Водяное спринклерное пожаротушение мезонинов: три повторяющиеся задачи и практические решения

Вчера в 19:05

© Сгенерировано ИИ

С 2022 года ПОТОК FIREPROFF имеет опыт работы с крупнейшими эксплуатантами мезонинных складов, включая OZON, RWB, СберЛогистику, Яндекс и Lamoda, а также с рядом других операторов. Объекты различаются по географии, площади, ассортименту и технологии обработки заказов. Набор инженерных ограничений при этом повторяется. Это позволяет рассматривать мезонинный склад как отдельный типовой кейс, для которого можно заранее сформировать базовую логику проектирования, производства и монтажа АУП.

Усредненный профиль такого объекта выглядит следующим образом: защищаемая площадь около 120 000 м², пять уровней мезонина, просечные (проливные) межъярусные перекрытия в проходах, неоднородная пожарная нагрузка, которую наиболее точно описывает формулировка «сгораемые товары в сгораемой упаковке». Речь идет об одежде, обуви, бытовых товарах, электронике, пластике, картоне и других материалах, размещенных с высокой плотностью. Состав груза может меняться в процессе эксплуатации, поэтому автоматическая установка пожаротушения (АУП) должна сохранять работоспособность при широком диапазоне фактических сценариев.

Проблема 1. Быстрое развитие пожара и экранирование орошения

Пожарную опасность мезонина формирует сочетание нескольких факторов. В ограниченном объеме сосредоточено большое количество горючих товаров и упаковки. Стеллажные ряды образуют непрерывные пути распространения пламени по горизонтали и вертикали. Просечные полы, зазоры между полками, балки и другие элементы конструкции влияют на движение тепловых потоков. При этом полки, настилы и элементы каркаса экранируют очаг от эпюры орошения спринклеров.

На первый взгляд просечное перекрытие должно помогать, поскольку вода может проходить на нижние уровни. В реальной конфигурации поток сталкивается с полками, балками, товаром и настилами, дробится и уходит мимо очага. В зоне высокой температуры мелкие капли быстро испаряются. Даже при размещении оросителей на каждом ярусе остаются локальные зоны под полками и за конструктивными элементами, куда расчетный расход воды фактически не попадает. Такие особенности были зафиксированы и при обследовании объектов, и в ходе натурных испытаний.

Решение: спринклерное орошение каждого яруса

По этой причине наша проектная позиция состоит в устройстве спринклерного орошения на каждом уровне мезонина. Этот принцип применяется независимо от того, содержат ли специальные технические условия (СТУ) прямое указание на тушение каждого яруса, и независимо от наличия оросителей под покрытием здания или других установок пожаротушения. Система под перекрытием не должна рассматриваться как эквивалент защиты внутри многоярусной конструкции.

Обоснованием такого решения выступил исследовательская программа, которая включала более десяти вариантов компоновки. Проверялись количество оросителей и их пространственное положение относительно полок и пожарной нагрузки. В одной из испытанных конфигураций наиболее эффективным оказался ороситель К-115, установленный под углом 45 градусов к пожарной нагрузке. Смещение эпюры орошения позволило лучше подавать воду под полки и уменьшить экранирующий эффект.

Отдельный цикл испытаний показал, что запас времени у системы крайне мал. После потери давления из-за аварийного отключения основного и резервного насосов горение продолжило развиваться по ярусам. По хронометражу испытания на отметке Т+08:34 горение достигло третьего яруса, на Т+09:07 огонь был перенесен через проход шириной около одного метра, а к Т+09:45 произошло полное воспламенение противоположной полки. При этом пламя и конвективный поток были направлены в другую сторону. Перенос возник за счет инфракрасного излучения и пиролиза материалов на противоположной стороне прохода. Температура в очаге достигала порядка 575 °C, то есть приближалась к 600 °C.

Рис. 1. Хронология развития пожара при потере давления в системе: перенос огня через метровый проход зафиксирован примерно на девятой минуте. (фото ПОТОК FIREPROFF)

Для проекта это означает, что система должна подавить очаг до его выхода за пределы локальной зоны. Размещение оросителей на каждом уровне, корректная эпюра орошения, сохранение давления и работоспособность насосной станции образуют единую задачу. Отказ водоснабжения на несколько минут способен обнулить преимущества правильно подобранного оросителя и расчетной интенсивности.

Практическая проверка нужна и для оценки аэродинамики. Дымоудаление, приток воздуха через ворота и движение горячих газов могут ускорять распространение пожара в направлении, которое неочевидно по плану объекта. Расчетная схема должна учитывать реальную степень заполнения стеллажей, ширину проходов, геометрию полок, просечные перекрытия и работу инженерных систем. Для таких ответственных объектов рационально подтверждать ключевые решения натурными испытаниями либо испытаниями представительной конфигурации.

Проблема 2. Срок реализации измеряется месяцами

Логистическая инфраструктура маркетплейсов развивается быстрее традиционного строительного цикла. Мезонин площадью более 100 000 м² может пройти путь от проектирования до ввода за несколько месяцев. Проектирование, производство оборудования, монтаж стеллажей, прокладка инженерных сетей и пусконаладка часто идут параллельно. Изменение технологии хранения или геометрии участка на позднем этапе сразу влияет на трассировку, гидравлический расчет, ведомость материалов и график монтажа.

Решение: крупноузловая сборка и единый контур ответственности

Технология диффузионной сварки неметаллических трубопроводов сокращает трудоемкость соединений и упрощает организацию работ на высоте. Основной резерв времени дает общая производственная схема, связывающая проектирование, производство и монтаж. Внутри группы ПОТОК FIREPROFF объединены проектное, производственное и монтажное направления. Это позволяет еще на стадии проектирования выделять повторяющиеся фрагменты сети и подготавливать их к крупноузловой сборке.

Крупные узлы изготавливаются в контролируемых цеховых условиях, где проще выдержать геометрию, качество соединений и комплектность. На объект поступают готовые повторяющиеся элементы, после чего монтажная бригада собирает их в общую сеть. Такой подход сокращает количество операций на высоте, уменьшает зависимость результата от стесненности рабочей зоны и снижает объем переделок. Кооперация производственного, проектного и монтажного подразделений как основа крупноузловой сборки применяется группой с 2022 года. Компания при этом закрывает полный цикл работ, включая проектирование, монтаж и пусконаладку.

Пиковый темп монтажа в пересчете на защищаемую площадь превышал 3 300 м² в сутки, 100 000 м² в месяц и 1 200 000 м² в год. Фактический результат при этом зависит от готовности фронта работ, повторяемости узлов, доступа к зонам монтажа, согласованности со стеллажным оборудованием и своевременности проектных решений.

Рис. 2. Крупноузловая сборка повторяющихся участков трубопроводной сети в производственных условиях. (фото ПОТОК FIREPROFF)

Крупноузловая сборка одновременно повышает управляемость качества. Чем больше соединений выполняется в стабильных условиях производства, тем проще организовать контроль и прослеживаемость. Для объекта с сотнями тысяч квадратных метров даже небольшое снижение доли переделок дает заметный эффект по графику.

Проблема 3. Масса трубопроводов и ограничения несущих конструкций

Мезонин представляет собой свободно стоящую многоуровневую сборно-разборную конструкцию внутри складского здания. Его несущая способность рассчитывается под хранение товаров, перемещение персонала и техники, стеллажное оборудование, настилы и инженерные нагрузки. Производитель мезонина закономерно требует обосновывать каждую дополнительную сеть, которая крепится к его элементам.

Решение: снижение массы трубопроводной сети

Для системы пожаротушения учитывается масса труб, воды, фитингов, арматуры, узлов крепления и оборудования. Поэтому сравнивать только погонный метр пустой трубы недостаточно. По данным компании, в применяемых типоразмерах масса одного погонного метра неметаллической трубы может быть до пяти раз меньше массы стальной трубы сопоставимого типоразмера.

Выигрыш по массе дает несколько практических эффектов. Снижается нагрузка на элементы мезонина и конструкции покрытия. Монтажникам легче перемещать элементы в узких проходах и между стеллажами. Под покрытием здания можно поднимать более крупные сборочные единицы без чрезмерного увеличения массы одной монтажной операции.

Небольшая масса трубопровода усиливает эффект крупноузловой сборки. Узел, который был бы слишком тяжелым в стальном исполнении, можно изготовить на производстве, доставить в готовом виде и установить с меньшим числом операций на объекте. Это сокращает время пребывания людей на высоте и снижает риск повреждения уже смонтированных стеллажей, кабельных трасс и других инженерных систем.

Рис. 3. Размещение трубопроводов и оросителей на разных уровнях мезонинного склада. (фото ПОТОК FIREPROFF)

При этом малый вес не отменяет расчета креплений и несущих конструкций. В проекте должны учитываться заполнение водой, арматура, сосредоточенные нагрузки, монтажные воздействия и фактические точки подвеса. Преимущество материала реализуется только в составе полного инженерного решения, где согласованы гидравлика, крепления, температурные деформации, пожаростойкость и разрешительная документация.

Следующий вызов: устойчивость к последствиям атак БПЛА

Наиболее актуальное направление дальнейшего развития АУП на крупных складах связано с угрозой атак беспилотных летательных аппаратов. Такой сценарий отличается от обычного внутреннего пожара. Возможны взрывное и осколочное воздействие, одновременное возникновение нескольких очагов, повреждение насосного оборудования и связи. Пожарная нагрузка при этом остается высокой, а доступ пожарных подразделений может быть затруднен обрушившимися конструкциями и интенсивным задымлением.

Классические гражданские системы пожаротушения, независимо от материала трубопроводов, не проектируются с расчетом на эти условия. Поэтому устойчивость к такому воздействию определяется архитектурой всей системы: секционированием, резервированием источников воды и электроснабжения, пространственным разделением критических узлов, защищенной прокладкой, контролем целостности сети и возможностью локализовать поврежденный участок без остановки остальных зон.Эти решения требуют отдельной методики проектирования, сценарного анализа и натурной проверки. Механически добавить несколько резервных элементов недостаточно. Нужно определить, какие сочетания повреждений система должна выдерживать, сколько независимых очагов она обязана обслуживать одновременно, как сохраняется давление при разрыве участка и каким образом диспетчер получает информацию о повреждении.

Читайте также на сайте журнала RUБЕЖ о производстве неметалллических труб для пожаротушения ПОТОК FIREPROFF «Труба идёт в огонь».