Что такое к фактор спринклера
Что такое k-фактор оросителя?
Разберемся что такое k-фактор и как его конвертировать в коэффициент производительности оросителя, чтобы не было конфликта с методикой гидравлического расчета по СП 5.13130
Сталкивались ли вы с проблемой при гидравлических расчетах с импортными оросителями? В технической документации на них нет такого параметра, как коэффициент производительности оросителя. Но зато есть k-фактор. Что с ним делать и как его использовать, чтобы считать по формуле в приложении В СП 5.13130?
Фрагмент приложения В СП 5.13130.2009
Давайте начнем с начала и разберемся откуда вообще берутся k-фактор и коэффициент производительности.
Расход реальной жидкости из отверстия описывается формулой Торричелли:
где Q – расход;
μ – коэффициент сжатия струи (выбираем из таблицы 1)
ω – площадь отверстия
g – ускорение свободного падения
H – давление жидкости.
Для любого оросителя с неизменяемой конфигурацией проточной части большая часть формулы – является условно константой (т.е. неизменной величиной). Чтобы не писать длинный многочлен – его назвали k-фактором оросителя.
k-фактор – это характеристика проточной части оросителя
Внимательный читатель скажет: “Стоп! Как могут быть k-фактором и коэффициентом производительности одним и тем же, если в технической документации на российские оросители они имеют разные численные значения?”
Откроем техническую документацию на любой ороситель и проверим. Действительно, цифры разные
Фрагмент паспорта оросителя
Вся разница в единицах измерения:
Разумеется коэффициент производительности можно переводить в k-фактор и наоборот. Выведем поправочный коэффициент:
Чтобы скомпенсировать поправочный коэффициент в формуле из п. В.2.2 СП 5.13130.2009 – принимаем переводной коэффициент 189,7.
Если вы привыкли считать по формуле из приложения В СП 5.13130, но у вас импортный ороситель с k-фактором, например 115, то для того, чтобы получить коэффициент производительности делим 115 на 189,7.
Если вы хотите считать с помощью k-фактора, то все расходы должны измеряться в л/мин, а давления – в барах. При этом из формулы нужно убрать лишний поправочный коэффициент:
Для спринклера важно не только то, как разбрызгивается вода, но и сколько ее разбрызгивается, и, естественно, на какую площадь. Кажется всё очень сложным, но потом это становится задачкой для устного счета.
Все приведенные расчеты являются поверочными, то есть не могут использоваться для расчета установок. Все данные даны для примера.
Если говорить «для блондинок» (да простят меня блондинки), для западных производителей К-фактор говорит о том, сколько литров в минуту (LPM) при давлении перед ним в 1 бар(1бар ≈ 0,1Мпа ≈ 1Атм ) может пропустить данный спринклер при своем открытии через свое отверстие.
Выходит это из формулы Q = K√P
Где Q расход воды из спринклера в литрах в минуту
P – давление перед спринклером.
К-фактор зависит от диаметра выходного отверстия спринклера и определяется опытным путем фирмой производителем при испытаниях спринклеров.
Из этого уравнения получаются два следствия:
1. При давлении перед спринклером в 1 бар, расход воды будет численно равен К-фактору (так как корень из единицы равен единице)
2. Если мы поднимем давление вдвое, то расход воды спринклера (то есть количество воды, которое будет подано в зону пожара) увеличится только в 1,4 раза. То есть бесконечно повышать давление, надеясь потушить пожар большим количеством воды не получится.
Если вам, вдруг, встретился странный К-фактор типа 6,1, то для его расчета использовались галлоны в минуту (GPM) и давление фунт на дюйм (PSI).
Стандартная защищаемая площадь одного спринклера равна 9 квадратных метров (может быть и больше – смотрите в паспорте производителя).
Пусть у нас спринклер с К-фактором 80 и при давлении в 1 бар расход воды Q через этот один спринклер будет тоже 80 литров в минуту.
Если мы разделим наш расход воды Q на 9 квадратных метров, то получим плотность орошения 80/9 = 8,9 мм в минуту на квадратный метр.
Обратили внимание, откуда-то появились миллиметры.
Просто литры, разлитые на полу представить сложно, а вот толщину слоя воды – гораздо проще. Слой воды толщиной в 1мм на квадратном метре равен одному литру по объему. Поэтому американцы заменяют литры на миллиметры – сразу понятно, что наш спринклер за минуту на полу образуется слой воды почти 9мм толщиной.
Российский аналог данного коэффициента – коэффициент производительности измеряется в литрах в секунду при давлении в 1 МПа. Для его использования применяется немного другая формула:
Хорошие расчеты должны давать хорошие ответы. Ну, получили мы расход воды из спринклера, смысл-то в этом?
Расход воды нам нужен, чтобы определить адекватность противопожарной защиты и проверить, а тот ли насос нам поставили. Напомню, здесь мы используем поверочные расчеты (которые позволяют грубо проверить адекватность системы), а не проектные. Для проектных расчетов необходимо обращаться к соответствующим стандартам.
Давайте посмотрим, что нам советует стандарт NFPA 13:
Обращаемся к таблице стандарта
и видим, что для нашего уровня риска Ordinary 2 такая плотность орошения 8,9 не нужна. Таблица дает разрешенный диапазон от 6,1 до 8,1 мм/мин на квадратный метр.
То есть мы можем спокойно снизить давление воды в пожарной сети и уменьшить расход воды, купить насос меньшей производительностью. Тем самым мы купим насос подешевле, да и убыток от воды в случае пожара у нас станет меньше. Что мелочиться, уменьшим давление сразу вдвое.
Тогда расход воды на одном спринклере будет Q = 80√0,5 = 80х0,7 = 56,7 литров в минуту
Плотность орошения будет 56,7 литров в минуту / 9 м2 = 6,3 мм в минуту на м2. В требуемый интервал попадаем.
С верхней шкалы плотности орошения спускаемся вертикально вниз до пересечения с линией риска Ordinary 2 и поворачиваем направо по горизонтали. Приходим к размеру защищаемой площади (примерно, 350 м2).
То есть, для адекватной противопожарной защиты нам необходимо, чтобы воды хватило для одновременной работы 39 (350м2/9м2) спринклеров на площади в 350м2.
Умножая количество спринклеров на расход – получаем требуемое количество воды для адекватной противопожарной защиты.
39 спринклеров х 56,7 литров в минуту = 2212 литров в минуту или 133 м3 в час.
Согласно этой таблице, площадь может быть гораздо меньше, всего 139м2, если мы повысим плотность орошения до 8,1 мм в минуту на м2.
Видите, американский стандарт предлагает нам диапазон площадей и плотности орошения, что позволяет выбрать наиболее оптимальный пожарный насос и по производительности и по давлению.
Старый российский стандарт определял группу помещений (первая для магазинов и вторая для цеха), давал единственно разрешенное значение интенсивности орошения 0,08 л/(с*м2) либо, для цеха 0,12 л/(с*м2), максимальную площадь, контролируемую одним спринклером в 12м2 и расчетную площадь 120 или 240м2 соответственно.
Чтобы сравнить российский и американский стандарт, давайте переведем всё в одни единицы, учитывая, что в минуте 60 секунд:
0,08 л/(с*м2) = 4,8мм в минуту на квадратный метр
0,12 л/(с*м2) = 7,2мм в минуту на квадратный метр
Тогда можно воспользоваться американской таблицей.
Получается, с точки зрения американских стандартов, мы недооцениваем пожарную опасность торговых центров ни по воде, ни по защищаемой площади (наверное, поэтому у нас так хорошо горят торговые центры). А вот пожарную опасность механического цеха, что мы, что американцы, оцениваем, приблизительно, одинаково.
Посмотрим, что там с пожарными насосами по российским стандартам.
В первом случае у нас расчетная площадь 120м2 умножаем на разрешенную интенсивность орошения в 0,08 л/(с*м2) и еще раз умножим на 3600 секунд (в часе). Получаем производительность насоса равна 34,6м3 в час.
Во втором случае производительность насоса будет: 240м2 х 0,12 л/(с*м2) х 3600 = 103,7 м3.
Получается в насосах у нас совсем худо: для магазина в российских стандартах производительность насосов почти в 4 раза меньше, а для механического цеха – почти на 25% ниже.
Почему? Дешевле же при строительстве!
У нас, почему-то не любят учитывать, что пожары высокой интенсивности, то есть которые выходят за возможности спринклерных систем их потушить были раньше каждым вторым пожаром в промышленности.
При интенсивном пожаре создаются исключительно сильные потоки восходящего воздуха и, в результате этого, вода из обычных спринклеров не будет достигать огня – капли воды будут превращаться в пар слишком далеко от горящей поверхности или от источника пожара.
Получается парадокс: при возгорании у нас сработал первый спринклер. С расширением пожара откроются дополнительные спринклеры, а первый – окажется прямо над огнем. Чем больше откроется спринклеров, тем меньшее количество воды будет доходить до центра пожара и тем менее будет контроль над пожаром.
Современные технологии, высотные пожарные склады требовали спринклеры с большей производительностью, вода должна разбрызгиваться большими каплями, чтобы они долетали до места пожара.
В результате появились спринклерные головки с отверстиями гораздо больше чем ½ дюйма (12мм). К-фактор у спринклеров стал достигать 180, затем 240, а сейчас и 360.
Проектировщики противопожарных систем, наконец, смогли предложить адекватную защиту для стеллажных складов, складов пластика и резины и для множества других случаев.
В тоже время производители предлагают новые и новейшие варианты спринклерных головок, из которых основными являются следующие:
Спринклер быстрого срабатывания (Quick Response Sprinkler)
Спринклерная головка со сверхчувствительным плавким элементом и с минимальной тепловой инерцией. В результате, 740С головка будет срабатывать приблизительно в шесть раз быстрее чем обычный спринклер. Эти головки называются спринклерами быстрого срабатывания и могут применяться во многих случаях, но для их установки необходимы профессиональные специальные знания.
Крупнокапельный спринклер (Large Drop Sprinkler)
Современные системы для хранения товаров часто представляют из себя склады со стеллажами, которые могут достигать до 30метров высоты. Пожар на складах стеллажного хранения производит очень высокое выделение тепла и имеет очень быстрое развитие (до 9 метров по вертикали вверх), так что он быстро превышает тушащие способности спринклерной системы. Узкие проходы и вытяжное пространство между стеллажами создает «эффект вытяжной трубы», с тепловыми струями бегущими по поверхности стеллажей со скоростью свыше 50км в час.
Спринклеры быстрого срабатывания и раннего подавления
(Early Suppression Fast Response (ESFR) Sprinkler)
Компания Factory Mutual Research первой скомбинировала преимущества спринклеров быстрого срабатывания с преимуществами крупнокапельных спринклеров. В результате этого появился спринклер быстрого срабатывания и раннего подавления. Эти спринклера обеспечивают защиту в соответствии с их названием: они срабатывают быстрее чем стандартные головки с тем же температурным диапазоном и распыляют воду каплями большого размера, что обеспечивает быстро подавление горения.
Эти головки предлагают громадные преимущества в подавлении суперсложных пожаров, особенно в стеллажах, но эти системы должны проектироваться и устанавливаться профессионалами.
Релейный спринклер (On-Off Sprinkler)
Сейчас изредка можно встретить релейные спринклеры. Эти спринклеры автоматически восстанавливаются после того, как пожар будет потушен. Вода распыляется, когда температурный порог головки превышен, а когда температура от огня будет ниже предопределенной, головка автоматически выключается при помощи биметаллического замка.
Такие релейные спринклеры должны использоваться с величайшей тщательностью и только с одобрения страховщика имущества. Релейные спринклеры отключаются автоматически – в то время как в стандартных спринклерных системах именно человек определяет, что что пожар был потушен и водоснабжение системы можно отключить.
Страховщики хотят предсказуемые стандартные системы, так как их надежность доказана. Они будут разрешать использование этих релейных спринклеров только для очень специальных условий, и то только в ограниченных местах и в ограниченном количестве.
Устройство и принцип работы спринклерного пожаротушения, нормы установки
Спринклерные системы пожаротушения – это автоматические средства тушения возгорания. Оросители создают завесу из огнетушащего вещества (ОТВ), локализуя и ликвидируя пожар.
Нормы по эксплуатации систем спринклерного типа:
Что такое спринклерная система
Спринклерные автоматические системы пожаротушения (АСПТ) представляют собой магистраль и разводку трубопроводов, содержащую под напором огнетушащее вещество или заполняемую ОТВ при обнаружении возгорания.
В охраняемом помещении создается разветвленная сеть, а на местах распыления вкручиваются специальные реагирующие на огонь, открывающие выход ОТВ самосрабатывающие водяные оросители – спринклеры.
Как работает спринклерная система
Суть работы АСПТ спринклерного типа состоит в выпуске огнетушащего состава на очаг возгорания. Система непрерывно готова к подаче ОТВ. Давление в трубах постоянное, создаваемое насосом-жокеем. Активируется выход воды спринклером – распылителем с тепловым замком.
Спринклерная система срабатывает и тушит этапами:
Для задействования спринклерной системы пожаротушения и основных насосов требуется реагирование двух датчиков последовательно:
K-фактор (K-Factor, Kfact)
K-фактор.
K-Factor, Kfact – англ.
K-фактор – это параметр, который характеризует нелинейность нагрузки, т.е. количество гармонических искажений, вносимых потребителем в электросеть.
В отличие от КНИ, который также является нелинейной характеристикой, при вычислении К-фактора большее значение имеют высшие гармоники тока, вызывающие тепловые потери в силовых трансформаторах. Фактически К-фактор – это коэффициент увеличения потерь в трансформаторе за счет нелинейности нагрузки.
Существуют специализированные трансформаторы, позволяющие работать при повышенных K-факторах нагрузки. Они являются более эффективными и безопасными и рекомендованы для использования на ответственных объектах.
Известная независимая компания Underwriters Laboratories Inc. (UL), США занимающаяся сертификацией безопасности технических продуктов, признала потенциальные опасности / риски аварий, происходящих вследствие использования стандартных трансформаторов с нелинейными нагрузками. Была предложена рейтинговая система, показывающая возможность трансформатора питать гармонические нагрузки. В качестве оценочного параметра был выбран К-фактор, оценки изложены в стандарте UL1561.
«К-факторные трансформаторы» проектируются для уменьшения нагрева токами высших гармоник, вызванных нелинейными нагрузками (см. таблицу ниже). К-фактор – это параметр, характеризующий способность трансформатора выдерживать гармонические составляющие в рамках заданных стандартом температурных пределов и класса изоляции трансформатора.
Пример 2. Типовые значения K-фактора различных видов нагрузок
Спринклерные оросители: основные модели, их модификации и ТТХ
Спринклерные оросительные головки – это дренчерные оросители с герметично закрытым выходным отверстием, что полностью – по всей площади становится свободным при срабатывании/разрушении теплового замка, в качестве которого используют как легкоплавкие полиметаллические элементы, так и колбы из стекла, заполненные термочувствительной смесью, что легко разрушаются при четко заданных значениях температуры от воздействия продуктов процесса горения, горячего воздуха, поднимающихся над очагом возгорания.
Как заказчику – собственнику здания, инвестору, застройщику или субподрядной строительной организации, так и исполнителю – специализированному предприятию, выполняющему проектирование, монтаж, обслуживание автоматических установок пожаротушения (АУПТ), кроме стоимости, эффективности установленного оборудования, крайне важна надежность, гарантия того, что система не сработает при нормальных условиях эксплуатации.
Подобные устройства используются с конца XIX столетия, естественно, претерпев значительные изменения в конструктивных особенностях, материалах для изготовления, видах и типах, зависящих от того, где и для тушения чего будут использоваться:
Общего назначения
Монтируется на распределительных линиях (трубопроводах) водяного АУПТ, проложенных, как правило, по потолкам, реже – стенам защищаемых помещений.
Скрытые
Предназначены для установки заподлицо в подвесные/натяжные потолки или стеновые панели помещений с повышенными требованиями к отделке, дизайну интерьера. Поэтому отверстия в потолках/стенах дополнительно закрываются термочувствительными декоративными крышками. Кроме того, существуют углубленные, потайные способы установки спринклерных оросителей, применяемые в аналогичных целях.
Для пенного пожаротушения
Используются для защиты помещений с высокой пожарной опасностью, наличием ЛВЖ, ГЖ, полимерной, резинотехнической продукции – производств, цехов, участков, складов.
Для водяных завес
Защищающих открытые строительные, технологические проемы, арки, атриумы зданий; разделяющие помещения большой площади на противопожарные отсеки.
Для установок пожаротушения
Подбор спринклерного оросителя, походящего по техническим характеристикам, осуществляется на стадии проектирования на основании расчетов необходимого расхода воды, производительности системы, времени на пожаротушение. Как проектирование, монтаж, наладку, так и обслуживание, замену, ремонт оборудования спринклерных водяных/пенных АУПТ имеют право осуществлять только предприятия/организации, имеющие действующие лицензии МЧС России, допуски СРО (проектирование).
Пенные и водяные
Стоит разобраться, чем вызвано такое предпочтение, например, перед дренчерными оросителями, также довольно часто используемыми в составе водяных, пенных АУПТ.
Ответ будет таким:
И в этих случаях само устройство, принцип, тактика срабатывания спринклерной АУПТ таковы, что вскроется только поврежденное оконечное устройство, нанеся минимальный материальный ущерб собственнику/арендатору, «удар по нервам» дежурному персоналу, специалистам обслуживающей организации, но без заливания водой или пеной полной площади защищаемого помещения со всем его содержимым, как это происходит, например, при работе дренчерных установок или порошком – порошковых систем, принося несоотносимые последствия.
Схема работы спринклерной системы
Технические характеристики
Существуют различные производители оборудования АУПТ, в числе которых спринклерные оросители. Технические характеристики некоторых из них приведены ниже:
Спринклерный ороситель Tyco
Спринклерный ороситель Viking
Спринклерный ороситель Гефест
Кроме этих инновационных изделий, группа компаний «Гефест» производит также большой спектр спринклерных оросителей общего назначения традиционных/стандартных конструктивных решений.
Исходя из многообразия конструкций корпуса, розетки/насадки-распылителя, технических характеристик, вариантов исполнения только трех производителей спринклерных оросителей, можно сделать вывод, что специалистам проектной, монтажной, обслуживающей организации будет несложно выбрать оптимальный вариант для любого помещения от производственного цеха, склада до картинной галереи или музея.
Устройство
Устройство спринклерного оросителя
Температура срабатывания спринклерных оросителей
Они отличаются по температуре срабатывания, которая начинается от 57 0 С. Стандарты цветов, которые придерживаются все производители спринклеров в разных странах мира.
Температура срабатывания спринклерных оросителей
Дополнительно стоит отметить, что капсулы отличаются по толщине. Быстро срабатывающие капсулы изготавливаются с толщиной стенки около 3 мм, капсулы стандартного реагирования от 5 мм.