Спринклер или спринклерная головка — это компонент спринклерной системы пожаротушения , который сбрасывает воду при обнаружении последствий пожара, например, при превышении заданной температуры . Спринклеры широко используются во всем мире: ежегодно устанавливается более 40 миллионов спринклерных головок. В зданиях, защищенных правильно спроектированными и обслуживаемыми спринклерами, более 99% пожаров удалось потушить только спринклерами. [1] [2] [3]
В 1812 году британский изобретатель сэр Уильям Конгрив запатентовал ручную спринклерную систему с использованием перфорированных труб, расположенных вдоль потолка. [4] [5] Когда кто-то замечал пожар, снаружи здания можно было открыть клапан, чтобы направить воду по трубам. [6] Лишь спустя некоторое время после того, как крупная мебельная фабрика неоднократно сгорала, с Хирамом Стивенсом Максимом проконсультировались о том, как предотвратить повторение пожара, и он изобрел первый автоматический спринклер огня. Он тушит горящие участки и сообщает о пожаре в пожарную часть. Максиму не удалось продать идею где-либо еще, однако, когда срок действия патента истек, идея была использована. [7] [8] [ нужны разъяснения ]
Генри С. Пармали из Нью-Хейвена, штат Коннектикут , создал и установил первую автоматическую спринклерную систему пожаротушения в 1874 году, используя припой , который плавился при пожаре, чтобы заткнуть дыры в запечатанных водопроводных трубах. [9] Он был президентом Mathusek Piano Works и изобрел свою спринклерную систему в ответ на непомерно высокие страховые ставки. Пармели запатентовал свою идею и добился большого успеха в США, назвав свое изобретение «автоматическим огнетушителем». [10] Затем он отправился в Европу, чтобы продемонстрировать свой метод остановки пожара в здании до его полного разрушения.
Изобретение Пармели не привлекло столько внимания, сколько он планировал, поскольку большинство людей не могли позволить себе установку спринклерной системы. Как только он это осознал, он направил свои усилия на информирование страховых компаний о своей системе. Он объяснил, что спринклерная система снизит коэффициент потерь и, таким образом, сэкономит деньги страховым компаниям. Он знал, что ему никогда не удастся получить контракты от владельцев бизнеса на установку его системы, если он не сможет обеспечить им разумную прибыль в виде сниженных премий.
В связи с этим ему удалось заручиться интересом двух мужчин, оба из которых имели связи в сфере страхования. Первым из них был майор Хескет, прядильщик хлопка на крупном предприятии в Болтоне , который также был председателем компании взаимного страхования Bolton Cotton Trades. Директора этой компании и ее секретарь Питер Кеван проявили интерес к ранним экспериментам Пармели. Хескет получил Пармели свой первый заказ на спринклерные установки на хлопкопрядильных фабриках John Stones & Company в Эстли-Бридж, Болтон. Вскоре за этим последовал заказ от Александры Миллс, принадлежавшей Джону Батлеру из того же города.
Хотя компания Parmelee добилась двух продаж благодаря своим усилиям, компания взаимного страхования Bolton Cotton Trades не была очень крупной компанией за пределами своего региона. Пармели требовалось более широкое влияние. Он нашел это влияние у Джеймса Норта Лейна, менеджера Корпорации взаимного пожарного страхования в Манчестере . Эта компания была основана в 1870 году Ассоциацией производителей текстиля Ланкашира и Йоркшира в знак протеста против высоких ставок страхования. У них была политика поощрения управления рисками и, в частности, использования самого современного и научного оборудования для тушения пожаров. Несмотря на то, что он приложил огромные усилия и время для обучения масс своей спринклерной системе, к 1883 году только около 10 заводов были защищены спринклерами Пармели.
Вернувшись в США, Фредерик Гриннелл , производивший разбрызгиватели Parmelee, разработал более эффективный разбрызгиватель Grinnell. Он повысил чувствительность, удалив плавкое соединение из всякого контакта с водой, и, установив клапан в центре гибкой диафрагмы , освободил легкоплавкое паяное соединение от напряжения давления воды. Таким образом, седло клапана прижималось к клапану под давлением воды, производя самозакрывающееся действие. Чем больше давление воды, тем плотнее клапан. Гибкая диафрагма имела еще одну, более важную функцию. Это привело к одновременному перемещению клапана и его седла наружу до тех пор, пока паяное соединение не было полностью разорвано. Гриннелл получил патент на свою версию спринклерной системы. [11] Он также привез свое изобретение в Европу, где оно имело гораздо больший успех, чем версия Пармели. В конце концов, система Пармели была отменена, открыв путь Гриннеллу и его изобретению. [12]
Рекомендации по применению и установке спринклеров, а также общие рекомендации по проектированию 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 , спринклеры требуются по крайней мере в некоторых новых жилых домах. [13]
Спринклеры могут быть автоматическими или с открытым отверстием. В автоматических спринклерах пожара используется 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 спринклера выталкивает заглушку из отверстия спринклера, что приводит к разбрызгиванию воды из отверстия. Поток воды попадает на дефлектор, который формирует форму распыления воды, предназначенную для достижения целей спринклерного типа (т. е. контроля или подавления). Современные спринклерные головки предназначены для направления струи вниз. Доступны распылительные форсунки для распыления в различных направлениях и формах. Большинство автоматических спринклеров пожара работают индивидуально при пожаре. В отличие от кинофильма, вся спринклерная система не активируется одновременно, если только эта система не относится к дренчерному типу. [14] [15]
Спринклеры с открытым соплом используются только в системах распыления воды или дренчерных спринклерных системах. Они идентичны автоматическому разбрызгивателю, на основе которого они созданы, за исключением удаленного термочувствительного рабочего элемента.
Автоматические спринклеры пожара, в которых используются ломкие лампочки, соответствуют стандартному соглашению о цветовой маркировке, указывающей их рабочую температуру . Температуры активации соответствуют типу опасности, от которой защищает спринклерная система. Жилые помещения оснащены специальным типом быстродействующих спринклеров с уникальной целью обеспечения безопасности жизни (жилые спринклеры имеют более высокую диаграмму направленности, чем стандартные спринклеры, и они также были специально разработаны для слива воды выше стен в жилых помещениях). чтобы поддерживать температуру газа на потолке ниже). [16] [17]
Раздел 3.6.1 стандарта NFPA № 13 издания 2002 года определяет спринклеры быстрого срабатывания как имеющие индекс времени срабатывания (RTI) 50 (метр-секунда) 1/2 или меньше. RTI — это мера того, насколько термочувствителен термочувствительный элемент спринклера, измеряемый как время, необходимое для повышения температуры колбы спринклера до 63% от температуры потока горячего воздуха, умноженного на квадратный корень из скорости воздушный поток. [18]
Термин «быстрое реагирование» относится к перечислению всего спринклера (включая расстояние, плотность и расположение), а не только быстродействующего сбрасывающего элемента. Многие спринклеры стандартного срабатывания, такие как спринклеры обычной опасности с расширенным охватом (ECOH), имеют быстродействующие элементы (элементы с низкой тепловой массой), чтобы пройти испытания на огнестойкость. Спринклеры быстрого реагирования доступны со стандартными дефлекторами распыления, но они также доступны с дефлекторами с расширенным охватом. [19]
Каждый спринклер с закрытой головкой удерживается в закрытом состоянии либо термочувствительной стеклянной колбой (см. ниже), либо металлическим звеном, состоящим из двух частей, скрепленным легкоплавким сплавом , таким как металл Вуда [21] и другими сплавами аналогичного состава. [22] Стеклянная колба или звено оказывает давление на крышку трубы, которая действует как заглушка и предотвращает протекание воды до тех пор, пока температура окружающей среды вокруг спринклера не достигнет расчетной температуры срабатывания отдельного спринклера. Поскольку каждый спринклер активируется независимо при достижении заданного уровня тепла, количество работающих спринклеров ограничивается только теми, которые находятся рядом с огнем, тем самым максимально увеличивая доступное давление воды над точкой возникновения пожара.
Лампа разбивается в результате теплового расширения жидкости внутри колбы. [23] Время, необходимое для того, чтобы лампочка разбилась, зависит от температуры. Ниже расчетной температуры он не разрушается, а выше расчетной температуры он ломается, причем на разрушение требуется меньше времени, поскольку температура превышает расчетный порог. Время реакции выражается как индекс времени реакции (RTI), который обычно имеет значения от 35 до 250 м ½ с ½ , где низкое значение указывает на быструю реакцию. [24] При стандартных процедурах испытаний (воздух с температурой 135 °C и скоростью 2,5 м/с) колба спринклера с температурой 68 °C сломается в течение 7–33 секунд, в зависимости от RTI. [25] RTI также может быть указан в британских единицах, где 1 фут ½ с ½ эквивалентен 0,55 м ½ с ½ . На чувствительность разбрызгивателя может повлиять окраска термоэлемента.
В Таблице 6.2.5.1 NFPA 13, издание 2007 г. указана максимальная температура потолка, номинальная рабочая температура спринклера, цвет колбы или соединения и температурная классификация.
Существует несколько типов оросителей: [26]
ESFR (быстрое реагирование на раннее подавление) относится как к концепции, так и к типу спринклера. «Идея состоит в том, что быстрое реагирование спринклеров может дать преимущество при пожаре, если реагирование сопровождается эффективной плотностью разряда, то есть спринклерная струя способна пробиться сквозь огненный шлейф в достаточных количествах, чтобы подавить горение. топливный пакет». [27] Спринклер, разработанный для этой концепции, был создан для использования в хранилищах с высокими стеллажами.
Спринклерные головки ESFR были разработаны в 1980-х годах, чтобы использовать преимущества новейшей технологии быстродействующих спринклерных систем пожаротушения для тушения конкретных опасных пожаров . До внедрения этих спринклеров системы защиты были предназначены для борьбы с пожаром до прибытия пожарной части .
