Расчет параметров установки газового пожаротушения. Документация по гидравлическому расчету газового пожаротушения Сброс избыточного давления

Расчет газового пожаротушения производится при разработке проектов и выполняется специалистом – инженером-проектировщиком. Он предусматривает определение количества вещества, необходимого для тушения, нужного числа модулей, гидравлический расчет. Также он включает работу над установкой подходящего диаметра трубопровода, определением времени, которое потребуется для подачи газа в помещение, с учетом ширины проемов и площади каждого отдельно взятого защищаемого помещения.

Расчет массы газового огнетушащего вещества позволяет вычислить нужный объем хладона, используемого для . Для ликвидации огня применяются следующие огнетушащие составы:

• углекислый газ;
• азот;
• аргон инерген;
• шестифтористая сера;
• хладоны (227, 23, 125 и 218).

В зависимости от принципа действия, огнетушащие составы разделяют на группы:

1. Деоксиданты — вещества, которые действуют по типу огнетушащей концентрации, создающей плотное облако вокруг пламени. Такая концентрация препятствует доступу кислорода, необходимого для поддержания процесса горения. В результате огонь угасает.
2. Ингибиторы — особые огнетушащей составы, которые способны вступать во взаимодействие с горящими веществами. В результате происходит замедления горения.

Расчет массы газового огнетушашего вещества

Расчет нормативной объемной концентрации позволяет определить какая масса газового вещества потребуется для ликвидации пожара. Расчет газового пожаротушения производится с учетом основных параметров защищаемого помещения: длины, ширины, высоты. Узнать необходимую массу состава можно по особым формулам, где учитывается масса хладона, необходимая для создания в объеме помещения нужной для пожаротушения концентрации газа, плотность составов, а также коэффициент утечки концентрации для пожаротушения из емкостей и прочие данные.

Проектирование системы газового пожаротушения

Проектирование системы газового пожаротушения выполняется с учетом следующих факторов:

• число комнат в помещении, их объем, установленные конструкции в виде навесных потолков;
• расположение проемов, а также количество и ширина постоянно открытых проемов;
• температура и показатели влажности в помещении;
• особенности , количество человек на объекте.

Также учитываются иные факторы, в зависимости от индивидуальных особенностей конструкции, целевой принадлежности, графика работы персонала, если речь идет о предприятии.

Выбор и расположение модулей газового пожаротушения

Расчет газового пожаротушения предусматривает и такой момент, как выбор модуля. Делается это с учетом физических и химических свойств концентрата. Определяется коэффициент заправки. Чаще это значение из диапазона: 0,7-1,2кг/л. Иногда требуется установка нескольких модулей к одному коллектору. В этом случае важен объем трубопровода, баллоны должны совпадать по типоразмеру, выбирается один вид наполнителя, одинаковое давление газа-вытеснителя. Расположение допускается в самом защищаемом помещении, либо за его пределами – в непосредственной близости. Расстояние от емкости с газом до объекта системы отопления – не менее одного метра.

Подключенный модуль газовой системы пожаротушения на производстве

После выбора места установок газового пожаротушения следует произвести гидравлический расчет. В ходе гидравлического расчета определяются следующие параметры:

• диаметр трубопровода;
• время выхода состава из модуля;
• площадь выпускных отверстий насадков.

Произвести гидравлический расчет можно как самостоятельно, так и воспользовавшись специальными программами.

Когда результаты расчета получены, а установка завершена, необходимо провести инструктаж персонала согласно . Отдельное внимание уделяется нормативной базе, составлению и размещению плана эвакуации, ознакомлению с инструкциями.

Инструктаж персонала и тренировка по использованию средств индивидуальной защиты при пожаре

Уполномоченные контролирующие инстанции

Инстанции, осуществляющие контроль:

• госпожарнадзор;
• отдел по технике безопасности;
• пожарно-техническая комиссия.

Компактный модуль газового пожаротушения для небольших помещений

Задачи контролирующих инстанций

В обязанности входит контроль за соблюдением нормативной базы, обеспечением должного уровня безопасности, защищенности объектов. Такие инстанции требуют:

• приведение условий работы сотрудников к установленным нормам;
• установления систем оповещения и систем автоматического пожаротушения;
• исключения использования легковоспламеняющихся материалов для ремонта и отделки;
• требование устранения любых нарушений пожарной безопасности.

Заключение

По завершению процесса компания оформляет проектную документацию в соответствии с существующими нормами и требованиями. Результаты работы предоставляются заказчику для ознакомления.

Ответственность за установку газового пожаротушения всегда несет проектировщик. Для успешной работы необходимо, прежде всего, правильно произвести расчеты. Гидравлические расчеты предоставляются производителями бесплатно, по запросу. Что касается других операций, то их проектировщик выполняет самостоятельно. Для более успешной работы приведем необходимые для расчетов формулы и раскроем их содержание

Начальник проектного отдела компании ООО "Пожтехника"

Для начала давайте разберемся с областями применения газового пожаротушения.

Прежде всего, газовое пожаротушение – это пожаротушение по объему, то есть потушить мы можем закрытый объем. Локальное пожаротушение тоже возможно, но только на углекислоте.

Расчет массы газа

Первым делом нужно выбрать газовое огне-тушащее вещество (как мы уже знаем, выбор ГОТВ – это прерогатива проектировщика). Этой теме была посвящена наша рубрика в № 2 журнала за 2010 г., поэтому останавливаться на данном этапе работ мы не будем.

Поскольку газовое пожаротушение является объемным, то соответственно основными исходными данными для его расчета будут длина, ширина и высота помещения. Зная точный объем помещения, можно посчитать массу газового огнетушащего вещества, необходимую для тушения этого объема. Расчет массы газа, который должен храниться в установке, производится по формуле:

где Мρ – масса ГОТВ, предназначенная для создания в объеме помещения огнетушащей концентрации при отсутствии искусственной вентиляции воздуха. Определяется по формулам:

Для ГОТВ – сжиженных газов, за исключением двуокиси углерода:

Для ГОТВ – сжатых газов и двуокиси углерода:

где Vр – расчетный объем защищаемого помещения, м 3 . В расчетный объем помещения включается его внутренний геометрический объем, в том числе объем системы вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления (до герметичных клапанов или заслонок). Объем оборудования, находящегося в помещении, из него не вычитается, за исключением объема сплошных (непроницаемых) строительных элементов (колонны, балки, фундаменты под оборудование и т.д.);

K 1 – коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов;
K 2 – коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения;
ρ 1 – плотность газового огнетушащего вещества с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря для минимальной температуры в помещении Tм, кг/м 3 , определяется по формуле:

р о - плотность паров газового огнетушащего вещества при температуре Tо = 293 К (20 °С) и атмосферном давлении 101,3 кПа;
Tо - минимальная температура воздуха в защищаемом помещении, К;
K 3 - поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения объекта относительно уровня моря, значения которого приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009);
Cн - нормативная объемная концентрация, % (об.)

Значения нормативных огнетушащих концентраций Cн приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009); Масса остатка ГОТВ в трубопроводах Mтр, кг, определяется по формуле:

где Vтр - объем всей трубопроводной разводки установки, м 3 ;
р ГОТВ - плотность остатка ГОТВ при давлении, которое имеется в трубопроводе после окончания истечения массы газового огнетушащего вещества Mр в защищаемое помещение;
Mбn – произведение остатка ГОТВ в модуле Мб, который принимается по ТД на модуль, кг, на количество модулей в установке n.

Результат

На первый взгляд может показаться, что слишком много формул, ссылок и пр., но на самом деле все не так сложно. Нужно вычислить и сложить три величины: массу ГОТВ, необходимую для создания огнетушащей концентрации в объеме, массу остатков ГОТВ в трубопроводе и массу остатков ГОТВ в баллоне. Полученную сумму умножаем на коэффициент утечки ГОТВ из баллонов (обычно 1,05) и получаем точную массу ГОТВ, необходимую для защиты конкретного объема Не забываем, что для ГОТВ, находящихся при нормальных условиях в жидкой фазе, а также смесей ГОТВ, хотя бы один из компонентов которых при нормальных условиях находится в жидкой фазе, нормативную огнетушащую концентрацию определяют умножением объемной огнетушащей концентрации на коэффициент безопасности 1,2

Сброс избыточного давления

Еще один очень важный момент - это расчет площади проема для сброса избыточного давления. Площадь проема Fc, м2, определяется по формуле:

где Pпр - предельно допустимое избыточное давление, которое определяется из условия сохранения и прочности строительных конструкций защищаемого помещения или размещенного в нем оборудования, МПа; Pа - атмосферное давление, МПа;
р в - плотность воздуха в условиях эксплуатации защищаемого помещения, кг/м3;
K 2 - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2;
K 3 - коэффициент, учитывающий изменение давления при его подаче;
τ под - время подачи ГОТВ, определяемое из гидравлического расчета, с;
∑ F - площадь постоянно открытых проемов (кроме сбросного проема) в ограждающих конструкциях помещения, м 2 Значения величин Mp, K 1 , р 1 определяются исходя из расчета массы ГОТВ Для ГОТВ - сжиженных газов коэффициент K 3 = 1. Для ГОТВ - сжатых газов коэффициент K 3 принимается равным

• для азота - 2,4;
• для аргона - 2,66;
• для состава "Инерген" - 2,44

Если значение правой части неравенства меньше или равно нулю, то проем (устройство) для сброса избыточного давления не требуется.

Для расчета площади проемов нам необходимо получить от заказчика данные по площади постоянно открытых проемов в защищаемом помещении. Конечно, это могут быть небольшие отверстия в кабель-каналах, вентиляции и т.д. Но следует понимать, что эти отверстия могут быть загерметизированы в дальнейшем, и поэтому для надежной работы установки (если нет видимых открытых проемов) лучше брать значение показателя ∑F = 0. Установка газового пожаротушения без клапанов сброса избыточного давления может только повредить эффективному тушению, а в некоторых случаях – привести к человеческим жертвам, например при открытии двери помещения.

Выбор модуля пожаротушения

С массой и площадью проема для сброса избыточного давления разобрались, теперь необходимо выбрать модуль газового пожаротушения. В зависимости от производителя модуля, а также физических и химических свойств выбранного ГОТВ определяется коэффициент заправки модуля. В большинстве случаев его значения находятся в диапазоне от 0,7 до 1,2 кг/л. Если получается несколько модулей (батарея модулей), то не забываем про п. 8.8.5 СП 5.13130: "При подключении двух и более модулей к коллектору (трубопроводу) следует применять модули одного типоразмера:

• с одинаковым наполнением ГОТВ и давлением газа-вытеснителя, если в качестве ГОТВ применяется сжиженный газ;
• с одинаковым давлением ГОТВ, если в качестве ГОТВ применяется сжатый газ;
• с одинаковым наполнением ГОТВ, если в качестве ГОТВ применяется сжиженный газ без газа-вытеснителя".

Расположение модулей

После того как определились с количеством и типами модулей, необходимо согласовать с заказчиком место их расположения. Как ни странно, такой легкий на первый взгляд вопрос может вызвать множество проблем при проектировании. В большинстве случаев строительство серверных, электрощитовых и других подобных помещений ведется в сжатые сроки, поэтому возможны некоторые изменения в архитектуре здания, что негативно сказывается на проектировании, особенно на месте размещения модулей газового пожаротушения. Тем не менее при выборе места размещения модулей необходимо руководствоваться сводом правил (СП 5.13130.2009): "Модули могут располагаться как в самом защищаемом помещении, так и за его пределами, в непосредственной близости от него. Расстояние от сосудов до источников тепла (приборов отопления и т.п.) должно составлять не менее 1 м. Модули следует размещать как можно ближе к защищаемым помещениям. При этом их не следует располагать в местах, где они могут быть подвергнуты опасному воздействию факторов пожара (взрыва), механическому, химическому или иному повреждению, прямому воздействию солнечных лучей".

Трубная разводка

После определения места размещения модулей газового пожаротушения необходимо прорисовать трубную разводку. Она должна быть по возможности симметричной: нужно, чтобы каждый насадок был равноудален от магистрального трубопровода. Следует расставить насадки в соответствии с их радиусом действия.

У каждого производителя есть определенные ограничения по расстановке насадков: минимальное расстояние от стены, высота установки, размеры насадков и т.д., которые тоже нужно учитывать при проектировании.

Гидравлический расчет

Только после расчета массы ГОТВ, выбора места расположения модулей, прорисовки эскиза трубной разводки и расстановки насадков мы можем приступить к гидравлическому расчету установки газового пожаротушения. Громкое название "гидравлический расчет" скрывает под собой определение следующих параметров:

• расчет диаметра трубопроводов по всей длине трубной разводки;
• расчет времени выхода ГОТВ из модуля;
• расчет площади выпускных отверстий насадков.

За гидравлическим расчетом опять обращаемся к производителю установок газового пожаротушения. Существуют методики гидравлического расчета, которые были разработаны под определенного производителя модулей с заправкой определенного газового огнетушащего состава. Но в последнее время все большее распространение получает программное обеспечение, которое позволяет не только рассчитывать вышеописанные параметры, но и прорисовывать трубную разводку в графическом удобном интерфейсе, рассчитывать давление в трубопроводе и на насадке и даже указывать диаметр сверла, которым необходимо просверлить отверстия в насадках.

Конечно, все расчеты программа производит на основе введенных вами данных: от геометрических размеров помещения до высоты объекта над уровнем моря. Большинство производителей предоставляют гидравлические расчеты бесплатно, по запросу. Есть возможность и приобрести программу гидравлического расчета, пройти обучение и уже не зависеть от конкретного производителя.

Финиш

Ну что, все этапы пройдены. Осталось лишь оформить проектную документацию в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и согласовать проект с заказчиком.

1. Расчетная масса ГОТВ М_г, которая должна храниться в установке, определяется по формуле

М = K , (1)

где М - масса ГОТВ, предназначенная для создания в объеме

помещения огнетушащей концентрации при отсутствии искусственной

вентиляции воздуха, определяется по формулам:

для ГОТВ - сжиженных газов, за исключением двуокиси углерода

M = V х ро х (1 + К) x ──────────; (2)

р р 1 2 100 - C

для ГОТВ - сжатых газов и двуокиси углерода

M = V х ро х (1 + К) х ln ──────────, (3)

р р 1 2 100 - C

где V - расчетный объем защищаемого помещения, м3.

В расчетный объем помещения включается его внутренний геометрический объем, в том числе объем системы вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления (до герметичных клапанов или заслонок). Объем оборудования, находящегося в помещении, из него не вычитается, за исключением объема сплошных (непроницаемых) строительных элементов (колонны, балки, фундаменты под оборудование и т.д.); К_1 - коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов; K_2 - коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения; ро_1 - плотность газового огнетушащего вещества с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря для минимальной температуры в помещении Т_м, кг х м(-3), определяется по формуле

ро = ро х ──── х К, (4)

где ро_0 - плотность паров газового огнетушащего вещества при температуре T_0 = 293 К (20°С) и атмосферном давлении 101,3 кПа; Т_м - минимальная температура воздуха в защищаемом помещении, К; К_3 - поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения объекта относительно уровня моря, значения которого приведены в таблице 11 приложения 5; С_н - нормативная объемная концентрация, % (об.).

Значения нормативных огнетушащих концентраций С_н приведены в приложении 5.

Масса остатка ГОТВ в трубопроводах М_тр, кг, определяется по формуле

М = V х ро, (5)

тр тр ГОТВ

где V - объем всей трубопроводной разводки установки, м3;

ро - плотность остатка ГОТВ при давлении, которое имеется в

трубопроводе после окончания истечения массы газового огнетушащего

вещества М в защищаемое помещение; M x n - произведение остатка ГОТВ в

модуле (M), который принимается по ТД на модуль, кг, на количество

модулей в установке n.

Примечание. Для жидких горючих веществ, не приведенных в приложении 5 , нормативная объемная огнетушащая концентрация ГОТВ, все компоненты которых при нормальных условиях находятся в газовой фазе, может быть определена как произведение минимальной объемной огнетушащей концентрации на коэффициент безопасности, равный 1,2 для всех ГОТВ, за исключением двуокиси углерода. Для СО2 коэффициент безопасности равен 1,7.

Для ГОТВ, находящихся при нормальных условиях в жидкой фазе, а также смесей ГОТВ, хотя бы один из компонентов которых при нормальных условиях находится в жидкой фазе, нормативную огнетушащую концентрацию определяют умножением объемной огнетушащей концентрации на коэффициент безопасности 1,2.

Методики определения минимальной объемной огнетушащей концентрации и огнетушащей концентрации изложены в НПБ 51-96*.

1.1. Коэффициенты уравнения (1) определяются следующим образом.

1.1.1. Коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов:

1.1.2. Коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения:

К = П x дельта x тау х кв.корень (H), (6)

где П - параметр, учитывающий расположение проемов по высоте защищаемого помещения, м(0,5) х с(-1).

Численные значения параметра П выбираются следующим образом:

П = 0,65 - при расположении проемов одновременно в нижней (0-0,2) Н и верхней зоне помещения (0,8-1,0) Н или одновременно на потолке и на полу помещения, причем площади проемов в нижней и верхней части примерно равны и составляют половину суммарной площади проемов; П = 0,1 - при расположении проемов только в верхней зоне (0,8-1,0) Н защищаемого помещения (или на потолке); П = 0,25 - при расположении проемов только в нижней зоне (0-0,2) Н защищаемого помещения (или на полу); П = 0,4 - при примерно равномерном распределении площади проемов по всей высоте защищаемого помещения и во всех остальных случаях;

дельта = ───────── - параметр негерметичности помещения, м(-1),

где сумма F_H - суммарная площадь проемов, м2, Н - высота помещения, м; тау_под - нормативное время подачи ГОТВ в защищаемое помещение, с.

1.1.3. Тушение пожаров подкласса А_1 (кроме тлеющих материалов, указанных в п.7.1 ) следует осуществлять в помещениях с параметром негерметичности не более 0,001 м(-1).

Значение массы М_р для тушения пожаров подкласса А_i определяется по формуле

р 4 р-гепт

где М - значение массы М для нормативной объемной концентрации С

р-гепт р н

при тушении н-гептана, вычисляется по формулам (2) или (3) ;

К - коэффициент, учитывающий вид горючего материала.

Значения коэффициента К_4 принимаются равными: 1,3 - для тушения бумаги, гофрированной бумаги, картона, тканей и т.п. в кипах, рулонах или папках; 2,25 - для помещений с этими же материалами, в которые доступ пожарных после окончания работы АУГП исключен, при этом резервный запас рассчитывается при значении К_4, равном 1,3.

Время подачи основного запаса ГОТВ при значении К_4, равном 2,25, может быть увеличено в 2,25 раза. Для других пожаров подкласса А_1 значение К_4 принимается равным 1,2.

Не следует вскрывать защищаемое помещение, в которое разрешен доступ, или нарушать его герметичность другим способом в течение 20 минут после срабатывания АУГП (или до приезда подразделений пожарной охраны).

Гидравлический расчет является наиболее сложным этапом при создании АУГПТ. Необходимо подобрать диаметры трубопроводов , количество насадок и площадь выходного сечения, рассчитать реальное время выхода ГОТВ .

Как будем считать?

Для начала нужно определиться где взять методику и формулы для гидравлического расчета. Открываем свод правил СП 5.13130.2009, приложение Ж и видим там только методику расчета углекислотного пожаротушения низкого давления, а где методика для других газовых огнетушащих веществ? Смотрим пункт 8.4.2 и видим: «Для остальных установок расчет рекомендуется производить по методикам, согласованным в установленном порядке».

Программы для расчета

Обратимся за помощью к производителям оборудования газового пожаротушения. В России существуют две методики для гидравлических расчетов. Одна разработана и много раз скопирована ведущими Российскими производителями оборудования и утверждена ВНИИПО, на ее основе создано программное обеспечение «ЗАЛП», «Салют». Другая разработана компанией «ТАКТ» и согласована ДНД МЧС, на её основе создано программное обеспечение «ТАКТ-газ».

Методики закрыты для большинства инженеров-проектировщиков и служат для внутреннего использования производителей автоматических установок газового пожаротушения. Если договориться, то вам её покажут, но без специальных знаний и опыта выполнить гидравлический расчёт будет затруднительно.