Противопожарные системы в высотных зданиях: почему важны PRV и зонирование по давлению

Проблема давления в высотных зданиях

В неподвижном столбе воды давление меняется с высотой: каждые 10 метров разницы высот создают разницу давлений около 1 бар. Чтобы обеспечить требуемое давление на спринклерах и пожарных кранах-катушках верхнего этажа, пожарный насос работает с давлением, покрывающим и эту разницу высот. В результате:

• на нижних этажах, близких к насосу, давление может превышать рабочее давление оборудования и значения, предусмотренные проектом;
• на верхних этажах давление ниже из-за высоты.

Избыточное давление на нижних этажах создаёт нагрузку на оборудование, может заставить спринклеры работать с расходом, отличным от проектного, и затрудняет управление рукавом пожарного крана-катушки. Поэтому в высотных зданиях давлением управляют по этажам или по зонам; это называется зонированием по давлению.

Как выполняется зонирование по давлению?

Здание делится на зоны, в которых давление остаётся в допустимых пределах. В зависимости от высоты здания и проекта используются разные методы:

• Зонирование с помощью редукционных клапанов: Одна насосная установка обслуживает всё здание; на нижних этажах, где давление высокое, используются редукционные клапаны. Именно этот метод показан на схеме выше.
• Зоны с отдельными насосами: В очень высоких зданиях нижняя и верхняя зоны обслуживаются отдельными насосными установками или отдельными стояками.
• Зоны с промежуточными резервуарами: В некоторых зданиях резервуары с водой и насосы на промежуточных этажах делят здание по вертикали на секции.

Выбор метода определяется в проекте противопожарной защиты с учётом высоты здания, потребности в воде и действующих норм.

Компоненты системы

Пожарный насос

Обычно располагается в насосной на самом нижнем уровне здания и подаёт воду по главному вертикальному стояку с давлением, достаточным для обслуживания всех этажей. Насосная установка, как правило, включает основной насос, резервный насос и небольшой насос поддержания давления (жокей-насос), который держит систему под давлением.

Редукционный клапан (PRV)

PRV (Pressure Reducing Valve, редукционный клапан) снижает высокое входное давление до заданного выходного и стремится поддерживать это давление во время протока воды. В противопожарных системах его устанавливают на этажной подающей линии либо у пожарных кранов-катушек и патрубков для подключения пожарных машин на этажах с высоким давлением. Его функции:

• защищать спринклеры и оборудование системы от давления выше их рабочего давления;
• обеспечивать работу спринклеров и пожарных кранов-катушек на этаже в пределах проектного диапазона давлений;
• предотвращать потерю управления, которую вызвало бы избыточное давление при использовании рукава.

В противопожарных системах применяются клапаны, пригодные для пожарного назначения и имеющие требуемые сертификаты, а не редукторы давления для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения. Пример для пожарных линий — на странице Y-образный редукционный клапан.

Узел зонального (этажного) контрольного клапана

ZCV (Zone Control Valve) на схеме — это узел контрольного клапана в точке подачи, где спринклерная система разветвляется на каждый этаж или зону. Обычно он состоит из следующих частей:

• Контролируемый запорный клапан: Передаёт своё положение «открыто» или «закрыто» на приёмно-контрольный пожарный прибор, поэтому случайно оставленный закрытым клапан будет замечен.
• Реле протока: Подаёт сигнал тревоги, когда на этаже срабатывает спринклер и начинается проток воды, и показывает, на каком этаже пожар.
• Испытательный и сливной клапан: Позволяет проверить сигнализацию о протоке и опорожнить этаж.
• Манометр: Позволяет контролировать давление на этаже.

На нижних этажах с высоким давлением в этот узел добавляется редукционный клапан (PRV + зональный контрольный клапан); на верхних этажах, где давление и так соответствует требованиям, используется только узел зонального контрольного клапана. Пример готового этажного узла управления — на странице этажный узел управления (riser manifold); реле протока, контролируемые клапаны и испытательно-сливные клапаны представлены в нашей категории пожарные клапаны.

Почему PRV применяются только там, где они нужны?

PRV нужен для того, чтобы снижать давление ровно настолько, насколько необходимо. Установка PRV на верхних этажах, где давление и так низкое, может дополнительно снизить давление, поступающее на спринклеры и пожарные краны-катушки при пожаре. Кроме того, каждый PRV — это дополнительный компонент, настройка которого может сбиваться и который требует обслуживания; его применение там, где он не нужен, увеличивает число точек возможного отказа. Поэтому этажи, на которых используются PRV, определяются гидравлическим расчётом.

Проектирование, монтаж и обслуживание: на что обратить внимание

• Гидравлический расчёт: Границы зон, выходное давление PRV и подбор насосов определяются гидравлическим расчётом в проекте противопожарной защиты; изменять настройки на объекте наугад нельзя.
• Нормы и стандарты: Проект должен соответствовать противопожарным нормам, действующим в вашей стране, и стандартам, принятым для проекта (например, EN 12845 или NFPA 13 для спринклерных систем). Уточняйте требования по местному законодательству.
• Подходящее оборудование: PRV, клапаны и спринклеры следует выбирать из изделий, пригодных для пожарного назначения и имеющих требуемые сертификаты.
• Монтаж и доступ: PRV необходимо устанавливать в соответствии со стрелкой направления потока на корпусе и размещать там, где к нему есть доступ для настройки, испытаний и обслуживания.
• Испытания и обслуживание: Правильность поддержания выходного давления клапанами PRV необходимо регулярно проверять испытанием с протоком. Периодичность испытаний и обслуживания устанавливается применимыми нормами, стандартами и инструкциями производителя; результаты следует документировать.

Та же проблема давления существует и в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения высотных зданий; там на вводах этажей или квартир применяются редукторы давления, пригодные для питьевой воды. Эти модели представлены в нашей категории редукторы давления.

Вывод

Противопожарные системы в высотных зданиях становятся безопасными не только благодаря выбору оборудования, но и благодаря грамотному инженерному подходу. Зонирование по давлению на основе гидравлического расчёта, размещение PRV и узлов зональных контрольных клапанов на нужных этажах и их регулярные испытания помогают системе работать при пожаре так, как ожидается. Противопожарное оборудование представлено в нашей категории противопожарное оборудование; другое оборудование для инженерных систем — в категориях инженерная сантехника и технические изделия.