Скорость важна! Рекомендуемые скорости движения воды в противопожарных системах

В соответствии со «струйчатой моделью» движения жидкости, на которой базируется изучение гидродинамических закономерностей, и понятием потока жидкости, рассмотренными нами в статье https://portal.edufire37.ru/articles/745, при движении жидкости в трубопроводе скорости отдельных элементарных струек различны. Частицы жидкости, которые расположены вблизи оси потока, движутся ускоренно, а находящиеся у стенки- замедленно. Причем, распределение скорости по сечению трубопровода зависит от режима движения жидкости. При ламинарном режиме скорости слоёв жидкости от оси трубопровода к стенкам уменьшаются по параболическому закону. На оси трубы они имеют максимальное значение, а на поверхности стенок трубы скорость течения равна нулю. Распределение скоростей по сечению потока при турбулентном движении имеет более сложный характер. Движущиеся частицы жидкости из средней части потока сталкиваются с медленно движущимися частицами вблизи стенок, благодаря чему и происходит выравнивание скоростей. И только в пограничном слое, где стенки препятствуют перемешиванию, скорость резко убывает.

Что же понимается под скоростью движения жидкости в трубопроводе, если скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга? Имеется ввиду средняя скорость (по поперечному сечению трубопровода).

Средняя скорость движения жидкости- это скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через данное живое сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям частиц. Средняя скорость может быть определена, если известно количество жидкости, подаваемое по линии ее транспортировки (пожарному водопроводу или рукавной линии), т.е. расход жидкости, и геометрические параметры поперечного сечения (например, внутренний диаметр трубопровода). Рассчитывается средняя скорость как отношение объемного расхода жидкости к площади сечения.

Скорость движения жидкости влияет на такие параметры, как

- гидравлическое сопротивление (чем выше скорость, тем больше возникающее гидравлическое сопротивление и, как следствие, выше затраты электроэнергии на перекачку жидкости);

- износ трубопроводов (большие скорости могут привести к эрозии стенок трубопроводов, особенно в местах поворотов и соединений);

- кавитация (при слишком высоких значениях скорости может возникнуть кавитация - образование пузырьков пара в жидкости, что может привести к повреждению трубопроводов).

Таким образом, правильное определение скорости движения воды позволяет обеспечить надежность работы системы водяного пожаротушения, минимизировать затраты на эксплуатацию и продлить срок службы трубопроводов, избежать таких проблем, таких как кавитация, коррозия и износ трубопроводов, обеспечивает эффективное функционирование всей системы.

Важным этапом проектирования систем противопожарного водоснабжения является нормирование скорости движения воды. Нормирование скорости движения воды в трубопроводах регламентируется нормативными документами.

Согласно п. 7.12 СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий СНиП 2.04.01-85*», скорость движения воды в системе объединенного хозяйственно-противопожарного водопровода при пожаротушении не должна превышать 3 м/с, в спринклерных и дренчерных системах - 10 м/с.

Скорость движения воды является одним из определяющих параметров выбора диаметров трубопроводов при проектировании системы водяного пожаротушения. При этом для объединенных систем водоснабжения следует принимать во внимание расходы воды на нужды потребителей (хозяйственно-питьевые, производственные) и на нужды пожаротушения. Понятие расхода жидкости и методы его определения мы рассматривали в статье  https://portal.edufire37.ru/articles/789.

При выборе диаметров также следует учитывать длину трубопровода, поскольку при увеличении длины гидравлическое сопротивление потоку огнетушащей жидкости возрастает, что может потребовать увеличения диаметра. 

Согласно п. 10.10 СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения СНиП 2.04.02-84*», диаметр труб, фасонных частей и арматуры следует принимать на основании технико-экономического расчета исходя из скоростей движения воды в пределах, указанных в таблице 25 данного свода правил.

Рекомендуемые скорости движения воды в трубопроводах насосных станций составляют: для труб диаметром до 250 мм скорость движения воды во всасывающих линиях 0,6-1 м/с, в напорных линиях 0,8-2 м/с; для труб диаметром свыше 250 мм до 800 мм во всасывающих линиях 0,8-1,5 м/c, в напорных - 1-3 м/с; для труб диаметром свыше 800 мм во всасывающих линиях 1,2-2 м/с, в напорных линиях1,5-4 м/с.

Согласно п. 8.13 СП 8.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Наружное противопожарное водоснабжение. Требования пожарной безопасности», диаметр труб противопожарного водопровода в населенных пунктах и на промышленных предприятиях должен быть не менее 100 мм, в населенных пунктах с числом жителей не более 5 тыс.чел. - не менее 75 мм.

Следуя рекомендациям нормативных документов и проводя тщательные технико-экономические расчеты, можно добиться оптимальных результатов в проектировании систем водяного пожаротушения.