В опубликованных материалах о системе мусороудаления в высотных зданиях в числе прочих проблем довольно редко рассматриваются вопросы противопожарной защиты указанных систем. На примере созданной полностью автоматической установки пожаротушения в системах мусороудаления многоэтажных жилых домов подробно освещаются особенности, принципы реализации таких требований, реальные проблемы и пути их решения.
Системы удаления бытовых отходов (СУБО) очень уязвимы в пожарном отношении. Это прежде всего объясняется наличием значительной горючей нагрузки и доступностью источников воспламенения, а проще говоря, человеческим фактором. Основными причинами пожаров в СУБО являются брошенные в мусоропровод незатушенные окурки, детская шалость с огнем и поджоги. Однако следует признать, что противопожарная защита СУБО как неотъемлемой части здания недостаточно обеспечена прежде всего нормами и правилами.
Если даже устранить существующие противоречия в СНиП, ТСН (МГСН), НПБ и СП, предлагаемые в них меры не решают существующих проблем. Статистика по Москве свидетельствует о том, что число возгораний в мусоропроводах из года в год растет и в 2007 г. составило 1812 случаев (28,4% от общего количества пожаров в жилых домах).
Самыми опасными факторами пожаров в СУБО являются дым и сопутствующие токсичные продукты сгорания, распространяющиеся с большой скоростью по всем этажам здания. Следовательно, крайне важно максимально сократить время обнаружения и повысить эффективность тушения пожара.
Поэтому была разработана, сертифицирована (проведены лабораторные и сертификационные испытания, в том числе натурные на жилом объекте) и успешно реализована на ряде объектов, как вновь строящихся, так и уже существующих, принципиально новая автоматическая установка водяного пожаротушения (АУПТ) в СУБО жилого дома. Эта установка изначально предназначена для применения в мусоропроводах жилых многоэтажных зданий высотой от 5 до 25 этажей, но вполне может быть использована и на других объектах. АУПТ могут оборудоваться мусоропроводы как металлические, так и выполненные из других материалов. Следует отметить, что использование АУПТ не приводит к значительному удорожанию системы мусороудаления по сравнению с традиционной конструкцией здания (такое условие было принято изначально в качестве необходимого задания на проектирование).
В настоящее время такие установки запроектированы и эксплуатируются в жилых зданиях Москвы по ул. Мироновская, 18, Народного Ополчения, 50, гостинице «Арарат-Парк Хайат», Клинической больнице №12 и на других объектах, а также в Санкт-Петербурге, Волгограде, Уфе.
Работа установки основана на аспирационном принципе определения наличия продуктов горения на раннем этапе. Такой принцип достаточно широко применяется в различных отраслях, например в атомной промышленности. Процессу возникновения открытого пламени с резким повышением температуры обычно предшествует достаточно длительный процесс тления с образованием большого количества дыма и увеличением концентрации СО. Таким образом, оказалось возможным фиксировать факт возгорания на 25-30% ранее времени начала открытого горения.
В зависимости от различных условий (высоты здания, наличия засоров в стволе мусоропровода) время обнаружения пожара составляет 35-145 с.
В состав установки (рис. 1) входит контрольно-пусковой узел (КПУ), магистраль для удаленного забора газовоздушной смеси и распределительная магистраль с оросителями.
Воздухозаборная магистраль предназначена для удаленного забора проб воздуха (газовоздушной смеси). В шкафу КПУ, который располагается на верхнем техническом этаже, находится извещатель аспирационный пожарный, посредством которого забираются пробы воздуха из мусоросборнои камеры и нескольких точек в стволе мусоропровода (рис. 2). Количество точек зависит от высоты здания (длины ствола мусоропровода). Воздух проходит через газоанализатор, посредством которого оценивается концентрация наличия продуктов горения и угарного газа в воздухе (газовоздушной смеси) в мусорокамере и стволе. Такой анализ позволяет обнаружить возгорание на ранних стадиях, ещё до появления огня.
Первоначально в качестве аспирационного извещателя были использованы серийные извещатели дымовые и газовые, реагирующие на твердые фракции (продукты горения -дым, сажа, частички копоти) и угарный газ. В дальнейшем для повышения надежности установки стали оснащаться аспирационным извещателем нового поколения, которые помимо твердых фракций и угарного газа реагируют и на повышение температуры.
Рис. 1. Схема установки пожаротушения в СУБО многоэтажного жилого дома
Установка комплектуется воздушным фильтром, который отсекает твердые частички пыли, пропуская лишь составляющие дыма, что позволяет избежать ложных срабатываний АУПТ. Фильтр способен работать без обслуживания год и более. Однако, поскольку нормативные документы рекомендуют производить очистку и дезинфекцию ствола мусоропровода и мусоросборной камеры один раз в месяц, производить проверку состояния КПУ и очистку воздушных фильтров следует совместно с очисткой и дезинфекцией СУБО.
Рис.2. Шкаф КПУ
Рис. 3. Карта орошения в стволе мусоропровода оросителем ЗВН-5, установеленным: а — на боковой стенке; б — на верхней площадке загрузочного клапана
Для контроля запыленности воздушных фильтров используются датчики скорости воздушного потока.
При обнаружении повышенной концентрации дыма, угарного газа в анализируемых пробах воздуха подается команда на открытие нормально закрытого электромагнитного (соленоидного) клапана.
При этом проверяется наличие требуемого давления (напора) на входе и выходе КПУ. В результате вода посредством подающего трубопровода направляется в ствол мусоропровода и мусорокамеру, где расположены дренчерные оросители (щелевые, эвольвент-ные). Оросители обеспечивают не только тушение возгорания, но и эффективное осаждение продуктов горения. Время тушения заранее программируется.
При тушении пожара производится непрерывный анализ содержания продуктов горения и угарного газа в воздухе; как только концентрация снизится до определенной величины, подается команда на закрытие электромагнитного клапана и подача воды прекращается.
Для тушения используется дренчерная водяная система пожаротушения, которая в отличие от спринклерной водо-наполненной представляет собой сухотруб, т. е. может эксплуатироваться и при отрицательной температуре. Кроме того, спринклерная система пожаротушения срабатывает только при определенной температуре, например 53, 58 или 78°С в зависимости от установленного замка клапана, что приводит к задержке тушения и распространению дыма по этажам здания.
Достоинство данной дренчерной системы состоит еще и в том, что для тушения возгорания применяется тонкораспыленная вода (в зарубежной литературе принят термин «water mist» — «водяной туман»).
Рис. 4. Установка оросителей и всасывающего устройства в загрузочном клапане
Преимуществом подачи тонкораспыленной воды по сравнению с традиционными системами является то, что при примерно одинаковой эффективности пожаротушения количество используемой воды в несколько раз меньше. В стволе мусоропровода установлены щелевые оросители оригинальной конструкции, разработанные специально для использования в данной установке. В этом случае создается плотная водяная завеса и процесс осаждения продуктов горения в стволе происходит более эффективно. Карта орошения в стволе мусоропровода показана на рис. 3. Кроме того, следует учитывать, что поскольку дренчерные щелевые оросители установлены в стволе на нескольких уровнях, подача воды производится почти одновременно в трех или более точках.
Оросители устанавливаются в верхней части загрузочного клапана приема мусора ствола мусоропровода и располагаются по высоте ниже всасывающего устройства (рис. 4, 5).
Первоначально предполагалось, что дренчерные щелевые оросители будут установлены в стволе мусоропровода через один этаж, однако на практике оказалось, что в этом нет необходимости. Практический опыт показал, что в металлическом стволе мусоропровода зданий высотой до 25 этажей дренчерные оросители достаточно устанавливать в трех точках: первый либо второй жилой этаж, средний жилой этаж и верхний жилой этаж здания. Хотя по желанию заказчика количество оросителей может быть увеличено.
Необходимость в увеличении числа дренчерных оросителей в стволе мусоропровода появляется в том случае, если данный ствол имеет достаточно большую протяженность и при этом выполняется не из металла, а, например, из асбестоцементных труб. В этом случае ствол характеризуется, во-первых, большим числом стыков, а во-вторых, допуски самих стыков гораздо больше, что увеличивает риск засора ствола в результате застревания мусора в районе стыков и соответственно риск возгорания мусора в стволе.
Рис. 5. Врезка магистралей в ствол мусоропровода
В этом случае увеличение числа оросителей может быть оправданно. Одновременно наличие АУПТ позволяет компенсировать отступление от требований по сохранению целостности конструкции ствола мусоропровода Е 45.
Следует еще раз подчеркнуть, что аспирационная система определяет не только факт наличия продуктов горения в пробах воздуха, но и позволяет оценить их концентрацию. Если продукты горения в анализируемой пробе воздуха обнаружены, но их концентрация ниже некоторого заданного порогового значения, система выдает предупреждающий сигнал, но подачи тушащего вещества (воды) не происходит. Если концентрация продуктов горения в анализируемой пробе превысила пороговое значение, выдается управляющий сигнал, по этому сигналу срабатывает электромагнитный клапан и вода подается на дренчерные оросители. Через определенный период времени подача воды прекращается. После некоторого промежутка времени вновь производится анализ газовоздушной смеси, и если её концентрация осталась на прежнем значении (процесс горения продолжается), вновь повторяется цикл подачи воды. Система продолжает работать в таком цикличном режиме до момента ликвидации возгорания.
Режимы тушения могут быть перепрограммированы. Длительность цикла тушения может составлять 0,5; 1; 2; 5; 10; 20 мин с последующим восстановлением контроля защищаемого объекта либо непрерывно, без возврата КПУ в режим периодического контроля защищаемого объекта (ручной пуск).
Если показания извещателей позволяют классифицировать ситуацию как пожар, то помимо сигналов на подачу тушащего раствора выдается сигнал внешнего оповещения в центральный диспетчерский пункт. Соединение с оборудованием центрального диспетчерского пункта для повышения надежности и снижения затрат выполнено на уровне «сухих контактов».
Рис. 6. Функциональная схема УПТ
Кроме того, система может быть запущена в работу принудительно, посредством ручного включения.
Помимо аспирационного извещателя для повышения надежности системы устанавливаются датчики, реализующие сервисные функции — контроль давления воды в системе, защита от протечек и т. д., а также контроль состояния внутренних цепей. В случае каких-либо сбоев выдается соответствующий аварийный сигнал на внешнее оповещение. Характер неисправности отображается на световой индикации.
Электропитание установки осуществляется от двух источников. Это внешнее электропитание — обычная электросеть 220 В 50 Гц потребляемой мощностью не более 100 Вт, а также аккумуляторная батарея 12 В 2,3 Ач, которая позволяет работать системе при отключении внешнего электропитания до 24 ч. При этом может быть до трех срабатываний (трех циклов работы) установки в режиме подачи тушащего состава. При необходимости емкость аккумуляторной батареи может быть увеличена от 7 до 12 Ач.
Практика показывает, что противопожарный водопровод зачастую принудительно отключается в процессе эксплуатации здания, имеют место и другие нарушения норм и требований пожарной безопасности. В связи с этим при проектировании установки автоматического пожаротушения была предусмотрена возможность её подключения к хозяйственно-питьевому водопроводу. В зданиях повышенной этажности и высотных зданиях (более 17 этажей) противопожарный водопровод и хозяйственно-питьевой водопровод, как правило, закольцованы, и тем самым наличие воды гарантируется.
Рассмотрим далее функциональную схему построения установки и алгоритм её работы. Основной узел — контрольно-пусковой узел АУПТ (КПУ УПТ). Он состоит из блока сигнализации и управления (БСУ) и узла управления водой (УУВ).
БСУ построен на базе прибора приемоконтрольного охранно-пожарного «Пикет» (ППКОП), посредством которого производится опрос аспирационного извещателя, анализ состояния КПУ и выработка управляющих сигналов.
КПУ работает следующим образом (см. функциональную схему на рис. 6). Газовоздушная смесь посредством насадок Н1-Н4 забирается из мусоросборной камеры и нескольких точек в стволе мусоропровода и подается в ас-пирационный извещатель А2. Посредством соответствующих датчиков производится анализ газовоздушной смеси по трем параметрам — температуре, концентрации дыма и концентрации угарного газа. В первой модели для повышения надежности было установлено два дымовых извещателя и один газовый.
По требованиям, сформулированным в НПБ 88-2001* «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования», система должна включаться в работу при срабатывании не менее двух датчиков, что и было реализовано в данной установке. Сигналы от датчиков поступают в приемоконтрольный охранно-пожарный прибор (ППКОП) А1. Если поступает один сигнал, срабатывания установки не происходит, но через клеммный блок Х1 выдается соответствующий предупреждающий сигнал, а на самом устройстве загорается световой индикатор «Пожар 1». Если же сигналы поступают от двух или более извещателей (датчиков), то вырабатывается сигнал тревоги, на устройстве загорается световой индикатор «Пожар 2» и через модуль сопряжения A3 подается сигнал на открытие электромагнитного вентиля YV1. Происходит заполнение дренчерного водопровода и орошение посредством щелевых дренчерных оросителей ЩН1-ЩНЗ (в стволе мусоропровода) и эвольвентного дренчерного оросителя ОД1 (в помещении мусоросборной камеры).
Величина задержки между началом заполнения и началом орошения определяется располагаемым давлением в хозяйственно-питьевом или противопожарном водопроводе здания. Данные параметры являются критическими для нормальной работы установки. Эксплуатирующая организация должна гарантировать минимальное рабочее давление не менее 0,5 атм при расходе воды от 1,5 л/с при применении минимального количества оросителей.
Предварительно вода очищается от твердых механических загрязнений сетчатым фильтром тонкой очистки Ф1. Давление воды до и после электромагнитного (соленоидного) вентиля контролируется датчиками давления НР1 и НР2. Кроме того, имеется возможность визуального контроля посредством манометров МН1 и МН2. Если в режиме подачи тушащего состава один из этих датчиков выдает сигнал, соответствующий отсутствию давления воды, система останавливается и выдается сигнал аварии. Для защиты от протечки воды, например в случае нарушения герметичности электромагнитного вентиляб предусмотрен дренаж, а уровень воды контролируется устройством контроля жидкости УКУЖ1.
В случае необходимости (до срабатывания элементов автоматики) персонал может самостоятельно приступить к тушению возгорания в системе мусороудаления, открыв обводной шаровой кран КШВ2, расположенный в шкафу управления КПУ.
Установка пожаротушения «Пульс-01», разработанная в соответствии с действующей нормативно-технической документацией, рекомендована к применению в общественных и жилых зданиях (заключение Государственной экспертизы проектов МЧС России от 18.06.2006 г.).
В. Д. ОМЕЛЬЧЕНКО, заместитель директора, Научно-технический комплекс НПО «Пульс»
Источник: Журнал «Жилищное строительство»