ПРИЛОЖЕНИЕ 9.

ПРИМЕР РАСЧЕТА СПРИНКЛЕРНОЙ

(ДРЕНЧЕРНОЙ) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

ВОДЯНЫХ И ПЕННЫХ АУП.

Подробный расчет распределительных сетей выполняется по алгоритму, описанному в разделе IV настоящего пособия.

Общий расход распределительной сети рассчитывается ис­ходя из условия расстановки необходимого количества оросите­лей, обеспечивающих защиту расчетной площади, в том числе и в случае необходимости монтажа оросителей под технологиче­ским оборудованием, площадками или вентиляционными коро­бами, если они препятствуют орошению защищаемой поверхно­сти. Расчетная площадь принимается согласно НПБ 88-2001 в зависимости от группы помещений (см. табл. 1.1.2—1.1.4 на­стоящего пособия).

Рассмотрим пример противопожарной защиты помеще­ния супермаркета с шириной торгового зала 21 м. Согласно НПБ 88-2001 торговые залы по степени пожарной опасности и функциональному назначению относятся к группе помещений I (см. табл. 1.1.5 настоящего пособия). Нормативная интенсив­ность орошения таких помещений согласно НПБ 88-2001 со­ставляет 0,08 л/(с-м²), а площадь для расхода воды — 120 м² (см. табл. 1.1.2 настоящего пособия).

Выбор оросителей производится в соответствии с техни­ческими параметрами и эпюрами орошения. Предпочтение необходимо отдавать тем оросителям, которые имеют:

•      при наименьшем давлении — наиболее близкую к нормативному значению эпюру орошения в пределах защищаемой площади;

•      при разных давлениях — наибольшее отношение интенсивности орошения аналогичных эпюр защищаемой площади.

В пределах одного помещения должны использоваться только однотипные оросители с одинаковыми диаметрами вы­ходных отверстий.

Из всего многообразия оросителей, выпускаемых ПО "Спецавтоматика" (г. Бийск), этим условиям наилучшим обра­зом отвечают оросители СВН-10 (ДВН-10) при защищаемой площади 7,1 м² (радиус 1,5 м). Эпюры орошения оросителей, выпускаемых ПО "Спецавтоматика"(г. Бийск), приведены в приложении 6 (подразд. П6.4).

Поэтому в качестве оросителей используем оросители типа СВН-10 (ДВН-10) (диаметр выходного отверстия 10 мм, коэффициент производительности К — 0,35). Количество оро­сителей в левой части рядка — 4, в правой — 3. Расстояние ме­жду оросителями l, принимается равным 3 м. Высота установ­ки оросителей от пола — 4 м.

Так как орошение оросителем СВН-10 (ДВН-10) не огра­ничивается площадью зоны орошения F_op = 7,1 м², то с учетом взаимного перекрытия периферийных областей условно предпо­лагаем, что в пределах, близких к заданной интенсивности оро­шения, каждый ороситель защищает площадь, имеющую форму квадрата:

F_ор= 3*3 = 9m².

Расчет распределительной сети должен проводиться из условия срабатывания всех оросителей, наиболее удаленных от водопитателя и смонтированных на площади 120 м², хотя при этом общая площадь защищаемого помещения может быть во много раз больше, а количество оросителей — достигать 800 (на одну секцию).

Схема и план распределительного трубопровода приме­нительно к торговому залу супермаркета представлены соот­ветственно на рис. П9.1 и П9.2.

Поскольку расстояние между оросителями и стенами не должно превышать половины расстояния между спринклер­ными оросителями (а точнее — половины расстояния, указан­ного в табл. 1.1.2 настоящего пособия), количество оросителей, наиболее удаленных от водопитателя, защищающих зону пло­щадью 120 м², согласно рис. П9.2 составляет 14.

 

В идеальном случае, если площадь орошения не изменя­ется в зависимости от давления, то интенсивность орошения можно определить из соотношения

 

 

где i_H - нормативное значение интенсивности орошения; i₀, Р_о -фиксированные значения интенсивности орошения и давления подачи, принятые по эпюре орошения оросителя; Q_o — расход оросителя, соответствующий принятому фиксированному дав­лению эпюры орошения; Q, Р — соответственно расход и дав­ление подачи, обеспечивающие нормативное значение интен­сивности орошения.

На практике, как правило, с изменением давления меня­ется и площадь орошения, причем чаще всего с повышением давления площадь орошения увеличивается.

Следовательно, по одному фиксированному значению i₀ при соответствующем Р_о нельзя пользоваться выше приведенной формулой — необходимо иметь набор эпюр орошения для варьируемых значений давления и высоты монтажа оросителя над полом.

Эпюры орошения и график реального расхода оросителя ти­па СВН-10 (ДВН-10) приведены в приложении 6 (подразд. П6.4) настоящего пособия [26].

Как следует из эпюр орошения, при повышении давле­ния в 10 раз (с 0,05 до 0,5 МПа) интенсивность орошения в пределах площади, ограниченной радиусом 1,5 м, увеличива-

 

Методом интерполяции определяется давление, при кото­ром средняя интенсивность орошения на площади F_op = 7,1 м² (радиус R = 1,5 м²) составит i_P = 0,08 л/(с-м²).

Интерполяцию проводим как по максимальному зна­чению давления Р_макс =0,5 МПа, так и по минимальному -Р_мин = 0,05 МПа:

 

 

 

Принимаем значение давления подачи у "диктующего" оросителя Р = 0,1 МПа.

По графику Q = f (Р), приведенному в приложении 6 (подразд. П6.4) настоящего пособия, расход оросителя при дав­лении Р = 0,1 МПа будет соответствовать ~1,2 л/c.

Уточняем расход из оросителя

 

 

что вполне удовлетворительно согласуется с графиком.

Поскольку согласно графику кривая на начальном участ­ке (до 0,2 МПа) имеет больший угол наклона, то, следователь­но, на этом участке и коэффициент производительности К должен иметь несколько большее значение, вследствие чего принимаем q = 1,2 л/c.

Таким образом, получаем начальные расчетные гидрав­лические параметры у "диктующего" оросителя:

q₁ = Q = 1,2 л/c; Р₁ = 1,0 МПа.

При расходе оросителя q₁ =1,2 л/c расход, приходящий­ся на площадь F_op = 9 м², составит:

q_s = ₉ = iS= 0,08*9 = 0,72 л/c,

т. е. коэффициент полезного использования расхода при дан­ном оросителе на площади F_op = 9 м²

 

 

Потери давления Р на каком-либо участке li, распредели­тельного трубопровода определяются по формуле

P=AQ² *l_i

где А — удельное гидравлическое сопротивление трубопровода.

Значения удельного гидравлического сопротивления при различной степени шероховатости приведены в табл. IV. 1.1, а удельной гидравлической характеристики — в табл. IV. 1.2 на­стоящего пособия.

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 увеличится, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению.

В связи с этим принимается средняя шероховатость труб.

Ориентировочно диаметры распределительных рядков можно выбирать по числу установленных на трубопроводе оросителей. Взаимосвязь между наиболее часто используемыми диаметрами труб распределительных рядков, давлением и чис­лом установленных спринклерных оросителей приведена в табл. IV. 1.3 настоящего пособия.

Для левой ветви распределительного трубопровода в со­ответствии с данными табл. IV. 1.3 принимаем следующие диа­метры трубопроводов:

участок 1—2: d = 20 мм;

участок 2—3: d = 25 мм;

участок 3—4: d = 25мм;

участок 4—a: d = 32 мм.

Расход первого оросителя 1 является расчетным значени­ем Q1-2 на участке 11-₂ между первым и вторым оросителями.

Таким образом, падение давления на участке l1_2 составит:

P_1-2 = A_d20 *Q² _1-2 *l _1-2= 1,15*(1,2)² *3 = 4,96 м = 0,05 МПа.

 

Расчетный расход на участке между первым и вторым оросителями, т. е. на участкеl₁-₂ , составит:

Q_1-2 = q₁ + q₂ = 1,2 + 1,36 = 2,56 л/c.

По расходу воды Q₁-₂ определяются потери давления на участке l_2-3:

P₂-з = A_d25* Q² _1-2*l_2-3⁼ 0,306 • (2,56)² • 3 = 6,01 м = 0,06 МПа.

Давление у оросителя 3

Р₃ = Р₂ + P₂-з = 0,15 + 0,06 = 0,21 МПа.

Расход оросителя 3

 

 

Расчетный расход на участке - между первым и третьим оросителями, т. е. на участке l1-з, составит:

Q₁-з = q₁ + q₂ + q₃ = 1,2 + 1,36 + 1,6 = 4,16 л/c.

По расходу воды Q₁-₃ определяются потери давления на участке l_3-4:

P_3-4 =A_d25* Q² ₁-з* l_3-4=0.306 • (4,16)² *3 = 15,9 м = 0,16 МПа.

Потери давления на участке трубопровода l_3-4 при d = 25 мм очень высокие, поэтому на участке l_3-4 принимаем диаметр трубопровода d = 32 мм. Тогда

P_3-4 = A_d32* Q² _1-3*l_3-4 = 0,066 • (4,16)² • 3 = 3,4 м = 0,034 МПа.

Давление у оросителя 4

Р₄ = Р₃ + Рз-₄ = 0,21 + 0,03 = 0,24 МПа.

Расход оросителя 4

 

 

Расчетный расход на участке между первым и четвертым оросителями, т. е. на участке l1-4 , составит:

Q_1-4 = q₁ + q₂ + q₃ + q₄ = 1,2 +1,36 +1,6 +1,71 = 5,87 л/c.

По расходу воды Q_1-4 определяются потери давления на участке l₄_a (l_4-a = 1,5 м):

Р₄-а =A_d32* Q² _1-4*l ₄-a= 0,066* (5,87)^2* 1,5 = 3,41 м = 0,04 МПа.

Давление в точке а

Ра=P₄ + Р₄-а = 0,24 + 0,04 = 0,28 МПа.

В рядке I правая ветвь несимметрична левой ветви, по­этому последнюю рассчитывают отдельно и определяют для нее Q a-₇.

Удельное гидравлическое сопротивление A_a-₇ (или удельная гидравлическая характеристика K_a-₇) правой ветви распределительного трубопровода зависит от диаметров участ­ков трубопровода между оросителями 7—6, 6—5 и между ороси­телем 5 и точкой а (5—а).

Давление правой ветви рядка I с оросителями 5—7 в точ­ке а должно быть равно давлению левой ветви рядка I с ороси­телями 1-4, т. е. Р_а = 0,28 МПа.

Расход воды в правой ветви рядка I при давлении 0,28 МПа составит:

 

 

где В_а-7 - гидравлическая характеристика правой ветви рядка I.

Участок l₅-₇ принимаем аналогичным участку 11-3, т. е. диаметры и длина трубопроводов будут равны:

участок а-5: d = 32 мм, l_а_₅ = 1,5 м;

участок 5-6: d = 25 мм, l₅_₆ = 3 м;

участок 6-7: d = 20 мм, l₆_₇ = 3 м.

При условной симметричности левой и правой ветвей рядка I (по три оросителя в каждой ветви) расход Q₅_₇ должен быть аналогичен расходу Q1_₃, т. е. Q₅_₇ = 4,16 л/c.

По расходу Q5-7 воды определяются потери давления на участке l_a-5 :

Pa-₅=A_d32 Q² ₅-₇ *l_a_₅ = 0,066 *(4,16)2. *1,5= 1,71 м = 0,02 МПа.

Давление у оросителя 5 аналогично давлению у оросите­ля 3, т. е. P₅ = 0,21 МПа

Тогда давление в точке а для правой ветви рядка I составит:

Ра = P₅ + Ра-₅ = 0,21 + 0,02 = 0,23 МПа.

 

Принимается диаметр питающего трубопровода на участ­ке 1_а-_b d = 40 мм.

По расходу Q_a определяются потери давления на участке l_а-b:

 

P_a-_b=A_d40 *Q²a* l a-_b= 0,03 *(10,47)2 *3 = 9,86 м = 0,099 МПа.

 

Поскольку потери давления на участке l_а-ь достаточно ве­лики, то принимаем диаметр питающего трубопровода d = 50 мм. Тогда потери давления на участке 1_а-b составят:

Р_а-ь = A_d50 *Q²_a *l_a-b ⁼ 0,008* (10,45)² • 3 = 2,6 м = 0,03 МПа.

 

Давление в точке b составит:

 

Р_b = Р_а + Р_а-_b= 0,28 +0,03 = 0,31 МПа. 

 

Так как гидравлические характеристики рядков, выпол­ненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка II определяется по обобщенной характеристике расчет­ного участка трубопровода рядка I:

 

B₁=Q²₁/P_a=(10,47)/0,28=391,5

 

Расход воды из рядка II определяется по формуле:

 

Q_II=√B_*P_b=√391,5*0,31=11,01л/с

 

Расчет всех следующих рядков, если они выполнены конструктивно одинаково, не проводится, так как при расчете общего расхода распределительной сети учитывается только то количество оросителей, которое расположено на защищаемой площади, равной нормативной.

Кольцевую сеть (см. рис. IV. 1.9 настоящего пособия) рассчитывают аналогично тупиковой сети, но при 50%-ном расчетном расходе воды по каждому полукольцу.

Результаты расчетов распределительной сети сведены в табл. П9.1 (вариант 2).

Основные гидравлические параметры распределительной сети по варианту 2: давление Рb = 0,31 МПа, коэффициент увеличения расхода т = 2,24 (отношение рассчитанного по данной методике расхода к расходу, определенному по НПБ 88-2001), общий расход ∑=21,48 л/c.

Для сравнения в табл. П9.1 сведены результаты расчетов при изменении диаметров некоторых участков распредели­тельного и питающего трубопроводов, типа оросителей и их количества (и соответственно расстояния между ними).

На практике при четырех оросителях на одной из ветвей диаметры трубопроводов между оросителями выбираются по схеме 20—25—25—32—а, а диаметр питающего трубопровода между последним и предпоследним рядками - d_a-b = 40 мм. Если используется такая схема распределительного трубопро­вода 20-25-25-32-a-25-25-20, то давление Р_b = 0,53 МПа, коэффициент увеличения расхода т = 2,5, общий расход ∑= 24,02 л/c (см. табл. П9.1, вариант 1).

При изменении диаметра трубопровода между рядками I и II с d_a-_b = 40 мм на d_a-_b = 50 мм, а также диаметров трубо­проводов на участке между оросителями 3 и 4, между точкой а и оросителем 5 с  d = 25 мм на d = 32 мм (схема 20-25-32-32—а—32—25—20), несколько снижается коэффициент увеличе­ния расхода т = 2,24, общий расход ∑ =21,48 л/c, но особенно заметно уменьшается давление - P_b = 0,31 МПа (вариант 2). 

Таким образом, даже незначительное изменение специ­фикации распределительного и питающего трубопроводов в сторону уменьшения диаметра приводит к достаточно суще ственному изменению давления, что требует использования пожарного насоса с большим напором подачи.

Наибольший эффект по снижению общего расхода и дав­ления наблюдается, если реализовывается вариант, в котором все участки трубопроводов между оросителями распредели­тельной сети выполнены из труб диаметром d = 32 мм. В этом случае Р_b = 0,19 МПа, т = 1,93 и ∑ = 18,54 л/c (вариант 3).

Если использовать в рядке только пять оросителей с одинаковым диаметром труб d = 32 мм на всех участках рас­пределительного трубопровода между оросителями (рис. П9.3, вариант 5), то общий расход практически аналогичен варианту 3 (т = 1,93, ∑= 18,52 л/c), однако давление значительно выше - 0,36 МПа против 0,19 МПа (по варианту 3).

 

 

Если использовать вариант 4, отличающийся от варианта 5 различным диаметром трубопроводов на различных участках распределительной сети (20-25-32-32-a-32-20), то и давле­ние, и расход существенно возрастают: Рь — 0,60 МПа, т = 2,37, ∑ =22,79 л/c.

При шести оросителях в рядке расстояние между ними составляет l_i = 3,5 м, между стеной Б и наиболее удаленным рядком - S_Б=2_m, между стеной А (стеной В) и крайними оро­сителями в рядках - S_A = 1,75 м, между рядками - S_a-_b = 4 м.

Поскольку расстояние между рядками принимается Sа-_b= 4 м, то рассматриваем эпюру орошения на площади зоны радиусом R = 2 м, т. е. защищаемая каждым оросителем пло­щадь принимается не F_op = 12 м², a F_op = 3,5 • 4 = 14 м² .

Если использовать вариант 6 (рис. П9.4) с шестью ороси­телями аналогичного типа СВН-10 (ДВН-10), то по сравнению с вариантом 3 (отличающимся от варианта 6 только количеством оросителей: 7 против 6) давление возрастает почти в 2 раза, а рас­ход - на 4 л/c: Р_b = 0,37 МПа, т = 2,28 и Q = 22 л/c.