Характеристика сопротивления дымогазопроницанию шахты и клапана дымоудаления

Расход воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности шахты

и закрытого клапана дымоудаления на втором этаже:

Gф = [(Рв2 – Рш2) / Sш]0,5 = [(–2,97 + 372,95) / 2170]0,5 = 0,413 кг/с.

Температура дыма между вторым и третьим этажами

Тп.г2–3 = (GуТп.г + Gф2Тв) / (Gу + Gф2) = (4,38 573 + 0,413 289) / (4,38 + + 0,413) = 549 К.

Плотность дыма между вторым и третьим этажами

ρп.г2–3 = 353 / Тп.г2–3 = 353 / 549 = 0,643 кг/м3.

Скорость дыма в шахте дымоудаления между вторым и третьим этажами

Vш2–3 = (Gу + Gф2) / (aшbшρп.г2–3)=(4,38+0,413) / (0,8 0,6 0,632)=15,80м/с.

Давление в шахте дымоудаления на уровне третьего этажа

Рш3 = Рш2 – λ(hэ /dэкв)(ρп.г2–3Vш22−3 / 2) =

= –372,95– 0,1(4 / 0,685)(0,643 15,802 / 2) = –419,82 Па.

Расход воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности шахты

и закрытого клапана дымоудаления на третьем этаже:

Gф3 = [(Рв3 – Рш3) / Sш]0,5 = [(–7,67 + 419,82) / 2170]0,5 = 0,436 кг/с.

Температура дыма выше третьего этажа:

Тп.г3 = (GуТп.г + Gф2Тв + Gф3Тв) / (Gу + Gф2 + Gф3) =

= (4,38 573 + 0,413 289 + 0,436 289) / (4,38 + 0,413 + 0,436) = 527 К.

Плотность дыма выше третьего этажа

ρп.г3 = 353 / Тп.г3 = 353 / 527 = 0,670 кг/м3.

Производительность вентилятора дымоудаления из коридора

Qв = 3600(Gу + Gф2 + Gф3) / ρп.г3 = 3600(4,38 + 0,413 + 0,436) / 0,670 = = 28096 м3/ч.

Давление, которое должен создавать вентилятор дымоудаления из коридора

Рвент = |Рш3 – Рн.н.выбр| + ∆Рсети.

13.2.2.Расчет параметров вентиляторов подпора воздуха в незадымляемые лестничные клетки типа Н2

При работе вентиляционной системы противодымной защиты здания повышенной этажности в незадымляемой лестничной клетке типа Н2 и шахтах лифтов создается избыточное по отношению к смежным помещениям

247

иулице давление. За счет этого часть воздуха, подаваемого в верхнюю часть лестничной клетки и шахты лифта, через щели и неплотности дверей

иокон уходит внутрь здания и на улицу (рис. 13.8). Для обеспечения требуемых параметров на первом этаже здания в лестничной клетке и шахте лифтов на этот этаж должно поступать определенное количество воздуха. Производительность вентиляторов подпора воздуха в лестничные клетки типа Н2 и шахты лифтов должна быть больше этого количества на величину утечек воздуха через щели и неплотности дверей и окон.

Рис. 13.8. Схема расчета параметров вентилятора подпора воздуха в незадымляемую лестничную клетку типа Н2

Расчет параметров вентилятора подпора воздуха в незадымляемую лестничную клетку типа Н2 начинается с определения давления на первом этаже лестничной клетки Рл.к1, Па. В соответствии с требованиями нормативных документов избыточное по отношению к давлению со стороны наветренного фасада Рн.н1, Па, давление на первом этаже лестничной клетки должно быть не менее 20 Па, т. е.

Расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки в коридор этажа пожара для предотвращения выхода дыма через открытый дверной проем Gп, кг/с, рассчитывается так:

248

где Vп – достаточная для предотвращения выхода дыма в лестничную клетку скорость в открытом дверном проеме (Vп = 1,3 м/с – для жилых зданий; Vп = 1,5 м/с – для общественных зданий);

ρп – плотность приточного воздуха, кг/м3; Вп – ширина дверного проема, м; Нп – высота дверного проема, м.

Расход воздуха, уходящего из лестничной клетки на улицу через открытую входную дверь здания, Gвх, кг/с, определяется по формуле

где (µ f)вх – эквивалентная гидравлическая площадь входных дверей здания, м2;

Рвх – давление на уровне низа входной двери на заветренном фасаде, Па. Эквивалентная гидравлическая площадь для параллельно работающих

проемов вычисляется по формуле

(µ f)вх = (µ f)1 + (µ f)2 + ... + (µ f)n,

а при последовательно работающих проемах – по формуле

(μ f )вх = 1/[1/(μ f )12 +1/(μ f )22 +...+1/(μ f )2n ]0,5.

Действующие в настоящее время нормативные документы предписывают проведение расчетов при открытых дверях на путях эвакуации из коридоров, холлов или непосредственно из помещений на этаже пожара в лестничную клетку и закрытых остальных дверях здания или при открытых дверях из здания наружу и закрытых дверях из коридоров и холлов на всех этажах. При расчете по первому варианту расход воздуха Gп определяется по формуле (13.16), а расход воздуха Gвх принимается равным нулю. При расчете по второму варианту расход воздуха Gвх определяется по формуле (13.17), а расход воздуха Gп принимается равным нулю.

Расход воздуха, приходящего на первый этаж лестничной клетки со второго этажа G2–1, кг/с, равен сумме расходов, уходящих из лестничной клетки в коридор этажа пожара и на улицу через открытую входную дверь здания:

249

Расходы воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности окон из лестничной клетки на улицу на втором и вышележащих этажах Goi, кг/с, могут быть определены по формуле

где Jo – удельная характеристика воздухопроницаемости окон (для одинарного спаренного остекления– 7,5 10–3 кг/(смПа0,5), 5 10–3 кг/(смПа0,5) – для двойного раздельного остекления);

fo – площадь остекления в лестничной клетке, м2.

Расходы воздуха, фильтрующегося через щели дверей внутрь здания, Gдi, кг/с, определяются по формуле

где Sдв – характеристика воздухопроницаемости дверей, 1/кг, определяется по формуле

Удельная характеристика воздухопроницаемости Sуд закрытых дверей изменяется в пределах 4 400–196 000 м3/кг.

Расход воздуха, поступающего с i + 1 этажа лестничной клетки на i-й, G(i+1)–i, кг/с, определяется как сумма расходов воздуха, идущего сi-го на i–1,

ирасходов воздуха, уходящего через щели закрытых дверей внутрь здания

ина улицу через щели окон на i-м этаже:

Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпоравоздухапри пожаре,Qл.к определяется так:

Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, Рвент, Па, определяется по формуле

где Рл.кN – давление на верхнем этаже лестничной клетки, Па;

Pн.з.в – наружное давление на заветренном фасаде на уровне воздухоприемного отверстия вентилятора, Па;

250

∆Рсети – потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объема лестничной клетки, Па.

Пример 6 Расчет параметров вентилятора подпора воздуха в лестничную

клетку типа Н2 при пожаре (вариант 1)

Исходные данные:

здание общественное, трехэтажное, лестничная клетка без естественного освещения через остекленные проемы в наружных ограждениях;

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 воздухозаборного отверстия

системы подпора воздуха в лестничную клетку 12 м; размеры одностворчатых дверей из коридора в лестничную клетку

1,2×2,1 м;

выход из здания через одинарный тамбур (две последовательные одностворчатые двери), размеры дверей 1,2×2,1 м, площадь лестничной клетки 20 м2;

удельная характеристика воздухопроницаемости закрытых дверей лестничной клетки 7 000 м3/кг;

открыта дверь из коридора в лестничную клетку, входная дверь здания и двери лестничной клетки на остальных этажах закрыты.

Решение Плотность наружного воздуха

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

Плотность воздуха в здании

ρв = 353 / (tв + 273) = 353 / (16 + 273) = 1,22 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.

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.

251

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.

Наружное давление на уровне воздухозабора

Рвз = –0,6(ρнVв2 ) / 2 – ghвз(ρн – ρв) = –0,6(1,44 4,92) / 2 – 9,81 12(1,44 –

– 1,22) = –36,26 Па.

Расход воздуха из лестничной клетки в коридор этажа пожара

Gп = VпρпBпHп = 1,5 1,32 1,2 2,1 = 4,99 кг/с.

Расход воздуха через входную дверь здания равен нулю.

Давление в лестничной клетке на уровне первого этажа определяем по формуле (13.15):

Рл.к1 = Рн.н1 + 20 = 13,83 + 20 = 33,83 Па.

Расход воздуха со второго этажа лестничной клетки на первый равен расходу из лестничной клетки в коридор этажа пожара. Давление в лестничной клетке на уровне второго этажа определяем по формуле (13.19):

Pл.к2 = Pл.к1 + 30G22−1 / (ρп fл2.к ) = 33,83 + 30 4,992 / (1,32 202) = 35,24 Па.

Характеристика воздухопроницаемости дверей лестничной клетки

Sдв = Sуд / (HпBп)2 = 7000 / (2,1 1,2)2 = 1102 1/(кг∙м).

Расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной

клетки внутрь здания на втором этаже, определяем по формуле (13.21):

Gд2 = [(Pл.к2 – Pв2) / Sдв]0,5 = [(35,24 + 2,97) / 1102]0,5 = 0,186 кг/с.

Расход воздуха в лестничной клетке с третьего этажа на второй равен сумме расходов воздуха со второго этажа на первый и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на втором этаже:

G3–2 = G2–1 + Gд2 = 4,99 + 0,186 = 5,18 кг/с.

Давление в лестничной клетке на уровне третьего этажа

Pл.к3 = Pл.к2 + 30G32−2 / (ρп fл2.к ) = 35,24 + 30 5,182 / (1,32 202) = 36,76 Па.

Расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной

клетки внутрь здания на третьем этаже

Gд3 = [(Pл.к3 – Pв3) / Sдв]0,5 = [(36,76 +7,67) / 1102]0,5 = 0,201 кг/с.

252

Расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, равен сумме расходов воздуха с третьего этажа на второй и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на третьем этаже:

Gл.к = G3–2 + Gд3 = 5,18 + 0,201 = 5,38 кг/с.

Объемный часовой расход воздуха (подачу вентилятора) определяем по формуле (13.25):

Qл.к = 3600Gл.к / ρн = 3600 5,38 / 1,44 = 13450 м3/ч.

Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, определяется по формуле (13.26):

Рвент = Рл.к3 – Pн.з.в + ∆Рсети.

Пример 7 Расчет параметров вентилятора подпора воздуха в лестничную

клетку типа Н2 при пожаре (вариант 2)

Исходные данные:

здание общественное, трехэтажное, лестничная клетка без естественного освещения через остекленные проемы в наружных ограждениях;

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 воздухозаборного отверстия

системы подпора воздуха в лестничную клетку 12 м; размеры одностворчатых дверей из коридора в лестничную клетку

1,2×2,1 м;

выход из здания через одинарный тамбур (две последовательные одностворчатые двери), размеры дверей 1,2×2,1 м, площадь лестничной клетки 20 м2;

удельная характеристика воздухопроницаемости закрытых дверей лестничной клетки 7000 1/кг;

открыта входная дверь здания, двери из коридора в лестничную клетку закрыты на всех этажах.

Решение Плотность наружного воздуха

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

Плотность воздуха в здании

ρв = 353 / (tв + 273) = 353 / (16 + 273) = 1,22 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.

253

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 – ρв).

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.

Наружное давление на уровне воздухозабора

Рвз = –0,6(ρнVв2 ) / 2 – ghвз(ρн – ρв) = –0,6(1,44 4,92) / 2 – 9,81 12(1,44 –

– 1,22) = –36,26 Па.

Эквивалентная площадь входных дверей здания:

(µ f)вх = 1 / [1 / (μ f )12 + 1 /(μ f )22 ]0,5 = 1 / [1 / (0,64 1,2 2,1)12 + + 1 / (0,64 1,2 2,1)22 ]0,5 = 1,14 м2.

Расход воздуха из лестничной клетки в коридор этажа пожара равен нулю.

Давление в лестничной клетке на уровне первого этажа определяем по формуле (13.15):

Рл.к1 = Рн.н1 + 20 = 13,83 + 20 = 33,83 Па.

Расход воздуха через входную дверь здания

Gвх= (µ f)вх[2ρп(Рл.к1– Рвх)]0,5 = 1,14[2 1,32(33,83 + 10,37)]0,5=12,31 кг/с.

Расход воздуха со второго этажа лестничной клетки на первый равен расходу через входную дверь здания. Давление в лестничной клетке на уровне второго этажа определяем по формуле (13.19):

Pл.к2 = Pл.к1 + 30G22−1 / (ρп fл2.к ) = 33,83 + 30 12,312 / (1,32 202) = 42,44 Па.

Характеристика воздухопроницаемости дверей лестничной клетки

Sдв = Sуд / (HпBп)2 = 7000 / (2,1 1,2)2 = 1 102 1/(кг∙м).

254