К вопросу о проблеме подачи воды на тушение пожаров в высотных зданиях

Внастоящее время в условиях развитие городской застройки, а также роста этажности зданий и усложнение их инженерной инфраструктуры привели к тому, что пожары в высотных зданиях приобрели качественно иной характер по сравнению с пожарами в мало- и среднеэтажных зданиях. Если в традиционных условиях ключевыми задачами были доступ к очагу, эвакуация и обеспечение требуемого расхода воды на одном-двух уровнях, то в высотной застройке к ним добавляются специфические ограничения: зависимость оперативных действий от работоспособности внутренних систем здания, необходимость подачи огнетушащих веществ на десятки этажей вверх, воздействие ветровых нагрузок и дымовой стратификации [1,2].

Вода остается базовым и часто применяемым огнетушащим веществом для большинства классов пожаров в зданиях. Однако обеспечить непрерывную подачу воды требуемого расхода и давления в высотном здании намного труднее, чем, собственно, доставить подразделения к месту пожара. В результате вопрос подачи воды становится системообразующим: от него зависит эффективность работы сист емы внутреннего противопожарного водоснабжения в виде пожарных кранов, стояков, спринклерных и дренчерных систем, возможность развертывания рукавных линий на высотных отметках, применение комбинированных тактических схем, а также использование альтернативных огнетушащих веществ [3,4].

Проблема подачи воды в высотных зданиях проявляется в разрыве между расчетными (нормативными) параметрами и теми, что могут быть обеспечены в реальных условиях пожара. К числу типовых проявлений относятся:

–недостаточное давление в пожарных кранах верхних этажей при одновременном водоразборе; –невозможность длительно поддерживать требуемый расход через рукавные линии из за ограничений по насосам, а также потерям напора; –выход из строя насосных станций, автоматики, электропитания, запорной арматуры; –ошибки в выборе тактики подключения к пожарным вводам и неправильная оценка гидравлической обстановки; –ограниченный доступ к техническим помещениям, где размещено противопожарное оборудование.

Высотное здание фактически представляет собой «вертикальную гидросеть», где на результат одновременно влияют гидростатика, трение в трубопроводах, местные сопротивления, состояние арматуры, наличие обратных клапанов, работа регуляторов давления и алгоритмы автоматики. Пожар же создает условия, при которых часть этих элементов может работать вне проектных режимов: резко возрастает водоразбор, меняются схемы включения, возможны механические повреждения трубопроводов, температурные деформации и отключение электроснабжения.

Кроме того, актуальность рассматриваемого вопроса обусловливается несколькими тенденциями:

1. Увеличение этажности и плотности застройки. Высотные здания концентрируют большие людские потоки и материальные ценности, а пожары в них потенциально приводят к масштабным последствиям.

2. Сложность эвакуации и удлинение времени реагирования. Даже при эффективных системах противодымной защиты и управления эвакуацией требуются значительные интервалы времени, в течение которых пожар должен быть локализован, а это в большой степени зависит от устойчивого водоснабжения.

3. Зависимость эффективности тушения от работоспособности внутренних систем. В высотных зданиях возможности применения наружных средств подачи воды (например, по высоте) ограничены, поэтому ключевым становится использование внутренних стояков, зональных насосных и автоматических установок пожаротушения.

4. Усложнение инженерных систем и риски отказов. Разнообразие оборудования (насосные группы, частотные приводы, клапаны, датчики, системы диспетчеризации) повышает чувствительность системы к ошибкам обслуживания и к отказам, особенно при дефиците регулярных испытаний под нагрузкой.

Таким образом, проблема подачи воды на тушение пожаров в высотных зданиях имеет не только инженерное, но и выраженное организационно-тактическое измерение, что требует комплексного анализа.

Главная физическая особенность высотного здания — необходимость преодоления гидростатического столба воды. С увеличением высоты растет давление, необходимое для подъёма воды, и одновременно возрастают требования к прочности трубопроводов и арматуры на нижних уровнях. На практике это приводит к необходимости компромисса: чтобы на верхних этажах обеспечить работоспособность стволов, нужно высокое давление у источника или в насосной, но слишком высокое давление на нижних уровнях может превысить допустимые значения для арматуры, рукавов, соединений и сантехнических узлов, а также повысить риск гидроударов и протечек.

Отсюда следует инженерная логика зонирования: высотное здание делится на зоны по высоте, в каждой из которых поддерживается свой диапазон давлений (через промежуточные насосные, редукторы, разрывные баки и т.п.). При отсутствии корректного зонирования либо при его неисправности подача воды становится, либо недостаточной сверху, либо опасной снизу [5]. Необходимо отметить, что работа пожарных насосов и автоматики требует надежного электропитания и корректных алгоритмов включения.

На пожаре возможны: отключение основного питания и несрабатывание резервного (неисправность АВР, проблемы с дизель-генератором, недостаток топлива); отказ частотного привода или контроллера; некорректная работа датчиков давления (расхода), ведущая к запаздыванию запуска или к «качанию» режима; нехватка производительности насоса относительно требуемого водоразбора при одновременной работе нескольких систем. Отдельная проблема — доступность насосных и узлов управления. При задымлении, ограничении доступа или отсутствия ключей/схем персоналу пожарной охраны требуется время на поиск и идентификацию оборудования, а задержка даже в несколько минут может критически повлиять на развитие пожара.

Зонирование реализуется различными решениями: промежуточные насосные на технических этажах, редукторы на нижних уровнях, резервуары (баки). На практике проблемы возникают, когда: редукторы неисправны или «зажаты» обслуживанием так, что чрезмерно снижают давление; зона запитана не тем насосом или в неправильном режиме; запорная арматура частично закрыта; отсутствует актуальная исполнительная документация, и персонал на пожаре действует «вслепую».

При тушении пожаров в высотном здании распространенным тактическим путем является подача воды от пожарных автомобилей в пожарные вводы (сухотрубы) для подпитки стояков и/ или автоматических установок. Эффективность зависит от: корректной идентификации нужного ввода и его привязки к зоне; исправности обратных клапанов и отсутствия засоров; знания требуемого давления подпитки (не «максимально возможного», а соответствующего схеме здания); наличия воды в наружной сети и ее устойчивого дебита.

Ошибки на этом этапе приводят к потере времени и к опасным режимам: подпитка не той зоны, перегрузка нижних участков, кавитация в насосах, «уход» воды на утечки.

Подача воды по наружным рукавным линиям на значительную высоту сталкивается с резким ростом потерь напора, усложнением прокладки линий по лестничным клеткам, риском повреждений и перегибов, а также с необходимостью обеспечения безопасности личного состава при транспортировке рукавов и работе на лестницах. Поэтому в современных подходах наружная подача рассматривается как вспомогательная (резервная), а основной упор делается на использование внутренних стояков и подпитку их с земли.

В ситуациях, когда внутренние насосы не обеспечивают требуемый режим или система частично выведена из строя, могут применяться комбинированные решения: организация подкачки в стояк с расчетом давления на уровне ввода; использование промежуточных пунктов подключения (перекачки) на технических этажах (если предусмотрены); последовательная подача с использованием дополнительных насосов.

Эффективность таких схем определяется подготовкой личного состава, наличием информации о внутренней сети и возможностью безопасного доступа к промежуточным уровням.

К базовым направлениям повышения устойчивости можно отнести: корректное зонирование по давлению с понятной логикой включения зон и резервированием; резервирование насосных агрегатов и электропитания, регулярные испытания под нагрузкой; обеспечение доступности узлов управления (помещения, проходы, вентиляция, освещение, ключевой доступ); применение устройств плавного изменения режимов для снижения риска гидроударов; поддержание диаметров стояков и гидравлических характеристик на уровне, позволяющем обеспечить требуемые расходы при многоточечном водоразборе.

Особое значение имеет эксплуатационная пригодность: система должна быть не только «рассчитана», но и удобна для диагностики и управления в стрессовых условиях.

Подведя итоги отметим, что проблема подачи воды на тушение пожаров в высотных зданиях носит комплексный характер и определяется одновременно физическими ограничениями (гидростатика и потери напора), особенностями построения внутренних противопожарных систем (зонирование, насосные, автоматика), а также организационно-тактическими факторами (доступ к узлам, информированность, управление режимами). Наиболее устойчивые результаты достигаются при системном подходе: грамотном проектировании с зонированием и резервированием, регулярных испытаниях под реальными нагрузками, обеспечении эксплуатационной пригодности узлов и подготовке персонала к управлению водоснабжением в условиях пожара.