Введение

Метод пожарной защиты – это комплексная система пожарной защиты.

Спринклерная система пожаротушения – это активный метод пожарной защиты, состоящий из системы водоснабжения, обеспечивающей необходимое давление и расход воды в систему трубопроводов, к которой подключены спринклеры. Изначально применявшиеся только на заводах и в крупных коммерческих зданиях, системы для домов и небольших строений теперь доступны по доступной цене. Спринклерные системы пожаротушения широко используются во всем мире, ежегодно устанавливается более 40 миллионов спринклерных головок. Спринклерные системы пожаротушения обычно разрабатываются как система спасения жизни, но не обязательно для защиты здания. В 96% случаев, когда пожар возникал в зданиях, полностью оборудованных спринклерными системами, он был потушен только спринклерами.

История

Леонардо да Винчи разработал систему опрыскивания в XV веке. Леонардо автоматизировал кухню своего покровителя, установив супер-печь и систему конвейерных лент. В результате череды ошибок, во время грандиозного банкета все пошло не так, и вспыхнул пожар. "Система опрыскивания сработала слишком эффективно, вызвав наводнение, которое смыло всю еду и значительную часть кухни". Амброз Годфри создал первую успешную автоматическую систему опрыскивания в 1723 году. Первая в мире современная система спринклеров была установлена в 1812 году в Королевском театре Друри-Лейн в Великобритании его архитектором Уильямом Конгривом и запатентована под номером 3606 в том же году. Устройство состояло из цилиндрического герметичного резервуара объемом 400 hogsheads (около 95 000 литров), питаемого от водопровода, который разветвлялся по всему театру. Серия небольших труб, отходящих от распределительного трубопровода, была проделана отверстиями, через которые в случае пожара выливалась вода. Фредерик Гриннелл усовершенствовал конструкцию Генри С. Пармали и в 1881 году запатентовал автоматический распылитель, названный в его честь. Он продолжал совершенствовать устройство и в 1890 году изобрел распылитель со стеклянным диском, по сути, такой же, как используется и сегодня. "До 1940-х годов спринклеры устанавливались почти исключительно для защиты коммерческих зданий, владельцы которых обычно могли компенсировать свои расходы за счет экономии на страховых взносах. Со временем противопожарные спринклеры стали обязательным оборудованием безопасности в некоторых частях Северной Америки, в определенных типах зданий, включая, помимо прочего, вновь построенные "больницы, школы, гостиницы и другие общественные здания". Этот закон требует, чтобы любой отель, конференц-зал или подобное учреждение, получающее федеральное финансирование (например, для проживания или проведения конференций и т.д.), соответствовало требованиям пожарной и другой безопасности. Наиболее заметным из этих требований является установка спринклерной системы. По мере того как все больше отелей и других общественных заведений модернизировали свои помещения для обслуживания правительственных посетителей, этот тип строительства стал фактическим отраслевым стандартом, даже если он прямо не предписывался местными строительными нормами. Если строительные нормы прямо не предписывают использование спринклеров, они часто делают их установку экономически выгодной опцией. Большинство строительных норм США допускают использование менее дорогих строительных материалов, увеличение площади этажей, более длинные эвакуационные пути и снижение требований к огнестойкости конструкций, оборудованных спринклерными системами. Следовательно, общая стоимость строительства часто снижается за счет установки спринклерной системы и экономии на других аспектах проекта по сравнению со строительством здания без спринклерной системы. В 2011 году Пенсильвания и Калифорния первыми в США приняли законы, требующие установки спринклерных систем во всех новых жилых домах. Однако Пенсильвания отменила этот закон позже в том же году. Многие муниципалитеты теперь требуют установки спринклеров в жилых домах, даже если это не требуется на уровне штата.

Европа

В Норвегии с июля 2010 года все новые жилые дома выше двух этажей, все новые отели, дома престарелых и больницы должны быть оборудованы спринклерными системами. В других скандинавских странах спринклерные системы требуются или вскоре будут требоваться в новых домах престарелых, а в Финляндии к 2010 году треть домов престарелых была оснащена спринклерами. Пожар в центре содержания нелегальных иммигрантов в аэропорту Схипхол (Нидерланды) 27 октября 2005 года унес жизни 11 задержанных и привел к оснащению спринклерными системами всех тюрем Нидерландов с аналогичной планировкой. Пожар в аэропорту Дюссельдорфа 11 апреля 1996 года, в результате которого погибли 17 человек, привел к оснащению спринклерными системами всех крупных немецких аэропортов. Большинство европейских стран также требуют установки спринклерных систем в торговых центрах, на крупных складах и в высотных зданиях. Возросший интерес и поддержка спринклерных систем в Великобритании привели к их более широкому распространению. Например, в школах правительство выпустило рекомендации в Building Bulletin 100 – руководстве по проектированию пожарной безопасности в школах, – согласно которым большинство новых школ, за исключением нескольких школ с низким уровнем риска, должны строиться с использованием спринклерной защиты. В 2011 году Уэльс стал первой страной в мире, где спринклерные системы обязательны во всех новых домах. Закон распространяется на новостройки, жилые дома и комплексы, а также на дома престарелых и общежития университетов. В Шотландии все новые школы, дома престарелых, защищенное жилье и многоквартирные дома оборудованы спринклерными системами. В Великобритании с 1990-х годов спринклерные системы признаны в строительных нормах (Англия и Уэльс) и шотландских строительных стандартах, и при определенных обстоятельствах наличие спринклерных систем рассматривается как альтернативное соответствие некоторым положениям кодексов. Например, наличие спринклерной системы обычно позволяет увеличить размеры пожарных отсеков и расстояние до пожарных выходов, а также снизить предел огнестойкости внутренних перегородок.

Операция

Каждый закрытый спринклер удерживается в закрытом состоянии либо теплочувствительной стеклянной колбой, либо двухкомпонентной металлической связкой, соединенной плавким сплавом. Стеклянная колба или связка удерживают "заглушку", которая действует как пробка, предотвращая течение воды, пока температура окружающей среды вокруг спринклера не достигнет заданной температуры срабатывания конкретной головки спринклера. В стандартной системе спринклерного пожаротушения с мокрой трассой каждый спринклер активируется независимо при достижении предварительно установленного уровня тепла. Таким образом, работают только спринклеры, расположенные вблизи очага пожара, обычно один или два. Это максимизирует давление воды над местом возникновения пожара и минимизирует повреждение здания водой. Активация спринклера обычно причиняет меньше ущерба от воды, чем струя из пожарного шланга (которая обеспечивает приблизительно 900 литров в минуту (250 американских галлонов в минуту)). Типичный спринклер, используемый в промышленных помещениях, расходует около 75–150 литров в минуту (20–40 американских галлонов в минуту). Однако типичный спринклер раннего подавления быстрого реагирования (ESFR) при давлении будет расходовать приблизительно…

Кроме того, спринклер обычно активируется в течение одной-четырех минут после начала пожара, в то время как пожарной службе обычно требуется не менее пяти минут для приема сигнала тревоги и прибытия на место пожара, и еще десять минут для установки оборудования и подачи струй воды на очаг возгорания. Это дополнительное время может привести к значительному увеличению масштаба пожара, требующему большего количества воды для тушения.

Мокрый труб

По большому счету, системы мокрого типа устанавливаются значительно чаще, чем все остальные типы спринклерных систем пожаротушения. Они также являются самыми надежными, поскольку имеют простую конструкцию, и основными рабочими компонентами являются автоматические спринклеры и (как правило, но не всегда) автоматический клапан контроля сигнализации. Автоматическое водоснабжение обеспечивает подачу воды под давлением в трубопровод системы. Ранее такие системы широко использовались в холодных регионах, однако после нескольких пожаров, которые не были потушены из-за спринклерных систем с чрезмерно высоким содержанием антифриза, регулирующий орган в США фактически запретил установку новых систем с антифризом. В США к старым системам с антифризом применяется срок действия до 2022 года. Эти меры регулирования значительно увеличили стоимость и ограничили выбор спринклерных систем, устойчивых к воздействию низких температур.

Потоп

Системы «залива» – это системы, в которых все спринклеры, подключенные к водопроводной сети, находятся в открытом состоянии, то есть теплочувствительный срабатывающий элемент удален. Эти системы применяются для защиты особых объектов, где существует риск быстрого распространения пожара, поскольку обеспечивают одновременное подачу воды на всю защищаемую площадь. Вода отсутствует в трубопроводе до момента срабатывания системы. Поскольку отверстия спринклеров открыты, в трубопроводе поддерживается атмосферное давление. Для предотвращения поступления воды в трубопровод под давлением водоснабжения используется «заливной клапан» (механически фиксируемый клапан) в соединении с водопроводной сетью. Это клапан, не требующий ручного возврата в исходное положение, и остается открытым после срабатывания. Поскольку теплочувствительные элементы, обычно присутствующие в автоматических спринклерах, удалены (что приводит к открытию головок спринклеров), заливной клапан открывается по сигналу от системы пожарной сигнализации, использующей пожарные извещатели. Тип устройства инициирования пожарной сигнализации выбирается в основном в зависимости от характера защищаемого объекта (например, предварительные спринклеры, дымовые извещатели, тепловые извещатели или оптические детекторы пламени). Устройство инициирования передает сигнал на панель пожарной сигнализации, которая, в свою очередь, подает сигнал на открытие заливного клапана. Активация также может осуществляться с помощью ручного пожарного извещателя электрического или пневматического типа, который передает сигнал на панель пожарной сигнализации для открытия заливного клапана.

Предварительные действия

Системы предварительного действия специализированы для использования в местах, где случайная активация особенно нежелательна, таких как музеи с редкими произведениями искусства, рукописями или книгами, а также центры обработки данных для защиты компьютерного оборудования от случайного выброса воды. Существует два основных подтипа систем предварительного действия: с одинарным и двойным перекрытием. Принцип работы систем с одинарным перекрытием аналогичен системам мокрого типа, за исключением того, что для них требуется предшествующее событие обнаружения пожара, обычно активация датчика тепла или дыма, перед тем как произойдет "действие" – подача воды в трубопровод системы путем открытия клапана предварительного действия, который является механически фиксируемым клапаном (то есть аналогичным клапану затопления). Таким образом, система фактически преобразуется из сухой в мокрую. Цель этого – уменьшить нежелательную задержку подачи воды к спринклерам, свойственную сухим системам. До обнаружения пожара, если сработает спринклер или в трубопроводной системе возникнет утечка, потеря давления воздуха в трубопроводе активирует сигнал тревоги. В этом случае клапан предварительного действия не откроется из-за потери давления надзора, и вода не поступит в трубопровод. Системы с двойным перекрытием требуют, чтобы перед "действием" – подачей воды в трубопровод системы – произошли как активация датчика тепла или дыма, так и срабатывание автоматического спринклера. Активация только датчиков пожарной сигнализации или только спринклеров без одновременного срабатывания другого не позволит воде поступить в трубопровод. Поскольку вода не поступает в трубопровод до срабатывания спринклера, системы с двойным перекрытием рассматриваются как сухие системы с точки зрения времени подачи воды и, соответственно, требуют большей расчетной площади.

Вода из пены

Система водяного пожаротушения с пенообразованием – это специализированная система, подающая смесь воды и концентрата пены с низким расширением, что приводит к образованию пенного распыла из спринклера. Такие системы обычно применяются для защиты особо опасных объектов, связанных с высокой пожарной нагрузкой, например, при наличии горючих жидкостей, как в авиационных ангарах.

Водяной спрей

Системы водяного распыления по своему принципу работы идентичны системам водяной завесы, но конфигурация трубопроводов и распылительных насадок разработана для защиты уникальных по форме опасностей, как правило, представляющих собой трехмерные компоненты или оборудование (в отличие от систем водяной завесы, предназначенных для покрытия горизонтальной площади пола помещения). Используемые насадки могут не быть сертифицированными спринклерами и обычно выбираются с учетом конкретной схемы распыления, соответствующей трехмерной форме защищаемого объекта (например, типичные схемы распыления – овальная, веерная, круговая, узконаправленная струя). Примерами объектов, защищаемых системами водяного распыления, являются электрические трансформаторы с масляной системой охлаждения или подшипники турбогенераторов. Системы водяного распыления также могут применяться для внешнего охлаждения поверхностей резервуаров, содержащих легковоспламеняющиеся жидкости или газы (например, водород). В этом случае водяное распыление предназначено для охлаждения резервуара и его содержимого с целью предотвращения разрыва/взрыва резервуара (BLEVE) и распространения пожара.

Водяной туман

Системы водяного тумана применяются для защиты от особых пожарных угроз. Этот тип систем обычно используется в случаях, когда возможно повреждение от воды или когда водоснабжение ограничено. NFPA 750 определяет водяной туман как водяное распыление с размером капель "менее 1000 микрон при минимальном рабочем давлении выходного отверстия распылителя". Размер капель можно регулировать, изменяя давление на выходе через распылитель фиксированного диаметра. Механизмы пожаротушения, обеспечиваемые системами водяного тумана, включают охлаждение, локальное снижение концентрации кислорода в пламени и экранирование теплового излучения. В процессе работы системы водяного тумана могут функционировать аналогично системам дренчерного, мокрого, сухого или предварительного действия. Отличие заключается в том, что в системе водяного тумана для распыления используется сжатый газ, который подается по трубопроводу спринклерной системы. В некоторых системах вместо сжатого газа используется насос высокого давления для повышения давления воды, что обеспечивает ее распыление при выходе из распылителя. Системы могут применяться локально или методом полного затопления, подобно системам пожаротушения чистыми агентами.

Клапан

Основные запорно-регулирующие клапаны в традиционных системах спринклерного пожаротушения обычно представляют собой большие шлюзовые клапаны типа "Внешний винт и ярмо" (OS&Y), иногда называемые клапанами с поднимающимся штоком, или дисковые затворы. Положение этих клапанов (открыто или закрыто) можно определить визуально. Для контроля положения этих клапанов, критически важных для общей безопасности здания, могут быть установлены датчики сигнализации.

Расходы и эффективность

В 2008 году стоимость установки спринклерных систем варьировалась от 0,31 до 3,66 доллара США за квадратный фут, в зависимости от типа и местоположения. Жилые системы, устанавливаемые при первоначальном строительстве дома и использующие муниципальное водоснабжение, в среднем стоили около 0,35 доллара США за квадратный фут. Системы могут быть установлены как при первоначальном строительстве, так и при модернизации существующих зданий. В некоторых населенных пунктах действуют законы, требующие установки спринклерных систем в жилых помещениях, особенно там, где отсутствует достаточное водоснабжение из муниципальных пожарных гидрантов ("пожарный расход"). По всей территории Соединенных Штатов одно- и двухсемейные дома, как правило, не требуют установки спринклерных систем, хотя именно в них происходит подавляющее большинство случаев гибели людей в результате пожаров. Жилые спринклерные системы относительно недороги (стоимость сопоставима с ковровым покрытием или напольной плиткой за квадратный фут), но требуют водопроводных труб большего диаметра, чем обычно устанавливаются в домах, поэтому модернизация часто оказывается экономически нецелесообразной. По данным Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA), ущерб от пожаров в отелях, оборудованных спринклерами, в среднем на 78% меньше, чем в отелях без них (в период с 1983 по 1987 год). NFPA сообщает, что средний ущерб от пожара в зданиях со спринклерами составил 2300 долларов США, по сравнению со средним ущербом в 10 300 долларов США в зданиях без спринклеров. Однако, при чисто экономическом сравнении это не дает полной картины; необходимо учитывать общие затраты на установку и расходы, связанные с ложными срабатываниями. NFPA заявляет, что "не имеет данных о пожарах, в которых погибло более двух человек в полностью оборудованном спринклерной системой здании, где система работала исправно, за исключением случаев взрыва или быстро распространяющегося пожара, или когда погибли члены промышленной пожарной бригады или сотрудники во время тушения пожара". В других источниках NFPA утверждает: "У NFPA нет записей о многочисленных смертельных случаях в полностью оборудованных спринклерной системой зданиях, где система функционировала". Крупнейшим в мире производителем спринклерных систем является подразделение Fire Protection Products компании Tyco International.