Instalaţii cu sprinklere pentru combaterea incendiilor 1. Caracteristicile hidraulice, geometrice şi funcţionale ale sprinklerelor Caracteristicile hidraulice, geometrice şi funcţionale ale sprinklerelor, de care se ţine

seama la alegerea tipurilor şi numărului acestora, sunt: • debitul specific, diametrul orificiului, • forma geometrică a jetului de apă dispersată, • aria suprafeţei stropite şi aria de declanşare simultană a sprinklerelor, • intensitatea de stropire şi intensitatea de stingere cu apă şi • temperatura de declanşare a sprinklerelor.

Debitul specific al sprinklerului. Debitul specific , în [l/s], al unui sprinkler se determină siqcu relaţia:

isi Haq = (1)

în care:

iH — presiunea disponibilă a apei în secţiunea orificiului sprinklerului, în m H2O (tabelul 1);

a — coeficient caracteristic al tipului de sprinkler, care depinde de coeficientul de debit şi de diametrul orificiului sprinklerului şi are valori redate în tabelul 1. După alte standarde (europene sau americane) acest coeficient este denumit caracteristică de debit şi se notează cu K (vezi tabelul 2).

Valori medii ale coeficientului de debit Tabelul 1 (Tabelul 17 din STAS 1478-90).

Valorile coeficientului al sprinklerelor produse în România utilizate în instalaţiile de iacombatere a incendiilor

iH [m H2O] 5 10 15 20

Nr. crt.

Tipul dispozitivului Diametrul orificiului

[mm] a 0 1 2 3 4 5 6 1. Sprinkler INOX 10,5 0,340 0,358 0,359 0,366 12,5 a*=0,355 12,5 0,443 0,484 0,514 0,507 14,0 0,582 0,629 0,641 0,652

2. Sprinkler standard 12,7 a*=0,460

Tabelul 2 Valorile caracteristicilor de debit K, a presiunilor maxime de lucru şi a debitului şi a presiunii

minime de funcţionare pentru sprinklere

Nr. crt.

Tip sprinkler Dimen-siune filet

[inches]

Poziţie montaj

Suprafaţa maximă protejată

[m×m]

Caracte-teristica de debit

K

Presiune maximă de lucru

[bar]

Debitul şi presiunea

minimă de de funcţionare

[l/s - bar] 1 2 3 4 5 6 7 8

Sprinklere standard 1. 1/2” în jos 4,9×4,9 80,6 12 1,64 - 1,49 2. 3/4” în jos 4,9×4,9 115,2 12 1,64 - 0,73 3. 1/2” în jos 5,5×5,5 80,6 12 2,08 - 2,73 4.

a) cu răspuns stan- dard/rapid şi acope- rire extinsă

3/4” în jos 5,5×5,5 115,2 12 2,08 - 1,17

- 1 -

5. 1/2” în jos 6,1×6,1 80,6 12 2,52 - 3,52 6. 3/4” în jos 6,1×6,1 115,2 12 2,52 - 1,72 7. 3/4” în sus 3,7×3,7 161,3 12 1,89 - 0,50 8. 3/4” în sus 4,3×4,3 161,3 12 2,46 - 0,84 9. 3/4” în sus 4,9×4,9 161,3 12 3,22 - 1,43

10. 3/4” în sus 5,5×5,5 161,3 12 4,10 - 2,32 11.

3/4” în sus 6,1×6,1 161,3 12 5,05 - 3,52 12. 1/2” în sus 40,3 17 13. 1/2” în sus 80,6 12 14. 1/2” în sus 115,2 12 15. 3/4” în sus 12 16. 3/4” în jos 4,9×4,9 12 1,89 - 0,50 17. 3/4” în jos 5,5×5,5 12 2,08 - 0,60 18.

b) cu răspuns rapid şi acoperire extinsă

3/4” în jos 6,1×6,1 12 2,52 - 0,88 19. Sprinklere pentru instituţii 20. 1/2” în jos 4,9×4,9 80,6 12 1,64 - 1,49 21.

a) cu răspuns rapid 1/2” orizontal 80,6 12

22. Sprinklere pentru clădiri rezidenţiale 23. 1/2” în jos 3,7×3,7 80,6 12 0,57 - 0,58 24.

a) cu răspuns rapid 1/2” în jos 4,3×4,3 80,6 12 0,63 - 0,72

Diametrul orificiului sprinklerului. Sprinklerul standard are diametrul de 12,7 mm în instalaţiile cu sprinklere ce necesită intensităţi de stingere variate se folosesc sprinklere tip INOX, cu diametrele orificiilor de 10,5 mm; 12,0 mm, 12,5 mm şi 14,0 mm

Forma geometrică a jetului de apă dispersată. Calitatea, formele jetului de apă dispersată, realizate cu diferite tipuri de sprinklere sunt redate în figura 1. Caracteristicile jeturilor de apă dispersată se determină experimental (conform STAS 9576/1-79); în figura 6 se prezintă formele geometrice ale jeturilor de apă dispersată pentru un sprinkler standard cu diametrul orificiului de 12,7 mm, în funcţie de presiunea apei în secţiunea orificiului.

a b c d

Figura 1. Secţiune verticală prin jeturile de apă ale unor tipuri de sprinklere: a – sprinkler standard; b – sprinkler cu rozetă concavă; c – sprinkler cu deflector conic; d – sprinkler cu disc plan cu fante radiale.

- 2 -

Aria suprafeţei stropite şi aria de declanşare. Suprafaţa stropită de un sprinkler se defineşte ca proiecţia pe un plan orizontal a secţiunii transversale a jetului de apă dispersată şi

0,5

SS

SS

S0,

5 S

0,5 D D D D D D D 0,5 D

0,25

S0,

75 S

SS

0,5

S

0,5 D D D D D D D D 0,5 D

0,25

S

lD

l S

l /2D l /2D

l /2

Sl

/2S

Ap

are aproximativ forma unei coroane circulare a cărei arie, depinde de tipul sprinklerului şi iAde înălţimea de montaj , în [m], a sprinklerului faţă de suprafaţa protejată (fig. 3). H

Figura 2. Aria protejată de un sprinkler la funcţionarea în grup pA

10presiune [bar]

80 2 4 60

40

80

120

160

200

240

debi

t [l/m

in] 280

Ø15 m

m K=80

Figura 3. Diagrama de stropire pentru sprinkler cu diametru de 12,7 mm

Figura 4. Diagrama caracteristicii de debit

Întrucât sprinklerele se montează, de regulă, în rânduri paralele, suprafaţa protejată care

- 3 -

revine unui sprinkler are forma pătrată sau dreptunghiulară (fig. 2). în aceste condiţii, aria protejată de un sprinkler la funcţionarea în grup este dată de relaţia: pA

, [m2] (2) yxp llA ⋅=

Aria de declanşare reprezintă aria în care vor fi acţionate, în caz de incendiu, n sAsprinklere din totalul de N sprinklere existente într-un compartiment de incendiu al clădirii şi este dată de relaţia:

, [m2] (3) ps AnA ⋅=

Intensitatea de stropire şi intensitatea de stingere cu apa. Intensitatea de stropire cu apă ii siq la funcţionarea unui singur sprinkler având debitul specific în l/s, este dată de relaţia:

i

sii A

qi = , [l/s×m2] (4)

intensitatea de stingere , este dată de relaţia: si

Figura 5. Părţile componente ale sprinklerului

1

min

Aq

i iss = (5)

în care q este debitul specific al sprinklerului amplasat în poziţia cea mai dezavantajată minsi

din punct de vedere hidraulic (în punctul cel mai înalt şi mai îndepărtat de punctul de alimentare cu apă a instalaţiei), în l/s.

Intensitatea de stingere este o caracteristică specifică materialelor care trebuie protejate şi reprezintă intensitatea minimă de stropire ce determină oprirea arderii. Intensitatea de stingere se realizează numai la funcţionarea în grup a sprinklerelor prin suprapunerea jeturilor (fig. 3) şi are valorile indicate în tabelul 4 pentru materialele cu pericol mare de incendiu.

Temperatura de declanşare a sprinklerelor. Temperatura de declanşare a sprinklerelor este temperatura mediului ambiant la care dispozitivul de blocaje (bulb cu lichid) al sprinklerului se desface şi permite curgerea apei prin orificiul acestuia.

deflector

bulb de declanşare

corp sprinklerpastilă de etanşare

şurub de fixare bulb

filet pentru montaj (1/2” şi 3/4”)

portocaliu 57 ºC (135 ºF)

roşu 68 ºC (155 ºF)

galben 79 ºC (175 ºF)

verde 93 ºC (200 ºF)

albastru 141 ºC (286 ºF)

Figura 6. Temperaturi de declanşare ale sprinklerelor

Intensitatea de stingere este o caracteristică specifică materialelor care trebuie protejate şi reprezintă intensitatea minimă de stropire ce determină oprirea arderii. Intensitatea de stingere se realizează numai la funcţionarea în grup a sprinklerelor prin suprapunerea jeturilor (fig. 3) şi are valorile indicate în tabelul 4 pentru materialele cu pericol mare de incendiu.

- 4 -

Temperatura de declanşare a sprinklerelor. Temperatura de declanşare a sprinklerelor este temperatura mediului ambiant la care dispozitivul de blocaje (bulb cu lichid) al sprinklerului se desface şi permite curgerea apei prin orificiul acestuia

Figura 7. Tipuri constructive de sprinklere. După modul de montaj sunt: a – montate cu capul în sus; b – montate cu capul în jos; c – montate cu capul orizontal sau în perete

Instalaţiile cu sprinklere amplasate în încăperi în care temperatura poate să scadă sub +4°C, se proiectează în sistemul aer-apă, porţiunile din instalaţie amplasate în încăperi cu pericol de îngheţ fiind pline cu aer.

Montajul sprinklerelor cu cap în sus se foloseşte în spaţiile în care instalaţia de stins incendii cu sprinklere este vizibilă, de exemplu în halele de producţie şi în spaţiile de depozitare.

Montajul sprinklerelor cu cap în jos se adoptă pentru spaţiile în care conductele instalaţiei de stins incendii cu sprinklere se montează deasupra plafoanului fals, ca de exemplu în spaţiile comerciale sau clădirile de birouri.

Montajul sprinklerelor cu capul orizontal se recomandă pentru depozitele cu rafturi în stive înalte, unde montajul cu capul sprinklerelor în jos nu este eficient datorită obstrucţionării jeturilor de apă de stingere cu rafturi şi alte obiecte şi materiale depozitate pe acestea, precum şi la clădiri instituţionale sau rezidenţiale în care se pot monta conductele în pereţi din gips caton.

a - Sprinklere cu capul în sus

b - Sprinklere cu capul în sus

c - Sprinklere cu capul orizontal

- 5 -

Riscul de incendiu trebuie determinat înainte de începerea proiectării instalaţiei sprinkler.

Clădirile şi spaţiile care urmează a fi protejate de sisteme automate de sprinklere trebuie încadrate la risc mic de incendiu – LH, risc mediu de incendiu – OH şi risc mare de incendiu – HH.

Clasificarea ţine cont de materialele depozitate şi sarcina termică. Exemple sunt prezentate în anexa A.

Acolo unde zone cu risc de incendiu diferit comunică între ele, criteriile de proiectare pentru zona cu riscul mai mare trebuie aplicate şi cel puţin primelor 2 ramuri din zona cu risc mai mic.

Clădirile şi spaţiile protejate care îndeplinesc una sau mai multe condiţii prezentate mai jos, trebuie clasificate ca aparţinând unui risc de incendiu, după cum urmează:

• Risc mic (LH). Utilizări cu materiale cu sarcina termică mică, combustibilitate mică şi cu nici un compartiment de incendiu mai mare de 126 m2 cu o rezistenţă la foc de cel puţin 30 minute. Pentru exemple trebuie consultată anexa A.

• Risc mediu (OH). Utilizări unde sunt procesate sau fabricate materiale combustibile cu o sarcină termică medie şi combustibilitate medie. Pentru exemple trebuie consultată anexa A.

Riscul mediu se împarte în 4 subgrupe: OH1; OH2; OH3; OH4. Materialele pot fi depozitate în încăperi încadrate în OH1, OH2 sau OH3 dacă

următoarele condiţii sunt îndeplinite: a) protecţia întregii încăperi trebuie proiectată cu criteriile de proiectare pentru OH3; b) nu trebuie depăşită înălţimea maximă de depozitare stabilită în tabelul 1. c) aria maximă de depozitare a unui bloc este de 50 m2 la cel puţin 2,4 m de orice alt

bloc de depozitare. Când procesul desfăşurat în clădire este încadrat la OH4, zona trebuie tratată ca fiind de

risc HHS. Tabelul 3 (tabelul 22 din SR EN 12845:2003)

Înălţimea maximă de depozitare pentru OH1, OH2 şi OH3

Înălţimea maximă de depozitare (a se vedea nota 1), m Tipul de depozitare Vrac sau depozitate în bloc

(ST1 – pct.6.3.2) Alte tipuri de depozitare

(ST2 – ST6 pct.6.3.2) Categoria I 4,0 3,5 Categoria II 3,0 2,6 Categoria III 2,1 1,7 Categoria IV 1,2 1,2

Notă. În toate aceste cazuri protecţia trebuie proiectate conform criteriilor pentru OH3.

• Risc mare (HH). Clasificarea de risc mare cuprinde urm[toarele subgrupe: Procese tehnologice cu risc mare (HHP) şi depozite cu risc mare (HHS).

Procesele tehnologice cu risc mare acoperă activităţile unde materialele implicate au o sarcină termică mare şi combustibilitate mare şi incendiile au o dezvoltare rapidă sau intensă.

HHP se împarte în 4 subgrupe. Riscurile HHP4 sunt protejate cu sisteme de stingere prin inundare.

Depozite cu risc mare (HHS). Depozitele cu risc mare acoperă depozitele de bunuri unde înălţimea de depozitare depăşeşte limitele date în tabelul 22 din SR EN 12845:2003.

Depozite cu risc mare (HHS) se împarte în 4 subgrupe. Exemple sunt prezentate în anexele B şi C.

—Densitatea specifică nu trebuie să depăşească valorile date în acest standard, când toate sprinklerele (de tavan sau acoperiş) din incinta sau din aria protejată, care sunt în număr mai mic, toate sprinklerele de raft şi toate sprinklerele suplimentare sunt în funcţiune.

- 6 -

2. Alegerea tipurilor şi determinarea numărului de sprinklere amplasarea lor în clădiri

Sprinklerele se aleg pe baza datelor din tabelele 1, 2, şi 4 şi figura 5 condiţia ca valorile intensităţilor de stropire să fie mai mare sau cel puţin egale cu valorile intensităţilor de stingere redate în tabelul 4, în cazul în care intensitatea de stropire este mai mică decât cea de stingere, se pot modifica coordonatele geometrice de amplasare a sprinklere (înălţimi, distanţe între sprinklere), caracteristicile hidraulice ale sprinklerelor (mărimile şi ) sau se aleg ia iHalte tipuri de sprinklere.

Tabelul 4 (tabelul 9 din STAS 1478-90) Intensităţi de stingere necesare în încăperi cu materiale

care prezintă pericol mai mare de incendiu Nr. crt.

Destinaţia încăperii Intensitatea de

stingere si

[l/s×m²]

Aria de declanşare simultană

sA [m²]

1 2 3 4 1. Încăperi din clădiri industriale şi civile obişnuite 0,07 215 2. Depozite sau încăperi în care se prelucrează materiale

celulozice (lemn, textile, hârtie etc.) nedepozitate în stive înalte

0,07 260

3. Secţii de fabricaţie, prelucrare, manipulare sau depozitare a răşinei sau terebentinei, negrului de fum, articolelor din cauciuc, lacurilor, vopselelor.

0,12 260

4. Secţii de distilare a gudronului, fabrici de chibrituri, secţii de prelucrare a spumei de materiale plastice (fără depozitare)

0,17 260

5. Secţii de fabricare şi prelucrare a celuloidului 0,25 260 Observaţie – Aria de declanşare pentru alte cazuri decât cele prevăzute în tabel se determină experimental sau pe baze statistice, în funcţie de numărul persoanelor, valoarea bunurilor materiale, pericolul de incendiu din spaţiul protejat, precum şi de intensitatea de stingere cu apă adoptată.

Numărul n de sprinklere care funcţionează simultan (din numărul total N de sprinklere montate în instalaţie) amplasate .în aria de declanşare dintr-un compartiment de incendiu al sAclădirii, se determină cu relaţia:

p

s

AAn = (6)

Se menţionează că, pentru înlocuirea sprinklerelor deteriorate sau declanşate în caz de incendiu, se va prevedea o rezervă de sprinklere, calculată separat pentru fiecare tip din cele montate, astfel:

a) dacă instalaţia are până la 30 sprinklere, rezerva va fi egală cu numărul celor montate;

b) dacă instalaţia are peste 30 sprinklere, rezerva va fi de 5÷25% din numărul total de sprinklere, în funcţie de tipul acestora, însă nu mai puţin de 30 sprinklere;

c) dacă instalaţia are sprinklere rezistente la coroziune, care declanşează la temperaturi mai mari de 90°C, rezerva acestora va fi egală cu numărul sprinklerelor montate în sectorul cel mai mare.

Amplasarea sprinklerelor se va face în funcţie de pericolul de incendiu, gradul de rezistenţă la foc al încăperilor, poziţia şi dimensiunile grinzilor, poziţiile diferitelor instalaţii, utilaj e sau stive de materiale şi de caracteristicile hidraulice şi funcţionale ale sprinklerelor,

- 7 -

astfel încât să se asigure: sensibilitatea de declanşare a sprinklerelor; protecţia elementelor portante de construcţie cu limită de rezistenţă la foc redusă; dispersar.ea cât mai uniformă a apei pe suprafaţa protejată; intensitatea de stingere cu apă.

La montarea sprinklerelor se vor respecta prescripţiile înscrise în normele generale ale „Normativului de siguranţă a construcţiilor“ indicativ P 118-99 şi departamentale, de prevenire şi stingere a incendiilor şi anume:

a) distanţa în plan vertical faţă de placa planşeului sau a tavanului continuu, minim 8 cm, maxim 35 cm la elementele combustibile şi 40 cm la elementele de construcţie incombustibile;

b) la acoperişurile înclinate sau la luminatoare, sprinklerele se amplasează în poziţie verticală la cel mult 90 cm sub coama acestor elemente de construcţie;

c) sprinklerele montate în dreptul grinzilor pot avea deflectorul situat la minimum 2,5 cm sub partea inferioară a grinzii;

d) la clădirile cu planşee cu grinzi înalte şi dese (90÷225 cm între ele), distanţa dintre deflectorul sprinklerului şi planşeu trebuie să fie mai mică decât înălţimea grinzii hs, în cm, cu înălţimea de siguranţă h, în cm (fig. 7), conform datelor din tabelul 5;

Figura 8. Distanţele de amplasare ale sprinklerelor faţă de planşee şi grinzi.

lg

hg hp3,94

grinda

planseu

sprinklermufa

Tabelul 5 Înălţimea de siguranţă, , pentru amplasarea deflectorului sprinklerelor faţă de .înălţiraea sh

grinzilor gh

gh , [cm]

≤30

30÷

60

60÷

75

75÷

90

90÷1

05

105÷

120

120÷

135

135÷

150

150÷

165

165÷

180

sh , [cm] 0 2,5 5,0 7,5 10,0 15,0 17,5 22,5 27,5 35,5

e) la spaţiile de depozitare cu stive sau stelaje înalte, amplasarea sprinklerelor se face atât la tavan cât şi la nivelele intermediare dintre stive sau la nivelul acestora. Distanţa dintre deflectorul sprinklerului şi stive va fi de 45÷90 cm, funcţie de forma jetului, distanţa pe orizontală între elementele de construcţii, instalaţii sau utilaje, aşa încât să nu fie împiedicată dispersarea normală a jetului. La montarea sprinklerelor din stelaje, distanţa minimă faţă de materialele depozitate este de 15 cm şi se vor lua măsuri de protejare a materialelor depozitate pentru a nu fi degradate de sprinklerele de la nivelele superioare. Poziţia de montare a sprinklerelor cu deflectorul în sus sau în jos se stabileşte în funcţie de forma deflectorului şi secţiunea transversală a jetului de apă dispersată; la instalaţiile cu aer şi aer-apă se utilizează numai sprinklere care au poziţia de montare cu deflectorul în sus;

f) în cazul clădirilor cu tavane suspendate incombustibile, sprinklerele se amplasează astfel încât dispersarea apei să nu fie împiedicată de elementele tavanului, iar la tavanele suspendate executate din materiale combustibile; situate la distanţe mai mari de 90 cm de

- 8 -

planşeu, se prevăd sprinklere atât sub tavan cât şi în spaţiul dintre tavan şi planşeu; g) la golul scărilor rulante sau la golurile neprotejate din planşee, se prevăd ecrane

incombustibile continue cu înălţimea de 45 cm, pentru a împiedica împrăştierea aerului cald provenit dintr-un eventual incendiu prin efectul de tiraj. Sprinklerele, în acest caz, se montează la maximum 1,80 m de ecranul incombustibil;

h) în cazul sprinklerelor amplasate la mică distanţă între ele, când există pericolul stropirii reciproce, ce ar avea ca efect întârzierea declanşării lor, între sprinklere se prevăd ecrane ce coboară sub nivelul deflectorului cu 5÷8 cm;

i) dacă în locul uşilor sau încăperilor antifoc se prevăd tamburi deschişi antifoc, aceştia se prevăd cu un sprinkler pentru fiecare metru pătrat suprafaţă de tambur;

j) sprinklerele se amplasează în rânduri paralele, astfel ca distanţa dintre două rînduri sau dintre două sprinklere să fie cuprinsă între 2,5 şi 6,0 m, funcţie de categoria de pericol de incendiu a clădirii. Distanţa dintre rândurile de sprinklere şi respectiv dintre sprinklere, la încăperile cu pericol obişnuit de incendiu (încăperi cu o încărcare termică sub 200 kg/m2) este de până la 6 m, aria protejată de un sprinkler fiind de maximum 12 m2, în timp ce la încăperile cu pericol mărit de incendiu (încăperi cu încărcări termice peste 200 kg/m2)•cum sunt scenele amenajate, depozite de decoruri şi alte încăperi similare distanţa dintre sprinklere va fi de 3÷3,6 m, iar la depozitele cu stelaje înalte de 2,5÷3,6 m, aria protejată aferentă unui sprinkler fiind de maximum 9 m2.

În figura 2 sunt prezentate două moduri de amplasare a sprinklerelor deasupra ariei ce trebuie protejată.

73

4

6

5

de la grupul de pompe

la instalatia de sprinklere

Figura 9. Aparat de control şi semnalizare. 1 – manometru alimentare cu apă de incendiu; 2 – declanşare de urgenţă; 3 – ventil de reglare a presiunii pilot; 4 – pâlnie de golire; 5 – ansamblu de control al vitezei apei; 6 – manometru pentru presiunea pilot; 7 – supapă de control a alimentării cu apă.

- 9 -

Sprinklerele pot fi amplasate în rânduri paralele (figura 2, a) sau decalate (figura 2, b), distanţele dintre sprinklere rezultând din condiţia ca intensitatea de stropire a unui sprinkler la funcţionarea în grup să fie mai mare sau cel puţin egală cu intensitatea de stingere.

Instalaţia cu sprinklere se împarte în sectoare, pentru asigurarea unei bune semnalizări a intrării în funcţiune în caz de incendiu; fiecare sector este dotat cu un aparat de control şi semnalizare.

De regulă, sectoarele trebuie să grupeze sprinklerele montate în acelaşi compartiment de incendiu al clădirii. În cazuri speciale, când instalaţia cuprinde un număr mic de sprinklere, se pot grupa în acelaşi sector sprinklerele montate în mai multe compartimente de incendiu, situate în vecinătate, dacă considerente de semnalizare a incendiilor nu cer altfel.

Sectoarele pot avea un număr de maximum 800 sprinklere în cazul instalaţiilor cu apă sub presiune, amplasate în încăperi fără pericol de îngheţ; în cazul sprinklerelor montate în mai multe încăperi separate între ele prin pereţi şi uşi incombustibile, numărul sprinklerelor dintr-un sector poate fi mărit până la 1.200 bucăţi.

În cazul instalaţiilor cu sprinklere în sistemul aer-apă (amplasate în încăperi cu pericol de îngheţ), numărul de sprinklere dintr-un sector va fi de 600 bucăţi. În acest caz, volumul de apă al instalaţiei nu va depăşi 1.200 1itri pentru instalaţiile fără accelerator şi de 3.000 1itri pentru instalaţiile cu accelerator.

Aparatele de control şi semnalizare (ACS, fig. 9) pot fi cu apă sau cu apă-aer în funcţie de sistemele de instalaţii cu sprinklere adoptate. Aparatul de control şi semnalizare, împreună cu dispozitivele anexe se montează pe conducta principală de alimentare cu apă a fiecărui sector de sprinklere, în încăperi proprii sau în încăperi cu alte destinaţii, care nu prezintă pericol de incendiu.

După amplasarea sprinklerelor se trasează pe planurile de instalaţii reţelele de conducte de alimentare cu apă, care pot fi ramificate sau inelare. Pe o ramificaţie se pot monta maximum 6 sprinklere. Ramificaţiile se prevăd la capete cu armături care permit aerisirea şi curăţarea conductelor. Pentru a elimina aerul sau apa din ele, conductele se vor monta cu pante de 2‰ până la 5‰, pantele mai mari prevăzându-se pentru conducte cu diametre mai mici. La montarea conductelor se va evita formarea sacilor de aer, iar unde acest lucru nu este posibil se vor prevedea posibilităţi de golire aerisire a conductelor.

Reţeaua de conducte va fi prevăzută cu racorduri fixe amplasate la nivelul terenului, în locuri accesibile, ferite de îngheţ, pentru cuplarea la pompele mobile de incendiu. Aceste racorduri pot fi montate şi în camere tip STAS 9342-72. Numărul racordurilor se stabileşte în funcţie de debitul instalaţiei, considerând 15 l/s pentru fiecare racord. Legătura cu reţeaua instalaţiei cu sprinklere se face după aparatul de control şi semnalizare tip apă-apă şi înaintea celui tip aer-apă. Pe conductele de legătură se montează robinete cu ventil de reţinere.

3. Debitul de calcul necesar dimensionării instalaţiei cu sprinklere

Debitul de calcul al conductelor Q se determină considerând funcţionarea simultană a is

sprinklerelor amplasate în aria de declanşare a sprinklerelor dintr-un compartiment de sAincendiu al clădirii, cu relaţia:

∑=n

jjisis qQ

1', [l/s] (7)

în care: n — numărul sprinklerelor prevăzute să funcţioneze simultan, montate în aria

de declanşare , determinată cu relaţia (6); sA — debitul specific pentru un sprinkler determinat cu relaţia (1).

În lipsa unor valori determinate ale ariei de declanşare, debitul de calcul al instalaţiei cu

- 10 -

sprinklere se stabileşte considerându-se funcţionarea simultană a sprinklerelor montate în compartimentul de incendiu, debit care poate fi limitat la valorile următoare:

• 30 l/s, pentru construcţii industriale sau civile obişnuite; în cazul particular când se utilizează motopompe KSM şi presiunea din conducta de aspiraţie este sub 7 m H2O, acest debit poate fi de 27,5 l/s;

• 30÷50 l/s pentru spaţiile sălilor aglomerate în funcţie de destinaţie, valoarea bunurilor şi aria încăperilor separate prin pereţi rezistenţi la foc, cu excepţia scenelor teatrelor şi buzunarelor scenei, pentru care debitul se determină în raport cu numărul capetelor de sprinklere montate în aceste zone;

• 75÷100 l/s pentru încăperile de depozitare în stive înalte, în funcţie de mărimea ariei minime de declanşare şi a intensităţii de stingere indicate în prescripţii specifice sau, în cazul instalaţiilor cu stingere rapidă, în funcţie de specificul acestora;

• pentru clădirile industriale monobloc, în funcţie de volumul construit conform tabelului 10 din STAS 1478-90 (tabelul 6).

Tabelul 6 (tabelul 10 STAS 1478-90) Debitul de calcul al instalaţiei cu sprinklere la clădirile monobloc

Volumul clădirii, [m3] până la 100.000 100.001÷200.000 200.001÷300.000 peste 300.000

Debitul de calcul minim, [l/s] 30 35 40 50

Debitul de calcul al unui sector de sprinklere depinde, evident (prin debitul specific al sprinklerului), de presiunea disponibilă în secţiunea orificiului fiecărui sprinkler.

Presiunea minimă la orificiul sprinklerului se determină conform tabelului 1, astfel încât să se asigure dispersarea corespunzătoare a apei şi intensitatea de stingere minimă necesară în punctele cele mai îndepărtate.

Trebuie să se evite variaţiile mari ale presiunii disponibile la orificiile sprinklerelor, pentru a se realiza o stropire cu apă aproximativ uniformă; valoarea medie a intensităţii de stropire proiectate nu trebuie să depăşească, de regulă, cu mai mult de 15% intensitatea de stingere minimă prevăzută în punctele cele mai îndepărtate ale ariei de declanşare.

4. Calculul hidraulic al conductelor instalaţiei cu sprinklere

La calculul hidraulic de dimensionare a conductelor instalaţiei cu sprinklere se ţine seama de următoarele particularităţi:

• pentru a se asigura funcţionarea normală a instalaţiei cu sprinklere debitul sprinklerului montat pe o conductă (ramură) a reţelei, în situaţia cea mai favorabilă (cel mai apropiat de punctul de intrare a apei în conduct respectivă), nu va depăşi cu 15% debitul sprinklerului din situaţia cea mai defavorabilă (cel mai depărtat de punctul de intrare a apei în conducta ceea ce revine la limitarea pierderii totale de sarcină pe ramura respectivă între sprinklerele extreme, considerând că acestea au aceeaşi înălţime geodezică;

• pentru a determina debitul la fiecare sprinkler se va calcula, în prealabil, presiunea disponibilă la sprinklerul respectiv;

• în cazurile în care echilibrarea hidraulică a reţelei nu se poate realiza numai .prin dimensionarea la vitezele maxime admise ale apei, se prevăd diafragme pe ramurile cu presiune în exces.

Dimensionarea conductelor instalaţiei cu sprinklere în condiţiile arătate mai sus se poate efectua într-unul din următoarele moduri:

• prin adoptarea unui diametru constant al ramurii pe care se montează sprinklerele, folosind rezistenţele hidraulicej.unitare;

• folosind o pierdere de sarcină liniară specifică medie, i , în mm Hm 2O/m, pentru

- 11 -

ramura care se dimensionează; • realizând acelaşi debit la fiecare sprinkler prin diafragmarea racordurilor acestora.

Dimensionarea, conductelor instalaţiei cu sprinklere folosind rezistenţele hidraulice unitare. Rezistenţa hidraulică unitară A corespunzătoare unui anamit diametru d se defineşte ca fiind numeric egală cu pierderea de .sarcini liniară ce se produce la trecerea unui debit q rihegal cu unitatea, printr-o conductă având lungimea l = 1 m şi se determină din relaţia:

2Alq25526

2

108

2lq

ddggv

dlilhri =⋅⋅===

λπ

λ , (8)

de unde

56100826,0

dA λ

⋅= (9)

în care: λ — coeficientul de rezistenţă hidraulică; g = 9,81 m/s2 — acceleraţia gravitaţională; v — viteza medie a apei în conductă, în [m/s];

q vd4

102

3 π= — debitul de apă, în [l/s].

dqvd⋅==

πνν 3104Considerând debitul q = 1 l/s şi calculând criteriul Reynolds, Re cu

valoarea cu valoarea coeficientului cinematic de vâscozitate a apei la temperatura de 10°C, 61031,1 −⋅=ν m2/s şi pentru valorile diametrelor standardizate ale ţevilor din oţel, se constată

că 2340 < Re < 10-7şi, ca urmare, pentru calculul coeficientului de rezistenţă hidraulică λ s-a aplicat relaţia Moody:

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅+⋅=

31

6

Re10000.2010055,0

dKλ , (10)

în care s-a considerat pentru coeficientul de rugozitate al ţevilor din oţel valoarea K = 0,15 mm. Pe baza relaţiilor (9) şi (10) s-a întocmit tabelul 7, cu valorile Rezistenţelor hidraulice

unitare A pentru ţevi din oţel cu diametre nominale de la 10 mm la 200 mm. Tabelul 7

Valorile rezistenţei hidraulice unitare A, a conductelor, cu diametre Dn 10 mm÷200 mm pentru

d [m]

v [m/s]

Re λ A

0,010 12,73 97.194 0,042 34,692 0,015 5,65 64.796 0,038 4,133 0,020 3,18 48.597 0,035 0,903 0,025 2,03 38.877 0,034 0,287 0,032 1,24 30.373 0,033 0,08123 0,040 0,79 24.298 0,032 0,02581 0,050 0,50 19.438 0,031 0,008193 0,065 0,30 14.953 0,031 0,002206 0,080 0,198 12.149 0,032 0,0008066 0,100 0,1273 9.719 0,033 0,0002725 0,125 0,08 7.775 0,034 0,00009202

- 12 -

0,150 0,056 6.479 0,036 0,00003915 0,200 0,031 4.859 0,038 0,000009808

Metodologia calculului hidraulic de dimensionare a conductelor instalaţiei cu sprinklere, folosind rezistenţele hidraulice unitare, este următoarea:

• se determină intensitatea de stingere , în 1/s×msi sA2, şi aria.de declanşare simultană , în m2, a sprinklerelor, în funcţie de destinaţia încăperii, din tabelul 4;

• se alege tipul de sprinkler, ţinând seamă de datele din tabelele 1, 2 şi 4; • se determină distanţele de amplasare a sprinklerelor şi se întocmeşte schema izometrică

de calcul a conductelor; • cunoscând aria de declanşare simultană a sprinklerelor şi suprafaţa protejată (udată) sA

de un sprinkler, , cu relaţia (6) se determină numărul n de sprinklere ce vor funcţiona simultan pAdin numărul total N de sprinklere;

• se delimitează pe schema izometrică de calcul sectorul de n sprinklere aflate în funcţiune simultană, cel mai dezavantajat din punct de vedere hidraulic din întreaga instalaţie, care va cuprinde pe una din ramuri sprinklerul cel mai depărtat pe orizontală şi pe verticală de punctul de alimentare cu apă a instalaţiei;

• dacă distanţele dintre sprinklerele de pe aceeaşi ramificaţie egale, se poate determina un diametru constant pe întreaga ramificaţie (ceea ce uşurează şi execuţia), aplicând modelul de calcul al conductei cu consumuri uniform concentrate, considerând într-o primă aproximaţie că debitele sunt egale la fiecare sprinkler. În aceste condiţii, pierderea de sarcină liniară , de la primul şi până la ultimul sprinkler de pe aceeaşi ramură va fi rih

( )( ) ,12121

1

22 −−== ∑

−

=

nnnAlqjAlqhn

jri (11)6

în care: A — rezistemţa hidraulică unitară a conductei, corespunzătoare debitului q în l/s

şi pierderii de sarcină liniare în m Hrih 2O; l — lungimea tronsonului de conductă între două sprinklere, în [m]; q

iiis Haq == — debitul la cel mai depărtat sprinkler de pe ramura care se dimensionează, determinat cu formula (1);

n — numărul sprinklerelor de pe ramificaţia care se dimensionează.

Din relaţia (11) se obţine:

( )( ) ii

ri

HlannnhA 2121

6−−

= , (12)

Punând condiţia ca debitele sprinklerelor extreme de pe o ramificaţie să nu difere cu mai mult de 15%, se obţine:

ii Haq =1115,1 qqn = ; ; riiin hHaq +=

iri Hh 3,0≈

, (13) (14)

care reprezintă valoarea pierderii de sarcină liniare pentru care nu vor exista variaţii mai mari decât 15% între debitele şi ale sprinklerelor extreme de pe o ramificaţie. Introducând iq nqrelaţia (14) în (12) şi considerând un spor de 35% pentru pierderile de sarcină locale, se obţine:

- 13 -

( )( ) 212133,1

ialnnnA

−−= , (15)

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

1.7 1.8 5.71.9

A.C.S.

a

b c d

e

I II III IV V

Figura 10. Schema izometrică de calcul a instalaţiei de sprinklere

Pe baza valorii obţinute pentru A cu relaţia (15) se alege preliminar diametrul ramificaţiei din tabelul 7;

• se efectuează calculul definitiv, determinând pierderile totale de sarcină (liniare şi locale) pe fiecare tronson al ramificaţiei de diametru preliminar ales, şi anume: pentru tronsonul 1.1 de pe ramificaţia I (fig. 10) cunoscând debitul la sprinklerul 1, calculat cu iqrelaţia (1) şi folosind nomogramele pentru dimensionarea conductelor din oţel pentru

15≤gH m şi >15 m, se determină pierderea de sarcină liniară unitară i, în mm HgH 2O/m, folosind viteze ale apei până la 5 m/s, la care se adaugă şi pierderile de sarcină locale rlhpentru ζΣ calculată pe tronsonul respectiv şi la viteza medie a apei din acest tronson şi rezultă astfel pierderea totală de sarcină pe tronsonul 1.1: ( ) 1.11.1 rlr hilh += . Se determină apoi

debitul la sprinklerul 2 de pe ramura I (fig. 10) cu relaţia: 2q 1.12 rii hHaq += . Se

calculează debitul pe tronsonul 1.2 care va fi suma debitelor q şi ale sprinklerelor 1 şi 2: 1 2q

2112 qqq += . Cunoscând debitul q , se calculează pierderile totale de sarcină (liniare şi 12

locale), pe tronsonul 1.2 analog cu tronsonul 1.1. Se însumează pierderile totale de 2.1rh

sarcină pe tronsoanele 1.1 şi 1.2 şi se calculează debitul la sprinklerul 3: 3q

2.13 rii hHaq += 1.1rh+ Se determină debitul pe tronsonul 1.3: şi se 32113 qqqq ++=

calculează pierderea totală de sarcină . Se calculează debitul 3.1rh

3.12.11.14 rrrii hhhHaq +++= şi debitul pe tronsonul 1.4, 432114 qqqqq +++= , după care

- 14 -

se determină şi, în continuare, debitul la sprinklerul 5, 4.1rh 4.12.11.15 ... rrrii hhhHaq ++++= .

Va rezulta apoi debitul pe tronsonul 1.5, 52115 ... qqqq +++= şi se va calcula pierderea de sarcină pe tronsonul 1.5, , iar în final, debitul la sprinklerul 6: 5.1rh

5.11.16 ... rri hhaq ++= iH + . Ramura I (fig. 10) va avea diametrul constant pe tronsoanele 1.1 ... 1.5 (până în punctul a);

62117 ... qqqq +++=• se dimensionează tronsonul 1.7 la debitul . folosind aceleaşi nomograme şi pentru viteze ale apei până la 5 m/s şi se calculează pierderile totale de sarcină . Diametrul minim al tronsonului trebuie să fie cel puţin egal cu diametrul 7.1rh(constant) al ramurii I;

• se determină sarcina hidrodinamică disponibilă în punctul b (fig. 10):

dispH 7.11.11 ... rrigb hhHH (16)++++=

în care: 1gh

iH

1.1rh 7.1rh

— înălţimea geodezică a sprinklerului 1 de pe tronsonul 1.1 (ramura I)

— presiunea de utilizare a sprinklerului 1; … — suma pierderilor totale de sarcină pe tronsonul 1.1 ... 1.7.

• se alege preliminar diametrul constant al ramurii II (tronsoanele 2.1 ... 2.5) pe baza valorii rezistenţei hidraulice unitare A calculate cu relaţia (15), din tabelul 7;

• se consideră o presiune de utilizare H' necunoscută la sprinklerul 7 (cel mai depărtat pe ramura II, fig. 9) şi se calculează pierderile totale de sarcină (liniare şi locale) pe ramura II (tronsoanele 2.1 ... 2.6) în mod analog ca la ramura I;

• se determină sarcina hidrodinamică efectivă în nodul b funcţie de H' şi se egalează cu sarcina disponibilă în nodul b dată de relaţia (16); din ecuaţia obţinută rezultă H' (trebuie ca H' ≥ ) valoare cu care se calculează debitul al sprinklerului 7 de pe tronsonul 2.1 şi, în iH 7q

continuare, pierderea totală de sarcină , pe tronsonul 2.1, debitul 1.2rh 1.28 ' ri hHaq += al sprinklerului 8 şi aşa mai departe (analog ca la ramura I), determinându-se în final sarcina efectivă în nodul b; dacă excesul de presiune befectivbdisp HH > befectivb H−dispe Hh = se preia într-o diafragmă (montată pe tronsonul 2.6);

• dacă rezultă se alege pentru ramura II diametrul imediat superior dintre iHH <'diametrele standardizate ale conductelor şi calculul se reia ca mai sus;

261718 qqq +=• se dimensionează tronsonul 1.8 (fig. 10) la debitul şi ia viteze ale apei până la 5 m/s şi se determină sarcina disponibilă în nodul c;

• pentru dimensionarea ramurii III se procedează la fel ca la ramura II, alegând pentru sprinklerul 1.3 (cel mai dezavantajat) o presiune necunoscută 'H , care se determină egalând sarcina disponibilă cu sarcina efectivă (calculată) în nodul c; se calculează apoi debitele sprinklerelor de pe ramura III şi sarcina efectivă în nodul c. Dacă nu se realizează echilibrarea hidraulică în nodul c, se prevede o diafragmă pe tronsonul 3.6 (fig. 10), în care se preia presiunea în exces;

• calculul hidraulic al reţelei se continuă că mai sus până la punctul e (fig. 10) de alimentare cu apă al instalaţiei, determinându-se în final sarcina hidrodinamică necesară a instalaţiei cu sprinklere în acest punct. Dacă pe unul din tronsoanele de conducte se ajunge la debitul maxim (conform subcap 3.), se continuă calculul hidraulic pentru toate tronsoanele următoare ale traseului principal cu valoarea debitului maxim admis;

• dimensionarea ramurilor care nu fac parte din aria de declanşare simultană a

- 15 -

sprinklerelor (de exemplu, ramurile IV şi V, fig. 10) se efectuează la sarcinile disponibile din nodurile traseului principal, după metodologia arătată mai sus.

Dimensionarea conductelor instalaţiei cu sprinklere folosind pierderea de sarcină liniară specifică medie. Metodologia de calcul hidraulic cuprinde la început aceleaşi etape ca la punctul anterior, delimitând pe schema izometrică sectorul de n sprinklere în funcţiune simultană amplasat cel mai dezavantajat din întreaga instalaţie.

Se pune condiţia ca între debitele sprinklerelor extreme (7 şi 18, fig. 10) montate cel mai depărtat şi respectiv cel mai apropiat de punctul de intrare a apei, să nu existe o variaţie de debit mai mare de 15%: . Cunoscând că 115,1 qqn =

ii Haq =1 .nin Haq =; (17)

2

21

2

2 3225,1ii

nn a

qaqH == . (18)

calculează pierderea de sarcină liniară specifică medie cu relaţia:

2

21

2

21

1

1 23,035,13225,0

35,1 iin

ii

nmed a

qaq

l

HH=

⋅=

−=

∑=

i , [m H2O] (19)

în care este suma lungimilor tronsoanelor de conducte pe traseul dintre sprinklerele ∑=

n

iil

1

extreme amplasate în aria de declanşare simultană. În continuare, calculul se efectuează în modul următor: • cunoscând debitul şi se dimensionează tronsonul 1.1 cu nomogramele pentru 1q medi

dimensionarea conductelor din oţel pentru 15≤gH gHm şi >15 m, la care se adaugă şi pierderile de sarcină locale pentru rlh ζΣ calculată pe tronsonul respectiv şi la viteza medie a apei din acest tronson şi se determină pierderea totală de sarcină pe tronsonul 1.1 1.1rh(ramura I, fig. 10);

1.12 rii hHaq += 2112 qq +=• se calculează debitul la sprinklerul 2 şi apoi debitul q pe tronsonul 1.2;

• se dimensionează tronsonul 1.2 cunoscând debitul şi şi se calculează pierderea 12q meditotală de sarcină ; 2.1rh

• se continuă calculul ca mai sus, determinând succesiv debitele la fiecare sprinkler şi debitul de calcul al fiecărui tronson, pe traseul principal, până la punctul de alimentare cu apă a instalaţiei cu sprinklere;

• se determină sarcina hidrodinamică necesară pentru alimentarea cu apă a instalaţiei cu sprinklere;

• dacă pe unul din tronsoanele de conducte se ajunge la debitul maxim admis, se continuă calculul, hidrodinamic pentru toate tronsoanele următoare ale traseului principal, cu valoarea debitului maxim şi cu ; medi

• dimensionarea ramurilor care nu fac parte din aria de declanşare simultană a sprinklerelor se efectuează la sarcinile disponibile din nodurile traseului principal. Prin aplicarea procedeului de calcul arătat mai sus, rezultă că tronsoanele de conducte ale instalaţiei cu sprinklere vor avea diametre, diferite şi se va ţine seama ca diametrele .conductelor să fie monoton crescătoare, de la sprinklerul cel mai dezavantajat din punct de vedere hidraulic spre punctul de alimentare cu apă al reţelei.

- 16 -

Dimensionarea, conductelor instalaţiei cu sprinklere considerând acelaşi debit la fiecare sprinkler. În acest caz, debitul de calcul al unui tronson de conductă rezultă prin însumarea debitelor sprinklerelor alimentate cu apă din acel tronson de conductă.

Calculul hidraulic se efectuează mai întîi pentru traseul principal, de alimentare cu apă a sprinklerului cel mai dezavantajat, amplasat în sectorul cu n sprinklere cuprinse în aria de declanşare simultană. Cunoscând debitul de calcul al fiecărui tronson de conductă şi alegând viteze medii ale apei până la valoarea maximă admisă de 5 m/s, dimensionarea conductelor şi calculul pierderilor totale de sarcină se efectuează cu nomogramele pentru dimensionarea conductelor din oţel pentru m şi >15 m, la care se adaugă şi pierderile de sarcină 15≤gH gHlocale pentru rlh ζΣ calculată pe tronsonul respectiv şi la viteza medie a apei din acest tronson, astfel că în final, se determină sarcina hidrodinamică necesară pentru alimentarea cu apă a instalaţiei cu sprinklere. Ramurile secundare se dimensionează la sarcinile disponibile din nodurile traseului principal de conducte al reţelei. Consecinţa acestui procedeu de calcul este că atât la racordul fiecărui sprinkler cât şi pe ramificaţiile secundare trebuie prevăzute diafragme pentru consumarea sarcinii (presiunii) în exces . eh

Pentru calculul unei diafragme se determină, în prealabil, coeficientul de pierdere de sarcină locală necesar, necζ , cunoscând sarcina în exces (care va fi egală cu pierderea de sarcină locală în diafragmă) şi viteza apei pe tronsonul de conductă respectiv. Cunoscând

necζ , cu nomograma din fig. 3,23 se determină valoarea raportului 1

0

AA între, aria a 0A

secţiunii orificiului diafragmei şi aria a secţiunii transversale a conductei care trebuie 1A

diafragmată, din care se deduce raportul 1d 00d între diametrul d al orificiului diafragmei şi

diametrul interior al conductei de aici rezultând imediat diametrul d cunoscând 1d 0

diametrul . 1dPrin aplicarea procedeului de dimensionare a conductelor prezentat mai sus, rezultă că

tronsoanele de conducte ale instalaţiei cu sprinklere vor avea diametre diferite, care trebuie să fie monoton crescătoare de la cel mai dezavantajat sprinkler spre punctul de alimentare cu apă al instalaţiei. Acest procedeu de calcul conduce la reducerea consumului de metal, a debitului de calcul şi a rezervei de apă pentru combaterea incendiului, dar este îngreunată execuţia instalaţiei fiind necesară montarea diafragmelor pe racordurile fiecărui sprinkler şi pe conductele ramurilor secundare ale reţelei.

- 17 -