Hydranty wewnętrzne − wymagane ciśnienie wody w zaworze odcinającym

W normach dotyczących hydrantów wewnętrznych PN-EN 671-1 [6] oraz PN-EN 671-2 [7] nie podano wymaganego minimalnego ciśnienia wody w zaworach odcinających, podano natomiast (w tab. 2) wymagane minimalne natężenie przepływu, które spełniać powinien hydrant podczas badań.

Z zamieszczonej w normie [7] tabeli wynika, że dla wymaganego rozporządzeniem MSWiA [4] minimalnego obliczeniowego natężenia przepływu wody w hydrancie 52 mm Q = 150 l/min potrzebne będzie minimalne ciśnienie wody na hydrancie (zaworze odcinającym hydrant) o wartości 0,31 MPa.

służy:

• pokryciu strat ciśnienia w samym zaworze,
• pokryciu strat ciśnienia na linii węża pożarniczego,
• zapewnieniu ciśnienia wylotowego w otworze lub dyszy prądownicy.

Stratę ciśnienia w samej prądownicy można pominąć, gdyż jest ona niewielka w porównaniu do ciśnienia wylotowego prądownicy.

Poniżej rozpatrzono zatem problem wielkości ciśnienia wody w zaworze odcinającym hydrant pożarowy.

Prąd (strumień) zwarty wody gaśniczej

Gaszenia pożaru dokonuje się za pomocą zwartego prądu wody. Efektywny zasięg rzutu prądu zwartego określono w normach [6, 7] na 10 m. Rzeczywiste jego wielkości zależą od lokalizacji pożaru względem prądownicy.

Żeby można było uzyskać potrzebną długość prądu zwartego wody (rys. 1.) z prądownicy dla przewidzianego w rozporządzeniu MSWiA [4] obliczeniowego natężenia przepływu wody dobieranego hydrantu wewnętrznego, określić należy wymagane ciśnienie wylotowe wody w otworze lub dyszy prądownicy.

Wymagane długości prądu zwartego wody są często 2–3-krotnie większe od zalecanej długości (10 m).

Ciśnienie wody na wylocie z dyszy prądownicy zużywane jest na wytworzenie całkowitego i zwartego prądu wody oraz pokonanie oporu powietrza przez te prądy.

Analizę zależności zachodzących między natężeniem prądu wody wypływającego z prądownicy, średnicą dyszy, ciśnieniem wody na wylocie z prądownicy oraz powstającymi długościami prądów wodnych (całkowitym i zwartym) podano w literaturze [8–11].

Ze względu na zróżnicowane wartości przyjmowanych długości prądów wody na potrzeby obliczeń przyjęto uproszczoną formę zależności h_z = f × h_c. Na podstawie informacji podanej w publikacji [9] założono, że h_z = 0,83 h_c oraz h_c = 1,2 h_z.

Jeżeli przyjmiemy, że opór przepływu wody w powietrzu zmniejsza o ok. 20% długości prądów wodnych, wymagane ciś­nienie wody na wylocie z dyszy prądownicy określić możemy ze wzoru:

Do wyznaczenia ciśnienia wody w prądownicy niezbędne jest wyznaczenie długości prądu zwartego wody. Jest on zależny od wysokości pomieszczenia najbardziej niekorzystnie położonego względem hydrantu wewnętrznego oraz od intensywności pożaru.

Początkowo dystans podejścia do ogniska pożarowego jest mniejszy, a później się wydłuża. W każdym z tych przypadków minimalne obliczeniowe natężenie przepływu wody z hydrantu nie może być niższe od normatywnego.

Wobec braku unormowań prawnych przyjęto, że gaszenie pożaru w pomieszczeniu (narożnik sufitu) odbywać się będzie przy wypływie wody z prądownicy pod kątem 45 i 30° względem poziomu posadzki pomieszczenia. Żeby można było skutecznie gasić pożar, oprócz prądu wody potrzebna jest jego siła uderzeniowa, dlatego Sawaszyński [8] zaleca, by zasięg zwartej części prądu wody obejmował co najmniej 2 m powyżej poziomu gaszonego sufitu pomieszczenia.

Z podanych na rys. 1 przebiegów prądów zwartych wody wynika, że ich długość zależy od kąta prowadzenia prądownicy w kierunku ogniska pożaru. Do ustalenia obliczeniowych zasięgów prądów wody przyjęto pomieszczenia objęte instalacjami hydrantowymi wodnymi w budynkach użyteczności publicznej o wysokości minimalnej 3 m (dla więcej niż 4 osób).

W większości tych budynków występują pomieszczenia, których wysokość jest znacznie większa niż pomieszczeń podstawowych. W analizie obliczeniowej rozpatrywano zatem pomieszczenia o wysokości 3–9 metrów. Wymagane dla nich zasięgi prądu zwartego wody oraz potrzebnego ciśnienia na dyszy prądownicy dla przyjętych kątów natarcia prądu zwartego wody 30 i 45° podano w tabeli 1.

Z obliczeń wynika, że wymagany w normach [6, 7] minimalny zasięg prądu zwartego wody, czyli 10 m, wystarcza do gaszenia pożaru tylko w pomieszczeniach niskich. W tabeli 1 podano również ciśnienie wody potrzebne na dyszy prądownicy, konieczne do określenia ciśnienia w zaworze odcinającym hydrant wewnętrzny.

Minimalne ciśnienie wody w zaworze odcinającym

Z analizy podanej w poprzednich artykułach (RI 6, 7–8/2013) wynika, że w hydrantach wewnętrznych stosuje się różne rodzaje zaworów odcinających oraz rodzaje i długości węży pożarniczych. Wynika z niej również, że na wylocie z dyszy prądownicy potrzebne są różne wartości ciśnienia wody.

Przyjmowane często przez projektantów minimalne wartości długości prądu zwartego i ciśnienia wody na zaworze odcinającym określone w normach mogą nie zapewnić prawidłowego działania instalacji przeciwpożarowej w danym budynku. Dane zamieszczone w tabelach 2 i 3 umożliwiają prawidłowe określenie minimalnego ciśnienia wody na zaworze odcinającym hydrant wewnętrzny.

Tabele opracowano dla dwóch najczęściej stosowanych hydrantów wewnętrznych – 52 i 25 mm – i dla następującego kąta natarcia prądu zwartego: tabela 2 dla a = 45°, tabela 3 dla a = 30°.

Do obliczeń w projektach zaleca się wykorzystywanie ciśnień wody w zaworze podanych w tabeli 3, gdyż przy obecnie stosowanych materiałach budowlanych podejście do ognia może być utrudnione (dla większości stosowanych tworzyw sztucznych).

Z zawartych w tabeli 3 wartości minimalnych ciśnień wody na zaworze hydrantu wewnętrznego wynika, że podana w normach [6, 7] wartość ciśnienia 0,2 MPa jest wystarczająca tylko w kilku przypadkach. Jeżeli w budynku znajdują się pomieszczenia wysokie lub należy zastosować hydranty 25 mm, konieczne jest określenie wymaganego minimalnego ciśnienia wody w zaworze odcinającym hydrant.

Wnioski

Przyjęcie do katalogu polskich norm norm europejskich dotyczących hydrantów wewnętrznych (PN-EN 671-1–4) zwiększyło odpowiedzialność projektantów w zakresie prawidłowego doboru tych urządzeń i zapewnienia ich konserwacji.

Szczególnie ważne jest określenie wymaganego ciśnienia wody w zaworze odcinającym hydrant, gdyż wpływa ono na prawidłowy dobór instalacji przeciwpożarowej oraz jej elementów. Podane w tabeli 3 informacje umożliwiają dobór ciśnienia wody w zaworach odcinających hydrant (zaworach hydrantowych).

Literatura

1. RN-53/NGK-PŻ-O7 Wewnętrzne wodociągi przeciwpożarowe. Wytyczne projektowania, Zarządzenie Ministra Gospodarki Komunalnej nr 4 z dnia 4 kwietnia 1954 r.
2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych z dnia 15 czerwca 1964 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia wodnego (DzU nr 25/1964, poz. 163).
3. PN-72/B-02865 oraz PN-B-02865:1997 Przeciwpożarowe zaopatrzenie wodne. Instalacja wodociągowa przeciwpożarowa.
4. 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).
5. Ustawa z dnia 12 września 2002 r. o normalizacji (DzU nr 169/2002, poz. 1386).
6. PN-EN 671-1:2012 Stałe urządzenia gaśnicze. Hydranty wewnętrzne. Część 1: Hydranty wewnętrzne z wężem półsztywnym.
7. PN-EN 671-2:2012 Stałe urządzenia gaśnicze. Hydranty wewnętrzne. Część 2: Hydranty wewnętrzne z wężem płasko składanym.
8. Sawaszyński J., Przeciwpożarowe zaopatrzenie wodne. Cz. III i IV, PWT, Warszawa 1950.
9. Piotrowski I., Stefański Z., Instalacje gospodarcze i przemysłowe wodociągowe, ciepłej wody i kanalizacji, PWN, Łódź–Warszawa 1954.
10. Nowicki W., Rożyński Z., Projektowanie wewnętrznych instalacji wodociągowych i kanalizacyjnych, Arkady, Warszawa 1964.
11. Lindner J., Struś W., Przeciwpożarowe urządzenia i instalacje wodne, Arkady, Warszawa 1967.