Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

Проектирование системы автоматического пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления камерной сцены Государственного академического Большого театра России

В. И. Воронова, главный инженер проекта в компании ООО «НТД Реставрация»

Объект проектирования: Федеральное государственное бюджетное учреждение культуры «Государственный академический Большой театр России», г. Москва, — комплексная реконструкция, реставрация и приспособление для современного использования зданий федерального государственного бюджетного учреждения культуры «Государственный академический Большой театр России» по адресу: г. Москва, Никольская ул., 17, стр. 1 и 1А, для размещения Камерной сцены имени Б. А. Покровского Государственного академического Большого театра России.

Заказчик: ППК «Единый заказчик в сфере строительства».

Генпроектировщик: ООО «Наследие».

Принятые сокращения в статье:

— АПТ — автоматическое пожаротушение;

— АУП-ТРВ — автоматические установки тонкораспыленной водой;

— ВПВ-ТРВ — внутренний противопожарный водопровод тонкораспыленной водой;

— СТО — стандарт организации;

— СТУ ПБ — специальные технические условия по пожарной безопасности;

— ТП — трансформаторная подстанция.

Объект находится в самом центре Москвы. Здание театра с вместимостью 300 мест. Оно имеет Г-образную форму и состоит из двух состроенных вместе частей: строение 1 и строение 1А.

Таблица 1. Основные параметры строений

Объект имеет явно наблюдаемые сложные формы, а также из-за перепадов отметок уровня земли и в соответствии с принятым обозначением связанных проходами этажей строения 1А условно отсутствует первый этаж согласно архитектурным решениям здания.

Степень огнестойкости — II.

Класс конструктивной пожарной опасности — С0.

Функциональная пожарная опасность объекта: Ф2.1 (основная), а также Ф2.2, Ф3.2, Ф4.3, Ф5.1 и Ф5.2.

Цель проектирования: обеспечение требований к пожаротушению здания согласно современным требованиям строительных норм и правил.

Первоначально заказчик обозначил в задании на проектирование к системе противопожарной защиты объекта предусмотреть устройство комбинированной системы внутреннего противопожарного водопровода и автоматического пожаротушения с помощью традиционной дренчерно-спринклерной системы и автоматической установки тонкораспыленной водой (АУП-ТРВ) с малорасходными пожарными кранами.

Должна отметить, что проектирование велось в 2021–2022 годах, и было обозначено, что проектирование ведется по Постановлению Правительства РФ от 04.07.2020 № 985 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и о признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации.

Проект разрабатывался с учетом Специальных технических условий по пожарной безопасности (СТУ ПБ) на данный объект, а также действующих норм, в том числе СП 485.1311500.2020, СП 486.1311500.2020 для систем автоматического пожаротушения.

Необходимость разработки СТУ ПБ была обусловлена отсутствием нормативных требований пожарной безопасности при проектировании:

• общественного здания, являющегося объектом культурного наследия регионального значения, и невозможностью приведения его к существующим требованиям пожарной безопасности, с сохранением исторической лестницы (исторической лестничной клетки) в качестве эвакуационной в надземной части здания, сохранением столярного заполнения дверных и оконных проемов, являющихся предметом охраны, с сохранением существующих конструкций и элементов фасадов и крыши, с сохранением существующего местоположения [противопожарных расстояний до существующих зданий (сооружений)] и существующего расположения подъездов, проездов для пожарной техники и их размеров;
• выбору противопожарных преград между реконструируемым зданием и сооружением ТП;
• общественного здания с устройством антресолей;
• автоматической пожарной сигнализации в пространстве сцены высотой более 21 м;
• автоматического пожаротушения в пространстве сцены высотой более 20 м.

В ходе проектирования и разработки вариантов размещения необходимого оборудования пришли к одному возможному и экономически обоснованному варианту проектирования — совмещенной системы автоматического пожаротушения и внутреннего противопожарного водопровода тонкораспыленной водой с малорасходными пожарными кранами. Для этих целей необходимо было подобрать все необходимое оборудование, материалы и арматуру для АУП-ТРВ.

По нормативным требованиям для пожаротушения театров необходимо учитывать следующие важные моменты:

• Дренчерные оросители устанавливаются под колосниками сцены и арьерсцены, под нижним ярусом рабочих галерей и соединяющими их нижними переходными мостиками, в сейфах скатанных декораций и во всех проемах сцены, включая проемы портала, карманов и арьерсцены, а также части трюма, занятой конструкциями встроенного оборудования сцены и подъемно-опускных устройств.
• Спринклерными установками оборудуются: покрытия сцены и арьерсцены, все рабочие галереи и переходные мостики (кроме нижних), трюм (кроме встроенного оборудования сцены), карманы сцены, арьерсцена, а также складские помещения, кладовые, мастерские, помещения станковых и объемных декораций, камера пылеудаления, фуражные, инвентарные и хозяйственные кладовые, помещения производственного назначения и обслуживания сцены, помещения для животных, чердачное подкупольное пространство над зрительным залом
• На планшете сцены при его площади до 500 м² устанавливают три, а при большей площади — четыре пожарных крана.
• На каждой рабочей галерее и колосниках размещают не менее двух пожарных кранов, по одному с правой и левой стороны сцены.

Источник водоснабжения для АПТ: источником водоснабжения здания Камерной сцены по проекту являются существующие вводы водопровода от наружной сети, со стороны ул. Никольская. Согласно техническим условиям, напор на вводе составляет минимум 40 м вод. ст.

Насосная станция: Насосная пожаротушения проектом предусмотрена на -2-м уровне здания. Отдельный выход наружу и/или лестничную клетку отсутствует, что определено в СТУ ПБ.

Насосные агрегаты в насосной станции обеспечиваются 1-й категорией надежности действия и к 1-й категории по степени обеспеченности подачи воды по СП 8.131330.2020.

Жокей-насос, установленный в насосной станции в дополнение к насосных агрегатам, поддерживает давление в водозаполненных системах (спринклерного пожаротушения и внутреннего противопожарного водопровода).

Пуск насосов обеспечивается автоматически и вручную. Насосы устанавливаются на фундаменты, массы которых выше массы насосов в 1,5 раза (по техническим требованиям производителя). На всасывающих патрубках применяются фильтры из нержавеющей стали с размером ячейки фильтра не более 100 микрон.

Насосная станция представляет собой модульную установку агрегатного типа со спецификой работы именно для АУП-ТРВ. Основных насосных агрегатов — 16, резервных — один насос, а также один жокей-насос. Насосная станция полностью укомплектована рамой с 18 насосами, датчиками давления, тремя шкафами управления, коллекторами из нержавеющей стали и необходимой арматурой.

Гидравлический расчет: расходы на автоматическое водяное пожаротушение тонкораспыленной водой АУП-ТРВ составят 2344, 11л/мин (39,10 л/с).

В том числе:

• расходы на внутренний противопожарный водопровод составят 3,0 л/с (180 л/мин)

для ПК-м;

• дренчерное пожаротушение — 31,4 л/с (1885,76 л/мин);
• спринклерное пожаротушение — 4,7 л/с (278,35 л/мин).

Что, в свою очередь, является очень экономичным вариантом для любого объекта с ограничениями по водопотреблению от сети или резервуаров.

Рис. 1. Принципиальная схема пожаротушения

Патрубки на фасаде: очень частая проблема устройства патрубков на фасаде здания, которое находится под охраной культурного наследия. Но, тем не менее, было выделено место в арке.

Рис. 2. Вид размещения патрубков в арке на плане цокольного этажа на отметке -3.200

Для возможности подачи воды от передвижной техники к системе АУП-ТРВ и ВПВ-ТРВ выведены на фасад здания в уровне 1-го этажа снаружи в арке патрубки ГМ80. На линии от патрубков подключения пожарной техники устанавливаются обратные клапаны и задвижки внутри здания в помещении насосной станции пожаротушения.

В проекте были применены малорасходные пожарные краны ТРВ. Согласно СТО, здания театров Ф2.1 с вместимостью более 300 мест — три струи, компактная струя 0,6 л/с и распыленная струя 1,0 л/с. Пожарные краны размещаются в пожарных шкафах с отверстиями для проветривания, в полностью согласованных с реставраторами местах. Расстановка осуществляется с учетом тушения каждой точки двумя стволами от двух различных пожарных кранов.

Трубопроводная система: в соответствии с заданием на проектирование применяются трубы из нержавеющей стали. Согласно СТО, допускается применение нержавеющей стали. Соединение трубопроводов сварное.

Испытание на прочность производится под давление выше рабочего в 1,25 раза.

Питающие трубопроводы оборудуются промывочными кранами. В тупиковых трубопроводах, наиболее удаленных от узла управления, устанавливаются краны для промывки.

В местах нижних точек обеспечены вентили слива воды в случае невозможности применить продувку. Для контроля давления перед диктующим оросителем монтируется вентиль с манометром.

Применяется механическая продувка (кран для спуска воздуха) в верхних точках системы АУП-ТРВ. Окрашивание трубопроводов из нержавеющей стали не предусматривать согласно СТО. Трубопроводы АУП-ТРВ и ВПВ-ТРВ крепятся к конструкциям здания с помощью страт-опоры, профиля и хомутов. Трубопроводы Ø15 мм крепятся с шагом 2,5 м; Ø28–35 мм — 3,5 м; Ø35–60 мм — 4,0 м. Проходы трубопроводов через ограждающие конструкции выполняются через гильзу с уплотнением негорючими материалами.

Данные решения очень выгодны в объектах реставрации, где есть сложности с прокладками коммуникаций и/или запотолочное пространство крайне заужено.

Рис. 3. Визуализация интерьера сцены и зрительного зала

Рис. 4. Визуализация интерьера сцены и зрительного зала

Проблема колосников: в СТУ ПБ были прописаны решения, а именно для защиты пространства сцены (в том числе колосников) высотой более 20 м автоматическим пожаротушением следует предусматривать один из следующих способов:

• установку спринклерных оросителей системы АТП с интенсивностью подачи воды не менее 0,16 л/с×м², минимальной расчетной площадью тушения 90 м² и расходом воды не менее 30 л/с;
• АУП-ТРВ с характеристиками, согласно стандарту организации, согласованному в установленном порядке;
• с подтверждением расчетно-аналитическим методом согласно приложению «В» СП 485.1311500.2020, с последующим заключением специализированной организации.

В помещениях высотой выше 15 и до 20 м могли бы применяться спринклерные оросители с увеличением интенсивности орошения и расчетной площади на 10% на каждые 2 м, но в данном случае высота была больше. В таких случаях применяют или дренчеры, или спринклеры с принудительным пуском.

Применение дренчеров нас сдерживало в связи с жесткими ограничениями по предоставленным расходам на пожаротушение, а размещение пожарного резервуара или нескольких резервуаров не представлялось возможным.

Для решения данного вопроса коллеги по пожарной безопасности разработали документ расчетов возможности использования спринклерной автоматической установки пожаротушения в рамках подтверждения СТУ ПБ, проще говоря, подтверждение эффективности использования данных оросителей в определенных условиях.

Дренчерные распылители применялись в проекте, согласно нормативным требованиям, в качестве водяных завес.

Рис. 5. Расчетная схема для гидравлического расчета (дренчеры)

Максимальное расстояние между дренчерными оросителями в завесе — 3 м. Несколько дренчерных завес объединяются в одну систему на один узел управления с возможностью ручного управления. Включение дренчерных завес обеспечивается как автоматически, так и вручную (дистанционно и по месту).

Рис. 6. План на отм. +15.900 с пожаротушением

Рис. 7. План на отм. +19.500 с пожаротушением

Рис. 8. Разрез по сцене с сетями пожаротушения

Рис. 9. 3Д-схема тушения сцены и верхнего уровня с установкой тепловых экранов

Выводы

Применение рабочим коллективом системы АУП-ТРВ высокого давления в данном объекте с ограничениями по возможности хранения и использования воды на нужды пожаротушения в резервуарах, ограничение по расходам от вводов водопровода от наружной сети водоснабжения, а также в связи с особенностями самого объекта культурного наследия оказались лучшим вариантом, подтвержденным как в экспертизе, так и в службе заказчика.

Скачать PDF-файл статьи «Проектирование системы автоматического пожаротушения тонкораспыленной водой высокого давления камерной сцены Государственного академического Большого театра России»