Hydranty wewnętrzne – zawory odcinające hydrant

W instalacjach nawodnionych zawór odcinający jest elementem składowym hydrantu wewnętrznego. W suchych instalacjach do zaworu odcinającego wyposażonego w nasadę pożarniczą (złączkę typu storz) w czasie gaszenia pożaru podłącza się węże pożarnicze.

Obydwa typy zaworów odcinających mają identyczną budowę i przy przepływie wody te same wartości strat ciśnienia, niniejszą analizę ograniczono zatem do zaworów odcinających hydranty.

W okresie powojennym omawiane zawory nazywano zaworami hydrantu wewnętrznego (1964 r., [1]) lub zaworami hydrantowymi (1972 r., [2]). Po wprowadzeniu norm europejskich do katalogu polskich norm obowiązującą nazwą jest zawór odcinający wlotowy [3, 4].

Do prawidłowego wyznaczenia ciśnienia wody na zaworze odcinającym hydrant wewnętrzny w instalacji przeciwpożarowej potrzebna jest wartość straty ciśnienia powstającej na zaworze podczas przepływu wody – przyjrzyjmy się bliżej tej kwestii.

Zawory odcinające wlotowe dla hydrantów wewnętrznych powinny spełniać następujące wymagania [3, 4]:

• ręczny zawór odcinający powinien zostać wbudowany w hydrant wewnętrzny,
• zawór powinien być typu wzniosowego z wrzecionem gwintowanym lub innego typu wolnootwierającego,
• króciec wlotowy powinien być nagwintowany,
• króciec wlotowy i wylotowy powinny tworzyć kąt nie mniejszy niż 90 i nie większy niż 135°.

Z powyższych wymagań wynika, że są to zawory o specyficznej budowie (zawory kątowe). Dodać należy, że do króćca wylotowego producent zaworów mocuje nasadę pożarniczą (złączkę typu storz). Zawór taki instaluje się w szafce hydrantowej na wysokości 1,35 m nad posadzką w taki sposób, aby pokrętło wrzeciona zaworu było łatwo dostępne.

Zgodnie z obowiązującym rozporządzeniem w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [5] w zaworach hydrantowych 52 mm oraz w zaworach odcinających w hydrancie wewnętrznym nasada tłoczna zaworu powinna być skierowana do dołu.

Wprowadzone w 1974 r. wymagania stanowiły, że na zaworze odcinającym minimalne ciśnienie powinno wynosić co najmniej 20 m słupa wody. Ten wymóg potwierdzony został w rozporządzeniu w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków [5]. Jednak przyjmowanie tylko tej minimalnej wartości nie gwarantuje, że w każdym przypadku ciśnienie to będzie wystarczające. Nie ma również warunków do dokładnego określenia potrzebnej wartości ciśnienia wody na zaworze odcinającym hydrant wewnętrzny.

W literaturze dla zaworów hydrantowych o specyficznej budowie podaje się wartości współczynników strat ciśnienia zaczerpnięte z innych dziedzin inżynierii sanitarnej, co nie ułatwia wyznaczenia strat ciśnienia na tych zaworach.

Pierwszą próbę wyznaczenia strat ciśnienia dla zaworów hydrantowych podjęto w 1970 r. [6]. Porównanie uzyskanych wartości współczynników oporów miejscowych z zalecanymi w literaturze pokazało, że występują tu duże różnice.

Należy przypomnieć, że stosowane w normach wymiary hydrantów wewnętrznych 25, 33 i 52 mm odnoszą się do wymiarów wewnętrznych węży pożarniczych. Zawory odcinające stosowane w hydrantach mają wymiarowanie instalacyjne DN 25, 32 i 50 mm.

Zawory o średnicy 50 mm stosowane są od 1954 r. [7]. Zawory 25 mm, wyszczególnione także w wytycznych do projektowania z 1954 r., zaczęto produkować dopiero w 1970 r. w oparciu o normę z 1969 r. [8]. Były to zawory z korpusem żeliwnym ocynkowanym, obecnie już niestosowane. W 2010 r. [5] przewidziano konieczność zastosowania hydrantów wewnętrznych 33 mm. Analizą porównawczą objęto również zawory odcinające 32 mm.

Do analizy strat ciśnienia w zaworach odcinających hydrantowych wykorzystano wyniki badań podane w [6] oraz wyniki badań innych rodzajów zaworów stosowanych w instalacjach wodociągowych podane w [9].

Starty ciśnienia w zaworach odcinających stosowanych w hydrantach wewnętrznych można określać na podstawie znanych wartości współczynników oporów miejscowych z lub współczynników oporu hydraulicznego Sz, korzystając ze wzoru:

Wyznaczone badaniami [6] wartości współczynników oporu miejscowego oraz przeliczonych wartości współczynników oporu hydraulicznego Sz porównano z wartościami podanymi w literaturze (tabela 1). Zróżnicowanie tych wartości jest znaczne.

W obecnych warunkach prawnych zawory odcinające stosowane w hydrantach wewnętrznych wykonywane są z mosiądzu. Dla zaworów mosiężnych 25 i 32 mm nie są znane wartości współczynników oporu miejscowego z.

Wykorzystując materiały badawcze z [9], w tabeli 2 wyznaczono orientacyjne wartości współczynników strat ciśnienia dla stosowanych średnic zaworów odcinających mosiężnych montowanych w hydrantach wewnętrznych. Wartości te wykorzystano do dalszych analiz obliczeniowych. Do czasu przeprowadzenia badań obecnie stosowanych zaworów hydrantowych autor poleca posługiwanie się w praktyce tymi współczynnikami.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 15 czerwca 1964 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia wodnego (DzU nr 25/1964, poz. 163).
2. PN-72/B-02865 oraz PN-B-02865:1997 Przeciwpożarowe zaopatrzenie wodne. Instalacja wodociągowa przeciwpożarowa.
3. PN-EN 671-1:2012 Stałe urządzenia gaśnicze. Hydranty wewnętrzne. Część 1: Hydranty wewnętrzne z wężem półsztywnym.
4. PN-EN 671-2:2012 Stałe urządzenia gaśnicze. Hydranty wewnętrzne. Część 2: Hydranty wewnętrzne z wężem płasko składanym.
5.  Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109/2010, poz. 719).
6. Nowakowski E., Określenie współczynników oporu miejscowego dla zaworów hydrantowych produkcji polskiej, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 4/1970.
7. RN-53/NGK-PŻ-O7 Wewnętrzne wodociągi przeciwpożarowe. Wytyczne projektowania, Zarządzenie Ministra Gospodarki Komunalnej nr 4 z dnia 4 kwietnia 1954 r.
8. PN-69/B-02853 Ochrona przeciwpożarowa w budownictwie. Hydranty wewnętrzne 25 mm.
9. Nowakowski E., Badania nad stratami ciśnienia w fabrycznie nowych kształtkach i armaturze wewnętrznych instalacji wodociągowych, rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1973.
10. Bortnowski S., Instalacje wodociągowe, skrypt Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1975.
11. Piotrowski I., Stefańczyk Z., Instalacje gospodarcze i przemysłowe wodociągowe, ciepłej wody i kanalizacji, skrypt PWN, Warszawa-Łódź 1954.