.

Расчет противодымной вентиляции в зданиях различного назначения часть 2


Расчет противодымной вентиляции в зданиях различного назначения

Расчет противодымной вентиляции производится на основании методических рекомендаций к СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Методические рекомендации называются «Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий», разработаны сотрудниками ФГУ ВНИИПО МЧС России (канд. техн. наук И.И. Ильминским, инж. Д.В. Беляевым, П.А. Вислогузовым, Б.Б. Колчевым) и утверждены ФГУ ВНИИПО МЧС России 24 декабря 2007 г.

Мы приводим текст документа, согласно которому необходимо проводить расчет противодымной вентиляции (в том числе, для систем противодымной приточной вентиляции):

Регламентированы выбор исходных данных и порядок проведения расчетов основных параметров противодымной вентиляции зданий различного назначения, преимущественно жилых и общественных. Методология расчетов ориентирована на действующие требования пожарной безопасности и базируется на результатах законченных тематических исследований ВНИИПО, которые выполнялись в период 1996-2004 гг. по техническим заданиям ГУГПС МЧС (МВД) России.

Предназначены для сотрудников УГПН главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации. Могут быть использованы в деятельности проектных организаций, специализирующихся в разработке проектных решений в области комплексной противопожарной защиты строительных объектов, а также в работе проектных бюро широкого профиля и государственных учреждений соответствующих надзорных органов.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно отечественной и зарубежной статистике, гибель примерно 85 % от числа жертв пожаров в зданиях обусловлена поражающим воздействием выделяемых продуктов горения. Интенсивное распространение продуктов горения при пожарах в зданиях, построенных в соответствии с современными архитектурно-технологическими решениями, сопровождается переносом токсичных компонентов, повышением температуры воздушной среды до появления вторичных загораний и изменением ее оптической плотности вплоть до полной потери видимости. В связи с этим в нашей стране и за рубежом внимание специалистов в последние десятилетия обращено на решение проблем противодымной защиты зданий. Одна из важнейших задач в данной области - создание методологии расчета основных параметров противодымной вентиляции.

В практике отечественного проектирования до настоящего времени использовались различные методические пособия [1]-[3]. Они были ориентированы преимущественно на здания высотой 16-25 этажей с типовой коридорной структурой при четырех планировочных схемах лестнично-лифтовых узлов. В методической основе выполняемых расчетов по существу отсутствовала объективно необходимая взаимосвязь с физическими процессами развития пожаров в помещениях зданий.

С введением в действие обновленных норм проектирования [4] возникла необходимость в соответствующем преобразовании методологии расчета основных параметров противодымной вентиляции зданий. Настоящие рекомендации обобщают результаты исследований, выполнявшихся специалистами ВНИИПО в рамках плановой тематики по техническим заданиям ГУГПС МЧС (МВД) России в период 1996-2004 гг. Данная разработка не относится к формализованным методикам, устанавливающим содержание и последовательность расчетов в соответствии с особенностями объектов, поскольку современные тенденции развития архитектуры и технологии эксплуатации зданий исключают возможность подобного детерминизма. При этом представленные методические положения не иллюстрируются примерами расчета, что обусловлено как необходимостью существенного сокращения объема изложения, так и объективными условиями предотвращения недопустимого прямого заимствования таких примеров в проектных решениях. Рекомендуемая методология распространяется в основном на объекты гражданского строительства - жилые и общественные здания. С учетом многообразия строительных объектов представляется целесообразным продолжить работу по созданию расчетных методов, ориентированных на многофункциональные комплексы, подземные и супервысотные строительные объекты с массовым пребыванием людей.

Авторы будут благодарны специалистам в данной области за присланные замечания и предложения по содержанию представленной методологии и учтут их в дальнейшей работе.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации разработаны в соответствии с действующими требованиями пожарной безопасности и регламентируют порядок расчета основных параметров противодымной вентиляции зданий, преимущественно жилых и общественных. Данные методические. положения могут быть использованы также для расчета параметров противодымной вентиляции зданий и сооружений различного назначения (в том числе закрытых подземных и надземных автостоянок, производственных и складских зданий, многофункциональных комплексов), для которых не разработаны соответствующие методики.

1.2. Рекомендации предназначены для сотрудников УГПН главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации, проектных организаций и предприятий, осуществляющих лицензированную деятельность по разработке и внедрению технических решений по комплексной противопожарной защите зданий и сооружений. Могут быть использованы в деятельности проектных бюро широкого профиля и государственных учреждений соответствующих надзорных органов.

1.3. Издание настоящих рекомендаций не отменяет действия и не исключает возможность использования специалистами различного профиля иных документов подобного назначения, в том числе новых разработок.

1.4. В целях исключения возможных искажений результатов практического применения разработанной методологии при ее использовании не допускаются обобщение и упрощенная интерпретация расчетных данных в виде номограмм, таблиц и иных подобных материалов.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.1. Проектные объемно-планировочные решения в составе комплекта чертежей архитектурно-строительной части должны соответствовать действующим нормативным документам в области пожарной безопасности, в том числе по устройству путей эвакуации и эвакуационных выходов, пределам огнестойкости основных строительных конструкций и разделению строительной части на отдельные пожарные отсеки. При необходимости кроме указанных нормативных документов могут использоваться положения разработанных дополнительно специальных технических условий на проектирование противопожарной защиты.

2.2. В качестве расчетных условии действия противодымной вентиляции следует принимать возможность возникновения пожара в одном из помещений, в каждом из пожарных отсеков, на одном из его этажей, преимущественно нижнем, как в надземной, так и в подземной части здания. Исходное положение оконных проемов - закрытое, дверных - согласно требованиям [4].

Расчетный период действия противодымной вентиляции должен предусматриваться либо на период эвакуации людей из помещений, с этажа или из здания в целом, либо на время проведения пожарными подразделениями работ по спасению людей, обнаружению и локализации очага пожара.

Проектное исполнение строительной части объекта должно приниматься в соответствии с установленным уровнем качества. Конструкции и оборудование противодымной вентиляции (воздуховоды, коллекторы, противопожарные клапаны, вытяжные вентиляторы, двери, в том числе противопожарные дымогазонепроницаемые, противодымные экраны и др.) должны соответствовать техническим данным предприятий-изготовителей и применяться в составе противодымной защиты объекта при наличии сертификатов соответствия системы ГОСТ Р и сертификатов пожарной безопасности.

2.3. Аэродинамические характеристики зданий определяются коэффициентами ветрового напора на различных фасадах. Распределение и значения аэродинамических коэффициентов ветрового напора для проектируемых зданий необходимо принимать согласно проектной документации или по экспериментальным данным, полученным в результате аэродинамических испытаний (продувка моделей в аэродинамической трубе). При отсутствии необходимых данных аэродинамические характеристики должны устанавливаться расчетным путем в зависимости от направления ветрового воздействия на различные фасады зданий:

ka = kn sin2w + kt cos2w,                                                              (1)

где ka -

аэродинамический коэффициент ветрового напора при воздействии ветра под углом wк плоскости фасада;

kn, kt -

аэродинамические коэффициенты ветрового напора при воздействии ветра соответственно по нормали и по касательной к плоскости фасада.

Величины коэффициентов ветрового напора kn и kt могут быть приняты по данным табл. 1.

Соответствующие числовые значения коэффициентов ветровою напора kx, ky, kl могут быть определены по следующим зависимостям:

,

0

nevaclimat.com

Расчет противодымной вентиляции, как составная часть противопожарной защиты

Противодымная вентиляция входит в состав противопожарной защиты зданий. Своевременное удаление дыма даёт возможность людям покинуть опасный участок, предоставляет несколько минут, которые спасают жизнь. Выбрасывает продукты горения за пределы здания, очищает основные и аварийные выходы от дыма. В крупных многоэтажных зданиях расчет противодымной вентиляции ведется поблочно: комплекс делится на несколько отсеков, для каждого проектируется аварийная вентсистема.

Общие положения

Дымовая зона

В начале нашего обзора дадим несколько понятий, применяемых в проектах и технических задания для противодымных систем:

  1. Дымоудаление – система, дающая возможность людям покинут горящее здание.
  2. Дымовая зона – периметр, площадью не более 3 000 м2. На первой стадии горения удаляется достаточный, для безопасной эвакуации людей, объем дыма.
  3. Дымоприёмное устройство – через него продукты горения удаляются в вентшахты или на улицу. Изготавливаются из металла высокотемпературной закалки.
  4. Пожароопасная смесь – комбинация из пыли и воздуха, горящая при давлении меньше 5 кПа.
  5. Резервуар дыма – участок горения, огражденный со всех сторон воздушными завесами. Рассчитывается на высоту 2 500 мм от пола.
  6. Клапан задержки огня – монтируется в общеобменных воздуховодах. При пожаре препятствует распространению дыма, перекрывая свободный воздухообмен между помещениями.
  7. Удаление продуктов горения естественным способом – вытяжка без механического побуждения за счет разницы температур снаружи и внутри здания.
  8. Удаления продуктов горения механическим способом – то же самое, но с помощью вентиляторов. Основан на расчете кратности обмена воздухом.
  9. Шкаф управления – используется для контроля над параметрами системы дымоудаления.

Нормативные требования

Борьба с задымлением – комплексное мероприятие, состоящее из теоретической и практической частей, его функция - удаление дымы из эвакуационных путей, а также всего здания. Работа комплекса направлена на спасение людей, улучшение условий для Государственной противопожарной службы, а также минимизации экономических потерь.

Все требования для противодымной защиты подробно изложены в нормативной документации. Это СНиП 21-01–97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»; СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Много полезной информации представлено в «Расчетном определении основных параметров противодымной вентиляции зданий: метод, рекомендации к СП 7.13130.2013». М.: ВНИИПО, 2013.

Схема расположения элементов системы

В зависимости от размера и конструктивных особенностей здания противодымная система может в себя включать:

  1. Автоматическую систему удаление дыма из всех помещений или коридоров.
  2. Систему выброса остаточных продуктов горения и газов после локализации очага.
  3. Локальные установки, обеспечивающие полное очищение лестничных клеток.
  4. Подпор воздуха в лестничные клетки, лифтовые шахты, холлы.

Удаление продуктов горения осуществляется из двух типов помещений: открытые площадки с посетителями, где есть окна и двери, но нет специализированных проемов для удаления дыма; закрытые шахты лифтов, лестничные клетки, без естественного источника света, но со специальными проемами.

Механизмы дымоудаления различного назначения могут не закладываться в проект: для этого нормативное время эвакуации из самой дальней/высокой точки здания должно быть меньше, чем время его оседания до высоты 2 500 мм от пола (рабочая или зона жизни).

Если в помещении установлена автоматическая система пожаротушения, то вместе с ней проектируется механизм проветривания - он включается после локализации очага.

В жилых зданиях и пристройках объёмно-планировочные решения проектируются таким образом, чтобы ускорить процесс спасения людей и обезопасить работу аварийно-спасательной службы. Согласно этим решениям, есть несколько принципиальных схем устройства незадымляемых лестничных клеток:

  • Н1 – выход через коридор с системой дымоудаления.
  • Н2 – подпор воздуха напрямую. Предотвращает задымление.
  • Н3 – выход оборудуется тамбур-шлюзом с автономным подпором.

Для спасения людей эффективны установки, начинающие работать на первой стадии пожара, когда все пути эвакуации открыты. В зданиях устанавливаются следующие элементы:

  • Дымоудаление из глухих коридоров без естественного освещения, а также из пристроек.
  • Для объектов высотой более 28 метров предусматривается система удаления дыма из коридоров и холлов, а так же приточная защита лестничных клеток, лифтовых шахт и тамбур-шлюзов.
  • Установки автоматизированной защиты подземных частей жилых зданий, а так же подпор воздуха для тамбуров.

В расчетах учитывается интенсивность и объем выделения дыма, они зависят от стадии горения, площади пожара и материалов внешней и внутренней отделки. Также проектировщики обращают внимание на расчетную плотность и токсичность продуктов горения. Например, горение пластиковой обшивки офисных помещений связано с выделением опасного газа в огромных объёмах.

Определение параметров системы

При проектировании противодымной вентсистемы проектировщики пользуются двумя способами обеспечения приемлемых условий эвакуации:

  1. Создание зоны без дыма в нижней части помещения.
  2. Устройство дымоудаления путей эвакуации и соседних, свободных от огня, помещений.

Выбор способа зависит от двух основных параметров:

  • П - периметр зоны, объятой огнем, на первой стадии распространения пожара.
  • Y – высота от пола до уровня задымления. Так называемая «зона жизни».
Параметры регламентируются нормативной документацией и вводятся для сокращения издержек: если очаг возгорания и площадь помещения небольшие, то в проект закладываются минимальные мощности оборудования.

Обеспечение незадымленной зоны в нижней части помещения

Незадымленная зона

Данный подход находит применение, когда периметр возгорания на начальной стадии не превышает 12 000 мм, а высота незадымленной зоны меньше 4 000 мм. Например, задымление от печи или другого локального источника. Основывается на разности балансов: с одной стороны объем дыма, поступающего от источника горения в пространство между потолком и полом, с другой - объем продуктов горения, удаляемых посредством принудительного вентилирования. Объем воздуха, удаляемого вентиляцией с естественным побуждением или механически, должен быть больше, чем потенциально возможный от горения. Тогда остаётся свободная зона между полом и потолком, её высота должна быть не более 2 500 мм.

Обеспечение незадымляемости путей эвакуации и смежных помещений

Подход применим, когда периметр возгорания превышает 12 000 мм. То есть, очаг пожара неограниченного размера, и создать прослойку чистого воздуха между полом и потолком невозможно. Тогда создаются зоны, полностью свободные от дыма. Это могут быть эвакуационные коридоры, лестничные клетки и марши, тамбур-шлюзы, лифтовые шахты.

Методика расчёта основывается на сохранение баланса между поступающим в помещение и удаляемым воздухом. Устанавливаются мощные уловители дыма или вход/выход загораживается с помощью воздушных завес.

Расчет параметров вентилирование лестничных клеток

Лестничный марш с поэтажным выходом

Для точного расчета учитывается внутренне давление. Оно может различаться, в зависимости от конструктивных особенностей здания:

  • Лестница в надземной части здания, не имеющие поэтажного сообщения с основным строением.
  • Лестница в надземной части здания, с выходами на каждый этаж.
  • Лестницы в подземной части здания. По нормам оборудуются дополнительным, изолированным от основного помещения выходом, на уровне первого надземного этажа.

Затем определяется объем воздуха, выходящего через конструктивные проёмы. В этих расчетах используется сложная математическая зависимость, поэтому грамотные проектировщики пользуются компьютерными программами, что значительно облегчает вычисления.

Давление и утечки воздуха определяются для каждого этажа отдельно.

Большое значение имеет перепад давления между этажами: если он больше 150 Па, то лестница делится на зоны, каждая - со своей противодымной системой. Для каждой зоны устраивается распределительная подача воздуха. Если давление по высоте меняется незначительно, то предпочтение отдаётся централизованной подачи сверху.

Противодымная система многоэтажного здания

Защита от распространения дыма в многоэтажных зданиях - проблемная область для проектировщиков: Российские нормы и стандарты противопожарной защиты разрабатывались для зданий, высотой меньше 75 метров, поэтому теперь специалистам приходится адаптировать устаревшие нормы под современные инженерные проекты. Что в большинстве случаев делается вполне успешно. Особенно преуспела в этом некоммерческая ассоциация инженеров (АВОК).

Шахта лифта

Это весьма опасное место во время пожара, однако, может использоваться для эвакуации людей, тогда лифт обозначается специальной табличкой - на ней указывается возможность работы механизма в нештатной ситуации.

Для зданий до 7-9 этажей подпор воздуха в шахту лифта осуществляется одним вентилятором по схеме сверху вниз, это традиционный способ дымоудаления за счет баланса давления. Но он не применим для высотных строений. Шахта может быть так же использована, как полноценная вытяжка, но тогда лифты после срабатывания сигнализации отключаются.

В системе удаления дыма высотного здания, 20-25 этажей, применяется другой подход: один вентилятор не справится с задачей по уравниванию давлений или создаст внутри шахты неприемлемые по скорости ветры. Поэтому инженеры пошли по пути разделения шахты по вертикали на отсеки, в каждом из которых устанавливается автономная система.

Лестничные клетки

Схема дымоудаления с лестничной клетки

Схема дымоудаления на лестничных пролетах зависит от этажности: для зданий до 7-9 этажей применяется классическая, когда на каждом этаже устанавливаются дефлекторы, соединенные в одну вертикальную линию. В машинном отдалении лифтового помещения монтируемся вентилятор, который включается при срабатывании датчиков.

В высотных зданиях проектировщики пошли по другому пути: там используются незадымляемые лестничные клетки третьего типа, они оборудуются тамбур-шлюзами с интенсивным подпором воздуха. Точно методики расчет параметров вентилятора для тамбура в федеральных нормах и правилах (НП) нет.

На практике инженеры подбирают модность исходя из объема помещения и протяженности вентканалов. В высотных зданиях, где много тамбур-шлюзов, применяется схема из нескольких подающих аппаратов: снижаются потери давления через щели в вентиляционных каналах, уменьшается проектная мощность.

Подведем итоги

Автономная система дымоудаления устанавливается с одной целью – спасение жизней. Будь то торговый центр или высотное здание, эвакуация посетителей должна пройти быстро и с минимальными потерями. Работа спасательных служб напрямую зависит от скорости сигнализирования и эффективности системы пожаротушения.

Пример проекта

Компания «Мега.ру» поможет решить проблемы в области проектирования систем автоматического удаления дыма. По любым вопросам, а также за профессиональной консультацией обращайтесь по телефонам и другим каналам связи, которые указаны на странице «Контакты».

m-e-g-a.ru

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ

Пример 1. Рассчитать площадь люков дымоудаления для промышленного бесфонарного здания длиной 88 м, шириной 32 м и высотой 10,8 м. Помещение здания имеет дверной проем высотой 2,2 м и шириной 3,5 м. Здание будет возводиться в г. Иркутске.

Согласно СНиП II-37-75 (прил. 4) примем tн = - 38 °С, и uв = 5 м×с-1.

Вычислим общую площадь Fл люков дымоудаления по формуле (4), учитывая следующие параметры: коэффициент расхода открытых дверных проемов и люков дымоудаления mп = mл= 0,64; площадь дверных проемов Fп = 2,2 - 1,3 + + 3×3,5 = 13,36 м2; максимальная среднеобъемная температура Tом = 973 К; температура наружного воздуха Тн = 235 К; коэффициент безопасности Kd = 1,2; высота дверных проемов hп = 3 м; ускорение силы тяжести g = 0,81 м×с-2; аэродинамический коэффициент заветренного фасада здания Kз = -0,6; аэродинамический коэффициент люка дымоудаления Kл = -0,4; скорость ветра uв = 5 м×с-1; высота места установки люков дымоудаления Н = 10 м.

Получим:

м2.

Пример 2. Рассчитать расход газов и подобрать оборудование для системы дымоудаления 16-этажного жилого дома. Высота этажа 2,7 м. Ширина квартирной двери 0,83 м, высота 2 м. Ширина створки двери в лестничную клетку 0,85 м, высота 2 м. Расчетная температура наружного воздуха минус 30 °С, скорость ветра 5 м×с-1.

Температуру приточного воздуха вычислим по формуле (1):

К.

Плотность приточного воздуха определим по формуле (12):

rп = = 1,32 кг×м-3.

Расход воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор найдем по формуле (6):

Gп = 1,32×2,1×0,83×2 = 4,6 кг×с-1.

Расход продуктов горения, удаляемых из поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):

Gд = 1,1×4,6 + 0 = 5,1 кг×с-1.

Массовый расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления вычислим по формуле (17):

Gошд = 5,1 + 2,7 (16 – 1)×0,11 = 9,6 кг×с-1.

Среднюю плотность продуктов горения в шахте дымоудаления при температуре дыма 115 °С определим по формуле (12):

rс = = 0,910 кг×м-3.

Объемный расход газов, перемещаемых вентилятором дымоудаления, вычислим по формуле (23):

Qвд = = 10,5 м3×с-1 = 38000 м3×ч-1.

Плотность продуктов горения у клапана дымоудаления при температуре дыма 300 °С найдем по формуле (12):

rд = = 0,616 кг×м-3.

Выберем клапан дымоудаления с площадью проходного сечения 0,5 м2. Скорость газов в этом клапане определим по формуле (14):

uд = = 16,6 м×с-1.

Потерю давления в клапане дымоудаления вычислим по формуле (13):

DРкд = 1,5 = 127,3 Па.

Принимая площадь поперечного сечения шахты дымоудаления равной 1 м2, рассчитаем по формуле (42) скорость газов е шахте:

uш = = 8,1 м×с-1.

Потерю давления в шахте дымоудаления вычислим по формуле (18), принимая величину относительной шероховатости стенки шахты не превышающей 15 мм:

Па.

Потерю давления в обвязке вентилятора дымоудаления вычислим для сети, схема которой показана на рис. 4. Данная сеть включает в себя составное колено (x2 = 1), конфузор (xк = 0,058), выхлопной конфузор (xк + xв = 0,058 + 1). Потеря давления в сети равна

Рис. 4. Схема сети воздуховода вентилятора дымоудаления

Требуемое давление вентилятора дымоудаления вычислим по формуле (19):

Рвд = 127,3 + 68,9 + 721,7 + 2,44 = 294,8 Па = 94,3 кг×м-2.

По каталогу выберем радиальный вентилятор Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 16 с-1 двигателем мощностью 18 кВт.

Пример 3. Рассчитать требуемые подачу и давление воздуха и подобрать вентиляционное оборудование, обеспечивающее подпор воздуха в лестничной клетке с естественным освещением для 16-этажного жилого дома.

Параметры наружного воздуха, высота этажа здания, размеры дверных проемов квартиры и лестничной клетки такие же, как в примере 2.

Уровень первого этажа здания на 1,5 м выше уровня входа в здание. Входные двери в здание двойные, площадь их проема 2,2 м2. Лестничная клетка имеет рассечку между 8 и 9 этажом, переход между зонами лестничной клетки - по балкону, дверные проемы на переход имеют остекление. Лестничная клетка на каждом этаже имеет остекленные оконные проемы площадью 1,5 м2 с удельной воздухопроницаемостью 0,00237 кг×с-1×м-2×Па-0,5 и двери, площадь щелей которых равна 0,024 м2.

Плотность наружного воздуха вычислим по формуле (12):

rн = = 1,45 кг×м-3.

Значения наружного давления по высоте здания определим по формуле (24):

Рi,н = -hi,д(1,45 – 1,20) + 0,8 ;

Рi,з = -hi,д(1,45 – 1,20) + 0,6 .

Результаты вычислений представлены в табл. 1 (3, 4, 5-я графы).

Плотность приточного воздуха вычислим по формуле (12) по его температуре:

rп = = 1,32 кг×м-3.

Таблица 1

Результаты расчета давления снаружи здания, расхода и скорости движения воздуха в лестничной клетке

Этаж Высота центра проема, м Гравитационное давление, Па Давление, Па Расход, кг×с-1 Скорость воздуха по шахте лестничной клетки, м×с-1
на наветренном фасаде на заветренном фасаде в лестничной клетке через дверь лестничной клетки через окна лестничной клетки по шахте лестничной клетки
Вход 1,00 -2,41 12,09 -13,28 - - - -
2,85 -6,86 7,64 -13,73 14,74 13,0 0,02 13,20 0,768
5,55 -13,35 1,15 -24,23 38,16 0,24 0,03 13,47 0,785
8,25 -19,85 -5,35 -30,72 62,57 0,30 0,03 13,81 0,804
10,95 -26,34 -11,84 -37,22 88,20 0,35 0,04 14,19 0,827
13,65 -32,84 -18,34 -43,72 115,30 0,39 0,04 14,63 0,852
16,35 -39,34 -24,84 -50,21 144,08 0,43 0,05 15,11 0,880
19,05 -45,83 -31,33 -56,71 174,79 0,47 0,05 15,64 0,911
21,85 -52,33 -37,83 -63,20 207,67 0,51 0,06 16,21 -
24,49 -58,83 -44,33 -69,70 -37,23 15,26 0,02 15,28 0,890
27,15 -65,32 -50,82 -76,20 5,86 0,26 0,03 15,57 0,907
29,85 -11,82 -57,32 -82,69 26,74 0,32 0,04 15,83 0,928
32,55 -78,31 -63,81 -89,19 60,87 0,38 0,04 16,35 0,953
35,25 -84,81 -70,31 -95,69 96,84 0,43 0,05 16,83 0,931
37,95 -91,31 -76,81 -102,18 134,95 0,48 0,05 17,37 1,012
40,65 -97,80 -83,30 -108,68 175,68 0,52 0,06 17,95 1,045
43,35 -104,30 -89,80 -115,17 218,87 0,57 0,06 18,58 -

Давление на первом этаже здания рассчитаем по формуле (25):

Рлк,1 = 7,64 + 2,44 = 14,74 Па,

результат запишем в графу 6 табл. 1.

Расход воздуха через открытые входные двери тамбура здания найдем по формуле (26):

кг×с-1.

Расход воздуха через закрытые двери лестничной клетки вычислим по формуле (32):

Gш,i = 0,8×0,024

и занесем в графу 7 табл. 1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки определим по формуле (33):

Gо,i = 0,00237×1,5

и занесем в графу 8.

Общий расход воздуха по лестничной клетке в пределах этажа вычислим по формулам (30), (31):

Gлк,i = 4,6 + 3,39 + 0,02 = 13,2 кг×с-1.

Результаты вычислений занесем в графу 9 табл. 1.

Расчетную скорость движения воздуха по шахте лестничной клетки определим по формуле (29):

uлк,i = = 0,769 м×с-1.

Результаты расчетов занесем в графу 10 табл. 1.

Величину избыточного давления в лестничной клетке рассчитаем по формуле (28):

Рлк,i = Рлк,i – 1 + 60

Результаты расчетов занесем в графу 6 табл. 1.

Расчеты закончим для уровня 8-го этажа, так как между 8 и 9 этажом имеется рассечка. Для верхней зоны лестничной клетки (9-16 этажи) примем открытыми двери на наружный переход и на 9-й этаж.

Определим давление внизу верхней зоны по формуле (25):

Рлк,9 = -44,33 + 2,44 = -37,23 Па.

Результат запишем в графу 6 табл. 1.

Расходы воздуха через открытые двери на наружный переход и на 9-й этаж определим по формулам (26) и (6):

Gпер = 0,64×2×0,9 = 10,66 кг×с-1,

Gп,д = Gп = 4,62 кг×с-1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки на 9-м этаже рассчитаем по формуле (33):

Gо,9 = 0,00237×1,5 = 0,020 кг-с-1.

Последнее значение занесем в графу 8 табл. 1.

Расход воздуха по лестничной клетке с 10-го на 9-й этаж определим по формуле (30):

Gлк,9 = 10,66 + 4,6 + 0,02 = 15,28 кг×с-1.

Две последние величины занесем соответственно в графы 7 и 9 табл. 1. Дальнейшие вычисления проводим по тем же формулам и в той же последовательности, в какой выполняли расчеты для 2-8-го этажей. Результаты всех расчетов представлены в табл. 1.

Требуемые объемные расходы воздуха, попеваемого в нижнюю и верхнюю зоны лестничной клетки, найдем по формулам (37) и (40):

Qлк,вз = 12,8 м3×с-1 = 46130 м3×ч-1;

Qлк,нз = = 12,3 м3×с-1 = 44250 м3×ч-1.

Требуемое давление вентилятора, подающего воздух в нижнюю зону, вычислим по формуле (36). Наружное давление на уровне воздухозабора, расположенного на отметке 53 м, вычислим по формуле (24):

Рвз = -53×9,81 - (1,45 - 1,2) - 0,6 = 140,9 Па.

Рис. 5. Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в первую зону лестничной клетки:

1 - жалюзийная решетка; 2 - вентилятор; 3 - канал для подачи воздуха; 4 - регулирующая заслонка

Потерю давления в сети вентилятора вычислим с учетом ее схемы (рис. 5). Представленная сеть включает в себя декоративную решетку, занимающую менее 20% площади отверстия (x= 1,6), переход от конуса к цилиндру (x = 0,2), цилиндрическое составное колено к вентилятору (x =0,2), диффузор за радиальным вентилятором (x = 0,7), шахту высотой в восемь этажей (x = 0,05), колено в шахте (x = 1,5), поворотный клапан (x = 2). Потеря давления в этой сети составит:

Потерю давления в поворотном клапане площадью 1 м2, установленном в оголовке стены нижней зоны лестничной клетки, вычислим по формуле (13):

Па.

Потерю давления в канале, подающем воздух, определим по формуле (41):

Па.

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в нижнюю зону лестничной клетки составит

Рвнз = 207,7 - (-140,9) + 927,7 + 219,4 + 118,5 = 1614,2 Па = 164,6 кг×м-2.

Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в верхнюю зону, показана на рис. 6. В отличие от схемы, представленной на рис. 5, здесь отсутствует подающий канал. С учетом этого и величины подачи в верхнюю зону лестничной клетки 12,8 м3×с-1 вычислим потери давления в сети вентилятора верхней зоны:

Потерю давления в поворотном клапане площадью 1 м2, установленном в покрытии лестничной клетки, определим по формуле (13):

Па.

Рис. 6. Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в верхнюю зону лестничной клетки:

1 - жалюзийная решетка; 2 - вентилятор; 3 - регулирующая заслонка; 4 - объем лестничной клетки или шахты лифтов

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в верхнюю зону лестничной клетки составляет:

Рввз = 218,8 - (-140,9) + 826,4 + 237,6 = 1423,7 Па = 145,1 кг×м-2.

Исходя из полученных результатов, выбираем одинаковые (с целью унификации) вентиляторы Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 19 с-1 и электродвигателями мощностью 27 кВт.

Пример 4. Рассчитать требуемые подачу и давление воздуха и подобрать вентиляционное оборудование для создания подпора воздуха в шахте лифтов 16-этажного жилого дома. В шахте размешены пассажирский и грузопассажирский лифты. Ширина проема двери шихты для пассажирского лифта 1 м, высота 2 м; эти же параметры для грузопассажирского лифта составляют соответственно 1,2 и 2 м. Ширина щелей в притворах дверей шахты лифтов равна в среднем 0,004 м.

Параметры наружного воздуха, высота этажа здания такие же, как в примерах 2 и 3.

Давление воздуха в шахте лифтов вычислим по формуле(34), учитывая значения наружного давления для здания, приведенные в табл.1 (графа 4):

Ршл = 7,64 + 20 = 27,64 Па.

Вычислим площадь щелей в притворах дверей шахты на одном этаже здания:

Fш,i = (1,0×2 + 2,0×2)0,004 + (1,2×2 + 2,0×2)0,004 = 0,05 м2.

Расход воздуха через щели в притворах дверей шахты лифтов на первом этаже определим по формуле (32):

Gщ,i = 0,8×0,05 = 0,438 кг×с-1.

Результаты расчетов избыточного давления в шахте лифтов относительно заветренного фасада и расхода воздуха через щели дверей шахты приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты расчетов давления снаружи здания, избыточного давления и расхода воздуха в шахте лифтов

Этаж Давление на заветренном фасаде здания, Па Избыточное давление в шахте лифтов относительно заветренного фасада здания, Па Расход воздуха, кг×с-1
через щели дверей шахты по шахте лифтов
-17,73 45,37 0,438 0,438
-24,23 51,87 0,468 0,905
-30,72 58,36 0,496 1,402
-37,22 64,86 0,523 1,925
-43,72 71,36 0,549 2,474
-50,21 77,85 0,573 3,048
-56,71 84,35 0,596 3,645
-63,20 90,84 0,619 4,264
-69,70 97,34 0,641 4,905
-76,20 103,84 0,662 5,567
-82,60 110,33 0,682 6,250
-89,19 116,83 0,702 6,952
-95,69 123,33 0,721 7,674
-102,18 129,82 0,740 8,415
-108,68 136,32 0,758 9,174
-115,17 142,81 0,776 9,950

Утечку воздуха через машинное отделение шахты лифтов вычислим по формуле (39):

Gмл = 0,64×0,25 = 3,11 кг×с-1.

Объемный расход воздуха на оголовке шахты лифтов вычислим по формуле (38):

= 9 м3×с-1 = 32425 м3×ч-1

Потерю давления в сети обвязки вентилятора подачи воздуха в шахту лифтов (рис. 4) примем равной 450 Па.

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в шахту лифтов определим по формуле (36):

Рвл = 142,8 - (-140,9) + 450 = 733,7 Па = 75 кг×м-2.

Учитывая расчетные данные, из каталога выбираем вентилятор Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 13,5 с-1 и электродвигателем мощностью 10 кВт.

Пример 5. Рассчитать расход газов в системе дымоудаления 16-этажного здания управления. Высота этажа здания 3,6 м. Площадь большинства рабочих помещений не превышает 36 м2. В каждом помещении имеются два окна площадью 6 м2 каждое и дверной проем высотой 2,2 м и шириной 1 м. Помещения оборудованы приточной общеобменной вентиляцией, обеспечивающей трехкратный обмен воздуха в течение часа. Поэтажный коридор длиной 60 м разделен на отсеки перегородкой с дверью. Высота дверных проемов в перегородках, отделяющих лестничную клетку с подпором воздуха от первого отсека коридора и отсеки коридора друг от друга, 2,2 м, ширина 1 м.

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки составляет минус 30 °С, скорость ветра 5 м×с-1. В здании поддерживается температура, равная 20 °С.

Вычислим объем рабочего помещения:

V = 36×3,6 = 129,6 м3.

Фактор проемности помещения определим по формуле (3) с учетом открытых дверного и оконных проемов:

П = = 39,4%.

Пользуясь номограммой (рис. 1), найдем, что в помещении объемом 129,6 м и высотой 10 м максимальная средне - объемная температура при пожаре составит tом = -760 °С.

С помощью рис. 2 и 3 определим для помещения высотой 3,6 м отношение tом/tм10 и поправку на среднеобъемную температуру Dt:

tом/tм10 = 1,2; Dt = 0.

Максимальную среднеобъемную температуру при пожаре в рабочем помещении вычислим по формуле (2):

tом = 760×[1,2 + 0] = 912 °С;

Том = 1185 К.

Температуру продуктов горения, выходящих из помещения очага пожара в поэтажный коридор, найдем по формуле (11):

Ток = 0,65×1185 = 770 К.

Среднюю скорость воздуха в дверном проеме между поэтажным коридором и лестничной клеткой с подпором воздуха, предотвращающую поступление в нее дыма, определим по формуле (5):

uп = (0,46 - 0,09 ) = 2 м×с-1.

Температуру приточного воздуха рассчитаем по формуле(1):

Т = = 268 К.

Плотность приточного воздуха вычислим по формуле (12):

rп = = 1,32 кг×м-3.

Расход приточного воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор определим по формуле (6):

Gп = 1,32×2,2×1×2 = 5,8 кг×с-1.

Расход воздуха приточной системы общеобменной вентиляции вычислим по формуле (8):

Gов = = 0,13 кг×с-1.

Расход продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):

Gд = 1,1×5,8 + 0,13 = 6,51 кг×с-1.

Расход продуктов горения из помещения очага пожара в поэтажный коридор найдем по формуле (9):

G2= 0,6×1×2,23/2 = 1,96 кг×с-1.

Температуру продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, вычислим по формуле (10):

Тд= = 398 К;

tд = 125 °С.

Плотность продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления определим по формуле (12):

rд = = 0,887 кг×м-3.

Скорость продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления рассчитаем по формуле (14), принимая площадь отверстия клапана равной 0,5 м2,

uд = = 14,7 м×с-1.

Среднюю температуру продуктов горения по высоте шахты дымоудаления вычислим по формуле (15):

tc = 20 + (125 - 20) = 45 °С.

Плотность продуктов горения при температуре 45 °С найдем по формуле (12):

rс = = 1,11 кг×м-3.

Расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления определим по формуле (17): 1

Gошд = 6,51 + 3,6(16 - 1)×0,11 = 12,45 кг×с-1.

Среднюю скорость газов в шахте дымоудаления рассчитаем по формуле (42), принимая площадь ее внутреннего поперечного сечения равной 1 м2:

uш = = 8,54 м×с-1.

Потерю давления в шахте дымоудаления найдем по формуле (18):

DРшд = [(6,512(16–1) + 6,51×0,11×3,6(16-1)2 + 1/3×0,112×3,62×(16-1)3] = 450 Па.

Потерю давления в отверстии клапана дымоудаления с учетом аэродинамического сопротивления клапана и поворота потока вычислим по формуле (13):

DРкд = 1,5 = 143,7 Па.

Эквивалентную площадь проемов, отделяющих лестничную клетку с подпором от объема второго отсека коридора, определим по формуле (21):

(mf)э = = 1,0 м2.

Потерю давления в дверных проемах, отделяющих лестничную клетку от объема второго отсека коридора, вычислим по формуле (20):

DРп = = 59 Па.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 12.1.004-76. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

2. Инструкция по определению пожарной нагрузки в помещениях общественных зданий. - М.: ВНИИПО, 1981. - 28 с.

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

4. Стецовский М.П. Исследование теплогазообмена на этаже пожара и определение некоторых параметров для расчета вентиляционных систем противодымной защиты жилых зданий: Дис. канд. техн. наук/ МИСИ им. В.В. Куйбышева: - М., 1976.

5. Валеев Г.Н., Есин В.М., Ерофеев А.Н. Экспериментальное исследование температурных режимов в помещениях на этаже пожара. - В кн.: Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1981, с. 50-57.

6. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника. Нормы проектирования.

7. Бородавкин В.П., Валеев Г.Н., Стецовский М.П. Расчет расхода и температуры продуктов горения в шахтах дымоудаления при пожарах в 10-16-этажных жилых зданиях. - В кн.: Пожарная профилактика: Сб. тр. М.: ВНИИПО, 1981, с. 63-68.

8. Дубовик В.И., Карпов Л.И. Формула для расчета коэффициента сопротивления лестничных клеток. - В кн.: Противодымная защита многоэтажных зданий: Сб. тр. М.: ВНИИПО, 1976, с. 49-52.

9. Испытание противодымной защиты эксплуатирующегося жилого дома /Бородавкин В.П., Валеев Г.Н., Попов П.Н., Стецовский М.П. - Там же, 1978, вып. 2, с. 74-84.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

1. Общие положения

2. Исходные данные для расчета систем противодымной защиты

3. Расчет параметров вентиляционных систем противодымной защиты зданий различного назначения

4. Примеры расчетов вентиляционных систем противодымной защиты зданий

Список литературы

studopedya.ru


Смотрите также