Sprinklerová stabilní hasicí zařízení - II. díl

1. díl článku naleznete ZDE.

Navrhování

Výchozím návrhovým dokumentem, pokud není stanoveno jinak, je ČSN EN 12845 Stabilní hasicí zařízení – Sprinklerová zařízení – Navrhování, instalace a údržba. V závislosti na třídě nebezpečí se podle této normy určí intenzita dodávky vody, účinná plocha a doba činnosti.

Podle evropské klasifikace jsou následující třídy nebezpečí:

• malé LH;
• střední OH;
• vysoké / výroba HHP;
• vysoké / skladování HHS.

Intenzita dodávky – je množství vody na jednotku plochy za minutu. Vyjadřuje se v l/min.m² nebo mm.min⁻¹. Podle nebezpečí je v rozsahu 2,25 mm.min⁻¹ až 30 mm.min⁻¹.

Účinná plocha – je max. plocha, na které se předpokládá, že budou všechny sprinklery uvedeny do činnosti. V závislosti na nebezpečí a druhu soustavy má účinná plocha velikost 72 m² až 360 m².

Doba činnosti – je doba, po kterou musí mít sprinklerové zařízení zajištěnou dodávku vody o požadované intenzitě dodávky. U nebezpečí LH je 30 min, u nebezpečí OH je 60 min a 90 min u nebezpečí HHP a HHS.

Hlavní návrhové parametry podle citované ČSN EN 12845 jsou v tab. 1 a relevantní návrhové dokumenty jsou uvedené v tab. 2.

Součástí návrhu sprinklerového zařízení musí být projektová dokumentace a hydraulický výpočet. Jeho účelem je stanovit rozměry potrubí, velikost nádrže na vodu a velikost čerpadel. U současných potrubních rozvodů se provádí hydraulický výpočet na PC. Z ekonomických důvodů se používají okruhové (loop) nebo síťové (grid) potrubní rozvody jejichž návrh již nelze ručním výpočtem zvládnout.

Hydraulický výpočet se provádí pro dvě hydraulicky kritické účinné plochy:

• Nejvýhodnější – tato účinná plocha se nachází ve sprinklerové síti v místě, ve kterém je průtok vody na ventilové stanici maximální pro dosažení stanovené intenzity dodávky.
• Nejnevýhodnější – tato účinná plocha se nachází v místě, ve kterém je tlak zásobování vodou, měřený na ventilové stanici, maximální pro dosažení stanovené intensity dodávky vody. U větveného systému jde obvykle o plochu nejvzdálenější od ventilové stanice. U jiného uspořádání potrubní sítě se musí vyhledat umístění účinné plochy opakovaným výpočtem.

Průtok sprinkleru se stanovuje podle rovnice:

kde je

Q

průtok sprinkleru [l/min]

K

K faktor [–]

p

tlak před sprinklerem [bar]

Výsledkem hydraulického výpočtu je graf Q/H(p) – průtok/výtlačná výška (tlak). Obsahuje křivku Q/H čerpadla a charakteristiku Q/H soustavy pro hydraulicky nejvýhodnější a nejnevýhodnější účinnou plochu. Z tohoto dokumentu jsou na první pohled zřejmé provozní body výpočtové a skutečné. Skutečné provozní body jsou v průsečíku křivky Q/H čerpadla s charakteristikami soustavy. Musí ležet v poli vymezeném tlakem na čerpadle 70 % až 100 % a průtokem 100 % až 140 % – viz obr. 10.

Obr. 10 Křivka Q/H (p)
1–výpočtový bod pro nejnevýhodnější účinnou plochu, 2–provozní bod pro hydraulicky nejvýhodnější účinnou plochu, 3–provozní bod pro hydraulicky nejvýhodnější účinnou plochu, 4–výpočtový bod pro nejvýhodnější účinnou plochu

Velikost nádrže na vodu se stanoví ze vzorce:

kde je

Q_max

průtok daný průsečíkem Q/H (p) křivky čerpadla s charakteristikou soustavy pro nejvýhodnější účinnou plochu [l/min]

τ

doba činnosti [min]

Pro orientační stanovení průtoku a tlaku na čerpadle lze použít rovnice:

kde je

Q

průtok na čerpadle [l/min]

F

účinná plocha [m²]

I

intensita dodávky vody pro dané nebezpečí [mm.min⁻¹]

Součinitelé (1,1–1,4) vyjadřují nerovnoměrnost tlaku v potrubní síti. U větvené sítě je cca 1,3 a u síťového uspořádání je 1,1. Při konzervativním návrhu je 1,4.

kde je

p_č

tlak na čerpadle [bar]

p_statik

tlak statický úměrný geodetické výšce mezi čerpadlem a nejvyšším sprinklerem soustavy [bar]

p_spr

min. tlak na posledním sprinkleru soustavy [bar]

∑ p_z

součet místních tlakových ztrát armatur + potrubí [bar]

Zásobování vodou

Pro účinné nasazení sprinklerového zařízení má zásadní význam zařízení pro zásobování vodou. Zdrojem vody může být:

• veřejná vodovodní síť,
• tlaková nádrž;
• podzemní nebo nadzemní nádrž;
• přírodní zdroj jako je jezero, řeka a za zvláštních podmínek rybník.

Podle provedení je zásobování vodou:

• 
  Obr. 11 Zásobování vodou se zvýšenou spolehlivostí
  jednoduché, např. veřejná vodovodní síť;
• jednoduché se zvýšenou spolehlivostí. Za takové se považuje např. zásobní nádrž, která má plný objem vody stanovený hydraulickým výpočtem a dvě nebo více čerpadel. Obvykle je jedno čerpadlo poháněné elektrickým motorem a druhé diesel motorem. Pokud se instalují dvě čerpadla, musí každé dodávat hydraulickým výpočtem stanovený průtok; jsou-li tři, musí každé z nich zajistit dodávku nejméně 50 % stanoveného průtoku.
• zdvojené zásobování vodou. Sestává ze dvou jednoduchých zásobování vodou, kde každé zásobování je na druhém nezávislé;
• kombinované zásobování vodou. Je určené pro zásobování více než jednoho stabilního hasicího zařízení, např. když jde o kombinaci hydrantů, hadicových systémů a sprinklerových soustav. Toto zásobování tvoří jednoduchá zásobování vodou se zvýšenou spolehlivostí nebo zdvojená zásobování vodou.

Nádrže na vodu se navrhují na:

• plný objem;
• nebo redukovaný objem.

Kritéria na navrhování druhu zásobování vodou se v jednotlivých zemích liší. K nejkonzervativnějším patří dokument VdS CEA 4001. Nejnižší požadavky na zásobování vodou stanovuje ČSN EN 12845.

Pozn.: V realizační praxi se lze setkat s nejrůznějšími expertními posudky, jejichž cílem je snižovat normativní požadavky na zásobování vodou. Zejména ty, které ovlivňují velikost nádrže na vodu. Tyto tendence, stejně jako různé modifikace sprinklerových zařízení, jsou v rozporu se standardní sprinklerovou ochranou akceptovanou inspekčními orgány v EU.

Zásobování elektrickou energií

Požárně bezpečnostní zařízení jsou zařízení, která musí zůstat v provozu i při požáru. K tomu, aby bylo zásobování elektrickou energií za těchto podmínek spolehlivé, uplatňuje se u nich požadavek na dodávku elektrické energie alespoň ze dvou na sobě nezávislých napájecích zdrojů. Zásobování sprinklerového čerpadla elektrickou energií musí být oddělené od všech jiných napojení. Upřednostňuje se zásobování rozvaděče čerpadla ze vstupní strany hlavního rozvaděče tj. z hlavního přívodu. Elektrické rozvaděče pro napájení sprinklerového zařízení musí být rovněž při požáru funkční. Umisťují se v samostatných požárních úsecích. Kromě hlavních rozvaděčů musí mít každé čerpadlo na vodu vlastní rozvaděč. Ten musí umožnit samočinné a manuální spuštění elektromotoru a jeho ruční zastavení.

Odpovídající pozornost vyžaduje provedení kabelové trasy. Ta musí zůstat funkční po stanovenou dobu požáru. Všechny kabely musí být chráněné proti požáru a mechanickému poškození. Druhy kabelů jsou definované v příslušných právních a technických dokumentech.

Rozsah použití

Sprinklerová zařízení mají deklaraci uvedení požáru pod kontrolu, z čehož vyplývá, že se předpokládá vždy součinnost s jednotkou PO. Ta dokončí uhašení požáru, pokud nebyl uhašen sprinklerovým zařízením již před jejím příjezdem.

Sprinklerová zařízení nacházejí uplatnění v ochraně hotelů, textilních závodů, pečovatelských domů, nemocnic, výrobních technologií, výškových budov, nejrůznějších druhů skladů, hromadných a zakladačových garáží, hyper a super marketů, multifunkčních budov a bezpočtu dalších aplikací, které zahrnují i ochranu technologií. Lze je použít i v místech s teplotami pod bodem mrazu, ale i při teplotách nad 100 °C. Konečně to jsou i knihovny, archivy a další aplikace, kde jsou ze strany uživatelů obvykle obavy ze škody způsobené únikem vody. Toto nebezpečí lze eliminovat použitím předstihové soustavy, u které se řídící ventil otevře pouze v případě, že EPS ohlásí požár. I v těchto aplikacích jsou škody hasicí vodou podstatně nižší než při zásahu jednotkami PO.

Sprinklerová zařízení za určitých podmínek zajišťují ochranu ocelových nechráněných konstrukcí ve skladech bez nutnosti provádět u nich nástřik nebo obložení. Sprinklery mohou být součástí drenčerových zařízení určených ke zvýšení vlastní požární odolnosti stavební konstrukce skrápěním. Přínosem je možnost používat podstatně levnější stavební konstrukce včetně prosklených obvodových stěn s nižší požární odolností nebo zmenšit bezpečné odstupové vzdálenosti mezi budovami.

K ochraně, potažmo náhradě požárně dělicích konstrukcí, požárních uzávěrů, případně horizontálních a vertikálních požárních uzávěrů otvorů před šířením sálavého tepla se navrhují sprinklerové vodní clony vytvořené zmenšením vzdáleností mezi standardními sprinklery.

Sprinklerová ochrana není vhodná pro místnosti s výškou nad 12 m. Důvodem je neúměrné prodloužení doby potřebné k otevření sprinklerů, což má za následek snížení hasicí schopnosti v důsledku hašení rozvinutějšího požáru.

Sprinklerová zařízení se nesmí používat pro hašení sil nebo zásobníků obsahujících látky, které při styku s vodou zvětšují svůj objem nebo jinak reagují s vodou, v blízkosti průmyslových pecí nebo sušáren, solných lázní, tavných licích pánví nebo podobných zařízení, jestliže by se riziko použitím vody při hašení zvýšilo. Nemohou se použít pro hašení elektrických zařízení pod proudem, jako jsou rozváděče nebo kabelové kanály. Vhodná nejsou ani pro ochranu IT, telekomunikačních zařízení, řídících počítačů, hořlavých kapalin pokud nejsou v obalech, lakoven, explosivních látek nebo pneumatických dopravních potrubí a filtračních zařízení.

K látkám, které reagují s vodou, patří např. organické látky, organokovové sloučeniny, jako jsou chlorisilany nebo komplex fluoridu boritého. Omezení se vztahují i na anorganické látky, jako jsou alkalické kovy a jejich slitiny a vybrané sloučeniny kovů, např. baryum, vápník, granuláty hořčíku, slitiny křemíku, prach zinku nebo hořčíku, hydrid vápenatý a hořečnatý, karbid hlinitý a vápenatý, fosfory a amidy kovů jako je kyanid vápenatý. Konečně to jsou i látky nehořlavé, které reakcí s vodou mohou zapálit hořlavé látky při vzájemném kontaktu. To se týká např. bezvodých halogenidů kovů a nekovů, sulfidů alkalických kovů nebo sloučenin nekovů s halogeny a kyslíkem.

Způsob a důvod vybavení stavby sprinklerovými zařízeními a jejich druh vyplývá z:

• požárně bezpečnostního řešení;
• požadavků majitele nebo provozovatele v případech kde sprinklerové zařízení nepodmiňuje požární bezpečnost stavby nebo jiného zařízení;
• doporučení pojišťovny.

V souvislosti s požárně bezpečnostním řešením lze zmínit zejména vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhlášky č. 268/2011 Sb., ČSN 73 0802 , ČSN 73 0804, ČSN 73 0833 a ČSN 73 0845.

Bibliografie

1. Rybář P., Sprinklerová zařízení, Edice SPBI SPEKTRUM č. 77, 2011
2. Rybář P., Stabilní hasicí zařízení vodní a pěnová, edice PKPO č. 1, 2015
3. Rybář P., Stabilní hasicí zařízení plynová, prášková, aerosolová a inertizační, provozuschopnost a hasicí účinnost SHZ, edice PKPO č. 2, 2016
4. Rybář P., Sprinklerová hasicí zařízení, Výzbrojna požární ochrany, 1993
5. Bryan J. L., Automatic sprinkler and standpipe system, 1990
6. W. Klein, J. Böke, Brandschutzanlagen,VdS Schadeverhütung Verlag, 2006
7. ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb – Všeobecné požadavky
8. NFPA 13:2016 Standard for the installation of sprinkler systems
9. FM 2-0:2014 Installation guidelines for automatic sprinklers
10. Firemní dokumentace TYCO, Skanska, Viking, Minimax, Victalulic
11. Referáty z konferencí VdS 2010, 2012, 2014
12. BASA, Sprinkler Yearbook 2011/12, 2013/2014, 2015/16
13. Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci), ve znění vyhlášky č. 221/2014 Sb.
14. Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhl. č. 268/2011 Sb.