Wykaz ważniejszych oznaczeń
a
- odległość między tryskaczami
A
- pole powierzchni czynnej przekroju obliczeniowego [m2]
A
- powierzchnia działania dla danej klasy zagrożenia pożarowego [m2]
AS
- powierzchnia chroniona przez pojedynczy tryskacz [m2]
cp
- ciepło właściwe [kJ/(kg - K)]
C
- współczynnik przenikania ciepła [(m/s)0,5]
C
- współczynnik strat [-]
C
- zdolność do samozamykania (np. klap dymowych)
C1
- oryginalny współczynnik strat C [-]
Ce
- współczynnik C dla nowej przeliczonej długości zastępczej [-]
d
- średnica wewnętrzna przewodu [m]
D
- wymagana intensywność zraszania [mm/min]
D(Tk)
- skuteczność ogniowa
D
- odległość między tryskaczami
D1
- oryginalna średnica przeliczanego odcinka [mm]
De
- średnica dla nowej ekwiwalentnej długości [mm]
dm
- średnica wewnętrzna przewodu [mm]
E
- szczelność ogniowa
F
- suma sił działających na ciecz zawartą między przekrojami obliczeniowymi
F
- powierzchnia rzutu poziomego pomieszczenia, strefy pożarowej lub składowiska [m2]
Fe
- efektywna powierzchnia zraszania
Fo
- obliczeniowa powierzchnia zraszania
Fr
- rzeczywista powierzchnia zraszania
G
- siła ciężkości od zamkniętej objętości wody [N]
Gi
- masa poszczególnych materiałów [kg]
?h(Q)
- wymagana wysokość ciśnienia dla pokrycia strat przy danym przepływie [m]
h
- różnica niwelacyjna między analizowanymi przekrojami [m]
?hstr
- suma wszystkich strat (na długości i miejscowych, wliczając w to straty na przewodzie tłocznym i ssawnym pompy)
H1
- wzniesienie zwierciadła wody nad poziom porównawczy przyjęty dowolnie w obliczeniach [m]
H2 - H1
- różnica niwelacyjna między przekrojami obliczeniowymi [m]
Hs
- rzędna przekroju obliczeniowego w przyjętym układzie porównawczym [m]
I
- izolacyjność ogniowa
k
- chropowatość przewodu charakterystyczna dla materiału, z którego jest wykonana rura; podawana jest przez producenta rur [mm]
K
- współczynnik/stała dla danego tryskacza [L/min/(bar)0,5] lub [gpm/(psi)0,5]
L
- długość powierzchni działania [m]
L
- odległość między przewodami rozprowadzającymi [m]
L
- długość rury [m]
L1
- długość jednego z przewodów budujących pętlę [m]
L1
- oryginalna długość odcinka [m]
L2
- długość drugiego z przewodów budujących pętlę [m]
Le
- długość zastępcza (ekwiwalentna) [m]
LT
- liczba tryskaczy
LTC
- szacunkowa, całkowita liczba tryskaczy objętych powierzchnią działania
M
- odporność na oddziaływanie mechaniczne
n
- liczba rodzajów materiałów palnych znajdujących się w pomieszczeniu, strefie pożarowej lub składowisku
NPSHkr
- krytyczna nadwyżka antykawitacyjna [m]
NPSHobl
- obliczeniowa nadwyżka antykawitacyjna [m]
p
- ciśnienie statyczne wynikające z różnicy rzędnych analizowanych przekrojów [bar]
p
- ciśnienie w przekroju tryskacza [bar] lub [psi - funty na cal kwadratowy]
P
- parcie w obu przekrojach zamykających objętość kontrolną [N]
p1
- ciśnienie panujące w przekroju 1, w przypadku zbiorników o swobodnym zwierciadle wody równe ciśnieniu atmosferycznemu [bar]
p2, p1
- ciśnienia w przekrojach obliczeniowych [Pa]
pC
- całkowite ciśnienie w przekroju zamontowanego tryskacza [bar]
pm
- strata ciśnienia na długości [bar/mb]
pn
- nadciśnienie w przekroju obliczeniowym [Pa]
ps
- ciśnienie w przewodzie ssącym, przed pompą [Pa]
pV
- ciśnienie prędkości [bar]
q
- minimalny wypływ z tryskacza [L/min]
Q
- przepływ [L/min] lub [gpm - galon amerykański na minutę]
Q1
- przepływ w jednym z odcinków budujących pojedynczą pętlę [L/min]
QC
- przepływ całkowity, wpływający do pętli [L/min], QC = Q1 + Q2
Qci
- ciepło spalania poszczególnych materiałów [MJ/kg]
Qd
- gęstość obciążenia ogniowego [MJ/m2]
Qm
- przepływ [L/min]
Qmax
- maksymalny wydatek obliczony z najkorzystniejszej powierzchni działania
QT
- wymagany wypływ z tryskacza [L/min]
R
- nośność ogniowa
R
- reakcja hydrodynamiczna będąca oddziaływaniem przeszkody na strumień [N]
Rx, Ry
- składowe reakcji hydrodynamicznej [N]
re
- efektywny promień zraszania
Re
- liczba Reynoldsa [-]
rr
- rzeczywisty promień zraszania
RTI
- indeks wrażliwości tryskacza [(m - s)0,5]
S
- dymoszczelność (np. drzwi i bram)
S
- odległość między tryskaczami na jednym przewodzie rozprowadzającym [m]
t
- czas [s]
T
- wymagany czas podawania wody o wymaganych parametrach hydraulicznych dla danej klasy [min]
Tea
- średnia temperatura kąpieli elementu termoczułego tryskacza do sprawdzenia reakcji termoczułego elementu w otoczeniu (do 93°C element jest zanurzany w wodzie, powyżej tej temperatury element jest zanurzany w glicerynie) [°C]
Tg
- temperatura powietrza w strumieniu owiewającym [°C]
Tk
- temperatura krytyczna [°C] (np. zabezpieczeń ogniochronnych konstrukcji)
tR
- rzeczywisty czas zadziałania tryskacza [s]
Tu
- temperatura otoczenia podczas przeprowadzanego testu [°C]
u
- prędkość owiewu termoczułego zamka tryskacza w laminarnym strumieniu owiewającego powietrza [m/s]
v
- prędkość cieczy odpowiednio w 1. i 2. przekroju obliczeniowym [m/s]
V
- prędkość płynącej wody w przewodzie [m/s]
v1
- prędkość w przekroju 1.; w przypadku zwierciadła wody w zbiorniku możemy przyjąć v1 ? 0 m/s
vs
- prędkość w przewodzie ssącym [m/s]
vx, vy
- składowe prędkości wypadkowej względem osi układu współrzędnych [m/s]
W
- natężenie promieniowania (elementów przeszklonych)
x
- wysokość pomieszczenia - [ft] (stopy)
y
- procent zmniejszenia powierzchni
z1, z2
- położenie przekrojów obliczeniowych względem przyjętego poziomu porównawczego [m]
?
- kąt, jaki tworzy wypadkowa prędkość v w każdym z przekrojów obliczeniowych odpowiednio z osią x i y
?
- współczynnik pędu
?
- współczynnik chropowatości bezwzględnej [-]
?
- współczynnik straty miejscowej podawany przez producenta [-]
?
- współczynnik strat na długości [-]
?
- kinematyczny współczynnik lepkości [m2/s]
?
- gęstość cieczy w danej temperaturze [kg/m3]
?Q?t
- masa cieczy dopływającej i odpływającej [kg]
?
- ciężar objętościowy cieczy [N/m3]
1. Wstęp
Według hierarchii potrzeb Abrahama Maslowa bezpieczeństwo to potrzeba niższego rzędu (rys. 1.1). Oznacza to, że razem z potrzebami fizjologicznymi bezpieczeństwo jest najbardziej podstawową potrzebą i musi być zaspokojone w pierwszej kolejności. Niezaspokojenie potrzeby podstawowej uniemożliwia zaspokojenie kolejnych potrzeb wyższego rzędu.
Rys. 1.1. Piramida potrzeb ludzkich według Abrahama Maslowa
Źródło: opracowanie własne
Mimowolnie dąży się więc do zapewnienia poczucia bezpieczeństwa zarówno sobie, jak i najbliższym. Obawy dotyczą przede wszystkim życia i zdrowia, ale również majątku. Idąc do kina, przebywając w szpitalu, robiąc zakupy, pracując w magazynach, fabrykach, biurach każdy chciałby czuć się bezpiecznie. Powodzie, susze, huragany, pożary to codzienne zagrożenia, na przyjście których można się przygotować lepiej lub gorzej, w zależności od wiedzy i zasobów finansowych.
Pożar to niebezpieczeństwo, które może się wydarzyć wszędzie. Zazwyczaj pojawia się niespodziewanie, na przykład podczas snu. Sukces walki z pożarem zależy od czasu reakcji na pierwsze płomienie. Często się niestety zdarza, że pożar wybucha w zamkniętym pomieszczeniu, w nocy i o jego powstaniu wiadomo dopiero wtedy, gdy obejmie sąsiednie pomieszczenia.
Zgodnie z art. 2 Ustawy z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej (DzU z 2009 r. nr 178, poz. 1380 z późn. zm.) podstawowymi celami ochrony przeciwpożarowej jest przede wszystkim ochrona życia i zdrowia ludzi, a następnie mienia i środowiska naturalnego.
Jednym ze sposobów zmniejszania niebezpieczeństwa wybuchu niekontrolowanego pożaru jest wyposażanie budynków (obiektów budowlanych) w stałe urządzenia gaśnicze (SUG).
W Polsce w wielu obiektach nie ma obowiązku stosowania tego typu instalacji przeciwpożarowej. Dodatkowo istnieje również wiele mitów, które zniechęcają inwestorów do stosowania SUG. Jednym z nich jest przeświadczenie, że woda użyta do kontroli pożaru przez instalacje tryskaczowe powoduje większe straty niż sam pożar. Nie jest to prawdą. Jeżeli powstanie zarzewie ognia, a budynek nie będzie wyposażony w stałe urządzenia gaśnicze, jedynym ratunkiem jest ugaszenie pożaru przez straż pożarną. Powiadomienie jednostki straży pożarnej i dotarcie jej do obiektu wymaga czasu, może więc doprowadzić do rozwoju niekontrolowanego pożaru znacznych rozmiarów. Ponadto straż pożarna do ugaszenia pożaru zużywa o wiele więcej wody niż działanie instalacji tryskaczowej. Do lepszego zobrazowania korzyści, jakie daje wyposażenie budynków lub obiektów budowlanych w SUG, poniżej przedstawiono kilka zestawień statystycznych z lat 2007-2011, przygotowanych przez Johna R. Halla, Jr. w 2013 r., na zlecenie NFPA Fire Analysis and Research, umieszczonych w publikacji U.S. Experience with Sprinklers Fact Sheet. Z tych analiz statystycznych jednoznacznie wynika, że tryskacze ratują życie i chronią własność przed ogniem. Porównując skutki pożarów budynków niewyposażonych w automatyczne urządzenia gaśnicze ze skutkami pożarów w budynkach zabezpieczonych nawodnioną instalacją tryskaczową, stwierdzono, że:
- wskaźnik śmiertelności w przypadku lokali mieszkalnych zabezpieczonych instalacją tryskaczową był mniejszy o 82% w porównaniu z lokalami niechronionymi;
- bezpośrednia strata mienia w pożarze w przypadku lokali mieszkalnych zabezpieczonych instalacją tryskaczową była mniejsza o 68% w porównaniu z lokalami niechronionymi.
Rys. 1.2. Straty finansowe spowodowane pożarem w budynkach o różnym przeznaczeniu przy braku stałych urządzeń gaśniczych i z instalacją tryskaczową nawodnioną (dane z lat 2007-2011)
Źródło: [19]
W podobny sposób można porównać straty finansowe spowodowane pożarem budynków o różnym przeznaczeniu, chronionych instalacją tryskaczową nawodnioną i niechronionych automatycznymi urządzeniami gaśniczymi (rys. 1.2).
Instalacja tryskaczowa jest niezawodna i efektywna. W przypadku pożarów tak intensywnych, że aktywowane zostały tryskacze w bezpośredniej przestrzeni nad ogniem, w 91% przypadków instalacja tryskaczowa zadziałała niezawodnie. W przypadku uruchomienia instalacji tryskaczowych jej działanie było efektywne w 96% aktywacji. Z powyższego wynika, że w 9% przypadków instalacja tryskaczowa nie zadziałała, mimo że powinna, oraz że w 4% przypadków, mimo że zadziałała, jej działanie było nieefektywne. Przyczyny braku reakcji lub nieefektywności działania instalacji są różne - na rysunkach 1.3 i 1.4 przedstawiono procentowy udział najczęstszych przyczyn braku reakcji lub nieefektywności działania instalacji tryskaczowych.
Zwykle tylko jeden lub dwa tryskacze są aktywowane i to wystarcza do ograniczenia ognia; dotyczy to 88% nawodnionych instalacji tryskaczowych. W przypadku instalacji suchych ta liczba tryskaczy była wystarczająca w 73% przypadków uruchomienia. Ciekawe jest zestawienie efektywności działania tryskaczy w zależności od liczby ich otwarcia. Najwyższą efektywność w kontrolowaniu pożaru miały systemy, w których aktywował się tylko jeden tryskacz (tab. 1.1).
Rys. 1.3. Przyczyny zawodności instalacji tryskaczowych:1 - instalacja wyłączona przed wybuchem pożaru (budowa obiektu, remont, konserwacja), 2 - ręczne, zbyt wczesne zamknięcie instalacji tryskaczowej, 3 - zniszczenie elementów instalacji tryskaczowej przez wybuch lub zawalenie się części budynku podczas pożaru, 4 - brak konserwacji (korozja, zamalowanie głowic tryskaczy), 5 - na etapie projektowania dobrano zły typ systemu (zła klasyfikacja przestrzeni, zły rodzaj tryskaczy, zły środek gaśniczy)
Źródło: [19]
Rys. 1.4. Przyczyny nieefektywności instalacji tryskaczowych:1 - woda nie sięga ognia (przeszkody typu słup, ściana, meble, zła aranżacja pomieszczenia), 2 - niewystarczająca ilość wody (brak wody w sieci, brak wody wynikający ze zmiany klasyfikacji przestrzeni), 3 - zniszczenie elementów instalacji tryskaczowej przez wybuch lub zawalenie się części budynku podczas pożaru, 4 - ręczne, zbyt wczesne zamknięcie instalacji tryskaczowych, 5 - brak konserwacji (korozja, zamalowanie głowic tryskaczy), 6 - na etapie projektowania dobrano zły typ systemu (zła klasyfikacja przestrzeni, zły rodzaj tryskaczy, zły środek gaśniczy)
Źródło: [19]
Tabela 1.1. Efektywność instalacji tryskaczowej w funkcji liczby aktywowanych tryskaczy (w latach 2007-2011)
Liczba aktywowanych tryskaczy
Pożary, podczas których aktywowane tryskacze zadziałały efektywnie [%]
wszystkie typy instalacji tryskaczowych dla wszystkich typów obiektów budowlanych
instalacja tryskaczowa nawodniona
wszystkie typy obiektów budowlanych
zakłady produkcyjne
tylko ogrzewane powierzchnie magazynowe
1
98
98
96
100
2
95
95
96
97
3-5
92
93
94
96
6-10
81
80
87
96
więcej niż 10
83
85
86
79
Źródło: [19]
Tabela 1.2. Charakterystyka śmiertelnych ofiar pożarów budynków wyposażonych w instalację tryskaczową nawodnioną, a niewyposażonych w żadne automatyczne systemy pożarowe
Charakterystyka ofiar
Liczba śmiertelnych ofiar pożarów w ciągu roku
w przypadku uruchomienia nawodnionej instalacji tryskaczowej, wliczając tryskacze uruchomione poza obszarem objętym ogniem
bez zabezpieczenia jakimkolwiek automatycznym systemem przeciwpożarowym
Ofiary przebywające w obszarze źródła ognia
16
1059
Ofiary przebywające w obszarze niebędącym bezpośrednim źródłem ognia
4
331
Ofiary podpaleń
1
371
Ofiary śmiertelne po zajęciu się odzieży (osoby uciekające i bierne)
4
207
Ofiary w wieku 65 lat i starsze
12
807
Osoby wracające do miejsca ognia niezdolne do działania lub zachowujące się irracjonalnie
5
557
Osoby niepełnosprawne fizycznie
3
420
Osoby, które zginęły we śnie
3
781
Źródło: [19]
Istnieje powszechna opinia, że zadaniem instalacji tryskaczowej jest przede wszystkim chronienie mienia, a dla ochrony ludzi najważniejszy jest Dźwiękowy System Ostrzegania (DSO), który za pomocą komunikatów głosowych umożliwia sprawne i szybkie powiadomienie osób przebywających w obiekcie o niebezpieczeństwie powstania pożaru oraz umożliwia sprawną ewakuację. Korzyści płynące z zainstalowania takiego systemu są bezsprzeczne. Oczywiste jest jednak to, że tryskacze kontrolując rozwój pożaru w chronionym pomieszczeniu, wydłużają czas bezpiecznej ewakuacji ludzi przebywających w budynku lub obiekcie budowlanym, tym samym chroniąc ich życie. Najlepszym tego dowodem są dane statystyczne (tab. 1.2), które wskazują na znaczne zmniejszenie liczby ofiar śmiertelnych w budynkach zabezpieczonych nawodnioną instalacją tryskaczową.
Tabela 1.3. Oszacowanie zmniejszenia bezpośrednich szkód poniesionych wskutek pożaru w latach 2007-2011 w odniesieniu do budynków chronionych nawodnioną instalacją tryskaczową i bez automatycznej ochrony przeciwpożarowej
Sposób użytkowania budynku lub obiektu budowlanego
Bez zabezpieczenia jakimkolwiek automatycznym systemem przeciwpożarowym [USD]
Zabezpieczenie nawodnioną instalacją tryskaczową [USD]
Zmniejszenie szkód dzięki zastosowaniu nawodnionych instalacji tryskaczowych [%]
Obiekt użyteczności publicznej
47 000
12 000
75
Restauracje, puby itp.
53 000
13 000
75
Szkoły, uczelnie
21 000
8 000
62
Służba zdrowia
14 000
5 000
65
Osiedla mieszkaniowe
20 000
9 000
56
Domy i apartamenty
20 000
7 000
68
Pokoje i domy noclegowe
15 000
5 000
69
Hotele i motele
31 000
42 000
brak redukcji kosztów
Domy opieki
6 000
3 000
57
Akademiki i bursy
4 000
1 000
65
Sklepy wielkopowierzchniowe i biura
55 000
38 000
30
Fabryki
145 000
90 000
38
Magazyny tylko ogrzewane
128 000
262 000
brak redukcji kosztów
Źródło: [19]
