Автоматичний протипожежний захист

6. Розрахунок установок порошкового пожежогасіння

Визначення основних параметрів установок порошкового пожежегасіння при проектуванні включає такі етапи:

1. Визначення характеристик пожежної небезпеки об'єкта, що захищається

2. Вибір способу гасіння.

3. Вибір способу подавання вогнегасного порошку (далі - ВП).

4. Вибір типу й марки ВП.

5. Визначення мінімальних значень маси, витрати і тривалості подавання ВП і вибір установки, яка забезпечує збереження і подачу необхідної кількості ВП із необхідною витратою.

6. Вибір конструкції розподільного трубопроводу і типу застосованих розпилювачів, які забезпечують найбільше ефективне розподілення вогнегасного порошку, що подається, у зоні, яка захищається (в об'ємі або на площі).

Визначення характеристик пожежної небезпеки об'єкта, що захищається

На даному етапі повинні бути виявлені всі потенційні джерела загорянь, наявність і розміщення горючих рідин. З урахуванням особливостей технологічного процесу й обє'мно-компанувальних характеристик об'єкта, що захищається, повинні бути визначені передбачуваний характер розвитку і клас можливої пожежі (по ГОСТ 27331-87), розміри і місце розташування пожеженебезпечних зон, а також отворів в огорожах, що не зачиняються.

Вибір способу гасіння

В залежності від характеристик об'єкта, що захищається , особливостей технологічного процесу вибирається один із таких способів:

- об'ємний;

- локальний по об'єму;

- локальний по площі.

Вибір способу подавання ВП

Подача ВП у зону, що захищається, може здійснюватися згори або збоку. Подача ВП згори здійснюється, як правило, з розпорошувачів, установлених стаціонарно в розподільному трубопроводі під стелею преміщення, що захищається (об'ємне гасіння) або над устаткуванням, яке захищається, поверхнею можливого розливання горючої рідини тощо (локальне гасіння).

Подавання ВП збоку застосовується, як правило, для гасіння пожеж у відкритих резервуарах за рахунок використання розпилювачів, які формують плоский широкий струмінь, встановлених по периметру їхніх стінок, а також для захисту панелей керування або площі підлоги під технологічним устаткуванням і т. ін.

Вибір типу і марки ВР

Для гасіння пожеж рідких і газоподібних речовин (пожежі класів В и С за ГОСТ 27331-87) можуть застосовуватися ВП марок ПСБ-3, П-2АП, Пирант-А, Пирант-АН. Ці самі порошки, за винятком ПСБ-3, можуть застосовуватися для гасіння пожеж класу А (горіння твердих речовин). Всі перераховані вогнегасні порошки, можуть застосовуватися для гасіння електричного обладнання, що знаходиться під напругою до 1000 В.

Визначення основних параметрів установок об'ємного пожежегасіння

Мінімальна маса ВП, кг, необхідна для захисту даного приміщення, розраховується по формулі

(6.1)

де M₁ - основна маса ВП, пропорційна об'єму приміщення, що захищається, кг;

M₂ - додаткова маса ВП для компенсації винесення частини порошку через відкриті отвори, площа кожного з яких , менше 5 % від загальної площі огороджувальних будівельних конструкцій - причому сумарна площа таких отворів більш 1 %, але менше 15 % від кг;

M₃ - додаткова маса ВП для компенсації винесення порошку через отвори, площа кожного з котрих більш 5% від , а сумарна площа таких отворів не перевищує 15 % від , кг.

Маси M₁ і M₂ за час подавання повинні рівномірно розподілятися по об'єму, що захищається. Маса M₃ повинна подаватися уздовж відповідного отвору пропорційно його площі

, (6.2)

, (6.3)

, (6.4)

де норма подачі ВП для об'ємного гасіння, кгм^-3 ;

обсяг преміщення, що захищається, м³;

площа отворів, площа кожного з яких менше 5 % від загальної площі огороджувальних конструкцій, м²;

площа отворів, площа кожного з яких більше 5 % від загальної площі огороджувальних конструкцій, м²;

2,5 норма подачі додаткової кількості ВП для компенсації його винесення через отвори площею , кгм^-2;

5,0 норма подачі додаткової маси ВП для компенсації його уноса через отвори площею , кгм^-2.

В разі використанні вогнегасних порошків, перерахованих у рекомендованому додатку Е, приймається норма подавання

кгм^-3 . (6.5)

Мінімальна витрата ВП, кгс^-1, яку повинна забезпечити установка, визначається по формулі

. (6.6)

Тривалість подавання ВП , при роботі установки об'ємного гасіння повинна становити в межах від 20 до 30 с.

На підставі значень , і вибирається установка, що забезпечує збереження відповідної кількості ВП і подачу його з потрібною витратою. При цьому трубопровідна розподільна мережа установки з розпилювачами повинна забезпечити максимальну рівномірність розподілу ВП, яке подається в об'ємі приміщення, що захищається.

Визначення основних параметрів установки локального гасіння по площі

Мінімально необхідна для гасіння маса порошку при використанні ВП, що перелічені в рекомендованому додатку Е, визначається на основі норми подачі, що розраховується за формулою

, (6.7)



де - норма подачі ВП для локального гасіння по площі, кгм^-2;

- площа гасіння (наприклад, максимальна площа розливання горючої рідини під час пожежі), м²;

- коефіцієнт, що залежить від засобу подавання ВП;

- коефіцієнт, що залежить від умов гасіння, - всередині приміщення ("всередині") або на відкритому майданчику ("ззовні").

В таблиці наведені значення коефіцієнтів і , а також формули для визначення норми подавання .

Таблиця 9

Спосіб подавання ВП	Умови гасіння	Значення коефіцієнтів	Формула розрахунку норми подачі ВП , кг м-2
Зверху	всередені	4	1	=0,45(4+1,44)
Зверху	ззовні	4	1,5	=0,7(4+1,44)
Збоку	всередені S < 20 м2; S 20 м2	0 0	1 1	=2,6 =0,6
Збоку	ззовні S < 25 м2; S 25 м2	0 0	1,5 1,5	=4.5 = 0.9

Примітка. Значення коефіцієнтів і формули для розрахунку норми подачі вогнегасного порошку для гасіння "ззовні" дійсні тільки для застосування установок коли швидкость вітру не більш 3 мс^-1.

Мінімальна маса ВП, кг, визначається за формулою

. (6.8)



Мінімальна витрата ВП, кгс^-1, визначається на основі експериментально встановленого для кожної марки ВП значення мінімальної інтенсивності , кгс^-1м^-2

. (6.9)

Мінімальна тривалість подачі ВП, с, розраховується за формулою

. (6.10)

На підставі значень М_мін, G_мін та t_мін здійснюється вибір установки з відповідними технічними характеристиками. При цьому повинні задовольнятися умови:

, (6.11)

, (6.12)

, (6.13)

де маса заряду ВП в резервуарі установки, кг;

коефіцієнт залишку, який визначається на підставі регламентованої в паспорті або ТУ на установку граничної величини залишку ОВ після спрацьовування (за регламентованим 5 %-м залишком = 1,05, за 10 %-м залишком = 1,1 і т.інш.);

G_У витрата ВП, що забезпечується установкою, кгс^-1;

t тривалість подачі ВП під час роботи установки, с.

В залежності від геометричних розмірів площі гасіння і можливостей забезпечення монтажу, здійснюється розміщення розпилювачів і трасування розподільного трубопроводу у відповідності з рекомендаціями, наведеними в паспортах відповідних установок.

Визначення основних параметрів установки локального гасіння по об'єму

Мінімально необхідна маса ВП, кг, розраховується за формулою

, (7.14)

де - норма подачі ВП для локального гасіння по об'єму для ВП, які перелічені у додатку Е, приймається =1,2 кгм^-3;

- розрахунковий об'єм, що захищається, м³.

Величина визначається на підставі геометричних розмірів устаткування, що захищається , збільшених на 1,5 м кожний.

Мінімальна витрата ВП, кгс^-1, визначається аналогічно установкам об'ємного гасіння

. (6.15)

Тривалість подачі ВП , також повинна бути в межах від 20 до 30 с.

Після вибору установки, що забезпечує дані характеристики, здійснюють розміщення розпилювачів з тим, щоб газопорошкові струмені, що витікають, зрошували зовнішні поверхні устаткування, що захищається.

Для підвищення ефективності даного способу гасіння рекомендується встановлювати довкола устаткування, яке захищається, щити з негорючих матеріалів з ненормованою межею вогнестійкості для затримання ВП, який подається,в об'ємі, що захищається.

Розраховуючи параметри установок з використанням марок ВП, наведених у додатку Е, варто приймати такі мінімальні значення інтенсивності подачі ВП:

для об'ємного гасіння I=0,02 кгс^-1м^-3;

для локального гасіння по об'єму I=0,04 кгс^-1м^-3;

для локального гасіння по площі "всередині" I=0,30 кгс^-1м^-2;

для локального гасіння по площі "ззовні" I=0,45 кгс^-1м^-2.

7. Оцінка ефективності застосування системи автоматичного протипожежного захисту

На сьогоднішній день не існує єдиного загального підходу до рішення багатогранної задачі оцінки ефективності застосування пожежної автоматики. Рішення цієї задачі, які існують та запропоновані різними авторами, не є універсальними для різноманітних систем.

Одним із підходів до рішення задачі оцінки ефективності застосування системи автоматичного протипожежного захисту (пожежної сигналізації) є оцінка температурних умов розвитку ймовірної пожежі.

Приймемо, що визначальним є припустиме підвищення температури, у тому числі середнеоб'ємної усередині приміщення і припустиме підвищення температури для об'єктів, що знаходяться в зоні пожежі. Система автоматичного протипожежного захисту, яка проектується, повинна забезпечувати потрібний ефект у заданий проміжок часу. Використання пожежної сигналізації в сукупності з гасінням силами підрозділів пожежної охорони (у випадку не обов'язковості застосування автоматичного пожежогасіння) повинно зменшити час вільного розвитку пожежі і його гасіння.

Проміжок часу, протягом якого відбувається розвиток пожежі на всю площу, характеризує час розвитку пожежі t_р. Час виявлення пожежі t_обн без застосування пожежної сигналізації, як правило, приймається рівним 10 хв. Застосування пожежної сигналізації дозволяє його зменшити, що можна визначити як Dt:

, с (7.1)

де t_ВОС - час візуального виявлення пожежі і передача повідомлення в пожежну частину;

t_СР - час виявлення пожежі пожежним сповіщувачем.

Одним з методів оцінки часу спрацьовування теплових пожежних сповіщувачів є розрахунково-графічний метод, запропонований Абрамовим Ю.О.

Для визначення часу спрацьовування прийнятого пожежного сповіщувача необхідно отримати вираз, що визначає тимчасові параметри теплового поля над осередком пожежі, поріг спрацьовування спровіщувача та його інерційність.

Значення температури Т(t) у залежності від часу розвитку пожежі визначається по формулі:

, (7.2)

T_A - постійна часу аперіодичної ланки (у розрахунках рекомендується приймати рівною 1/3 паспортного значення інерційності сповіщувача).

с - постійний коефіцієнт, що визначає швидкість зростання температури, °С/с;

t - час горіння, с.

На підставі отриманих даних будується графік залежності T(t), на якому проводиться горизонтальна пряма, рівна Т_пор прийнятого теплового пожежного сповіщувача. У місці перетинання цієї прямої графіка T_Г(t) знаходиться час спрацьовування сповіщувача.

Температура середовища при пожежі в помешканні залежить від ряду чинників: виду пальних матеріалів, їхньої кількості, стану, умов тепло- і газообміну, розмірів приміщення, часу й ін.

З визначеним ступенем точності приблизно припустиме підвищення температури навколишнього середовища усередині закритого приміщення при пожежі (для двох випадків - без застосування ПС (Т₁) і з застосуванням ПС (Т₂)) можна визначити по формулі [22]:

, °С/м³ , (7.3)

де W_ПОМ - обсяг приміщення, м³;

u_т - питома швидкість підвищення температури середовища усередині закритого приміщення, °С/(сЧм³);

t - час початку гасіння пожежі;

F_ПОЖ - площа пожежі, яка обумовлена для випадків t₁ (без пожежної сигналізації) і t₂ (із пожежною сигналізацією), коли час початку гасіння t_НТ визначається як

, (7.4)

де t_обн - час виявлення пожежі і передача повідомлення;

t_сб - час збору;

t_сл - час слідування;

t_бр - час бойового розгортання.

При цьому площа пожежі складе при круговій формі розвитку

, м² (7.5)

де u_л - лінійна швидкість поширення пожежі, м/с.

Величину "граничного" максимальної-можливої температури навколишнього середовища усередині приміщення на момент локалізації пожежі можна визначити як [22] при відсутності, так і при наявності пожежної сигналізації по формулі:

(7.6)

де t_доп - сумарний час горіння і гасіння пожежі, с;

t_m - час гасіння (подача вогнегасної речовини), с;

- теплота сгоряння матеріалу, ккал/кг;

m - масова швидкість вигоряння матеріалу, кг/(м²Чс);

k_и - коефіцієнт, що характеризує використання тепла, що виділяється під час пожежі для нагрівання повітря в помешканні (рекомендується приймати рівним 0.5);

с - питома теплоємність повітря, ккал/(м³Ч°С);

Проведені в такий спосіб оцінні розрахунки і співвідношення розрахункових параметрів повинні показати, що застосування пожежної сигналізації скоротить не тільки час вільного розвитку пожежі, але і забезпечить більш безпечні умови роботи підрозділів ДПО по гасінню й евакуації.



8. Визначення економічної доцільності застосування системи автоматичного протипожежного захисту

Економічна доцільність застосування автоматичного протипожежного захисту може бути визначена наступним чином.

Необхідно визначити експлуатаційні витрати:

грн/рік , (8.1)

де Н_ам=6,8 % у рік - норма амортизаційних відрахувань для установок автоматичного пінного пожежогасіння.

Витрати на поточний ремонт і технічне обслуговування технічних засобів сигналізації:

грн/рік , (8.2)

де Н_тр=4,5 % у рік - норма амортизаційних відрахувань на поточний ремонт і технічне обслуговування.

Витрати на утримання обслуговуючого персоналу:

, грн./рік (8.3)

де t - чисельність робітників обслуговуючого персоналу;

З_осн - посадовий оклад робітника, грн.;

к_доп - коефіцієнт, що враховує додаткову зарплату і нарахування по соціальному страхуванню (за даними підприємства).

Визначаємо витрати на електроенергію:



, грн./рік (8.4)

Ц_эл - ціна 1 кВт/час;

N - встановлена електрична потужність системи (установки);

Т_р - річний фонд часу роботи встановленої потужності, ч;

К_им - коефіцієнт використання встановленої потужності (рекомендується в розрахунках приймати рівним 0.75).

Загальні експлуатаційні витрати складають:

С_общ = С_ам+С_тр+С_с.оп+С_ов+С_эл , грн./рік . (8.5)

Ймовірне зниження матеріального збитку при використанні АПЗ на об'єкті визначається по формулі:

DУ_ПС = FЧP_Б.АПЗЧК_У.КЧС_{ОБЩ. об'єкта}Ч(R_ПС-R_АПЗ) , грн./(м²Чрік) , (8.6)

де F - частота виникнення пожежі на об'єкті протягом року (для подібних об'єктів, відповідно до статистичним даним);

P_Б.АПЗ - можливість безвідмовної роботи ПС (рекомендується приймати в розрахунках рівним 0.82);

К_{У. К} - коефіцієнт, що враховує непрямий збиток;

R_АПЗ - коефіцієнт, що визначає ступінь знищення не обладнаного ПС об'єкта при пожежі;

R_ПС - коефіцієнт, що визначає ступінь знищення обладнаного ПС об'єкта при пожежі;

С_{ОБЩ.об'єкта} - загальна питома вартість об'єкта, обумовлена по формулі:

С_ОБЩ = (C_О.Ф.+С_ОБ.Ф.)/S , грн./м² , (8.7)



де C_О.Ф. - вартість основних фондів (за даними підприємства);

С_ОБ.Ф - вартість оборотних фондів (за даними підприємства);

S - площа об'єкта, з урахуванням поверховості, м².

Розмір річного економічного ефекту з одиниці площі, що захищається сигналізацією:

Э_{Г. ПС} = DУ_ПС -З_ПС , грн./(м²Чрік) , (8.8)

де DУ_ПС - ймовірне зниження матеріального збитку при використанні пожежної сигналізації;

З_ПС - приведені витрати на пожежну сигналізацію.

Розрахунки повинні показати, що значення Э_Г.ПС>0 ѕ це свідчить про те, що використання автоматичного протипожежного захисту (пожежної сигналізації) на даному об'єкті економічно доцільно.

Перелік літератури, що рекомендується

1. Правила пожежної безпеки в Україні.

2. ДБН В.2.6-56:2010 «Системи протипожежного захисту».

3. ДСТУ-Н CЕN/ТS 54-14:2009 Системи пожежної сигналізації та оповіщування. Частина 14. Настанови щодо побудови, проектування, монтування, введення в експлуатацію, експлуатування і технічного обслуговування (CЕN/ТS 54-14:2004, IDT).

4. ДБН В.2.5-13-98* Пожежна автоматика будинків і споруд

5. ДСТУ Б ЕN 12845:2011 Стаціонарні системи пожежогасіння. Автоматичні спринклерні системи. Проектування, монтування та технічне обслуговування

6. ДСТУ СЕN 14816:2013 Стаціонарні системи пожежогасіння. Дренчерні системи. Проектування, монтування та технічне обслуговування.

7. Автоматическая противопожарная защита объектов. Требования нормативных актов. Часть 1. Харьков: ХИПБ МВД Украины, 1999.- 207 с.

8. ДСТУ 4578:2006 Системи пожежогасіння діоксидом вуглецю Проектування та монтаж. Загальні вимоги (ISO 6183:1990, MOD)

9. ДСТУ 4466-1:2005 Cистеми газового пожежогасіння Проектування, монтаж, випробовування, технічне обслуговування та безпека Частина 1. Загальні вимоги (ISO 14520-1:2000, MOD).

10. ДСТУ 4466-8:2008 Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтування, випробування, технічне обслуговування та безпека Частина 8. Вогнегасна речовина HFC 125 (ISO 14520-8:2006, MOD).

11. ДСТУ 4466-9:2008Системи газового пожежогасіння. Проектування, монтування, випробування, технічне обслуговування та безпека.Частина 9. Вогнегасна речовина HFC 227ea (ISO 14520-9:2006, MOD)

12. Абрамов Ю.А. Основы пожарной автоматики.- Харьков: ХИСИ-ХВПТУ, 1993.- 228 с.

13. Шаровар Ф.И. Методы раннего обнаружения загораний.- М.: Стройиздат, 1988.- 337 с.

14. Шаровар Ф.И. Эксплуатация установок пожарной автоматики. - М.: Стройиздат, 1986.- 367 с.

15. Шаровар Ф.И. Устройства и системы пожарной сигнализации.- М.: Стройиздат, 1979.- 271 с.

16. Бубырь Н.Ф., Воробьев Р.П., Быстров Ю.В. и др. Эксплуатация установок пожарной автоматики.- М.: Стройиздат, 1986.- 367 с.

17. Бубырь Н.Ф., Бабуров В.П., Мангасаров В.И. Пожарная автоматика.- М.: Стройиздат, 1984.- 208 с.

18. Бубырь Н.Ф., Иванов А.Ф. Пожарная автоматика.- М.: Ред. изд. отдел., 1977.- 296 с.

19. Абрамов Ю.А., Бортничук П.М., Деревянко А.А. и др. Методы и средства обнаружения пожаров.- Харьков: ХИПБ МВД Украины, 1995.- 105с.

20. Иванов Е.Н. Расчет и проектирование систем пожарной защиты.- М.: Химия, 1977.- 376 с.

21. Сборник правил по пожарной автоматике. В 2 ч.- М.: Стройиздат, 1988. Ч. 1. Проектирование.- 318 с. Ч. 2. Монтаж и техническая эксплуатация.- 384 с.

22. Производственная и пожарная автоматика В 2 ч.- М.: ВИПТШ, 1985. Ч.1. Производственая автоматика для предупреждения пожаров и взрывов.- 195 с.

23. Абрамов Ю.А., Деревянко А.А. , Карлаш С.П. и др. Управление в технических системах с газовыми и жидкими компонентами: Учебное пособие.- К.: ИСМО, 1997.- 288 с.

24. Алексеев М.А., Волков О.М. и др. Пожарная профилактика технологических процессов производств.- М: ВИПТШ МВД СССР, 1986.- 371 с.

25. Баратов В.Н. и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справ. изд. в 2-х кн.- М.: Химия, 1990.- Кн. 1.- 496 с., Кн. 2.- 384 с.

26. Иванов Е.И. Автоматическая пожарная защита.- М.: Издательство литературы по строительству, 1971.- 199 с.

Размещено на Allbest.ru

...