Высотные здания представляют собой одни из самых сложных задач при проектировании противопожарной защиты. В отличие от малоэтажных или промышленных сооружений, где требования к давлению и расходу воды умеренные, высотным зданиям требуются мощные пожарные насосы точного размера, чтобы вода доходила до верхних этажей с достаточным давлением. Правильный выбор пожарного насоса имеет решающее значение не только для безопасности, но и является фундаментальным требованием для соответствия таким стандартам, какНФПА 20и местные пожарные нормы.
В этом руководстве объясняется, как правильно подобрать пожарный насос для высотных зданий, и рассматриваются ключевые аспекты проектирования, расчеты и этапы обеспечения соответствия, обеспечивающие надежную противопожарную защиту.
В высотном здании основная проблема заключается впреодоление вертикальной потери давленияиз-за высоты конструкции. Когда вода поднимается по системе трубопроводов, потери на трение и подъем значительно снижают давление. Без пожарного насоса подходящего размера верхние этажи могут не получать достаточного давления или потока для эффективной работы спринклеров и шланговых клапанов во время пожара.
Задача пожарного насоса заключается в повышении давления в системе водоснабжения здания (часто в муниципальной магистрали, резервуаре или резервуаре) для удовлетворения требований системы противопожарной защиты. В высотных зданиях одного пожарного насоса не всегда может быть достаточно — инженеры часто используют комбинациюподкачивающие насосы, зоны давления и редукционные клапаныдля обеспечения баланса системы.
Чтобы правильно подобрать пожарный насос для высотного здания, на ранних этапах процесса проектирования необходимо определить несколько важных параметров:
Скорость потока определяет, сколько воды система должна подавать во время пожара. Это значение зависит оттип системы противопожарной защиты— спринклеры, стояки или их комбинация.
Требования к спринклерной системе:Определяется расчетной плотностью (галлонов в минуту/фут²) и зоной покрытия.
Спрос на стояк:Обычно 500 галлонов в минуту для самого удаленного стояка плюс 250 галлонов в минуту для каждого дополнительного стояка, максимум до 1000 галлонов в минуту (согласно NFPA 14).
Конечный требуемый поток обычно представляет собойсумма потребностей в спринклерах и стояках, или то, что больше.
На давление влияют высота здания, потери на трение и системные требования. Это гарантирует, что вода выходит из самой высокой и удаленной спринклерной головки с достаточным остаточным давлением — обычно100 фунтов на квадратный дюйм (6,9 бар)для стояковых систем.
Формула для расчета необходимого давления:
Общее давление = потеря высоты + потери на трение + требования к давлению в системе
Потеря высоты:0,433 фунта на квадратный дюйм на фут высоты (или 10 м ≈ 1 бар).
Потери на трение:Зависит от размера трубы, длины и скорости потока.
Системные требования:Минимальное остаточное давление на самом удаленном выходе (согласно NFPA 14/13).
После расчета общего требуемого давления вычтите доступное давление источника воды, чтобы определитьПолезное давление, которое должен обеспечить пожарный насос.
NFPA 20: Стандарт установки стационарных насосов для противопожарной защиты.содержит подробные рекомендации по выбору и установке пожарных насосов. Ключевые соображения NFPA 20 включают в себя:
Выбор типа насоса:Горизонтальный разъемный корпус, вертикальная турбина, вертикальный линейный или с торцевым всасыванием.
Номинальный расход и давление:На основе максимальной потребности системы в самой удаленной точке.
Ограничение давления:Общее давление взбивания (условие отсутствия потока) не должно превышать 140 % номинального давления.
Резервирование:Для очень высоких зданий или критически важных объектов рекомендуется использовать несколько насосов или зон давления для обеспечения надежности.
Давайте рассмотрим упрощенный пример, чтобы понять, как определение размера работает на практике.
Предположим, что здание40 историйвысокий, примерно400 футов (122 метра)высокий.
400 футов × 0,433 фунтов на квадратный дюйм/фут =173 фунтов на квадратный дюйм(потеря высоты).
Потери на трение = 20 фунтов на квадратный дюйм
Требуемое остаточное давление на верхнем выходе = 100 фунтов на квадратный дюйм.
Требуемое общее давление = 173 + 20 + 100 = 293 фунтов на квадратный дюйм.
Если городской водопровод обеспечивает давление 60 фунтов на квадратный дюйм, то:
Полезное давление = 293–60 = 233 фунта на квадратный дюйм.
Потребность в стояке = 1000 галлонов в минуту
Потребность разбрызгивателя = 500 галлонов в минуту
Выберите большее значение →1000 галлонов в минуту
Пожарный насос, рассчитанный на1000 галлонов в минуту при 233 фунтах на квадратный дюйм(около 16 бар).
В этом случаеГоризонтальный разборный или вертикальный турбонасос с дизельным приводомподойдет в зависимости от помещения и источника воды.
Различные типы пожарных насосов подходят для различных планировок зданий и источников воды:
Горизонтальный насос с разъемным корпусом:Самый распространенный тип для высотных зданий; надежный и простой в обслуживании.
Вертикальный турбинный насос:Идеально, когда источник воды находится ниже уровня земли, например, резервуар или резервуар.
Вертикальный линейный насос:Компактный и малогабаритный, часто используется в зданиях средней этажности или в ограниченных насосных помещениях.
Концевой всасывающий насос:Лучше всего подходит для небольших систем или вспомогательных зон.
При выборе типа насоса учитывайте такие факторы, какместо для установки, тип привода (электрический или дизельный) и доступность для обслуживания.
Для очень высоких башен (более 50 этажей или 200 метров) использование одного насоса нецелесообразно из-за избыточного давления на нижних уровнях. Вместо этого система разделена назоны давления, каждый со своим насосом и редукционными клапанами.
Нижняя зона:Подается непосредственно от главного пожарного насоса.
Промежуточная зона(ы):Подача осуществляется подкачивающими насосами или редукционными клапанами.
Верхняя зона:Может потребоваться дополнительный насос на промежуточном этаже.
Такой подход помогает поддерживать безопасное и постоянное давление во всей системе, не перегружая ни один насос или секцию трубопровода.
Хотя безопасность является главным приоритетом, энергоэффективность и стоимость жизненного цикла также важны при проектировании высотных пожарных насосов. Слишком большой размер насоса может привести к чрезмерному давлению, перерасходу энергии и преждевременному износу компонентов системы.
Чтобы оптимизировать эффективность:
Сопоставьте номинальную рабочую точку насоса сфактическое проектное требование системы.
Включитежокейский насосдля поддержания давления в режиме ожидания и предотвращения ненужных запусков пожарного насоса.
Использоватьклапаны сброса давленияиприводы с регулируемой скоростью (VFD)где разрешено управлять колебаниями давления.
После выбора насоса необходима правильная установка и тестирование, чтобы убедиться, что рабочие характеристики соответствуют проектным замыслам:
Выравнивание и фундамент:Надежный монтаж с правильным выравниванием снижает вибрацию и продлевает срок службы насоса.
Системные трубопроводы:Следуйте рекомендациям NFPA 20 относительно длины всасывающего и нагнетательного трубопровода и фитингов.
Тестирование производительности:Проведите приемочные испытания при расходе 100 %, 150 % и 0 % (отток) для подтверждения номинальной производительности.
Доступ для обслуживания:Обеспечьте достаточное пространство для осмотра и ремонта.
Регулярные проверки, техническое обслуживание и испытания в соответствии сНФПА 25обязательны для поддержания оперативной готовности.
Избегая следующих ошибок, можно предотвратить дорогостоящие изменения конструкции или снижение производительности:
Игнорирование потерь высотыв высоких зданиях.
Предполагая постоянное городское давление водыбез проверки.
Учет потерь на трениев длинных или сложных трубопроводных системах.
Выбор насосов исключительно по мощностивместо фактических потребностей в расходе и давлении.
Невозможно обеспечить резервированиедля ответственных объектов или высотных сооружений.
Выбор пожарного насоса для высотного здания требует тщательного баланса между гидравлическими характеристиками, соответствием стандартам NFPA 20 и практическими соображениями проектирования. Точно рассчитав требования к расходу и давлению, выбрав правильный тип насоса и при необходимости разделив систему на зоны давления, проектировщики могут обеспечить надежную противопожарную защиту всей конструкции.
Пожарный насос хорошего размера — это сердце высотной системы противопожарной защиты, обеспечивающее уверенность, безопасность и соответствие требованиям, когда это важнее всего.
