Свободный напор – это пьезометрический напор, измеряемый от геодезической отметки поверхности земли до точки выдачи воды в системе противопожарного водоснабжения. Он является ключевым параметром, обеспечивающим возможность эффективного тушения пожара в любой точке сети.
Нормативная база
Основные документы, регламентирующие минимальные значения свободного напора в системах противопожарного водоснабжения низкого давления:
- СП 8.13130.2020 «Системы противопожарной защиты. Наружное противопожарное водоснабжение. Требования пожарной безопасности» – пункт 6.3.
- СП 31.13330.2021 (ранее СНиП 2.04.02‑84*) – раздел 6, определяющий требования к наружным системам водоснабжения.
- СП 30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий» – пункт 8.21, использующийся при расчёте напоров в многоквартирных и промышленных зданиях.
Ключевая норма
Согласно СП 8.13130.2020 п. 6.3:
Свободный напор в сети противопожарного водопровода низкого давления (на уровне поверхности земли) при пожаротушении должен быть не менее 10 м.
Что входит в понятие «свободный напор»?
Свободный напор учитывает:
- Геодезическую высоту расположения точки выдачи (гидрант, кран, ороситель).
- Потери напора в трубопроводе из‑за линейного сопротивления (только от длины и диаметров труб).
- Местные потери (фитинги, краны, вентили, колодцы, гидранты).
- Высоту над уровнем земли, на которой располагается объект (например, высота крыши здания).
Зачем нужен минимальный свободный напор?
Обеспечение не менее 10 м свободного напора гарантирует:
- Достижение необходимой высоты струи для тушения огня на всех этажах и в самых удалённых точках сети.
- Стабильную работу пожарных рукавов, стволов и форсунок без риска «засоса» воды;
- Соблюдение требований к компактной струе (высота 10 м при максимальном расходе), что критично при работе в условиях высокой пожарной нагрузки.
Методика расчёта свободного напора
Для расчёта свободного напора в сети низкого давления обычно используют следующую схему:
- Определение требуемого расхода воды (Q) в соответствии с КТ 1.3.2 и типом объекта (жилищный, общественный, производственный).
- Расчёт гидравлических потерь по формуле Дарси‑Вейсбаха или упрощённой формуле Чезарии:
Δh = λ·(L/D)·(V²/2g),
где λ – коэффициент трения, L – длина участка, D – диаметр трубы, V – средняя скорость, g – ускорение свободного падения. - Учёт местных потерь (фитинги, краны, гидранты) с помощью коэффициентов K:
h_loc = ΣK·(V²/2g). - Сложение всех потерь и прибавление высоты расположения точки выдачи над уровнем земли:
H_св = H_земля + Δh_линейные + h_loc. - Сравнение полученного значения с нормативным минимумом 10 м. При
H_св < 10 м– проектируются дополнительные меры (более мощные насосы, локальные повышающие станции, изменение диаметров труб).
Практические рекомендации проектировщика
- Выбор диаметра труб. При проектировании сети низкого давления предпочтительно использовать диаметр ≥ 110 мм, что позволяет снизить линейные потери и обеспечить требуемый напор без избыточных насосных мощностей.
- Установка резервных насосов. По требованиям СП 8.13130.2020 резервные насосы должны включаться не позднее 5 минут после подачи сигнала о пожаре.
- Проверка диктующей точки. Диктующей считается самая удалённая и высотная точка сети (обычно гидрант у основания самого высокого здания). Обеспечение требуемого напора в этой точке автоматически гарантирует напор в остальных точках.
- Регулярный мониторинг. Проводить гидравлические испытания сети не реже одного раза в 3 года, фиксируя полученный свободный напор и сравнивая с нормативным минимумом.
- Учет сезонных изменений. При сильных перепадах температуры (зимний период) учитывать возможное увеличение вязкости воды и соответствующее увеличение потерь.
Сравнение с системами высокого давления
В системах высокого давления (применяемых на промышленных объектах) требования к свободному напору отличаются:
- Свободный напор рассчитывается не в метрах воды, а в виде высоты компактной струи, которая должна достигать 10 м при максимальном расходе и при расположении ствола на уровне самой высокой точки здания.
- Для высоких зданий (более 50 м) часто требуется высота струи 16 м.
- В таких системах обычно используют насосные станции с более высоким давлением (≈ 15–20 бар) и специальные регулираторы давления.
Пример расчёта
Исходные данные:
- Длина трубопровода от насосной станции до диктующей точки – 250 м;
- Диаметр трубы – 110 мм;
- Коэффициент трения λ – 0,015 (по таблице для стальных труб и воды при 20 °C);
- Скорость воды V – 1,5 м/с;
- Местные потери (фитинги, краны) – ΣK = 3,5;
- Высота диктующей точки над уровнем земли – 2 м.
Расчёт линейных потерь:
Δh = λ·(L/D)·(V²/2g) = 0,015·(250 / 0,11)·(1,5² / (2·9,81)) ≈ 0,015·2272,73·0,1147 ≈ 3,9 м
Местные потери:
h_loc = ΣK·(V²/2g) = 3,5·(1,5² / (2·9,81)) ≈ 3,5·0,1147 ≈ 0,40 м
Свободный напор:
H_св = H_земля + Δh + h_loc = 2 м + 3,9 м + 0,4 м ≈ 6,3 м
Полученное значение 6,3 м меньше нормативного минимума 10 м. Для приведения сети в соответствие необходимо:
- Увеличить диаметр трубы до 150 мм (потери уменьшатся примерно до 2,5 м);
- Установить дополнительный подпиточный насос между насосной станцией и диктующей точкой;
- Сократить длину труб (перепланировать трассу).
Контроль и эксплуатация
Для поддержания требуемого свободного напора в течение всего срока службы сети рекомендуется:
- Проводить ежегодный гидравлический контроль (измерение давления в диктующей точке при полной нагрузке).
- Следить за состоянием насосного оборудования (техническое обслуживание каждые 6–12 месяцев).
- Регулярно проверять чистоту фильтров и отсутствие отложений в трубах, так как засоры могут увеличить местные потери.
- Обновлять расчётные данные при изменении конфигурации сети (добавление новых пожарных кранов, изменение высоты зданий).
Поддержание минимального свободного напора в 10 м в сети противопожарного водопровода низкого давления на уровне поверхности земли – это обязательное условие, установленное нормативными документами России (СП 8.13130.2020, СП 31.13330.2021). Достижение этого показателя обеспечивает надежность пожаротушения, снижает риски отказа системы и соответствует требованиям к безопасности объектов.
Тщательный гидравлический расчёт, правильный подбор диаметров труб, использование резервных насосов и регулярный контроль позволяют проектировщикам и эксплуатирующим организациям гарантировать, что система будет работать эффективно в любой пожарной ситуации.
Источник: СП 8.13130.2020, СП 31.13330.2021, портал propb.ru, portal.edufire37.ru, consultant.ru.