Эффективность дымоудаления через большое количество отверстий малой площади выше эффективности дымоудаления через малое количество отверстий большой площади. Это объясняется следующими причинами:

−если отверстие настолько велико, что его размеры сравнимы с толщиной слоя дыма, то при течении газов происходит разрушение нижней части слоя и воздух попадает в вентиляционное отверстие, что резко снижает эффективность дымоудаления;

−вентиляционные отверстия, находящиеся непосредственно над очагом горения, работают эффективнее удаленных; поскольку место возникновения пожара неизвестно, при равномерном размещении отверстий повышается вероятность того, что одно-два отверстия окажутся непосредственно над очагом;

−при достижении пожаром стадии, когда пламя выходит из вентиляционных отверстий, высота пламени в малом отверстии будет меньше, чем в большом.

12.4.6. Границы применимости методов

Метод обеспечения незадымленной зоны в нижней части помещения эффективен для локальных пожаров. Локальным называется пожар, при котором зона горения занимает небольшую часть пола помещения. Такие условия реализуются в начальной стадии пожара и в случаях, когда развитие пожара по помещению ограничивается распределением пожарной нагрузки или работой спринклерной системы пожаротушения.

При развитии пожара площадь горения увеличивается и пожар переходит в стадию объемного. Происходит интенсивное перемешивание продуктов горения и воздуха во всем объеме помещения. В этом случае получить незадымленную зону в нижней части помещения не удается и условие незадымления смежных с горящим помещений становится единственной выполнимой задачей. Переход от первой стадии развития пожара ко второй происходит, когда площадь зоны горения превышает площадь приточных проемов в 20 раз.

12.5.Конструктивное исполнение дымоудаляющих устройств

Некоторые типы дымоудаляющих устройств в условиях нормальной эксплуатации здания, т. е. при отсутствии пожара, могут использоваться для вентиляции помещений. В нашей стране наибольшее распространение получили шахты дымоудаления, разработанные институтами Госхимпроект, ГПИ-1, Промстройпроект. Дымоудаляющие устройства выполняются из сборных железобетонных элементов с металлическим каркасом.

225

Дымоудаление из помещения приводит к интенсификации горения пожарной нагрузки. Поэтому в некоторых случаях, например в театрах, нормативными документами не предусматривается автоматическое открывание устройств дымоудаления. В этом случае клапан дымоудаления не оборудуется легкоплавким замком и управление клапаном дымоудаления осуществляется руководителем тушения пожара дистанционно с помощью лебедок и тросов.

12.6.Использование механической вентиляции для дымоудаления из помещений

Выше рассматривалось влияние ветра на работу систем естественного дымоудаления. Было показано, что ветровое воздействие может сделать работу дымоудаляющих устройств неэффективной. Иногда конструктивные особенности здания не позволяют реализовать требуемые площади устройств дымоудаления. Удаление дыма за счет аэрации, как правило, неэффективно в зданиях выше двух этажей. Этих трудностей удается избежать при использовании механических вентиляторов.

Оборудование вентиляционной сети (вентиляторы, воздуховоды, за- порно-регулирующая арматура), используемой для дымоудаления, должно выдерживать высокие температуры перемещаемой среды в течение заданного времени. Это время может быть определено, исходя из пределов огнестойкости основных несущих и ограждающих конструкций, среднего времени тушения пожара в помещениях данного типа, времени эвакуации и др. Наиболее логично выбор этого времени связывать с пределами огнестойкости конструкций.

Фактическое время, в течение которого оборудование может выдерживать воздействие высоких температур, определяется экспериментально. Исследования, проведенные вАкадемии ГПС МЧС России, показали, что центробежные вентиляторы обычного исполнения способны перемещать газы с температурой 500–600 °С в течение часа. В 1991 г. во ВНИИПОбыли проведены исследования работоспособности крышных вентиляторов в условиях высоких температур. Они показали,что крышные вентиляторы ВКР-6,3 и ВКР-8, выполненные на одном валу с двигателем, способны перемещать газы с температурой около 600 °С в течение часа. В настоящее время вентиляторы дымоудаления должны проходить процедуру обязательной сертификации.

Требования к сетям вентиляторов дымоудаления заключаются в следующем:

−воздуховоды должны быть плотными (класса П);

−шахты должны быть выполнены из негорючих материалов и иметь предел огнестойкости EI 45.

−клапаны дымоудаления из помещений должны быть выполнены из

негорючих материалов, иметь предел огнестойкости не менее 0,75 ч (E 45 при установке клапанов непосредственно на шахте дымоудаления

226

или EI 45 при установке клапанов на воздуховодах) (допускается применение клапанов с ненормируемым пределом огнестойкости для систем, обслуживающих одно помещение);

−управление клапанами должно быть автоматическим, дистанционным и ручным;

−вентиляторы систем дымоудаления следует размещать в отдельных помещениях от вентиляторов других систем (допускается устанавливать вентиляторы на кровле и снаружи здания, кроме районов с расчетной температурой наружного воздуха –40 °С и ниже).

Принципы расчета параметров вентиляторов дымоудаления практически совпадают с принципами расчета параметров систем с естественным дымоудалением. Эти принципы заключаются в том, что вентиляторы должны удалять количество дыма, равное либо количеству дыма, поступающего из конвективной колонки в подпотолочный слой, либо количеству воздуха, поступающего через открытые проемы в горящее помещение.

12.7.Использование систем технологической и общеобменной вентиляции для дымоудаления

из помещений

Часто системы естественного воздухообмена (аэрации) не могут обеспечить требуемый условиями технологии воздухообмен или поддерживать соответствующий микроклимат. В этих случаях устраиваются системы механической технологической или общеобменной вентиляции,

аиногда – системы кондиционирования.

Вкачестве примера производственных зданий с мощными системами технологической вентиляции можно назвать химические заводы, многоэтажные наземные и подземные гаражи, сооружения метрополитенов и др. Системами кондиционирования оборудуются щиты управления тепловыми и атомными электростанциями, помещения вычислительных центров, помещения производств электроники и др.

За рубежом механические системы технологической, общеобменной вентиляции и кондиционирования широко используются для дымоудаления. Часто используются системы, работающие в режиме нормальной эксплуатации и в форсированном – при пожаре. Действующие в нашей стране нормативные документы допускают возможность использования механической вентиляции технологического или общеобменного назначения для противодымной защиты. Преимущества такого подхода с экономической точки зрения очевидны: создание специальной системы противодымной защиты, как и создание любой другой системы противопожарной защиты, связано с дополнительными затратами. Есть преимущества и технического характера. Системы, предназначенные для технологических

227

нужд или обеспечения нормального микроклимата, используются постоянно. Вероятность их нормальной работы при пожаре существенно выше, чем вероятность срабатывания системы, функционирующей в режиме ожидания.

Для того чтобы применение технологической или общеобменной вентиляции для противодымной защиты не стало причиной распространения пожара в другие помещения здания, необходимо соблюдение ряда требований. Очевидно, что вентиляционные каналы и инженерное оборудование систем должно отвечать тем же требованиям, что и соответствующие части систем противодымной защиты. Следуетучитывать и возможные отложения горючих веществв каналах технологической или общеобменной вентиляции.

Практическим примером использования общеобменной вентиляции для противодымной защиты может служить восьмиярусная подземная автостоянка на 1 800 автомобилей в Москве на пересечении пр. Мира и ул. Эйзенштейна. Автостоянка оборудована системами приточной и вытяжной вентиляции производительностью 480 000 м3/ч. При возникновении пожара на одном из ярусов вытяжные отверстия вытяжной системы перекрываются на всех ярусах, кроме того, на котором возник пожар. Вытяжная вентиляция полностью переключается на режим дымоудаления из горящего помещения. Приточные вентиляционные системы начинают подавать воздух не в ярусы, как в режиме нормальной эксплуатации, а на пути эвакуации для создания в них избыточного давления воздуха. Проведенные в 1989 г. испытания подтвердили эффективность такой системы.

12.8.Импульсная противодымная вентиляция

Наряду с классической системой дымоудаления с использованием воздуховодов существует импульсная, или струйная, система дымоудаления.

Импульсные системы дымоудаления применяются в Великобритании, Германии, Португалии, Корее, Китае и других странах, как правило, на таких объектах, как автотранспортные и железнодорожные тоннели, метрополитен и автостоянки.

В нашей стране подобные системы пока не распространены по ряду причин методологического и нормативного характера (отсутствие сертификатов на оборудование импульсной противодымной вентиляции и отличие принципа работы таких систем от методов обеспечения незадымляемости помещений, принятых в нашей стране).

Основное отличие импульсной противодымной вентиляции (рис. 12.8) от классической системы дымоудаления (рис. 12.9) заключается в отсутствии воздуховодов, т. е. продукты горения от очага пожара перемещаются к дымоприемным отверстиям вытяжных шахт за счет сообщения дополнительного импульса подпотолочному слою дымовых газов.

228

Струйный Направление потока дымовых газов Дымоприемное отверстие

вентилятор

Выброс

дыма

Дым, образующийся при пожаре

Рис. 12.8. Принципиальная схема струйной противодымной вентиляции автостоянок

Выброс

дыма

Дым, образующийся при пожаре

Рис. 12.9. Принципиальная схема традиционной противодымной вентиляции автостоянок с использованием воздуховодов

Подпотолочный слой дымовых газов перемещается посредством струйных вентиляторов. Применяются как осевые (рис. 12.10), так и радиальные (рис. 12.11) вентиляторы.

229

Рис. 12.10. Схема осевого струйного реверсивного вентилятора: 1, 3 – глушитель шума; 2 – корпус вентилятора; 4 – обтекатель втулки;

5 – стойки крепления обтекателя; 6 – стойки крепления электродвигателя; 7 – лопатки колеса; 8 – электродвигатель; 9 – направляющие;

10– крепления вентилятора; А – звукопоглощающий материал;

Б– перфорированная поверхность

В

А

С

Рис. 12.11. Радиальный струйный вентилятор:

А– высота корпуса вентилятора; В – длина корпуса вентилятора;

С– ширина корпуса вентилятора

При использовании системы струйной вентиляции для целей противодымной защиты автостоянок закрытого типа возможно частичное дымоудаление из помещений за счет ограничения растекания дымовых газов по ширине автостоянки при определенных скоростях воздушных струй, выходящих из вентиляторов. На рис. 12.12 показана схема частичного дымоудаления из помещения автостоянки.

230

Рис. 12.12. Схема частичного дымоудаления из помещения автостоянки

При обнаружении очага пожара пожарными извещателями включаются струйные вентиляторы, причем возможно включение не всех вентиляторов в помещении, а лишь тех, работа которых будет препятствовать растеканию дымовых газов от очага горения и перемещать их к дымоприемным отверстиям вытяжных шахт. Скорость воздушных струй должна быть выше скорости дымовых газов на границах вентилируемой зоны для предотвращения распространения дыма на остальную часть помещения.

Еще одним преимуществом струйной вентиляции в автостоянках закрытого типа является возможность этой системы работать в реверсивном режиме. В зависимости от того, в какой части помещения возник пожар, при помощи импульсных вентиляторов продукты горения перемещаются в соответствующем направлении к дымоприемным отверстиям вытяжных шахт, оставляя другую часть помещения незадымленной. При этом все вентиляторы должны быть реверсивного типа, включая приточные и вытяжные. Более подробно это проиллюстрировано на рис. 12.13 и 12.14.

Очаг пожара

Приточные шахты

Вытяжные шахты

Струйные вентиляторы

Рис. 12.13. Схема реверсивной системы струйной вентиляции (очаг пожара в правой части помещения автостоянки)

231

Рис. 12.14. Схема реверсивной системы струйной вентиляции (очаг пожара в левой части помещения автостоянки)

На эффективность работы импульсной противодымной вентиляции может повлиять значительное количество факторов: диаметр и скорость струи на выбросном патрубке струйного вентилятора, количество, тяга и производительность вентиляторов, геометрические параметры помещения, мощность тепловыделения при пожаре, дымообразующая способность пожарной нагрузки, размеры вытяжных отверстий и производительность вытяжных вентиляторов и др.

Для оптимизации вышеуказанных параметров, влияющих на работу системы импульсной противодымной вентиляции, в каждом конкретном случае используются программы расчета тепломассопереноса в помещении при пожаре с учетом потоков, создаваемых струйными вентиляторами. Программы реализуют методы математического моделирования процессов тепломассопереноса на основе решения системы уравнений баланса массы, энергии и движения в форме Навье – Стокса.

При работе системы противодымной защиты с использованием струйных вентиляторов полностью избежать задымления не удается, так как дым перемещается в горизонтальном направлении от очага пожара к дымоприемным отверстиям вытяжных шахт и образуется определенная задымленная зона.

Минимальные значения площади зоны пониженной видимости в помещении автостоянки закрытого типа при работе системы противодымной защиты с использованием струйных вентиляторов на уровне рабочей зоны составляют около 30 % от площади помещения.

Несмотря на некоторые недостатки, связанные с относительно высокими расходами удаляемых продуктов горения, системы струйной вентиляции позволяют получить ряд преимуществ по сравнению с системой дымоудаления и вентиляции, оснащенной воздуховодами. Это, например, уменьшение высоты помещения автостоянки вследствие отсутствия воздуховодов большого сечения, отсутствие необходимости в мероприятиях,

232