеры даже высокого температурного класса с температурой срабатывания 121 - 149°C. При этом остальные спринклеры, установленные в этом помещении, могут быть обычного температурного класса.
Источники тепла, возле которых необходимо ставить спринклеры температурного класса выше, чем «обычный», не исчерпываются только устройствами отопления. Так, в таблице 8.3.2.5(с) NFPA13, приведены расстояния, которые необходимо соблюдать при установке спринклеров обычного и среднего температурного классов в жилых помещениях.
Источниками тепла в этих помещениях являются камины, печи, кухонные плиты, дымоходы, водогрейные котлы и осветительные устройства. Так, например, спринклер обычного температурного класса должен устанавливаться не ближе 15 см к осветительному устройству, мощность которого не превышает 250 Вт, и не ближе 30,5 см, если его мощность от 250 до 499 Вт. Эти расстояния можно сократить вдвое, если использовать спринклеры среднего температурного класса.
Еще один источник тепла - прямые солнечные лучи. В некоторых случаях надо быть особо внимательным при расположении спринклеров в современных зданиях с большим, иногда во всю стену, остеклением. Прямые солнечные лучи, падающие на спринклер, могут стать причиной ложного срабатывания системы. При размещении в таких местах, а также под прозрачной крышей или стеклянными фонарями, NFPA13 предписывает установку спринклеров среднего температурного класса.
Кроме всего перечисленного, стандарт NFPA13 предусматривает установку спринклеров не менее среднего температурного класса в холодильных и морозильных камерах, оснащенных системой подачи теплого воздуха для автоматического размораживания.
В некоторых ситуациях, когда вроде бы и нет конкретных источников тепла, также возникает необходимость в установке спринклеров более высокого температурного класса. Температура воздуха в плохо вентилируемых помещениях, расположенных в зданиях с крышей без хорошей теплоизоляции, может достигать больших значений.
В мансардных и технических этажах, а также на чердаках, где нет вентиляции, необходимо устанавливать спринклеры среднего температурного класса. Остроконечная крыша также способна накапливать тепло, и если защищаемое помещение находится под остроконечной, невентилируемой крышей, то спринклеры должны быть среднего температурного класса.
Для защиты невентилируемых витрин, где под действием солнечных лучей и источников электрического освещения возможно значительное повышение температуры, также необходимо использовать спринклеры среднего температурного класса.
Складские помещения.
Особое внимание к выбору температурного рейтинга спринклера необходимо уделять при защите складских помещений. В помещениях такого типа, даже самых простых, стандарт NFPA13 п.8.3.2.7 предписывает устанавливать спринклеры с температурой срабатывания не менее 66°C. То есть, даже при самых идеальных условиях содержания таких помещений там не должно быть спринклеров с рейтингом 57°C, как это часто встречается в проектах!
Кроме этого, к складским помещениям часто можно применить и другие осложняющие факторы. Вспомним, например, про распределение температуры в помещениях с высокими потолками. Зачастую при строительстве складов не уделяется должное внимание теплоизоляции крыши (это ведь не жилое помещение!), поэтому в летнее время возможно значительное увеличение температуры воздуха в «припотолочной» зоне.
Кроме этого, при выборе температурного рейтинга спринклера необходимо учитывать еще одно немаловажное обстоятельство, не относящееся к проблеме ложных срабатываний. Дело в том, что склады, как правило, являются помещениями большой площади с большим количеством пожарной нагрузки и высокими потолками. При возникновении возгорания в нижней части стеллажа, до активации ближайшего спринклера, теплый воздух успевает распространиться по большой части помещения, нагревая и другие спринклеры также. После активации ближайших нескольких спринклеров сначала происходит контроль над возгоранием. При этом пожар не развивается, но выделение тепла все еще происходит. Крупномасштабные испытания показали, что на достаточно большой площади у потолка температура может превысить 70°C, однако редко когда достигает значения более 130°C.
В этом случае спринклеры обычного температурного класса обязательно раскроются. Возгорание, конечно, будет потушено, но оставшемуся товару, хотя он и находится далеко от места пожара, будет нанесен ущерб от излишне пролитой воды.
В зарубежной практике11 для помещений высокой пожарной опасности обычно применяются спринклеры высокого температурного класса. Это позволяет сохранить преимущество надежной спринклерной защиты, действующей локально в месте возгорания, и обеспечить защиту от ложных срабатываний.
Заключение.
Если не уделить должного внимания задаче правильного выбора температуры срабатывания спринклеров, то это может привести к проблемам с ложными срабатываниями системы во время эксплуатации объекта. Что не исключает безосновательной (и, на самом деле, несправедливой) дискредитации спринклерных систем пожаротушения, как самых надежных и безопасных. Отсутствие четкой нормативной базы по этой проблеме также не добавляет уверенности в том, что во всех вновь разрабатываемых проектах будут учтены все особенности объекта.
Во многих проектах зачастую вообще отсутствует информация об обосновании выбора температуры срабатывания спринклера. Подход, когда «на всякий случай» температура срабатывания спринклера выбирается поменьше, «для более надежной защиты», в данной ситуации не приемлем.
Для того чтобы правильно выбрать температурный рейтинг спринклера, необходима достоверная информация о возможной максимальной температуре воздуха в зоне потолка.
Зачастую эту информацию можно получить только долгим опытным путем.
Информацию, содержащуюся в зарубежных стандартах, можно использовать для определения тенденций по изменению температуры воздуха в «припотолочных» зонах защищаемого помещения. При этом необходимо, чтобы используемая информация не противоречила требованиям российских нормативных документов.
Особое внимание при выборе температуры срабатывания спринклера следует уделять при защите объектов с высокими потолками, а также складов и складских помещений.
P.S.
Совсем недавно стал доступен для обсуждения проект свода правил СП 612, который вскоре будет введен в действие вместо НПБ88. Рассмотрим три пункта из этого документа, имеющие непосредственное отношение к теме статьи.
5.2.17 Номинальная температура срабатывания спринклерных оросителей или распылителей должна выбираться по ГОСТ Р 51043 в зависимости от температуры окружающей среды в зоне их расположения (таблица 5.4).
Таблица 5.4
Комментарии ()