типа Н2 и в шахты лифтов. Предусматривается и дистанционное включение системы противодымной защиты с помощью кнопок, установленных на каждом этаже в шкафах пожарных кранов.

Вентиляторы дымоудаления и подпора воздуха оборудуются асинхронными трехфазными двигателями большой мощности. Величина пускового тока у таких двигателей в несколько раз превышает величину рабочего тока. При одновременном включении всех вентиляторов может произойти перегрузка, и система энергоснабжения отключится. Чтобы избежать этого, вентиляторы подпора воздуха в лестничную клетку включаются через 25–30 с после включения вентиляторов дымоудаления, а вентиляторы подпора воздуха в шахты лифтов – через 25–30 с после включения вентиляторов подпора воздуха в лестничные клетки.

Одно дымоприемное отверстие обслуживает отсек коридора длиной:

–не более 45 м при прямоугольной конфигурации коридора;

–не более 30 м при угловой конфигурации коридора;

–не более 20 м при кольцевой (замкнутой) конфигурации коридора. Предел огнестойкости стен шахты и воздуховодов дымоудаления из

коридоров должен быть не менее EI 30, предел огнестойкости клапанов дымоудаления из коридоров – не менее E 30. Предел огнестойкости стен шахты и воздуховодов дымоудаления из помещений должен быть не менее EI 45, предел огнестойкости клапанов дымоудаления из помещений – не менее E 30. Мягкие шумопоглощающие вставки у вентиляторов дымоудаления должны изготовляться из несгораемых материалов, например, из фольгированных асбоили стеклоткани.

Для предотвращения попадания продуктов горения из выхлопных отверстий системы дымоудаления в воздухозаборные отверстия систем подпора воздуха выброс дыма должен быть факельным через конфузор со скоростью не менее 20 м/с. Расстояние от выбросных отверстий систем дымоудаления до заборных отверстий систем подпора воздуха должно быть не менее 5 м.

13.2.Расчет параметров вентиляционного оборудования систем противодымной защиты зданий повышенной этажности

Задачей расчета системы противодымной защиты здания повышенной этажности является определение таких параметров дымоудаления из коридоров и подачи воздуха на незадымляемые лестничные клетки и в шахты лифтов, при которых обеспечивается незадымляемость вертикальных путей эвакуации из здания.

Первая в нашей стране методика расчета требуемых параметров вентиляторов систем противодымной защиты жилых зданий повышенной

239

этажности была разработана Н. Н. Разумовым, И. С. Шаповаловым и И. Т. Светашовым в 1973 г. В результате проведенных ВНИИПО натурных огневых испытаний, опытов на полномасштабной экспериментальной установке «фрагмент этажа высотного здания» и теоретических исследований были уточнены исходные параметры этой методики и разработаны рекомендации по расчету параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий повышенной этажности. Расчеты системы противодымной защиты зданий повышенной этажности производятся, исходя из следующих данных:

−пожар происходит в холодное время года на нижнем типовом этаже здания;

−окна помещения, где возник пожар, и выбросные отверстия систем дымоудаления выходят на наветренный фасад здания, входная дверь здания и воздухозаборные отверстия систем подпора воздуха выходят на заветренный (подветренный) фасад здания;

−кабины лифтов располагаются на первом этаже с открытыми дверьми кабин и лифтовых шахт.

До вступления в силу Федерального закона № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» расчеты параметров вентиляторов подпора воздуха в лестничную клетку проводились при открытых дверях на пути эвакуации от горящего помещения (квартиры) до улицы (открыты двери из коридора на этаже пожара или непосредственно помещения, где возник пожар, в лестничную клетку и из здания на улицу); все остальные двери и окна в здании считаются закрытыми. В соответствии с указанными документами расчеты должны проводиться при открытых дверях из коридора в лестничную клетку или из здания наружу.

На рис. 13.5 показана схема газообмена на этаже пожара. Из объема лестничной клетки 3 в коридор этажа пожара 2 через открытую дверь вхо-

дит чистый воздух с расходом Gп. Часть этого воздуха G1 транзитом проходит коридор и через открытую дверь поступает в горящее помещение (квартиру) 1. Из горящего помещения выходят продукты горения, их рас-

ход обозначен G2. Из коридора через открытый клапан дымоудаления удаляется дым с расходом Gу. Температура в горящем помещении Tп.г, температура дыма в коридоре Tд, температура воздуха, поступающего в коридор из лестничной клетки, и температура воздуха в здании при работе системы

противодымной защиты Tп. Давление на улице со стороны наветренного фасада на уровне этажа пожара Рн.н. Давление в коридоре на уровне пола Рк принимается равным Рн.н. Давление в лестничной клетке на уровне этажа пожара Рл.к.

240

Рис. 13.5. Схема газообмена этажа пожара при работе системы противодымной защиты: 1 – помещение очага пожара; 2 – поэтажный коридор этажа пожара;

3 – лестничная клетка

Схема газообмена помещений на других этажах здания при работе вентиляционной системы противодымной защиты представлена на рис. 13.6.

2

Рис. 13.6. Газообмен этажей здания при работе вентиляционной системы противодымной защиты:

1 – незадымляемая лестничная клетка типа Н2; 2 – шахты лифтов; 3 – шахта дымоудаления; 4 – поэтажный коридор

241

При работе вентилятора дымоудаления в шахте 2 создается разрежение по отношению к помещениям 4, через которые проходит шахта дымоудаления 3. Через щели и неплотности в клапанах и ограждениях шахты в нее фильтруется холодный воздух. Воздух, попадающий в шахту, смешивается с дымом, расход дымовоздушной смеси возрастает, а температура уменьшается. Методика расчета вентилятора дымоудаления должна учитывать эти моменты.

13.2.1.Расчет требуемых параметров вентиляторов дымоудаления из коридора

Методика расчета системы дымоудаления из коридоров зданий повышенной этажности (как и коридоров без естественного освещения

взданиях обычной этажности и помещений многоэтажных зданий) состоит

вследующем (рис. 13.7).

Рис. 13.7. Схема расчетапараметроввентилятора дымоудаления из коридоров зданий повышенной этажности

Определяется температура приточного воздуха Тп, К, которая считается равной среднеарифметическому значению между температурой наружного воздуха Тн, К (определяется по данным СНиП «Строительная климатология») и температурой воздуха в здании до начала пожара Тв, К:

Тп = (Тн + Тв) / 2. (13.1)

Плотность приточного воздуха ρп, кг/м3, вычисляется по формуле

ρп = 353 / Тп.

242

Рассчитываются распределения давлений снаружи здания со стороны наветренного и заветренного фасадов:

гдеРн.нi – наружноедавлениенанаветренномфасаденауровнеi-го этажа, Па; Рн.зi – наружное давление на заветренном (подветренном) фасаде

на уровне i-го этажа, Па;

ρн – плотность наружного воздуха, кг/м3; Uв – скорость ветра, м/с;

hi – высота пола i-го этажа над уровнем планировочной отметки земли, м; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Давление внутри здания на уровне i-го этажа Рвi, Па, можно принять равным среднему арифметическому между наружными давлениями на наветренном и заветренном фасадах на уровне соответствующего этажа:

Расход дыма, удаляемого из коридораGу, кг/с, вычисляется по формуле

где А – размерный коэффициент, А = 0,96 кг/(с м5/2) – для жилых зданий;

А = 1,2 кг/(с м5/2) – для общественных зданий; Вп – ширина дверного проема из коридора в лестничную клетку, м;

Hп – высота дверного проема из коридора в лестничную клетку, м. Температура дыма, удаляемого из коридора жилого или общественно-

го здания, принимается равной 300 °С (Тд = 573 К).

Расход и температура дыма, удаляемого из помещения при пожаре,

определяется по формулам (12.7), (12.16), (12.17), (12.22)–(12.24).

Давление в шахте дымоудаления на уровне первого обслуживаемого этой шахтой этажа Рш1, Па, определяется по формуле

где Рн.н1 – наружное давление со стороны наветренного фасада на уровне первого этажа, Па;

Fкл – площадь проходного сечения клапана дымоудаления, м2. Площадь проходного сечения клапана дымоудаления принимается

по данным фирмы-изготовителя или вычисляется по формуле

где a – больший из установочных размеров клапана, м; b – меньший из установочных размеров клапана, м.

243

Давление в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа Ршi определяется по формуле

где Pшi–1 – давление на уровне i–1 этажа, Па;

λ – коэффициент сопротивления трению (λ = 0,1 – для кирпича;λ = 0,05 –

для бетона; λ = 0,02 – для металла);

lш – длина шахты между i–1 и i-м этажами, м;

Gш2i−1 – расход продуктов горения с i–1 на i-й этаж, кг/с;

ρшi–1 – плотность продуктов горения между i–1 и i-м этажами, кг/м3; dэкв – эквивалентный диаметр проходного сечения шахты дымоудале-

ния (dэкв = 2 fш / (aш + bш)), аш, bш – размеры проходного сечения шахты дымоудаления, м), м;

fш – площадь проходного сечения шахты дымоудаления, м2; hэт – расстояние по вертикали между двумя клапанами, м.

Расход продуктов горения с i–1 на i-й этаж равен сумме расхода дыма, удаляемого с этажа пожара Gшi–1, кг/с, и расходов воздуха, фильтрующегося через неплотности и щели клапана и стен шахты дымоудаления Gф2, …, Gфi–1, кг/с:

Расход воздуха, фильтрующегося в шахту через неплотности и щели клапана и стен шахты дымоудаления Gфi, кг/с, определяется по формуле

где Sш – характеристика сопротивления газопроницанию шахты с установленными в ней закрытыми клапанами, м3/кг, определяется по формуле

Удельную характеристику сопротивления газопроницанию Sуд, м3/кг, можно принять равной:

500 м3/кг – для шахты из кирпича; 1 500 м3/кг – для шахты из бетона; 1 600 м3/кг – для шахты из металла.

Температура продуктов горения в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа Тi определяется по формуле

где i – номер этажа;

Тв – температура воздуха в здании, К;

Gai – суммарный расход воздуха, проникший в шахту дымоудаления за счет фильтрации через щели и неплотности в клапанах дымоудаления

и стенах шахты со второго по i-й этаж, кг/с; Gai = ΣGфi.

244

Производительность вентилятора дымоудаления Qв, м3/ч, рассчитывается так:

где GaN – суммарный расход воздуха, проникающего в шахту дымоудаления за счет фильтрации со 2-го по верхний этаж;

ρN – плотность продуктов горения на уровне верхнего этажа, кг/м3. Давление, которое должен развивать вентилятор дымоудаления,

Pвент, Па, определяется по формуле

где Рн.н.в – наружное давление на наветренном фасаде на уровне выбросного отверстия, Па;

РшN – давление в шахте дымоудаления на уровне расположения верхнего клапана дымоудаления, Па;

hвыбр – расстояние по вертикали от верхнего клапана дымоудаления до выбросного отверстия, м;

∆Рсети – потери давления в сети обвязки вентилятора, Па.

Пример 5 Расчет параметров системы дымоудаления из коридора

Исходные данные:

здание общественное, трехэтажное; место расположения – Москва, температура наружного воздуха для

зимнего периода года –28 °С, скорость ветра 4,9 м/с;

температура дыма 300 °С (573 К); высота этажа 4 м; уровень расположения выбросного отверстия сис-

темы дымоудаления 14 м; размеры дверей из коридора в лестничную клетку 1,2×2,1 м;

размеры шахты и установочные размеры клапана дымоудаления

0,8×0,6 м;

шахта дымоудаления – кирпичная неоштукатуренная.

Решение Плотность наружного воздуха

ρн = 353 / (tн + 273) = 353 / (–28 + 273) = 1,44 кг/м3.

Температура приточного воздуха

tп = (–28 + 16) / 2 = –6 °C.

Плотность приточного воздуха

ρп = 353 / (tп + 273) = 353 / (–6 + 273) = 1,32 кг/м3.

Плотность продуктов горения

ρп.г = 353 / (tп.г + 273) = 353 / (300 + 273) = 0,616 кг/м3.

245

Наружное давление на наветренном фасаде

Рн.нi = 0,8(ρнVв2 ) / 2 – ghэт(i – 1)(ρн – ρп).

Рн.н1 = 0,8(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(1 – 1)(1,44 – 1,32) = 13,83 Па; Рн.н2 = 0,8(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(2 – 1)(1,44 – 1,32) = 9,13 Па; Рн.н3 = 0,8(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(3 – 1)(1,44 – 1,32) = 4,43 Па.

Рн.н. выбр = 0,8(ρнVв2 ) / 2 – ghвыбр(ρн – ρп).

Рн.н. выбр = 0,8(1,44 4,92) / 2 – 9,8 14(1,44 – 1,32 )= –2,63 Па.

Наружное давление на заветренном фасаде

Рн.зi = –0,6(ρнVв2 ) / 2 – ghэт(i – 1)(ρн – ρп).

Рн.з1 = –0,6(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(1 – 1)(1,44 – 1,32) = –10,37 Па; Рн.з2 = –0,6(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(2 – 1)(1,44 – 1,32) = –15,07 Па; Рн.з3 = –0,6(1,44 4,92) / 2 – 9,8 4(3 – 1)(1,44 – 1,32) = –19,77 Па.

Давление внутри здания

Рвi = (Рн.нi + Рн.зi) / 2.

Рв1 = (13,83 – 10,37) / 2 = 1,73 Па;

Рв2 = (9,13 – 15,07) / 2 = –2,97 Па; Рв3 = (4,43 – 19,77) / 2 = –7,67 Па.

Расход удаляемого дыма

Gу = 1,2bдhд3/2 = 1,2 1,2 2,13/2 = 4,38 кг/с.

Площадь проходного сечения клапана дымоудаления

Fкл = (0,8 – 0,03)(0,6 – 0,05) = 0,424 м2.

Скорость дыма в клапане

Vд = Gу / (Fклρп.г) = 4,38 / (0,424 0,616) = 16,79 м/с.

Потери давления в клапане дымоудаления

∆Ркл = ξкл(ρп.гVв2 ) / 2 = 4(0,616 16,792) / 2 = 347 Па.

Давление в шахте дымоудаления на уровне первого этажа

Рш1 = Рн.н1 – ∆Ркл = 13,83 – 347 = –333,17 Па.

Скорость дыма в шахте дымоудаления между первым и вторым этажами

Vш1–2 = Gу / (aшbшρп.г) = 4,38 / (0,8 0,6 0,616) = 14,81 м/с.

Эквивалентный диаметр проходного сечения шахты дымоудаления dэкв = 4aшbш / [2(aш + bш)] = 4 0,8 0,6 / [2(0,8 + 0,6)] = 0,685 м.

Давление в шахте дымоудаления на уровне второго этажа

Рш2 = Рш1 – λ(hэ / dэкв)(ρп.г1–2Vш21−2 / 2) =

= –333,17 – 0,1(4 / 0,685)(0,616 14,81 / 2) = –372,95 Па.

246