Stałe urządzenia gaśnicze na mgłę wodną

W maju 2021 r. Polski Komitet Normalizacyjny opublikował na swojej stronie nową polską normę PN-EN 14972-1 [1], wydaną na podstawie normy europejskiej zatwierdzonej przez CEN pod koniec 2020 roku. Zanim się ona ukazała, inżynierom brakowało normy, na której mogliby oprzeć projekty stałych urządzeń gaśniczych mgłowych. Alternatywą były wytyczne amerykańskie, takie jak FM datasheets lub NFPA 750 Standard on Water Mist Fire Protection Systems. Można się było posiłkować również niemieckimi wytycznymi VdS 3188.

Zarówno opisująca standardy instalacji tryskaczowych norma PN-EN 12845+A1:2020 [2], jak i PN-EN 14972-1 [1] dotycząca instalacji mgły wodnej są dostępne w katalogu PKN tylko w języku angielskim, co utrudnia fachowcom dostęp do tej wiedzy. Fundacja POLIG, zajmująca się popularyzacją stałych urządzeń gaśniczych w Polsce, opracowuje obecnie oficjalne tłumaczenie obu tych norm projektowych na język polski. Można zatem śmiało stwierdzić, że nadchodzi nowa era dla systemów mgły wodnej w Polsce. Dostęp do rzetelnej wiedzy zawsze był katalizatorem dynamicznego rozwoju. Niniejszy artykuł rozpoczyna serię publikacji poświęconych projektowaniu instalacji mgły wodnej na przykładzie rozwiązań niskociśnieniowych.

Część pierwsza z serii norm EN 14972 Stałe urządzenia gaśnicze. Zestawy instalacji mgły wodnej, czyli PN-EN 14972-1 [1], jako standard projektowy zbliżona jest zakresem do dobrze już znanej normy tryskaczowej PN-EN 12845 [2]. Wiele zapisów zostało wręcz zapożyczonych z tej normy. Natomiast zupełnie nowym elementem, nieznanym dotąd w normalizacji dot. instalacji tryskaczowych, są części od 2 do 17 zawierające protokoły testów pożarowych w pełnej skali. Raport z przeprowadzenia takiego testu jest dowodem, że dany system mgły wodnej został odpowiednio dobrany do konkretnego zastosowania. Nowatorskim rozwiązaniem jest również Załącznik A, który umożliwia opracowanie nowych protokołów testowych, niewymienionych w częściach 2–17 normy [1].

Efektem testu pożarowego jest także opracowanie tzw. DIOM-u (Design, Installation, Operation and Maintenance), czyli instrukcji projektowania, instalacji, obsługi i konserwacji danego systemu gaśniczego. Dokument ten zawiera wytyczne dotyczące rozstawu dysz, maksymalnej dozwolonej wysokości sufitu, wielkości projektowego obszaru zadziałania i tym podobne kluczowe dane. O jego znaczeniu świadczy m.in. fakt, że w normie [1] skrót DIOM pojawia się ok. 100 razy. W procesie projektowania systemu tryskaczowego wybór producenta komponentów nie ma wpływu na parametry projektowe, natomiast w przypadku systemów mgłowych ma to znaczenie kluczowe.

Norma dotycząca projektowania instalacji na mgłę wodną [1] składa się z 10 rozdziałów i przypomina układem standard tryskaczowy, co ma ułatwić projektantom pracę z nowym dokumentem. Rozdziały te to: 1. Zakres, 2. Odwołania do innych norm, 3. Definicje, 4. Projekt, 5. Instalacja, 6. Komponenty systemu mgły wodnej, 7. Pompy główne w systemach mgły wodnej, 8. Testy, odbiory i uruchomienie, 9. Inspekcje i konserwacja oraz 10. Dokumentacja systemu.

Zakres normy

Norma PN-EN 14972-1 [1] obejmuje swoim zakresem wszystkie aplikacje mgły wodnej z wykorzystaniem dysz automatycznych lub otwartych, które są opisane protokołami testowymi. A dzięki Załącznikowi A stanowiącemu furtkę do nowych protokołów zakres ten jest niemal nieograniczony. Twórcy normy uzgodnili sposób postępowania w przypadku dalszego rozwoju listy protokołów. Jeśli na podstawie któregoś z protokołów przynajmniej dwóch producentów skutecznie przetestowało swoje rozwiązanie, przy braku przeciwskazań do stosowania tego testu w jakimkolwiek kraju grupa robocza postanowiła wydać zgodę na jego dodanie do listy norm serii EN 14972. Oznacza to, że sposoby oceny skuteczności gaszenia opracowane przez FM, VdS, BRE lub inne uznane międzynarodowe instytucje mogą być z łatwością zaimplementowane do serii norm EN 14972.

Ochrona przestrzeni zagrożonych wybuchem oraz systemy gaśnicze przeznaczone do ochrony samochodów i pociągów zostały wyłączone z zakresu opisywanej normy [1].

Zobacz także: Konferencja IWMA o mgle wodnej

Definicje

W rozdziale tym pojawia się kilka unikalnych określeń mających zastosowanie tylko do systemów mgły wodnej. Poniżej wymieniono najbardziej interesujące.

1. Mgła wodna – spray wodny, dla którego Dv0,91), przy minimalnym ciśnieniu pracy, wynosi mniej niż 1 mm, mierząc w odległości 1 m od dyszy.

Powyższa definicja mgły wodnej sprawia, że nie ma potrzeby rozróżniania instalacji wysoko-, nisko- i średniociśnieniowej ani klas pod względem wielkości kropel – standard obejmuje swoim zakresem wszystkie systemy. Jakość danego systemu potwierdzana jest poprzez spełnienie kryteriów testu pożarowego, który ma taki sam przebieg w przypadku wszystkich rodzajów mgły wodnej. Oczywiście zróżnicowanie ciśnieniowe ma nadal przełożenie na uwarunkowania projektowe.

2. Zespół pomp pożarowych (pump set) – jednostka pompowa składająca się z jednej lub wielu pomp, z jednego bądź wielu napędów oraz z jednego lub kilku urządzeń sterujących do zarządzania pracą zestawu.

To zupełnie inne podejście do zespołów pompowych niż w normie tryskaczowej [2]. Wynika to z faktu, że systemy wysokociśnieniowe nie wykorzystywały układów z jedną pompą i jednym sterownikiem ze względu na ograniczenia hydrauliki pomp. Wypracowano zatem standard wielopompowy, szeregowy, który schematem przypomina zwykłe zestawy wielopompowe do podnoszenia ciśnienia. Schemat takiego zestawu stał się standardem w przypadku mgły wodnej. Pompy tryskaczowe mogę jednak zasilać systemy mgły niskociśnieniowej, o ile ich parametry umożliwiają optymalne pokrycie zapotrzebowania systemu na ciśnienie i przepływ.

3. DIOM – instrukcja projektowania, inspekcji, obsługi i konserwacji systemu mgły wodnej.

To definicja nowego i bardzo ważnego dokumentu, który umożliwia prawidłowe projektowanie systemu. Wymagania dla niego podano w rozdziale 10 normy [1]^.

Projekt

Najważniejszą częścią normy z punktu widzenia projektanta jest jej rozdział czwarty, czyli „Projekt”, i to głównie jego dotyczy niniejszy artykuł. W normie tryskaczowej [2] zakres ten został rozciągnięty na rozdziały 4–7, natomiast z normy mgłowej] pewne aspekty zostały wyjęte i pozostawione w gestii DIOM-ów oraz dedykowanych protokołów.

We wstępie do tego rozdziału czytamy, że systemy mgły wodnej projektuje się w celu zabezpieczenia konkretnych zagrożeń lub według przeznaczenia pomieszczeń, które zostały objęte zakresem protokołów testowych w normach EN 14972 cz. 2–17. W sytuacjach wykraczających poza zakres istniejących i przygotowywanych części normy należy zastosować procedurę z Załącznika A. Projekt powinien powstać z uwzględnieniem wytycznych oraz ograniczeń stosowania zawartych w DIOM-ie. Drugim wymaganiem wobec projektanta, a także instalatora i serwisanta systemów mgłowych, jest obowiązek odbycia szkoleń o zakresie adekwatnym do wykonywanych czynności. Takie klauzule spotykamy również w normie tryskaczowej. Różnica polega na tym, że wg normy PN-EN 14972 [1] szkolenie musi przeprowadzić producent systemu, co nie ma zastosowania w przypadku instalacji tryskaczowych i kompetencje w ich zakresie można zdobywać na otwartym rynku szkoleń.

W rozdziale 4.2.2 opisane zostały minimalne wymagania dla DIOM-ów, co pozwala zunifikować ich kształt. Jest to szczególnie ważne dla projektantów pracujących na różnych systemach mgłowych. Każdy podręcznik powinien zawierać przynajmniej poniższe dane:

a) Identyfikację systemu i producenta.

b) Klasyfikację chronionych pomieszczeń wraz z ograniczeniami stosowania.

c) Opis chronionych zagrożeń.

d) Ograniczenia współdziałania z wentylacją lub warunkami zewnętrznymi.

e) Ograniczenia powierzchni chronionej strefy/pomieszczenia.

f) Wymagania dla przegród pożarowych między strefami.

g) Wytyczne projektowe (typ dysz wraz z parametrami ciśnienia i wypływu, maksymalne wysokości, rozstaw dysz, postępowanie z przeszkodami, wielkość powierzchni obliczeniowej lub obliczeniowa liczba dysz jednocześnie działających).

h) Listę krytycznych komponentów, jakie muszą współdziałać w ramach systemu.

i) Wymagania minimalne dla jakości wody lub gazu użytego w systemie.

j) Zasady obliczeniowe instalacji.

k) Wymagania dla dodatków, o ile mają zastosowanie (np. pianotwórczych).

l) Ważne uwagi dotyczące prawidłowego działania systemu (np. na temat osłon dysz lub akcesoriów montażowych).

m) Listę adekwatnych protokołów testowych oraz numery raportów testów pożarowych dla każdego zastosowania dysz.

n) Odległość od chronionego zagrożenia (jeśli ma zastosowanie).

Ponadto DIOM powinien zawierać informacje o użytkowaniu systemu:

o) Zasada działania.

p) Wytyczne montażowe oraz uruchomienia.

q) Wytyczne obsługi systemu.

r) Wytyczne przeglądów i konserwacji wraz z ich częstotliwością.

Dostępność powyższych danych dla wszystkich stron uczestniczących w procesie inwestycyjnym jest kluczowa w kontekście sukcesu projektu instalacji i obsługi stałego urządzenia gaśniczego mgłowego. Materiały te nie mogą być zatem zatajane i traktowane jak tajemnica handlowa producenta.

Rozdział 4.9 definiuje wytyczne dla systemów wykorzystujących dysze automatyczne. Ochroną mgłą wodną powinien zostać objęty cały budynek lub rozpatrywane pomieszczenie z uwzględnieniem wszystkich ryzyk występujących wewnątrz. Do wyjątków należą następujące przestrzenie: toalety i łazienki zbudowane z materiałów niepalnych i bez funkcji składowania materiałów palnych; klatki schodowe i szachty techniczne, o ile zbudowane są z materiałów niepalnych i oddzielone pożarowo od sąsiadujących pomieszczeń; pomieszczenia chronione innymi systemami gaśniczymi; obszary mokrych procesów (np. mokra część procesu produkcji papieru); schowki o powierzchni mniejszej niż 2 m².

Należy bezwzględnie pamiętać, żeby nie stosować SUG wodnych w przestrzeniach, w których woda może stwarzać dodatkowe zagrożenia. Przykładem są skroplone gazy o niskich temperaturach lub długa lista substancji chemicznych niebezpiecznie reagujących w kontakcie z wodą.

Jeżeli DIOM nie precyzuje wymagań inaczej, należy przestrzegać wartości dotyczących minimalnego obszaru zadziałania lub minimalnej liczby dysz działających jednocześnie (wybieramy zawsze większą wartość) – patrz tabela 2.

Zasady korzystania z tych kryteriów projektowych nie zostały odpowiednio opisane w normie PN-EN 14972 [1], co powoduje problemy w korzystaniu z tego dokumentu. Na potrzeby niniejszego artykułu do bazowej tabeli z normy dodano kolumnę 1. z odniesieniami do dokumentów zewnętrznych, z których parametry te wynikają. Szczególny problem stwarza najbardziej popularna grupa zagrożeń, czyli OH1 i HC1. Projektant hotelu może wybrać na podstawie tabeli 2, czy zapotrzebowanie na wodę dla przestrzeni miejsc siedzących w restauracji powinno być obliczane na 140 m2 wg EN 14972-4 czy też na 72 m² wg EN 14972-7 lub PN-EN 14972-3. Wszystkie te opcje są poprawne, co wynika z faktu, że protokoły testowe (zawarte w EN 14972 cz. 2–17) implementowane były z istniejących już standardów międzynarodowych. Producenci systemów mgłowych dla tego samego zagrożenia mogą dysponować raportem z testu skuteczności gaszenia wg wytycznych VdS, FM lub BRE. Nie można było zatem wybrać tylko jednego z protokołów jako standardu europejskiego i przyjęto wszystkie trzy. Projektant może poszukać producenta, który posiada dopuszczenie według lepszych jego zdaniem kryteriów testowych. Ubezpieczyciel lub rzeczoznawca może natomiast wymagać konkretnego protokołu jako podstawy projektowej dla danego obiektu. Ważne jest jednak podjęcie decyzji o wyborze protokołu w pełni świadomie.

Wytyczne tryskaczowe w poszczególnych standardach różnie określają zapotrzebowanie na zawory kontrolno-alarmowe. W normie mgłowej postawiony został jeden próg maksymalnej wielkości strefy zasilanej poprzez zawór suchy lub mokry – powierzchnia ta nie powinna przekroczyć 10 000 m². Jest to wymóg mało restrykcyjny, umożliwiający projektowanie systemu z małą liczbą zaworów strefowych. Jednocześnie pozwala to na stosowanie w danej lokalizacji prostszych indykatorów zadziałania w postaci łączników przepływu. Zaleca się, by łączniki zamontowane były wraz z zaworami zwrotnymi i spustem z kryzą w celu testowania skuteczności działania czujnika przy przepływie odpowiadającym wypływowi z jednej dyszy.

Może Cię zainteresuje: Akademia ochrony ppoż. – Projektowanie instalacji tryskaczowych

Rozdział 4.13 poświęcony jest zaopatrzeniu w wodę oraz opisuje wymagania dotyczące zaopatrzenia w gazy, jeśli są one konieczne do działania systemu. Systemy mgły wodnej powinny mieć przynajmniej jedno automatyczne źródło wody. Dopuszcza się następujące źródła:

1. zbiornik wodny przeciwpożarowy oraz pompownia,

2. zasilanie z sieci wodociągowej z ewentualną pompownią podbijającą ciśnienie,

3. zbiorniki ciśnieniowe (hydroforowe),

4. systemy cylindrów z wodą napędzanych gazem pod ciśnieniem,

5. zbiorniki grawitacyjne.

Zaopatrzenie w gaz napędowy lub gaz atomizujący dla dysz dwumediowych może się odbywać ze zbiorników/cylindrów pod ciśnieniem lub z kompresorów działających automatycznie.

Na szczególną uwagę zasługuje akapit w normie mgłowej PN-EN 14972-1 [1] opisujący wymagania dotyczące zaopatrzenia w wodę systemów służących ochronie dróg ewakuacyjnych. Wskazuje to na dodatkową korzyść ze stosowania SUG wodnych, nieznaną wcześniej z normy tryskaczowej [2]. Grupa robocza w komitecie CEN poświęciła szczególną uwagę ochronie życia. Źródło wody służące ochronie dróg ewakuacyjnych musi spełniać następujące wymagania:

1. Zasilanie z sieci wodociągowej z dwóch odrębnych stron instalacji:

a. z zachowaniem pełnej obliczeniowej wydajności i ciśnienia na obu przyłączach,

b. z zachowaniem niezależności przyłączy,

c. z zastosowaniem jednej pompy podnoszącej ciśnienie w przypadku braku ciśnienia na jednym przyłączu,

d. z zastosowaniem dwóch lub większej liczby pomp podnoszących ciśnienie w przypadku braku ciśnienia na obu przyłączach.

2. Zasilanie ze zbiornika grawitacyjnego lub zbiornika naziemnego z redundancją pomp, przy czym zbiornik ten musi:

a. mieć pełną objętość obliczeniową,

b. być zabezpieczony przed działaniem światła i zanieczyszczeniami,

c. być wykonany z materiałów niekorozyjnych i zaprojektowany tak, aby spuszczanie wody nie było wymagane częściej niż raz na 10 lat,

d. być napełniony czystą wodą (wg specyfikacji z DIOM-u producenta)

W przypadku systemów ochrony mienia dopuszczalne jest stosowanie zbiorników o pojemności częściowej, przy czym należy zapewnić przynajmniej dwa urządzenia do napełniania zbiornika działające automatycznie bez konieczności zasilania w energię elektryczną. Systemy, których przeznaczeniem jest kontrola i ograniczanie wielkości pożaru, mogą być zasilane ze zbiorników o wielkości stanowiącej min. 30% obliczeniowego zapotrzebowania, zapewniając jednocześnie wydajność napełniania pozwalającą na zaopatrzenie w wodę przez cały projektowany czas działania. Systemy służące do gaszenia pożaru (głównie pożarów klasy B) mogą być zasilane ze zbiorników dobieranych na 5 min akcji gaśniczej dla systemów projektowanych na 30 min działania oraz zbiorników dobieranych na 10 min dla systemów działających dłużej niż 30 min. Dopust wody powinien być obliczony tak, aby zapewnić wymagany przepływ przez cały projektowany czas działania.

Warto zwrócić uwagę na pokazany na rys. 1 układ zbiornika objętości częściowej, na którym pod numerami 1 i 12 znajdziemy dwa urządzenia pomiarowe wymagane dla regularnego testowania wydajności przyłącza (1) oraz zestawu pomp pożarowych (2). W przypadku testu przyłącza wystarczy przepływomierz. Regularne testy mają wykazać wystarczającą wydajność przyłącza dla obliczeniowych parametrów dopełniania. Dla układu pomiarowego pomp zgodnie z rozporządzeniem w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych [3] wymagany jest przepływomierz, zawór regulacyjny i ciśnieniomierz.

Pomieszczenia, w których zamontowane są zbiorniki, pompy lub kompresory, powinny stanowić oddzielną strefę pożarową o odporności ogniowej przewyższającej czas działania systemu lub znajdować się w oddzielnym budynku o niepalnej konstrukcji. Zawory odcinające oraz kontrolne powinny być montowane w miejscach dostępnych również w czasie pożaru. Oznacza to, że nie ma wymogu montażu zaworów kontrolnych w pomieszczeniu pompowni. Można je zamontować na dalszym odcinku instalacji przy zapewnieniu, że znajdują się w innej strefie pożarowej niż chroniona tym zaworem. Pomieszczenia, w których znajduje się źródło wody (zbiorniki, pompy, kompresory), powinny być chronione stałym urządzeniem gaśniczym mgłowym. Pompownie z silnikami elektrycznymi mogą być chronione dyszami OH1/HC1, natomiast pompownie z napędami diesla powinny być chronione dyszami otwartymi według protokołów przeznaczonych dla maszynowni.

Dokumentacja

Rozdział 10 definiuje minimalny zakres dokumentacji, jaka powinna wchodzić w skład projektu instalacji mgły wodnej:

• System musi zostać w pełni opisany, z podaniem nazwy rozwiązań technicznych, opisem obszarów ryzyka występujących w obiekcie wraz z przyporządkowaniem typów dysz, jakie zostały wybrane dla jego ochrony.
• W projekcie powinny się znaleźć wyniki obliczeń hydraulicznych i wielkości zbiornika oraz dobór pomp lub zestawu pompowego.
• Należy sporządzić pełny schemat systemu z uwzględnieniem wszystkich połączeń.
• Na rysunku należy zaznaczyć lokalizację, rozmieszczenie i oznaczenie typów wykorzystanych dysz i zaworów rur oraz wskazać zawiesia i uchwyty.
• Należy opisać zasadę działania systemu i przewidzianą sekwencję działania z uwzględnieniem czasu zwłoki.
• Rzuty i przekroje powinny wskazywać na podział i wielkość sekcji.
• Lista materiałów dla całego systemu powinna się znaleźć w tekście lub załącznikach.
• Należy dołączyć karty materiałowe wykorzystanych komponentów.

Spełnienie powyższych wytycznych dla pełnej dokumentacji projektowej jest szczególnie trudne w przypadku przetargów publicznych, kiedy wskazanie konkretnych produktów jest często niemożliwe. Wówczas jednak wytyczne te będą dotyczyły projektu wykonawczego sporządzonego przez firmę wyłonioną w przetargu.

Załącznik A

Załącznik ten stanowi zbiór wytycznych do opracowywania nowych metod testowych dla systemów mgły wodnej i jest narzędziem pozwalającym w sposób szybszy niż droga normatywna przeprowadzić testy pożarowe zgodne z PN-EN 14972-1 [1]. Nie należy jednak nadużywać tej ścieżki w sposób nieodpowiedzialny. Metodyka badawcza powinna zostać opracowana przy ścisłej współpracy akredytowanego laboratorium badawczego z inwestorem, projektantem i rzeczoznawcą oraz ubezpieczycielem, jeśli ma to zastosowanie. Taka konfiguracja grupy roboczej daje pewność uzyskania pewnego i trudnego do podważenia protokołu testowego, adekwatnego do rozpatrywanego zagrożenia. Norma opisuje wymagane kroki procedury tworzenia nowego protokołu oraz efekty konkretnych etapów, jakie muszą się znaleźć w dokumentacji.

Podsumowanie

Projektowanie mgły wodnej może się wydawać trudne, jednak zazwyczaj nie jest bardziej skomplikowane niż projektowanie instalacji tryskaczowych. Poczucie braku wystarczającej wiedzy na temat tej technologii jest czynnikiem blokującym jej dalszy rozwój, tymczasem mgła wodna, podobnie jak systemy pianowe, stanowi uzupełnienie portfolio Stałych Urządzeń Gaśniczych Wodnych, nie powinno jej zatem zabraknąć w zasobie narzędzi profesjonalnego biura projektowego z branży zabezpieczeń przeciwpożarowych.

Literatura

1. PN-EN 14972-1:2021-05 Stałe urządzenia gaśnicze. Zestawy instalacji mgły wodnej. Część 1: Projektowanie, instalacja, przegląd i konserwacja

2. PN-EN 12845+A1:2020-05 Stałe urządzenia gaśnicze. Automatyczne urządzenia tryskaczowe. Projektowanie, instalowanie i konserwacja

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

1) Dv0,9 to taka średnica kropli, że skumulowana liczba kropli, od średnicy zerowej do średnicy odpowiedniej, stanowi 90% sumy wszystkich kropli.