Гидравлический расчет системы автоматического водяного пожаротушения и подбор пожарного насоса. Гидравлический расчет системы пожаротушения Схема и расчет автоматической системы пожаротушения
Характеристики объекта
По степени опасности развития пожара, здание относится к 1-й группе (приложение «Б» СП 5.13130.2009):
Интенсивность орошения - 0,08 л/(с*м2);
Площадь для расчета расхода воды - 60 м2;
Продолжительность работы - 30 мин.
Однако, принимая во внимание примечания 3, 4 приложения «Б» СП 5.13130.2009, все складские помещения, расположенные в здании, относятся ко 2-й группе:
Интенсивность орошения - 0,18 л/(с*м2);
Расчетный расход воды не менее - 45 л/с;
Площадь для расчета расхода воды - 120 м2;
Продолжительность работы - 60 мин.
Предусматривается водозаполненная спринклерная установка.
В соответствии с требованиями п. 4.1.6 СП 10.13130.2009, для частей зданий различного назначения необходимость устройства внутреннего противопожарного водопровода и расхода воды на пожаротушение надлежит принимать отдельно для каждой части здания.
При этом, расход воды для зданий, не имеющих противопожарных стен, следует принимать по общему объему здания.
Согласно п. 4.1.1, 4.1.4 и таблиц 1,2,3 СП 10.13130.2009, расход воды для внутреннего пожаротушения из пожарных кранов принят:
Для общественных помещений 2 струи с расходом не менее 2,6 л/с, при этом диаметр крана принят 50 мм, диаметр спрыска ствола 16 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана Юм.вод.ст.;
Для складских помеещний помещений 2 струи с расходом не менее 5,2 л/с, при этом диаметр крана принят 65 мм, диаметр спрыска ствола 19 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана 24м.вод.ст.;
Внутренняя сеть пожарных кранов присоединяется к распределительной гребенке спринклерной системы.
Свободный напор у пожарных кранов предусмотрен таким образом, чтобы получаемая компактная струя орошала наиболее высокую часть расчетного помещения.
Для обеспечения работы установки, предусмотрена установка насосов, пуск которых предусмотрен автоматическим, с дистанционным дублированием (для пуска и остановки) из помещений пожарного поста и насосной.
Пожарные насосные агрегаты имеют 100 % резерв и устанавливаются в отдельном помещении.
Для присоединения рукавов передвижных пожарных насосов от напорной линии, между насосами и узлами управления, наружу выведены патрубки диаметром 80 мм с обратными клапанами и стандартными соединительными пожарными головками.
В установке применен сигнальный клапан диаметром 100 мм.
Каждый этаж оборудуется сигнализаторами потока жидкости.
В качестве оросителей приняты:
В складских помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY4251, 57°С, К=115 (0,61), установка розеткой вниз;
В остальных помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY3251, 57°С, К=80 (0,42), установка розеткой вниз.
Планировка оросителей и их количество принимаются из расчета обеспечения необходимой интенсивности орошения в защищаемых помещениях. Расстояния между оросителями принимаются с учетом нормативных требований, конструкции перекрытия, расположения вентиляции и светильников.
Количество оросителей на одном узле управления не превышает 1200 шт. (п. 5.2.3 СП 5.13130.2009).
Расчет установки пожаротушения
Общие положения
Диктующей секцией выбираем склад третий этаж.
Расчет распределительной сети производиться из условия срабатыва ния всех оросителей (TY4251), смонтированных на расчетной площади 120м и пожарных кранов.
С учетом геометрии распыла применяемых оросителей, количество оросителей, защищающих диктующую зону площадью 120м2, составляет 16 штук.
В случае, если полученное расчетным путем значение расхода со спринклерных оросителей, расположенных в диктующей секции установки, будет менее 45л/с, то в расчете принимается минимальное нормативное значение - 45л/с (п.5.1.4, табл. 5.1 СП 5.13130.2009).
3.2. Определение диктующего напора и расхода
Указанная интенсивность (0,18л/(с*м2)) при защищаемой площади (по плану расположения оборудования - 9м2) одним оросителем в диктующей секции будет обеспечена при давлении у оросителя 0,21 МПа.
Таким образом, расход из "диктующего" оросителя составит:
Q, =10*К7Р = 10*0,61 . V02l = 2,79л/с;
Падение давления на участке между первым и вторым оросителями составит:
р\-2 = 4/50 . QГ * А-2 = 0-0078 . 2,79: . 3,0 = 0,001 8М7я,
где А(15о - удельное гидравлическое сопротивление трубопровода (при условном диаметре трубопровода 50мм), с2/л6. Учитывая, что установка эксплуатируется, как правило, довольно длительное время без замены трубопроводов, через определенное время их шероховатость увеличится, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению. В связи с этим принимается средняя шероховатость труб.
Диаметр распределительных рядков выбирается по числу установленных на них оросителей, учитывая что скорость воды в них не должна превышать 10м/с.
Полный расчет можно скачать после регистрации
1. Расчет спринклерной установки
Порядок расчета спринклерных и дренчерных установок следующий:
1. Определяется группа помещений по степени опасности развития пожара, к которой относится проектируемое помещение, производство или технологический процесс.
Для пожарной нагрузки 350 МДж·м -2 принимаем 2-ю группу помещений.
2. Определяются требуемые параметры водяной или пенной установки пожаротушения.
Для 2-й группы помещения и огнегасительного вещества имеем:
Интенсивность орошения Ј р , не менее 0,12 л/с·м 2 ;
Площади, защищаемая одним спринкерным гасителем, F р ; 12 м 2 ;
Продолжительность работы установки, 60 мин;
Расстояние между гасителями, L с , 4 м.
3. Определяется требуемая производительность оросителя по формуле:
,
л/с
4. Определяется требуемый коэффициент производительности оросителя, по формуле:
,
где h - свободный напор перед оросителем, принимается равным 5 м.
5. По расчетному значению требуемого коэффициента производительности принимается диаметр выходного отверстия оросителя из условия К > Кр . Принимаем К=0,71 , тогда диаметр выходного отверстия будет равен 15 мм.
6. Уточняется напор перед оросителем (генератором) по формуле:
,
м.
7. Определяется количество оросителей по формуле:
где m - количество рядов;
n - количество оросителей в ряду.
где а и в - длина и ширина защищаемого помещения от пожара, а = 42 м; в = 14 м.
, 
Определяется количество оросителей, участвующих в локализации и тушении пожара:
9.Составляется расчетная схема водяной установки пожаротушения.
При разработке схемы трассировки распределительных трубопроводов необходимо стремиться к выбору такой схему, при которой обеспечивалась бы подача воды с наименьшими потерями напора в сети при возможно меньшем диаметре труб.
Принимается следующий вариант:
10. Производится гидравлический расчет водяной установка.
Гидравлический расчет заключается в определении параметров основного водопитания в зависимости от высоты подъема распределительных трубопроводов с оросителями, свободного напора у "диктующего" оросителя и потерь напора в сети на участке между водопитателем и "диктующим" оросителем.
Рис. 1 Расчетная схема спринклерной установки.
Гидравлические расчеты в сети сведём в таблицу 1.
Таблица 1 Гидравлический расчёт спринклерной установки
|
Участков |
l i м |
Диаметр условного прохода d i мм |
Потери напора на уч - ке |
Напор в расч. точках L j м |
Расход воды в расч. точках q j л/с |
Расход воды на уч –х q i л/с |
||||
-
Данный перечень содержит вполне исчерпывающий список возможностей, применимых для большинства расчетов. Рассмотрим программу поподробнее.
Интерфейс и работа программы
Интерфейс программы особых нареканий не вызывает. Все элементы вполне очевидно расположены и выполняют свои функции. Освоение не требует временных затрат для любого человека более или менее привычно работающего в среде WINDOWS.
Интерфейс построен на вкладках, между которыми можно переключаться в любой время для внесения изменений. В первой вкладке вводятся общие данные проекта, которые затем используются при построении отчета.
Основным рабочим окном (или окнами, в зависимости от количества) является окно секции. Там в табличной форме производится ввод исходных данных, а также производится промежуточные расчеты по расходам и давлению.
Не стану утомлять вас описанием процедуры ввода параметров, тем более что все это подробно объясняется в видео-уроках, которые можно вызвать по нажатию Ctrl + F1 (при условии наличия подключения к Интернету). Отмечу только, что ввод параметров осуществляется довольно просто, при наличии аксонометрической схемы, или, хотя бы, плана секции (для предварительного расчета) с нанесенными размерами. Помимо питающих и распределительных трубопроводов, в расчете можно учитывать дренчерные завесы, а также пожарные краны совмещенного противопожарного водопровода.
Один из минусов программы – отсутствие графической составляющей, которая позволяла бы визуально контролировать ввод параметров секции пожаротушения. Данная функция представляется мне крайне полезной, а включение краткой аксонометрии в состав отчета сделала бы его очень наглядным. Пример такой функции можно увидеть в настоящее время только в зарубежном программном обеспечении.
Отличная функция, включенная в состав программы – возможность автоматического ввода гидравлических параметров оборудования (оросителей, пожарных кранов и диафрагм, узлов управления и гибких подводок из гофротрубы) при выборе его из встроенного каталога.
После окончания расчета диктующей секции (до узла управления), на вкладке «Подбор насосов» производится ввод параметров и расчет насосного оборудования пожаротушения.
Варианты гидравлических схем включения пожарных насосов включает в себя до 5 насосов (основных и резервных), включенных как параллельно, так и последовательно.
С помощью закладки «Доп/расчеты» автоматически рассчитывается количество патрубков для подключения пожарной техники, объем резервуара и минимальный необходимый диаметр подводящего трубопровода.
Отчет
Результатом работы программы является отчет в формате PDF. Расчеты секций, входящие в состав отчета можно выбирать.
Цена
Стоимость программного обеспечения «ГидРаВПТ» может рассчитываться исходя из времени использования:
- 1 месяц – 2 500 рублей;
- 4 месяца – 6 000 рублей;
- 12 месяцев – 12 000 рублей;
- без ограничения по сроку – 25 000 рублей.
- При покупке программы с использованием без ограничения по сроку, вы получаете бесплатную поддержку и обновления навсегда.
- Защита программного обеспечения позволяет использовать ее на разных компьютерах, поскольку файл-ключ находится на флеш-накопителе. Таким образом, отпадает необходимость покупки нескольких копий программы для компании. Покупается одна лицензия, и флешка с ключом передается между сотрудниками в случае необходимости.
- практически первая и единственная программа в своем роде;
- наличие сертификата соответствия, что дает возможность включать отчеты программы в состав проектной документации;
- понятный и удобный интерфейс;
- при обучении работе с программой отлично помогают видео-уроки;
- наличие дополнительных сопутствующих расчетов – объем резервуара, количество патрубков для пожарной техники, диаметр всасывающего трубопровода;
- хорошая поддержка через сайт ГидраВПТ.рф;
- вменяемая цена (10-20% от стоимости проектных работ по одному объекту).
- отсутствие графической составляющей в программе.
Подбираем параметры основных водопитателей для установки водяного пожаротушения, защищающей склад хранения древесины (Р=180 кг/м 3).
Интенсивность орошения водой I=0,4 л/(м 2 . с) по таблице 5.2 для 6 группы помещений по степени опасности развития пожара.
Площадь орошения спринклерным оросителем F op =12 м 2 . Трассировка трубопроводов и места размещение оросителей на плане показаны на листе 1 графической части.
Выбираем тип оросителя и его основные параметры. Для этого определимтребуемые напор и расход на диктующем оросителе.
На основании полученных расчетов применяем в проектируемой установке спринклерный ороситель СВН-15.
Уточняем расход из оросителя:
С определенным коэффициентом запаса принимаем л/с (хотя эта процедура никаким нормативным документом не прописана, а следовательно расход можно и не увеличивать).
Таким образом, получаем начальные гидравлические параметры у диктующего оросителя:
Для левой ветви распределительного трубопровода принимаем следующие параметры трубопроводов:
участок 1-2: мм;
участок 2-3: мм;
участок 3-4: мм;
участок 4-а: мм.
При проектировании распределительных, питающих и подводящих сетей необходимо исходить из тех соображений, что водяные и пенные АУП эксплуатируются, как правило, довольно длительное время без замены трубопроводов. Поэтому, если ориентироваться на удельное гидравлическое сопротивление новых труб, через определенное время их шероховатость увеличивается, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению. В связи с этим принимается средняя шероховатость труб. Значение удельного сопротивления А принимается по таблице V.1. настоящего пособия.
Расход первого оросителя 1 является расчетным значением на участке между первым и вторым оросителями.
Таким образом, падение давления на участке составит:
Давление у оросителя 2:
Расход оросителя 2:
Расчетный расход на участке между первым и вторым оросителями, т.е. на участке составит:
Давление оросителя 3:
Расход оросителя 3:
Расчетный расход на участке между первым и третьим оросителями, т.е. на участке, составит:
По расходу воды определяются потери давления на участке:
Потери давления на участке водопровода при мм очень высокие, поэтому на участке принимаем диаметр трубопровода мм. Тогда:
Давление оросителя 4:
Расход оросителя 4:
Таким образом, даже незначительное изменение спецификации распределительного и питающего трубопроводов в сторону уменьшения диаметра приводит к достаточно существенному изменению давления, что требует использования пожарного насоса с большим давлением подачи.
Расчетный расход на участке между первым и четвертым оросителями, т.е. на участке, составит:
По расходу воды определяются потери давления на участке (м) :
Давление в точке а:
Участок принимаем аналогичным участку, т.е. диаметры и длина трубопроводов будут равны:
участок а-5: мм; м;
участок 5-6: мм; м;
участок 6-7: мм; м.
В рядке I правая ветвь несимметрична левой ветви. Удельное гидравлическое сопротивление (или удельная гидравлическая характеристика) правой ветви распределительного трубопровода зависит от диаметров участка трубопровода между оросителями 7-6, 6-5 и между оросителем 5 и т. а (5-а).
Давление правой ветви рядка I с оросителями 5-7 в т. а должно быть равно давлению левой ветви рядка I с оросителями 1-4, т.е. МПа.
Расход в правой ветви рядка I при давлении 0,272 МПа составит:
где В а-7 - гидравлическая характеристика правой ветви рядка I.
При условии симметричности левой и правой ветвей рядка I (по три оросителя в каждой ветви) расход должен быть аналогичным расходу, т.е. =7,746 л/с.
Давление оросителя 5 аналогично давлению у оросителя 3, т.е. МПа.
Тогда давление в т. а для правой ветки рядка I составит:
Гидравлическая характеристика правой ветви рядка I:
Таким образом, расчетный расход правой ветки рядка I составит:
Общий расход рядка I:
т.е. истинный максимальный расход АУП будет составлять не 10, а 29,2 л/с.
Принимается диаметр питающего трубопровода на участке мм.
По расходу определяются потери давления на участке:
Поскольку потери давления на участке достаточно велики, то принимаем диаметр питающего трубопровода мм.
Тогда потери давления на участке составят:
Давление в т. b составит:
Общий расход двух рядков:
Расчет всех следующих рядков, если они выполнены конструктивно одинаково, проводится по аналогичному алгоритму.
Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка II определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка I:
Расход воды из рядка II определяется по формуле:
Относительный коэффициент расходов II и I рядков:
По расходу определяются потери давления на участке:
Давление в т. с составит:
Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка III определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка II:
Расход воды из рядка III определяется по формуле:
Общий расход трех рядков:
По ранее действующим НПБ 88 расход спринклерной АУП определяется как произведение нормативной интенсивности орошения на площадь для расчета расхода воды, т.е. расход должен быть равен:
Если для спринклерной АУП условно площадь для расчета расхода принять 160 м 2 , то её общий расход из трех рядков составит не л/с, а 93,2 л/с.
Требуемое давление (напор), которое должна обеспечить насосная установка, определяется по формуле
P=P O +P T +P M +P УУ +P H +P Z +P ВХ
Требуется подобрать насос для спринклерной установки со следующими параметрами гидравлической сети:
общий расход АУП составляет 36 м 3 /ч
давление у диктующего оросителя P O =0,075 МПа
линейные потери давления в подводящем и питающем трубопроводе P T =0,942 МПа
местные потери давления в трубопроводе P M =0,001 МПа
потери давления в спринклерном узле управления P УУ =0,19 МПа
потери давления в насосной установке P H =0,6 МПа
давление эквивалентное геометрической высоте диктующего оросителя P Z =0,0036 МПа
давление внешней магистральной сети P ВХ =0,642 МПа
Р=0,075+0,942+0,001+0,19+0,6+0,0036-0,642=1,17 МПа
По расходу Q=93,2 л/с и давлению Р=1,17 МПа из каталога выбираем два насоса марки ТП(Д) 200 - 660 (с числом оборотов 2900 об/мин), один основной, второй резервный.
Выбор автоматической установки пожаротушения
Тип автоматической установки тушения, способ тушения, вид огнетушащих средств, тип оборудования установок пожарной автоматики определяются организацией-проектировщиком в зависимости от технологических, конструктивных и объемно-планировочных особенностей защищаемых зданий и помещений с учетом требований приложения А «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией» (СП 5.13130.2009).
Таким образом на правах проектировщика в столярном цехе устанавливаем спринклерную установку водяного пожаротушения. В зависимости от температуры воздуха на складе электротоваров в сгораемой упаковке спринклерную установку водяного пожаротушения принимаем водонаполненную, так как температура воздуха в столярном цехе более + 5°С (п. 5.2.1. СП 5.13130.2009).
Огнетушащим веществом в спринклерной установке водяного пожаротушения будет являться вода (справочник Баратова А.Н.).
Гидравлический расчет водяной спринклерной установки пожаротушения
4.1 Выбор нормативных данных для расчета и выбор оросителей
Гидравлический расчет ведется с учетом работы всех оросителей на минимальной площади спринклерной АУП равной не менее 90 м 2 (таблица 5.1 (СП 5.13130.2009)).
Определяем требуемый расход воды через диктующий ороситель:
где - нормативная интенсивность орошения, (таблица 5.2 (СП 5.13130.2009));
Проектная площадь орошения спринклером, .
1. Расчетный расход воды через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяется по формуле:
где К - коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, ;
Р - давление перед оросителем, .
На правах проектировщика выбираем спринклерный водяной ороситель модели ESFR d=20 мм.
Определяем расход воды через диктующий ороситель:
Проверка условия:
условие выполняется.
Определяем число оросителей, участвующих в гидравлическом расчете:
где - расход АУП, ;
Расход 1 оросителем, .
4.2 Размещение оросителей в плане защищаемого помещения
4.3 Трассировка трубопроводов
1. Диаметр трубопровода на участке L1-2 назначает проектировщик или определяется по формуле:
Расход на данном участке, ;
Скорость движения воды в трубопроводе, .
4.4 Гидравлический расчет сети
По таблице В.2 приложения В «Методика расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности» (СП 5.13130.2009) принимаем номинальный диаметр трубопровода равный 50 мм, для стальных водогазопроводных труб (ГОСТ - 3262 - 75) удельная характеристика трубопровода равна.
1. Потери давления Р1-2 на участке L1-2 определяется по формуле:
где - суммарный расход ОТВ первого и второго оросителя, ;
Длина участка между 1 и 2 оросителем, ;
Удельная характеристика трубопровода, .
2. Давление у оросителя 2 определяется по формуле:
3. Расход оросителя 2 составит:
8. Диаметр трубопровода на участке L 2-а составит:
принимаем 50 мм
9. Потери давления Р 2-а на участке L 2-а составят:
10. Давление в точке а составит:
11. Расчетный расход на участке между 2 и точкой а будет равен:
12. Для левой ветви рядка I (рисунок 1, секция А) требуется обеспечить расход при давлении. Правая ветвь рядка симметрична левой, поэтому расход для этой ветви тоже будет равен, а следовательно, и давление в точке а будет равно.
13. Расход воды для ветви I составит:
14. Рассчитаем коэффициент ветви по формуле:
15. Диаметр трубопровода на участке L а-в составит:
принимаем 90 мм, .
16. Обобщенная характеристика ветви I определяется из выражения:
17. Потери давления Р а-в на участке L а-в составят:
18. Давление в точке в составит:
19. Расход воды из ветви II определяют по формуле:
20. Расход воды из ветви III определяют по формуле:
принимаем 90 мм, .
21. Расход воды из ветви IV определяют по формуле:
принимаем 90 мм, .
22. Рассчитаем коэффициент рядка по формуле:
23. Рассчитаем расход по формуле:
24. Проверка условия:
условие выполняется.
25. Определяется требуемое давление пожарного насоса по формуле:
где - требуемое давление пожарного насоса, ;
Потери давления на горизонтальных участках трубопровода,;
Потери давления на горизонтальном участке трубопровода с - cт , ;
Потери давления на вертикальном участке трубопровода БД , ;
Потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях Б и Д ), ;
Местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), ;
Давление у диктующего оросителя, ;
Пьезометрическое давление (геометрическая высота диктующего оросителя над осью пожарного насоса), ;
Давление на входе пожарного насоса, ;
Давление требуемое, .
26. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода с - cт составят:
27. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода АБ составят:
где - расстояние до насосной станции пожаротушения, ;
28. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода БД составят:
29. Потери давления на горизонтальных участках трубопровода составят:
30. Местные сопротивления в узле управления составят:
31. Местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах) определяется по формуле:
где - коэффициент потерь давления соответственно в спринклерном узле управления, (принимается индивидуально по технической документации на узел управления в целом);
Расход воды через узел управления, .
32. Местное сопротивление в узле управления составит:
Выбираем узел управления спринклерный воздушный - УУ-С100/1,2Вз-ВФ.О4-01 ТУ4892-080-00226827-2006* с коэффициентом потерь напора 0,004.
33. Требуемое давление пожарного насоса составит:
34. Требуемый напор пожарного насоса составит:
35. Проверка условия:
условие не выполняется, т.е. требуется установка дополнительного резервуара.
36. Согласно получившихся данных подбираем насос для АУПТ - центробежный насос 1Д, серии 1Д250-125, с мощностью электродвигателя 152 кВт.
37. Определяем запас воды в резервуаре:
где Q нас - расход насоса, л/с;
Q вод.сети - расход водопроводной сети, л/с;
Расчет автоматического водопитателя
Минимальный напор в автоматическом водопитателе:
Н ав =Н 1 +Z+15
где Н 1 -напор у диктующего оросителя, м.в.с.;
Z-геометрическая высота от оси насоса, до уровня оросителей, м;
Z= 6м (высота помещения) + 2 м (уровень пола насосной ниже) = 8м;
15-запас на работу установки до включения резервного насоса.
Н ав =25+8+15=48 м.в.с.
Для поддержания давления автоматического водопитателя выбираем жокей-насос CR 5-10 c напором 49,8 м.в.с.
