Время срабатывания пожарных спринклеров имеет важное значение для их работы, особенно в тех случаях, когда требуется защита жизни. Чем раньше сработает спринклер, тем меньше будет размер пожара. Цель этого исследования состояла в том, чтобы определить время срабатывания и соответствующую скорость тепловыделения различных стеклянных колб спринклера в сценарии пожара в жилом помещении.

Отправить заявку

Традиционно большинство коммерческих спринклеров для жилых помещений снабжены стеклянными колбами диаметром 3 мм с номинальной рабочей температурой 68°C. Однако легко доступны значительно более тонкие стеклянные колбы спринклеров с более низкими рабочими температурами. Преимущество более раннего включения может повысить эффективность спринклеров или позволить использовать спринклеры с более низкой плотностью подачи для спринклеров в жилых помещениях.

Испытательный отсек

Серия огневых испытаний была проведена внутри квадратного отсека размером 3,66 м на 3,66 м с высотой потолка 2,5 м. Отсек был либо закрытым, либо в нем были удалены две стены, чтобы обеспечить полностью вентилируемый сценарий и имитировать комнату большего размера. Газовая горелка на пропане располагалась в одном из углов отсека. Массовый расход газа контролировался таким образом, чтобы моделировались сценарии «медленного», «среднего» или «быстрого» распространения пожара.

В каждом тесте тестировались девять комбинаций индекса времени отклика и рабочей температуры стеклянной колбы. Номинальные рабочие температуры составляли 47°С, 57°С и 68°С соответственно. Комбинации индекса составляли 14 (мс) 1/2, 24 (мс) 1/2 и 32 (мс) 1/2, соответственно, и соответствовали стеклянным колбам с номинальным диаметром 1,5 мм, 2,5 мм и 3 мм. Каждый тест повторялся трижды, и время отклика стеклянных колб измерялось с помощью электрических микропереключателей. Помимо стеклянных колб спринклера, на одном радиусе от угла отсека с пропановой газовой горелкой с песком были установлены два коммерческих многокритериальных извещателя. Если значительно быстрее, чем спринклерные стеклянные колбы, комбинированные извещатели тепла и дыма могут быть жизнеспособным вариантом для обнаружения пожара, позволяющим активировать дренчерные спринклеры или форсунки водяного тумана в помещении.

Результаты испытаний стеклянных колб спринклера

Как и ожидалось, стеклянная колба спринклера с самым низким индексом и самой низкой номинальной рабочей температурой активировалась раньше всех (наименьший размер пожара), а колба спринклера с самым высоким индексом и самой высокой номинальной рабочей температурой была последней (самый большой размер пожара).

Было ли отделение полностью закрытым или открытым, оказывало значительное влияние на время активации и соответствующую скорость выделения тепла, особенно для стеклянных колб спринклеров, имеющих более высокие значения комбинации индексов. Для стеклянных колб спринклера с самым низким индексом этот эффект не так выражен. За некоторыми исключениями, стеклянные колбы спринклеров, имеющие одинаковую номинальную температуру и индекс отклика, срабатывают раньше (меньший размер пожара) внутри закрытого отсека по сравнению с открытым отсеком. Интуитивно это кажется верным, поскольку продукты сгорания образовали слой горячих газов внутри закрытого отсека. Это подтверждается тем фактом, что измеренные температуры на стеклянных колбах спринклера растут быстрее внутри закрытого отсека. Данные измерений также указывают на большие колебания температуры для открытого сценария по сравнению с закрытым отсеком. Было замечено, что время активации отдельных стеклянных колб больше варьировалось в открытом сценарии, особенно для сценариев со «средней» и «быстрой» скоростью распространения огня. Вероятно, это было следствием более турбулентного потока газа у потолка.

Другое наблюдение заключается в том, что номинальные рабочие температуры стеклянных колб оказывают большее влияние на результаты, чем индекс. Это верно для всех трех сценариев скорости распространения пожара. Другими словами, снижение номинальной рабочей температуры стеклянной колбы спринклера оказывает большее влияние на скорость срабатывания, чем снижение ее тепловой чувствительности.

Использование спринклеров со стеклянными колбами диаметром 3 мм и температурой 57°C не будет нарушать рекомендации по использованию спринклеров с нормальным температурным режимом, т.е. спринклеров с температурным диапазоном от 57°C до 77°C. Оказывается, скорость выделения тепла примерно на 15-30% меньше по сравнению с номинальной температурой 68°C. Снижение скорости тепловыделения наиболее заметно для открытого отсека. При использовании стеклянных колб для разбрызгивателей с температурой 47°C пожар уменьшается примерно на 30–50 %.

При использовании специальной жидкости некоторые стеклянные колбы с фактическим диаметром 3 мм имели характеристики отклика, аналогичные характеристикам стеклянных колб диаметром 2,5 мм. Таким образом, эти специальные стеклянные колбы для спринклеров являются взаимозаменяемыми, например, они имеют те же физические размеры и механические свойства, что и обычные стеклянные колбы диаметром 3 мм. При использовании спринклерных стеклянных колб диаметром 2,5 мм, рассчитанных на температуру 57°C, скорость выделения тепла примерно на 25–30 % меньше, чем при использовании обычных стеклянных колб диаметром 3 мм, рассчитанных на температуру 68°C. При использовании спринклерных стеклянных колб с температурой 47°C пожар уменьшается примерно на 40–50 %.

Стеклянные колбы спринклеров диаметром всего 1,5 мм обычно не могут использоваться в обычных спринклерах из-за их более низкой механической прочности, однако эти колбы обычно используются для автоматических форсунок для защиты от водяного тумана. При использовании спринклерных стеклянных колб диаметром 1,5 мм и температурой 57°C скорость выделения тепла на 30-35% меньше по сравнению с обычными стеклянными колбами диаметром 3 мм и температурой 68°C. При использовании спринклерных стеклянных колб с температурой 47°C пожар уменьшается примерно на 45-60%.

Результаты испытаний пожарного извещателя

Порог обнаружения пожара пожарных извещателей был установлен на фиксированном температурном пределе 40°C. Для активации отдельной спринклерной системы с использованием тепловых извещателей такое низкое ограничение температуры необходимо сочетать с дополнительными критериями обнаружения пожара, такими как обнаружение дыма. Однако эта функция пожарных извещателей не проверялась, поскольку газовая горелка на пропане давала мало дыма. Тепловые датчики извещателей обычно обнаруживали пожар до активации первой стеклянной колбы спринклера для сценария с медленным распространением огня. Однако в сценариях со средней и высокой скоростью распространения огня некоторые стеклянные колбы спринклеров активируются до обнаружения возгорания. Это особенно заметно для сценария быстрого роста скорости пожара. Объяснением может быть изменение профиля газового потока и скорости потолочной струи (в центре отсека) при увеличении скорости распространения пожара. Это может сделать положение стеклянных колб по отношению к потолку более уязвимым для протекающего горячего газа по сравнению с тепловыми датчиками тепловых извещателей. Время обнаружения пожара тепловыми извещателями практически не зависело от того, был ли отсек закрытым или открытым. Это согласуется с наблюдением, что на стеклянные колбы спринклеров с более низким индексом меньше влияли условия отсека, чем на стеклянные колбы с более высоким индексом. Время обнаружения пожара тепловыми извещателями практически не зависело от того, был ли отсек закрытым или открытым

Из данных видно, что наибольшая польза от активации спринклерной системы по сигналу комбинированного извещателя тепла и дыма связана с «медленной» или «средней» скоростью распространения огня внутри более крупного помещения. В случае быстрого развития пожара в помещении меньшего размера преимущество активации спринклерной системы по сигналу комбинированного извещателя тепла и дыма по сравнению с термической активацией стеклянной колбой спринклера меньше. На практике также может быть определенная временная задержка, связанная с передачей сигнала, открытием клапана(ов) и временем движения воды в пустом спринклерном трубопроводе. Чтобы получить выгоду от любого сокращения времени обнаружения пожара и реакции системы, также важно, чтобы зона действия пожарных извещателей не превышала зону действия спринклеров.

Отправить заявку