Одним из важнейших этапов проектирования систем противодымной вентиляции является расчёт систем. Для вытяжной противодымной системы — это определение количества продуктов горения, которые необходимо удалить из рассматриваемого помещения.
В соответствии с пунктом 7.4 [1] «Расход продуктов горения, удаляемый вытяжной противодымной вентиляцией, следует рассчитывать в зависимости от мощности тепловыделения очага пожара, теплопотерь через ограждающие строительные конструкции помещений и вентиляционные каналы, температуры удаляемых продуктов горения, параметров наружного воздуха, состояния (положения) дверных и оконных проёмов, геометрических размеров...»
Если в соответствии с ранее действующими нормативными документами СНиП 2.04.05-91* [6] по пункту 5.9 температуру продуктов горения, удаляемых из помещения, рекомендовалось принимать фиксированной: «...t = 600 °C — при горении жидкости и газов; ...t = 450°C — при горении твёрдых тел... t = 300°C — при горении волокнистых веществ и удалении дыма из коридоров и холлов», то сегодня пункт 7.4 [1], как было сказано выше, требует от автора проекта рассчитывать температуру дыма для каждого рассматриваемого случая, то есть «Не допускается принимать без расчёта фиксированные значения температуры удаляемых продуктов горения из коридора и помещений».
Таким образом, в самом Своде Правил 7.13130.2013 [1] декларируются правила, в соответствии с которыми необходимо проектировать противодымные системы. Инструкции для реального воплощения в жизнь этих требований разработаны в Методических рекомендациях к Своду Правил 7.13130.2013 [1] «Расчётное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий» [3], разработанных ВНИИПО.
Расход продуктов горения, удаляемый вытяжной противодымной вентиляцией, следует рассчитывать в зависимости от мощности тепловыделения очага пожара. Не допускается принимать без расчёта фиксированные значения температуры удаляемых продуктов горения из коридора и помещений
Рассмотрим особенности расчёта систем вытяжной противодымной вентиляции на примере одной из программ, разработанной на основании этой методики [8].
«Рекомендации разработаны в соответствии с вновь введёнными нормативными документами по пожарной безопасности [1, 2] и регламентируют порядок расчёта основных параметров противодымной вентиляции различного назначения — преимущественно жилых и общественных, производственных и складских, а также многофункциональных зданий и комплексов, закрытых подземных и надземных автостоянок».
Соответственно, теми же функциями обладает и программа, разработанная на основе этих рекомендаций.
Программа позволяет определить параметры систем противодымной вентиляции из: вестибюлей, холлов, коридоров, смежных с горящим посещением; из зальных помещений различного назначения и атриумов; из залов атриумов при пожаре непосредственно под галереей на уровне основания атриума; из закрытых надземных и подземных автостоянок.
Рассмотрим расчёт системы удаления продуктов горения из вестибюлей, коридоров, холлов и т.п., смежных с горящим помещением.
Интерфейс программы содержит ряд страниц для ввода данных. На первой определяются характеристики объекта: здание жилое или общественное. Расположение: в городе, за городом. Наличие системы автоматического пожаротушения.
Независимо от того, удаляем мы продукты горения непосредственно из помещения, где возможен пожар, или из смежного с ним, например, из коридора, расчёт всегда начинается с рассмотрения помещения, где происходит пожар. Какое помещение принять за расчётное? Если в коридор выходят несколько помещений, то к расчёту принимается помещение с наихудшими с точки зрения пожарной нагрузки характеристиками. Если помещения однотипны (офисы) и визуально определить расчётное не представляется возможным, необходимо просчитать несколько помещений (программа позволяет оперативно сделать это).
При описании помещения вводятся его характеристики: размеры помещения, размеры всех проёмов (окон, дверей и т.п.). Размеры проёмов необходимы для вычисления проёмности помещения — величины П. Величина П используется далее при расчёте критической пожарной нагрузке в помещении.
На следующей странице программы вводится пожарная нагрузка. Для удобства пользователя в программу включена специальная таблица с необходимыми для расчёта параметрами горючих веществ. В ней приведены: низшая рабочая теплота сгорания, линейная скорость распространения пламени, удельная скорость выгорания (далее — характеристики горючих веществ). Справочные данные взяты из справочного пособия [4]. С развитием технологии в настоящее время стал актуальным ряд веществ, неучтённых в данном справочнике. Чтобы иметь возможность включить в расчёт дополнительные горючие вещества, введена кнопка «Пользовательская», позволяющая ввести их при условии одновременного введения всех необходимых характеристик.
Определение параметров производится по «Методическим рекомендациям» [3] в зависимости от вида объёмного пожара в рассматриваемом помещении. Определение вида объёмного пожара в помещении происходит по соотношению величины приведённой пожарной нагрузки помещения gk и критического значения gkкр а именно: если gk > gkкр, то в помещении происходит пожар, регулируемый вентиляцией (ПРВ); если gk < gkкр то в помещении происходит пожар, регулируемый нагрузкой (ПРН).
Эти соотношения определяют зависимости, используемые при расчёте максимальной среднеобъёмной температуры в горящем помещении, а именно — зависимости (13) и (14) [3] в соответствии с характером пожара, то есть регулируемый вентиляцией или нагрузкой.
На следующей странице определяются характеристики коридора (либо другого рассматриваемого помещения, смежного с горящим, непосредственно из которого происходит удаление продуктов горения). Вводится площадь и длина коридора. При этом длина коридора не должна превышать 60 м (пункт 7.4, а [1]). Далее определяется площадь двери на выходе из коридора по путям эвакуации. Причём в соответствии с пунктом 7.16 в [1] следует принимать «площадь большей створки двустворчатых дверей. При этом ширина такой створки должна быть не менее необходимой для эвакуации, в противном случае в расчёте следует учитывать всю ширину дверей...» Ширина эвакуационного прохода должна быть не менее 0,8 м (пункт 4.2.5 [5]). Высота коридора задаётся до отметки подшивного потолка, если это цельная конструкция типа Armstrong, или до отметки перекрытия при перфорированном подшивном потолке.
Для определения усреднённой температуры дымового слоя в коридоре используется зависимость (16) [3], полученная интегрированием эмпирического уравнения, характеризующая изменение температуры в дымовом слое по длине коридора:
где Tsm — средняя температура дымового слоя в коридоре, К; Тr — температура воздуха в коридоре, К; hsm — предельная толщина дымового слоя, м; Ас — площадь коридора, м2; Lc — длина коридора, м.
Определение параметров производится в зависимости от вида объёмного пожара в рассматриваемом помещении. Определение вида объёмного пожара в помещении происходит по соотношению величины приведенной пожарной нагрузки помещения gk и критического значения gkкр
При использовании данной зависимости предельная толщина дымового слоя должна удовлетворять условию:
0,5 ≤ hsm/H ≤ 0,6,
где hsm — толщина дымового слоя, м; Н — высота коридора, м.
Таким образом, в зависимости от высоты коридора задаётся высота незадымляемой зоны, которая представляет из себя разницу между высотой коридора и толщиной дымового слоя и составляет соответственно 0,4-0,5 Н. Таким образом, при высоте коридора, равной 3 м, высота незадымляемой зоны составит 1,2-1,5 м. Согласуется ли это с пунктом 4.2.5 [5], требующим обеспечить высоту эвакуационных выходов в свету не менее 1,9 м? Естественно, согласуется, так как требование [5] относится к физическим размерам пути эвакуации.
На следующей странице задаются климатические параметры наружного воздуха для расчёта систем вытяжной противодымной вентиляции в соответствии с пунктом 7.4 [1]: температуру наружного воздуха следует принимать для тёплого периода года, скорость ветра по наибольшим значениям независимо от периода года согласно [2, 7].
Введённых на этом этапе данных достаточно для определения температуры и количества дыма, удаляемого из смежного с горящим помещения. Однако для расчёта системы вытяжной противодымной вентиляции необходимы дальнейшие расчёты. Если система обслуживает более одного этажа, для определения полного расхода продуктов горения необходимо учесть количество дыма, поступающее через неплотности противопожарных нормально закрытых клапанов, установленных на остальных обслуживаемых системой этажах. Важно помнить, что всегда рассматривается пожар, возникший «...в одном помещении на одном из этажей одного пожарного отсека» (пункт 7.1 [1]).
Требуется также рассчитать температуру дыма перед вентилятором, которая изменится по сравнению со средней температурой дымового слоя в коридоре Tsm за счёт подсосов воздуха через закрытые клапаны остальных этажей. Для подбора оборудования необходимо также определить напор вентилятора в соответствии с аэродинамической характеристикой сети. Программа обладает всеми этими возможностями, которые будут подробно рассмотрены в следующих статьях.
