Свободные напоры в наружных водопроводах в свете требований Федерального закона № 123 от 22.07.2008 г

С 1 мая 2009 г. вступили в силу требования пожарной безопасности, изложенные в Федеральном законе № 123 от 22.07.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Требования пожарной безопасности к противопожарному водоснабжению поселений отражены в статье 68 Федерального закона. Авторами приводится подробный расчет и обоснование свободных напоров в наружных водопроводах в соответствии с требованиями Федерального закона №123, а также СП 8.13130-2009.

Since May, 1st, 2009 the requirements of fire safety stated in the Federal law №123 from 22.07.2008 «Technical regulations about requirements of fire safety» have come into force. Requirements of fire safety to fire-prevention water supply of settlements are reflected in article 68 of the Federal law. Authors of article result detailed calculation and a substantiation of free pressures in external water pipes according to requirements of the Federal law №123, and also the arch of rules 8.13130-2009 ^∗ .

^∗ Kochkin A.J., Belousov O.G., Dudin D.G. Free pressures in external water pipes in the light of requirements of the federal law № 123 from 22.07.2008.

Известно, что системы наружного водоснабжения должны подавать воду под требуемым напором. Для обеспечения требуемого напора насосов необходимо преодолеть потери напора на местные и линейные сопротивления, поднятия воды на требуемую высоту, а также создание свободного напора у наиболее удалённого пожарного гидранта.

В соответствии с «Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности» (ТРоТПБ), принятого Федеральным законом от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (п. 14 ст. 68), минимальный свободный напор в сети противопожарного водопровода низкого давления населённого пункта (на уровне поверхности земли) при пожа- ротушении должен приниматься не менее 10 м. То же требование предъявляет п. 4.4 СП 8.13130-2009: минимальный свободный напор в сети водопровода населённого пункта должен приниматься при одноэтажной застройке не менее 10 м, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. Тем не менее, максимальный свободный напор в сети водопровода не должен превышать 60 м. Поэтому для водопроводной сети низкого давления справедливо следующее выражение:

10 м ≤ Н св ≤ 60 м. (1)

Изобразим положение пьезометрических линий при заборе воды из пожарного гидранта в сети низкого давления (рис. 1).

h р = n ×S р ×Q²

Н ст = S н ×Q²

Н св ≥ 10 м

\mm\

Рис. 1. Схема к определению величины свободного напора в водопроводе низкого давления

Нормативная величина свободного напора 10 м позволяет преодолеть гидравлические сопротивления в пожарном гидранте и колонке, а также в напорно-всасывающих рукавах, водосборнике и попасть воде самотёком в рабочую полость насоса. Далее требуемый напор создаёт пожарный насос.

Следует отметить, что в крупных городах и населённых пунктах величина свободного напора намного больше, чем 10 м. Это позволяет производить забор воды на тушение пожара без насоса, а непосредственно от пожарной колонки.

Кроме водопровода низкого давления, в ТРоТПБ регламентируются требования по величине свободного напора в водопроводе высокого давления. В настоящее время новыми нормативными правовыми документами предъявляются более строгие требования, чем было ранее. Проведём анализ устаревших и новых требований нормативных документов.

Необходимо определить величину свободного напора для водопровода высокого давления. До принятия ТРоТПБ и соответствующих сводов правил требования к свободным напорам излагались в п. 2.30 СНиП 2.04.02-84*, в котором говорилось: «Свободный напор в сети противопожарного водопровода высокого давления должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10 м при полном расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания». Более того в п. 2.29 написано, что «противопожарный водопровод следует принимать низкого давления, противопожарный водопровод высокого давления допускается принимать только при соответствующем обосновании». В примечании к этому пункту указывается «для населённых пунктов с числом жителей до 5 тыс. чел., в которых не предусматривается профессиональная пожарная охрана, противопожарный водопровод дол- жен приниматься высокого давления».

В первую очередь необходимо определить полный расход воды на пожаротушение для населённого пункта численностью менее 5 тыс. чел. До 2009 г. расходы воды на наружное пожаротушение определялись по табл. 5 СНиП 2.04.02-84 * . Обращаясь к этой таблице, мы увидим, что для населённого пункта с числом жителей свыше 1000 до 5000 человек расход на наружное пожаротушение составляет 10 л/с, как для двухэтажной застройки, так и для зданий большей этажности. Поэтому для расчёта принимаем величину расхода на наружное пожаротушение 10 л/с.

Далее следует отметить, что в водопроводе высокого давления напор, необходимый для тушения пожара непосредственно от пожарных гидрантов, создаётся специальными пожарными насосами, которые установлены на насосной станции. При этом в водопроводе высокого давления стационарные пожарные насосы должны быть оборудованы устройствами, обеспечивающими пуск насосов не позднее чем через 5 мин после подачи сигнала о возникновении пожара. В данном случае на пожарный гидрант устанавливается пожарная колонка и уже от неё прокладываются пожарные рукава с пожарными стволами (рис. 2). При этом в расчёт принимают пожарные рукава непрорези-ненные длиной 120 м, диаметром 66 мм и два ствола с насадками диаметром 19 мм с расходом по 5 л/с каждый, чтобы обеспечивался нормативный расход воды на наружное пожаротушение.

h р

Н ств

Z зд

Н св = 28 + Z зд

/77777"

////// ////////////////////// ////////////////

ttiiittilM 'липе

■kWUll ПИШИ "lllllll ■UUlln .........

l _р.л = 120 м

Рис. 2. Схема подачи воды при водопроводе высокого давления

Свободный напор на пожарном гидранте в водопроводе складывается из потерь напора в гидранте hг и пожарной колонке hк, потерь напора в рукавной линии hр, напора на пожарном стволе Нств, и высоты подъёма воды на крышу здания Zзд. Это условие можно записать следующим выраже- нием:

Н св = h г + h к + h р + Н ств + Z зд ,   (2)

Потери напора на пожарном гидранте определяем по формуле:

hг = Sг ⋅ Q2 = 0,002 ⋅ 402 = 3,2 м, где Sг = 0,002 – сопротивление пожарного гидранта по ГОСТ 8220-85; Q – максимальный расход, который можно получить из пожарного гидранта.

Потери напора на пожарной колонке:

hк = Sк ⋅ Q2 = 0,003391 ⋅ 302 = 3,05 м, где Sк = 0,003391 – сопротивление пожарной колонки по ГОСТ Р 53250-2009; Q – максимальный расход, который можно получить из пожарной колонки.

Потери напора в рукавной линии определяются по формуле: h р = n ⋅ S р ⋅ Q² = 6 ⋅ 0,077 ⋅ 5² = 11,55 м, где n = 6 – количество рукавов в линии длиной 120 м; S р = 0,077 – сопротивление пожарного рукава [Абросимов Ю.Г., 2005, с. 95, табл. 4.5].

Напор на пожарном стволе определяем по формуле:

Н = S н ⋅ Q ² = 0,634 ⋅ 5² = 15,85 м, где S н = 0,634 – сопротивление насадки ствола диаметром 19 мм [Абросимов Ю.Г., 2005, с. 223]; Q – расход из пожарного ствола, 5 л/с.

Окончательно получим:

Н св = 3,2 + 3,05 + 11,55 + 15,85 + Z зд .

Таким образом, величина свободного напора для водопровода высокого давления для получения компактной струи не менее 10 м будет определяться следующим выражением:

Н св = 33 + Z зд .           (3)

После выхода в свет ТРоТПБ и СП требования к водопроводу высокого давления изменились. В поз. 15 ст. 68, ТРоТПБ и п. 4.4 СП 8.13130.2009 говорится: «…Минимальный свободный напор в сети противопожарного водопровода высокого давления должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 20 м при максимально необходимом расходе воды на пожаротушение и расположении пожарного ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания».

Поэтому необходимо провести расчёты и обосновать величину свободного напора для получения компактной струи не менее 20 м.

Для получения компактной струи длиной не менее 20 м со ствола с насадкой 19 мм необходимо создать напор на пожарном стволе 35,6 м и расход 7,5 л/с [Абросимов Ю.Г., 2005, табл. 6.5, с. 262].

Потери напора в рукавной линии:

h р = 6 ⋅ 0,077 ⋅ 7,5² = 26 м.

Подставим полученные значения в формулу (2) и получим:

Н св = 3,2 + 3,05 + 26 + 35,6 + Z зд .

Отсюда следует, что свободный напор в водопроводе высокого давления можно определить следующим выражением:

Н св = 67,85 + Z зд . (4)

Из формулы (4) видно, что величина свободного напора выходит за рамки нормативного максимального напора в сети объединённого водопровода, равный 60 м.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что водопроводы высокого давления целесообразно устраивать на предприятиях хранения и переработки лесоматериалов, а также переработки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей (ЛВЖ и ГЖ), электростанциях, где при пожаре требуются повышенные напоры и расходы воды. На этих промышленных объектах устраивается раздельный наружный противопожарный водопровод, от которого питаются стационарные лафетные стволы на вышках, роботизированные пожарные комплексы, кольца орошения и гидромониторы. Проектирование водопровода высокого давления для населенного пункта с числом жителей до 5000 человек экономически не целесообразно.