Большинство нынешних и строящихся зданий оборудовано системами внутреннего противопожарного водопровода (далее по тексту ВПВ).
И с каждым годом увеличивается количество зданий, в том числе жилого назначения, которые оснащают системами автоматического пожаротушения (АПТ). Тем не менее, нормативная литература не всегда дает четкое понимание о работе системы, и далеко не все инженеры знают, как работают системы ВПВ, и для чего нужны отдельные ее элементы.
Внутренний Противопожарный Водопровод – система «полуавтоматического» пожаротушения, которая подразумевает тушение пожара силами людей при помощи пожарных кранов, размещенных в здании.
Автоматические Установки пожаротушения (АУПТ или АПТ) – системы пожаротушения, осуществляющие тушение пожара без участия человека.
Одним из таких элементов, по которому часто возникают вопросы у инженеров в процессе проектирования, является автоматический водопитатель, или, как его часто называют, жокей-насос.
В поисках ответов проектировщики часто обращаются к самому большому и доступному источнику информации – интернету, на просторах которого можно найти всевозможные «научно-исследовательские работы» производителей насосного оборудования, статьи различных «экспертов» и просто обсуждения на профильных форумах.
Далеко не вся информация из этих источников является достоверной. Поэтому выстроить единое представление после прочтения подобных статей практически невозможно, т.к., зачастую, они противоречат друг другу.
Первый же ответ по запросу «жокей-насос» выдает в поисковике следующее определение, которое уже вызывает много сомнений:
«Жокей-насос — это небольшой насос, подключаемый к спринклерной системе пожаротушения для поддержания давления в спринклерных трубопроводах. Это необходимо для того, чтобы при включении спринклерной системы пожаротушения происходило падение давления, которое будет регистрироваться автоматическим регулятором пожарных насосов, что приведет к запуску пожарного насоса.»
Данное определение состоит из оценочных понятий без конкретных значений (например, «небольшой»), несуществующих терминов (вроде «спринклерные трубопроводы» и «регулятор пожарных насосов») и откровенной лжи (жокей-насос подключается к спринклерной системе, и что он необходим для обеспечения «падения давления»).
Что же такое жокей-насос, где он ставится и для чего
Жокей (или «автоматический водопитатель») — это насос, обеспечивающий поддержание определенного давления в трубопроводах до включения основного насоса.
«Автоматический водопитатель - водопитатель, обеспечивающий расчетный расход и напор для установок водяного и пенного пожаротушения до включения основного водопитателя» ГОСТ Р 50680–94
Давайте подробнее разберем, как могут выглядеть системы ВПВ и АУПТ, и как выполняется пуск насосных агрегатов в случае пожара.
В большинстве случаев принципиальная схема системы АУПТ выглядит следующим образом. Из наружных сетей вода подается на насосную установку пожаротушения (с пожарными насосами), от которой, в случае с системами ВПВ, вода идет по распределительным трубопроводам непосредственно к пожарным кранам,
а в случае с системами АУПТ и объединенными системами ВПВ и АУПТ, вода по подающим трубопроводам поступает к узлам управления, а далее в распределительные трубопроводы к оросителям.
Что касается пуска насосных агрегатов, то он по действующим нормативным документам осуществляется тремя способами — автоматически (без участия человека), дистанционно (по внешнему сигналу, например, с кнопки у пожарного крана) и вручную (пуск насоса со шкафа управления в помещении насосной станции). В случае с системами АУПТ между оросителями, распыляющими воду для тушения пожара, и насосной установкой предусматриваются узлы управления (контрольно-сигнальные клапаны), которые и отвечают за подачу сигнала на пуск насосной установки. Если предусмотрена система ВПВ или общая установка для систем ВПВ и АУПТ, то установка узлов управления для зоны ВПВ не требуется. И за автоматический пуск насосной установки отвечает её шкаф. При этом «Сигнал автоматического или дистанционного пуска должен поступать на пожарный насос после автоматической проверки давления воды в подводящем трубопроводе» (СП 485.1311500.2020).
Таким образом стандартный, регламентированный нормативными документами алгоритм работы систем ВПВ и АУПТ выглядит следующим образом.
В штатном режиме система ВПВ и АУПТ заполнена водой (кроме сухотрубных систем ВПВ и воздухозаполненных систем АУПТ) и находится под давлением. В случае возникновения пожара на шкаф управления насосной станции подается сигнал «пожар», после чего установка переходит в пожарный режим, и происходит проверка давления в системе. Если давление в системе упало ниже определенного значения (уставки), срабатывает пуск насосных агрегатов. А если давление в системе упало, но внешний сигнал «пожар» так и не поступил, шкаф управления установки пожаротушения сам формирует инициирующий сигнал «пожар» и передает его по протоколам связи на верхний уровень диспетчеризации, насосные агрегаты запускаются в работу.
При этом питающие и распределительные сети ВПВ и особенно АУПТ часто имеют большую протяженность и хранят большой запас объема воды, но небольшие подсекания и утечки в таких системах со временен неизбежны. Жокей-насос — это один из типов водопитателя, который позволяет компенсировать подобные небольшие потери воды.
Единственная задача жокей-насоса — поддерживать в трубопроводах пожаротушения требуемое давление, компенсируя возможные небольшие подтекания в системах ВПВ и АУПТ, тем самым предотвращая ложные срабатывания насосной установки и формирования сигнала «пожар».
Необходимость использования жокей-насоса зависит от двух вещей:
1) наличие воды в распределительных трубопроводах;
2) имеются ли другие водопитатели.
Системы ВПВ условно можно разделить на 2 типа – водонаполненные и «сухотрубы». В первом случае распределительная сеть ВПВ заполнена водой под давлением (соответственно требуется автоматический водопитатель для компенсации возможных протечек). Во втором случае вода в трубопроводы не подается (как правило, это помещения, в которых возможно замерзание воды в трубопроводах). При этом системы ВПВ часто объединяют с системами хозяйственно-питьевого водоснабжения, и вода к пожарным кранам подается по сети объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного назначения (либо производственно-противопожарного). В этом случае давление в системе поддерживает насосная установка хозяйственно-питьевого назначения. Именно она выполняет роль автоматического водопитателя. Применение жокей-насоса в данном случае не имеет смысла.
Что касается систем АУПТ, то в интернете существует миф о том, что жокей-насос необходимо применять для спринклерных систем пожаротушения, и он не нужен для дренчерных. На самом деле, если здание оснащается дренчерными завесами, то, с высокой долей вероятности, оно оснащено и спринклерными системами пожаротушения, поэтому на этот признак опираться нельзя.
Системы АУПТ, которые используют в качестве огнетушащего вещества воду или пену, нормативная литература делит на 3 группы: водозаполненные, воздушные и водовоздушные.
Водозаполенные — это системы, в которых распределительные трубопроводы спринклерных секций в штатном режиме (без пожара) заполнены водой под давлением.
Воздушные — это системы, в которых распределительные трубопроводы спринклерных секций в штатном режиме заполнены воздухом под давлением.
Водовоздушные – это системы, в которые входят и воздушные, и водозаполненные секции. В водозаполненных секциях поддерживает давление водопитатель (тот самый жокей-насос). В воздушных секциях его нет, и давление в распределительных системах поддерживает компрессор.
Когда объединенная система пожаротушения ВПВ и АУПТ, то подключать к ней приборы иного, кроме противопожарного назначения, недопустимо.
Таким образом, для поддержания давления в системах ВПВ необходим жокей-насос (кроме сухотрубных), даже если предусмотрена воздушная система АУПТ.
Жокей-насос необходим во всех системах АУПТ, в которых есть водозаполненные секции, для всех объединенных систем ВПВ и АУПТ (кроме систем с сухотрубными системами ВПВ), и для всех систем ВПВ, кроме объединенных с системами хозяйственно-питьевого или производственного назначения.
По каким параметрам необходимо подбирать жокей
На какие параметры необходимо подбирать водопитатель, в нормативной литературе также нет четкого мнения, что привело к большому количеству домыслов. Самые распространённые из них это: «жокей-насос должен обеспечивать расход одного оросителя», и «жокей-насос должен обеспечивать расход 3–5 м3/ч, в зависимости от расхода основного насоса и напор на 10 % больше напора основного насоса».
Я уже писал, что в системах АУПТ за передачу сигнала «пожар» отвечают, в том числе, шкаф и узлы управления насосной установки. И узел управления, и шкаф опираются на значение давления в системе. Пока давление в системе выше определенного уровня, узел управления и шкаф управления насосной установки считают, что пожара нет. Если давление падает, это означает, что лопнул тепловой замок оросителя, и идет процесс тушения пожара. Именно этот факт (начало подачи воды на тушение пожара в системе АУПТ и, как следствие, падение давления) узлы и шкаф управления фиксируют как автоматический сигнал «пожар» и передают его далее, на верхний уровень диспетчеризации. Площадь здания, которую защищает один из наиболее распространённых типов оросителя, составляет около 12 м2. Выходит, пока пожар не распространился на площади более 12 м2, его не нужно тушить? Сомнительное решение, если учесть, что эта задержка может стоить человеческих жизней. И что делать для систем ВПВ? А для объединенных систем АУПТ и ВПВ, если расход оросителя выше, чем расход пожарного крана (и такое бывает)? Очевидно, что применение такого подхода недопустимо.
Вторая распространенная теория про расход 3–4 м3/ч и напор на 10 % выше основного насоса имеет некоторое нормативное обоснование. Такой принцип описывается в американском стандарте NFPA, и подобный подход часто используют зарубежные компании, не сильно ориентированные на российский рынок. В России NFPA не имеет юридической силы, и ссылаться на него не получится.
Так как же правильно определить требуемый напор и расход жокей-насоса?
На самом деле, все достаточно просто. Основная задача жокей насоса: поддерживать давление в системе и компенсировать утечки до момента пожара. А в случае возникновения этой опасной ситуации — отключиться. На практике это выполняется следующим образом: в приборе управления насосной установкой задается 2 значения давления (уставки). Изначально давление в системе поднимается до первого (верхнего) значения уставки. При возникновении протечки давление в трубопроводе начинает падать и в определенный момент достигает второго (среднего) значения уставки, внесенного в контроллер. Прибор управления это фиксирует и запускает жокей-насос. Если давление поднимается до первого (верхнего) уровня, жокей-насос отключается, а система продолжает находиться в режиме ожидания. Если даже при работающем жокей-насосе давление продолжает снижаться и достигает третьего (нижнего) значения уставки, это означает, что проблема не в небольшой утечке, а с высокой долей вероятности происходит тушение пожара через оросители, либо пожарные краны. В этом случае жокей отключается, передается сигнал «пожар», и насосная установка переходит в пожарный режим (с запуском основных насосов в работу). Как мы уже поняли, отсутствие сигнала «пожар» при срабатывании даже одного оросителя недопустимо, поэтому необходимо, чтобы расход жокей-насоса был меньше расхода одного оросителя. Оптимальным значением расхода жокей-насоса является 40 %–60 % от расхода оросителя (или пожарного крана, если система ВПВ или расход одного оросителя превышает расход пожарного крана). Такой расход гарантирует и компенсацию утечек, и переход в пожарный режим при срабатывании даже одного оросителя. И хотя, достаточно часто расход жокей-насоса, рассчитанный по такой логике, действительно, попадает в диапазон 3–5 м3/ч (декларируемый NFPA), применять эти числа, не проверив, нельзя, т.к. в зависимости от типа применяемого оросителя, его полный расход может быть и ниже этих самых 3 м3/ч (особенно в системах тонкораспыленного пожаротушения).
Что касается напора, то его значение напрямую зависит от расчетного давления в системе, которое необходимо для тушения пожара. Как я уже писал, в контроллер шкафа управления насосной станции вносятся 3 уставки давления. Разница между ними должна быть достаточной для корректной фиксации. Если в установке применяются датчики давления, то достаточно будет разницы в 3–5 м вод. ст. между каждой уставкой (при использовании реле давления лучше брать интервал не более 5 м, т.к. чувствительность реле ниже). Согласно СП 485.1311500.2020 п. 6.2.8 нижняя уставка (значение, при котором отключается жокей-насос, и запускаются рабочие насосы) может быть меньше расчетного не более, чем на 5 м.
«6.2.8 В спринклерных АУП сигнал на отключение жокей-насоса, компрессора или на прекращение подачи воздуха от иных источников давления должен подаваться при снижении давления в системе трубопроводов ниже минимального рабочего давления не более чем на 0,05 МПа.»
Таким образом, для оптимального подбора жокей-насоса необходимо следовать двум простым правилам: расход жокея равен 40 %–60 % от расхода одного оросителя, напор жокея равен расчетному напору установки плюс от 5 до 10-ти м.
При этом в качестве жокей-насосов рекомендую применять насосы, имеющие крутые нисходящие графики напорно-расходных характеристик, т.к., в этом случае минимизируются риски невыхода на верхнюю и нижнюю уставку. Именно поэтому в качестве жокей-насосов, как правило, применяются многоступенчатые насосы.
Если график напорно-расходной характеристики пологий, как на рисунке Х, то насос, во-первых, не сможет накачать требуемое давление в системе и будет работать «на закрытую задвижку, пока не потечет. Во-вторых, в случае вскрытия одного оросителя, сможет обеспечить требуемый расход, и в диспетчерский пункт не поступит сигнал «пожар».
Евгений Волчков,
руководитель направления «Водоснабжение и канализация»,
компания «Элита»
