Коэффициент учитывающий утечки из сосудов

Ответственность за установку газового пожаротушения всегда несет проектировщик. Для успешной работы необходимо, прежде всего, правильно произвести расчеты. Гидравлические расчеты предоставляются производителями бесплатно, по запросу. Что касается других операций, то их проектировщик выполняет самостоятельно. Для более успешной работы приведем необходимые для расчетов формулы и раскроем их содержание

Для начала давайте разберемся с областями применения газового пожаротушения.

Прежде всего, газовое пожаротушение – это пожаротушение по объему, то есть потушить мы можем закрытый объем. Локальное пожаротушение тоже возможно, но только на углекислоте.

Расчет массы газа

Первым делом нужно выбрать газовое огне-тушащее вещество (как мы уже знаем, выбор ГОТВ – это прерогатива проектировщика). Этой теме была посвящена наша рубрика в № 2 журнала за 2010 г., поэтому останавливаться на данном этапе работ мы не будем.

Поскольку газовое пожаротушение является объемным, то соответственно основными исходными данными для его расчета будут длина, ширина и высота помещения. Зная точный объем помещения, можно посчитать массу газового огнетушащего вещества, необходимую для тушения этого объема. Расчет массы газа, который должен храниться в установке, производится по формуле:

где Мρ – масса ГОТВ, предназначенная для создания в объеме помещения огнетушащей концентрации при отсутствии искусственной вентиляции воздуха. Определяется по формулам:

• для ГОТВ – сжиженных газов, за исключением двуокиси углерода:

• для ГОТВ – сжатых газов и двуокиси углерода:

где Vр – расчетный объем защищаемого помещения, м3. В расчетный объем помещения включается его внутренний геометрический объем, в том числе объем системы вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления (до герметичных клапанов или заслонок). Объем оборудования, находящегося в помещении, из него не вычитается, за исключением объема сплошных (непроницаемых) строительных элементов (колонны, балки, фундаменты под оборудование и т.д.);

K1 – коэффициент, учитывающий утечки газового огнетушащего вещества из сосудов;
K2 – коэффициент, учитывающий потери газового огнетушащего вещества через проемы помещения;
ρ1 – плотность газового огнетушащего вещества с учетом высоты защищаемого объекта относительно уровня моря для минимальной температуры в помещении Tм, кг/м3, определяется по формуле:

ро – плотность паров газового огнетушащего вещества при температуре Tо = 293 К (20 °С) и атмосферном давлении 101,3 кПа;
Tо – минимальная температура воздуха в защищаемом помещении, К;
K3 – поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения объекта относительно уровня моря, значения которого приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009);
Cн – нормативная объемная концентрация, % (об.)

Значения нормативных огнетушащих концентраций Cн приведены в приложении Д (СП 5.13130.2009); Масса остатка ГОТВ в трубопроводах Mтр, кг, определяется по формуле:

где Vтр – объем всей трубопроводной разводки установки, м3;
рГОТВ – плотность остатка ГОТВ при давлении, которое имеется в трубопроводе после окончания истечения массы газового огнетушащего вещества Mр в защищаемое помещение;
Mбn – произведение остатка ГОТВ в модуле Мб, который принимается по ТД на модуль, кг, на количество модулей в установке n.

Результат

На первый взгляд может показаться, что слишком много формул, ссылок и пр., но на самом деле все не так сложно. Нужно вычислить и сложить три величины: массу ГОТВ, необходимую для создания огнетушащей концентрации в объеме, массу остатков ГОТВ в трубопроводе и массу остатков ГОТВ в баллоне. Полученную сумму умножаем на коэффициент утечки ГОТВ из баллонов (обычно 1,05) и получаем точную массу ГОТВ, необходимую для защиты конкретного объема Не забываем, что для ГОТВ, находящихся при нормальных условиях в жидкой фазе, а также смесей ГОТВ, хотя бы один из компонентов которых при нормальных условиях находится в жидкой фазе, нормативную огнетушащую концентрацию определяют умножением объемной огнетушащей концентрации на коэффициент безопасности 1,2

Сброс избыточного давления

Еще один очень важный момент – это расчет площади проема для сброса избыточного давления. Площадь проема Fc, м2, определяется по формуле:

где Pпр – предельно допустимое избыточное давление, которое определяется из условия сохранения и прочности строительных конструкций защищаемого помещения или размещенного в нем оборудования, МПа; Pа – атмосферное давление, МПа;
рв – плотность воздуха в условиях эксплуатации защищаемого помещения, кг/м3;
K2 – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,2;
K3 – коэффициент, учитывающий изменение давления при его подаче;
τпод – время подачи ГОТВ, определяемое из гидравлического расчета, с;
∑F – площадь постоянно открытых проемов (кроме сбросного проема) в ограждающих конструкциях помещения, м2 Значения величин Mp, K1, р1 определяются исходя из расчета массы ГОТВ Для ГОТВ – сжиженных газов коэффициент K3 = 1. Для ГОТВ – сжатых газов коэффициент K3 принимается равным

• для азота – 2,4;
• для аргона – 2,66;
• для состава “Инерген” – 2,44

Если значение правой части неравенства меньше или равно нулю, то проем (устройство) для сброса избыточного давления не требуется.

Для расчета площади проемов нам необходимо получить от заказчика данные по площади постоянно открытых проемов в защищаемом помещении. Конечно, это могут быть небольшие отверстия в кабель-каналах, вентиляции и т.д. Но следует понимать, что эти отверстия могут быть загерметизированы в дальнейшем, и поэтому для надежной работы установки (если нет видимых открытых проемов) лучше брать значение показателя ∑F = 0. Установка газового пожаротушения без клапанов сброса избыточного давления может только повредить эффективному тушению, а в некоторых случаях – привести к человеческим жертвам, например при открытии двери помещения.

Выбор модуля пожаротушения

С массой и площадью проема для сброса избыточного давления разобрались, теперь необходимо выбрать модуль газового пожаротушения. В зависимости от производителя модуля, а также физических и химических свойств выбранного ГОТВ определяется коэффициент заправки модуля. В большинстве случаев его значения находятся в диапазоне от 0,7 до 1,2 кг/л. Если получается несколько модулей (батарея модулей), то не забываем про п. 8.8.5 СП 5.13130: “При подключении двух и более модулей к коллектору (трубопроводу) следует применять модули одного типоразмера:

• с одинаковым наполнением ГОТВ и давлением газа-вытеснителя, если в качестве ГОТВ применяется сжиженный газ;
• с одинаковым давлением ГОТВ, если в качестве ГОТВ применяется сжатый газ;
• с одинаковым наполнением ГОТВ, если в качестве ГОТВ применяется сжиженный газ без газа-вытеснителя”.

Расположение модулей

После того как определились с количеством и типами модулей, необходимо согласовать с заказчиком место их расположения. Как ни странно, такой легкий на первый взгляд вопрос может вызвать множество проблем при проектировании. В большинстве случаев строительство серверных, электрощитовых и других подобных помещений ведется в сжатые сроки, поэтому возможны некоторые изменения в архитектуре здания, что негативно сказывается на проектировании, особенно на месте размещения модулей газового пожаротушения. Тем не менее при выборе места размещения модулей необходимо руководствоваться сводом правил (СП 5.13130.2009): “Модули могут располагаться как в самом защищаемом помещении, так и за его пределами, в непосредственной близости от него. Расстояние от сосудов до источников тепла (приборов отопления и т.п.) должно составлять не менее 1 м. Модули следует размещать как можно ближе к защищаемым помещениям. При этом их не следует располагать
в местах, где они могут быть подвергнуты опасному воздействию факторов пожара (взрыва), механическому, химическому или иному повреждению, прямому воздействию солнечных лучей”.

Трубная разводка

После определения места размещения модулей газового пожаротушения необходимо прорисовать трубную разводку. Она должна быть по возможности симметричной: нужно, чтобы каждый насадок был равноудален от магистрального трубопровода. Следует расставить насадки в соответствии с их радиусом действия.

У каждого производителя есть определенные ограничения по расстановке насадков: минимальное расстояние от стены, высота установки, размеры насадков и т.д., которые тоже нужно учитывать при проектировании.

Гидравлический расчет

Только после расчета массы ГОТВ, выбора места расположения модулей, прорисовки эскиза трубной разводки и расстановки насадков мы можем приступить к гидравлическому расчету установки газового пожаротушения. Громкое название “гидравлический расчет” скрывает под собой определение следующих параметров:

• расчет диаметра трубопроводов по всей длине трубной разводки;
• расчет времени выхода ГОТВ из модуля;
• расчет площади выпускных отверстий насадков.

За гидравлическим расчетом опять обращаемся к производителю установок газового пожаротушения. Существуют методики гидравлического расчета, которые были разработаны под определенного производителя модулей с заправкой определенного газового огнетушащего состава. Но в последнее время все большее распространение получает программное обеспечение, которое позволяет не только рассчитывать вышеописанные параметры, но и прорисовывать трубную разводку в графическом удобном интерфейсе, рассчитывать давление в трубопроводе и на насадке и даже указывать диаметр сверла, которым необходимо просверлить отверстия в насадках.

Конечно, все расчеты программа производит на основе введенных вами данных: от геометрических размеров помещения до высоты объекта над уровнем моря. Большинство производителей предоставляют гидравлические расчеты бесплатно, по запросу. Есть возможность и приобрести программу гидравлического расчета, пройти обучение и уже не зависеть от конкретного производителя.

Финиш

Ну что, все этапы пройдены. Осталось лишь оформить проектную документацию в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и согласовать проект с заказчиком.