CC BY
1УДК 614.84 Соленое А.П., Шупнёв Д.С.
Соленов А.П.
магистр
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России им. героя РФ генерала армии Е.Н. Зиничева (г. Санкт-Петербург, Россия)
Шупнёв Д.С.
преподаватель, кандидат технических наук Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России им. героя РФ генерала армии Е.Н. Зиничева (г. Санкт-Петербург, Россия)
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ В ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЯХ: ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ИННОВАЦИИ
Аннотация: современное высотное строительство требует применения инновационных подходов к обеспечению пожарной безопасности. Инженерные системы пожаротушения играют ключевую роль в защите людей и имущества. В статье представлены основные виды таких систем: спринклерные, порошковые, газовые, водяного тумана и пенные. Рассмотрены их эффективность, критерии оценки, а также инновации, включая интеллектуальные системы управления, экологически чистые вещества, дроны и интеграцию с «умными» зданиями. Приведен пример расчета систем пожаротушения для жилого комплекса. Особое внимание уделено минимизации вторичного ущерба и повышению надежности в экстремальных условиях.
Ключевые слова: высотное строительство, пожарная безопасность, инженерные системы, спринклерные системы, газовые системы, водяной туман, инновации в пожаротушении, интеллектуальные системы, противопожарная защита, минимизация ущерба.
1817
Современное высотное строительство характеризуется сложностью архитектурных решений и увеличением этажности зданий, что требует применения инновационных подходов к обеспечению пожарной безопасности. Инженерные системы пожаротушения играют ключевую роль в защите людей и имущества в высотных зданиях. В данной статье рассматриваются их эффективность, основные компоненты и современные инновации.
Автоматические спринклерные системы являются одним из наиболее эффективных средств пожаротушения. Принцип их работы заключается в автоматическом распылении воды при достижении определенного уровня температуры, обычно около 68 °С. Такие системы обладают рядом преимуществ, включая надежность, автономность и высокую эффективность при локализации возгорания на начальной стадии. Например, в помещении площадью 500 м2 система срабатывает при указанной температуре, расходуя в среднем 0,1 л воды на 1 м2 в секунду [1]. Это позволяет подавать около 50 литров воды в секунду и локализовать пожар в течение первых пяти минут.
Порошковые системы пожаротушения широко применяются для тушения пожаров классов А, В и С, включая твердые, жидкие и газообразные вещества. Их главные преимущества — универсальность и возможность использования в помещениях с электрооборудованием. Для эффективного тушения пожара в помещении объемом 300 м3 потребуется 6 кг порошка на 1 м3, что составляет 1800 кг для полного устранения возгорания [5].
Газовые системы пожаротушения работают по принципу вытеснения кислорода инертными газами или их смесями, что делает их незаменимыми в серверных, архивах и других помещениях с ценным оборудованием. Например, для помещения объемом 200 м3 требуется 0,45 кг газа FM-200 на 1 м3, то есть 90 кг газа, чтобы полностью вытеснить кислород и ликвидировать пожар.
Системы водяного тумана создают мелкодисперсный туман, который эффективно снижает температуру и блокирует доступ кислорода к очагу возгорания. Одним из главных преимуществ таких систем является
1818
минимальный ущерб для оборудования и интерьера. Так, при расходе воды 10 л/мин на 1 м2 можно снизить температуру на 50 °С всего за одну минуту.
Пенные системы пожаротушения применяются в основном для тушения пожаров класса В, таких как разливы горючих жидкостей. Их высокая эффективность в борьбе с такими возгораниями достигается за счет использования пены. Для обработки поверхности разлива площадью 50 м2 требуется соотношение пены и воды 1:8, что составляет 500 л воды и 62,5 л пенообразователя [1].
Каждая из этих систем имеет свои особенности и преимущества, что позволяет выбрать оптимальное решение для обеспечения пожарной безопасности в зависимости от условий и типа объекта.
Эффективность инженерных систем пожаротушения определяется их способностью оперативно реагировать на возгорание, обеспечивать эффективное тушение и минимизировать ущерб. Основными критериями для оценки эффективности таких систем являются:
1. Скорость реакции. Современные инженерные системы, такие как спринклерные и газовые установки, обеспечивают автоматическое срабатывание при обнаружении опасных факторов (повышение температуры, наличие дыма, изменение концентрации газов). Например, спринклерные системы активируются при достижении температуры 68 °С, что позволяет начать тушение в течение нескольких секунд после возникновения пожара. Это сокращает время, необходимое для тушения огня, и минимизирует вероятность его распространения.
2. Покрытие зоны тушения. Эффективность зависит от равномерного распределения огнетушащего вещества, будь то вода, пена, порошок или газ.
3. Минимизация вторичного ущерба. Системы с низким воздействием на оборудование и интерьер, такие как газовые и водяные системы распыления, минимизируют повреждения.
4. Устойчивость к внешним факторам. Современные системы проектируются таким образом, чтобы они могли работать в условиях перебоев с
1819
электроснабжением, экстремальных температур и высокой влажности. Это повышает их надёжность и снижает вероятность отказа.
5. Экономическая эффективность. Инженерные системы, несмотря на высокую первоначальную стоимость, позволяют значительно сократить расходы на восстановление помещений после пожара. Например, газовые и порошковые системы являются экономически выгодными решениями для объектов с высокой концентрацией ценных материалов.
Оценка эффективности инженерных систем пожаротушения должна проводиться с учётом скорости реагирования системы, охвата зоны пожаротушения, минимизации вторичного ущерба, устойчивости к внешним воздействиям, экономической эффективности, а также внедрения инновационных технологий, таких как интеллектуальные системы управления, экологически чистые огнетушащие вещества, дроны для мониторинга и тушения, интеграция с системами «умного» здания и импульсные системы пожаротушения.
Современные разработки предлагают новые решения для повышения эффективности инженерных систем (см.табл.1).
Таблица 1. Инновационные технологии в пожаротушении.
Аспект Описание Преимущества/Пример
Интеллектуальные системы управления Использование ИИ и датчиков для анализа условий в реальном времени и оптимизации работы систем. Обнаружение повышения температуры за 3 секунды и автоматическая активация нужного типа пожаротушения.
Эко-ориентированные огнетушащие вещества Замена традиционных химических составов на экологически безопасные. Снижение выбросов СОг на 15% при использовании новых составов, не разрушающих озоновый слой.
1820
Аспект Описание Преимущества/Пример
Дроны для мониторинга и тушения Применение дронов, оснащенных системами распыления огнетушащих веществ. Один дрон доставляет 10 л огнетушащего вещества на высоту до 100 м за 2 минуты, повышая скорость тушения пожаров [7].
Интеграция с системами умного здания Связь с вентиляцией, освещением, лифтами для координации действий во время чрезвычайной ситуации. Снижение времени эвакуации на 20% благодаря синхронной работе систем.
Импульсные системы пожаротушения Использование импульсных потоков для подавления огня с минимальным расходом вещества. Экономия до 30% огнетушащего вещества по сравнению с традиционными методами.
Жилой комплекс «ЯрСити» представляет собой 25-этажное здание с высотой одного этажа 3 м, что дает общую высоту 75 м. Площадь здания составляет 42,50 х 18,95 м, что соответствует общей площади около 805 м2 на этаж [9].
В данном здании применены современные инженерные системы пожаротушения, включая автоматические спринклерные установки и систему дымоудаления. Для повышения эффективности использована интеграция с системой управления зданием, что позволяет оперативно передавать информацию о пожаре службам МЧС.
Пример расчета спринклерной системы: Общая площадь комплекса -около 20 125 м2 (25 этажей). Для обеспечения пожаротушения требуется 0,1 л воды на м2 в секунду. При одновременной активации 200 спринклеров
1821
потребуется 100 л/с, что позволяет локализовать возгорание на площади 1000 м2 в течение первых 5 минут. Система дымоудаления: для удаления дыма из помещений объемом 60 375 м3 необходима производительность вентиляторов не менее 120 000 м3/ч, что позволяет удалить дым в течение 30 минут.
Инженерные системы пожаротушения в высотных зданиях являются необходимым элементом обеспечения пожарной безопасности. Их эффективность зависит от правильного выбора, проектирования и интеграции с другими системами. Применение инновационных технологий позволяет не только повысить надежность, но и минимизировать ущерб, сохраняя жизни и имущество. Будущее противопожарной защиты за умными и экологичными решениями, которые обеспечат безопасность даже в самых сложных условиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. СП 5.13130.2009. «Системы противопожарной защиты. Автоматические установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования»;
2. СП 7.13130.2013. «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности»;
3. ГОСТ Р 12.3.047-98. «Пожарная безопасность. Контроль параметров систем пожаротушения. Общие требования»;
4. Технический отчёт компании «Дроны и безопасность» о применении БПЛА в пожаротушении — Москва, 2023;
5. Справочник проектировщика инженерных систем пожаротушения — Москва: издательство «Пожтех», 2022;
6. Данные о ЖК «ЯрСити», предоставленные на официальном сайте застройщика — yarcity.ru;
7. «Использование систем водяного тумана в условиях высотного строительства» — научная статья в журнале «Технологии безопасности», №2, 2023
1822
Solenov A.P., Shupnev D.S.
Solenov A.P.
St. Petersburg University State Fire Service EMERCOM of Russia
named after E.N. Zinichev (St. Petersburg, Russia)
Shupnev D.S.
St. Petersburg University State Fire Service EMERCOM of Russia
named after E.N. Zinichev (St. Petersburg, Russia)
FIRE EXTINGUISHING ENGINEERING SYSTEMS IN HIGH-RISE BUILDINGS: EFFICIENCY AND INNOVATION
Abstract: modern high-rise construction requires the use of innovative approaches to fire safety. Fire extinguishing engineering systems play a key role in protecting people and property. The article presents the main types of such systems: sprinkler, powder, gas, water mist and foam. Their effectiveness, evaluation criteria, as well as innovations, including intelligent control systems, environmentally friendly substances, drones and integration with smart buildings, are considered. An example of the calculation offire extinguishing systems for a residential complex is given. Special attention is paid to minimizing secondary damage and improving reliability in extreme conditions.
Keywords: high-rise construction, fire safety, engineering systems, sprinkler systems, gas systems, water mist, innovations in firefighting, intelligent systems, fire protection, damage minimization.
1823
