firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/PVB.2021.30.01.42-53firesmi-958Research ArticleАВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ И СРЕДСТВАAUTOMATED SYSTEMS AND MEANSОб оценке эффективности спринклерной автоматической установки пожаротушенияThe efficiency assessment of an automatic sprinkler systemhttps://orcid.org/0000-0002-2769-0086ТанклевскийЛ. Т.TanklevskiyL. T.

Танклевский Леонид Тимофеевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой Высшей школы техносферной безопасности, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; главный научный сотрудник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России; РИНЦ ID: 181476; Scopus Author ID: 57192367552; ResearcherID: S-1901-2017

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29196105, г. Санкт-Петербург, Московский пр-т, 149

Leonid T. Tanklevskiy, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Department of Higher School of Technosphere Safety, Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University; Chief researcher, Saint-Petersburg University of State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters; ID RISC: 181476; Scopus Author ID: 57192367552; ResearcherID: S-1901-2017

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 196105 

tanklevskiy@gefest-spb.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1561-2483ТаранцевА. А.TarantsevA. A.

Таранцев Александр Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий лабораторией, Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наук; профессор Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий; РИНЦ ID: 664653; Scopus Author ID: 57195636448; ResearcherID: K-2087-2018

196105, г. Санкт-Петербург, Московский пр-т, 149199178, г. Санкт-Петербург, 12-я Линия Васильевского острова, 13

Alexander A. Tarantsev, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Laboratory, Solomenko Institute of Transport Problems of the Russian Academy of Science; Professor, Saint-Petersburg University of State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters; ID RISC: 664653; Scopus Author ID: 57195636448; ResearcherID: K-2087-2018

Moskovskiy Avenue, 149, Saint Petersburg, 19610512-ya Liniya Vasil’evskogo ostrova, 13, Saint Petersburg, 199178 

t__54@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9401-7206ЗыбинаО. А.ZybinaO. A.

Зыбина Ольга Александровна, д-р техн. наук, доцент Высшей школы техносферной безопасности; РИНЦ ID: 505657; Scopus Author ID: 6504571187; ResearcherID: Q-4451-2017

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Olga A. Zybina, Dr. Sci. (Eng.), Assistant Professor of Department of Higher school of Technosphere Safety; ID RISC: 505657; Scopus Author ID: 6504571187; ResearcherID: Q-4451-2017

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251

zybina_oa@spbstu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4100-1686БабиковИ. А.BabikovI. A.

Бабиков Игорь Александрович, аспирант Высшей школы техносферной безопасности; РИНЦ ID: 949758; Scopus Author ID: 57205082476; ResearcherID: S-5502-2017

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Igor A. Babikov, Graduate Student of Department of Higher School of Technosphere Safety; ID RISC: 949758; Scopus Author ID: 57205082476; ResearcherID: S-5502-2017

Polytechnicheskaya St., 29, Saint Petersburg, 195251

babikovia@gmail.comСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствийРоссияPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic University; Saint-Petersburg University of State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural DisastersRussian FederationСанкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий; Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко Российской академии наукРоссияSaint-Petersburg University of State Fire Service of the Ministry of the Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters; Solomenko Institute of Transport Problems of the Russian Academy of ScienceRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation2021020320213014253Copyright © Танклевский Л.Т., Таранцев А.А., Зыбина О.А., Бабиков И.А., 20212021Танклевский Л.Т., Таранцев А.А., Зыбина О.А., Бабиков И.А.Tanklevskiy L.T., Tarantsev A.A., Zybina O.A., Babikov I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/958Введение

Введение. Ввиду случаев неэффективного срабатывания спринклерных автоматических установок пожаротушения (АУП), спроектированных в соответствии с действующими нормами, возникает необходимость решения трех задач: 1) выявления причин неэффективного срабатывания; 2) экспертизы смонтированных АУП на предмет успешного срабатывания при пожаре; 3) формулирования необходимых рекомендаций проектировщикам АУП. Эти задачи могут быть решены на основе разработанного Приложения В к новому СП 485.13130.2020.

Верхняя критическая высота установки сприклеров. На основе известных моделей развития пожара и динамики нагрева колбы спринклера АУП установлено, что существует предельная высота помещения, превышение которой не позволяет спринклерам активироваться своевременно. Это приводит к запаздыванию срабатывания АУП, вследствие чего площадь пожара превышает защищаемую спринклером площадь.

Допустимая высота установки сприклеров. Анализ сценариев пожара и полученные модели нагрева колбы позволяют с большей достоверностью определить возможность своевременного срабатывания АУП. Это, в свою очередь, позволяет решить три вышеперечисленные задачи.

Активация спринклеров от дифференциального теплового извещателя. В случае, когда для данного помещения установлено, что использование АУП с активацией спринклеров от теплового разрушения колбы неэффективно, рассмотрена возможность принудительной активации АУП от дифференциального теплового извещателя, реагирующего на скорость роста температуры в помещении. На основе полученных соотношений определена возможная высота помещений, защищаемых АУП с такими извещателями.На примере выставочного зала показана возможность решения задач выявления причины неэффективного срабатывания АУП, экспертизы смонтированных АУП и рекомендаций проектировщикам.

Выводы

Выводы. С использованием Приложения В к новому СП 485.13130.2020 и приведенных моделей становится возможным решить вышеперечисленные задачи.

Introduction

Introduction. Сases of ineffective activation of automatic sprinkler fire-fighting systems (AFFS), designed pursuant to current standards, have made it necessary to address the following three issues: a) identification of reasons for ineffective activation; b) examination of AFFS systems to ensure their successful activation in case of fire; c) making a list of recommendations for AFFS designers. These issues can be resolved with reference to Appendix B to new SP (Construction Regulations) 485.13130.2020.

Maximal critical height of sprinkler placement. Models of fire development were used to design the roof height limit and the AFFS bulb heating time. If the ceiling height exceeds the limit value, sprinklers cannot be activated in a timely manner. This leads to delays in the AFFS activation, and, as a result, the fire area exceeds the one safeguarded by the sprinkler.

Acceptable sprinkler height. The analysis of fire scenarios and bulb heating models allows to more accurately project the feasibility of timely AFFS activation. This, in turn, allows to solve the three above listed problems.

Using a differential heat detector to activate sprinklers. If it is established that the use of the AFFS, activating sprinklers by means of thermal destruction of a bulb, is ineffective in a given room, the feasibility of forced AFFS activation using a differential heat detector responding to the temperature rise in a room may be considered. The ratios, thus obtained, are applied to identify the acceptable height of premises protected by the AFFS equipped with such detectors. Problem solutions, including the identification of the reason for the ineffective operation of the AFFS, examination of the AFFS in operation, and provision of recommendations to designers, are demonstrated using the exhibition hall as an example.

Conclusions

Conclusions. The above-mentioned problems are resolvable with the help of Appendix B to new Construction Regulations 485.13130.2020 and the above models.

пожароросительнагрев колбы спринклеракритическая высотапринудительная активацияfiresprinkler systemsprinkler bulb heatingcritical heightforced activationReferencesТанклевский Л.Т., Бабиков И.А., Таранцев А.А., Зыбина О.А. Об уточненной оценке координат очага пожара в помещении // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 3. С. 33–43. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.03.33-43Tanklevskiy L.T., Babikov I.A., Tarantsev A.A., Zybina O.A. On a more precise assessment of coordinates of the seat of fire in the premises. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2020; 29(3):33-43. DOI: 10.18322/PVB.2020.29.03.33-43 (rus).Таранцев А.А., Танклевский Л.Т., Снегирев А.Ю., Цой А.С., Копылов С.Н., Мешман Л.М. Оценка эффективности спринклерной установки пожаротушения // Пожарная безопасность. 2015. № 1. С. 72–79.Tarantsev A.A., Tanklevskiy L.T., Snegirev A.Yu., Tsoy A.S., Kopylov S.N., Meshman L.M. Assessment of the sprinkler installation efficiency. Fire Safety Journal. 2015; 1:72-79. (rus).Бабиков И.А., Танклевский А.Л., Таранцев А.А. О способе определения группы принудительно активируемых оросителей при возникновении пожара в помещении // Проблемы управленния рисками в техносфере. 2019. № 3 (51). С. 34–41.Babikov I.A., Tanklevsky A.L., Tarantsev A.A. Determination method of sprinklers with electrical activation in case of internal fire. Risk Management Challenges in the Technosphere. 2019; 3(51):34-41. (rus).Tanklevskiy L., Tsoy A., Snegirev A. Electrically controlled dynamic sprinkler activation: computational assessment of potential efficiency // Fire Safety Journal. 2017. Vol. 91. Рp. 614–623. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.04.019Tanklevskiy L., Tsoy A., Snegirev A. Electrically controlled dynamic sprinkler activation computational assessment of potential efficiency. Fire Safety Journal. 2017; 91:614-623. DOI: 10.1016/j.firesaf.2017.04.019Tanklevskiy L., Vasiliev M., Meshman L., Snegirev A., Tsoi A. A novel methodology of electrically controlled sprinkler activation // Proceedings of the 13th International conference Interflam 2013. London, 2013. Pp. 503–508.Tanklevskiy L., Vasiliev M., Meshman L., Snegirev A., Tsoi A. A novel methodology of electrically controlled sprinkler activation. Proceedings of the 13th International conference Interflam 2013. London, 2013; 503-508.Tsoi A., Snegirev A., Tanklevskiy L., Sheinman I. Flame suppression by water sprays: exploring capabilities and failures of FDS // Proceedings of the Seventh International Seminar Fire and Explosion Hazards. Research Publ., 2013. Pp. 482–491. DOI: 10.3850/978-981-07-5936-0_07-05Tsoi A., Snegirev A., Tanklevskiy L., Sheinman I. Flame suppression by water sprays: exploring capabilities and failures of FDS. Proceedings of the Seventh International Seminar Fire and Explosion Hazards. Research Publ., 2013; 482-491. DOI: 10.3850/978-981-07-5936-0_07-05Xin Yibing, Burchesky K., de Vries J., Magistrale H., Zhou X., D’Aniello S. SMART sprinkler protection for highly challenging fires — Part 1: System design and function evaluation // Fire Technology. 2016. Vol. 53. No. 5. Рр. 1847–1884. DOI: 10.1007/s10694-017-0662-2Xin Yibing, Burchesky K., de Vries J., Magistrale H., Zhou X., D’Aniello S. SMART sprinkler protection for highly challenging fires — Part 1: System design and function evaluation. Fire Technology. 2016; 53(5):1847-1884. DOI: 10.1007/s10694-017-0662-2Груданова О.В., Таранцев А.А., Королева Л.А. Об экономической оценке двух путей модернизации автоматических установок пожаротушения // Проблемы управления рисками в техносфере. 2007. № 1. С. 38–42.Grudanova O.V., Tarantsev A.A., Koroleva L.A. On the Economic Assessment of the Two Ways of Retrofitting Automatic Fire Extinguishing Units. Risk management challenges in the technosphere. 2007; 1:38-42. (rus).Kopylov S., Tanklevskiy L., Vasilev M., Zima V., Snegirev A. Advantages of electronically controlled sprinklers (ECS) for fire protection of tunnels // Proceedings from the Fifth International Symposium on Tunnel Safety and Security, New York, USA, March 14-16, 2012. Vol. 1. SP Technical Research Institute of Sweden, 2012. Pp. 87–92. URL: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:962674/FULLTEXT01.pdf#page=88Kopylov S., Tanklevskiy L., Vasilev M., Zima V., Snegirev A. Advantages of electronically controlled sprinklers ECS for fire protection of tunnels. Proceedings from the Fifth International Symposium on Tunnel Safety and Security, New York, USA, March 14-16, 2012. Vol. 1. SP Technical Research Institute of Sweden, 2012; 87-92. URL: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:962674/FULLTEXT01.pdf#page=88Мешман Л.М., Цариченко С.Г., Былинкин В.А., Алешин В.В., Губин Р.Ю. Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения / под общ. ред. Н.П. Копылова. М. : ВНИИПО МЧС РФ, 2002. 413 с.Meshman L.M., Tsarichenko S.G., Bylinkin V.A., Aleshin V.V., Gubin R.Yu. Design of water and foam automatic fire extinguishers / N.P. Kopylov (ed.). Moscow, VNIIPO MCHS RF, 2002; 413. (rus).Собурь С.В. Установки пожаротушения автоматические : справочник. 3-е изд. с изм. М. : Спецтехника, 2003. 400 с.Sobur S.V. Automatic fire extinguishers : a reference book. 3rd ed., changes. Moscow, Spetstekhnika Publ., 2003; 400. (rus).Сафронов В.В., Аксенова Е.В. Выбор и расчет параметров установок пожаротушения и сигнализации. Орел : ОрлГТУ, 2004. 57 с.Safronov V.V., Aksenova E.V. Selection and calculation of fire extinguishing and signalling installations. Orel, OrlGTU, 2004; 57. (rus).Храпский С.Ф., Стариков В.И., Рысев Д.В. Производственная и пожарная автоматика. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2013. 152 с.Khrapskii S.F., Starikov V.I., Rysev D.V. Production and fire automation. Omsk, OmGTU Publ., 2013; 152. (rus).Воронков О.Ю. Расчет, монтаж и эксплуатация автоматических установок пожаротушения. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2016.Voronkov O.Iu. Design, installation and operation of automatic fire extinguishers. Omsk, OmGTU Publ., 2016. (rus).Илюшов Н.Я. Автоматические установки пожаротушения. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2016. 134 с.Iliushov N.Ia. Automatic fire extinguishing installations. Novosibirsk, NGTU Publ., 2016; 134. (rus).Alpert R.L. Ceiling jet flows // SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd ed. NFPA, 2002. Pp. 2–31.Alpert R.L. Ceiling jet flows. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. 3rd Ed NFPA. 2002; 2-31.Абраков Д.Д., Бородин А.А., Булатова В.В., Корнилов А.А., Шнайдер А.В. Экспериментальная оценка инерционности спринклерных оросителей // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности». 2013. № 1 (47). URL: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2013-1/0301-13.ttb.pdfAbrakov D.D., Borodin A.A., Bulatova V.V., Kornilov A.A., Shnaider A.V. Experimental evaluation of sprinklers inertia. Technology of Technosphere Safety. 2013; 1(47). URL: http://agps-2006.narod.ru/ttb/2013-1/03-01-13.ttb.pdf (rus).Васильева М.С., Зорина К.В., Ремез А.С. Исследование возможности применения агрегатно-модульных установок пожаротушения ТРВ // Безопасность в чрезвычайных ситуациях : сб. науч. тр. Всеросс. науч.-практ. конф. СПб. : СПбПУ, 2018. С. 215–219. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=37007468&Vasil’eva M.S., Zorina K.V., Remez A.S. Investigation of the possibility of using aggregate-modular water mist fire extinguishing systems. Safety in emergency situations: collection of scientific papers of the All-Russian scientific and practical conference. Saint Petersburg, SPbPU, 2018:215-219. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=37007468& (rus).Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of a simplified pyrolysis model to predict fire development in rack storage facilities // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1107. P. 042012. DOI: 10.1088/1742-6596/1107/4/042012Application of a simplified pyrolysis model to predict fire development in rack storage facilities. Journal of Physics: Conference Series. 2018; 1107:042012. DOI: 10.1088/1742-6596/1107/4/042012Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Fire growth in a high-rack storage // Proceedings of the Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. 21–26 April 2019, Saint Petersburg, Russia. Saint Petersburg, 2019. Pp. 796–807. URL: https://elib.spbstu.ru/dl/2/k19-70.pdf/info DOI: 10.18720/spbpu/2/k19-70Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Fire growth in a high-rack storage. Proceedings of the Ninth International Seminar on Fire and Explosion Hazards. 21–26 April 2019, Saint Petersburg, Russia. Saint Petersburg, 2019; 796-807. URL: https://elib.spbstu.ru/dl/2/k19-70.pdf/info DOI: 10.18720/spbpu/2/k19-70Drysdale D. An introduction to fire dynamics. John Wiley and Sons, Chichester, 1985. 424 p.Drysdale D. An Introduction to Fire Dynamics. Chichester, John Wiley and Sons Publ., 1985; 424.Snegirev A., Tanklevskiу L. The macrokinetics of indoor fire // High Temperature. 1998. Vol. 36. No. 5. Pp. 737–743.Snegirev A., Tanklevskiу L. The macrokinetics of indoor fire. High Temperature. 1998; 36(5):737-743.Snegirev A., Tanklevskiу L. Numerical simulation of turbulent convection of gas indoors in the presence of a source ofignition // High Temperature. 1998. Vol. 36. No. 6. Pp. 949–959.Snegirev A., Tanklevskiu L. Numerical simulation of turbulent con-vection of gas indoors in the presence of a source ofignition. High Temperature. 1998; 36(6):949-959.Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of the thermal pyrolysis model to predict flame spread over continuous and discrete fire load // Fire Safety Journal. 2019. Vol. 108. Р. 102825. DOI: 10.1016/j.firesaf.2019.102825Markus E., Snegirev A., Kuznetsov E., Tanklevskiy L. Application of the thermal pyrolysis model to predict flame spread over continuous and discrete fire load. Fire Safety Journal. 2019. 108:102825. DOI: 10.1016/j.firesaf.2019.102825Маркус Е.С., Снегирев А.Ю., Кузнецов Е.А., Танклевский Л.Т., Аракчеев А.В. Численное моделирование распространения пламени по дискретной совокупности горючих материалов // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2019. Т. 28. № 4. С. 29–41. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.04.29-41Markus E.S., Snegirev A.Yu., Kuznetsov E.A., Tanklevskiy L.T., Arakcheev A.V. Simulation of flame spread over discrete fire load. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2019; 28(4):29-41. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.04.29-41 (rus).Маркус Е.С., Кузнецов Е.А., Снегирев А.Ю. Естественно-конвективное турбулентное диффузионное пламя у вертикальной поверхности // Физика горения и взрыва. 2018. № 3 (54). С. 36–46. DOI: 10.15372/FGV20180304Markus E.S., Kuznetsov E.A., Snegirev A.Yu. Natural buoyant turbulent diffusion flame near a vertical surface. Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2018; 54(3):284-293. DOI: 10.15372/FGV20180304 (rus).Snegirev A., Markus E., Kuznetsov E., Harris J., Wu T. On soot and radiation modeling in buoyant turbulent diffusion flames // Heat and Mass Transfer. 2018. Vol. 54. No 8. P. 2275–2293. DOI: 10.1007/s00231-017-2198-xSnegirev A., Markus E., Kuznetsov E., Harris J., Wu T. On soot and radiation modeling in buoyant turbulent diffusion flames. Heat and Mass Transfer. 2018. 54(8):2275-2293. DOI: 10.1007/s00231017-2198-x (rus).Снегирев А.Ю., Коковина Е.С., Цой А.С., Талалов В.А., Степанов В.В. Интеграция моделей турбулентного пламени и пиролиза горючего материала: горение термопластиков // Труды XXXI Сибирского теплофизического семинара. 17–19 ноября 2014 г., Новосибирск. C. 226–233.Snegirev A.Yu., Kokovina E.S., Tsoi A.S., Talalov V.A., Stepanov V.V. Integration of models of turbulent flame and pyrolysis of combustible material: combustion of thermoplastics. Proceedings of the XXXI Siberian Thermophysical Seminar. November 17-19, 2014, Novosibirsk. 226-233. (rus).Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. 3-е изд., перераб. М. : Наука, 1967. 368 с.Demidovich B.P., Maron I.A., Shuvalova E.Z. Numerical methods of analysis. 3rd ed., rev. Moscow, Nauka Publ., 1967; 368. (rus).СИТИС-СПН-1. Пожарная нагрузка. Справочник. Редакция 3 от 20.06.2014. 2014. 51 с.CITIS-SPN-1. Fire load. Directory. 3rd edition dated June 20, 2014. 2014; 51. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.