Главная / Особенности проектирования систем противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги

Особенности проектирования систем противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги

Как известно, в 2002 г. вступил в силу Федеральный закон № 184-ФЗ «О техническом регулировании», которым устанавливается принципиально новый подход к нормированию на территории РФ. В соответствии с ним был разработан Федеральный закон № 123-ФЗ от 22.08.2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», статьями 56, 85, 138 которого установлены требования к системам противодымной вентиляции, в том числе с естественным побуждением тяги. В поддержку к этому Техническому регламенту был разработан и утвержден приказом МЧС от 25.03.2009 № 177 Свод правил СП 7.13130.2009 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Противопожарные требования», вступивший в действие с 1 мая 2009 г.

Необходимо отметить, что согласно новому законодательству, все положения Свода правил выполняются на добровольной основе. Если по каким-то техническим причинам невозможно выполнить все положения Свода правил, то дополнительно для объекта должен быть рассчитан индивидуальный пожарный риск (т.е. риск гибели людей при пожаре в случае возникновения чрезвычайной ситуации, уровень которого допустим и обоснован исходя из социально- экономических условий). Оценка пожарного риска проводится путем определения расчетных величин пожарного риска на объекте защиты и сопоставления их с соответствующими нормативными значениями пожарных рисков, установленными техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности. Расчетные величины пожарного риска являются количественной мерой возможности реализации пожарной опасности объекта защиты и ее последствий для людей и материальных ценностей.

В пункте 7.4 СП 7.13130.2009 сказано: «…Расход продуктов горения, удаляемых вытяжной противодымной вентиляцией, следует определять по расчету в зависимости от мощности тепловыделения очага пожара, теплопотерь в ограждающие строительные конструкции помещений и вентиляционных каналов, температуры удаляемых продуктов горения, параметров наружного воздуха, состояния (положений) дверных и оконных проемов…»

С учетом требований данного пункта ФГУ ВНИИПО МЧС России были изданы Методические рекомендации «Расчетное определение основных параметров систем противодымной вентиляции зданий».

Остановимся на вопросах расчетного определения параметров систем вытяжной вентиляции с естественным побуждением тяги.

Особенности расчетного определения основных параметров систем противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги

Массовый расход продуктов горения, поступающих в помещение с конвективной колонкой от очага пожара и подлежащих удалению системами вытяжной противодымной вентиляции, определяется согласно зависимости:

kolchev1

Эта зависимость работает в том случае, если высота пламени от очага пожара не заходит в дымовой слой. Если пламя заходит в дымовой слой, массовый расход конвективных продуктов горения описывается следующей зависимостью:

kolchev2

Для того чтобы понять, какой зависимостью пользоваться, есть формула, позволяющая определить высоту пламени:

kolchev3

Актуальная информация

С 2010 г. люки дымоудаления подлежат обязательной сертификации на соответствие ГОСТ Р 53301-2009 «Клапаны противопожарные вентиляционных систем. Метод испытаний на огнестойкость».

kolchev4

Расчетная схема газообмена представлена на рис. 1:
от очага пожара продукты горения, которые характеризуются
определенной массовой скоростью выделения
при определенной температуре конвективной колонки,
поступают в подпотолочное пространство.

Дым, контактируя с ограждающими конструкциями,
передает им тепло. Средняя температура дымового слоя
определяется по зависимости:

kolchev5

Необходимо обратить внимание, что температура воздуха
при расчете параметров систем с естественным
дымоудалением принимается на теплый период года. Тем
самым высчитывается минимальная разница между
плотностью воздуха и плотностью газа. Данный параметр
необходим для расчета перепада давления.

Коэффициент теплоотдачи в ограждающие конструкции
зависит от температуры дымового слоя, которую требуется
рассчитать согласно формуле. Еще одна неизвестная
в уравнении – удельная теплоемкость газа. Чтобы ее
определить, требуется знать температуру дымового слоя.

Данное уравнение легко решается при помощи программы
Excel.

Конвективная мощность очага пожара вычисляется по следующей зависимости (вторая и третья зависимости не относятся к конвективной мощности очага пожара):

kolchev6

При наличии систем водяного пожаротушения вместо комплекса kolchev7 

можно подставлять значение 9 м2 либо 16 м2 в зависимости от группы помещения по табл. 5.1 СП 5.13130.2009. Для того чтобы не суммировать компоненты пожарной нагрузки в помещениях (древесина, пластик и т.д.), можно воспользоваться методическими рекомендациями ВНИИПО, в которых есть справочные таблицы по типам зданий и помещений (так называемые усредненные величины).

Требуемая площадь дымовых люков

Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги минимально необходимое проходное сечение дымовых люков, устанавливаемых в покрытиях зданий, определяется зависимостью:

kolchev8Расчетные схемы газообмена в помещениях с учетом различного расположения путей эвакуации

Мы уже говорили о высоте незадымляемых зон. Коснемся теперь вопроса организации отвода дыма из атриумов. Если атриум имеет глухое ограждение по всей своей высоте (рис. 2), то высота незадымляемой зоны принимается по высоте роста человека. Данная величина варьируется в диапазоне от 2,2 до 2,5 м от основания помещения, где может произойти пожар.

kolchev9

Возникает проблема: требуемая площадь люков начинает стремиться к бесконечности, если температура продуктов горения стремится к температуре окружающего воздуха.

Отчего это происходит? Дым контактирует с большой площадью ограждающих строительных конструкций, интенсивно передает им свое тепло. Тем самым разница температур начинает стремиться к нулю, а площадь люков дымоудаления при делении на ноль – к бесконечности:

kolchev10

kolchev12

Другой вариант: атриум, имеющий открытые галереи по всей своей высоте (рис. 3). В этом случае высоту незадымляемой зоны мы не имеем права задавать на уровне 2,5 м от основания атриума, где происходит возгорание. Мы обязаны задать эту высоту с учетом роста человека, находящегося на верхней галерее атриума.

Здесь возникает другая проблема. Площадь люков дымоудаления начинает стремиться к бесконечности в случае, если толщина дымового слоя близка к нулю:

kolchev11 

Расчетная схема газообмена при пожаре в атриуме с конструктивно неотделенными галереями Актуальная информация В соответствии с п. 7.10 г) СП 7.13130.2009 открытие люков должно обеспечиваться при эквивалентной снеговой нагрузке и ветровом давлении, установленными в СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», но не менее 60 кг/м2 и 15 кг/м2 , соответственно.

Данная проблема также характерна для невысоких помещений, например, коридоров, где высота потолка варьируется в пределах 3-3,5 м (при высоте незадымляемой зоны 2,5 м остается всего 1 м).

kolchev13Теперь рассмотрим случай со складским комплексом. Складские комплексы, как правило, подразумевают стеллажное хранение продукции. В таком случае высоту незадымляемой зоны необходимо задавать не по высоте человека (2,5 м от уровня основания помещения), а по высоте расположения горючей нагрузки на верхних паллетах стеллажа (рис. 4). При возгорании в одной из паллет, если мы зададим низкое значение для незадымляемой зоны, получится так, что соседние паллеты окажутся в зоне высоких температур, и тем самым возникает риск неконтролируемого распространения очага пожара по зданию.

Очень часто в складских зданиях используются так называемые открываемые фрамуги (ленточное остекление, дооснащенное электро- или пневмоприводами). Многие полагают, что тем самым обеспечивается не только возможность проветривания помещений, но и противодымная защита зданий.

Однако, чтобы такое остекление выполняло функции противодымной защиты, оно должно располагаться с заветренной стороны здания. В ряде случаев возникает проблема, когда ветровой напор превышает перепад давления, образуемый в дымовом слое, и дым не уходит, поскольку он оказывается «зажат» в пределах помещения:

kolchev14

В ряде случаев геометрические параметры помещения имеют такую конфигурацию, связанную с большими площадями, когда температура дымового слоя практически равна температуре воздуха в теплый период года, о чем уже упоминалось выше. Иногда получаются такие величины, когда температура в Московском регионе летом поднимается до 26 °С, а температура дымового слоя при этом варьируется в диапазоне 31-33 °С. Данная проблема решается устройством приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением тяги, которая подает воздух в основание помещения, тем самым создавая избыточное давление по отношению к внешней среде и выдавливая продукты горения (рис. 5).

kolchev15В данном случае площадь дымовых люков рассчитывается с учетом работы противодымной вентиляции (характеристик напора воздуха, подаваемого системой).

Преимущества и недостатки систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги с точки зрения обеспечения пожарной безопасности

kolchev16К основным преимуществам систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги относятся:

• низкая масса люков;

• возможность установки на ненесущей кровле (покрытии);

• низкая потребляемая мощность энергии, требуемой для обеспечения их работы;

• отсутствие необходимости устройства вентиляционных камер.

Основные недостатки систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги:

• зависимость работы систем от внешних климатических параметров (снеговая нагрузка, которая для некоторых климатических регионов превышает предельно допустимые рабочие возможности изделий; ветровая нагрузка; высокие значения температур окружающей среды в теплый период года);

• низкая эффективность при малой мощности очага пожара (в этом случае температура дымового слоя равна температуре окружающей среды);

• необходимость обеспечения высоких значений средней температуры дымового слоя посредством конструктивного разделения противодымными экранами на дымовые зоны с целью уменьшения площади тепловоспринимающей поверхности ограждающих конструкций (не на всех объектах возможна установка противодымных экранов; следует учитывать также немалую их стоимость);

• сложность применения систем для защиты помещений малой высоты (2,5-3,0 м);

• необходимость устройства систем приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением тяги, обеспечивающих подачу наружного воздуха в основание помещения (требуется крупная вентиляционная камера на уровне первого этажа, установка воздухозаборника с фасада здания; кроме того, хотя в нормативных документах это и не прописано, не рекомендуется подавать воздух с очень большой скоростью).

Борис Борисович Колчев, заместитель начальника отдела огнестойкости строительных конструкций и инженерного оборудования зданий

Актуальная информация

В соответствии с ст. 138 ч. 3 ФЗ №123, п. 7.19 СП 7.13130.2009, приводы люков должны обеспечивать автоматический (от АПС или АУПТ) и дистанционный режимы управления.