Współczynnik wypływu hydrantu DN80: Obliczanie wydajności i zastosowanie

Wydajność hydrantów wewnętrznych i zewnętrznych to kluczowy parametr w zapewnieniu skutecznej ochrony przeciwpożarowej. Prawidłowe obliczanie wydajności i ciśnienia jest niezbędne zarówno w fazie projektowania, jak i podczas regularnych przeglądów technicznych. Niniejszy artykuł szczegółowo omawia metody obliczania wydajności hydrantów, znaczenie współczynnika K oraz regulacje prawne dotyczące ich konserwacji i eksploatacji.

Podstawy prawne i wymagania dla hydrantów

Rozporządzenia dotyczące ochrony przeciwpożarowej

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz. U. Nr 121, poz. 1138), urządzenia przeciwpożarowe i gaśnice muszą być poddawane przeglądom technicznym i czynnościom konserwacyjnym. Te działania powinny być zgodne z Polskimi Normami, dokumentacją techniczno-ruchową oraz instrukcjami obsługi. Przeglądy powinny być przeprowadzane w okresach i w sposób zgodny z instrukcją ustaloną przez producenta, nie rzadziej jednak niż raz w roku. Węże stanowiące wyposażenie hydrantów wewnętrznych należy raz na 5 lat poddawać próbie ciśnieniowej na maksymalne ciśnienie robocze, zgodnie z Polską Normą dotyczącą konserwacji hydrantów wewnętrznych.

W Dzienniku Ustaw Nr 80, poz. 563 z 2006 roku, § 3 ust. 1, wskazano, że urządzenia przeciwpożarowe w obiekcie powinny być wykonane zgodnie z projektem uzgodnionym pod względem ochrony przeciwpożarowej przez rzeczoznawcę do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Warunkiem dopuszczenia do ich użytkowania jest przeprowadzenie odpowiednich prób i badań, potwierdzających prawidłowość ich działania.

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych (Dz. U. z dnia 11 lipca 2003 r.), § 10 ust. 6, precyzuje, że jeżeli budynek jest wyposażony w hydranty, właściciel, zarządca lub użytkownik obiektu są zobowiązani do utrzymywania ich w stanie gotowości, co obejmuje pomiar ciśnienia i wydajności raz w roku oraz badanie węża raz na 5 lat.

Minimalne wymagania dotyczące wydajności i ciśnienia

Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. określa minimalną wydajność poboru wody mierzoną na wylocie prądownicy:

• dla hydrantu 25 - 1,0 dm³/s
• dla hydrantu 52 - 2,5 dm³/s
• dla zaworu 52 - 2,5 dm³/s

Ciśnienie na zaworze hydrantowym hydrantu wewnętrznego powinno zapewniać wydajność określoną w ust. 1 dla danego rodzaju hydrantu wewnętrznego, z uwzględnieniem zastosowanej średnicy dyszy prądownicy. Ciśnienie na zaworze 52, położonym najniekorzystniej ze względu na wysokość i opory hydrauliczne, dla wydajności określonej w ust. 1 pkt 3, nie powinno być mniejsze niż 0,2 MPa.

Obliczanie wydajności hydrantu: Współczynnik K

Wzór na wydajność

Wydajność wodna hydrantu jest ściśle związana z ciśnieniem i konstrukcją dyszy. Do poprawnego zaprojektowania instalacji hydrantowej niezbędna jest znajomość tzw. stałej K hydrantu. Zależność natężenia przepływu Q od ciśnienia P przedstawia równanie:

Q = K * (10 * P)^1/2

gdzie:

• Q - wyraża się w [dm³/min]
• P - w [MPa]
• K - stała K hydrantu

Normową wartość stałej K można znaleźć w normie PN-EN 671-1, a także w kartach katalogowych hydrantów wewnętrznych oraz w wydanych certyfikatach zgodności CNBOP.

Zastosowanie współczynnika K w obliczeniach

Znając stałą K hydrantu (najlepiej rzeczywistą podaną w karcie katalogowej) i wymaganą minimalną wydajność hydrantu (np. 1,0 dm³/s w najbardziej niekorzystnym miejscu umieszczenia hydrantu w budynku), można obliczyć minimalne ciśnienie zasilania, jakie powinno być zapewnione na zaworze odcinającym.

Niektórzy producenci podają na tabliczce znamionowej hydrantu minimalne ciśnienie zasilania warunkujące osiągnięcie wymaganej przepisami wydajności poboru wody z uwzględnieniem średnicy dyszy prądownicy. Takie informacje ułatwiają poprawne wykonanie projektu i późniejszą budowę instalacji.

Współczynnik K dla hydrantów zewnętrznych DN80

Dla hydrantów zewnętrznych DN80, współczynnik K jest również kluczowy. Urządzenia te często posiadają manometr oraz wymienne dysze o określonych parametrach K. Przykładowo, gdy wydajność hydrantu zewnętrznego DN80 powinna równać się co najmniej Q = 5 dm³/s, to współczynnik K nie może być mniejszy niż K = 300. Aby spełnić warunek Q = 5 dm³/s, ciśnienie dynamiczne musi wynosić co najmniej 1 bar.

Wzór w jednostkach technicznych wygląda następująco:

K • √p(bar) = Q(l/min)

Podstawiając K = 300 i ciśnienie dynamiczne p = 1 bar, otrzymujemy: 300 • √1 = 300 l/min. Dzieląc to przez 60 sekund, uzyskujemy 5 l/s, czyli 5 dm³/s.

Dlatego dysza wylotowa jest badana pod kątem odpowiedniego współczynnika K. Gdyby miała zbyt mały parametr K, np. 295, to przy ciśnieniu minimalnym 1 bar dla Q = 5 dm³/s, wydajność nie osiągnęłaby odpowiednich wartości (295 • √1 = 295 l/min = 4,92 dm³/s).

Nie można używać dowolnej dyszy do obliczania wydajności hydrantu zewnętrznego, np. od hydrantu wewnętrznego 52, nawet stosując przełącznik redukcyjny do hydrantu 75/52. Dysza taka ma nieodpowiedni współczynnik K, co sprawi, że wydajność nie będzie wskazywała prawidłowych wartości. Ponadto jej mały przekrój może prowadzić do zatkania otworu wylotowego przez drobne osady (rdza, kamień) odrywające się z rur podczas badania ciśnienia. Konieczna jest zatem dysza o odpowiednim współczynniku K.

Idealne parametry K dla hydrantów zewnętrznych to:

• HZ DN80 - dla wydajności 5 dm³/s - K=300
• HZ DN80 - dla wydajności 10 dm³/s - K≈424.2641
• HZ DN100 - dla wydajności 15 dm³/s - K≈636.3961
• HZ DN150 - dla wydajności 20 dm³/s - K≈848.5281

Aspekty projektowania instalacji hydrantowych

Siła reakcji

Wydajność poboru wody hydrantu 25, wynosząca co najmniej 1,0 dm³/s, oraz współczynnik K hydrantu to jeszcze zbyt mało danych, aby prawidłowo zaprojektować instalację. Konieczne jest również przeanalizowanie problemu związanego z siłą reakcji, czyli siłą działającą na prądownicę w kierunku przeciwnym do kierunku strumienia wody. Wielkość tej siły zależy od wydatku wypływającej wody i od ciśnienia w prądownicy. Problem siły reakcji, szczególnie ważny dla hydrantów 52, jest znacznie mniej uciążliwy dla hydrantów 25 - powszechne jest stosowanie prądownic o mniejszych średnicach, a straty ciśnienia od zaworu odcinającego do prądownicy są większe.

Hydranty nadziemne

Nadziemne hydranty przeciwpożarowe, takie jak oferowane przez firmę JAFAR czy modele Hawle UNO PN16 i NORSON RD 1,25 m, to kluczowe elementy systemów ochrony przeciwpożarowej. Są one wykonane z wysokiej jakości materiałów, takich jak sferoidalne żeliwo (kolumna pokryta cynkiem i farbą epoksydową dla ochrony przed korozją i UV) oraz mosiądz prasowany (korek uszczelniający). Ważną cechą jest system powstrzymujący wypływ wody w przypadku uszkodzenia armatury (np. uderzenie samochodu).

Hydranty te spełniają obowiązujące normy (np. PN-EN 14384) i mogą być personalizowane, np. poprzez umieszczenie herbu miejskiego. Kluczowe parametry techniczne obejmują ciśnienie robocze 16 bar (PN 16) i głębokość zabudowy. Współczynnik przepływu powinien spełniać normę EN 14384, oferując ≥120 m³/h przy 1 bar spadku. Ważne jest również zapewnienie "zerowej" pozostałości wody, zgodnie z EN 1074-6, oraz odporność elementów wewnętrznych na korozję.

Model NORSON RD 1,25 m charakteryzuje się ciśnieniem nominalnym 1,0 MPa, maksymalnym momentem napędowym 105 Nm oraz prędkością przepływu wody do 4 m/s. Samoczynne odwodnienie chroni konstrukcję przed zamarzaniem. Pełne otwarcie zaworu po 8 obrotach skraca czas reakcji, a zawulkanizowany grzybek uszczelniający i antykorozyjne elementy zapewniają trwałość. Możliwość wymiany uszczelnienia bez demontażu urządzenia ułatwia konserwację.

Metody pomiaru wydajności i ciśnienia

Pomiary w praktyce

Podczas corocznego sprawdzania hydrantów wewnętrznych często dokonuje się jedynie odczytu ciśnienia, a w protokole zamieszcza się zarówno ciśnienie, jak i wydajność. Powyższe rozważania dotyczą hydrantu otwartego, przez który płynie woda. Ważne jest, czy w trakcie badania otwierano hydrant, czy mierzono ciśnienie, kiedy hydrant był zamknięty. Pomiary mogą dotyczyć ciśnienia statycznego (w instalacji zamkniętej) lub dynamicznego (w trakcie przepływu).

Autorzy przepisów kładą nacisk na priorytet wydajności, a ciśnienie nie może być wyższe niż 0,7 MPa lub 1,2 MPa (w zależności od Dziennika Ustaw). Istnieje pewna rozbieżność między PN-EN a zapisem w DzU dotyczącym badania wydajności.

Wymagania dla protokołu z badań

Nie ma jednego konkretnego wzoru protokołu z badań hydrantów, jednak powinien on zawierać:

1. Dane adresowe i nazwa firmy wykonującej.
2. Adres i nazwa obiektu, w którym znajdują się hydranty.
3. Imię i nazwisko osoby wykonującej pomiar.
4. Nazwa lub części składowe urządzenia pomiarowego.
5. Data pomiaru.
6. Wyszczególnienie ilości zaworów i ich średnic.
7. Dla każdego badanego zaworu zapisanie ciśnienia statycznego (MPa) i wydajności (dm³/min).
8. W podsumowaniu - uwagach zapis: że hydranty spełniają lub nie spełniają założeń normy.
9. Podpis wykonawcy. Zawsze warto posiadać kopię protokołu zatwierdzoną przez osobę/firmę zlecającą, szczególnie w przypadku niezgodności.

tags: #wspolcznik #wyplywu #hydrant #dn80