CC BY
56
dr inz. Grzegorz Scierankaa)*
a>Politechnika Slqska / Silesian University of Technology
*Autor korespondencyjny / Corresponding author: grzegorz.scieranka@polsl.pl
Krytyczna ocena wymagan przeciwpozarowych dotycz^cych sieci wodoci^gowych
Firefighting Water-supply System Requirements - a Critical Assessment Критическая оценка требований пожарной защиты для сетей водоснабжения
ABSTRAKT
Cel: W artykule podj?to pröb? interpretacji wybranych obowigzujgcych wymagan w zakresie wydajnosci sieci wodociggowych przeciwpozarowych. Zwröcono uwag? na wyst?pujgce w tych wymaganiach niescislosci, ktöre mogg powodowac trudnosci w podejmowaniu decyzji na etapie projekto-wania sieci oraz utrudniac proces uzgadniania projektu. Celem artykulu jest wywolanie dyskusji prowadzgcej do wprowadzenia odpowiednich zmian w przepisach prawnych.
Wprowadzenie: Projekt sieci wodociggowej wyposazonej w hydranty b?dgce zrödlem wody do celöw przeciwpozarowych wymaga uzgodnienia z rze-czoznawcg do spraw zabezpieczen przeciwpozarowych. Nie zwalnia to jednak projektanta z odpowiedzialnosci za zawarte w projekcie rozwigzania. Obowigzujgce wymagania uj?te w rozporzgdzeniu Ministra Spraw Wewn?trznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia w wod? oraz drög pozarowych [1] mogg powodowac trudnosci interpretacyjne w zakresie wydajnosci wodociggu, warunköw wykonywania badania wydajnosci hydrantöw oraz zasad doboru srednic rurociggöw.
Metodologia: W artykule przedstawiono analiz? zapisöw rozporzgdzenia dotyczgcych wydajnosci sieci wodociggowych przeciwpozarowych dla jednostek osadniczych. Zwröcono uwag? na niejasnosc wymogu jednoczesnego poboru wody z dwöch sgsiednich hydrantöw zewn?trznych dla sieci wodociggowych przeciwpozarowych, dla ktörych Igczna wymagana ilosc wody przekracza 20 dm3/s. Podj?to pröb? interpretacji rozporzgdzenia w zakresie wymaganej wydajnosci kazdego z dwöch sgsiednich hydrantöw. Ponadto zwröcono uwag? na koniecznosc uscislenia tego, dla jakich obiektöw wydajnosc wodociggu sluzgcego nie tylko do celöw przeciwpozarowych moze byc wyliczana z ograniczeniem wydajnosci na cele bytowo-gospodarcze i przemyslowe. W celu wyjasnienia tych wgtpliwosci si?gni?to do historycznych regulacji prawnych [2-6] b?dgcych zrödlem przywolanego rozporzgdzenia [7]. Wnioski: Obecnie obowigzujgce rozporzgdzenie [1] zawiera szereg niescislosci utrudniajgcych jego interpretacj?. Cz?sc zapisöw zatracilo pierwotny sens w wyniku wielokrotnych nowelizacji. Konieczne jest zatem wprowadzenie w nim odpowiednich zmian regulujgcych kwestie sporne. W ciggu ostatnich lat obserwuje si? znaczne rozpowszechnienie modelowania numerycznego sieci wodociggowych. Na jego podstawie mozna mi?dzy innymi wykonywac analizy pracy sieci w warunkach poboru wody do celöw przeciwpozarowych. Nalezy rozwazyc mozliwosc dokonywania oceny wydajnosci sieci wodociggowej przeciwpozarowej oraz doboru srednic rurociggöw dzi?ki wykorzystaniu takich analiz.
Stowa kluczowe: sieci wodociggowe przeciwpozarowe, wydajnosc wodociggu, srednice rurociggöw, modelowanie numeryczne Typ artykutu: artykul przeglgdowy
PrzyjQty: 31.05.2017; Zrecenzowany: 04.12.2017; Opublikowany: 29.12.2017;
Prosz? cytowac: BiTP Vol. 48 Issue 4, 2017, pp. 124-136, doi: 10.12845/bitp.48.4.2017.9;
Artykul udostQpniany na licencji CC BY-NC-SA 4.0 (https://creativec0mm0ns.0rg/licenses/by-nc-sa/4.0/).
ABSTRACT
Aim: This paper is an attempt to interpret selected current requirements concerning the capacity of firefighting water supply networks. It points out inaccuracies which can cause difficulties in decision-making at the design stage and hinder the process of project coordination. The purpose of the paper is to initiate a discussion leading to appropriate legal changes.
Introduction: The design of a water supply system with fire hydrants needs to be agreed on with a fire surveyor. However, the designer is not released from responsibility for the solutions used in the design. The binding requirements set out in the Minister of the Interior and Administration Regulation of 24 July 2009 on Fire-Fighting Water Supply and Fire Access Roads [1] might cause interpretation issues regarding the capacity of water supply systems, the conditions for testing hydrant flow rates and the rules for selecting pipe diameters.
Methodology: The paper presents an analysis of the existing regulations concerning the capacity of firefighting water supply systems for settlements. It addresses the problem of ambiguity related to the requirement for simultaneous water use from two adjacent fire hydrants for water supply systems with a total water demand exceeding 20 l/s. In this context, the paper attempts to interpret the Regulation governing the required flow rate of each of the two adjacent hydrants. Moreover, it draws attention to the need for clarifying for which structures the capacity of water supply systems used not only for fire protection can be calculated on the basis of reduced capacity for household and industrial purposes. In order to resolve these issues, the paper takes into consideration historical regulations underlying the mentioned Regulation [2-6].
Conclusions: The existing Regulation [1] contains a number of inaccuracies which make its interpretation difficult. Some of its provisions have lost their original meaning as a result of multiple amendments. Hence, it is necessary to introduce appropriate amendments to resolve the ambiguities. Over the past few years, the numerical modelling of water supply systems has come into wide use. Among other things, it allows the analysis of how water supply systems operate when used for firefighting purposes. Such analysis should be considered a measure to assess the capacity of firefighting water supply systems and facilitate the choice of pipeline diameters.
Keywords: firefighting water supply system, the capacity of a water supply system, pipeline diameters, numerical modelling Type of article: review article
Received: 31.05.2017; Reviewed: 04.12.2017; Published: 30.12.2017;
Please cite as: BiTP Vol. 48 Issue 4, 2017, pp. 124-136, doi: 10.12845/bitp.48.4.2017.9;
This is an open access article under the CC BY-NC-SA 4.0 license (https://creativec0mm0ns.0rg/licenses/by-nc-sa/4.0/).
АННОТАЦИЯ
Цель: В статье предпринята попытка интерпретировать выбранные действующие требования относительно эффективности сетей противопожарного водоснабжения. Внимание было обращено на их неточности, которые могут создавать трудности при принятии решений на этапе проектирования сети и усложнять процесс согласования проекта. Цель статьи - инициировать дискуссию, ведущую к внесению соответствующих изменений в закон.
Введение: Проект сети водоснабжения, оборудованной гидрантами, являющимися источником воды для целей пожаротушения, должен быть согласован с экспертом по вопросам противопожарной защиты. Однако это не освобождает проектовщика от ответственности за принятые в проекте решения. Действующие требования, которые включены в распоряжение Министра Внутренних Дел и Администрации от 24 июля 2009 года о противопожарном водоснабжении и пожарных дорогах [1], могут оказать трудности с интерпретацией эффективности водоснабжения, условий проведения оценки эффективности гидрантов и правил подбора диаметров труб.
Методология: В статье представлен анализ положений распоряжения, касающихся эффективности сети противопожарного водоснабжения для населённых пунктов. Было обращено внимание на неоднозначность требования одновременной подачи воды с двух соседних внешних гидрантов для сетей противопожарного водоснабжения, для которых общее требуемое количество воды превышает 20 дм3/с. Была сделана попытка интерпретировать распоряжение с точки зрения необходимой эффективности/мощности каждого из двух соседних гидрантов. Кроме того, было обращено внимание на необходимость определения того, для каких объектов эффективность водоснабжения, служащая не только для противопожарных целей, может быть рассчитана с уменьшением её эффективности для хозяйственно-бытовых и промышленных целей. Чтобы выяснить эти вопросы были использованы исторические правовые нормы [2-6], являющиеся источником упомянутого положения [7].
Выводы: Действующее в настоящее время распоряжение [1] содержит ряд неточностей, которые усложняют его интерпретацию. Некоторые из записей потеряли свое первоначальное значение в результате многочисленных поправок. Поэтому необходимо внести в него соответствующие поправки, регулирующие спорные вопросы. В последние годы наблюдается значительная популяризация численного моделирования сетей водоснабжения. На его основе можно, в частности, проводить анализ работы сети в условиях водозабора для целей пожаротушения. На основании таких анализов следует рассмотреть возможность оведения оценки эффективности сети противопожарного водоснабжения и выбора диаметра трубопроводов.
Ключевые слова: пожарные сети водоснабжения, эффективность сети водоснабжения, диаметры трубопроводов, численное моделирование Вид статьи: обзорная статья
Принята: 31.05.2017; Рецензирована: 04.12.2017; Опубликована: 30.12.2017;
Просим ссылаться на статью следующим образом: BiTP Vol. 48 Issue 4, 2017, pp. 124-136, doi: 10.12845/bitp.48.4.2017.9;
Настоящая статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией CC BY-NC-SA 4.0 (https://creativecommons.
org/licenses/by-nc-sa/4.0/).
Wprowadzenie
Rozporzgdzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Admini-stracji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç oraz drog pozarowych (dalej: rozporzg-dzenie z 2009 r.) [1] definiuje miçdzy innymi:
- „rodzaje obiektow wymagajgcych zapewnienia przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç do zewnçtrzne-go gaszenia pozaru",
- „sposoby okreslania wymaganej ilosci wody do celow przeciwpozarowych",
- „wymagania przeciwpozarowe dla sieci wodociggowych".
Wsrod obiektow, ktore po spetnieniu okreslonych kryte-
riow wymagajg zapewnienia przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç do zewnçtrznego gaszenia pozaru, wyszczegolniono:
Introduction
The Minister of the Interior and Administration Regulation of 24 July 2009 on Fire-Fighting Water Supply and Fire Access Roads [1] (hereinafter the 2009 Regulation) defines, i.a., the following:
- "the types of structures which require the provision of firefighting water supply for fire hydrants";
- "the methods to determine firefighting water demand";
- "fire requirements for water supply systems".
The Regulation lists the structures which must be provided with firefighting water supply for fire hydrants after meeting certain criteria. These include settlements, public buildings, multi-occupancy buildings, manufacturing and storage
jednostki osadnicze, budynki uzytecznosci publicznej i zamiesz-kania zbiorowego, obiekty budowlane produkcyjne i magazy-nowe, obiekty budowlane niebçdqce budynkami oraz obiekty budowlane gospodarki rolnej.
W wiçkszosci przypadkow zrodtem wody do celow zewnçtrz-nego gaszenia pozaru jest siec wodociqgowa, ktora rownocze-snie zaopatruje ludnosc w wodç. Dwufunkcyjnosc sieci wodo-ciqgowej ma szereg zalet, do ktorych nalezq:
- obnizenie kosztow inwestycyjnych i uproszczenie roz-wigzan technicznych dziçki wykorzystaniu jednego ruro-ciqgu do obu celow,
- utrzymywanie ciqgtego przeptywu wody w sieci,
- zapewnienie niezawodnosci systemu zaopatrzenia w wodç przez odpowiednio zorganizowane i wyposa-zone przedsiçbiorstwa wodociqgowe.
Miçdzy innymi z tych wzglçdow - co odpowiada zapisom rozporzqdzenia z 2009 r. [1] - woda do celow przeciwpozaro-wych „powinna byc dostçpna w szczegolnosci z urzqdzen za-opatrujqcych w wodç ludnosc zgodnie z regulaminem dostar-czania wody i odprowadzania sciekow", ktory obowi^zuje na terenie danej gminy i jest aktem prawa miejscowego. Rozpo-rzqdzenie z 2009 r. precyzuje, ze to siec wodociqgowa dopro-wadzajqca wodç do jednostki osadniczej powinna zapewniac wymaganq ilosc wody do celow przeciwpozarowych.
facilities, non-building structures and permanent agricultural structures.
In most cases, water is supplied to fire hydrants from water supply systems which also provide household water. By serving these two purposes, it provides a range of advantages, including:
- reduced project costs and simplified technical solutions, since a single pipeline is used for both purposes;
- continuous water flow in the supply system is maintained;
- well-organised and equipped water undertakers ensure that water supply systems are reliable.
These are some of the reasons - in accordance with the 2009 Regulation [1] - why firefighting water "shouldbe available in particular from public water supply systems operating in line with the rules for water supply and conveyance of wastewater" which apply within communes as local enactments. The 2009 Regulation makes it clear that it is the system which supplies water to a settlement that should provide the water required for fire-fighting purposes.
Obowigzujgce wymagania
Wymagana ilosc wody (wydajnosc wodoci^gu) do celow przeciwpozarowych dla jednostek osadniczych zostata podana w tabeli 1 Zatqcznika do rozporzqdzenia z 2009 r.
Applicable requirements
The firefighting water demand (water supply pipeline capacity) for settlements is provided in Table 1 of the Annex to the 2009 Regulation.
Table 1. Wymagana ilosc wody do celow przeciwpozarowych dla jednostek osadniczych [1] Table 1. Firefighting water demand for settlements [1]
Liczba mieszkancow jednostki osadniczej/Population of settlements Wydajnosc wodociqgu [dm3/s]/The capacity of water supply pipelines [l/s]
s 2000 5
2001-5000 10
5001-10,000 15
10,001-25,000 20
25,001-100,000 40
> 100,000 60
Wydajnosc ta w zaleznosci od liczby mieszkancow jednostki osadniczej waha siç od 5 do 60 dm3/s. Zgodnie z § 4 ust. 2 rozpo-rzgdzenia z 2009 r. [1] mozliwe jest niezalezne traktowanie dzielnic i osiedli oddzielonych pasami niezabudowanego terenu o szero-kosci co najmniej 100 m, na ktorych dopuszcza siç wystçpowanie drzewostanu lisciastego lub mieszanego sktadajgcego siç co najmniej w 50% z drzew lisciastych. W praktyce pasy takie powinny byc ujçte w miejscowych planach zagospodarowania przestrzennego, jezeli takie zostaty sporzgdzone dla danej jednostki osadniczej.
Dla pozostatych obiektow budowlanych wymagajqcych za -opatrzenia w wodç do celow zewnçtrznego gaszenia pozaru
Depending on the population size, this capacity ranges from 5 to 60 l/s. In accordance with § 4 (2) of the 2009 Regulation [1], districts and residential developments separated by open-space areas with a width of at least 100 m where deciduous-tree stands, or mixed-tree stands comprised of at least 50% deciduous trees, are allowed may be considered independent settle -ments. In practice, such areas should be included in local development plans, if such plans exist.
For other permanent structures which must be supplied with water for fire hydrants the required capacity of water supply pipelines is 10 to 60 l/s and varies between types of structures
wymagana wydajnosc wodociggu wynosi od 10 do 60 dm3/s w zaleznosci od rodzaju obiektu i wybranych parametrow tech -nicznych. Zgodnie z § 3 ust. 1 rozporzgdzenia z 2009 r. do obiek-tow tych nalezg miçdzy innymi:
- budynki uzytecznosci publicznej i zamieszkania zbioro -wego oraz obiekty budowlane produkcyjne i magazyno -we znajdujgce siç poza granicami jednostek osadniczych wskazanych powyzej, o kubaturze brutto przekraczajg-cej 2500 m3 lub o powierzchni przekraczajgcej 500 m2, z wyjgtkiem stacji paliw ptynnych ze zbiornikami o tgcz-nej pojemnosci do 200 m3 i stacji gazu ptynnego;
- obiekty budowlane niebçdgce budynkami, przeznaczone na potrzeby uzytecznosci publicznej lub do zamieszkania zbiorowego, w ktorych znajduje siç strefa pozarowa majgca powierzchniç przekraczajgcg 1000 m2 lub prze-znaczona do jednoczesnego przebywania ponad 50 osob;
- obiekty budowlane gospodarki rolnej o powierzchni stre-fy pozarowej przekraczajgcej 1000 m2.
Wymagana ilosc wody do celow zewnçtrznego gaszenia pozaru dla:
- budynkow uzytecznosci publicznej i zamieszkania zbiorowego oraz innych obiektow budowlanych o takim prze -znaczeniu zalezy od kubatury i powierzchni wewnçtrz-nej tych obiektow;
- dla obiektow budowlanych produkcyjnych i magazyno -wych zalezy od powierzchni strefy pozarowej i gçstosci obcigzenia ogniowego;
- dla zbiornikow z cieczami i gazami palnymi zalezy od pojemnosci tych zbiornikow;
- dla urzgdzen technologicznych oraz sktadow i magazy -now z cieczami i gazami palnymi zalezy od zajmowanej przez nie powierzchni.
W przypadku niewystarczajgcej wydajnosci wodociggu do-puszcza siç stosowanie uzupetniajgcych zrodet wody (§ 4 ust. 5 rozporzgdzenia z 2009 r.), a w przypadku braku odpowiednie-go zrodta wody - wykorzystanie na czas okreslony zastçpczych zrodet wody (§ 8 ust. 1 rozporzgdzenia z 2009 r.) przy zacho-waniu odpowiednich procedur postçpowania [8]. W szczegolnie uzasadnionych przypadkach, gdy spetnienie wymagan dotyczg-cych przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç jest niemozliwe ze wzglçdu na lokalne uwarunkowania lub gdy uzasadnione jest przyjçcie innych rozwigzan, dopuszcza siç rozwigzania zamienne [9] na warunkach okreslonych w § 8 ust. 3 rozporzgdzenia z 2009 r.
Problemy interpretacyjne
Chociaz przywotane wymagania w zakresie wydajnosci wo -dociggu do celow przeciwpozarowych wydajg siç klarowne, to jednak w praktyce projektowej i eksploatacyjnej oraz w kontek-scie wymagan przeciwpozarowych dotyczgcych sieci wodociggowych zawartych w rozdz. 4 rozporzgdzenia z 2009 r. mogg one powodowac pewne trudnosci interpretacyjne.
Pierwsza wgtpliwosc dotyczy podejscia do praktycznego eg-zekwowania wymaganej wydajnosci wodociggu. Zgodnie z § 9 ust. 6 przedmiotowego rozporzgdzenia: „Siec wodociggowg
and selected technical parameters. Under § 3 (1) of the 2009 Regulation, these structures include
- public buildings, multi-occupancy buildings and manufacturing and storage facilities located beyond the boundaries of the above-mentioned settlements, with a total internal gross volume of 2500 m3, or an area of more than 500 m2, excluding liquid-fuel filling stations with tanks of a total capacity of 200 m3 and liquefied-gas filling stations;
- non-building structures intended for public use or multiple occupancy which contain a fire compartment with an area of more than 1000 m2 or an area intended for use by more than 50 people at a time;
- permanent agricultural structures with a fire compartment of more than 1000 m2.
The required fire-hydrant water demand for
- public buildings, multi-occupancy buildings and other permanent structures with an equivalent purpose depends on their total internal volume and floor space;
- manufacturing and storage facilities depends on the area of the fire compartment and the fire load density;
- tanks with combustible liquids and gases depends on their capacity;
- machinery and storage facilities containing combustible liquids and gases depends on their area.
Where a water supply pipeline has inadequate capacity, auxiliary water sources may be used (§ 4 (5) of the 2009 Regulation), and if no appropriate water source is available, substitute water sources (§ 4 (1) of the 2009 Regulation) may be used, subject to applicable procedures [8]. In extraordinary cases where firefighting water supply requirements cannot be met due to local conditions, or where it is reasonable to adopt alternative solutions, it is permitted to adopt such alternative solutions [9], subject to § 8 (3) of the 2009 Regulation.
Interpretation issues
At face value, firefighting water supply requirements may seem to be clear, but in the design and operational practice, as well as in the context of the fire requirements for water supply systems laid down in Chapter 4 of the 2009 Regulation, they might pose certain interpretation problems.
First, it is not clear how the required water supply pipeline capacities should be enforced in practice. According to § 9 (6) of the 2009 Regulation, "Fire-water supply systems for which the total water demand is more than 20 l/s shall be designed
przeciwpozarowg, dla której tgczna wymagana ilosc wody prze-kracza 20 dm3/s, nalezy tak zaprojektowac i budowac, aby mozliwe byto jednoczesne pobieranie wody z dwóch sgsiednich hydrantów zewn?trznych". Czy zapis ten oznacza, ze cata ilosc wody do celów przeciwpozarowych dla jednostek osadniczych liczgcych ponad 25 000 mieszkanców, dla których w zaleznosci od wielkosci tych jednostek wynosi ona 40 lub 60 dm3/s, ma byc pobierana równo-czesnie tylko z dwóch sgsiednich hydrantów? Nalezy zaznaczyc, ze wydajnosc nominalna hydrantu o srednicy nominalnej (DN) 80 przy cisnieniu nominalnym 0,2 MPa nie moze byc mniejsza niz 10 dm3/s.
Aby wyjasnic t? niejasnosc, nalezy przestudiowac pierwo-wzór obecnie obowiqzujqcego rozporzqdzenia z 2009 r. Chociaz pierwszy przepis ujmujqcy zagadnienia zaopatrzenia w wod? do celów zewn?trznego gaszenia pozaru przy uzyciu sieci wodociq-gowych przybrata ksztatt rozporzqdzenia tuz przed wybuchem II wojny swiatowej [2], to jednak za faktyczny pierwowzór - ze wzgl?du na tresc oraz form? - obowiqzujqcego aktu normatyw-nego mozna uwazac rozporzqdzenie Ministra Spraw Wewn?trz-nych z dnia 15 czerwca 1964 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia wodnego (dalej: rozporzqdzenie z 1964 r.) [3]. W roz-porzgdzeniu tym po raz pierwszy wprowadzono zróznicowane wy -magania w zakresie sposobu wyznaczania zapotrzebowania na wod? do celów przeciwpozarowych w zaleznosci od wielkosci jed-nostki osadniczej. Wymagania te byty identyczne z obecnie obo -wigzujgcymi, jednak rozporzgdzenie z 1964 r. uwzgl?dniato dodat-kowo liczb? pozarów mogqcych powstac równoczesnie (tab. 2).
and constructed in such a way that it is possible to take water from two adjacent fire hydrants at the same time". This begs the question of whether all the firefighting water for settlements of more than 25,000 people - for which the fire-water demand is 40 or 60 l/s depending on the population size - should be taken at the same time only from two adjacent hydrants. It should be emphasised that the nominal flow rate of a hydrant with a nom -inal diameter of (DN) 80 may not be lower than 10 l/s at a nominal pressure of 0.2 MPa.
In order to resolve this ambiguity, we should examine the original version of the currently applicable 2009 Regulation. While the first regulation addressing the supply of water to fire hydrants from water supply systems was enacted shortly before World War II [3], it is the Minister of the Interior Regulation of 15 June 1964 on firefighting water supply ("the 1964 Regula -tion") [2] that, judging on its content and form, can be considered the actual blueprint for the existing legislation. This was the first piece of legislation to have introduced firefighting water demand requirements which varied depending on the settlement size. These requirements were essentially the same as those currently in place, but the 1964 Regulation additionally accounted for the number of fires which could occur simultaneously (Table 2).
Tabela 2. Wymagana wydajnosc wodociggu do celow przeciwpozarowych dla jednostek osadniczych zgodnie z rozporzgdzeniem z 1964 r. [3] Table 2. The required capacity of firefighting water pipelines for settlements under the 1964 Regulation [3]
Liczba mieszkancow jednostki osadniczej/ Liczba pozarow mog^cych powstac rownoczesnie/ Niezb^dna ilosc wody [dm3/s]/
Population of settlements Number of simultaneous fires Water demand [l/s]
up to 2000 1 5
2001-5000 1 10
5001-10,000 1 15
10,001-25,000 1 20
25,001-100,000 2 40
> 100,000 3 60
Analizujqc obowiqzujqce rozporzqdzenie z 2009 r. w kontek-scie zapisów historycznych, mozna przyjqc, ze np. w przypadku jednostki osadniczej liczqcej ponad 100 000 mieszkanców siec wodociqgowa przeciwpozarowa powinna zapewnic wydajnosc co najmniej 60 dm3/s tqcznie w trzech dowolnych miejscach sieci, przy czym dla kazdego z tych miejsc (pozarów) pobór wody powinien byc mozliwy z dwóch sqsiednich hydrantów o wydajnosci nie mniejszej niz 20 dm3/s. Takie podejscie wiqze si? z ko-niecznosciq zapewnienia wymaganej wydajnosci dla przewodu magistralnego doprowadzajgcego wod? do jednostki osadniczej, a w poszczególnych odcinkach pierscieni sieci rozdzielczej wydajnosc ta b?dzie odpowiednio mniejsza w zaleznosci od uktadu sieci i potencjalnych miejsc wystqpienia pozaru [10]. W prakty-ce badanie wydajnosci przeciwpozarowej sieci wodociqgowej w jednostkach osadniczych, dla których tqczna wymagana ilosc wody do celów zewn?trznego gaszenia pozaru przewidziana do bezposredniego poboru z sieci wodoci^gowej przekracza
If we consider the 2009 Regulation in the context of historical legislation, we can assume that for a settlement of more than 100,000 people, a firefighting water supply system should ensure a capacity of at least 60 l/s in any three sites within the system, but for each of these sites (fires), it should be possible to take water from two adjacent hydrants with a flow rate of at least 20 l/s. This approach makes it necessary to ensure the required capacity for the trunk main which supplies water to the settlement, while for individual branches of the distribu -tion system, this capacity will be accordingly lower depending on the layout of the system and the potential fire sites [10]. In practice, however, investigations of the capacity of fire- fighting water supply networks in settlements in which the demand for firefighting water to be taken in directly from the supply system exceeds 20 l/s assume that the water is taken only from two adjacent hydrants either way. Therefore, higher-capacity requirements for water supply systems equipped only with DN
20 dm3/s, i tak sprowadza siç do jednoczesnego pobierania wody jedynie z dwoch sgsiednich hydrantöw. Zatem wymagania dla wyzszych wydajnosci sieci wodociggowych wyposazonych jedynie w hydranty o DN 80 nie podlegajg weryfikacji. Rozwigza-niem jest przeprowadzenie pomiarow na hydrantach o DN 100 lub 150 i wydajnosci nominalnej nie mniejszej niz 20 dm3/s, o ile wystçpujg na badanej sieci (§ 10 ust. 9 rozporzgdzenia z 2009 r.).
Nalezy zwrocic uwagç na to, ze wymagania dotyczgce wydajnosci przeciwpozarowej sieci wodociggowych w zaleznosci od wielkosci jednostki osadniczej nie zmienity siç od przeszto 50 lat. Chociaz w wiçkszosci pozarow podstawowym srodkiem gasniczym nadal jest woda, to jednak w tym czasie ze wzglçdu na postçp techniczny i organizacyjny znacznie poprawita siç skutecznosc gaszenia pozarow. Rownoczesnie reformowano przepisy dotyczgce ochrony przeciwpozarowej [11-14]. Zmie-niajg siç rowniez wymagania w zakresie dopuszczenia wyrobow budowlanych do obrotu [15-16]. Dziatania te sprzyjajg poprawie warunkow ochrony przeciwpozarowej. Jednoczesnie od wielu lat obserwuje siç spadek zapotrzebowania na wodç do celow byto -wo-gospodarczych [17-18]. Mozna siç spodziewac, ze w przykta -dowej jednostce osadniczej liczgcej 15 000 mieszkancow, dla ktorej - zgodnie z wymaganiami zawartymi w rozporzgdzeniu z 2009 r. - minimalne zapotrzebowanie na wodç do celow prze -ciwpozarowych wynosi 20 dm3/s, zapotrzebowanie na wodç do celow bytowo-gospodarczych bçdzie wynosic ok. 40 dm3/s. Sza -cunek ten wynika z przyjçcia jednostkowego zapotrzebowania na wodç w ilosci 100 dm3/dMk przy wspotczynniku nierowno-miernosci godzinowej Nh = 2 i stratach wody na poziomie 10% obliczonej wielkosci. Pobor ten bçdzie roztozony na catej sieci wodociggowej w przeciwienstwie do punktowego poboru wody do celow gaszenia pozaru. W konsekwencji zapewnienie mini-malnej wydajnosci sieci do celow przeciwpozarowych oraz wy-mog stosowania odpowiednich srednic rurociggow zaleznie od struktury sieci moze prowadzic do przewymiarowania przewo-dow dla pozostatych celow. Bçdzie to skutkowac wydtuzeniem siç czasow zatrzymania wody, co jest jedng z przyczyn pogor-szenia siç jej jakosci w systemie dystrybucji [19-21].
Kolejna wgtpliwosc dotyczy ustalenia tego, jaka powinna byc wydajnosc kazdego z hydrantow wtedy, gdy woda jest pobie -rana za pomocg dwoch sgsiednich tego typu urzgdzen. W rozporzgdzeniu z 2009 r. podano wprawdzie wydajnosci hydrantow, ale tylko jako wartosci nominalne przy cisnieniu nominalnym 0,2 MPa. Przy braku jednoznacznych wskazan pojawia siç py-tanie, czy mozna przyjgc, ze podczas poboru wody z dwoch sgsiednich hydrantow wymagania bçdg spetnione, jezeli zsu-mowana wydajnosc tych urzgdzen wyniesie min. 20 dm3/s?
Nastçpna niejasnosc wigze siç zarowno z zatozeniami doty -czgcymi projektowania na terenach jednostek osadniczych sieci wodociggowych dostarczajgcych rownoczesnie wodç do celow przeciwpozarowych, jak i z warunkami, w jakich nalezy przepro -wadzac probç wydajnosci hydrantow. Woda do celow przeciwpozarowych moze byc pobierana w dowolnym momencie. Tym samym siec wodociggowa stuzgca rownoczesnie zaopatrzeniu jednostki osadniczej w wodç musi zapewnic mozliwosc jej pobo -ru z hydrantow przez co najmniej dwie godziny, rowniez w czasie szczytowego zapotrzebowania na wodç. Jednak obowigzujgce
80 hydrants are not verified. A possible solution would be to perform measurements on DN 100 and DN 150 hydrants with a nominal flow rate of at least 20 l/s, provided that the investigated system has such hydrants (§ 10 (9) of the 2009 Regulation).
It is important to note that the requirements regarding fire -fighting water supply system capacities as a function of settlement size have not changed for more than 50 years. Water continues to be the primary fire suppression agent, but the tech -nological and organisational advancements made over the period have substantially improved the effectiveness of firefighting measures. At the same time, fire safety legislation has been updated [11-14]. The requirements for granting marketing approvals to construction products have been changing as well [15-16]. All this contributes to better fire safety. Moreover, the demand for household water has been on the decline for many years [17-18]. A hypothetical settlement with a population of 15,000 for which - under the 2009 Regulation - the minimum firefighting water demand must be 20 l/s - can be expected to have a household-water demand of 40 l/s. This estimation assumes a unit water demand of 100 dm3/dMk at an hourly diversity factor of Nh = 2 and a water loss of 10% of the resulting amount. This consumption will be distributed across the water supply system unlike in the case of the local water intake for fire extinguishing purposes. Consequently, the requirement to ensure a minimum fire capacity of the water supply system and to use appropriate diameters of pipelines depending on the sys -tem might lead to the oversizing of pipes for other purposes. This, in turn, will results in longer water retention times, which are one of the causes of deteriorating water quality in the distribution system [19-21].
Another point to be resolved relates to the required capaci -ties of hydrants where water is taken from two adjacent fire hydrants. The 2009 Regulation provides for hydrant capacities, but only as nominal values at a nominal pressure of 0.2 MPa. The lack of explicit indications raises the question of whether we can assume that these requirements will be met while water is being taken from two adjacent hydrants if their combined capacity is at least 20 l/s.
What also needs to be clarified is the assumptions based on which water supply systems conveying firefighting water are designed within settlements, as well as the conditions in which hydrant flow rates are to be tested. Firefighting water is accessible at any time. It follows that a water supply system which supplies water to a settlement must provide access to water from hydrants for at least two hours, including at peak demand hours. However, the currently applicable 2009 Regulation does not contain such a requirement. As per § 7 (2) of the 2009 Regulation:
"A water supply pipeline which is intended not only for fire -fighting purposes should have the capacity to meet the combined water demand for
1) firefighting purposes;
2) household purposes, reduced to 15%;
3) industrial purposes, as required to keep machinery operational".
rozporzqdzenie z 2009 r. nie zawiera takiego wymagania. W § 7 ust. 2 tego aktu normatywnego czytamy:
„Wodociqg, który stuzy nie tylko do celów przeciwpozarowych, powinien miec wydajnosc zapewniajqcq tqcznie wyma-ganq ilosc wody dla potrzeb:
1) przeciwpozarowych;
2) bytowo-gospodarczych, ograniczonych do 15%;
3) przemystowych, ograniczonych do niezbçdnej obstugi urzqdzen technologicznych".
Identyczny zapis pojawit siç po raz pierwszy w poprzednio obowiqzujqcym rozporzqdzeniu Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 1б czerwca 2003 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç oraz dróg pozarowych [3] i mógt byc interpretowany jako mozliwosc obnizenia wymagan doty-czqce wydajnosci dla nowo projektowanych sieci wodociqgo-wych tego rodzaju [22]. Zapis o podobnej tresci funkcjonowat równiez w starszych przepisach i normach, jednak poczqtkowo ograniczat siç do zaktadów pracy [2], a nastçpnie - do obiektów przemystowych [4-5]. Dla nich bowiem mozna stworzyc warunki techniczne umozliwiajqce zmniejszenie poboru wody na pozo-state cele na wypadek zaistnienia pozaru. Trudno sobie jednak wyobrazic skuteczne wprowadzenie takiego ograniczenia na te -renie dowolnej jednostki osadniczej. Obecnie obowiqzujqca regu-lacja prawna sprawia, ze mozna podwazyc negatywny wynik ba -dania wydajnosci hydrantów zewnçtrznych przeprowadzonego w warunkach wiçkszej wydajnosci w celach bytowo-gospodar-czych i przemystowych niz w warunkach wydajnosci wynikajqcej z dopuszczalnych ograniczen. W praktyce tak zaprojektowana na terenie jednostki osadniczej siec wodociqgowa w niektó-rych przypadkach zapewniataby skuteczne dostarczanie wody do celów przeciwpozarowych prawdopodobnie tylko przez kil -ka godzin nocnych, w których rozbiory wody sq na poziomie mniejszym niz 15% wartosci srednich. W przypadku jednostek osadniczych szczyt zapotrzebowania na wodç moze przypadac na rózne godziny w ciqgu doby w zaleznosci od dnia tygodnia czy pory roku. Wptyw na niego majq równiez takie czynniki, jak np.: temperatura powietrza, wystçpowanie dni swiqtecznych, a nawet program telewizyjny. W typowej jednostce osadniczej w przeciçtnej dobie obserwuje siç dwa szczyty zapotrzebowania na wodç: poranny (wynikajqcy z aktywnosci zwiqzanej z wycho -dzeniem do pracy i szkoty, przypadajqcy w godzinach б.00-8.00) oraz - zwykle wiçkszy - wieczorny (przypadajqcy okoto godziny 21.00). Szczyty te sq charakterystyczne dla danej sieci wodociqgowej i mozna je tatwo wyznaczyc na podstawie odczytów z urzqdzen pomiarowych. Nalezy rozwazyc wprowadzenie zmian w obowiqzujqcym rozporzqdzeniu z 2009 r., tak by badanie wydajnosci pozarowej sieci wodociqgowej przeprowadzac wtasnie w okresie maksymalnych poborów wody. Warunki takiego bada-nia mogtyby byc okreslane indywidualnie w regulaminie dostar-czania wody i odprowadzania scieków obowiqzujqcym na terenie gminy. Wydaje siç konieczne, zeby projekt takiego regulaminu, opracowywany przez przedsiçbiorstwo wodociqgowo-kanaliza-cyjne, byt w tym zakresie uzgadniany z wtasciwym miejscowo komendantem Panstwowej Strazy Pozarnej (PSP).
Wydajnosc sieci wodociqgowej przeciwpozarowej wynika z jej punktu pracy, czyli miejsca przeciçcia siç charakterystyki hydrau -licznej uktadu (pompowego lub grawitacyjnego) dostarczajqcego
The Minister of the Interior and Administration Regulation of 16 June 2003 on Fire-Fighting Water Supply and Fire Access Roads [3] contained the same provision. This provision could have been interpreted as giving the option to reduce the capacity requirements for newly designed water supply systems of this type [22]. Older legislation had similar provisions, but initially, it was limited to workplaces [2], and later to industrial facilities [4-5]. For such structures, it is possible to define the technical conditions which, in case of fire, would allow a lower use of water for purposes other than firefighting. It is, however, hard to imagine any settlement where such a limitation could be imposed effectively. Under the existing Regulation, a fire-hydrant test result which does not meet the specified flow-rate criteria can be disproved if it was conducted under such conditions where the capacity for household purposes was higher than the capacity resulting from acceptable reductions. In practice, it is probable that such a water supply system in a settlement would in some cases ensure effective firefighting water supply for only a few hours at night, when the water demand constitutes 15% of the average. For settlements, peak water demand might occur at different times of the day depending on the day and season. Other relevant factors include air temperature, holidays and even TV shows. On an average day in a typical settlement, there are usually two water demand peaks: the morning peak (between 6:00 and 8:00, when people do their morning routines before school and work) and the evening peak (at about 21:00), which is usually higher. These peaks are specific to each water supply system and can be easily determined based on meter readouts. Hence, an amendment of the applicable 2009 Regulation should be considered to allow the testing of firefighting water supply systems at times of peak water demand. The conditions for such testing could be specified on an individual basis in the rules for water supply and conveyance of wastewater, as applicable in communes. Such rules should be drafted by water and sewerage undertakers in conjunction with chiefs of local fire departments.
The capacity of a firefighting water supply system is strictly related to its design point, which is the intersection of the characteristic system (pump or gravity) curve with the effective pipeline curve. One of the factors having an effect on the pipeline-curve shape is the pipeline's diameter. The 2009 Regulation (§ 9(7)) lays down the requirements for minimum nominal diam -eters of pipelines with fire hydrants. Water supply pipelines to which fire hydrants are to be connected, and which are made of non-steel materials, should have internal diameters equivalent to the respective nominal diameters of steel pipes, expressed in milimetres, of at least:
- DN 100 - for looped water distribution systems;
- DN 125 - for cross-tied water distribution systems;
- for branches of looped water distribution systems - ac -cording to hydraulic calculations;
- DN 80 - for extensions or upgrades of existing water supply pipelines with a capacity of 5 l/s in settlements with a population of up to 2,000.
Nowadays, the large majority of water supply systems are made of polyethylene (PE) pipes, with only a small pro-
wodç do sieci z wypadkowg charakterystykg rurociggu. Jednym z czynników wptywajgcych na ksztatt charakterystyki rurociggu jest jego srednica. W § 9 ust. 7 rozporzgdzenia z 2009 r. zawarto wymagania dotyczgce minimalnych srednic nominalnych rurocig-gów uzbrojonych w hydranty zewnçtrzne. Przewody wodociggo-we, na których przewiduje siç instalowanie hydrantów zewnçtrz-nych przeciwpozarowych, a które zostaty wykonane z materiatów innych niz stalowe, powinny miec srednice wewnçtrzne równo-wazne odpowiednim nominalnym srednicom rur stalowych wy-razonym w milimetrach, wynoszgcym co najmniej:
- DN 100 - w sieci obwodowej;
- DN 125 - w sieci rozgatçzieniowej;
- w odgatçzieniach sieci obwodowej - wedtug obliczen hydraulicznych;
- DN 80 - przy rozbudowie lub modernizacji istniejgcego wodociggu o wydajnosci 5 dm3/s w jednostce osadni-czej, w której liczba mieszkanców nie przekracza 2000.
Wspótczesnie zdecydowang wiçkszosc sieci wodociggo-wych wykonuje siç z rur polietylenowych (PE), a niewielkg czçsc sieci - równiez z rur z zeliwa sferoidalnego. Pozostate rozwig-zania materiatowe praktycznie nie majg zastosowania w bu-dowie sieci wodociggowych rozdzielczych. W przypadku rur polietylenowych stosuje siç zwykle jeden z dwóch szeregów wymiarowych: SDR 17 lub SDR 11. W tabeli 3 zestawiono srednice wewnçtrzne przewodów polietylenowych dla tych szeregów wymiarowych w zakresie srednic nominalnych DN 90-DN 160.
portion of systems being made of ductile iron. Other materials have little to no application in the construction of water distribution networks. In the case of PE pipes, one of the two following standard dimension ratios is usually applied - SDR 17 or SDR 11. Table 3 lists internal diameters of polyethylene pipes for these size ranges for the nominal diameters DN-90 - DN 160.
Tabela 3. Srednice wewn^trzne rurociggow polietylenowych z szeregow wymiarowych SDR 17 i SDR 11 Table 3. Internal diameters of polyethylene pipelines with SDR 17 and SDR 11 standard dimension ratios
Srednice nominalne rurociggów polietylenowych [DN, mm]/Nominal polyethylene pipeline diameters [DN, mm] Srednice wewn^trzne rurociggów polietylenowych z szeregu wymiarowego SDR 17 [mm]/lnternal diameters of SDR 17 polyethylene pipelines [mm] Srednice wewn^trzne rurociggów polietylenowych z szeregu wymiarowego SDR 11 [mm]/lnternal diameters of SDR 11 polyethylene pipelines [mm]
90 79,2 73,6
110 96,8 90,0
125 110,2 102,2
140 123,4 114,6
160 141,0 130,8
Zródto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Wprowadzone w rozporzgdzeniu z 2009 r. pojçcie srednicy we-wnçtrznej równowaznej dla rurociggów innych niz stalowe moze powodowac pewne trudnosci interpretacyjne. W najwiçkszym uproszczeniu jako jedyne kryterium równowaznosci mozna by przyjgc zachowanie srednicy wewnçtrznej nie mniejszej niz dla przewodów z rur stalowych. Bardziej uzasadnione wydaje siç jed -nak zachowanie przepustowosci rurociggu, co znalazto potwier-dzenie w Wyjasnieniach wzakresie stosowania przepisów ochrony przeciwpozarowej sformutowanych przez Komendç Gtówng Pan-stwowej Strazy Pozarnej w 2010 roku [23]. Mówimy zatem o równowaznosci hydraulicznej, czyli o sytuacji, w której dla okreslonej wartosci natçzenia przeptywu opory przeptywu uzyskane w ruro -ciggu polietylenowym nie bçdg wiçksze niz te uzyskane w rurociggu stalowym. Na rycinach 1, 2 i 3 przedstawiono porównanie spadków hydraulicznych dla rurociggów stalowych i rurociggów polietylenowych z szeregów wymiarowych SDR 17 i SDR 11. Dla
The "internal diameter equivalent to non-steel pipelines" term introduced in the 2009 Regulation might pose interpreta -tion issues. As a gross simplification, an internal diameter of no less than the diameter of steel pipes could be considered the only equivalence criterion. It seems more reasonable, how -ever, to ensure a certain pipeline flow capacity, as confirmed by Explanatory notes for the application of fire safety legislation produced by the National Headquarters of the State Fire Service in 2010 [23]. This involves hydraulic equivalence, which is a situation where for a specific flow rate, the flow resistances in a polyethylene pipeline are not higher than those of a steel pipeline. Figures 1, 2 and 3 show a comparison of unit head losses for SDR 17 and SDR 11 steel and polyethylene pipelines. Steel pipelines are assumed to have an equivalent roughness coefficient (k) of 1.5 mm for used pipes [24]. This coefficient can exhibit high variability in time for steel pipe-
rurociqgöw stalowych przyj?to wspotczynnik chropowatosci za-st?pczej k rowny 1,5 mm, jak dla rur uzywanych [24]. Wartosc tego wspotczynnika dla rurociqgöw stalowych charakteryzuje si? duzq zmiennosciq w czasie i zalezy od wielu czynnikow, m.in. od: jako-sci wody wodociqgowej, wieku rurociqgu oraz jakosci stali, i moze osiqgac wartosci wyzsze niz 1,5 mm. Wedtug danych producen-tow wartosc wspotczynnika k dla rurociqgow polietylenowych nie przekracza 0,04 mm i w niektorych warunkach eksploatacji moze rowniez zmieniac si? w czasie w wyniku tworzenia si? bio-filmu i odktadania si? osadow [25]. W obliczeniach uwzgl?dniono dodatkowe opory przeptywu na wyptywkach potqczen zgrzewa-nych w odlegtosciach co 10 m, przyjqwszy wartosc wspotczynnika straty miejscowej X = 0,1 dla kazdego potqczenia [26]. Z porowna-nia wykresow spadkow hydraulicznych wynika, ze rurociqgi polie-tylenowe o srednicy nominalnej 90 mm wykazujq mniejsze opory przeptywu (bez wzgl?du na szereg wymiarowy SDR) niz rurociqg stalowy o DN 80 (ryc. 1). Tym samym przy zatozeniu, ze pozostate miejscowe straty cisnienia b?dq porownywalne, mozna uznac je za rownowazne hydraulicznie. Podobna zaleznosc wyst?puje w przy-padku rurociqgow polietylenowych o DN 110 i rurociqgu stalowe-go o DN 100 (ryc. 2). W porownaniu z rurociqgiem stalowym o DN 125 tylko rurociqg polietylenowy o DN 125 z szeregu wymiarowego SDR 17 generuje mniejsze opory przeptywu. Wyrazne zmniejszenie srednicy wewn?trznej rurociqgu polietylenowego o DN 125 z szeregu wymiarowego SDR 11 powoduje znaczqcy wzrost pr?dkosci przeptywuo blisko 50% wporöwnaniuzrurociqgiem sValowym i tym samym wi?ksze straty cisnienia. W takim przypadku, jeze-li wymapania rechn Iczne wymuszajq koniecznosc zastosowania rur z szeregu wymiarowego SDR 11, konieczne b?dzie przyj?cie rurociqgu o wi?kszej srednicy nominalnej, np. 140 (ryc. 3).
lines and depends on many factors such as pipeline water quality, pipeline age and steel quality, and can exceed 1.5 mm. According to manufacturers' specifications, the value of k for polyethylene pipelines does not exceed 0.04 mm and in some service environments, it may also change over time as a result of biofilm formation and sediment deposition [25]. The calculations accounted for additional flow resistances at welded connections' beads of molten material at distances of every
10 meters, assuming a local loss coefficient of X = 0.1 for each connection [26]. A comparison of the head-loss charts shows that polyethylene pipelines with a nominal diameter of 90 mm exhibit lower flow resistances (at any SDR) than DN 80 steel pipelines (Figure 1). By extension, assuming that the remaining local pressure losses will be comparable, these pipes can be considered hydraulically equivalent. A similar pattern can be observed for DN 110 polyethylene pipelines and DN 100 steel pipelines (Figure 2). Compared to DN 125 steel pipelines, only DN 125 SDR 17 polyethylene pipelines provide lower flow resistances. A considerable reduction in the internal diameter of DN 125 SDR 11 polyethylene pipelines causes a substantial increase of 50% in the flow velocity compared to steel pipelines, thus entailing larger pressure losses. In such a case, if the technical requirements make it necessary to use SDR
11 pipes, a pipeline with a larger nominal diameter must be considered - e.g. 140 (Figure 3).
Nat^zenie przeptywu [dm3/s] Flow [l/s]
Rycina 1. Spadek hydrauliczny w rurociggach polietylenowych o DN 90 i w rurociggu stalowym o DN 80 Figure 1. Unit headlossinDN90polyethylenepipes and DN80steel pipes Zrodto: Opracowanie wtasne. Source: Own elaboration.
Rycina 2. Spadek hydrauliczny w rurociggach polietylenowych o DN 110 i w rurociggu stalowym o DN 100 Figure 2. Unit head loss in DN 110 polyethylene pipes and DN 100 steel pipes Zrodto: Opracowaniewtasne. Source: Own elaboration.
]
£ ]
> c £
N
s
s
"5 o
12 T3
-a ra tu
>
-C .c
-Si
(U 'iE
■n
ra
a
10
20
15
10
t : k = 1,5 mm, DN125
PE, SDR17, k = 0,04 mm,
DN125
_ PE, SDR11, k = 0,04 mm,
DN125
- PE, SDR11, k = 0,04 mm,
DN140
5
0
0 2 4 6 8 10
Nat^zenie przeptywu [dm3/s] Flow [l/s]
Rycina 3. Spadek hydrauliczny w rurociggach polietylenowych o DN 125 i 140 oraz w rurociggu stalowym o DN 125 Figure 3. Unit head loss in DN 125 and DN 140 polyethylene pipes and DN 125 steel pipes Zrodto: Opracowaniewtasne. Source: Own elaboration.
Dobrane w te n sposob jako rownowazne hydraulicznie sred-nice rurociqgow polietylenowych bt dq r^na^s^^e, niza^^r^ika^i^by to tylko z zachowania minimalnych srednic wewn^trznych, nie mniejsznah nizdla rurac^g0 sta^n^^
Dla odgat^zien sieci obwodowej dopuszcza si$ dobor srednic przewodow na podstawie obliczen hydraulicznych. Do niedaw-na wykonywanie takich oi^^i^i^aa dc slaci byta proccsem
zmudnym (wr^cz niemozliwym), zwtaszcza w przypadku sieci ob -wodow ych.Wephrczesbitcaraz wi.cyjprzeite^tniorstw wonoai;j-gowych watcwcdzn roo-nld nuntbrytcnbs^lad. wc^hc^ci^ov\^t^cdi
The equivalent hydraulic diameters of polyethylene pipelines thosen onShishasiawill aysmbllyr thanmiwatOeysoum ed on the single basis that minimum internal diameters, not smaller taanthose orstcelpioulinusi hibte bean cnaured1
For branches of looped water distribution systems, it is permitted to choose pipe diameters on the basis of hydrauto caI culstlcws. U nti I on I y accen^y, m aiib o aych ec Iso^^t ions was a laborious (if not infeasible) task, especially in the case of loopedwyber d^tstobtion scorns. Now, a otowingkumber of water und errakery sac ynt ployisa numanao I modoliing o- water
pozwalajqce na przeprowadzenie analiz pracy sieci rowniez w warunkach pozarowych. Badanie scenariuszy pozarowych jest obecnie mozliwe dla doboru srednic wszystkich przewodow na podstawie obliczen hydraulicznych bez ograniczen wynikajq-cych z zapisow analizowanego rozporzqdzenia z 2009 r. W przy-padku sieci obwodowych scenariusze takie powinny obejmowac sprawdzenie mozliwosci poboru wymaganej ilosci wody do ce-low przeciwpozarowych w godzinach maksymalnych rozbiorow wody rowniez w warunkach awarii, tak by mozliwe byto zasilanie hydrantow. Uzasadnione bytoby, zeby wyniki takiej analizy wyko-nanej przez przedsiçbiorstwo wodociqgowe podlegato uzgodnie-niu z wtasciwym miejscowo komendantem PSP.
supply systems to study how the systems work when needed for firefighting purposes. Fire scenarios can now be studied for the purposes of selecting diameters of all pipes based on hydraulic calculations without the 2009 Regulation limitations. For looped water distribution systems, such fire scenarios should check whether the required amounts of firefighting water can be supplied to fire hydrants at times of peak water demand, also in the event of a failure. It would be reasonable to consult the findings of such water undertakers' studies with chiefs of local fire departments.
Podsumowanie
Rozporzqdzenie z 2009 r. jest gtownym aktem normatyw-nym regulujqcym zasady projektowania dwufunkcyjnej sieci wodociqgowej, w tym sieci dla potrzeb przeciwpozarowych. Jest to piqta nowelizacja od czasu wejscia w zycie jego pier-wowzoru w 1964 roku. Bazujqcy na tym rozporzqdzeniu projek-tanci oraz uzgadniajqcy projekty budowlane rzeczoznawcy do spraw zabezpieczen przeciwpozarowych trafiajq na trudnosci interpretacyjne niektorych jego zapisow. Wqtpliwosci dotyczq miçdzy innymi kwestii wydajnosci sieci wodociqgowej i hydran -tow przeciwpozarowych. Gtownym zagadnieniem jest dobor srednic rurociqgow sieci wodociqgowej przeciwpozarowej za-pewniajqcy spetnienie stawianych wymagan. Dziçki wynikom analiz uzyskanym z modeli numerycznych mozna miçdzy innymi: optymalizowac dobor srednic rurociqgow, analizowac pra-cç pompowni i warunki wspotpracy ze zbiornikami sieciowymi, a takze badac zdolnosc sieci do dostarczania wody w celach przeciwpozarowych w wymaganej ilosci, pod odpowiednim ci-snieniem i w wymaganym czasie [27, 28, 29, 30].
Summary
The 2009 Regulation is the primary piece of legislation governing the design of dual-function water supply systems, including systems for firefighting purposes. It is the fifth amend -ment of the original regulation which came into force in 1964. The designers and fire surveyors consulted on building plans and specifications who rely on this regulation have had difficulties interpreting some of its provisions. One of the disputable issues is the capacity of water supply systems and fire hydrants. The central problem here has to do with choosing the diameters of fire-water supply pipelines which meet the requirements. Analyses based on numerical models have pro -vided insights which can be used to optimise the choice of pipeline diameters, study the operation of fire pump rooms and their interaction with fire protection tanks in water supply systems, as well as to investigate the capability of systems to supply firefighting water as required in terms of the amount, pressure and timing [27-30].
Wnioski
Analiza obowiqzujqcego rozporzqdzenia z 2009 r. [1] wska-zata na problemy z jego interpretacjq w kilku podstawowych kwestiach zwiqzanych z wydajnosciq sieci wodociqgowych przeciwpozarowych. Wsrod nich nalezy wyroznic warunki jed-noczesnego poboru wody z dwoch sqsiednich hydrantow ze-wnçtrznych dla sieci wodociqgowych przeciwpozarowych, dla ktorych tqczna wymagana ilosc wody przekracza 20 dm3/s. Szczegolnq wqtpliwosc mogq budzic rowniez zasady przyjmo-wania minimalnych srednic rurociqgow dopuszczajqce dobor tych srednic na podstawie obliczen hydraulicznych tylko w jed-nym z przypadkow.
Nalezy rozwazyc wprowadzenie odpowiednich poprawek do rozporzqdzenia z 2009 r., zwtaszcza w zakresie procedur okreslania wydajnosci sieci wodociqgowych, dla ktorych tqcz-na wymagana ilosc wody do celow zewnçtrznego gaszenia po -zaru przekracza 20 dm3/s. W tym zakresie proponuje siç powrot do zapisow rozporzqdzenia z 1964 r. [2], ktore tqczyto wyma-ganq wydajnosc wodociqgu z liczbq mogqcych rownoczesnie
Conclusions
The analysis of the 2009 Regulation [1] presently in force has pointed to issues with its interpretation regarding a number of fundamental aspects related to the capacity of fire- fighting water supply systems. One of the primary issues involves the requirements for taking water simultaneously from two fire hydrants connected to firefighting water supply systems for which the total water demand exceeds 20 l/s. In particular, there is no clarity about how to interpret the rules for defining minimum pipeline diameters, as according to these, the choice of the diameters can be made on the basis of hydraulic calculations considering only one of the cases.
Consideration should be given to making appropriate amendments to the 2009 Regulation. In particular, this should include the procedures to determine the capacity of water sup -ply systems for which the total water demand for fire hydrants exceeds 20 l/s. A possible solution worth considering would be to reintroduce the provisions of the 1964 Regulation [2], which addressed both the pipeline capacity and the number of
powstac pozarow, uwzglçdniajgc warunek, ze pozary tç mogg wystgpic w najniekorzystniejszych punktach sieci wodociggo-wej. Jednoczesnie majgc na uwadze postçp techniczny i orga-nizacyjny w zakresie gaszenia pozarow, podejmowane dziatania prewencyjne oraz obowigzujgce wymagania dotyczgce wyro-bow budowlanych nalezy rozwazyc mozliwosc zmniejszenia wy-maganej wydajnosci wodociggu wynikajgcej z rownoczesnosci wystçpowania pozarow w jednostkach osadniczych. Pomocne w tym zakresie moze byc prognozowanie sytuacji pozarowej na podstawie m.in. metod szacowania ryzyka [31]. Wszelkie dziata -nia powinny byc jednak bardzo ostrozne, aby nie prowadzity do pogorszenia warunkow ochrony przeciwpozarowej.
Ze wzglçdu na wystçpujgce nierownomiernosci rozbiorow wody warunki badania wydajnosci sieci wodociggowej przeciwpozarowej zaopatrujgcej w wodç jednostkç osadniczg powinny zostac bardziej szczegotowo okreslone, tak by zapewniona byta wymagana wydajnosc wodociggu o dowolnej godzinie. Wystar-czajgcym oraz mozliwym technicznie i organizacyjnie rozwigza-niem wydaje siç wyznaczenie w ramach konkretnych sieci wodo-ciggowych godzin, dla ktorych wspotczynniki nierownomiernosci godzinowej osiggajg statystycznie maksymalne wartosci, i wpro-wadzenie wymogu badania wydajnosci wtasnie w tych godzinach.
W przypadku braku wymaganej wydajnosci sieci wodocig-gowej nalezy pamiçtac o mozliwosci stosowana uzupetniajg-cych zrodet wody i zbiornikow przeciwpozarowych. Zastoso-wanie zbiornikow przeciwpozarowych na terenie jednostek osadniczych i zaktadow pracy moze byc alternatywg pozwala-jgcg na zmniejszenie srednic projektowanych sieci wodociggo-wych (§ 4 ust. 5 rozporzgdzenia z 2009 r.).
Konieczne jest doprecyzowanie, dla ktorych obiektow wydajnosc wodociggu do celow nie tylko przeciwpozarowych moze byc obliczana z ograniczeniem wydajnosci na cele bytowo-gospodar-cze i przemystowe. Sugeruje siç, zeby takg mozliwosc zawçzic do obiektow, w przypadku ktorych realne jest szybkie powiadomienie uzytkownikow o zaistnieniu pozaru i koniecznosci ograniczenia po-boru wody na inne cele niz przeciwpozarowe. Wydaje siç, ze ponow -ne odniesienie tego zapisy do zaktadow pracy, byc moze z rozsze -rzeniem o wybrane obiekty uzytecznosci publicznej wyposazone w system powiadamiania pozarowego, jest rozsgdng propozycjg.
W rozwigzywaniu przedstawionych problemow mozna sku-tecznie wspomagac siç wykorzystaniem modeli numerycznych sieci wodociggowych. Wprowadzenie zmian w obowigzujgcych przepisach prawnych, tak by dopuszczaty dobor srednic rurocig-gow na podstawie analiz scenariuszy pozarowych opartych na modelach numerycznych sieci wodociggowych, nalezy obecnie traktowac jako realng propozycjç.
fires which might occur at the same time, accounting for the fact that these fires might occur at the most disadvantageous points of water supply systems. Also, given the technological and organisational advancements in firefighting, as well as the preventive measures in place and applicable requirements for construction materials, it might be a good idea to consider reducing the pipeline capacity requirement for the event involving simultaneous fires in a settlement. Fire projection using risk estimation and other methods might prove useful in this regard [31]. Whatever steps are taken, however, they must be very cautious. Otherwise, fire safety conditions might be inadvertently worsened.
As water demand varies at different times of the day, the conditions for testing the capacity of firefighting water supply systems which serve settlements should be defined in more detail so as to make sure that the system has the required ca -pacity at any time of the day. One solution, which seems feasible both technologically and organisationally, would be to define for specific water supply systems the hours in which the hourly diversity factors are statistically at their peak, and to introduce a requirement that the capacity be tested during these hours.
Where a water supply system does not have the required capacity, auxiliary water sources and firefighting reservoirs should be considered. Firefighting reservoirs within settlements and workplaces could provide an alternative in this regard, thus making it possible to reduce the diameters of the designed water supply systems - § 4 (5) of the 2009 Regulation.
The legislation must be more specific about the structures and buildings for which it is permitted to calculate the capacity of pipelines intended not only for firefighting purposes based on a reduced capacity for household and industrial purposes. A possible solution would be to restrict such calculations to structures and buildings whose users could be rapidly notified of the fire, and the resulting need to reduce the use of water for purposes other than firefighting. It seems that re-incoporating workplaces in these provisions, and perhaps adding selected institutional facilities equipped with fire alarm systems, would be a good solution.
Numerical modelling of water supply systems could be effectively employed for solving the issues discussed. Making amendments to existing legislation so that it permits the selection of pipeline diameters on the basis of fire-scenario analyses relying on numerical water supply system models should be considered a valid option.
Literatura
[1] Rozporzqdzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administra-cji z dnia 24 lipca 2009 r. w sprawie przeciwpozarowego za-opatrzenia w wodç oraz dróg pozarowych (Dz. U. poz. 124, Nr 1030).
[2] Rozporzgdzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych z dnia 15 czerw-ca 1964 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia wodnego (Dz. U. poz. 25 Nr 163).
[3] Rozporzqdzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodç oraz dróg pozarowych (Dz. U. poz. 121, Nr 1139).
[4] PN-B-02864:1971: Ochrona przeciwpozarowa w budownictwie. Przeciwpozarowe zaopatrzenie wodne. Zasady obliczania zapo-trzebowania wody do celów przeciwpozarowych do zewnçtrzne-go gaszenia pozaru.
[5] PN-B-02864:1997: Ochrona przeciwpozarowa budynków. Przeciwpozarowe zaopatrzenie wodne. Zasady obliczania zapotrzebowa-nia na wodç do celów przeciwpozarowych do zewnçtrznego ga-szenia pozaru.
[6] Rozporzqdzeniu Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 1б czerwca 2003 r. w sprawie ochrony przeciwpozarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. poz. 121, Nr 113В).
[7] Scieranka G., Przeciwpozarowe sieci wodociqgowe - ewolucja wymagan prawnych, „Rynek Instalacyjny" 2010, б, 72-75.
[В] Rochala P., Ksztaftowanie zaopatrzenia w wod$, „Przeglqd Pozarni-czy" 201 б, 11, 42-4б.
[9] tozowski T., Przeciwpozarowe zaopatrzenie w wodç - szczególne przypadki stosowania rozwiqzañ zamiennych zapewniajqcych nie-pogorszenie warunków ochrony przeciwpozarowej, w kontekscie re-alizacji obowiqzku zapewnienia przeciwpozarowego zaopatrzenia w wodq dla jednostek osadniczych, seminarium naukowo-tech-niczne „Ochrona przeciwpozarowa w budownictwie", Stowarzy-szenie Inzynierów i Techników Pozarnictwa Oddziat Matopolska, 2014, 27-35.
[10] Lozowski T., Zaopatrzenie w wodç do zewnçtrznego gaszenia pozaru, „Ochrona Przeciwpozarowa" 2005, 2, З4-ЗВ.
[11] Rochala P., Krótkie dzieje przepisów przeciwpozarowych (cz. 10), „Przeglqd Pozarniczy" 201б, 1, 4б-49.
[12] Rochala P., Krótkie dzieje przepisów przeciwpozarowych (cz. 11), „Prze -glqd Pozarniczy" 201б, 2, 4б-49.
[13] Rochala P., Krótkie dzieje przepisów przeciwpozarowych (cz. 12), „Prze -glqd Pozarniczy" 201б, 3, 4б-49.
[14] Rochala P., Krótkie dzieje przepisów przeciwpozarowych (cz. 13), „Przeglqd Pozarniczy" 201б, 3, 4В-51.
[15] Pastuszka K., Mroczko G., Ocena zgodnosci wyrobów budowlanych stosowanych w ochronie przeciwpozarowej, Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów 2012.
[16] Rozporzqdzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiajqce zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylajqce dy-rektywç Rady В9/10б/EWG (Dz. Urz. UE L ВВ z 4.04.2011).
[17] Hiedrich Z., Jçdrzejkiewicz J., Analizazuzycia wody wmiastachpol-skich wlatach 1995-2005, „Ochrona Srodowiska" 2007, 29, 4, 29-34.
[1В] Batóg B., Batóg J., Analiza tendencji zuzycia wody w polskich miastach wsektorze gospodarstw domowych, „Zarzqdzanie i Finanse" 2013, 11, 3/2, В9-100.
[19] Denczew S., Wplyw sposobu zaopatrzenia przeciwpozarowego na jakosc wody w sieci wodociqgowej, „Ochrona Srodowiska" 2003, 25, 4, З7-ЗВ.
[20] Mrowiec M., Herczyk T., Kuliñski E., Analizazmiennosciparametrów jakosciowych wody pitnej wuktadzie dystrybucji, „Inzynieria i Ochro-na Srodowiska" 201б, 19 (1), 27-35.
[21] Swiderska-Bróz M., Wolska, M., Gfówne przyczyny wtórnego zanie-czyszczenia wody w systemie dystrybucji, „Ochrona Srodowiska"
2006, 2В (4), 29-34.
[22] Litwin A., Gruszecki T., Charakterystyka sieci wodociqgowej wobec przepisów ochrony przeciwpozarowej, „Ochrona Przeciwpozarowa"
2007, 2, 2В-ЗЗ.
[23] Komenda Gtówna Pañstwowej Strazy Pozarnej, Wyjasnienia wzakresie stosowania przepisów ochrony przeciwpozarowej, 22 marca 2010, http://www.straz.gov.pl/panstwowa_straz_pozarna/wyja-snienia_kgpsp [dostçp: 2.12.2017].
[24] PN-92/B-01706: Instalacje wodociqgowe. Wymagania w projek-towaniu.
[25] Hotota E., Kowalska B., Kowalski, D., Badanie wspófczynnikówchro-powatoscizastçpczej wybranych rurociqgówrzeczywistej sieci wodo-ciqgowej, „Instal" 2013, 9, б1-б4.
[26] Kus K., Grajper P., Scieranka G., Identyfikacja strat cisnienia wruro-ciqgach polietylenowych, „Instal", 200В, wydanie specjalne, 4б-49.
[27] Scieranka G., Modelowanie hydrauliczne sieci wodociqgowych - wy-brane aspekty, „Napçdy i Sterowanie" 201б, 1, 201, 5В-б1.
[2В] Walski T.M. et al., Advanced water distribution modeling and management, Haestad Methods, Waterbury 2003.
[29] Studzinski J., Waternet modelling and model calibration for the waterworks management, „Studia i Materiaty PSZW" 2009, t. 24.
[30] Pawlak A., Modelowanie i optymalizacja ukladu dystrybucji wody. Ra -port IBS PAN. RB 07/2008, Warszawa 200В.
[31] Czerwona ksiqga pozarów, t. II, Wydawnictwo CNBOP-PIB, Józefów 201 б.
DR INZ. GRZEGORZ SCIERANKA - w 199В roku ukoñczyt Wydziat Inzy-nierii Srodowiska i Energetyki Politechniki Slqskiej, na którym w 2004 roku uzyskat stopieñ doktora nauk technicznych w dyscyplinie inzynieria srodowiska. Jest pracownikiem naukowo-dydaktycznym Insty-tutu Inzynierii Wody i Scieków Politechniki Slqskiej. Ma uprawnienia budowlane do projektowania w specjalnosci instalacyjnej w zakresie sieci, instalacji oraz urzqdzeñ cieplnych, wentylacyjnych, gazowych, wodociqgowych i kanalizacyjnych bez ograniczeñ. W swoich zainte-resowaniach naukowych skupia siç na modelowaniu hydraulicznym sieci wodociqgowych i kanalizacyjnych oraz na instalacjach i sieciach wodociqgowych przeciwpozarowych.
GRZEGORZ SCIERANKA, PH.D. ENG. - graduated from the Faculty of Energy and Environmental Engineering, the Silesian University of Technology, in 1998. In 2004 he was awarded the degree of Doctor of Technical Sciences in Environmental Engineering. He is a research and teaching fellow at the Institute of Water and Wastewater Engineering, the Silesian University of Technology. He is also a fully licensed civil engineer specialising in the installation of heat networks, heating systems and heating, ventilation and gas appliances, and water supply and wastewater piping systems. His research focuses on the hydraulic modelling of water supply and wastewater systems, as well as firefighting systems and firefighting water supply systems.
Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyzszego
Artykut zostat przettumaczony ze srodków MNiSW w ramach zadania: Stworzenie anglojçzycznych wersji oryginalnych ar-tykutów naukowych wydawanych w kwartalniku „BiTP. Bezpieczeñstwo i Technika Pozarnicza" - typ zadania: stworzenie anglojçzycznych wersji wydawanych publikacji finansowane w ramach umowy 935/P-DUN/201 б ze srodków Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyzszego przeznaczonych na dziatalnosc upowszechniajqcq naukç.
