st. kpt. gr iż. Przeysław Kubica Wyzaczaie czasu retecji gazu gaśiczego 1 Cel ćwiczeia Cele ćwiczeia jest: a) wykoaie testu szczelości poieszczeia etoą wetylatora rzwiowego (ag. oor fa test); b) a postawie wyików testu wyzaczeie spoziewaego czasu retecji gaśiczego w poieszczeiu (ag. retetio tie lub hol tie); c) ocea czy poieszczeie baae zapewia wyagay czas retecji. 2 Wprowazeie Gaszeie pożarów za poocą gazów gaśiczych charakteryzuje ajiejszyi stratai związayi z ziałaie śroka gaśiczego, spośró wszystkich współcześie zaych śroków gaśiczych. Z tego wzglęu gazy gaśicze zajują zastosowaie przee wszystki ta, gzie główą wartość staowi przechowywae ieie serwerowie, archiwa, uzea. Powszechy przypakie jest stosowaie gazów gaśiczych w stałych urzązeiach gaśiczych gazowych (SUG-gazowych), ziałających przez całkowite wypełieie chroioego poieszczeia. SUG-gazowe posiaają gaz gaśiczy zagazyoway w butlach po ciśieie, które połączoe są z rurociągie zakończoy yszai. Wyłaowaie gazu astępuje autoatyczie po wykryciu pożaru przez czujki pożarowe lub ręczie, poprzez wciśięcie przycisku Start Gaszeia. Dysze wylotowe są obierae i rozieszczae w taki sposób, aby po wyłaowaiu astąpiło rówoiere rozprowazeie gazu gaśiczego i uzyskaie stężeia projektowego w całej chroioej przestrzei. Gaz gaśiczy zieszay w stężeiu projektowy z powietrze tworzy tzw. ieszaię gaśiczą. Stężeie projektowe c p (ag. esig cocetratio) to stężeie objętościowe gazu gaśiczego w powietrzu, które powio osiągięte w zabezpieczay poieszczeiu po wyłaowaiu. Stężeia projektowe określae są iywiualie la każego gazu gaśiczego, la poszczególych grup ateriałów. Stężeia projektowe są zazwyczaj o 20%-30% wyższe o stężeń gaszących. Stężeie gaszące (ag. extiguishig cocetratio) to ajiższe stężeie gazu gaśiczego, przy który gasą płoieie. Stężeie gaszące wyzaczae jest w roze baań eksperyetalych. 1
Mechaizy gaśicze aktualie stosowaych gazów gaśiczych polegają a: a) obiżeiu stężeia tleu w poieszczeiu gazy obojęte (azot, argo, argoit, ierge), lub b) bąź fizyczy i/lub cheiczy oziaływaiu a płoień chlorowcopochoe węglowoorów (FM200, Novec 1230). Przy gaszeiu gazai efekt chłozeia paliwa lub źróła zapłou występuje w stopiu argialy. Jeżeli stężeie gazu gaśiczego w chroioej przestrzei obiży się zbyt szybko, to istieje ożliwość powstaia wtórego pożaru. Stą poieszczeia zabezpieczae gazai powiy być a tyle szczele, by ostateczie ługo utrzyać wyagae stężeie gazu gaśiczego, a określoych wysokościach poieszczeia, czyli zapewić wyagay czas retecji. Czas retecji (ag. retetio tie lub hol tie) to czas utrzyywaia stężeia gazu gaśiczego w poieszczeia powyżej ustaloego stężeia iialego c i a ustaloych wysokościach. Wartość c i oraz wysokości a których a być utrzyae zależą o przyjętej ory projektowej. Czas retecji gazu w poieszczeiu oża określić a wa sposoby: 1) wyłaować gaz gaśiczy o poieszczeia chroioego i zierzyć ziay stężeia gazu w czasie a opowieich wysokościach, 2) wykoać test szczelości etoą wetylatorów rzwiowych i a postawie wyików testu aalityczie wyzaczyć ziay stężeia gazu gaśiczego w czasie a opowieich wysokościach poieszczeia. Pierwsza etoa jest przee wszystki kosztowa, ie jest zalecaa przez ory i stą stosuje się ją sporayczie. 3 Moele wypływu gazu z poieszczeia 3.1 Założeia o oelu Aalizy poszczególych oeli okoao la przypaku gazów gaśiczych cięższych o powietrza. Z gazów lżejszych o powietrza obecie stosoway jest tylko azot. Moele la gazów lżejszych różią się po wzglęe kieruku przepływu gazu wewątrz kubatury chroioej, co przekłaa się a pewe różice w proceurach obliczeiowych. W celu aalityczego wyzaczeia czasu retecji, ależy zgroazić opowieie ae wejściowe a astępie posłużyć się właściwy oele wypływu gazu z poieszczeia. 2
Dae wejściowe o oelu staowią: a) charakterystyka ieszczelości w poieszczeiu uzyskaa a postawie testu szczelości; b) rozieszczeie ieszczelości w poieszczeiu; c) wyiary poieszczeia; ) gęstość i stężeie gazu gaśiczego. Obecie stosowae są astępujące oele: a) oel z ostrą graicą rozziału ięzy ieszaią gaśiczą a apływający czysty powietrze, obiżającą się w czasie retecji (Rys. 1). Moel stosoway w orie NFPA 2001:2008; b) oel z szeroką graicą rozziału ięzy ieszaią gaśiczą a apływający czysty powietrze, rozszerzającą się w czasie retecji (Rys. 2). Moel stosoway w orach PN EN 15004-1:2008 oraz ISO 14520-1:2006; c) oel z jeoroą ieszaią gaśiczą w całej przestrzei chroioej, gzie wraz z upływe czasu aleje stężeie gazu gaśiczego w ieszaiie. Moel stosoway w PN EN 15004-1:2008, ISO 14520-1:2006 oraz NFPA 2001:2008, po warukie występowaia wyuszoego ieszaia gazów w kubaturze chroioej, p. za poocą kliatyzatorów. c = 0 ; = 0 c = 0 ; = 0 c = c p; = c = c p; = h=h 0 h(t) h(t) c = c p; = t o t 1 t 2 Rys. 1. Scheat oelu z ostrą graicą rozziału, gzie t 0 oet po wyłaowaiu gazu; t,< t 2 alsze chwile po wyłaowaiu gazu; h(t) ziea w czasie wysokość ieszaiy gaśiczej zapewiająca skuteczą ochroę, c stężeie gazu gaśiczego, c p stężeie projektowe; gęstość ieszaiy gaśiczej; 0 gęstość powietrza. 3
c = 0 c = 0 c =0,85 c p c = c p c = c p; = h e =H 0 h e (t) c = c p; = c =0,85 c p c = c p h e (t) c = c p; = t o t 1 t 2 Rys. 2. Scheat oelu z szeroką graicą rozziału, gzie t 0 oet po wyłaowaiu gazu; t,< t 2 alsze chwile po wyłaowaiu gazu; h e (t) ziea w czasie wysokość ieszaiy gaśiczej zapewiająca skuteczą ochroę, ierzoa o poziou a który stężeie gazu wyosi ie iej iż 0,85 c p, c stężeie gazu gaśiczego, c p stężeie projektowe; gęstość ieszaiy gaśiczej; 0 gęstość powietrza. c = c p; = c (t) ; (t) c (t) ; (t) H 0 H 0 H 0 t o t 1 t 2 Rys. 3. Scheat oelu z jeoroą ieszaią gaśiczą w całej przestrzei chroioej, gzie t 0 oet po wyłaowaiu gazu; t,< t 2 alsze chwile po wyłaowaiu gazu; h 0 wysokość poieszczeia, c(t) ziee w czasie stężeie gazu gaśiczego, c p stężeie projektowe; gęstość ieszaiy gaśiczej; (t) ziea w czasie gęstość ieszaiy gaśiczej. 4
We wszystkich oelach zakłaa się, że przepływ gazu przez ieszczelości astępuje wskutek różicy ciśień po obu stroach ieszczelości, czyli wewątrz i a zewątrz poieszczeia. W rozważaych zagaieiach różica ciśień jest wyikie różicy gęstości ieszaiy gaśiczej wewątrz poieszczeia i otaczającego powietrza oraz wysokości ieszaiy gaśiczej. v ap (t) ΔP góre (t)=( - 0 )g(h gr (t) H p (t)) c = 0 ; = 0 P wew (t) P zew c = c p; = H 0 H gr (t) H p (t) v wyp (t) t 1 ΔP ole (t)=( - 0 )gh p (t) Rys. 4 Rozkła ciśień w oelu z ostrą graicą rozziału. Ozaczeia: v ap (t) struień apływającego powietrza; v wyp (t) struień wypływającej ieszaiy gaśiczej; H 0 wysokość poieszczeia, H gr wysokość graicy ięzy ieszaią gaśiczą a powietrze; H p wysokość płaszczyzy eutralej (jeakowych ciśień); P wew rozkła ciśień wewątrz poieszczeia; P zew rozkła ciśień a zewątrz poieszczeia. Przepływ objętościowy gazów przez przegroy poieszczeia wyraża się poiższy rówaie: gzie: ν struień objętościowy przepływającego gazu; Δp różica ciśień po obu stroach ieszczelości, ziea w czasie zależa o wysokości ieszaiy gaśiczej; gęstość przepływającego gazu;. 2p v A wykłaik zależy o charakterystyki ieszczelości, uzyskiway z a postawie testu szczelości, typowe wartości 0,48 0,85; α współczyik, zależy o charakterystyki otworu, uzyskiway z testu szczelości; A powierzchia otworu (ieszczelości). 5 (1)
6 Struień powietrza apływającego w aej chwili opisuje rówaie: (2) gzie: α g współczyik la otworów w górej części poieszczeia; A g powierzchia otworów w górej części poieszczeia. Struień ieszaiy gaśiczej wypływającej w aej chwili opisuje rówaie: (3) gzie: α współczyik la otworów w olej części poieszczeia; A powierzchia otworów w olej części poieszczeia. Korzystając z rówości struieia powietrza apływającego i wypływającego o poieszczeie, po wyorębieiu z rówań (2) i (3) wielkości H p i przekształceiu, otrzyuje się rówaie zależości struieia wypływającego o czasu: (4) gzie: H gr (t) ziea w czasie wysokość graicy rozziału; k stała upraszczająca. Poieważ struień wypływającej ieszaiy gaśiczej jest rówy struieiowi opaaia ieszaiy w poieszczeiu, prękość opaaia ieszaiy przyjuje postać rówaia różiczkowego: (5) gzie: A p przekrój poprzeczy poieszczeia. p gr g g g g ap H H g A p A v 0 0 0. ) ( ) 2( 2 p wyp H g A p A v ) ( ) 2( 2 0. gr g g gr wyp t H k A A t gh A t v 1 1 0 0. )) ( ( 1 ) ( ) 2( ) ( p gr p wyp gr A t H k A t v t t H 1 )) ( ( ) ( ) (
Rozwiązując rówaie (5), z uwzglęieie oatkowych czyików jak p. ciśieie początkowe paujące w poieszczeiu, otrzyuje się wzór uożliwiający obliczeie czasu, po który astąpi spaek graicy ieszaiy gaśiczej o określoego poziou. 3.2 Obliczaie czasu retecji wg oelu z ostrą graicą (zgoie z NFPA 2001) Stałe upraszczające. Stała k 2 : gzie: k 2 0 k1 2 k 1, współczyiki charakteryzujące ieszczelości w poieszczeiu, uzyskiwae a postawie testu szczelości. (6) Stała k 3 : gzie: F stosuek powierzchi ieszczelości w olej części poieszczeia o całkowitej powierzchi ieszczelości. 0 k 3 1/ 2g 0 F 1 F (7) Stała k 4 : gzie: p k 4 1/ P p wstępa różica ciśień ięzy chroioy poieszczeie a otoczeie, utrzyująca się oralych warukach użytkowaia, bęące wyikie p. pracy kliatyzacji, różicy teperatur itp. Wartość P p ierzoa jest jako aksyala różica ięzy pukte oiesieia wewątrz i a zewątrz poieszczeia. W szczególości, jeżeli po połogą poiesioą pauje aciśieie, związae z awiewe po kliatyzacyjy, wówczas ależy okoać poiaru tego aciśieia wzglęe otoczeia. Do obliczeń przyjuje się wartość bezwzglęą. Ciśieie wstępe ie oże przekraczać 25% ciśieia koluy ieszaiy gaśiczej, obliczoej wg wzoru (9). 2 P 0 F 1 F (8) P gh 0 0 (9) 7
P aksyale ciśieie wywierae przez słup ieszaiy gaśiczej, w chwili tuż po wyłaowaiu, gy kubatura o pełej wysokości (H 0 ) wypełioa jest ieszaią gaśiczą. Jeżeli P p > 0,25 P, wówczas ależy pojąć ziałaia reukujące wartość ciśieia wstępego. W przeciwy przypaku utrzyaie żąaego czasu retecji jest ało prawopoobe. Gęstość ieszaiy gaśiczej : gzie: g gęstość gazu gaśiczego; 0 gęstość powietrza (1,205 kg/ 3 ); c p stężeie projektowe gazu gaśiczego. g cp 100 0 100 c 100 p (10) Czas utrzyywaia ieszaiy gaśiczej o wysokości H gr : Rozwiązując rówaie (5) i wprowazające stałe upraszczające k 2, k 3, k 4, otrzyuje się wzór w postaci: gzie: t czas; H gr wysokość, a której bęzie graica rozziału po czasie t; V kubatura poieszczeia; H 0 wysokość poieszczeia. F stosuek ieszczelości w olej części poieszczeia o całkowitej powierzchi ieszczelości t V H 1 k H k k H k 3 0 4 0 1 ) 2 3 ( k Fk 3 gr 1 4 (11) 8
Aalizując wzory (6) o (11) stwierza się, że a czas retecji ają wpływ astępujące wielkości: a) wysokość graicy rozziału H gr i wyżej przyjęta zostaie wysokość graicza, ty krótszy czas retecji (aleje liczik rówaia (11)); b) współczyiki charakteryzujące ieszczelości k 1, i większa powierzchia ieszczelości, ty większe wartości współczyików, a krótszy czas retecji (rośie wartość stałej k 2 zajującej się w iaowiku rówaia (11)); c) geoetria poieszczeia V/H 0 i iejszy stosuek objętości o wysokości poieszczeia ty krótszy czas retecji, ajbarziej iekorzyste są przypaki poieszczeń wysokich o iewielkiej powierzchi połogi; ) różica gęstości ieszaiy gaśiczej i powietrza ( - 0 ) różica ta trua jest ziterpretowaia w prosty sposób a postawie rówaia (11), poieważ występuje poprzez stałe k 3 i k 4 zarówo w iaowiku, jak i w licziku wyrażeia. Natoiast z rówań (2) i (3) jeozaczie wyika, że jeżeli różica ta bęzie alała, to struieie apływającego i wypływającego gazu bęą rówież alały, a ty say czas retecji bęzie wzrastał. e) stężeie projektowe gaz gaśiczego c p stężeie projektowe wpływa a gęstość ieszaiy gaśiczej zgoie z rówaie (10). I większe stężeie projektowe, ty większa różica ( - 0 ), co przekłaa się a krótszy czas retecji. f) stosuek ieszczelości w olej części poieszczeia o całkowitej powierzchi ieszczelości F ituicyjie jest zrozuiałe, że ajbarziej iekorzysty rozkła ieszczelości występuje, gy połowa ieszczelości jest górej części poieszczeia a połowa w olej. Potwierzeie powyższego oża uzyskać postawiając wartości poszczególe F o rówaia (11), la ustaloych pozostałych wartości (rys. 5). Przy korzysty rozkłazie ieszczelości ożliwe jest awet poa 3-krote wyłużeie czasu retecji. W praktyce jeak truo jest oszacować, jaki procet ieszczelości zajuje się w olej części poieszczeia, stą przyjoway jest wariat ajiej korzysty, tj. rozkła 50%-50%. 9
t Rys. 5. Wykres zależości czasu retecji o stosuku ieszczelości w olej części poieszczeia o całkowitej powierzchi ieszczelości F g) wstępa różica ciśień P p jeżeli wartość P p > 0 wówczas ciśieie wstępe bęzie przyspieszało wypływ ieszaiy gaśiczej i astąpi skróceie czasu retecji. Nora NFPA 2001 ie wprowaza rozróżieia ięzy aciśieie i pociśieie paujący w poieszczeiu, w rówaiu (8) wprowazoo wartość bezwzglęą. Postawiając o rówaia (11) zieą P p, przy ustaloych pozostałych wartościach uzyskuje się wykres o kształcie przestawioy a rys. 6. t P p Rys. 6. Wykres zależości czasu retecji o wstępej różicy ciśień. 10
3.3 Obliczaie czasu retecji wg oelu z szeroką graicą (zgoie z PN EN 15004:2008) Zarówo postawy teoretycze, jak i oświaczeia praktycze owozą, że ostra graica rozziału ięzy apływający powietrze a opaającą ieszaią gaśiczą, jest ieożliwa. W rzeczywistości astępuje przeieszaie obu warstw i ziay stężeia gazu gaśiczego astępują stopiowo o stężeia projektowego o zera, iąc ku górze. Przeieszaie astępuje a skutek: a) yfuzji; b) eergii kietyczej gazu aaej cząsteczko gazu w oecie wyłaowaia; c) kowekcyjych ruchów powietrza (gaz gaśiczy oecie wyłaowaia ulega ochłozeiu wskutek rozprężeia i/lub ziay stau skupieia, poato zazwyczaj w poieszczeiach występują źróła ciepła powoujące kowekcje gazów p. pracujące urzązeia elektrycze). W wyiku przeieszaia się gazów astępują wa zjawiska, przekłaające się a szybsze obiżaie poziou ieszaiy gaśiczej: 1. yfuzja gazu ku górze skutkująca obiżeie stężeia w ieszaiie gaśiczej; 2. wzrost ciśieia hyrostatyczego a ieszaią gaśiczą skutkujący szybszy obiżaie jej poziou, w porówaiu o przypaku, gy a ieszaią jest tylko powietrze. c = 0 c = 0 c =0,85 c p yfuzja kowekcja wiry h sg (t) P sg (t) c = c p H e (t) ieszaia gaśicza: c = c p; = P(H e )=P(H gr ) H gr (t) c = c p h e (t) c = c p; = Rys. 7. Porówaie zachowaia gazu w oelu z ostrą graicą i szeroką graicą rozziału. 11
Metoyka prowazeia obliczeń jest pooba o etoyki la oelu z ostrą graicą, za wyjątkie wyszczególioych poiżej zia. Do określeia czasu po jaki a zaaej wysokości H gr zostaie osiągięte stężeie iiale c i, stosowae jest rówaie (11), przy czy w iejsce H gr ależy wprowazić tzw. wysokość ekwiwaletą H e. H e jest wysokością przy której ciśieie hyrostatycze ieszaiy oraz warstwy graiczej a ią, jest takie sao jak ciśieie ieszaiy o wysokości H gr w oelu z ostrą graicą. H e H 0 ( H 0 H gr c ) 2c p i (12) W praktyce wartość H e jest większa o H gr. Przyjęcie H e w iejsce H gr powouje zacze skróceie czasu retecji, poieważ pozio o którego ierzoy jest czas retecji zajuje się wyżej. Stą czas retecji wyzaczoy a postawie oelu z szeroką graicą, jest krótszy w stosuku o oelu z ostrą graicą. Stała k 4 : gzie: p k 4 1/ 2P F 1 F P p wstępa różica ciśień ięzy chroioy poieszczeie a otoczeie, utrzyująca się oralych warukach użytkowaia, bęące wyikie p. pracy kliatyzacji, różicy teperatur itp. Wartość P p ierzoa jest jako różica ięzy stały pukte oiesieia wewątrz poieszczeia, a ciśieie a zewątrz poieszczeia u góry, oraz a zewątrz poieszczeia a ole. 0 (8) P p P zew_ ół P zew_ góra (9) ΔP zew_oł różica ięzy ciśieie w stały pukcie oiesieia wewątrz poieszczeia, a ciśieie a zewątrz przy olych ieszczelościach; ΔP zew_góra różica ięzy ciśieie w stały pukcie oiesieia wewątrz poieszczeia, a ciśieie a zewątrz przy górych ieszczelościach. h) wstępa różica ciśień P p jeżeli w górej części poieszczeia pauje aciśieie wzglęe otoczeia (ΔP zew_góra > 0) a w olej pociśieie 12
(ΔP zew_ół < 0), wówczas zgoie z (9) P p < 0, a paujący ukła ciśień bęzie przeciwziałał wypływowi ieszaiy gaśiczej z poieszczeia zasysaie powietrza ołe i wyuch górą. Jeżeli P p > 0 wówczas ciśieie wstępe bęzie przyspieszało wypływ ieszaiy gaśiczej i astąpi skróceie czasu retecji. 3.1 Obliczaie czasu retecji wg oelu z ciągły ieszaie gazów (zgoie z PN EN 15004:2008) Jeżeli w zabezpieczay poieszczeiu pracują urzązeia powoujące ciągłe, wyuszoe ieszaie gazów (p. kliatyzatory), wówczas, w czasie retecji, stężeie zieia się jeakowo a całej wysokości poieszczeia. W iarę upływu czasu stężeie gazu gaśiczego ziejsza się, aż o wyrówaia gęstości ieszaiy gaśiczej wewątrz przestrzei chroioej i gęstości otaczającego powietrza. Czas retecji w przypaku gazów gaśiczych cięższych o powietrza obliczay jest wg rówaia: t 2gH ( 2P ( p ( 1) / V 0 p p Fk 1/ 2 k F p ) 1 F ) 1/ p (10) t czas; p gęstość początkowa ieszaiy, k gęstość końcowa ieszaiy (po czasie t) V kubatura poieszczeia; H 0 wysokość poieszczeia. F stosuek ieszczelości w olej części poieszczeia o całkowitej powierzchi ieszczelości 4 Kryteria ocey poieszczeia Czas retecji zgoie z PN EN 15004 jest to czas ierzoy o chwili osiągięcia w poieszczeiu projektowego stężeia gazu gaśiczego, o chwili gy a 10% i 50% i 90% wysokości poieszczeia, stężeie gazu gaśiczego przekracza 85% stężeia projektowego. Czas retecji obieray jest opowieio o charakteru zabezpieczaego poieszczeia oraz ożliwości pojęcia ziałań ratowiczych przez przeszkoloy persoel, przy czy ie oże być krótszy iż 10 iut. 13
Opowieio ługi czas retecji jest szczególie istoty w przypaku pożarów urzązeń po apięcie elektryczy (ag. eergize fires), które ie ogą być autoatyczie ołączoe w czasie gaszeia. 5 Charakterystyka ieszczelości poieszczeia W celu aalityczego wyzaczeia czasu retecji gazu gaśiczego przeprowazay jest test szczelości poieszczeia (ag. oor fa test ). Test szczelości wykouje się za poocą wetylatora otowaego w otworze rzwiowy poieszczeia z wykorzystaie ray a której rozciągaa jest powłoka uszczeliająca (rys. 8). Rys 8. Motaż wetylatora w otworze rzwiowy poieszczeia Za poocą wetylatora wytwarza się w poieszczeiu aciśieie a astępie pociśieie o zaaej wartości. Przy zaej wartości a/pociśieia oczytuje się przepływ powietrza przez wetylator. Powietrze przepływające przez wetylator przepływa rówież przez ieszczelości poieszczeia. Baae poieszczeie ie ulega auchiwaiu, ale tworzy się ukła stabily, ta sa ilość powietrza, która przepływa przez wetylator, przepływa rówież przez ieszczelości poieszczeia. Wetylator posiaa regulator obrotów, który uożliwia astawę żąaej wartości ciśieia w poieszczeiu. Baaie prowazi się la pięciu wartości aciśieia i pięciu 14
wartości pociśieia. Wyikie baaia są wartości i k 1, które charakteryzują ieszczelości poieszczeia. Oczyt ciśieia w poieszczeiu Oczyt przepływu powietrza Regulator obrotów wetylatora Rys.9 Ukła sterująco - poiarowy wetylatora rzwiowego Rówaie opisujące przepływ powietrza przez ieszczelości, przy zaej wartości a/pociśieia w poieszczeiu przestawia się w postaci: Q w = k 1 P w (11) gzie: P w - a/pociśieie w baay poieszczeiu [Pa] Q w - atężeie przepływu przez wetylator [l/s] Po obustroy zlogarytowaiu sprowaza się powyższe rówaie o postaci liiowej (y=ax+b): l Q w = *l P w + lk 1 (12) Mając ae serie par wartości (Q w, P w ), oża etoą regresji liiowej wyzaczyć współczyiki i k 1. Aby wyik baaia oża było uzać za prawiłowy współczyik korelacji ie oże być iejszy o R=0,99 lub R 2 =0,98. 15
Jeżeli współczyik korelacji jest zbyt ały ależy: - powtórzyć test, - sprawzić fluktuacje ciśieia początkowego - sprawzić czy poczas testu ie otwierają się klapy/otwory Przykła W trakcie testu szczelości oczytao astępujące ae la aciśieia: P w [Pa] Q w [ 3 /h] Q w [ 3 /s] 50,0 2000 0,5556 42,0 1800 0,5000 34,0 1600 0,4028 25,0 1300 0,3722 17,0 1050 0,3056 10,0 800 0,2222 Obliczoo: l P w l Qw 3,9120-0,5878 3,7377-0,6931 3,5264-0,9094 3,2189-0,9883 2,8332-1,1856 2,3026-1,5041 Wartości l Q w, l P w aiesioo a wykres i wyzaczoo krzywą regresji. l Qw l Pw Rys.10 Regresja liiowa aych poiarowych 16
Na tej postawie wyzaczoo = 0,584, l(k 1 ) = -2,764. Stą k 1 = e -2,764 = 0,063. Jeocześie współczyik korelacji R 2 jest większy iż 0,98 co potwierza prawiłowość przeprowazoego baaia. Rówaie przepływu przy aciśieiu przyjuje forę: Q w = 0,063 P w 0,548 (13) W aalogiczy sposób przeprowazoo obliczeia la pociśieia w poieszczeiu, otrzyując rówaie: Q w = 0,082 P w 0, 48 (14) Wyzaczeie śreich wartości, k 1 obywa się la ciśieia Pw opowiaającego ciśieiu ieszaiy gaśiczej po wyłaowaiu. Przyjując Pw = P i Pw = 0,5 P oblicza się opowiaające i Qw i Qw/2, opowieio la aciśieia i pociśieia, korzystając ze wzorów 13, 14. Następie wyzacza się śreie Qw i Qw/2 (śreia arytetycza) i postawia o wzorów: l Q k l Q k/ (16) 2 l 2 k 1 l Q exp P k/ 2 gh l P p l Q l 2 0 0 k (l P p (15) l 2) (17) Zając wartości i k 1 oża obliczyć czas retecji gazu gaśiczego w aalizoway poieszczeiu stosując rówaia opowieie la wybraego oelu. Obliczeia te ożliwe są o przeprowazeia z wykorzystaie arkusza kalkulacyjego. W praktyce często korzysta się z aplikacji koputerowych eykowaych tylko o tego celu, p. progra CA 2001 firy Retrotec. 17
6 Szacowaie powierzchi ieszczelości Na postawie zajoości gęstość gazu, różicy ciśień wewątrz i a zewątrz poieszczeia, oraz wyatku gazu przepływającego przez wetylator (ty say przez ieszczelości) oża obliczyć łączą powierzchię ieszczelości w obuowie poieszczeia. Powierzchia ta azywaa jest Ekwiwaletą Powierzchią Nieszczelości (EPN) i opowiaa suie wszystkich ieszczelości w poieszczeiu i wyrażoa jest w 2. W przypaku suchego powietrza o teperaturze 20 o C, przy ciśieiu atosferyczy p = 1013 bar, gęstość wyosi = 1,205 [kg/ 3 ]. Ekwiwaleta powierzchia ieszczelości wyraża się wówczas wzore: EPN 0,61 Q 2( p) 1,205 1,271Q ( p) (7) gzie: EPN ekwiwaleta powierzchia ieszczelości [ 2 ], Q przepływ powietrza [ 3 /s], p a/pociśieie w poieszczeiu [Pa]. EPN oblicza się przyjując wartość ciśieia uzyskaą w czasie poiarów, która jest ajbarziej zbliżoa o ciśieia słupa ieszaiy po wyłaowaiu. Obliczeia przeprowaza się la a i pociśieia i wyciąga śreia arytetyczą z obu wartości. 18
7 Staowisko laboratoryje Staowisko laboratoryje skłaa się z: - Poieszczeia zabezpieczaego - poieszczeie o wyiarach 5x5x2,8, wyposażoej w kaał wetylacyjy, uożliwiający wykoaie oatkowej ieszczelości. - Aparatury poiarowej - wetylator o wytwarzaia różicy ciśień iezy poieszczeie a otoczeie, z osprzęte: skalibrowaa przesłoa ławiąca, regulator prękości obrotowej wetylatora, raa rzwiowa, uożliwiająca szczele zaocowaie wetylatora w otworze rzwiowy, aoetry agehelicze o poiaru różicy ciśień oraz wyzaczeia struieia gazu przepływającego przez wetylator, teroetr. 8 Przebieg ćwiczeia Baaie prowazoe jest w wóch wariatach: wariat 1: poieszczeie szczele występują tylko ieszczelości aturale; wariat 2: poieszczeie z oatkową ieszczelością, wprowazoą przez otwarcie kaału wetylacyjego. Wykoując ćwiczeia ależy: 1. Dokoać ocey wizualej, czy w baaej koorze ie występują ieszczelości. 2. Zaotować raę wetylatora z powłoką gazoszczelą w otworze rzwiowy koory rys (11). 3. Uieścić wetylator w otworze powłoki, zawiesić aoetry, regulator, połączyć wężai guowyi króćce aoetrów z króćcai poiarowyi (rys.12). 4. Wykoać poiary la obywu wariatów, wyiki uieścić w tabelach. 19
Wyjąć raę z futerału, przygotować urzązeia poiarowe. Eleety ray tak zotować, by wszystkie uszczelki były ustawioe w tę saą stroę Uieścić w ajiżej położoy otworze Po zotowaiu ray śruby regulacyje powiy być po tej saej stroie. Raę opasować wstępie o rzwi zostawiając tolerację ok 10 c z każej stroy, a założeie powłoki gazoszczelej. Raę uocować w otworze rzwiowy, rozciągąć by szczelie przylegała i okręcić śruby regulacyje. Kostrukcję wzocić w śroku oatkową rozpórką. Zaocować uchwyt o powieszeia aoetrów. Na śruby uchwytu ałożyć otwory profilu ocującego aoetry. Rys. 11 Sposób otażu zestawu o testowaia szczelości poieszczeń 20
Po aoetry powiesić regulator obrotów wetylatora Zaotować wetylator w otworze powłoki. Taśę z rzepe wykorzystać o powieszeia wetylatora. Połączyć woa wężykai guowy króćce poiarowe. Staowisko gotowe. Połączeia o sieci elektryczej okouje prowazący! Rys. 12 Sposób otażu zestawu o testowaia szczelości poieszczeń 21
Wariat 1: Naciśieie Uruchoić zestaw poiarowy wykoać 5 poiarów ciśieia, w rówoierych ostępach ciśieia w zakresie o aksyalego osiągiętego ciśieia o iialego. Po każorazowy ustawieiu ciśieia oczekać ok 30 seku a ustabilizowaie wartości ierzoych. Oczytać wartości wyatku powietrza la poszczególych wartości ciśieia. Lp. Ciśieie[Pa] (aciśieie) Wyatek [3/h] stała wetylatora (oczytay wyatek ależy pozielić przez stałą, uieszczoą a przesłoie) 1 2 3 4 5 Pociśieie Obrócić wetylator o 180 stopi, la uzyskaia pociśieia w poieszczeiu, przełożyć wężyk a oly króciec aoetru. Lp. 1 2 3 4 5 Ciśieie[Pa] (pociśieie) Wyatek [3/h] stała wetylatora (oczytay wyatek ależy pozielić przez stałą, uieszczoą a przesłoie) Wariat 2: Otworzyć kaał wetylacyjy około 5 c, zierzyć uzyskaą powierzchię otworu. Lp. 1 2 3 4 5 Ciśieie[Pa] (pociśieie) Pociśieie Wyatek [3/h] stała wetylatora (oczytay wyatek ależy pozielić przez stałą, uieszczoą a przesłoie) Naciśieie Obrócić wetylator o 180 stopi, la uzyskaia aciśieia w poieszczeiu, przełożyć wężyk a góry króciec aoetru. Lp. 1 2 3 4 5 Ciśieie[Pa] (aciśieie) Wyatek [3/h] 22 stała wetylatora (oczytay wyatek ależy pozielić przez stałą, uieszczoą a przesłoie)
9 Opracowaie sprawozaia Sprawozaie ależy wykoać wg poiższego scheatu: 1. Wstęp. Cel ćwiczeia 2. Scheat staowiska, opis urzązeń poiarowych 3. Przebieg ćwiczeia 4. Wyiki poiarów (tabele) 5. Aaliza wyików: Poać obliczoą wartość EPN1; Poać obliczoą wartość EPN2; Obliczyć różicę EPN2 EPN1, porówać z powierzchią zierzoą iarką, wyzaczyć błą wzglęy (wzglęe powierzchi geoetryczej); Dla wariatu 1 obliczyć wartości czasu retecji zgoie z etoyką poaą w orie PNEN15004 oraz NFPA 2001 przyjując astępujące założeia: gaz gaśiczy CO 2, c=34%, brak ieszaia gazu po wyłaowaiu; Narysować wykres zia w czasie rozkłau gazu gaśiczego w koorze po wyłaowaiu wg wzoru poiżej. 6. Posuowaie i wioski: przestawić zaczeie czasu retecji; oceić okłaość etoy wetylatora rzwiowego, wskazać jej way i zalety; wskazać sposoby wyłużeia czasu retecji. 23
10 Pytaia kotrole 1. Wyień jakii etoai oża okoać sprawzeia czasu retecji w poieszczeiu. 2. Wyień i scharakteryzuj oele wypływu gazu gaśiczego z poieszczeia. 3. Jakie kryteria usi spełiać poieszczeia, aby uzao, że zapewi wyagay czas retecji? 4. O czego zależy ługość czasu retecji. 5. Jaki wpływ a czas retecji a rozieszczeie ieszczelości w przestrzei. 6. Jaki jest związek ięzy wysokością ekwiwaletą w oelu z szeroką graicą a wysokością graiczą w oelu z ostrą graicą. 7. Oblicz ciśieie początkowe ieszaiy gaśiczej jeżeli wysokości poieszczeia wyosi 3, gęstość gazu gaśiczego 2 kg/ 3, gęstość powietrza 1,2 kg/ 3, a stężeie projektowe 40%. 8. Wyjaśij w puktach przebieg ćwiczea. Literatura: 1) PN EN 15004-1:2008 Stałe urzązeia gaśicze -- Urzązeia gaśicze gazowe -- Część 1: Ogóle wyagaia otyczące projektowaia i istalowaia 2) NFPA 2001 Staar for Clea Aget Fire Extiguisig Systes. 2012 Eitio. 24