Как рассчитать инерционность воздушной спринклерной системы пожаротушения

Порядок расчета спринклерных установок пожаротушения (АУП) описан в пунктах Б.1.2. “Расчет распределительной сети” и Б.1.3. “Гидравлический расчет АУП” приложения Б СП 485.1311500.2020. В этих пунктах расчет водозаполненных и воздушных систем пожаротушения выполняется одинаково. Однако, есть существенные различия в устройстве этих АУП — мы их описывали в отдельной статье “Воздушные и водозаполненные спринклерные АУП: чем отличаются при проектировании?”.

Инерционность воздушных АУП

Существует проблема инерционности воздушных АУП – время выхода воды через вскрывшийся ороситель не должно составлять более 180с.

А как быть, если система трубопроводов АУП большого объема и есть риск, что мы не уложимся в этот критерий? Как определить инерционность системы на этапе проектирования?

В этой статье мы постараемся разобрать рекомендации к проектированию воздушных АУП от компании ЗАО «ПО «Спецавтоматика» (г. Бийск). 

Компания «Спецавтоматика» опытным путём пришла к выводу, что чтобы воздушная АУП соответствовала требованиям по инерционности необходимо устанавливать по 1 эксгаустеру на каждые 3м³ объёма трубопроводной сети АУП. Такое решение применимо, т.к. отсутствует официальная методика расчета инерционности АУП. Для проверки своей системы трубопроводов можно воспользоваться рекомендациями к проектированию воздушной части АУП от компании ЗАО «ПО «Спецавтоматика» (г. Бийск), которые приведены для автоматических установок водяного и пенного пожаротушения  на базе контрольно-пускового узла управления КПУУ«СПРИНТ». Подходят они для оценки инерционности и АУП, построенной на базе обычного воздушного УУ. Вот краткая выдержка из рекомендаций:

Сначала необходимо определить время снижения давления воздуха через вскрывшийся ороситель до значения давления, при котором произойдет срабатывание воздушного узла управления. В выше упомянутых рекомендациях есть несколько графиков для секций различной вместимости. В качестве примера приведен график продолжительности снижения пневматического давления в секции воздушной АУП объемом 3м3. На графике показано время снижения пневматического давления в зависимости от диаметров выходного отверстия оросителя или пожарного крана и начального давления в секции (Рис. 1):

Пример расчета инерционности воздушной АУП

Рассмотрим ороситель СВВ-12. При начальном пневматическом давлении в секции 0,2 МПа и гидравлическом давлении перед УУ равном 0,75 МПа обычный воздушный УУ сработает при достижении пневматического давления 0,15 МПа (условие срабатывания УУ – достижение соотношения «воздух: ОТВ» = 1:5).

Время падения давления от точки «А» до точки «Б» составит: 73-53=20 секунд.

Согласно рекомендациям, скорость изменения пневматического давления для секции расчетной вместимости, диаметра выходного отверстия оросителей и рабочего давления в системе трубопроводов определяется по графикам (Приложение Д) и должна проверяться выражением:

где ∆Р/∆t – скорость изменения давления, МПа/с;

Р_{раб макс} – верхнее значение рассматриваемого диапазона давления, МПа;

Р_{раб мин} – нижнее значение рассматриваемого диапазона давления, МПа;

t₁ – значение времени для Р_{раб макс}, с;

t₂ – значение времени для Р_{раб мин}, с.

После срабатывания УУ вода начинает поступать в систему трубопроводов, и важно определить время заполнения трубопровода водой, однако и эта методика отсутствует. Самый простой вариант: определить время заполнения всего объема, исходя из производительности насосной установки. Так для насоса производительностью 40 л/с (0,04м³/с) время заполнения водой  секции объемом 3м³ составит: 3/0,04 = 75,1 секунд.

Суммарная инерционность для описываемой системы уже составит не менее 75,1 + 20 = 95,1 секунд. И это без учета остающегося в системе избыточного давления воздуха, который необходимо вытеснить через сработавший ороситель, что несомненно увеличит фактическое время инерционности.

Как сократить инерционность АУП

Согласно СП 485.13130. п. 7.8.5 для сокращения времени срабатывания воздушных АУП могут использоваться акселераторы и эксгаустеры. С помощью них удастся гораздо быстрее снизить пневматическое давление в системе трубопроводов.

Выходное отверстие эксгаустера – 50мм, поэтому используется график DN50.

Избыточное давление воздуха в системе влияет на скорость заполнения труб водой. Наличие эксгаустера позволяет снизить давление быстрее, чем в случае с оросителем.

Акселератор в свою очередь позволяет не ожидать  достижения условия срабатывания УУ, которое в зависимости от изначального давления воздуха в системе трубопроводов может занимать продолжительное время. При снижении давления акселератор осуществляет принудительный сброс воздуха из побудительной камеры воздушного УУ и тем самым тоже сокращает инерционность системы. 

В любом случае проектировщику необходимо подробно изучить техническую документацию на данные устройства и принимать решение о необходимости применения акселераторов и эксгаустеров для каждого случая индивидуально.

Выражаем благодарность компании ЗАО «ПО «Спецавтоматика» за проведение экспериментов с секциями воздушных АУП различного объема и за подготовку Рекомендаций по проектированию, которые при отсутствии в нормативных документах официальной методики воспринимаются не иначе, как «луч света в темном царстве».