Первая автоматическая установка пожаротушения в системе мусороудаления жилого дома: требования и условия применения

В.Д. Омельченко,
 заместитель директора НТК НПО "Пульс"

Активное развитие строительной отрасли, концентрация населения в мегаполисах и крупных городах, и, как следствие, увеличение объемов строительства высотных зданий, привело к необходимости разработки новых надежных систем безопасности их жителей.
Одной из важнейших пожароопасных зон в доме повышенной этажности является мусоропровод.
Пожарная опасность мусоропроводов характеризуется наличием значительной горючей нагрузкой, доступностью источников воспламенения, возможностью быстрого распространения пожара и задымления, токсичностью продуктов сгорания в непосредственной близости от людей.
Наибольшую опасность несет мусорокамера, представляющая собой отдельное обособленное помещение с отдельным входом снаружи.
В мусорокамерах возможно наличие различной горючей нагрузки. Ее основу составляют твердые горючие материалы. Вероятно попадание в мусоропровод горючих жидкостей и газов в различных емкостях и упаковках, горючих и легко воспламеняющихся жидкостей, с возможным образованием взрывоопасных концентрированных паров.
Различными могут быть и источники воспламенения: неисправная электропроводка, непогашенные окурки, наличие самовозгорающихся и самовоспламеняющихся веществ и открытого пламени, детская шалость с огнем, поджоги и т.п.
Основным поражающим фактором пожаров в мусоропроводах являются продукты сгорания, распространяющиеся с большой скоростью по всем этажам здания.

В настоящее время требования к автоматической противопожарной защите мусоропровода определяется действующими СНиП 31-01-2003 "Многоквартирные жилые дома", СП 31-108-2002 "Мусоропроводы жилых и общественных зданий и сооружений", МГСН 3.01-01 "Жилые здания", МГСН 4.19-2005 "Временные нормы и правила проектирования многофункциональных зданий-комплексов в городе Москве", МГСН 4.06-96 "Общеобразовательные учреждения". Данные нормы и правила применимы для жилых и общественных зданий различной этажности, в том числе и для многофункциональных зданий.

В соответствии с положениями п.6.3.1 СП 31-108-2002 и п.3.69 МГСН 3.01-01, мусоропровод должен быть оснащен устройством автоматического пожаротушения ствола, и оборудован устройствами для периодической промывки и дезинфекции стволов, узел водоподачи, которого может также использоваться для тушения возможных возгораний отходов внутри ствола с обеспечением автоматического и ручного управления.

Применяемые в настоящее временя система противопожарной защиты мусоропроводов жилых зданий повышенной этажности заключается в оборудовании мусорокамеры и ствола мусороудаления спринклерной установкой (П.7.3.11 СНиП 31-01-2003 "Многоквартирные жилые дома"). Основной недостаток такой системы - позднее время обнаружения пожара. Существует также риск отказа системы при тлении горючей нагрузки, при одновременном сильном задымлении токсичными продуктами сгорания.
Следует подчеркнуть, что существующая система пожаротушения в мусоропроводе не полностью отвечает действующим нормам и правилам пожарной безопасности.

Кроме того, в ныне действующих нормативных документах остались не проработанными вопросы по коммуникациям пылеудаления, пневмопочты, бельепроводов, недостаточно четко рассмотрены вопросы пожаротушения в системах мусороудаления. Непродуманность данных вопросов может сделать любую систему пожарной безопасности менее эффективной и, в особенности, систему безопасности высотного здания. Именно условия повышенной высотности требуют оптимальных технических решений при оснащении многоэтажного здания необходимыми противопожарными преградами.
В связи с имеющимися недостатками  в нормативной базе, в настоящее время при строительстве любого высотного здания требуется проходить процедуру согласования проектной документации, как при строительстве объекта по индивидуальному проекту. Для ввода в эксплуатацию объектов повышенной этажности необходимо получение заключения органов ГПН (согласно ст.55 Градостроительного кодекса), а также согласование с ГПН проектной документации и мероприятий, компенсирующих отступления от нормативных требований пожарной безопасности.

С целью решения данной проблемы Научно-производственным объединением "Пульс" на базе производства ЗАО "ПО "Спецавтоматика" (г. Бийск) была разработана установка водяного пожаротушения мусоропроводов (УПТ). Данная установка предназначена для обнаружения и тушения пожаров в системе мусороудаления, а также может использоваться для защиты иных вертикально или горизонтально расположенных объектов.

Перед разработчиками стояла задача повысить эффективность системы пожаротушения в системе мусороудаления путем проведения раннего обнаружения даже незначительного задымления.
Помимо этого, необходимо было снизить токсичность продуктов сгорания посредством их осаждения, повысить надежность обнаружения возгорания путем введения постоянного контроля за состоянием защищаемого объекта.
С этой целью был избран аспирационный принцип определения возгорания в системе мусороудаления и дренчерная водяная система пожаротушения с специальными щелевыми оросителями, позволяющие применять тонкораспыленную воду.
При решении выше перечисленных задач было необходимо руководствоваться следующими требованиями:

• Проектируемое устройство должно соответствовать требованиям ГОСТ Р51052-2002, НПБ 88-2001, СП 31-108-2002, МГСН 3.01-01, ТСН 21-302-2000, техническим условиям и комплекту конструкторской документации; быть дренчерного типа, состоять из одной секции.
• Установка должна обладать не только способностью эффективного тушения, но и осаждения продуктов сгорания. Для этой цели рекомендуется применять специальные малогабаритные дренчерные оросители, устанавливаемые под углом к стволу, обеспечивающие тушение мусороствола с тонким распылом при давлениях более 0,1 МПа и и применять специальные дренчерные (например, эвольвентные, щелевые) оросители для тушения возгорания в контейнере и мусоросборной камере.
• Источником воды должен являться бытовой водопровод здания с учетом требований п.п.4.54,4.55,4.56,4.62,4.63,4.66 НПБ 88-2001.
• В подводящем к устройству трубопроводе необходимо обеспечить минимальное рабочее давление не менее 0,03 МПа при интенсивности подачи (расходе) воды 2,6 дм3/с.
• Устройство должно состоять из блока (шкафа) управления, системы трубопровода с оросителями и системы трубопроводов для удаленного забора газовоздушной смеси. Шкаф управления должен располагается на верхнем техническом этаже здания. Подключение трубопроводов требуется осуществлять резьбовым либо фланцевым способом с соблюдением требований  соответствующих  ГОСТов: ГОСТ 12820-80, ГОСТ 24705-81, ГОСТ 6357-81, класс В.
• Обнаружение очага возгорания должно осуществляться аспирационным пожарным извещателем. Для защиты извещателей от пыли предусматривается очистка всасываемой газовоздушной смеси фильтрами стандартного типа. Для предупреждения аварийного состояния должен быть предусмотрен автоматический и периодический контроль их состояния. Для контроля запыленности фильтра - датчик скорости газовоздушного потока. Тип извещателей, по усмотрению разработчика, может быть уточнен и изменен. Для отсечки тушащего вещества (воды) от воздуховода фильтра должно применяться нормально открытое запорное устройство, например, электромагнитный клапан. Для защиты от протечки воды в воздуховод фильтра используется блок дренажа (например, накопительный резервуар с дренажным клапаном и сигнализатором уровня).
• В качестве узла управления следует применять нормально закрытое запорное устройство на базе электромагнитного клапана с обвязкой и сигнализацией.
• В узле управления должны быть предусмотрены: сигнализация о срабатывании (например, датчик СДУ) и измерение давления контактным манометром до узла управления  и не контактным манометром после узла управления согласно требованиям п.4.5 НПБ 88­2001.
• После узла управления необходимо предусмотреть устройства дренажа с сигнализацией уровня на случай утечек запорных устройств (например, накопительный резервуар с дренажным клапаном и сигнализатором уровня).
• Аппаратура узла управления устройства должна соответствовать требованиям п.11 НПБ 88-2001.
• Трубопровод устройства пожаротушения следует прокладывать с уклоном согласно требованиям п.4.4 НПБ88-2001.
• В мусоросборной камере должны быть установлены оросители исходя из площади камеры или расположения контейнеров (тип по усмотрению разработчика), предназначенные для тушения возгорания в контейнере и самой камере.
• Вдоль трубы мусоропровода прокладывается распределительный трубопровод с оросителями, обладающими не только способностью эффективного тушения, но и осаждать продукты сгорания.
• Оросители должны крепиться в верхней части загрузочного навесного клапана типа КЗ  ТУ 4924-001-05111744-96.
• Выходные отверстия оросителей должны быть защищены от загрязнения  согласно требованиям п.6.6 НПБ 88-2001.
• Трубопроводы устройства выполняются из оцинкованной либо нержавеющей стали согласно требованиям п.6.7 НПБ 88-2001.
• Устройство должно предусматривать автоматический, дистанционный и местный пуски с сигнализацией состояния с помощью блока сигнализации и управления согласно требованиям п.п.11.3,11.4,11.8,11.9 НПБ 88-2001, а также отключение автоматического пуска с сигнализацией отключенного состояния согласно требованиям п.11.9 НПБ 88-2001. В устройстве должна быть предусмотрена возможность подключения кнопок дистанционного пуска.

Разработанная НПО "Пульс" установка пожаротушения мусоропроводов состоит из контрольно-пускового узла (КПУ), выполненного в виде шкафа (850x850x250), в котором установлены: аспирационный пожарный извещатель, блок сигнализации и управления,  а также узел управления подачи воды, включающий в себя: электромагнитный клапан, шаровые краны ручного пуска и ручного отключения от КПУ тушащего состава, устройство контроля уровня жидкости, манометры и сигнализаторы давления в подводящем и питающем трубопроводе; системы трубопровода с насадками для забора воздуха; системы трубопровода для подачи воды с щелевыми оросите­лями и дренчерами, системы трубопроводов для забора газовоздушной смеси из ствола мусоропровода и мусоросборной камеры.

Комплектность поставки Установки пожаротушения УПТ-"Пульс" представлена в таблице 1.

Таблица1.                          Комплектность поставки УПТ

 

Обозначение	Наименование и условное обозначение	Кол.	Примечание
ДАЭ 500.001.000	Контрольно пусковой узел установки пожаротушения КПУ УПТ		Сертификат пожарной безопасности _____
	Комплект поставки КПУ УПТ:
ДАЭ 500.001.000 РЭ	Руководство по эксплуатации	1
ДАЭ 500.001.100	Контрольно пусковой узел установки пожаротушения КПУ УПТ	1
	Упаковка	1	Материал, длина труб в зависимости от этажности здания - по требованию потребителей
	Индивидуальный ЗИП КПУ в составе:	1
	Вставка плавкая тип ВПТ6-2-0.25 A ОЮО.481.021 ТУ	3
	Вставка плавкая тип ВПТ6-8-1.25 A ОЮО.481.021 ТУ	1
	Резистор тип С2-33-0.25-5,6 кОм±5% ОЖО.467.104 ТУ	2
	Ключ блокировки органов управления	1
	Питающий трубопровод (комплект труб, муфт, компенсаторов, крепежа и т.д.)
	Заборный трубопровод (комплект труб, муфт, компенсаторов, крепежа и т.д.)		Материал, длина труб в зависимости от этажности здания - по требованию потребителей
	Ороситель дренчерный для установки в мусорозаборном клапане		Количество в зависимости от этажности здания по требованию потребителей
	Ороситель дренчерный эвольвентный для установки в мусорокамере		По требованию потребителей
	Заборный штуцер (только для КПУ модификации 1)		Количество в зависимости от этажности здания по требованию потребителей
ТУ 4372­038­00226827-00	Оповещатель комбинированный "Корбу-2М"	1 или более	По требованию потребителей
ТУ 4372­017­00226827-97	Оповещатель комбинированный "Бия-С" модель 2	1 или более	По требованию потребителей
ДАЭ 100.237.600	Ручной извещатель	1 или более	По требованию потребителей

Примечания:
1. По требованию потребителей комплект поставки может быть изменен и дополнен.
2. КПУ, дренчерные оросители применяются при наличии сертификата пожарной безопасности.

Распределительный трубопровод с щелевыми оросителями (насадками) устанавливается  в непосредственной близости со стволом мусоропровода с подведением к загрузочным клапанам труб на нескольких этажах и в камере мусороприемника. По такой же схеме располагается трубопровод для забора воздуха из ствола мусоропровода. Контрольно-пусковой узел установки пожаротушения размещается на техническом или последнем жилом этаже дома, рядом с зачистным устройством или стволом мусоропровода при условии подведения к нему водопровода с рабочим давлением не менее 0,04 МПа при интенсивности подачи (расходе) воды не менее 2,5 л/с. Устройство может эксплуатироваться при температурном режиме от +1 до +55^оС.

Расчет гидравлической системы установки пожаротушения производится в соответствии с приложением 2 НПБ 88.

Мусоросборная  камера (до 12 м2) защищается одним оросителем "Аквамастер" (коэффициент производительности 0,07), который располагается непосредственно под потолком помещения над контейнером. Ниже приведенный расчет составлен на базе 17-ти этажного серийного дома как пример. Для привязки УПТ к проекту необходимо пользоваться рекомендациями НПО "Пульс", разработчик и поставщик пожарного оборудования.
Расстояние от оросителя до шкафа КПУ УПТ может  составлять 42,9 м.
Расход воды через ороситель "Аквамастер" в мусорокамере на отметке 1 этажа составляет:
Q1эт = K*OН = 0,07*O42,9 = 0,46 л/с

Защита ствола мусоропровода рассчитывается исходя из данных "Протокола проведения огневых испытаний по тушению очага пожара во фрагменте ствола мусоропровода многоэтажного дома и в мусоропроводе многоэтажного жилого дома". При этом, установлено, что время тушения очага возгорания составляет не менее 40 с. с условием наличия минимального напора перед щелевым оросителем не менее 0,2 МПа (20 м).
Расчет расхода воды производится на отметке 4, 10, 16 этажей здания.
Расход воды через ороситель ДВS1-ЩПо0,053-R1/2/В1 SO2, С-"ЗВН-5" с коэффициентом производительности 0.07  на отметке 4 этажа рассчитывается следующим образом:
Расстояние от оросителя до шкафа КПУ УПТ - 36,5 м.;
Расход Q4эт = K*OН = 0,07*O36,5 = 0,42 л/с.
Расход воды через ороситель на отметке 10 этажа составляет:
Расстояние от оросителя до шкафа КПУ УПТ - 19,6 м.
Расход Q10эт = K*OН = 0,07*O19,6 = 0,30 л/с

На отметке 16-го этажа расстояние от оросителя до шкафа КПУ УПТ  равно  2,8 м.
Расход Q16эт = K*OН = 0,07*O2,8 = 0,11 л/с.
При  этом, расход воды на тушение ствола мусоропровода составляет 0,83 л/с.
Общий расход воды на тушение ствола мусоропровода и защиты мусорокамеры составляет 1,29 л/с (4,64 м3/ч).
Ствол мусоропровода относится к классу пожара А и группе помещений В3 по НПБ 88-2001.
Расчет ведется по наиболее пожароопасному участку, расположенному на 15 этаже (засор на отметке 39.26м).
Ствол мусоропровода на отметке 15 этажа защищается щелевым оросителем на отметке 16 этажа (отм.42.06). Напор перед щелевым оросителем на отметке 16 этажа составляет не менее 26,2 м (при условии минимально гарантированного давления в подводящем трубопроводе КПУ УПТ 0,2 МПа (20 м).
Расход воды через щелевой ороситель на отметке 16 этажа составит:

Q=K*OН=0,07*O26,2=0,35 л/с.

Минимальное гарантированное значение интенсивности составит 2,41 л/с*м2.
Скорость движения воды в подводящем трубопроводе с условным проходом Ду 40мм и при общем расходе 1,29 л/с составляет 1,02 м/с; скорость движения воды в питающем трубопроводе с условным проходом Ду 32мм и при общем расходе 1,29 л/с составляет 1,6 м/с.
Все выше перечисленные показатели удовлетворяют требованиям норм НПБ 88-2001, приложение 2.

К контрольно-пусковому устройству должны подключаться и подводиться:

1.  Подводящий трубопровод с минимальным рабочим давлением не менее 0,04 МПа при интенсивности подачи (расходе) воды не менее 2,5 дм3/с., при этом могут применяться для различной этажности жилых домов иные показатели, но они не должны противоречить техническим условиям КПУ;
2. Дренчерная система трубопровода с оросителями (питающий трубопровод);
3. Заборная система трубопровода (заборный трубопровод) газовоздушной смеси к чувствительному элементу аспирационного пожарного извещателя, установленному в КПУ УПТ;
4. Сеть переменного тока с частотой 50±1 Гц (или 60±1 Гц), напряжением  220  B с расчетной мощностью не более 100 Вт.

Минимальное гарантированное давление в подводящем трубопроводе на техническом этаже по результатам огневых испытаний должно быть не менее 0,2 МПа (20 м), а гарантированный расход воды - не менее 2,5 л/с (150 л/мин, 9 м3/ч).

В качестве источника водоснабжения принимается хозяйственно-питьевой водопровод, либо противопожарный водопровод высотного многофункционального здания.

Точка врезки противопожарного водопровода согласовывается с заказчиком. Врезка производится на техническом этаже в непосредственной близости со шкафом управления КПУ УПТ. При прокладке питающего трубопровода защиты ствола мусоропровода и трубопровода линии всасывания рекомендуется применять типовые узлы крепления трубопроводов установок автоматического пожаротушения серии 5.908-2. При проектировании мусороудаления указывается точка подводящего трубопровода:Н=1350 мм, Ду-40

Очаг возгорания обнаруживается при помощи аспирационного пожарного извещателя, установленного внутри КПУ.  
Отбор воздуха осуществляется из мусорокамер на жилых этажах в местах расположения загрузочных клапанов. При срабатывании устройства сигнал подается на узел управления водой и  на световой индикатор "Пожар", который установлен в центральном диспетчерском пункте района, для этого при проектировании указывается место подключения УПТ к системе пожарной сигнализации. Узел управления осуществляет подачу  тушащего состава  на щелевые оросители, расположенные в загрузочных клапанах на жилых этажах (минимально 3 оросителя) и в мусорокамере. В последующем осуществляется контроль состояния установки и объекта - отслеживается уровень задымленности. При сохранении концентрации дыма и СО2 повторно срабатывает узел управления и проводится подача тушащего состава. В случае отсутствия дыма, установка переходит в ждущий режим.

Рис.1. Cхема принципиальная гидравлическая, аспирационная.

Основным элементом, обеспечивающим работу УПТ в автоматическом режиме - блок сигнализации и управления (БСУ), который является составным элементом в контрольно-пускового устройства (КПУ).
В дежурном режиме БСУ автоматика находится во включенном состоянии. При этом обеспечивается дистанционный пуск, местный ручной пуск, а в случае возгорания обеспечивается переход в режим автоматического тушения и сигнализации.
Особо следует подчеркнуть  наличие системы программирования  режимов тушения. Длительность цикла тушения может составлять 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0 мин с последующим восстановлением контроля состояния аспирационного пожарного извещателя, либо непрерывно, без возврата КПУ в режим контроля аспирационного пожарного извещателя.

БСУ обеспечивает прием, регистрацию и передачу извещений во внешние цепи от ручных и автоматических пожарных извещателей с преимуществом  извещений о пожаре по отношению к другим формируемым сигналам, со световой индикацией срабатывания извещателей, с включением звуковой и световой сигнализации согласно п.3.2 НПБ 88. БСУ КПУ также отключает автоматический пуск с сигнализацией отключенного состояния согласно требованиям п.11.9 НПБ 88.

В соответствии с требованиями НПБ 88-2001, проектом предусмотрено электропитание шкафа КПУ УПТ (электроприемник 1-ой категории) от двух независимых источников: основного - 220в, 50гц - от ввода существующего осветительного щитка и резервного - 12В  (от встроенного в блок БСУ аккумулятора 12 В, 2,3 Ач, при необходимости резервный источник питания может быть усилен до 12 Ач).
КПУ рассчитан на круглосуточный режим работы. Исполнение КПУ обеспечивает его пожарную безопасность в аварийном режиме работы и при нарушении правил эксплуатации.

Установка, монтаж, эксплуатация УПТ необходимо производить согласно руководству  по эксплуатации ДАЭ 500.001.000РЭ для КПУ, НПБ 88.
Подключаемые к КПУ трубопроводы должны соответствовать требованиям выше названных нормативных документов, а также быть металлическими (оцинкованная либо нержавеющая сталь) согласно п.6.7 НПБ 88. Их прокладка должна производиться в соответствии с требованиями п.4.4 НПБ 88 и рекомендациями проекта, а также предусматривать температурное расширение и сжатия труб.
Крепление трубопроводов и оборудования при их монтаже следует осуществлять в соответствии с требованиями НПБ 88.
Выходные отверстия трубопроводов должны быть защищены от загрязнения  согласно требованиям п.6.6 НПБ 88.

В сравнении с действующей до настоящего времени системой пожаротушения, разработанное НПО "Пульс" устройство имеет ряд преимуществ:

• высокая эффективность пожаротушения путем введения раннего обнаружения даже незначительного задымления (от 35 сек.);
• работает в автоматическом режиме, контрольные сигналы подаются  на пульт управления, установка срабатывает многократно до окончательной локализации возгорания.
• возможность работы в автономном режиме при отключении электричества.
• снижение токсичности продуктов сгорания путем их осаждения;
• высокая надежность обнаружения возгорания путем введения  постоянного контроля по аспирационному принципу за газовоздушной смесью в мусоросборной камере и  стволе мусороудаления.
• возможность установки оконечных устройств в холодных помещениях  с низкими температурами (отсутствие водозаполненных труб).

Предлагаемая установка пожаротушения мусоропроводов имеет возможность перенастройки временных характеристик работы. УПТ может использоваться для тушения в мусоропроводе жилого дома при условии применения  сертифицированных специальных щелевых оросителей. Вместе с этим, установка отвечает всем предъявляемым к ней требованиям эргономики и технической эстетики. Это определяется рациональностью компоновки составных частей, удобством обслуживания, качеством оформления, отделкой и окраской. Внешне изделия имеют простые и гладкие формы. К сборочным единицам, узлам и механизмам, нуждающимся в обслуживании, обеспечивается удобный доступ.