Эти формулы показывают всего лишь расход в цифрах.
Давайте отвлечемся от «фантиков» и обратим внимание на «конфетку» и ее «начинку». А «конфетка» – это формула А.16. Что она описывает? Потери на участке трубопровода с учетом расхода насадков. Вот ее давайте и рассмотрим, точнее то, что в скобках. В левой части описывается разводка магистральной части трубопровода и процессы в баллоне или станции газового пожаротушения, она нас сейчас мало интересует, как некая константа для разводки, правая же представляет особый интерес! Это вся изюминка со знаком суммы! Давайте для упрощения записи, преобразуем самую правую часть внутри скобочного пространства: (n^2*L)/D^5,25 в такой вид: n^2*X. Допустим, что на участке трубопровода у Вас шесть насадков. По первому участку к первому насадку (считая со стороны баллона) у Вас течет ГОТВ ко всем шести насадкам, тогда потери на участке составят потери до насадка плюс то что утечет дальше по трубопроводу, давление ведь будет меньше, чем если бы после насадка стояла заглушка. Тогда правая часть будет иметь вид: 6^2*Х1 и мы получим параметр «А» для первого насадка. Далее, мы подходим ко второму насадку и что видим? А то, что часть газа расходуется первым насадком плюс то, что потеряли в трубе на подходе к насадку, и что утечет далее (с учетом расхода на этом насадке). Теперь правая часть уже примет вид: 6^2*X1+5^2*Х2 и мы получим параметр «А» на втором насадке. И так далее. Вот Вы и имеете расходы на каждом насадке. Просуммировав эти расходы, Вы и получите расход своей установки и время выпуска ГОТВ. За чем так все сложно? Очень просто. Допустим, что разводка имеет те же шесть насадков и разветвление (допустим что правое плечо имеет два насадка, а левое - 4), тогда опишем участки:
1) по нему течет ГОТВ ко всем насадкам: 6^2*Х1;
2) по нему течет к двум насадкам на правом плече 6^2*X1+2^2*X2 – Параметр «А» для первого насадка;
3) Параметр «А» для второго насадка на правом плече 6^2*X1+2^2*X2+1^2*X3;
4) Параметр «А» для третьего насадка трубной разводки или первого насадка на левом плече: 6^2*X1+4^2*X4;
5) и так далее «по тексту».
Я сознательно «оторвал кусочек» магистрально трубопровода на первый участок для большей удобочитаемости. На первом участке расход для всех насадков, а на втором и четвертом только для двух на правом плече и четырех на левом соответственно.
Теперь вы видите на цифрах, что расход на 20 насадках всегда больше чем на одном с такими же параметрами, что и у 20.
Кроме того, не вооруженным взглядом видно, какая разница между расходами между «диктующими» насадками, то есть насадками, находящимися в самом выгодном месте трубной разводки (где наименьшие потери и наибольший расход) и на оборот.
Вот и все!
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.
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 огнетушащее вещество (как мы уже знаем, выбор ГОТВ — это прерогатива проектировщика). 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:
M г = K 1 [ M p + M тр + M 6 n ] ,
где М
p
— 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 V p
— 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.);
К 1
— коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов;
К 2
— коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения;
p т
— плотность газового огнетушащего вещества с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря для минимальной температуры в помещении Т м, кг/м 3 , определяется по формуле:
р 0
— плотность паров газового огнетушащего вещества при температуре Т 0 = 293 К (20°С) и атмосферном давлении 101,3 кПа;
Т 0 — минимальная температура воздуха в защищаемом помещении,
К; К 3
— поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения объекта относительно уровня моря, значения которого приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009);
С н
— нормативная объемная концентрация, % (об.).
Значения нормативных огнетушащих концентраций С н приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009);
Масса остатка ГОТВ в трубопроводах М тр / кг, определяется по формуле:
где V tp
— 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 М р в защищаемое помещение;
М бп
— произведение остатка ГОТВ в модуле М б, 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 F c , м 2 , определяется по формуле:
где Р пр
— предельно допустимое избыточное давление, которое определяется из условия сохранения и прочности строительных конструкций защищаемого помещения или размещенного в нем оборудования, МПа;
Р а
— атмосферное давление, МПа;
р в
— плотность воздуха в условиях эксплуатации защищаемого помещения, кг/м 3 ;
К 2
— коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2;
К 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 М р, K 1 , p 1 определяются исходя из расчета массы ГОТВ.
Для ГОТВ — сжиженных газов коэффициент К 3 = 1.
Для ГОТВ — сжатых газов коэффициент К 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.
P.P. Курбатов, начальник проектного отдела компании ООО «Пожтехника»
Журнал «Системы безопасности», №4-2010
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.
В настоящее время газовое пожаротушение относится к эффективному, экологически безопасному и универсальному способу борьбы с огнем на ранней стадии возникновения пожара.
Расчет установки систем газового пожаротушения находят широкое применение на объектах, где нежелательно использование других комплексов борьбы с огнем – порошковых, водяных и пр.
К таким объектам относят помещения с размещенным внутри электрическим оборудованием, архивы, музеи, выставочные залы, складские помещения с находящимися там взрывоопасными веществами и пр.
Газовое пожаротушение и его неоспоримые преимущества
В мире, в том числе и России, газовое пожаротушение стало одним из широко используемых способов ликвидации очага возгорания в связи с рядом неоспоримых преимуществ:
- минимизацией негативного влияния на окружающую среду вследствие выделения газов;
- легкостью удаления газов из помещения;
- точным распределением газа по площади всего помещения;
- ненанесении вреда имуществу, ценностям и оборудованию;
- функционированием в широком температурном диапазоне.
Для чего необходим расчет газового пожаротушения?
Для выбора той или иной установки в помещение или на объект необходим четкий расчет газового пожаротушения. Так, различают централизованные и модульные комплексы. Выбор того или иного типа зависит от числа помещений, которые необходимо защитить от пожара, площади объекта и его разновидности.
Беря во внимание эти параметры, и производится расчет газового пожаротушения, с обязательным учетом массы газа, необходимой для ликвидации очага возгорания на определенной площади. Для таких расчетов используются специальные методики, с учетом разновидности огнетушащего вещества, площади всего помещения и вида противопожарной установки.
Для и расчете необходимо учитывать следующие параметры:
- площадь помещения (длина, высота потолков, ширина);
- тип объекта (архив, серверные комнаты и пр.);
- присутствие открытых проемов;
- разновидность горючих веществ;
- класс пожарной опасности;
- степень удаления пульта охраны от помещения.
Необходимость расчета газового пожаротушения
Расчет пожаротушения – предварительный этап перед установкой системы газового пожаротушения на объекте. Для обеспечения безопасности людей и сохранности имущества необходимо осуществить четкий расчет оборудования.
Обоснованность расчета газового пожаротушения и последующей установки на объекте определяется нормативной документацией. Обязательно использование этой системы в серверных комнатах, архивах, музеях и дата-центрах. Кроме того, такие установки монтируются на стоянках автомобилей закрытого типа, в ремонтных мастерских, помещениях складского типа. Расчет пожаротушения напрямую зависит от размеров помещения и типа хранящихся в нем товаров.
Неоспоримое преимущество газового пожаротушения перед порошковыми или водяными установками состоит в молниеносном отклике и срабатывании в случае появления очага возгорания, при этом находящиеся в помещении предметы или материалы надежно предохраняются от негативного влияния огнетушащих веществ.
На этапе проектирования производится расчет количества огнетушащего вещества, необходимого для ликвидации возгорания. От этого этапа зависит дальнейшее функционирование комплекса.
