Противопожарни помпени инсталации за високи сгради

Спринклерните системи доказаха своята ефективност и надеждност при ограничаването и гасенето на пожари. Още от въвеждането на този вид пожарозащита на сгради надеждният източник на водоснабдяване на спринклерната инсталация се оказа не по-малко важен от нея самата. Един изпитан метод за водоснабдяване на спринклерни инсталации е с помощта на противопожарни помпи и противопожарни резервоари.

Противопожарната помпа заработва автоматично в резултат на спад на налягането в спринклерната инсталация, след като някоя спринклерна глава се отвори и се задейства. След сигнал на клапанa за налягане, контролерът на помпената група принуждава двигателя на помпата да заработи, за да бъде подадена вода към спринклерната глава.

Проектантът  на спринклерната инсталация определя необходимия приток на вода и напор за пожарогасене. Извършва се избор на помпа със съответното оборудване, което има характеристики, подбрани така, че да съответстват на конкретната спринклерна инсталация.

Противопожарните помпи могат да бъдат задвижвани по два начина - с електромотор или с дизелов двигател. Много системи за противопожарно водоснабдяване използват и двата вида помпи, конфигурирани като работна и резервна помпа. Когато на обекта няма възможност за осигуряване на електрозахранване за противопожарните помпи, за предпочитане е те да са с дизелови двигатели. Друга опция са генераторите за захранване на електромоторите на противопожарните помпи.

Помпите, захранващи спринклерни пожарогасителни системи, подават вода на техните контролно-сигнални клапани (КСК), а оттам и на разпределителната тръбна мрежа. Помпата засмуква вода от противопожарен резервоар, оразмерен така, че да осигури достатъчен обем за захранване на спринклерната инсталация в продължение на 60 до 90 минути в зависимост от категорията на пожароопасност на помещенията, в които има такава инсталация.

Високи сгради
В големите градове все по-често се строят високи сгради. Височината на същите расте постоянно, тъй като земята там става все по-скъпа. Ако в такава висока сграда бъде изградена спринклерна инсталация, захранвана от само един вертикален противопожарен водопроводен клон, по-ниско разположените зони на инсталацията ще трябва да са оборудвани със съоръжения за понижаване на напора, тъй като той е разчетен да осигурява минималния необходим напор на най-високо разположената и най-отдалечената спринклерна глава.

Помпите също трябва да са с много високи напори, за да осигурят необходимото налягане за най-високо разположените части на спринклерната инсталация. Това означава, че наляганията в най-ниските зони на инсталацията ще станат по-високи от тези, които компонентите ще могат да издържат.

Обичайните процедури за инсталиране на спринклерни инсталации в случая не могат да бъдат приложени и поради това изпълнителят е принуден да монтира редуцир вентили или да въведе зониране на спринклерната инсталация, за да избегне свръхвисоки напори на по-ниските етажи.

Тъй като използването на редуцир вентили не се препоръчва в такива случаи от противопожарните строително-технически норми, а нормите за проектиране на спринклерни инсталации изискват такива вентили да се предвиждат в проектите само в случай на абсолютна необходимост, зонирането остава най-правилният метод за решаване на този проблем.

Европейският стандарт EN12845 постановява, че максималната височина на една зона на спринклерна инсталация следва да е 45 м. За да бъдат спазени тези изисквания при вече избрана противопожарна помпа, тя трябва да е една, но да е многостъпална и с много напорни щуцери. Тя има по един напорен щуцер за всяко свое стъпало, като отделните й стъпала осигуряват противопожарно водоснабдяване на различни зони на спринклерната инсталация.

Видове помпи
Най-често използваните видове помпи за захранване на спринклерни инсталации са центробежни с едностранно засмукване и с разделен корпус. Тези помпи могат да препомпват течности с висок коефициент на полезно действие (КПД) и се предлагат с най-различни дебити и напори.

Те се използват за противопожарно водоснабдяване както на сгради със средна пожароопасност като училища, магазини, хотели, болници и офис помещения, така и на силно пожароопасни сгради и производства като складове и производствени цехове.

Центробежната помпа с едностранно засмукване засмуква вода откъм предната си страна и изхвърля препомпаната вода отгоре. След това хоризонтално разделеният й корпус поема водата и я насочва настрани. Тези помпи могат да се използват, когато нивото на водата в резервоара е под кота ос помпа, но един от най-популярните начини за постигане на висок напор е с вертикални турбинни помпи.

Помпа за поддържане на напора
За да се предотврати включването на основната противопожарна помпа вследствие на незначителни колебания на напора в спринклерната инсталация, може да бъде монтирана специална помпа с електрически двигател, която да бъде свързана със системата.

Тя е оборудвана с автоматично стартово оборудване и може да спира и да се стартира в отговор на сигнали от клапанa за налягане, монтиран на главния колектор на спринклерната инсталация. Дебитът и напорът на тази помпа са малки, така че в случай на сериозна загуба на налягане в спринклерната инсталация да може да се включи основната противопожарна помпа.

Спринклерни инсталации със спринклерни глави ESFR
Развитието в областта на технологиите на спринклерните глави повишава изискванията към противопожарните помпи, захранващи специални видове спринклерни инсталации. Спринклерите ESFR (Early Suppression Fast Response - ранно потискане, бърз отклик) са разработени през 90-те години за защита на най-често използваните системи за съхранение.

Преди това складовете са оборудвани със спринклерни инсталации, монтирани на стелажите и под тавана, но ESFR спринклерите елиминират необходимостта от спринклери за стелажи и създават решение, което изисква само спринклери, монтирани под тавана.

Поради естеството на спринклерната глава ESFR, принципът на проектиране и експлоатационните й характеристики се различават от тези на конвенционалната спринклерна инсталация. Разработен е и стандартът LPC technical bulletin (TB209), който определя изискванията и препоръките за изграждане на спринклерни инсталации с ESFR спринклери.

TB209 определя специални изисквания, които са приложими само когато се използват ESFR спринклери. TB209 определя и критериите за избор на помпи, приложими само когато се използват ESFR спринклери.

Фабрично асемблирани помпени станции
Пакетни предварително асемблирани помпени станции се предлагат все по-масово от много търговски вериги на клиенти, които предпочитат фабрично изградените помпени станции. Повечето промишлени предприятия също намират предимства при изграждането на помпения пакет в заводски условия и държат на този тип конфигурация на тяхната помпена станция.

Пакетът изисква помпите да бъдат монтирани в специален корпус с всички необходими тръби, кранове, клапани, тестови тръби, решетки, отвори в стените, отопление и осветление, които нормално се вграждат на една конвенционална помпена станция, изградена на място.

Предварително асемблираните противопожарни помпени станции са проектирани съобразно приложимите противопожарни норми, а където е необходимо - и съобразно националните строителни стандарти. Заради многобройните си предимства, асемблираната и тествана фабрично помпена станция вече е много по-удобна за внедряване, както от крайния потребител, така и от изпълнителя.

Предварително асемблираната станция се разтоварва и монтира на предварително излят бетонов фундамент. Изпълнителят просто трябва да анкерира и закрепи неподвижно помпената станция на фундамента, да й подаде електрозахранване и да свърже тръбните връзки. Този метод значително съкращава времето за изграждане на помпена станция на място и позволява на изпълнителя да насочи вниманието си към други части на инсталацията.

Проблеми с проектирането
През последните няколко години се наблюдава значително увеличаване на строежите на високи многоетажни сгради, създаващи проблеми на пожарната охрана, която не може да осигури достатъчно напор за пожарогасене за тях. Тръбите на автоматичната пожарогасителна система в тези сгради също не могат да издържат напора, необходим за препомпване на водата от кота ±0,00 до най-високите етажи.

Тази граница обикновено се достига, когато височината на сградата надвиши 122-153 м. На тази височина вече става практически неосъществимо в случай на пожар да бъдат евакуирани всички обитатели на сградата. Сградата трябва да има самостоятелно решение за защита от пожар и обитателите й следва да бъдат защитени на място. Затова надеждността на пожарозащитните системи е от критично значение.

Съображенията, свързани с напора, създадени от сградите с различна етажност, имат за резултат това, че противопожарните помпи често пъти се свързват последователно. Така се осигурява захранване с вода на високо разположени спринклерни зони във високи сгради.

За последователния начин на свързване на помпи е характерна присъщата му понижена надеждност. На теория помпите, свързани последователно, могат или да са в непосредствена близост една до друга, или да са на различни етажи.

Вертикалното разполагане на втората и третата помпа съответно на втория и третия етаж намалява смукателния напор и напора на нагнетателния щуцер на помпата, която е по-ниско разположена. Но при това разположение всяка повреда на противопожарна помпа на по-ниска зона има за резултат загуба на пожарозащита за всички зони над нея.

Когато помпите са разположени на едно и също ниво, евентуален отказ от стартиране на помпа за по-ниска зона няма да има за резултат поява на кавитация на помпите за по-високи зони. Ако помпите са на различни етажи, отказът на помпа за по-ниска зона може да стане причина за кавитация и евентуална повреда за помпите над нея.

За преодоляване на този сравнително рядък случай е необходимо взаимно свързване на смукателите на помпите. Освен това, когато помпите са на едно и също ниво, тази за по-висока зона ще може да осигури вода за пожарогасене и за спринклерната инсталация от по-висока зона, дори когато помпата за по-ниска зона откаже.

Изпитването на противопожарните помпи е по-сложно, когато те са монтирани на различни етажи, тъй като са необходими повече хора за провеждане на тестовете.

Нещо повече - макар че изглежда, че разполагането на помпи на различни етажи ги прави по-малко уязвими на повреда, на практика е обратното, защото така те са зависими една от друга. Вероятността от блокиране на първата помпа (а оттук и всички останали) е една и съща и при двата начина на компановка на противопожарните помпи - последователно свързване на същите на едно и също ниво или на много нива.

Ако помпите са различни нива, има допълнителна възможност за повреждане на някоя помпа за по-висока зона. Изискването последователно свързаните помпи да са в едно и също помпено помещение гарантира, че квалифицираният персонал ще може да реагира и да прави оценка на работата на помпите по време на пожар.

Отпада необходимостта от комуникация между служители, намиращи се в различни помпени помещения, когато се извършва оценка на противопожарните помпи. Така е възможно взаимното свързване на управляващото окабеляване на противопожарните помпи и по този начин се подобрява надеждността на системата.

Когато помпите са на един и същ етаж, повредата на помпа за по-ниска зона няма да има за резултат поява на кавитация и впоследствие - на повреда на помпите за по-високи зони, които първата захранва. Последователното свързване на помпите в едно и също помпено помещение намалява сложността на връзката с противопожарната охрана и предлага допълнителни варианти за пожарникарите, които трябва да осигурят вода за спринклерната инсталация на сградата.

Когато последователно свързани помпи са разположени на по-горни етажи на сградата, те често пъти нямат връзка с противопожарната охрана. Тогава помпата за по-високата зона, която може да е недостъпна за противопожарната охрана и не може да се стартира ръчно, е единствената, която осигурява вода за спринклерните инсталации на горните етажи на сградата.

При вертикално разполагане на противопожарните помпи е трудно да се намери място за отвеждане на водата от тестовете на помпите, намиращи се на по-високи етажи в сградата. Според новите стандарти за високи сгради, тази вода може да бъде отведена обратно в резервоара за водоснабдяване.

Вертикалното последователно свързване на противопожарни помпи създава някои уникални проблеми, водещи до затрудняване на поддръжката и други проблеми. При сервизна поддръжка на по-ниско разположена помпа, по-горните помпи трябва да се изключат. Бързото включване в действие на противопожарните помпи в случай на пожар по време на експлоатационна поддръжка е много трудно, когато помпите са на различни етажи и асансьорите може да не работят.

Накратко, противопожарните помпи за високи сгради трябва да са разположени в едно и също помпено помещение по следните причини: улеснява се противопожарната охрана при реакция на пожар и при мониторинг на противопожарните помпи; опростява се поддръжката на противопожарните помпи и включването им в действие в случай на извънредна ситуация, възникнала по време на техническа поддръжка на същите; гарантира се по-висока надеждност срещу преднамерени повреди на противопожарните помпи; предотвратява се възникването на кавитация в смукателните тръбопроводи на по-високо разположените помпи в случай на отказ от стартиране на по-ниско разположена помпа; опростява се изпитването на противопожарните помпи и се намаляват разходите за него.