Wytyczne projektowe dla pompowni przeciwpożarowych zasilających instalacje i sieci wodociągowe przeciwpożarowe oraz systemy łączone z woda pitną.
Co powinniśmy wiedzieć podejmując się projektowania pompowni przeciwpożarowej?
Projekt każdej instalacji przeciwpożarowej powinien zacząć się od weryfikacji wymagań prawnych, o których więcej pisaliśmy w zakładce Wymagania prawne. Jeżeli celem pompowni będzie zasilanie wewnętrznej instalacji hydrantowej, pierwszym aktem prawnym idącym nam z pomocą jest Rozporządzenie MSWiA z 2010 roku w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków [1] określające:
1. Minimalna wydajność poboru wody mierzona na wylocie prądownicy wynosi:
- dla hydrantu 25 - 1,0 dm³/s;
- dla hydrantu 33 - 1,5 dm³/s;
- dla hydrantu 52 - 2,5 dm³/s;
- dla zaworu 52 - 2,5 dm³/s.
2. Ciśnienie na zaworze odcinającym hydrantu wewnętrznego powinno zapewniać wydajność określoną powyżej dla wybranej prądownicy ale nie może być mniejsze niż 0,2 MPa. Takie samo ciśnienie powinno być zapewnione dla zaworów hydrantowych.
3. Maksymalne ciśnienie robocze w rurociągach rozdzielczych i pionach instalacji wodociągowej przeciwpożarowej nie powinno przekraczać 1,2 MPa, przy czym na zaworach odbiorników nie powinno przekraczać 0,7 MPa.
4. Ilość jednocześnie działających hydrantów, wynoszącą:
- 1 szt. hydrantu wewnętrznego w budynku średniowysokim (do 25 m ponad poziom terenu), jeżeli powierzchnia strefy pożarowej nie przekracza 500 m²;
- 4 szt. sąsiednich hydrantów lub zaworów hydrantowych: - w budynku wysokim i wysokościowym (powyżej 25m); - w strefie pożarowej produkcyjnej i magazynowej o gęstości obciążenia ogniowego przekraczającej 500 MJ/m² i powierzchni przekraczającej 3000 m²
- 2 szt. sąsiednich hydrantów/zaworów hydrantowych w budynkach nie wymienionych powyżej oraz w budynku wysokim (do 55m) z jedną klatką schodową.
Powyższe zestawienie wymagań w połączeniu z wiedzą jakie hydranty muszą być stosowane w danym typie budynku pozwalają na wyznaczenie parametrów wydajności wymaganej dla pompowni.
Jak dobieramy pompy?
Pompy dobieramy zawsze na największy przepływ wynikający z kombinacji ilości jednocześnie działających hydrantów i ich wielkości oraz na ciśnienie potrzebne na pokonanie oporów i różnicy wysokości między pompami, a hydrantem krytycznym (najbardziej niekorzystnie usytuowanym w budynku).
Przykład:
Zespół budynków biurowo-usługowych z parkingami podziemnymi, średnio wysokie SW o 6 kondygnacjach nadziemnych i 2 podziemnych. W obiekcie będą stosowane następujące rodzaje punktów poboru wody do celów przeciwpożarowych:
- hydranty wewnętrzne 25 z wężem półsztywnym na każdej kondygnacji biurowej i na parterze o minimalnej wydajności 1,0 l/s
- hydranty wewnętrzne 33 z wężem półsztywnym na każdej kondygnacji garażu podziemnego o minimalnej wydajności 1,5 l/s
Ponieważ powierzchnia strefy przeciwpożarowych przekracza 500 m² niezbędne jest zapewnienia jednoczesności działania dwóch hydrantów, stąd przepływ obliczeniowy powinien wynosić 3 l/s.
Dobór systemy podnoszenia ciśnienia:
- wymagane ciśnienie dyspozycyjne za zestawem będące wynikiem:
- oporów instalacji = 16 m
- wymaganego ciśnienia na wyjściu z prądownicy = 20 m (0,2 MPa)
- wysokości geometrycznej budynku = 25 m
Razem: 61 metrów.
Instalacja zasilana będzie w sposób bezpośredni z sieci wodociągowej, dla której przyjęto minimalne ciśnienie dyspozycyjne 2,0 bar = 20 m
Na przyłączu wodociągowym przed zestawem pompowym należy zainstalować armaturę pomiarową – kontrolą w postaci filtra, zaworu antyskażeniowego oraz wodomierza. Całkowity opór tych elementów wynoszący 11 metrów należy uwzględnić w obliczeniach:
- Wymagane ciśnienie za zestawem 61m – (20 – 11) = 52 metrów.
Parametry do doboru zestawu:
Przepływ = 3 l/s
Ciśnienie = 5,2 bar
Na powyższe parametry odpowiedni zestaw pompowy dobierzesz w programie doboru Wilo-Select.
Uwaga na zbyt wysokie ciśnienie!
Musimy mieć na uwadze maksymalne ciśnienia dopuszczalne na wypływie z prądownicy/zaworu. Jeśli którykolwiek z odbiorników instalacji przeciwpożarowej narażony jest na ciśnienie wyższe niż 7 bar należy zastosować jeden z wybranych poniżej systemów:
- Reduktory ciśnienia na każdej kondygnacji, gdzie występuje zbyt wysokie ciśnienie.
- Niezależne piony zasilające strefy wysokościowe zasilane z jednej pompowni, których parametry są ograniczone przez reduktory ciśnienia (rysunek obok)
- Niezależnie piony zasilające strefy wysokościowe z kilku pompowni, z której każda zasila inną strefę budynku.
- Pompownie pośrednie na kondygnacjach technicznych.
Jeden zestaw pompowy na cele ppoż. oraz bytowe?
Przypadkiem jaki często występuje w Polsce w budynkach jest połączenie instalacji wodociągowej przeciwpożarowej z instalacją bytową.
Tak zwany system dualny jest bardziej wymagający w projektowaniu, ale dopuszczalny przez Polskie prawo pod kilkoma warunkami.
Przede wszystkim musimy spełnić wymagania Rozporządzenia [1] w zakresie zabezpieczenia instalacji bytowej przed niekontrolowanym wypływem oraz zapewnienie priorytetu dla instalacji przeciwpożarowej, tak aby w każdym przypadku możliwym było uzyskanie żądanych parametrów jej pracy. Do tego celu stosuje się moduł odcięcia instalacji bytowej Wilo-MOIB (rysunek obok).
Moduł MOIB współpracuje ze sterownikiem SCe-Fire w certyfikowanych zespołach pomp pożarowych COR (1-4) Helix VF…/SC-FFS i pełni kilka ważnych funkcji. Przede wszystkim, w przypadku wykrycia przepływu w instalacji gaśniczej odcina automatycznie instalację bytową do czasu ręcznego resetu trybu pożarowego.
Ten sam czujnik przepływu realizuję jednocześnie funkcję aktywacji tak zwanego trybu pożarowego w całym urządzeniu oraz może aktywować drugi punkt pracy urządzenia o ile parametry wymaganego ciśnienia w instalacji hydrantowej są wyższe niż w instalacji bytowej.
Drugi czujnik przepływu umieszczony na instalacji bytowej, tuż za przepustnicą z napędem potwierdza, czy Moduł zadziałał prawidłowo. W przypadku wykrycia przepływu w instalacji bytowej po sygnale zamknięcia przepustnicy sterownik odczytuje ten stan jako awarię MOIB.
Ważne jest zatem aby na etapie projektowania zadbać o wrysowanie w schemat pompowni wszystkich elementów MOIB w odpowiednich dla nich miejscach.
Jak dobieramy zestaw pompowy w układach dualnych?
Pierwszym ważnym krokiem jest upewnienie się, które zapotrzebowanie na wodę jest większe. Pompownia musi zapewnić zawsze maksymalny obliczeniowy wydatek dla budynku, niezależnie od tego czy jest to instalacja ppoż. czy bytowa.
Przykład 2: Zespół budynków biurowo-usługowych. Zapotrzebowanie wody dla budynku w celu zwymiarowania przyłącza i instalacji wody gospodarczej obliczono w oparciu o normę PN-92/B-01706. Przepływ obliczeniowy dla instalacji wody gospodarczej wynosi q= 2,98 l/s. Wymagane ciśnienie za zestawem pompowym:
- opory instalacji = 11 m
- minimalne ciśnienie wypływu z punktu czerpalnego = 10 m (0,1 MPa)
- wysokość geometryczna = 25 m
Razem: 46 metrów
Obliczeniowe parametry do doboru zestawu pompowego uwzględniające ciśnienie na wejściu z sieci wodociągowej oraz opory na odcinku dopływowym (jak w Przykładzie 1)
46 m – (20-11) = 37 m
- Parametry instalacji bytowej Q= 2,98l/s oraz H=37 m
- Parametry instalacji ppoż. Q= 3l/s oraz H=52
Zestaw pompowy należy dobrać na wyższy parametr. W tym przypadku pożarowy. Poniżej zaznaczono punkty pracy instalacji bytowej (a) oraz ppoż.(b) na charakterystyce wybranego zestawu.
Należy pamiętać, że w czasie uruchomienia zestawu programuje się go na utrzymanie stałego ciśnienia na kolektorze tłocznym. W przypadku zestawów pompowych posiadających tylko jeden tryb pracy musielibyśmy wprowadzić nastawę wyższą czyli 61m sł. H2O (wysokość podnoszenia zestawu H=53m). W tym punkcie pracy zużycie energii wynosi 2,34kW, co stanowi o 30% więcej niż 1,66kW w punkcie pracy bytowym. Aby zapobiec nieekonomicznej pracy urządzenia COR-(1-4) Helix VF …/SC-FFS należy wprowadzić oba punkty pracy do sterownika. Jest to możliwe dzięki specjalnej funkcji sterowników Wilo z serii SC. W tym przypadku zestaw pompowy będzie pracował w trybie bytowym na parametrach niższych, a w przypadku wykrycia przepływu w instalacji ppoż. załączy się w trybie pożarowym na wyższy punkt pracy.
Trzecim ważnym krokiem jest zadbanie o jakość wody pitnej. Woda w instalacji gaśniczej jest narażona na skażenie bakteriologiczne w wyniku stagnacji. Zgodnie z PN-EN 1717 woda ta nadaje się do kategorii V, co oznaczałoby, że jedynym sposobem na zabezpieczenie przed skażeniem jest stosowanie przerwy powietrznej (rozdział wody typu AA lub AB). Uniemożliwia to tym samym zasilenie obu instalacji z jednego zestawu pompowego. Aby temu zapobiec należy zapewnić stałą wymianę wody w instalacji hydrantowej. W tym przypadku wystarczy zastosowanie zaworu antyskażeniowego typu EA zaraz za rozdziałem instalacji na bytową i przeciwpożarową.
Gdy etap obliczeniowy oraz decyzję o sposobie zasilenia w wodę instalacji w budynku mamy już za sobą powinniśmy się skupić na samym zestawie pompowym. Certyfikowane urządzenia z serii COR (1-4) Helix VF…/SC-FFS wyposażone są w sterowniki oraz falowniki z funkcją FIRE MODE czyli inaczej z trybem pożarowym.
Oznacza on, że w przypadku pożaru włączają się wszystkie pompy w zestawie i symultanicznie regulują swoją prędkość obrotową w celu dopasowania ciśnienia po stronie tłocznej do nastawionego. Wszelkie błędy są pomijane, a wyłączyć urządzenie można tylko ręcznie.
Przed przegrzaniem się pomp w trybie pożarowym, w sytuacji braku przepływu chroni specjalne obejście zapewniające zrzut wody chłodzącej z urządzenia. Tu pojawia się wymóg aby w pomieszczeniu pompowni znajdował się odpowiedni odpływ.
Zależnie od parametrów może to być studzienka drenażowa z odpływem grawitacyjnym lub pompą odwadniającą, kratka ściekowa z odpływem grawitacyjnym lub specjalny zbiornik naziemny. Wygląd obejścia przedstawia grafika obok. Zakończony jest elektrozaworem ½” w zestawach jednopompowych lub ¾” w zestawach wielopompowych.
Każdy zestaw pompowy musi być wyposażony również w Układ Pomiarowy składający się z:
- przepływomierza,
- ciśnieniomierza
- oraz zaworu regulacyjnego,
służący do okresowej kontroli parametrów pracy (zdjęcie obok) [2]. Urządzenie to służy to testów odbiorowych urządzenia przeciwpożarowego oraz do corocznych testów charakterystyki urządzenia.
Woda z układu pomiarowego musi być odprowadzona do zbiornika zasilającego, do studzienki lub w bezpieczne miejsce po za obrębem pompowni (drenaż garaży podziemnych, teren zielony). W przypadku zrzutu do studzienki jej odpływ musi być obliczony na chwilowy, maksymalny zrzut wody o parametrach całego zestawu pompowego. Test zestawu na pełnej wydajności zajmuje kilkanaście sekund. Następne pomiary odbywają się przy zmniejszanym wypływie z układu pomiarowego aż do całkowitego jego zamknięcia.
Ważne w każdym projekcie:
- Pamiętaj o zapewnieniu mocy dla wszystkich pomp w zestawie. W trybie pożarowym załączają się wszystkie.
- Pamiętaj o zastosowaniu Układu Pomiarowego i odprowadzeniu wody testowej.
- Pamiętaj o odprowadzeniu wody chłodzącej z by-passu minimalnego przepływu.
- Pamiętaj o zastosowaniu modułu MOIB w pompowniach dualnych.
- Udokumentuj rozkład elementów pompowni na schemacie lub w opisie.
- Pamiętaj o prawidłowym opisie zespołu pomp pożarowych i wymaganych dokumentach (Krajowe deklaracje właściwości użytkowych, certyfikat stałości właściwości użytkowych, Krajowa ocena techniczna, świadectwo dopuszczenia).
Wzorcowy przykład pompowni