Расчет пожарного резервуара: полное руководство по расчету и проектированию
Создано Сегодня
Расчёт пожарного резервуара: полное руководство по расчёту и проектированию
Расчёт пожарного резервуара — это четырёхэтапный расчёт: определите расчётный расход, умножьте на требуемую продолжительность, вычтите непригодный для использования объём, чтобы получить полезный запас, и распределите его по резервуарам — при этом каждый исходный параметр должен быть привязан к требуемому расходу системы и требованиям NFPA 22 к продолжительности.
Определение размеров резервуара для противопожарной воды — это этап, на котором возникает большинство ошибок проектирования, поскольку объём не является произвольным: он представляет собой произведение расчётного расхода и требуемой нормами продолжительности, уменьшенное на объём, который система физически не может забрать. В этом руководстве представлена воспроизводимая методика расчёта размеров и разобран пример, чтобы расчёт можно было проверить построчно. Метод опирается на NFPA 22 для резервуара и NFPA 20 для насоса, которому должен служить этот объём.
Расчёт размеров противопожарного резервуара начинается с проектного расхода, а не с объёма резервуара
Первым входным параметром любого расчёта объёма является расчётный расход, выраженный в литрах в секунду или галлонах в минуту, требуемый системой противопожарной защиты. Для спринклерной системы это удельная интенсивность орошения расчётной площади, пересчитанная в расход; для системы с пожарными кранами это запас на компактную струю; для дренчерной системы это суммарный расход открытых оросителей. В комбинированной системе NFPA 22 требует учёта наложенной нагрузки — суммы одновременных расходов, — а не единичного наибольшего расхода. Расчётный расход является числителем всего расчёта объёма, поэтому он должен приниматься из проекта распределительной сети, а не оцениваться приблизительно.
Требуемый объём равен проектному расходу, умноженному на продолжительность
После установления проектного расхода Q требуемый противопожарный объём V является произведением расхода и требуемой нормами или риском продолжительности t. Соотношение:
V = Q × t
где V — объём пожарного запаса, Q — расчётный расход, а t — продолжительность. NFPA 22 устанавливает требования к продолжительности, которые зависят от типа занятости и типа системы; продолжительность задаётся из проектного обоснования противопожарной защиты, и объём резервуара напрямую масштабируется с ней. В таблице ниже показано, как продолжительность влияет на объём при фиксированном расчётном расходе для иллюстрации метода.
Расчётный расход (л/с) | Продолжительность (ч) | Требуемый противопожарный объём (м³) |
50 | 1 | 180 |
50 | 2 | 360 |
100 | 2 | 720 |
100 | 3 | 1 080 |
Эти цифры приведены лишь для иллюстрации метода; фактические расход и продолжительность определяются проектными основами противопожарной защиты.
Полезный объём должен исключать сработку и мёртвую зону, недоступную для насоса
Общая вместимость резервуара — это не его полезный противопожарный запас. Пожарный насос может отбирать воду только до минимального уровня, установленного требованиями NFPA 20 к всасыванию и геометрией выпускного отверстия резервуара; ниже этого уровня находится мёртвая зона, которую система не может использовать. Таким образом, полезный объём составляет:
V_полезн = V_общ − V_неисп
где V_неисп включает объём ниже точки низкого уровня всасывания и любой объём, зарезервированный для целей, отличных от пожаротушения (например, отдельный забор на подпитку технологического процесса, который проект не учитывает для пожаротушения). Расчёт размера должен выполняться по V_полезн, поскольку только этот объём может быть подан через насос в систему.
Пример расчёта демонстрирует всю цепочку вычислений
Рассмотрим иллюстративную комбинированную систему со следующими заявленными допущениями: расчетный расход спринклерной системы 60 л/с, запас на пожарный ствол от гидранта 40 л/с, комбинированная (суммарная) потребность 100 л/с и требуемая продолжительность 2 часа. Шаги следующие:
1. Комбинированный расчетный расход Q = 100 л/с (суммарный, согласно NFPA 22).
2. Продолжительность t = 2 ч = 7 200 с.
3. Требуемый противопожарный объем V = 100 × 7 200 = 720 000 л = 720 м³.
4. Неиспользуемый неприкосновенный запас = 30 м³ (определяется уровнем всасывания по NFPA 20 и геометрией выпускного отверстия).
5. Требуемая общая емкость резервуара = 720 + 30 = 750 м³.
750 м³ — это полная вместимость, которую должен обеспечить резервуар, чтобы 720 м³ оставались доступными для подачи. В этом примере используются принятые входные данные для демонстрации метода; в реальном проекте подставляются собственные расчётные показатели.
Разделение на несколько резервуаров должно сохранять доступный объём и схему всасывания
Когда один резервуар не может экономически обеспечить полную вместимость, объём распределяется между несколькими резервуарами. При разделении необходимо сохранить две вещи: общий доступный объём и схему всасывания, позволяющую насосу по NFPA 20 забирать требуемый расход из объединённого запаса. В таблице ниже показано разделение примера с 750 м³ на два резервуара.
Резервуар | Полная вместимость (м³) | Полезный объём каждого (м³) | Суммарный полезный объём (м³) |
Резервуар A | 375 | 360 | — |
Резервуар B | 375 | 360 | 720 |
Каждый резервуар имеет собственный неприкосновенный запас 15 м³, поэтому для двух резервуаров требуется 30 м³ неприкосновенного запаса в сумме — идентично случаю с одним резервуаром — а суммарный полезный объём удовлетворяет потребность 720 м³. Всасывающий коллектор, соединяющий оба резервуара с насосом, должен быть рассчитан так, чтобы ни один резервуар не испытывал недостатка в подаче.
Перерасчёт требуется при изменении любого исходного параметра
Расчёт действителен только для использованных исходных данных. Изменение расчётного расхода (новая интенсивность орошения спринклеров, дополнительная нагрузка от пожарных кранов), изменение продолжительности (переклассификация помещения) или изменение неприкосновенного запаса (другой патрубок или уровень всасывания насоса) требуют перерасчёта полной ёмкости. Рассмотрение объёма резервуара как фиксированного после первого расчёта — распространённая ошибка, из-за которой установленный запас оказывается меньше фактической потребности.
Проектный пример
Эта статья написана как инженерное руководство по противопожарному хранению воды, а не как ссылка на проект. Способность Center Enamel поставлять крупные болтовые резервуары для противопожарных нужд подтверждается реализованными программами, такими как противопожарный резервуар India GFS (3 резервуара, 12 261 м³, 2024-06) и противопожарная водяная установка Singapore GFS (2 резервуара, 1 666 м³, 2026-01), построенными по тем же стандартам болтовых резервуаров, на которые ссылаются в настоящем документе. Это противопожарные референсы, приведённые в качестве контекста возможностей, а не как рассматриваемая установка данного руководства.
Инженерные возможности Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) занимается проектированием и производством сборных резервуаров для хранения с 2008 года. Являясь первым в Китае производителем резервуаров из стеклоплавильной стали (GFS), компания владеет почти 200 патентами, связанными с эмалью, производит около 300 000 стальных пластин с эмалевым покрытием в год, реализовала более 30 000 установленных проектов и поставляет свои резервуары более чем в 100 стран. Новая производственная база площадью 150 000 м² была добавлена для увеличения производственных мощностей, а единичные резервуары поставляются объёмом до 60 000 м³. Производство осуществляется в соответствии с ISO 9001 и ISO 45001, сертификация продукции включает NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI и EUROCODE, а проектирование выполняется с учётом NFPA 22, NFPA 20 и AWWA D103-09 там, где этого требует применение.
Многоразовые параметры GFS: эмаль обожжённая при 820–930 °C; Ra < 0,8 мкм; эмаль 0,25–0,45 мм; адгезия > 3 450 Н/см²; испытание искровым разрядом 1 500 В постоянного тока.
Пул стандартов: AWWA D103-09, AWWA C550, NFPA 22, NFPA 20, NFPA 13, EN 12845, ASCE 7, EN 1991-1-4, EN 1998-4, ISO 28765, EN 1090, API 650, FM Global DS 1021. Сертификаты: ISO 9001/45001, NSF/ANSI 61, WRAS, CE (EN 1090), ISO 28765, FM.
Часто задаваемые вопросы
В1. Какова основная формула расчёта объёма противопожарного резервуара?
Требуемый противопожарный объём равен расчётному расходу, умноженному на требуемую продолжительность: V = Q × t. Расчётный расход определяется потребностью системы противопожарной защиты, а продолжительность — по NFPA 22 или на основе оценки риска.
В2. Почему для смешанных систем используется совмещённый (суммарный) расход?
NFPA 22 требует суммирования одновременных потребностей для комбинированных спринклерных и гидрантных систем, поскольку обе могут работать одновременно. Использование только наибольшей единичной потребности привело бы к занижению объёма резервуара.
Вопрос 3. Какой объём является непригодным в пожарном резервуаре?
Непригодный объём — это полоса ниже уровня всасывания насоса по NFPA 20 и любой объём, не засчитываемый для пожаротушения. Системе может быть подана только полезная часть объёма выше этой полосы.
Вопрос 4. Как распределить ёмкость между несколькими резервуарами?
Распределите общий требуемый объём между резервуарами, сохраняя суммарный подаваемый объём и всасывающий коллектор, позволяющий насосу забирать полный расход из объединённого запаса. Каждый резервуар имеет свою непригодную полосу.
Вопрос 5. Представляет ли расчётный пример реальный проект?
Нет. В примере расчёта используются указанные иллюстративные допущения для демонстрации метода расчёта. В реальном проекте подставляются собственные значения расчётного расхода, продолжительности и отбора.
В6. Когда необходимо пересчитывать размер резервуара?
Каждый раз, когда изменяется расчетный расход, требуемая продолжительность или непригодный для использования диапазон, поскольку каждый из них напрямую изменяет требуемую общую вместимость.
Вопрос 7. Какие стандарты регулируют исходные данные для определения размеров?
NFPA 22 регулирует объем резервуара и продолжительность; NFPA 20 регулирует уровень всасывания насоса, который определяет непригодный для использования диапазон; проектирование распределительной системы (NFPA 13 или EN 12845) обеспечивает расчетный расход.
Заключение
Расчет пожарного резервуара — это прозрачная цепочка: расчетный расход от системы, продолжительность от нормативной базы, общий объем от их произведения, и полезный объем после вычитания неприкосновенного запаса, который насос не может использовать. Явное выполнение расчета — и пересчет при изменении исходных данных — единственный надежный способ гарантировать, что установленный резерв соответствует потребности, которую он должен покрывать.
Связаться с инженером
Инженеры Center Enamel могут выполнить расчет по данной методике на основе ваших проектных данных противопожарной защиты — расчетного расхода, продолжительности и неприкосновенного запаса — и предложить конфигурацию сборного резервуара GFS (одного или нескольких), обеспечивающую требуемый полезный объем для вашей насосной установки по NFPA 20. Свяжитесь с командой для расчета вашего пожарного запаса воды.
WhatsApp