Pompownie przeciwpożarowe – zasady projektowania

Pompownie pożarowe to potoczna nazwa pomieszczenia, w którym umieszczane są pompy i inne urządzenia służące do zasilania w medium instalacji gaśniczych. Mogą to być pompownie zasilające instalacje gaśnicze pianowe, instalacje hydrantów zewnętrznych i wewnętrznych czy instalacje tryskaczowe.

W projektach architektonicznych stosuje się skróty, jak np.: pomp. ppoż. (pompownia przeciwpożarowa), pom. ppoż. (pomieszczenie przeciwpożarowe) zamiast wpisywania pełnych nazw, np. pompownia na potrzeby instalacji tryskaczowej.

Przeczytaj także: Przeciwpożarowe instalacje wodociągowe – stan prawny  >>

W rozporządzeniu w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [1] w Rozdziale 5 „Instalacja wodociągowa przeciwpożarowa”, paragrafie 26 czytamy:

Szczegółowe wymagania dla pompowni przeciwpożarowych określają przepisy rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych [2]. Rozporządzenie to w rozdziale „Pompownie pożarowe” stanowi m.in., że:

§ 11.1. Podstawowym źródłem energii dla pomp w pompowniach przeciwpożarowych powinna być sieć elektroenergetyczna lub silnik spalinowy z zapasem paliwa wystarczającym na 4 godziny pracy przy pełnym obciążeniu.

2. Przy zapotrzebowaniu na wodę do celów przeciwpożarowych przekraczającym 20 dm3/s:

1)     pompy należy zasilać z dwóch odrębnych źródeł energii, podstawowego i rezerwowego, przy czym jako źródło rezerwowe dopuszcza się agregat prądotwórczy napędzany silnikiem, o którym mowa w ust. 1;

2)     w przypadku pracy pomp w systemie ciągłego podawania wody w pompowni należy zapewnić co najmniej dwie pompy, w tym jedną rezerwową o parametrach nie niższych od parametrów największej z zainstalowanych pomp.

3. Pompy powinny zapewniać wymagane ciśnienie przy największym poborze wody w hydrantach położonych najwyżej lub najbardziej niekorzystnie.

4. Pompy powinny być wyposażone w układ pomiarowy składający się z ciśnieniomierza, przepływomierza i zaworu regulacyjnego, pozwalający na okresową kontrolę parametrów pracy.

5. Napęd pomp w pompowniach przeciwpożarowych powinien spełniać wymagania określone w Polskiej Normie dotyczącej urządzeń tryskaczowych.

6.  Pompy zasila się z sieci elektroenergetycznej z obwodu niezależnego od wszystkich innych obwodów w obiekcie, spełniającego wymagania dla instalacji bezpieczeństwa, określone w Polskiej Normie dotyczącej instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych.

W odniesieniu do instalacji i sieci wodociągowej przeciwpożarowej tak naprawdę nie istnieją dokładne wytyczne projektowania pompowni. Dlatego warto korzystać z informacji zawartych w normie dotyczącej projektowania instalacji tryskaczowej [3]. Poniżej omówiono najważniejsze wskazówki dotyczące pompowni wody na cele przeciwpożarowe przeznaczonych do zasilenia instalacji tryskaczowej.

Pompownia i jej usytuowanie

Pompownia powinna się znajdować w pomieszczeniu o odporności ogniowej co najmniej 60 minut. Jeżeli pomieszczenie pompowni stanowić będzie oddzielną strefę pożarową, to jego ściany i stropy powinny mieć odporność ogniową taką, jaka została określona dla stref pożarowych w danym budynku. Powinno to być pomieszczenie (do wyboru):

• stanowiące oddzielny budynek,

• będące budynkiem przylegającym do budynku chronionego urządzeniem tryskaczowym, do którego prowadzi bezpośredni dostęp z zewnątrz,

• będące pomieszczeniem w budynku chronionym urządzeniem tryskaczowym z bezpośrednim dostępem z zewnątrz.

Pomieszczenie pompowni powinno być chronione urządzeniem tryskaczowym oraz wyposażone w wentylację w przypadku zastosowania pomp z silnikiem wysokoprężnym (Diesla) – wentylacja powinna spełniać wymagania dostawcy pompy, w szczególności w odniesieniu do szybkiego usuwania nadmiaru ciepła i spalin w momencie uruchamiania się pomp. W pomieszczeniu powinna być utrzymywana temperatura co najmniej:

• 4°C w przypadku zastosowania pomp z silnikiem elektrycznym,

• 10°C w przypadku zastosowania pomp z silnikiem Diesla.

Woda zasilająca pompownię nie powinna mieć temperatury wyższej niż 40°C. Jeśli zastosowane zostaną pompy zatapialne, temperatura wody nie powinna przekraczać 25°C (chyba że producent dopuszcza możliwość pracy silnika w temperaturze do 40°C zgodnie z normą EN 12259-12 [4]).

Warunek mówiący o konieczności ochrony za pomocą tryskaczy dotyczy wyłącznie pompowni zasilającej instalację tryskaczową. W przypadku pompowni zasilającej instalację lub sieć hydrantów nie jest on konieczny. Warunki zastosowania hydrantów i instalacji tryskaczowej są niezależne i wzajemnie niepowiązane. W budynku, w którym funkcjonuje instalacja hydrantów wewnętrznych, nie muszą być automatycznie stosowane tryskacze.

Pompa główna a zbiornik zapasu wody

Jak dobrze zaprojektować i rozplanować rozstawienie urządzeń w pompowni? Jest to przede wszystkim uzależnione od położenia pomieszczenia pompowni względem zbiornika zapasu wody. Najlepiej, jeśli pompownia znajduje się tuż obok zbiornika wody. Idealne jest ustawienie, w którym jedna ze ścian jest jednocześnie ścianą zbiornika i ścianą pompowni.

Na rys. 1 przedstawiono warianty usytuowania przewodu ssawnego pompy głównej w stosunku do dna zbiornika zapasu wody oraz ścian samego zbiornika zgodnie z normą [3]. Od możliwości ustawienia przewodów ssawnych zależy ustawienie pompy lub kilku pomp głównych w pomieszczeniu przepompowni.

Przewód lub przewody ssawne należy usytuować tak, by nie znajdowały się zbyt blisko ścian zbiornika, ponieważ może to zakłócić wir wody dopływającej do przewodu ssawnego. Końcówka przewodu ssawnego nie może się również znajdować zbyt blisko dna zbiornika, gdyż może to ograniczyć ilość wody dopływającej do przewodu ssawnego, a tym samym wydajność tego przewodu i samej pompy głównej.

Zbyt bliska odległość spodu przewodu ssawnego od dna zbiornika może również powodować zakłócenia wiru wody i tym samym nieprawidłową pracę układu. Minimalne wymagania odnośnie do wymiarów A i B przedstawia tabela 1. Jeśli zastosowana zostanie płyta przeciwwirowa, wymiar A można zmniejszyć do 0,1 m.

Wskazane jest, by podłoga pompowni znajdowała się na tym samym poziomie co podłoga zbiornika. Jeśli podłoga zbiornika będzie się znajdować niżej niż podłoga pompowni, odległość od spodu przewodu ssawnego do osi pompy głównej może okazać się na tyle duża, że wystąpić może zjawisko kawitacji w przewodzie ssawnym.

W takim przypadku stosuje się dodatkową pompę zalewającą, którą umieszcza się wewnątrz zbiornika. Zadaniem pompy zalewającej jest napełnianie przewodu ssawnego pompy głównej i utrzymywanie w nim ciśnienia na tyle dużego, by pompa główna mogła zasysać wodę bez powodowania zjawiska kawitacji.

Jeśli podłoga zbiornika będzie się znajdować powyżej podłogi pompowni, wysokość ciśnienia słupa wody może być na tyle duża, że konieczne okaże się zastosowanie pompy o rząd wielkości większej, niż to wynika z obliczeń hydraulicznych.

Ważnym czynnikiem warunkującym poprawną pracę pompy głównej jest ustalenie, czy będzie ona pracować z napływem czy ze ssaniem. Warunek ten ustala bowiem poziom zwierciadła wody w zbiorniku oraz jego pojemność użyteczną w odniesieniu do osi pompy. Pojemność użyteczna zbiornika zapasu wody to objętość wody znajdująca się powyżej wymiaru A (rys. 1) do poziomu zwierciadła wody. Pompa będzie pracowała w systemie pracy z napływem, jeśli:

• co najmniej 2/3 pojemności użytecznej zbiornika będzie się znajdowało ponad osią pompy,

• oś pompy nie będzie się znajdowała wyżej niż 2,0 m nad najniższym poziomem wody w zbiorniku (stan poziomu wody X na rys. 1).

Jeśli powyższe warunki nie zostaną spełnione, pompa będzie pracowała w systemie pracy ze ssaniem. W takim przypadku należy jeszcze obowiązkowo zastosować automatyczną instalację zalewową pompy głównej. Jest to instalacja z zastosowaniem zbiornika zalewowego (oczywiście z osprzętem) montowanego nad pompą główną.

W zależności od przyjętej klasyfikacji zagrożenia pożarowego dla danego budynku (klasyfikacja zgodnie z normą PN-EN 12845 [3]) stosuje się zbiornik zalewowy o pojemności minimalnej 100 l i przewodzie zalewowym o średnicy co najmniej 25 mm (w przypadku przyjętego zagrożenia pożarowego LH) lub zbiornik o pojemności minimalnej 500 l i średnicy przewodu zalewowego co najmniej 50 mm (w przypadku przyjętego zagrożenia pożarowego OH, HHP i HHS).

Przykładową instalację zalewającą pompy głównej przedstawia rys. 2.

Przy pracy pompy ze ssaniem należy również zwrócić uwagę na konieczność spełnienia warunków dodatkowych. Średnica przewodu ssawnego nie powinna być mniejsza niż 80 mm, powinna być natomiast tak dobrana, by przy pracy pompy z wymaganą wydajnością maksymalna prędkość wody w przewodzie nie przekroczyła 1,5 m/s.

Oś pompy nie powinna się znajdować wyżej niż 3,2 m ponad określoną rzędną niskiego poziomu wody w zbiorniku. W przypadku gdy zastosowano więcej niż jedną pompę, przewody ssawne tych pomp nie powinny być ze sobą połączone.

Przeczytaj także: Urządzenia tryskaczowe >>

Przy pracy pompy w systemie z napływem średnica przewodu ssawnego nie powinna być mniejsza niż 65 mm. Dodatkowo średnica przewodu ssawnego powinna być tak dobrana, by w przypadku gdy pompa pracuje z wydajnością odpowiadającą maksymalnemu wymaganemu natężeniu przepływu, prędkość przepływu wody w przewodzie ssawnym nie przekroczyła 1,8 m/s.

Przy pracy pomp w systemie z napływem można połączyć przewody ssawne pomp. Należy jednak na tych przewodach zamontować zawory odcinające w taki sposób, żeby zapewniona była praca ciągła każdej z pomp, w przypadku gdy inna pompa zostanie zdemontowana, np. do konserwacji.

Ogólnie rzecz ujmując, norma polska PN-EN 12845 [3] zaleca stosowanie pomp wirowych poziomych pracujących w systemie pracy z napływem. Jeśli nie jest to możliwe, pompa może być instalowana w systemie pracy ze ssaniem lub zastosować można pompy pionowe.

Pompa główna i osprzęt

Pompa główna powinna mieć stabilną charakterystykę, to znaczy taką, dla której maksymalna wysokość podnoszenia odpowiada wysokości podnoszenia przy zamkniętym zaworze na króćcu tłocznym pompy, natomiast całkowita wysokość podnoszenia maleje wraz ze wzrostem wydajności w sposób ciągły.

Pompy powinny być napędzane silnikiem elektrycznym lub wysokoprężnym, który jest w stanie dostarczyć co najmniej moc umożliwiającą spełnienie następujących wy­magań:

• w przypadku pompy z charakterystyką poboru mocy bez przeciążenia – maksymalną moc wymaganą odpowiadającą wierzchołkowi krzywej poboru mocy,

• w przypadku pompy ze wznoszącą się charakterystyką poboru mocy – maksymalną moc dla jakiegokolwiek stanu obciążenia pompy od wydajności zerowej do wydajności odpowiadającej NPSH wymaganej, równej 16 m lub przy maksymalnym ciśnieniu ssania plus 11 m – w zależności od tego, która z tych wartości jest większa.

Jeśli zastosowany zostanie układ wielopompowy, wszystkie pompy w układzie powinny mieć zgodne charakterystyki oraz być zdolne do pracy równoległej przy wszystkich możliwych natężeniach przepływu.

Gdy zastosowane zostaną dwie pompy, każda z nich powinna móc zapewnić wymagane natężenie przepływu i ciśnienia. Oznacza to, że jeśli zaprojektowane zostały dwie pompy, każda z nich powinna zapewniać co najmniej warunek 100% wymaganego ciśnienia oraz co najmniej 100% wymaganego natężenia przepływu. Taki układ pracuje w systemie: jedna pompa pracująca i jedna pompa rezerwowa.

Przeczytaj także: Hydranty wewnętrzne – wymagania ogólne >>

Jeżeli natomiast zastosowane zastały trzy pompy, każda z nich powinna móc zapewnić co najmniej 50% wymaganego natężenia przepływu przy co najmniej wymaganych 100% ciśnienia. Taki układ pracuje wtedy w systemie: dwie pompy pracujące i jedna pompa rezerwowa.

Norma PN-EN 12845 [3] zaleca, by w przypadku zastosowania więcej niż jednej pompy głównej nie więcej niż jedna pompa była napędzana silnikiem elektrycznym.

Każda z pomp powinna być wyposażona w osprzęt umożliwiający ich poprawną eksploatację. Na przewodzie ssawnym pompy należy zamontować zawór odcinający. Jeśli poziom maksymalnego zwierciadła wody w zbiorniku znajduje się poniżej pompy, nie trzeba montować zaworu odcinającego.

W takim przypadku, jeśli zaistnieje konieczność demontażu pompy, nie ma niebezpieczeństwa, że woda ze zbiornika zacznie się wylewać poprzez przewód ssawny. Również na przewodzie tłocznym każdej z pomp należy zamontować zawór zwrotny oraz zawór odcinający – niezależnie od położenia maksymalnego poziomu wody w zbiorniku w stosunku do ustawienia pomp. W tym przypadku należy zabezpieczyć niekontrolowany wypływ wody od strony instalacji, jeśli konieczne będzie zdemontowanie pompy.

Ważną kwestią są również filtry montowane na przewodach ssawnych. W systemie pracy pompy z napływem filtr powinien być zamontowany na przewodzie ssawnym poza zbiornikiem, natomiast pomiędzy zbiornikiem a filtrem należy zamontować zawór odcinający. Jeśli natomiast pompa pracuje w systemie pracy ze ssaniem, filtr powinien być zamontowany na przewodzie ssawnym przed zaworem stopowym, ale tak, by czyszczenie filtra było możliwe bez konieczności opróżniania zbiornika.

Pompa uzupełniająca (stabilizacyjna, Yockey)

Pompa uzupełniająca potrzebna jest do utrzymania stałego ciśnienia w instalacji, montuje się ją również w celu uniknięcia niepotrzebnego uruchamiania się pompy głównej. W przypadku pojawienia się niewielkich przecieków lub wahań ciśnienia w instalacji, spowodowanych np. jej rozległością, włącza się pompa uzupełniająca, a nie główna.

Jeśli cykl włączeń pompy uzupełniającej jest stosunkowo częsty, jest to sygnał dla obsługi technicznej budynku, że coś się dzieje w instalacji, nie jest to natomiast informacja o pożarze. W razie pojawienia się pożaru powinna się uruchomić pompa główna, a pompa uzupełniająca powinna się automatycznie wyłączyć. Pompa uzupełniająca nie powinna pracować w czasie zadziałania instalacji.

Warunki pracy pompy uzupełniającej dobiera się tak, żeby pompa nie była w stanie zapewnić natężenia przepływu i ciśnienia niezbędnego w przypadku uruchomienia się jednego tryskacza i tym samym zapobiec uruchomieniu się pompy (lub pomp) głównej.

Najbezpieczniejszy jest dobór pompy uzupełniającej do przepływu nie większego niż ½ minimalnego przepływu wymaganego dla jednego tryskacza oraz wysokość ciśnienia o ok. 10% większa niż ciśnienie wymagane dla pompy głównej. Zazwyczaj wysokość ciśnienia pompy uzupełniającej dobiera się o ok. 1 bara wyższą od wyliczonej wymaganej wysokości ciśnienia dla pompy głównej.

Przewód ssawny pompy uzupełniającej może być połączony z przewodem ssawnym pompy głównej, ale tylko wtedy, gdy pompa główna pracuje w systemie pracy z napływem. Jeśli pompa główna pracuje na ssaniu, rury, kształtki i osprzęt przynależny do pompy uzupełniającej powinien być niezależny od tych należących do pompy głównej.

Pozostałe warunki

Miejsce, w którym będzie się znajdowała przepompownia, nie powinno być lokalizowane w tych częściach budynku lub zakładu, w których zachodzą niebezpieczne procesy lub istnieje niebezpieczeństwo wybuchu. Urządzenia i armatura (np. pompy, zawory odcinające, zawory kontrolno-alarmowe) powinny być tak rozlokowane, by był do nich bezpieczny dostęp również w przypadku pożaru.

Temperatura w pomieszczeniu, w którym będą się znajdowały przewody zasilające w wodę, pompy i stanowiska kontrolno-alarmowe wraz z całą armaturą, powinna stale utrzymywać się powyżej 4°C.

Wszystkie podzespoły powinny być zabezpieczone przed manipulacją przez osoby niepowołane i odpowiednio chronione przed zamarznięciem. Ten warunek najlepiej jest spełnić poprzez ulokowanie przepompowni wraz z całą armaturą i stanowiskami kontrolno-alarmowymi w ogrzewanym pomieszczeniu, do którego dostęp ma wyłącznie obsługa techniczna budynku.

Przeczytaj także: Hydranty wewnętrzne – zawory odcinające hydrant  >>

Jeśli zaistnieje konieczność zainstalowania np. zaworów odcinających w przestrzeni ogólnodostępnej, to wskazane byłoby zamontowanie zaworów odcinających ze zdejmowanym pokrętłem lub zabezpieczenie pokrętła łańcuchem tak, by uniemożliwić jego ruch.

Każda pompa główna powinna mieć zamontowane urządzenie do pomiaru natężenia przepływu i ciśnienia (układ testowy). Jeśli mamy zainstalowane dwie lub więcej pomp, wystarczy zamontowanie jednego urządzenia pomiarowego, z tym że układem przewodów i zaworów odcinających należy połączyć układ pomiarowy z pompami tak, żeby umożliwić dokonywanie pomiarów dla każdej pompy osobno.

Jeśli źródłem wody nie jest układ pomp łącznie ze zbiornikiem zapasu, ale np. sieć wodociągowa, układ pomiarowy należy zamontować przy stanowiskach kontrolno­‑alarmowych. W przypadku kilku stanowisk kontrolno-alarmowych wystarczy zamontować jedno takie urządzenie przy stanowisku najbardziej niekorzystnym hydraulicznie lub o największym wymaganym natężeniu przepływu.

Rozstaw urządzeń w pompowni powinien być funkcjonalny i zapewnić swobodny dostęp do urządzeń. Powinna być również zapewniona odpowiednia przestrzeń manewrowa w przypadku konieczności demontażu i wyniesienia urządzeń. Przykładowy rozstaw urządzeń w pompowni tryskaczowej przedstawia rys. 3. Jest to jedno z typowych rozwiązań.

Zbiornik zapasu wody graniczy ścianą z pomieszczeniem przepompowni, w którym ustawione są również zawory kontrolno-alarmowe. Na rysunku zaznaczono strefy ustawienia pomp głównych i pompy uzupełniającej, strefy ustawienia zaworów kontrolno-alarmowych oraz strefę ustawienia układu przeznaczonego do pomiaru ciśnienia i natężenia przepływu w instalacji.

Pompownia ma jedno znaczące utrudnienie w postaci schodów. W ustawieniu i dostępie do urządzeń trzeba w takim przypadku uwzględnić konieczność wykonywania manewrów przy schodach. Dodatkowo schody zabierają miejsce w pomieszczeniu, co znowu zmniejsza powierzchnię, którą można przeznaczyć na ustawienie urządzeń.

Rys. 4 przedstawia widok na ścianę i rozmieszczenie urządzeń przeznaczonych do wykonywania pomiarów (układ testowy). Pokazane rozwiązanie nie jest typowe. Zazwyczaj zawory odcinające, ciśnieniomierz, przepływomierz ustawiane są w jednej linii, na tym samym poziomie. Ze względu na brak wystarczającego miejsca w tym wypadku konieczny był podział układu testowego na dwa odcinki – jeden zawierający ciśnieniomierz i drugi z przepływomierzem.

Przy rozstawieniu urządzeń, w którym konieczne jest dostawienie kolanek, czyli elementów zmieniających (zakrzywiających) prosty strumień wody wewnątrz przewodów, należy pamiętać o wymaganych prostych odcinkach przewodów za i przed urządzeniem. Ta odległość wynosi 5D, czyli pięć średnic wewnętrznych przewodu, na którym są montowane urządzenia, lub powinna być zgodna z wymaganiami producenta danego urządzenia.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109, poz. 719, z późn. zm.).

2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych (DzU nr 124, poz. 1030).

3. PN-EN 12845+A2:2010 Stałe urządzenia gaśnicze. Automatyczne urządzenia tryskaczowe. Projektowanie, instalowanie i konserwacja.

4. EN 12259-12:2005 Stałe urządzenia gaśnicze. Podzespoły urządzeń tryskaczowych i zraszaczowych. Część 12: Pompy.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!