Пожарный спринклер или спринклерная головка — это компонент системы пожаротушения , который выпускает воду при обнаружении последствий пожара, например, при превышении заданной температуры. Пожарные спринклеры широко используются во всем мире, и ежегодно устанавливается более 40 миллионов спринклерных головок. В зданиях, защищенных надлежащим образом спроектированными и обслуживаемыми пожарными спринклерами, более 99% пожаров были потушены только пожарными спринклерами. [1] [2] [3]
В 1812 году британский изобретатель сэр Уильям Конгрив запатентовал ручную систему пожаротушения, в которой использовались перфорированные трубы вдоль потолка. [4] [5] Когда кто-то замечал пожар, можно было открыть клапан снаружи здания, чтобы подать воду по трубам. [6] Лишь некоторое время спустя, в результате неоднократного возгорания крупной мебельной фабрики, Хирам Стивенс Максим получил консультацию о том, как предотвратить повторение пожара, и изобрел первый автоматический пожарный спринклер. Он тушил горящие участки и сообщал о пожаре в пожарную часть. Максим не мог продать эту идею где-либо еще, хотя, когда срок действия патента истек, ее использовали. [7] [8] [ необходимо разъяснение ]
В 1872 году Томас Дж. Мартин получил патент на усовершенствование огнетушителя [ 9] [10] [11] [12], которое включало использование труб для подачи воды наверх и клапанов в потолке, действующих как разбрызгиватели для тушения пожаров в зданиях. [13] В 1874 году Генри С. Пармали из Нью-Хейвена, штат Коннектикут , создал и установил первую автоматическую систему пожаротушения , используя припой , который расплавлялся в огне, чтобы прочистить отверстия в иначе запечатанных водопроводных трубах. [14] Он был президентом Mathusek Piano Works и изобрел свою систему пожаротушения в ответ на непомерно высокие страховые ставки. Пармели запатентовал свою идею и имел большой успех с ней в США, назвав свое изобретение «автоматическим огнетушителем». [15] Затем он отправился в Европу, чтобы продемонстрировать свой метод остановки пожара в здании до его полного уничтожения.
Изобретение Пармели не привлекло столько внимания, сколько он планировал, поскольку большинство людей не могли позволить себе установку спринклерной системы. Как только он это понял, он направил свои усилия на информирование страховых компаний о своей системе. Он объяснил, что спринклерная система снизит коэффициент убыточности и, таким образом, сэкономит деньги для страховых компаний. Он знал, что никогда не сможет добиться успеха в получении контрактов от владельцев бизнеса на установку своей системы, если не сможет гарантировать им разумную отдачу в виде сниженных премий.
В этой связи ему удалось привлечь интерес двух мужчин, у обоих из которых были связи в страховой отрасли. Первым из них был майор Хескет, прядильщик хлопка в крупном бизнесе в Болтоне , который также был председателем Bolton Cotton Trades Mutual Insurance Company. Директора этой компании и ее секретарь Питер Кеван проявили интерес к ранним экспериментам Пармели. Хескет получил от Пармели свой первый заказ на установку дождевателей на хлопкопрядильных фабриках John Stones & Company в Эстли-Бридж, Болтон. Вскоре за этим последовал заказ от Alexandra Mills, принадлежавшей Джону Батлеру из того же города.
Хотя Пармели добился двух продаж благодаря своим усилиям, компания Bolton Cotton Trades Mutual Insurance Company не была очень крупной компанией за пределами своего региона. Пармели требовалось более широкое влияние. Он нашел это влияние в лице Джеймса Норта Лейна, управляющего Mutual Fire Insurance Corporation of Manchester . Эта компания была основана в 1870 году Ассоциацией производителей текстиля Ланкашира и Йоркшира в знак протеста против высоких страховых ставок. Они проводили политику поощрения управления рисками и, в частности, использования самых современных и научных приборов для тушения пожаров. Несмотря на то, что он приложил огромные усилия и время для обучения масс своей спринклерной системе, к 1883 году спринклером Пармели было защищено всего около 10 фабрик.
Вернувшись в США, Фредерик Гриннелл , который производил спринклер Parmelee, спроектировал более эффективный спринклер Grinnell. Он увеличил чувствительность, убрав плавкое соединение из любого контакта с водой, и, поместив клапан в центр гибкой диафрагмы , он освободил слабоплавкое паяное соединение от напряжения давления воды. Таким образом, седло клапана прижималось к клапану давлением воды, производя самозакрывающееся действие. Чем больше давление воды, тем плотнее клапан. Гибкая диафрагма имела еще одну и более важную функцию. Она заставляла клапан и его седло одновременно двигаться наружу, пока паяное соединение не было полностью разорвано. Гриннелл получил патент на свою версию спринклерной системы. [16] Он также привез свое изобретение в Европу, где оно имело гораздо больший успех, чем версия Parmelee. В конце концов, система Parmelee была отозвана, открыв путь для Гриннелла и его изобретения. [17]
Руководства по применению и установке спринклерных систем пожаротушения, а также общие руководящие принципы проектирования спринклерных систем пожаротушения предоставлены Национальной ассоциацией противопожарной защиты (NFPA) 13, (NFPA) 13D и (NFPA) 13R и соблюдаются местными юрисдикциями.
В некоторых штатах, включая Калифорнию , Пенсильванию и Иллинойс , требуется установка спринклеров по крайней мере в некоторых новых жилых зданиях. [18]
Пожарные спринклеры могут быть автоматическими или с открытым отверстием. Автоматические пожарные спринклеры используют плавкий элемент, который активируется при заданной температуре. Плавкий элемент либо плавится, либо имеет хрупкую стеклянную колбу, содержащую жидкость, которая разбивается, в результате чего давление воды в трубопроводе пожарного спринклера выталкивает пробку из отверстия спринклера, в результате чего вода распыляется из отверстия. Поток воды ударяет в дефлектор, который формирует воду в виде распыления, разработанного в поддержку целей типа спринклера (т. е. контроля или подавления). Современные головки спринклеров спроектированы так, чтобы направлять распыление вниз. Распылительные насадки доступны для обеспечения распыления в различных направлениях и по разным схемам. Большинство автоматических пожарных спринклеров работают индивидуально при пожаре. Вопреки представлению в кинофильмах, вся система спринклеров не активируется одновременно, если только система не является специальным типом дренчера. [19] [20]
Спринклеры с открытым отверстием используются только в системах распыления воды или системах дренчерных спринклеров. Они идентичны автоматическим спринклерам, на которых они основаны, с удаленным термочувствительным рабочим элементом.
Автоматические пожарные спринклеры, использующие хрупкие колбы, следуют стандартизированному цветовому кодированию, указывающему их рабочую температуру . Температуры активации соответствуют типу опасности, от которой защищает спринклерная система. Жилые помещения оснащены специальным типом быстродействующего спринклера с уникальной целью обеспечения безопасности жизни (жилой спринклер имеет более высокую схему выброса, чем стандартный спринклер, и они также были специально разработаны для выброса воды выше по стенам, чтобы поддерживать более низкую температуру потолочного газа). [21] [22]
В разделе 3.6.1 стандарта NFPA #13 издания 2002 года быстродействующие спринклеры определяются как имеющие индекс времени срабатывания (RTI) 50 (метров-секунд) 1/2 или менее. RTI — это мера того, насколько термочувствителен термочувствительный элемент спринклера, измеряемая как время, необходимое для повышения температуры колбы спринклера до 63% от температуры потока горячего воздуха, умноженное на квадратный корень скорости потока воздуха. [23]
Термин «быстрое реагирование» относится к списку всего спринклера (включая интервал, плотность и местоположение), а не только к быстро реагирующему срабатывающему элементу. Многие спринклеры стандартного реагирования, такие как спринклеры с расширенным охватом обычной опасности (ECOH), имеют быстро реагирующие элементы (элементы с низкой тепловой массой) для прохождения их огневых испытаний. Спринклеры быстрого реагирования доступны со стандартными дефлекторами распыления, но они также доступны с дефлекторами расширенного охвата. [24]
Каждый закрытый спринклер удерживается закрытым либо термочувствительной стеклянной колбой (см. ниже), либо двухкомпонентным металлическим звеном, скрепленным плавким сплавом, таким как металл Вуда [26] и другими сплавами с аналогичным составом. [27] Стеклянная колба или звено оказывает давление на колпачок трубы, который действует как пробка, которая предотвращает поток воды до тех пор, пока температура окружающей среды вокруг спринклера не достигнет расчетной температуры активации отдельного спринклера. Поскольку каждый спринклер активируется независимо при достижении заданного уровня тепла, количество срабатывающих спринклеров ограничено только теми, которые находятся вблизи пожара, тем самым максимизируя доступное давление воды над точкой возникновения пожара.
Колба разбивается в результате теплового расширения жидкости внутри колбы. [28] Время, которое проходит до того, как колба разобьется, зависит от температуры. Ниже расчетной температуры она не разобьется, а выше расчетной температуры она разобьется, тратя меньше времени на разрушение по мере того, как температура превышает расчетный порог. Время реагирования выражается как индекс времени реагирования (RTI), который обычно имеет значения от 35 до 250 м ½ с ½ , где низкое значение указывает на быстрый отклик. [29] При стандартных процедурах испытаний (воздух 135 °C со скоростью 2,5 м/с) колба спринклера с температурой 68 °C разобьется в течение 7–33 секунд, в зависимости от RTI. [30] RTI также может быть указан в имперских единицах, где 1 фут ½ с ½ эквивалентен 0,55 м ½ с ½ . Чувствительность спринклера может быть отрицательно затронута, если тепловой элемент был окрашен.
В таблице 6.2.5.1 NFPA 13 издания 2007 г. указаны максимальная температура потолка, номинальная рабочая температура спринклера, цвет колбы или перемычки и температурная классификация.
Существует несколько типов разбрызгивателей: [31]
ESFR (быстрое реагирование раннего подавления) относится как к концепции, так и к типу спринклера. «Концепция заключается в том, что быстрое реагирование спринклеров может дать преимущество при пожаре, если реакция сопровождается эффективной плотностью разряда — то есть распыляемой спринклером струей, способной пробиться сквозь шлейф огня в достаточных количествах для подавления горящего топливного пакета». [32] Спринклер, разработанный для этой концепции, был создан для использования в высокостеллажном хранилище.
Спринклерные головки ESFR были разработаны в 1980-х годах, чтобы воспользоваться преимуществами новейшей технологии пожаротушения с быстрым реагированием для обеспечения тушения пожаров в определенных опасных зонах . До внедрения этих спринклеров системы защиты были разработаны для контроля пожаров до прибытия пожарной службы .
