Расход воды на пожаротушение в здании

Классы пожарной опасности для отсеков

Для всех объектов выделяют 4 класса конструктивной опасности, которые лежат в основе определения максимальной площади пожарных отсеков. Они обозначаются буквой «С» и цифрами 0-3. Самый высокий класс – С0, к которому относятся все общественные здания и промышленные объекты. При таких параметрах противопожарные отсеки полностью защищены от возгорания и плавления материалов. Класс С1 – конструкции из малогорючих материалов средней степени огнестойкости.

В своде правил регламентирована максимальная площадь этажей, которые может занимать один пожарный отсек. Согласно п. 6 СП 2.13130-2012, в общественных зданиях в 2-6 этажей II степени огнестойкости и конструктивной опасности С0 при общей высоте 18 метров предельный размер этажа должен быть 2500 м2, при этом общая площадь одного бокса, занимающего все 6 этажей, будет 15000 м2.

При такой же степени огнестойкости, но при конструктивной опасности С1, в жилых и общественных зданиях высотой до 28 метров площадь этажа должна быть не более 2200 м2. Если жилой многоквартирный дом или отдельные его секции относятся к III степени огнестойкости, то размер сокращается до 1800 м2, при этом высота всей конструкции зависит класса опасности: С0 – 28 м, С1 – 15 м.

Допустимый размер этажа в жилых пятиметровых домах IV степени и класса С1 в пределах одного отсека — не более 800 м2. А при высоте 3 м площадь может быть увеличена до 1200 м2. При V степени огнестойкости без указания класса конструктивной опасности в домах (коттеджах) высотой до 5 м один этаж в рамках отсека может быть до 500 м2, а при высоте 3 м – 800 м2.

Расходы воды на нужды предприятия

Расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды рабочих промышленных предприятий и душ

Вода на бытовые нужды рабочих промышленных предприятий потребляется крайне неравномерно.

Коэффициент часовой неравномерности для “горячих” цехов -2,5,
для “холодных” — 3,0. Общий расход воды за смену определяется:

q х.б. = q о.i • N р.i / 1000, м3/смену, (2-11)

где: q о. I. — расход воды на бытовые нужды рабочего в “холодном” или “горячем” цеху, л/ чел.
смену;

Nр. I. — количество рабочих в смену.

Количество одновременно работающих душевых сеток (Nд.с.) определяется по количеству
человек, обслуживаемых одной душевой
сеткой в зависимости от вида производственных
процессов в соответствии с данными таблицы
2.9.

N д.с. = N р. /n о. с., (2-12)

где: Nр. — количество рабочих, принимающих душ;

nо.с. — расчетное количество человек на одну душевую сетку.

Таблица 2.9. Расчетное количество человек на одну душевую сетку при различной санитарной характеристике производства

Расход воды на душ определяется по формуле:

Qд.с.=Nд.с. • qд.о./1000 = Nд.с. • 0,375 (м3/час.) (2-13)

Рабочие предыдущей смены принимают душ в первый час последующей.

Расход воды на нужды производства

Вода на производственные нужды может забираться из городского водопровода (питьевая вода), из
поверхностных или подземных
источников (техническая вода).

Для предприятий, требующих больших количеств воды, устраиваются собственные водопроводы
(металлургия, энергетика,
химкомбинаты, нефтеперерабатывающие комплексы).
При расчете городских водопроводных сетей учитывается
расходы воды, которые подаются на промышленное
предприятие, только питьевого качества.

Расход воды на нужды производства определяется как произведение норм или удельного
водопотребления на объем выпускаемой
продукции, количество технологических операций
или продолжительность технологического процесса.

Режим потребления воды промышленным предприятием определяется технологией производства и
обязательно согласовывается с
органами местной власти или водной инспекцией.
В случае если имеются ограничения на отбор воды
из водопроводной сети в час максимального водопотребления,
на территории промплощадки устраивается водопроводный
узел, который включает в себя резервуар чистой
воды и насосную станцию, а иногда и дезинфицирующие
установки.

При больших расходах воды и значительных коэффициентах неравномерности на
предприятиях устраиваются
аккумулирующие емкости, которые заполняются
в часы минимального водопотребления населенным пунктом. На вводе в промышленное предприятие обязательно устанавливается счетчик
расхода воды.

Определение требуемого расхода воды на тушение и защиту

В зависимости от обстановки на пожаре требуемый расход огнетушащего вещества для тушения твердых горючих материалов определяют на всю площадь пожара или только на площадь тушения.

Расчет ведут по формулам:

$$\large Q_{тр}^{т} = S_п I_{тр}, \tag{24}$$

$$\large Q_{тр}^{лок} = S_п I_{тр}, \tag{25}$$

Нередко обстановка на пожаре требует подачи определенных расходов воды на защиту негорящего объекта (помещения, резервуара, выше расположенного этажа и т.д.), расположенного вблизи объекта пожара. В таких случаях чаще всего исходят из количества мест защиты, например, один-два ствола с расходом 3,5-7,0 л/с на этаж, лестничную клетку, подвальное и чердачное помещения и др. Расходы огнетушащих веществ на защиту определяют по площади, на которую возможно распространение пожара, или периметру защищаемого объекта. Интенсивность подачи огнетушащих веществ на защиту объекта, которому угрожает распространение пожара, принимают исходя из опыта тушения пожаров, обычно в 2-3 раза меньше по сравнению с интенсивностью на непосредственное тушение.

Поскольку процесс развития и тушения распространяющихся пожаров носит динамический характер, следовательно, и критерий расчета требуемого количества сил и средств должен учитывать динамику развития пожара и динамику сосредоточения и введения сил и средств на тушение пожара в соответствии с расписанием выезда пожарных подразделений на пожар.

Определение предела огнестойкости

Предел огнестойкости любой конструкции определяется следующим образом. За основу принято брать время, которое проходит от начала самого возгорания до момента возникновения любого предельного состояния огнестойкости выбранного элемента. В частности:

По плотности: возникновение сквозных отверстий либо трещин, через которые могут беспрепятственно проникать продукты горения, а также огонь.

По теплоизолирующей способности: показателем является повышение температуры более чем на 160 градусов (в среднем), либо на 190 (в любой выбранной точке на поверхности конструкции) по сравнению с температурой до начала проведения испытания. Учитывается также повышение температуры более чем на 220 градусов вне зависимости от изначальной зафиксированной температуры.

По потере несущей способности конструкций и узлов – в зависимости от типа и строения конструкции в расчёт принимается деформация, либо обрушение.

Исследования показали, что наибольшим пределом огнестойкости обладают железобетонные конструкции. Наименьший характерен конструкциям из металла.

Учитывая то, что любое здание состоит из различных составляющих элементов, этот показатель может существенно разниться. Однако в целом принято выделять несколько степень огнестойкости, которые приняты выделять римскими цифрами от I до V.

Особенности определения предела огнестойкости строительных конструкций

Перед определением огнестойкости сооружения необходимо осуществить расчет огнестойкости строительных конструкций, которые его составляют. При таком расчете необходимо учитывать определенные нюансы.

Во-первых, слоистые ограждения значительно превосходит по своим теплоизоляционным характеристикам каждый отдельно взятый материал, из которых они изготовлены.
Во-вторых, изделия, имеющие в своем составе воздушные прослойки, повышают свой уровень огнестойкости в среднем на 10% по сравнению с аналогичными изделиями, не имеющими такой прослойки.

В-третьих, при расчете необходимо учитывать направление теплового потока и соответствующим образом размещать защитные слои, вплоть до их несимметричного нанесения.

Огнестойкость конструкции — способность конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара.Огнестойкость является одной из основных характеристик конструкции и регламентируется строительными нормами и правилами.Под огнестойкостью понимают способность строительных элементов и конструкций при пожаре выполнять функции: сохранять несущую способность; сопротивляться образованию сквозных отверстий; не допускать прогрева до критической температуры; не распространять огонь.Время, по истечении которого строительная конструкция теряет несущую или ограждающую способность, называется пределом огнестойкости и устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых признаков предельных состояний: потери несущей способности R; потери целостности Е; потери теплоизолирующей способности I.Предел огнестойкости колонн, балок, арок и рам определяется только потерей несущей способности конструкций и узлов — R.Для наружных несущих стен и покрытий — потерей несущей способности R и целостности Е.Для наружных ненесущих стен — потерей целостности Е.Для несущих внутренних стен и перегородок — потерей несущей способности R, целостности Е, теплоизолирующей способности I.Наиболее распространенным способом защиты стальных конструкций от огня является облицовка их несгораемыми материалами.Для защитных облицовок стальных колонн используется легкий бетон, кирпич, гипсовые и асбестоцементные плиты, штукатурка, стекловолокнистые и минеральные плиты.Слой штукатурки толщиной 25 мм, нанесенный по металлической сетке, повышает предел огнестойкости стальной колонны до 50 мин. Увеличение толщины штукатурки до 50 мм повышает предел огнестойкости колонн до 2 часов.Защита стальных колонн в? кирпича обеспечивает предел огнестойкости в течение 5 часов.Стальные колонны, облицованные в? кирпича, имеют предел огнестойкости 2 часа 10 минут. В случае заполнения пространства между стальной колонной и облицовкой бетоном, кирпичом, шлаком, стекловатой и др. несгораемыми материалами, предел огнестойкости конструкции увеличивается до нескольких часов.Предел огнестойкости стальной колонны, защищенной гипсовыми плитами толщиной 30 мм и слоем штукатурки 20 мм, составляет 2 часа, а увеличив толщину гипсовых плит до 60 мм, предел огнестойкости повышается до 4,5 часов.Керамзитовые плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной 20 мм обеспечивают огнезащиту стальной колонны до 2-х часов. Плиты толщиной 65 мм при слое штукатурки 20 мм имеют предел огнестойкости 3,5 часа.Асбестоцементные плиты толщиной 40 мм со штукатуркой толщиной 20 мм обеспечивают защиту стальной колонны в течение 2 часов.Защита стальных конструкций обмазками, вспучивающимися под воздействием огня, повышает предел огнестойкости с 15 до 45-60 минут.Стальные балки перекрытий и конструкций лестниц при огнезащите по сетке слоем бетона или штукатурки слоем 20 мм имеют предел огнестойкости 1,5 часа, слоем 30 мм — 3 часа.Защита известково-алебастровой или известково-цементной штукатуркой деревянных конструкций обеспечивает их защиту от возгорания в зависимости от величины защитного слоя в течение 15-30 минут.Предел огнестойкости деревянных конструкций, обработанных вспучивающимися огнезащитными красками и обмазками, повышается до 45 минут.Учитывая низкий предел огнестойкости конструкций, содержащих полимерные материалы (многослойные стеновые панели), их применение рекомендуется только для зданий IV степени огнестойкости или зданий, в которых отсутствуют горючие материалы. Для зданий коммерческих банков, размещаемых в зданиях не ниже III степени огнестойкости, применение этих конструкций не допускается.

Формулы расчета неприкосновенного запаса воды для тушения пожара

Определяется необходимый объем воды для полного тушения очага возгорания таким образом. Общий объем воды (Q пож.) представляет собой совокупность расходования воды на пожаротушение наружное (Q нар.) с использованием гидрантов на протяжении трех часов и на пожаротушение внутреннее (Q вн.) с применением кранов пожарных в течение двух часов, в том числе с учетом потребляемой воды спринклерными (Q спр.) и дренчерными (Q др.) установками на таких объектах, где смонтирована спринклерная автоматическая установка пожаротушения. В связи с этим выведены две формулы:

Q пож. = Q нар. + Q вн. + Q спр. + Q др.
Q нар. / внутр. = 3,6 tпож. нар. / внутр. m q нар. / внутр.,

где tпож. нар. / внутр. – промежуток времени, который необходим для полной ликвидации огня внутри и снаружи здания;
m – количество пожаров, которые произошли одновременно в помещениях одного предприятия;
q нар. / внутр. – объем воды, необходимый для тушения одного очага возгорания (л/сек.).
Из приведенного выше стоит сделать выводы, что на показатель противопожарного запаса воды оказывает влияние объем здания (в том числе и этажность), его огнестойкость, огнеопасность, взрывоопасность.

Методы определения КПО зданий

Класс КПО – классификационное значение всех построенных объектов, их пожарных отсеков, который устанавливается в зависимости от степени возможного участия конструктивных элементов постройки в распространении очага воспламенения, образования опасных последствий пожара.

Вместе с этим учитываются:

классы ФПО и ПО;
степень стойкости к огню конструкций, использованных при строении зданий и сооружений.

Каждое сооружение состоит из таких элементов:

несущие стержневые элементы;
наружные стены;
внутренние перегородки и перекрытия;
стены на лестничных клетках;
лестничные марши и площадки.

Показатель каждого элемента суммируется и исходя из этого определяется класс КПО здания.

Определение таких элементов регламентируется ГОСТ 12.1.044 по таким показателям, как:

горючесть (Г);
воспламеняемость (В);
дымообразующая способность (Д).

ГОСТ 30403-2012 выделяет 4 класса ПО зданий и строительных конструкций:

К0 – не пожароопасное. В случае пожара не происходит повреждение горизонтальных и вертикальных конструкций ни на 1 см, исключены проявление теплового эффекта и самого процесса горения. Не допустимо также и дымообразование.
К1 – мало пожароопасное. Допустимо повреждение конструкций до 40 см по вертикали, до 25 см по горизонтали. Показатели Г, В и Д выражены в минимальной степени.
К2 – строение относится к умеренно пожароопасным. Возможно повреждение огнем 40-80 см вертикальных конструкций, более 25 см – горизонтальных.
К3 – пожароопасное. Класс не регламентируется, не предусматривает наличия граничных допустимых значений и допусков.

ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» – главный документ, который используют при определении класса строения, здания.

Определение соответствующего класса достаточно трудоемкий процесс, который затрагивает множество аспектов:

сколько этажей в строении;
показатель ФПО;
площадь здания, габариты;
степень пожароопасности процессов, происходящих внутри строения;
к какой категории относится здание;
какое расстояние до ближайших соседних сооружений.

Также на установление этого показателя влияют:

вероятный тепловой эффект (степень горения или термического разложения составляющих конструкции);
огненное горение газов или поплавившихся материалов строения;
степень возникших повреждений от огня и термического разложения;
пожароопасные качественные характеристики материалов конструкционных элементов.

Общие положения

1.1. Настоящее пособие составлено на основания действующих
норм и правил:

СНиП 2.04.01-85
«Внутренние водопровод и канализация зданий»;

СНиП 2.04.02-84
«Водоснабжение. Наружные сети и сооружения»;

Разъяснения к СНиПам «Союзводоканалпроекта»,
«Сантехпроекта», ГУПО МВД.

1.2. Проектирование противопожарного водоснабжения
необходимо осуществлять в следующей последовательности:

проведение анализа исходных данных и заданий смежных
отделов;

определение необходимости устройства наружного и внутреннего
пожаротушения для каждого здания;

определение расчетного расхода и потребного напора на
внутреннее и наружное пожаротушение для каждого здания;

определение диктующего здания по расходам и напорам на
пожаротушение;

выбор источника пожаротушения, выявление возможности
наружного пожаротушения из емкости, решение схемы наружных сетей;

определение объема противопожарных емкостей, диаметров
трубопроводов, при необходимости насосного оборудования;

размещение пожарных гидрантов;

решение схемы внутренней водопроводной сети, размещение
пожарных кранов.

Огнестойкость различных материалов

Основными материалами, из которых изготавливаются строительные конструкции являются сталь, бетон (железобетон) и древесина. Каждый из этих материалов в незащищенном виде имеет свои пределы огнестойкости.

Металлоконструкции
в незащищенном виде характеризуются наименьшими показателями огнестойкости. Этот показатель зависит от показателя приведенной толщины металла: при толщине 5 мм предел огнестойкости составляет 9 минут, при толщине 15 мм — 18 минут. Нормативная документация допускает использование конструкций из незащищенного металла в случаях, когда требования к ним по пределу огнестойкости R, E, I не превышают 15 минут. В иных случаях для повышения предела огнестойкости металла должна выполняться огнезащитная обработка.

Деревянные конструкции
, используемые в современном строительстве, как правило, имеют заводские пропитки, снижающие их горючие свойства. Однако, пределы их огнестойкости, определяемые с учетом скорости обугливания в условиях пожара, характеризуются низкими показателями. Современные конструкции из клееной древесины имеют предел огнестойкости 30-45 минут.

Бетонные (железобетонные) конструкции
имеют высокий предел огнестойкости, показатель которого зависит от толщины защитного слоя бетона и конструктивных особенностей элементов. Как правило, дополнительной огнезащиты требуют пустотные и ребристые плиты, тонкослойные панели, элементы, армированные внешним способом, а также конструкции, выполненные из полимербетона.

Эти материалы по-разному ведут себя в условиях пожара. Например, в древесине протекают процессы термического разложения, в результате которого образуется пористый кокс. При этом снижается жесткость и прочность конструкции. Металл под воздействием высоких температур переходит в пластичное состояние. Бетон снижает свои характеристики в процессе дегидратации. Влажный бетон в условиях пожара подвергается взрывообразному разрушению.

Степени огнестойкости и их характеристика

Выделение пяти базовых степеней огнестойкости зданий и сооружений осуществляется в соответствии с СНиП 21.01-97. За основу при выводе этого показателя как правило берется степень огнестойкости основных элементов конструкции, несущих функциональную роль.

Приведем примерные характеристики знаний в зависимости от показателя их огнестойкости

I степень. Здания, имеющие ограждающие, а также несущие конструкции с использованием плитных и листовых негорючих материалов, железобетона, бетона. А также построенные на основе как естественных, так и искусственных материалов.
II степень. Здания имеют характеристики, схожие с описанными выше. Дополнительно, покрытия зданий могут иметь и незащищенные конструкции из стали.
III степень. Здания, несущие, либо ограждающие конструкции которых построены с использованием как естественных, так искусственных материалов (в частности каменных). Перекрытия могут быть возведены из дерева при условии если они защищены трудногорючими материалами (штукатуркой, плитами и т.д.). Элементы чердачного покрытия постройки тоже должны пройти огнезащитную обработку при помощи специальных материалов. Требования, связанные с распределением огня, а также непосредственно показателями огнестойкости, не распространяются на элементы покрытий.
IIIа степень. Здания чаще всего имеют каркасную конструктивную схему. Эти элементы (незащищенные конструкции) чаще всего изготавливаются из стали. На изготовление ограждающих конструкций идут профилированные листы из стали, либо другого материала (негорючего, либо с утеплителем из трудногорючего материала).
IIIб степень. К этой категории относятся преимущественно одноэтажные постройки, имеющие каркасную конструктивную схему. Элементы каркаса в большинстве случаев изготовлены из древесины (допустимо использование как цельного, так клееного материала). Необходимый показатель предела распространения огня достигается при помощи обработки дерева обработки специальными материалами. Для ограждающих конструкций могут быть использованы древесины, а также любые материалы на ее основе; сами ограждающие конструкции могут быть собраны из панелей, либо поэлементно. Для того, чтобы был достигнут показатель необходимого предела распределения огня, а также древесина была максимально защищена от воздействия огня и температурного воздействия, ее также следует обработать материалами, придающими ей требуемые свойства.
IV степень. Знания отличаются несущими, а также ограждающими конструкциями, построенными из горючих, либо трудногорючих материалов. Для защиты от воздействия огня могут быть использованы плитные, листовые материалы, а также штукатурка. Элементы покрытий не должны отвечать тем или иным требованиям в плане огнестойкости, а также пределу распространения огня. Тем не менее, элементы чердачного покрытия при необходимости могут подвергаться обработке от воздействия как высоких температур, так открытого огня.
IVа степень. Одноэтажные здания, имеющие каркасную конструктивную схему. Элементы самого каркаса чаще всего из стальных конструкций, не имеющих специальной защиты. Ограждающие конструкции постройки строятся с использованием негорючих материалов, либо материалов, имеющих специальный горючий утеплитель (например, из профилированного железа).
V степень. Под эту категорию попадают те постройски, несущие и ограждающие конструкции которых могут иметь произвольный показатель огнестойкости и предела распространения огня. Никаких других требований к ним не предъявляется.

Как определить необходимое количество воды для пожаротушения

На количественный показатель влияют определенные факторы:

количество этажей на объекте;
объем и общая площадь зданий, а также их планировка;
класс огнеопасности общего здания и отдельных его частей;
количество присутствующих там людей.

Анализируя все эти составляющие, выбирается оптимальный водный источник, который может быть искусственным или естественным, а также тип пожарного водопровода, который может быть как самостоятельным, так и объединенным с другими видами водопроводов (применяемых для производственных и хозяйственных нужд).

Существует показатель минимальной водной потребности, составляющий 5 литров в секунду. Этот показатель увеличивается в зависимости от этажности сооружения, количества живущих на определенной территории людей и возможности возгорания в нескольких точках одновременно. Если число проживающих в поселении не превышает 50000 человек, то максимальный показатель потребления водного раствора для локализации очага возгорания составляет 35 литров в секунду

Если речь идет о больших населенных пунктах, где проживает более 500000 человек, то берется во внимание показатель от 80 до 100 литров в секунду на каждое место возгорания при учете одновременного начала пожара в трех местах

Определение требуемого количества стволов и отделений

Количество стволов на тушение определяют по формулам:

$$\large N_{ст}^{т} = \frac{Q_{тр}^{т}}{q_{ст}} \tag{26}$$

$$\large N_{ст}^{з} = \frac{Q_{тр}^{з}}{q_{ст}} \tag{27}$$

где, Q_трз — расход воды на защиту (л/с), N_стз — количество стволов на защиту.

Общее количество стволов на тушение пожара и защиту смежных объектов будет равно:

$$\large N_{ст}^{общ} = N_{ст}^{т} + N_{ст}^{з} \tag{28}$$

Количество отделений, которые необходимо вызвать на пожар, определяют исходя из тактических возможностей их боевых расчетов. Практически количеств отделений находят делением требуемого расхода огнетушащего вещества на расход, который может подать одно отделение (один боевой расчет).

$$\large N_{отд} = \frac{Q_{тр}}{Q_{отд}} \tag{29}$$

Количество отделений можно рассчитывать также по формуле:

$$\large N_{отд} = \frac{N_{ст}}{N_{ст.отд}} \tag{30}$$

где N_ст и N_ст.отд — соответственно требуемое количество стволов на тушение и количества стволов, которое может подать одно отделение.

В большинстве случае, как показала практика, одно отделение может подать на тушение горящих и защиту соседних объектов не более 14-20 л/с воды. Поэтому при решении задачи, безотносительно к какому-либо гарнизону, эти величины принимаются как средние.

На водоисточники устанавливают не всю технику, которая прибывает на пожар, а такое ее количеств, которое обеспечивало бы подачу расчетного расхода, т.е.

$$\large N_{н} = \frac{Q_{тр}}{0,8Q_{н}} \tag{31}$$

где Q_н — подача насоса, л/с.

Такой оптимальный расход проверяют по принятым схемам боевого развертывания с учетом длины рукавных линий и расчетного количества стволов. В любом из указанных случаев, если позволяют условия (в частности, насосно-рукавная система), боевые расчеты прибывающих подразделений должны использоваться для работы от уже установленных на водоисточники автомобилей.

Это не только обеспечит использование техники на полную мощность, но и ускорит введение сил и средств на тушение пожара.

Расход воды в трубопроводе: факторы

Для того, чтобы самостоятельно выполнить вычисление расхода воды в трубопроводе, необходимо знать те факторы, которые обеспечивают проходимость воды в трубопроводе.

Главные из них — это степень давления в водоводе и диаметр сечения трубы. Но, зная лишь эти величины, не получится с точностью вычислить расход воды, поскольку он зависит также от таких показателей, как:

Длина трубы. С этим все понятно: чем больше ее длина, тем выше степень трения воды о ее стенки, поэтому поток жидкости замедляется.
Материал стенок труб также немаловажный фактор, от которого зависит скорость потока. Так, гладкие стенки трубы из полипропилена дают наименьшее сопротивление, нежели сталь.
Диаметр трубопровода – чем он меньше, тем выше будет сопротивление стенок движению жидкости. Чем уже диаметр, тем более невыгодным является соответствие площади наружной поверхности внутреннему объему.
Срок эксплуатации водопровода. Мы знаем, что с годами трубы из стали подвергаются воздействию коррозии, а на чугунных образуются известковые отложения. Сила трения о стенки такой трубы будет существенно выше. К примеру, сопротивление поверхности ржавой трубы выше новой из стали в 200 раз./li>
Изменение диаметра на разных участках водовода, повороты, запорные фитинги или арматура значительно снижают скорость водного потока.