Расчет системы дымоудаления

При пожаре основная опасность заключается не в повышении температуры и появлении открытого огня, а в дыме, так как при горении образуются ядовитые газы. При проектировании оборудования, позволяющего создать безопасные условия для эвакуации в чрезвычайной ситуации, используется расчет дымоудаления.

Когда нужно дымоудаление и что входит в состав систем дымоудаления?

Регламентируют расчет, установку и использование СДУ рекомендации АВОК 5.5.1-2018 «Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий». В каких случаях используется дымоудаление, можно узнать из документа СП 7.13130.

Отток продуктов горения необходимо предусматривать:

• из холлов и коридоров зданий высотой более 28 м;
• из тоннелей и коридоров подвальных и цокольных этажей;
• из коридоров длиной более 15 м в зданиях выше 2 этажей;
• из пассажей и атриумов;
• из помещений с постоянными рабочими местами и из складских помещений;
• из общественных помещений площадью более 50 м², выходящих в незадымляемые лестничные клетки или не имеющих естественного проветривания;
• из закрытых надземных и подземных автостоянок.

В состав систем дымоудаления входят:

• вентиляторы дымоудаления;
• вентиляторы подпора воздуха;
• клапаны дымовые;
• клапаны огнезадерживающие.

Нормативные ссылки, термины и определения

Расчет, монтаж и эксплуатация СДУ должны согласовываться с требованиями нормативных документов:

1. ГОСТ Р 53296-2013 «Установка лифтов для пожарных в зданиях и сооружениях».
2. ГОСТ Р 53299-2013 «Воздуховоды».
3. ГОСТ Р 53300-2009 «Противодымная защита зданий и сооружений».
4. ГОСТ Р 53301-2013 «Клапаны противопожарные вентиляционных систем».
5. ГОСТ Р 53302-2009 «Оборудование противодымной защиты зданий и сооружений. Вентиляторы».
6. ГОСТ Р 53303-2009 «Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота».
7. ГОСТ Р 53305-2009 «Противодымные экраны».
8. ГОСТ Р 53306-2009 «Узлы пересечения ограждающих строительных конструкций трубопроводами из полимерных материалов».
9. ГОСТ Р 53307-2009 «Конструкции строительные. Противопожарные двери и ворота».
10. СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы».
11. СП 2.13130.2012 «Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты».
12. СП 4.13130.2013 «Системы противопожарной защиты. Ограничение распространения пожара на объектах защиты».
13. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
14. СП 11.13130.2009 «Места дислокации подразделений пожарной охраны. Порядок и методика определения».
15. СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

Нормативная база, в которой отражены правила использования противодымной защиты, указана в АВОК. В документации используются стандартизированные термины.

 

Характеристика систем удаления продуктов сгорания

Если здание имеет один этаж и небольшую площадь, то можно организовать систему дымоудаления с естественным проветриванием.

В многоэтажных зданиях и зданиях большой площади необходима искусственная система. Она должна на каждом этаже обеспечивать защиту:

• коридора, холла;
• лестничной клетки, шахты лифта;
• помещений.

Подпор воздуха особенно важен на пути эвакуации. Объем дыма, удаляемого из лестничной клетки наружу, должен компенсироваться притоком незадымленного воздуха. Также лишний дым необходимо удалить из помещений и коридоров, чтобы обезопасить вывод людей из здания.

Схема действия системы дымоудаления:

• срабатывание противопожарного датчика;
• поступление сигнала на щит управления вентиляцией (ЩУВ);
• поступление от ЩУВ сигнала на приточную вентиляцию, вытяжную и на щит управления дымоудаления (ЩУД);
• распределение сигнала от ЩУД на вентиляторы дымоудаления и подпора воздуха, а также на огнезапорные клапаны и клапаны дымоудаления.

СДУ может активироваться как автоматически, так и в ручном режиме.

Определение площади проема для естественного удаления дыма

Для естественного проветривания коридоров при пожаре должны предусматриваться проемы каждые 30 м длины коридора. Расчет системы дымоудаления для естественного побуждения сложен и начинается с определения ориентации здания на местности и ветровой нагрузки на него.

Во время столкновения воздушного потока с фасадом здания динамическое давление ветра переходит в статическое:

• со знаком плюс с наветренной стороны;
• со знаком минус с подветренной стороны;
• со знаком минус или в нулевое давление с боковых сторон.

Кн — коэффициент наветренного фасада,

Кп — коэффициент подветренного фасада,

Кб — коэффициент боковых фасадов.

Для одноэтажного здания значения коэффициентов равно: Кн=0,6, Кп =0,4, Кб =0.

Fэ — эквивалентная площадь сечения проемов. Если проемы параллельны ветровой нагрузке, то для получения этой величины суммируют площади проемов. Если последовательно, то осуществляется расчет по формуле:

Fэ = 1 / (1 / f1^2 + 1 / f2^2 + … + 1 / fi^2)^1/2.

f1…fi — площади проемов.

Затем вычисляется давление на уровне пола в помещении с пожаром:

Рво = Рн — Нпр * g * ∆ρ * [1 + 0,5 * (F1 / F2)^2].

Рво — давление на уровне пола,

Рн — наружное давление на наветренной (или подветренной) стороне,

Нпр — высота проема дымоудаления,

g — ускорение свободного падения,

∆ρ — разность между плотностью наружного воздуха и дымовых газов внутри помещения,

F1 — эквивалентная площадь проемов, через которые помещение с пожаром сообщается с соседним помещением,

F2 — эквивалентная площадь проемов, через которые помещение с пожаром сообщается с улицей.

Величина Рн для наветренной стороны будет равна 0,6*Рветр, для подветренной — 0,4*Рветр, для боковых сторон — 0.

Рветр = ρв * ϑв^2 / 2.

ρв — плотность воздушной среды снаружи здания,

ϑв — скорость ветрового потока.

Чтобы найти количество воздуха, поступающего в помещение с пожаром из проемов с разных сторон здания, нужно найденные величины подставить в формулу:

Gн = μ * Fэ * [2 * ρв * (Рнн — Рво — 0,5 Нпр * g * ∆ρ)]^1/2.

μ — коэффициент, показывающий количество воздуха, проходящего через проем наружной стены (0,64 для прямоугольного, 0,8 для круглого),

Рнн — давление, оказываемое на наветренную сторону,

Gн — количество воздуха, поступающее с наветренной стороны здания.

Определение параметров для механической вытяжки смеси дыма с воздухом

Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий определяет величину удельной пожарной нагрузки и удельного критического количества пожарной нагрузки для определения средней температуры в горящем помещении.

Удельная пожарная нагрузка рассчитывается по формуле:

gk = ∑mi * Qi / (F — A) * Qд.

mi — массовая часть вещества, участвующего в горении, среди других веществ в помещении,

Qi — теплота сгорания этого вещества, берется из справочных таблиц,

F — сумма площадей всех ограждающих конструкций помещения,

A — сумма площадей всех проемов помещения,

Qд — теплота сгорания материалов из древесины,

Расчет выполняется для каждого из горящих в помещении веществ.

Необходимо найти критическое количество пожарной нагрузки:

gkкр = 4500 * П^3 / (1 + 500 * П^3) + V^1/3 / 6 * V0.

V — объем помещения с пожаром,

V0 — удельный расход воздуха на полное сгорание вещества, находящегося в комнате.

V0 = 0,263 * ∑mi * Qi / 1000.

Удельную проемность вычисляют по формуле:

П = ∑Аoi * hoi^1/2 / V^2/3.

Аoi — сумма площадей всех проемов i-го помещения,

hoi — размер по высоте i-го проема комнаты.

Проектирование системы, программа расчета системы дымоудаления

Проектирование и расчет системы дымоудаления включает в себя несколько этапов:

1. Изучение характеристик здания.
2. Определение помещений и точек, где необходимо установить систему.
3. Расчет системы.
4. Подбор оборудования.
5. Составление чертежа.
6. Составление сметы.

После всех согласований осуществляется монтаж оборудования и тестовый запуск. Расчет системы дымоудаления можно производить с помощью компьютерной программы, что облегчает работу и увеличивает точность вычислений.