РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТИВОДЫМНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЗДАНИЙ

Методические рекомендации к СП 7.13130.2013

Настоящие рекомендации, разработанные в рамках Государственного контракта N 36/3.3-77/А5-29 от 11.07.2011 г. по заказу Научно-технического управления МЧС России, устанавливают необходимый перечень исходных данных и порядок выполнения расчетов основных параметров приточно-вытяжной противодымной вентиляции зданий различного назначения. Методология расчетов ориентирована на вновь введенные нормативные документы, предусмотренные федеральными законами от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" и от 10 июля 2012 г. N 117-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".

Разработка рекомендаций произведена на базе подготовленного ранее и изданного в 2008 году методического документа согласно проведенной авторами апробации и анализу содержательной части замечаний в ходе публичного обсуждения последнего.

Издание предназначено для использования в практической деятельности сотрудников УГПН главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации и проектных организаций.

Согласованы Департаментом надзорной деятельности МЧС России 30.01.2013 г.

Авторский коллектив: канд. техн. наук И.И.Ильминский, Д.В.Беляев, П.А.Вислогузов, Б.Б.Колчев.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации разработаны в соответствии с вновь введенными нормативными документами по пожарной безопасности [1, 2] и регламентируют порядок расчета основных параметров противодымной вентиляции зданий различного назначения - преимущественно жилых и общественных; производственных и складских, а также многофункциональных зданий и комплексов, закрытых подземных и надземных автостоянок.

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 комплексной противопожарной защиты зданий и сооружений, а также могут быть использованы в деятельности проектных бюро широкого профиля и в государственных учреждениях соответствующих надзорных органов.

1.3. Положения настоящих рекомендаций не исключают возможности использования специалистами различного профиля иных документов подобного назначения, в том числе новых разработок, не противоречащих установленным нормативным требованиям [1, 2].

1.4. Для предотвращения возможных искажений результатов практического применения разработанной методологии не допускается обобщение и упрощенная интерпретация расчетных данных в виде номограмм, таблиц и иных подобных материалов вторичного использования.

1.5. В целях сокращения текстового содержания необходимые по полученным разработчиками отзывам в период апробации изданных ранее рекомендаций примеры расчетов предусматриваются в качестве дополнения основных положений данной разработки в подготавливаемых к изданию методических пособиях.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий должно производиться при использовании исходных данных следующего установленного перечня:

2.1. Проектные объемно-планировочные решения в составе комплекта чертежей архитектурно-строительной части должны соответствовать действующим нормативным противопожарным требованиям, в том числе по устройству эвакуационных путей и выходов, по требуемым пределам огнестойкости основных строительных конструкций и по разделению строительной части на отдельные пожарные отсеки. При необходимости указанные нормативные противопожарные требования должны быть дополнены положениями специальных технических условий на проектирование противопожарной защиты.

2.2. В качестве расчетных условий действия противодымной вентиляции следует принимать возможность возникновения пожара в одном из помещений в каждом из пожарных отсеков, на одном из его этажей, преимущественно нижнем, в надземной части здания. Для подземной части зданий или для подземных сооружений необходимо учитывать возможность возникновения пожара как на нижних, так и на верхних подземных этажах. Исходное положение оконных проемов - закрытое, дверных - согласно требованиям [1].

Расчетный период действия противодымной вентиляции должен предусматриваться либо на время эвакуации людей из помещений, с этажа или из здания в целом, либо по условиям обеспечения действий пожарных подразделений при выполнении работ по спасанию людей, обнаружению и локализации очага пожара.

Проектное исполнение строительной части объекта должно приниматься в соответствии с требованиями установленного уровня качества и согласно нормированным [3] показателям. 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 и пожарной безопасности России.

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 путем расчета в зависимости от направления ветрового воздействия на различные фасады зданий:

     ,                                   (1)

где - аэродинамический коэффициент ветрового напора при воздействии ветра под углом к плоскости фасада;

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

Величины коэффициентов ветрового напора и могут быть приняты в соответствии с данными таблицы.

Аэродинамические коэффициенты ветрового напора для различных фасадов зданий

Соответствующие числовые значения коэффициентов ветрового напора могут быть определены по следующим зависимостям:

при ,

где , - длина и высота фасада, перпендикулярного направлению ветрового воздействия, соответственно, м; - длина боковых фасадов, м; - удаление от плоскости данного фасада по поверхностям покрытия и фасадов, имеющих размеры , м;

при ;

при ,

где - удаление от плоскости фасада, имеющего размеры , вдоль поверхностей покрытия и фасадов, имеющих размеры , м;

при .

Для конечного вычисления аэродинамических коэффициентов по зависимости (1) должно использоваться соответствующее сочетание пар из коэффициентов , , , приобретающих, таким образом, значения коэффициентов и .

Для выполнения расчетов основных параметров противодымной вентиляции с меньшей точностью допускается выбор аэродинамических характеристик по фиксированным величинам коэффициентов согласно табличным данным при .

Для учета изменения аэродинамических коэффициентов ветрового напора по высоте зданий предусмотрена корреляция приведенных табличных значений по соотношению вида

,

где - изменяемый по высоте здания параметр, приобретающий значения 0,95, 1,08 и 1,20 для нижней, средней и верхней трети указанной высоты соответственно.

2.4. Параметры наружного воздуха для проектируемых объектов должны соответствовать нормам [1, 2, 4]. Величину скорости и направление ветра следует принимать по данным метеорологических наблюдений, относящихся к территории застройки. Температуру внутреннего воздуха следует определять согласно проектной технологии эксплуатации здания. Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги определение основных параметров должно производиться как для теплого, так и для холодного периода года. При этом итоговые параметры следует принимать по наиболее неблагоприятным условиям.

3. ВЫТЯЖНАЯ ПРОТИВОДЫМНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Вытяжная противодымная вентиляция по функциональным признакам подразделяется на две основные группы, одна из которых объединяет системы, предназначенные для удаления продуктов горения непосредственно из помещений (из горящего помещения), другая - системы для удаления продуктов горения из смежных с горящим помещений.

3.1. Удаление продуктов горения непосредственно из горящего помещения

Определение массового расхода удаляемых продуктов горения непосредственно из помещений осуществляется на основе уравнения неразрывности вида

     ,                                                     (2)

где , - массовый расход в конвективной колонке и удаляемых продуктов горения соответственно, кг/с; - средняя плотность газа в дымовом слое, образующемся в верхней части горящего помещения, кг/м; - толщина образующегося дымового слоя, м; - эквивалентная площадь сечения дымового слоя в горизонтальной плоскости, м.

Для решения указанного уравнения необходимо дополнительное использование зависимостей для мощности тепловыделения очага пожара и средней температуры дымового слоя:

     ;                                                     (3)

     ,                         (4)

где - мощность тепловыделения очага пожара, кВт; - полнота сгорания пожарной нагрузки; , - параметры пожарной нагрузки помещения (прил.1); - площадь горения пожарной нагрузки, м; , - средняя температура дымового слоя и температура воздуха в помещении, К; , - удельная теплоемкость газа при температуре , , кДж/(кг)·град; - коэффициент теплоотдачи дымового слоя в ограждающие конструкции, кВт/(м·град); - коэффициент, характеризующий теплопотери на излучение; - максимальный периметр горизонтального сечения дымового слоя, м (для помещений прямоугольной формы с размерами пола и потолка указанный периметр составляет ).

Для определения температуры в конвективной колонке может быть реализована следующая зависимость:

.

Зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры дымового слоя может быть принята в виде

.

Приведенные зависимости замыкаются уравнением состояния газа и функциональной связью массового расхода в конвективной колонке с мощностью тепловыделения и толщиной дымового слоя: