Рассмотрим пример противопожарной защиты помещения торгового зала. Согласно СП 5.13130 торговый зал по степени пожарной опасности и функциональному назначению относится к группе помещений I. Нормативная интенсивность орошения таких помещений составляет i_p=0.08 л/(с*м²), а защищаемая орошением площадь — 60 м².

Выбираем ороситель в соответствии с техническими параметрами и эпюрами орошения.

Составляем схему и план распределительного трубопровода применительно к торговому залу супермаркета.

Схема 1:

Где: 1-14 — оросители; L_i — расстояние между оросителями в рядке; L_р-расстояние между рядками; S_а-расстояние от крайних оросителей до стены А (S_а<=L_i/2); S_б— расстояние от наиболее удаленного рядка до стены Б (S_б=L_i/2); S- защищаемая орошением площадь.

Исходные данные: L_i=3,0м (радиус орошения 1,5м); высота установки оросителей от пола — 4,0м. Реальная орошаемая площадь согласно схеме — 62 м².

Требуемое давление на диктующем оросители при проектной высоте его монтажа определяется по эпюре орошения этого оросителя и соответствующей требуемой интенсивности орошения.

Расчет проводим для максимального и минимального значения давления по эпюре оросителя:

и соотношения: i_н/i_o=Q/Q_о=(P/P_o)^0.5,

где:  i_н — нормативное значение интенсивности орошения; i_o , P_o — фиксированные значения интенсивности орошения и давления подачи, принятые по эпюре орошения оросителя; Q_о — расход оросителя, соответствующий принятому фиксированному давлению эпюры орошения; Q, Р — соответственно расход и давление подачи, обеспечивающие нормативное значение интенсивности орошения.

из соотношения получаем:

Для давления 0.5МПа: Р=0,5*(i_р/i_p=0.5)²=0,5*(0.08/0.15)²=0.142МПа

Для давления 0.05МПа: Р=0.05*(0.08/0.045)²=0.158МПа

Принимаем значение давления подачи у диктующего оросителя по максимальному значению P=0.16МПа.

По графику реального расхода оросителя , расход оросителя при давлении 0.16МПа будет примерно 1,4л/с.

Уточняем расход из оросителя по формуле: q=10*К*(Р)^0.5=10*0.35*(0,16)^0.5=1.4л/(с*м²), что вполне удовлетворительно согласуется с графиком оросителя.

Принимаем расход оросителя с небольшим запасом — 1,5л/с. (Примечание: данный запас не нормативным, в своих расчетах можете не прибавлять).

Т.е. q₁=Q=1.5л/с, Р₁=0.16МПа

Расход первого оросителя 1 является расчетным значением Q_1-2 на участке l_1-2. Таким образом, падение давления на участке 1-2 составит:

Р1-2=Аd20*(Q_1-2) ² *l_1-2=1.15*(1,5)²*3=7,76м=0,078МПа

Примечание: А -см. таблицу В.1, приложение В, СП 5.13130.2009.

Давление у оросителя 2: Р₂=Р₁+Р_1-2=0,16+0,078=0.24Мпа

Расход оросителя 2: q₂=10К(Р₂)^0.5=10*0.35*(0.24)^0.5=1.715л/с

Расчетный расход на участке 1-3: Q_1-3=q₁+q₂=1,5+1,715=3,215л/с

Давление Р_2-3=А_d25*(Q_1-3) ² *l_2-3=0.306*(3.215)²*3=9,2м=0.095МПа

Давление у оросителя 3: Р₃=Р₂+Р_2-3=0,24+0,095=0,335МПа

Расход оросителя 3: q₃=10К(Р₃)^0.5=10*0.35*(0.335)^0.5=2,03л/с

Расчетный расход на участке 1-4: Q_1-4=q₁+q₂ +q₃=1,5+1,715+2,03=5,245л/с

Давление Р_3-4=А_d25*(Q_1-4) ² *l_3-4=0.306*(5,245)²*3=25,25м=0.25МПа

Потери давления на участке 3-4 при диаметре трубы 25мм очень высокие, поэтому принимаем диаметр 32мм.

Тогда Р_3-4=А_d32*(Q_1-4) ² *l_3-4=0.066*(5,245)²*3=5,4м=0.054МПа

Давление у оросителя 4: Р₄=Р₃+Р_3-4=0,335+0,054=0,39МПа

Расход оросителя 4: q₄=10К(Р₄)^0.5=10*0.35*(0.39)^0.5=2,18л/с

Расчетный расход на участке 1-а: Q_1-а=q₁+q₂ +q₃+q₄ =1,5+1,715+2,03+2,18=7,43л/с

Давление Р_4-а=А_d32*(Q_1-а) ² *l_4-а=0.066*(7,43)²*1,5=5,47м=0.05МПа

Давление в точке а: Р_а=Р₄+Р_4-а=0,39+0,05=0,44МПа

В рядке I правая ветвь несимметрична левой ветки. Удельное гидравлическое сопротивление А_а-7 правой ветви распределительного трубопровода зависит от диаметров участков трубопровода между оросителями 7-6, 6-5 и между оросителями 5 и точкой а.

Давление правой и левой ветви рядка  I в точке а должно быть равно Р_а=0,44МПа

Расход в правой ветви рядка I при давлении 0,44МПа составит: Q_а-7=(В_а-7*Р_а)^0.5,

где: В_а-7— гидравлическая характеристика правой ветви рядка I.

Примечание: Если бы левая и правая ветвь рядка I были бы симметричны, тогда бы расходы по ним были бы одинаковые. 

Давление у оросителя 5 аналогично давлению у оросителя 3, т.е. Р₅=0,335МПа.

По расходу Q^‘_5-7 определяются потери давления на участке а-5: Р_а-5=А_d32*(Q^‘_5-7) ² *l_а-5=0.066*(5.245)²*1,5=2.72м=0.03МПа

Тогда давления в точке а для правой ветви рядка I: Р^‘_а=Р₅+Р_а-5=0,335+0,03=0,365МПа

Гидравлическая характеристика правой ветви рядка I: В_а-7 =(Q_а-5 )²/Р^‘_а=(5.245)²/0,365=75,4

Расчетный расход правой части рядка I: Q_а-7=(В_а-7*Р_а)^0.5=(75,4*0,44)^0,5=5,76л/с

Общий расход рядка I: Q_а= Q_а-1 +  Q_а-7=7,43+5,76=13,2 л/с.

Т.е. истинный максимальный расход АУПТ будет составлять не 10л/с, а 13,2 л/с.

Если бы расчет проводился для дренчерной АУПТ, состоящей из нескольких рядков (схема 1), то расчет должен быть продолжен в следующем порядке:

Потери давления на участке а-б: Р_а-б=А_d40*(Q_а) ² *l_а-б=0.03*(13,2)²*3=15,68м=0.157МПа

Давление на участке получилось очень большим, поэтому увеличиваем диаметр до 50мм и пересчитываем потери:

Р_а-б=А_d50*(Q_а) ² *l_а-б=0.008*(13,2)²*3=3,8м=0.042МПа

Давление в точке б: Р_б=Р_а+Р_а-б=0,44+0,042=0,482МПа

Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка II определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка I: В_I=Q²_I/P_a=(13.2)²/0,44=396

Расход воды из рядка II : Q_II=(В_I*Рб)^0.5=(396*0,482)^0,5=13,8л/с

Общий расход двух рядков: Q_I+II= Q_I +  Q_II=13.2+13.8=27 л/с.

Расчет всех следующих рядков, если они выполнены конструктивно одинаково, проводится аналогично.

Рассмотрим результаты гидравлических расчетов, выполненных по схеме 2:

Согласно схеме защищаемая площадь 63 м², защищается оросителями 1-4 и 8-10.

По расходу Q_а=Q_1-4 определяем потери давления на участке а-б:

Р_а-б=А_d40*(Q_а) ² *l_а-б=0.03*(7,43)²*3=4,97м=0.05МПа

Давление в точке б: Р_б=Р_а+Р_а-б=0,44+0,05=0,49МПа

Так как гидравлические характеристики рядков, выполненных конструктивно одинаково, равны, характеристика рядка II определяется по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода рядка I:

В_I =(Q_I)²/Р_а=(7.43)²/0,44=125.46

Расчетный расход из рядка II: Q_II=(В_I*Р_б)^0.5=(125,46*0,49)^0,5=7,84л/с

Относительный коэффициент расходов II и I рядков: n=Q_II/Q_I=7.84/7,43=1,055

q₁₁=n*q₄=1.055*2.18=2.3л/с

Суммарный расход оросителей 8-10: Q_8-10=Q_II-q₁₁=7.84-2.3=5.54л/с

Общий расход двух рядков оросителей 1-4 и 8-10:  Q_I+II= Q_I +Q_II=7,43+5,54=12,97л/с

Итог: Таким образом более критичным по максимальному расходу, давлению и диаметру трубопровода между точками а и б является вариант, рассчитанный по гидравлической схеме 1.