Противопожарная защита системы мусороудаления многоэтажного жилого дома

А. А. Антонов, главный инженер ЗАО «СВС-Экоинжстрой»;

В. В. Бойков, главный специалист ЗАО «СВС-Экоинжстрой»;

В. Д. Омельченко, заместитель директора НТК НПО «Пульс»;

Н. В. Шилкин, доцент МАрхИ

Системы удаления бытовых отходов (СУБО) очень уязвимы в пожарном отношении. Это объясняется, прежде всего, наличием значительной горючей нагрузки и доступностью источников воспламенения, то есть человеческим фактором. Основными причинами пожаров в СУБО являются брошенные в мусоропровод непотушенные окурки, детская шалость с огнем и под-жоги. Однако следует признать, что противопожарная защита СУБО, как неотъемлемой части здания, не достаточно обеспечена, прежде всего, нормами и правилами. Если даже устранить существующие противоречия в СНиП, МГСН и СП, предлагаемые в них меры не решают существующих проблем.

В настоящее время требования к противопожарной защите мусоропровода определяются СНиП 31– 01–2003 «Здания жилые многоквартирные», СП 31–108–2002 «Мусоропроводы жилых и общественных зданий и сооружений», МГСН 3.01–01 «Жилые здания», МГСН 4.19–2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных зданий-комплексов в городе Москве», МГСН 4.06–96 «Общеобразовательные учреждения».

В соответствии с положениями п. 6.3.1 СП 31–108–2002 и п. 3.69 МГСН 3.01–01, мусоропровод должен быть оснащен устройством автоматического пожаротушения ствола и оборудован устройствами для периодической промывки и дезинфекции стволов. Узел водоподачи может также использоваться для тушения возможных возгораний отходов внутри ствола с обеспечением автоматического и ручного управления.

Самыми опасными факторами пожаров в СУБО являются дым и сопутствующие токсичные продукты сгорания, распространяющиеся с большой скоростью по всем этажам здания. Поэтому крайне важно максимально сократить время обнаружения и повысить эффективность тушения пожара.

Для этих целей была разработана, сертифицирована (были проведены лабораторные и сертификационные испытания, в том числе натурные на жилом объекте, рис. 1) 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 (в том чис-ле типовых серий П-44, П3М и т. д.), но вполне может быть использована и на других объектах. Установкой автоматического пожаротушения могут оборудоваться мусоропроводы как металлические типа «сэндвич» (трехслойные), так и металлические с обкладкой кирпичом, причем последние предпочтительнее в связи с тем, что трубопроводы подачи воды и забора воздуха скрыты в облицовке мусороствола. Следует отметить, что использование АУПТ не приводит к значительному удорожанию системы мусороудаления по сравнению с традиционной конструкцией (такое условие было принято изначально в качестве необходимого условия на проектирование).

Рисунок 1. Лабораторные испытания установки во ВНИИПО

В настоящее время такие установки запроектированы и эксплуатируются в жилых зданиях в Москве по ул. Мироновская, д. 18, ул. Народного Ополчения, д. 50, в Санкт-Петербурге – Костромской проезд, д. 71 и на других объектах.

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 и образованием дыма 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 факта возгорания составляет 35–145 с.

В состав установки (рис. 2) входит контрольно-пусковой узел (КПУ), магистраль для удаленного забора газовоздушной смеси и распределительная магистраль с оросителями.

Рисунок 2 (подробнее)   Схема установки пожаротушения в СУБО многоэтажного жилого дома

Воздухозаборная магистраль предназначена для удаленного забора проб воздуха (газовоздушной смеси). В шкафу КПУ, который располагается на верхнем техническом этаже, находится аспирационный пожарный извещатель, посредством которого забираются пробы воздуха из мусоросборной камеры и нескольких точек в стволе мусоропровода (рис. 3). Количество точек зависит от высоты здания (длины ствола мусоропровода). Воздух проходит через газоанализатор, посредством которого оценивается концентрация продуктов горения и угарного газа в воздухе (газовоздушной смеси) в мусорокамере и в стволе. Такой анализ позволяет обнаружить возгорание на ранних стадиях еще до появления огня.

Рисунок 3. Шкаф КПУ

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, который, помимо твердых фракций и угарного газа, реагирует и на повышение температуры.

Установка комплектуется воздушным фильтром, который отсекает твердые частички пыли, пропуская лишь составляющие дыма, что позволяет избежать ложных срабатываний АУПТ. Установка комплектуется фильтрами, которые способны работать без обслуживания год и более. Однако, поскольку нормативные документы рекомендуют производить очистку и дезинфекцию ствола мусоропровода и мусоросборной камеры один раз в месяц, то и производить проверку состояния КПУ и очистку воздушных фильтров следует совместно с очисткой и дезинфекцией СУБО. 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, эвольвентные). Оросители обеспечивают не только тушение возгорания, но и эффективное осаждение продуктов горения. Время тушения заранее программируется.

В процессе тушения пожара производится непрерывный анализ содержания продуктов горения и угарного газа в воздухе, и как только концентрация снизится до предельно допустимой величины, подается команда на закрытие электромагнитного клапана и подача воды прекращается.

Для тушения используется дренчерная водяная система пожаротушения, которая, в отличие от спринклерной водонаполненной, представляет собой сухотруб, т. е. может эксплуатироваться и при отрицательных температурах.

Кроме того, спринклерная система пожаротушения срабатывает только при определенной температуре (например, 53, 58 или 78 °С в зависимости от установленного замка), 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»). Преимуществом подачи тонкораспыленной воды по сравнению с традиционными системами является то, что при примерно одинаковой эффективности пожаротушения количество используемой воды в несколько раз меньше. Подробно особенности таких систем рассматривались в статье «Технология пожаротушения “water mist”», опубликованной в журнале «АВОК», № 6, 2004 год.

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. 4. 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.

Рисунок 4. Карта орошения в стволе мусоропровода

Оросители устанавливаются в верхней части корпуса загрузочного клапана приема мусора или переходном патрубке крепления клапана ствола мусоропровода. Оросители располагаются по высоте ниже всасывающего устройства (рис. 5, 6).

Рисунок 5. Установка оросителей и всасывающего устройства в загрузочном клапане

Рисунок 6. Врезка магистралей в ствол мусоропровода и общий вид ствола и магистралей на жилом этаже

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 (в высотных зданиях) или выполняется не из металла, а из другого материала. 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. В этом случае увеличение числа оросителей может быть оправдано. 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 ее 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; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 20,0 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». 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, потребляемая мощность 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 в наших условиях, к сожалению, противопожарный водопровод зачастую принудительно отключается в процессе эксплуатации здания, имеют место и другие нарушения норм и требований пожарной безопасности. В связи с этим обстоятельством при проектировании установки автоматического пожаротушения была предусмотрена возможность ее 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 ее 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 приемо-контрольного охранно-пожарного (ППКОП), посредством которого производится опрос аспирационного извещателя, анализ состояния КПУ и выработка управляющих сигналов.

Рисунок 7 (подробнее)   Функциональная схема АУПТ

КПУ работает следующим образом (см. функциональную схему на рис. 7). Газовоздушная смесь посредством насадок Н1...Н4 забирается из мусоросборной камеры и из нескольких точек в стволе мусоропровода и подается в аспирационный 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, система должна включаться в работу при срабатывании не менее двух датчиков, что и было реализовано в данной установке. Сигналы от датчиков поступают в приемо-контрольный 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 А3 подается сигнал на открытие электромагнитного вентиля YV1. Происходит заполнение дренчерного водопровода и орошение посредством щелевых дренчерных оросителей ЩН1...ЩН3 (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. Экс-плуатирующая организация должна гарантировать минимальное рабочее давление не менее 0,4 атм при расходе воды от 0,8 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 вентиля) 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.

С вопросами по статье обращайтесь по тел. (495) 980-59-78, 167-81-31.