В предшествующей данному материалу статье был рассмотрен вариант расчёта количества дыма, удаляемого из коридора, смежного с горящим помещения. Однако для определения характеристики оборудования, к чему, собственно, и сводится расчёт любой системы, этого недостаточно. Для начала давайте представим себе аксонометрическую схему рассматриваемой системы. Пусть это будет трёхэтажное здание, на каждом этаже которого есть коридор с противопожарными нормально закрытыми клапанами (рис. 1). Согласно пункту 7.5 [2], при определении расхода удаляемых продуктов горения следует учитывать:
а) подсосы воздуха через неплотности каналов системы вытяжной противодымной вентиляции;
б) подсосы воздуха через неплотности закрытых противопожарных клапанов, не более, чем определяемые по формуле:
где Fd — площадь проходного сечения клапана, м2; Δpd — перепад давления на закрытом клапане, Па; Sd — удельная характеристика сопротивления дымогазопроницанию клапана, м3/кг. При этом [2] определяет минимальную допустимую величину сопротивления дымогазопроницания для нормально закрытых противопожарных клапанов различного конструктивного исполнения — не менее 1600 м3/кг. Расчёт подсосов через неплотности каналов систем вытяжной противодымной вентиляции, в том числе и в строительном исполнении, определяется с использованием зависимости, приведённой в Приложении 3 [4]:
где ΔGda — утечки или подсосы воздуха через неплотности конструкций вентиляционного канала или участка этого канала, кг/с; ραγ — плотность воздуха при температуре Tα или Tγ при определении утечек или подсосов воздуха, соответственно, кг/м3; p1 — давление во входном сечении вентиляционного канала или участка этого канала, Па; p2 — давление в выходном сечении вентиляционного канала или участка этого канала, Па; Fd — площадь проходного сечения вентиляционного канала или участка этого канала, м2; dв — эквивалентный гидравлический диаметр проходного сечения вентиляционного канала или участка этого канала, м; ld — длина вентиляционного канала или участка этого канала, м.
Далее для определения производительности вентилятора необходимо пересчитать температуру дыма, которая изменится из-за подсосов воздуха с этажей, свободных от пожара, и которая, естественно, ниже, чем температура дымовых газов, удаляемых с этажа пожара.
Для описания аэродинамической схемы на четвёртой странице программы существует горизонтальное меню, появляющееся после нажатия клавиши «Добавить». Меню представлено в виде таблички. Во-первых, задаём сечение противопожарного нормально закрытого клапана. Сразу возникает вопрос: как определить сечение клапана, если мы не знаем расхода дымовых газов? Для первой итерации определяем сечение из конструктивных соображений либо на основе своего опыта. Можно принять и то сечение, которое по умолчанию даёт программа. Если сечение окажется неудовлетворительным, следует внести корректировку (о чём будет сказано ниже) до получения корректных результатов.
Далее необходимо ввести характеристику вертикальной и горизонтальной составляющей каждого участка последовательно. Материал вентиляционных каналов необходимо принимать с учётом пункта 6.13 [3]. Последняя редакция Свода Правил 7.13130-2013 позволяет использовать в системах приточно-вытяжной противодымной вентиляции каналы в строительном исполнении, если длина канала не превышает 50 м, а также соблюдены следующие условия: «...а) класса герметичности В, в соответствии с [3];
б) при сохранении неизменности формы и площади проходного сечения... с исключением локальных выступов в местах пересечения межэтажных перекрытий».
Принцип заполнения таблицы «Параметры вытяжной противодымной вентиляции» по участкам следующий: первый участок — от открытого при пожаре клапана до присоединения следующего поэтажного клапана. На этом участке программа принимает к расчёту весь расход дыма, удаляемый из коридора.
Второй участок и все последующие, кроме предпоследнего и последнего — от присоединения одного поэтажного клапана до другого и так до присоединения последнего в расчёте клапана. Здесь программа учитывает подсосы воздуха через неплотности закрытых клапанов и каналов, а также пересчитывает температуру удаляемых газов с учётом этих подсосов.
Предпоследний участок — от последнего клапана до участка присоединения вентилятора. На этом участке, как и на предыдущих, программа добавляет к количеству удаляемого дыма подсосы через неплотности последнего закрытого клапана и канала после него.
Последний участок — участок присоединения вентилятора. Он может быть коротким, например, соответствовать длине стакана, но может быть и длинным, имея и горизонтальную, и вертикальную составляющие в случае перекидки по техническому этажу.
Принципиальное отличие расчёта этого участка — программа «знает», что клапан здесь отсутствует, соответственно, не считает подсос через клапан, а только через неплотности канала.
Рассмотрим это на расчётной аэродинамической схеме, приведённой на рис. 1. Рассматриваем вариант, когда пожар происходит на первом этаже. При этом клапан на этаже пожара открывается по сигналу пожарной сигнализации, а клапаны на других этажах остаются закрытыми.
Первый участок — участок от клапана первого этажа до присоединения клапана второго этажа. Следующий участок (второй) — от клапана присоединения клапана второго этажа до присоединения клапана третьего этажа. Длина участка — разница высотных отметок этажей. Следующий (третий) — участок является в данном случае предпоследним. Длина его (от присоединения последнего третьего клапана до участка присоединения вентилятора) составляет, например, 1 м. Последний участок в данном случае — стакан крышного вентилятора.
При заполнении таблицы аэродинамического расчёта необходимо ввести величины коэффициентов местных сопротивлений, если таковые имеются. Простые местные сопротивления (отводы, переходы) учтены в программе в виде справочных таблиц, открыть которые можно активной кнопкой у поля ввода коэффициента местных сопротивлений. Поле ввода также является открытым.
В него можно дополнительно вручную ввести сумму коэффициентов сопротивлений, не учтённых в программе.
Таким образом, если рассчитывается здание, имеющее N этажей, обслуживаемых системой вытяжной противодымной вентиляции, то количество расчётных участков должно быть N + 1.
Это достаточно просто в настоящем примере. А если расчёт ведётся для 25-этажного здания? Количество участков при этом должно быть 25 + 1 = 26. При внесении 26 участков вручную, во-первых, пользователь затратит достаточно много времени, а во-вторых, велика вероятность ошибки при выполнении механической работы. Чтобы избежать этого и сделать работу с программой более удобной, введено поле «Новых этажей». Вводим данные типового участка, номера типовых участков, например, 2-25, нажимаем клавишу «ОК» и получаем в таблице параметров сети все введённые участки.
После заполнения таблицы смело жмём на клавишу «Расчёт» и получаем результат в форме отчёта. Все формулы в отчёте прописаны. И у пользователя, и у эксперта есть возможность проанализировать результат работы программы и сравнить его с методикой, по которой программа создана [4].
Вы помните, что размеры клапанов и коммуникаций были заданы произвольно. Если полученные в расчёте скорости прохождения дымовых газов через клапан, воздуховод или шахту не отвечают требуемым, необходимо изменить их сечение и повторить расчёт.
Для этого на странице аэродинамического расчёта существует клавиша «Изменить» с помощью которой вносятся изменения сечения, а также любые другие, возникшие в процессе конкретного проектирования.
Вернёмся к упомянутому уже 25-этажному зданию. Предположим, что первая итерация расчёта показала — сечение клапанов и шахты необходимо изменить. Для этого надо внести изменения на 25 расчётных участках. Для удобства работы введена клавиша «Группы», логически расположенная под клавишей «Изменить». Вводим типовой участок со всеми требуемыми изменениями, вводим номера типовых участков, нажимаем «ОК». Изменения автоматически вносятся во все поименованные участки.
Окончательным результатом расчёта программы является величины объёмного расхода продуктов горения и давления вентилятора.
Надо помнить, что параметры определены для рассчитанной температуры дымовых газов. Для проведения пусконаладочных работ необходимы параметры вентилятора при нормальных условиях, то есть при температуре 20 °C. Эти данные, как правило, и вносятся в таблицу «Характеристика отопительно-вентиляционного оборудования», входящую в состав любого проекта. Для этого необходимо пересчитать сопротивление сети воздуховодов на эту температуру. Пересчёт возможно осуществить на следующей странице программы «Подбор вентилятора» или по формуле:
где p20 — давление вентилятора при 20 °C, Па; рвент — давление вентилятора при температуре дымовых газов, Па; Т — температура дымовых газов, °К.
На этом расчёт данной системы вытяжной противодымной вентиляции закончен. Однако в соответствии с требованиями пункта 7.14(к) [2] необходимо осуществить подачу наружного воздуха при пожаре системами приточной противодымной вентиляции «...в нижние части атриумов, пассажей и других помещений, защищаемых системами вытяжной противодымной вентиляции — для возмещения объёмов, удаляемых из них продуктов горения».
Речь идёт о системе компенсации, функционально новой системе в расчёте противодымной вентиляции. Приведённая выше цитата говорит о помещениях. На семинарах представители ВНИИПО неоднократно подчёркивали, что в данном случае к помещениям относятся также и коридоры, вестибюли, холлы и прочие, которые обслуживаются системами вытяжной противодымной вентиляции. Основное требование к конструктиву этой системы — подача воздуха в нижнюю часть помещения. Нижняя часть помещения с точки зрения противопожарной вентиляции — это пространство помещения ниже дымового слоя.
Расчёт производительности системы рекомендуется осуществлять в соответствии с пунктом 7.4 [4]: «При совместном действии систем приточной и вытяжной противодымной вентиляции отрицательный дисбаланс в защищаемом помещении допускается не более 30 %». Причём расчёт производится по массовому расходу воздуха.
В рассматриваемой программе имеется возможность посчитать самый простой вариант системы компенсации. Это зависимости (65) и (66) из [4]:
где Gsm — расход удаляемых продуктов горения непосредственно из защищаемого помещения, кг/с; n — коэффициент дисбаланса. Нормируемый диапазон допускаемого дисбаланса: -0,3 ≤ n ≤ 0,3.
Для определения требуемого объёмного расхода подаваемого воздуха непосредственно в защищаемое помещение применяется зависимость La = Ga/ρa, где La — объёмный расход подаваемого воздуха, м3/с; ρa — плотность наружного воздуха, кг/м3.
В соответствии с пунктом 7.16 [2] при расчёте параметров приточной противодымной вентиляции, которой является система компенсации, следует принимать температуру наружного воздуха для холодного периода года. В рассматриваемой нами программе принято значение плотности воздуха, соответствующее +20 °C. Это мнение авторов программы, основанное на том, что плотность воздуха при температуре, например, -25 °С составляет 1,42 кг/м3, а при +20 °С — 1,18 кг/м3. Для подбора оборудования и коммуникаций требуются объёмные характеристики воздуха. Видно, что при одном и том же массовом количестве объём воздуха при -25 °С будет меньше, чем при +20 °C.
Значит, оборудование и коммуникации не обеспечат требуемый расход летом, если за расчётный будет принят расход, посчитанный на зимнюю температуру. А если система не с механическим, а с естественным побуждением, то обеспечение требуемого расхода становится ещё более проблематичным. К тому же и перепад естественного давления в холодный период года создаёт более комфортные условия для работы системы, чем в летний.
Если мнение пользователя или эксперта не совпадает с мнение авторов программы, можно легко пересчитать формулу вручную, тем более что результат в дальнейших расчётах программы участия не принимает.
