CC BY
4УДК 614.841.45
Литвинов В.А., старший преподаватель кафедры безопасности жизнедеятельности, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: Litva-show@yandex.ru
Утемисова А.А., студент, направление подготовки 07.03.01. Архитектура, Оренбургский государственный
университет, Оренбург
e-mail: angelinabrain9@gmail.com
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С АТРИУМАМИ
Актуальность исследуемой проблемы обусловлена активным строительством уникальных зданий со сложной планировочной структурой и особо опасными по пожарной безопасности проектными решениями. К таким объектам, в частности, относятся здания с атриумом. Статья направлена на поиск подходов организации противодымной защиты атриумов. Ведущим подходом к исследованию данной проблемы является обобщение материалов отечественной и зарубежной практики обеспечения противодымной защиты. В результате чего были выявлены основные положения организации противодымной защиты. Материалы статьи могут быть полезными для студентов специальности «архитектура» и «строительство» при проектировании сложных многофункциональных зданий с атриумным пространством.
Ключевые слова: пожарная безопасность, атриумные пространства, эвакуация людей, противодым-ная защита.
Художественный облик любого города в значительной мере определяют общественные здания и сооружения. В современных условиях внешний облик общественных зданий все больше индивидуализируется, усложняется архитектурная композиция, объёмно-планировочная структура, конструктивные решения. Усложнение архитектурных решений неизбежно, так как архитектура, как никакой другой вид искусства, является показателем уровня цивилизации. Архитектура это - визитная карточка страны, степень ее технико-экономического прогресса и строительного искусства. В связи с этим увеличивается степень ответственности на этапе проектирования, обеспечения безопасной эксплуатации и пожарной безопасности зданий.
Проектирование многосветных пространств представляет особую ответственность. Быстрое распространение опасных факторов пожара по вертикали, массовые скопления людей в пространствах, прилегающих к атриумам - все это создает серьезную угрозу жизни и здоровью посетителей.
Во многих странах (Новая Зеландия, Австралия, США, Англия, Китай, Республика Беларусь, Республика Казахстан) разработаны и приняты противопожарные нормы для зданий с атриумным пространством. Однако в Российской Федерации не определены общие требования по обеспечению пожарной безопасности многофункциональных общественных зданий с атриумами, что является важной задачей обеспечения пожарной безопасности на данных объектах.
В России определение «атриум»присутствует лишь в МГСН 4.04-94* (приложение 1) [1]. Атриум -
это часть здания в виде многосветного пространства, как правило, развитого по вертикали с поэтажными галереями, на которые выходят помещения различного назначения. Согласно требованиям данного документа, устройство атриумов допускается в здании или в его части, выделенной в пожарный отсек, оборудованных системой противопожарной защиты. При этом конструкции перекрытия атриумов должны быть особой степени огнестойкости и выполняться из негорючих материалов. Высота атриума должна быть не более 10 этажей. Пол атриума не может быть ниже уровня земли более чем на два этажа.
Согласно МГСН 4.04-94*[2], изм. № 1 (утв. Правительством Москвы 03.08.1999 г. № 592-РЗП), атриум и все помещения здания (пожарного отсека) оборудуются автоматической системой пожаротушения, дымовой пожарной сигнализацией и системой дымоудаления. При высоте атриума более 17 м спринклерные оросители следует устанавливать под выступающими в пространство атриума конструкциями (балконами, перекрытиями и др.) без установки спринклерных оросителей в покрытии атриума. Так как известно, что способность спринклеров подавлять пожары в помещениях с потолками выше 11-15 метров ограничена. Поскольку температура дыма уменьшается по мере того, как дым поднимается вверх (благодаря вовлечению окружающего воздуха), дым может стать недостаточно горячим, чтобы активировать спринклеры, установленные под потолком атриума. Даже если спринклеры сработают, отсрочка активации может привести к разрастанию пожара до масштаба, который не поддаётся подавлению обычными
спринклерами. Учитывая ограничения, связанные с делением атриумов на отсеки и с возможностями спринклеров, неудивительно, что вопрос о противо-дымной защите атриумов крайне важен.
Подходы, которые могут использоваться в целях организации противодымной защиты атриумов (выявленные из книги американских специалистов Джона Клоута и Джеймса Милке «Принципы противодымной защиты» [3]), включают в себя:
- задымление/заполнение дымом;
- механическую вытяжную вентиляцию;
- естественную вентиляцию;
- системы обеспечения безопасных условий.
Целью большинства этих подходов, за исключением систем обеспечения безопасных условий, является защитить пользователей атриума от дыма во время эвакуации. Целью систем обеспечения безопасных условий является защита пользователей атриума от условий, несовместимых с жизнью.
Задымление (заполнение дымом)
Данный подход заключается в том, чтобы эвакуировать пользователей атриума или через атриум в процессе того, как пространство атриума заполняется дымом. Задымление применяется только в помещениях очень большого объёма, где времени заполнения дымом достаточно для эвакуации, включая время, требуемое для того, чтобы понять, что произошёл пожар, и приготовиться двигаться к выходу [5] (рисунок 1).
Рисунок 1 - Заполнение атриума дымом
Вывод: таким образом, если время эвакуации меньше времени заполнения атриума дымом, подойдет система задымления атриума. Примечание: время заполнения атриума дымом - время, за которое дымовой слой опускается до критического уровня над самым высоким этажом, занимаемым людьми.
Механическая вытяжная вентиляция
Условия для использования механической вентиляции:
- Единственный поток массы, входящий в дымовой слой - струя от пожара.
- Единственный поток массы, выходящий из дымового слоя - вытяжной дымовой поток (венти-
ляционная установка)(рисунок 2).
- Вытяжная вентиляция удаляет только дым, и в неё не попадает воздух из-под дымового слоя. Высота дымового слоя постоянна (рисунок 2). Потоки, входящие в дымовой слой и выходящие из него, находятся в равновесии.
- Теплообмен между дымовым слоем и окружающей средой достиг равновесия.
Прежде чем использовать этот метод, проектировщикам необходимо удостовериться, что эти допущения соответствуют их прикладной задаче.
Рисунок 2 - Механическая вытяжная вентиляция и постоянное значение чистой высоты
Вывод: Применяется для атриумов относительно большой площади. Предполагается, что влияние активации вентиляции через 90 с. не будет иметь негативного воздействия на высоту дымового слоя [5].
Приточный воздух
Для устойчивого потока массовый поток воздуха или дыма, удаляемого из верхней части атриума, равен массовому потоку воздуха, поступающему под дымовой слой. Поток воздуха, поступающий в атриум, называют приточным воздухом, и приточный воздух может подаваться либо естественным путём, либо с помощью механической вентиляционной системы.
Воздушный поток может быть использован для предотвращения или сдерживания проникновения в атриум дыма, возникающего в смежном помещении (рисунок 3).
-1 Выпуск
' 1—1-
Рисунок 3 - Воздушный поток, используемый для предотвращения или сдерживания проникновения в атриум дыма, возникшего в смежном помещении
Это достигается путём выпуска дыма из смежного помещения и нагнетания воздуха в атриум так, что скорости у проёма смежного помещения достаточно для предотвращения попадания дыма в атриум. Воздушный поток может также быть использован для предотвращения попадания в смежное помещение дыма, возникшего в атриуме [5]. Естественная вентиляция Вентиляционные отверстия естественной вентиляции представляют собой проёмы в потолке, через которые дым вытекает благодаря своей плавучести. Слой горячего дыма под потолком вытесняет дым через вентиляционное отверстие и затягивает кондиционированный воздух через другие отверстия в атриум.
Внешний воздух Та р0 А, ^т,
ДымГ,, р/ Г';
А, . »
т.. пол .р„
Рь Р. Р*
Рисунок4 - (а) Эскиз выпуска дыма под действием силы тяжести;(Ь) Профиль давления дымового слоя
Вывод: преимущество естественной вентиляции достигается при пожарах большего масштаба, чем расчётный пожар. По мере разрастания пожара массовый расход струи в верхний слой увеличивается, и температура дымового слоя возрастает, таким образом, температура дыма превышает прогнозируемое значение, и массовый расход через вентиляционное отверстие также превышает прогнозируемое значение (рисунок 5). Благодаря естественной вентиляции удаётся нейтрализовать большую часть дыма, возникающего при пожарах, превышающих по своим масштабам расчётный пожар.
J I ■ ■ л а>
Огонь
- ;" ' - . V
Однако в атриумах с кондиционерами возникает вероятность того, что температура дыма может оказаться ниже прогнозируемой наружной температуры в летний период. Это может привести к проникновению наружного воздуха в атриум через дымовытяжные вентиляционные отверстия. Во избежание подобного нисходящего потока через дымовытяжные вентиляционные отверстия естественную дымовытяжную вентиляцию не следует использовать, когда температура дыма может оказаться меньше прогнозируемой наружной температуры в летний период.
А также естественную вентиляция не следует применять, если здание небольшой высоты расположено рядом с высотным зданием. Так как ветер может создавать положительное давление наверху атриума, как показано на рисунке 6. Поскольку такие положительные значения давления могут нарушать естественную вентиляцию, не рекомендуется использовать естественную вентиляцию в атриумах, подверженных таким условиям.
Рисунок 6 - Схема ветрового потока, вызывающего избыточное давление на крыше атриума при наличии рядом высотного здания
Вывод: таким образом, в Российской Федерации в строительных нормах, правилах и руководствах аспекты противодымной защиты атриумов и больших помещений недостаточно освещены, что вызывает много вопросов при проектировании, строительстве, экспертизе и эксплуатации атриум-ных зданий.
В данной статье рассмотрены основные подходы, используемые в зарубежной практике, проти-водымной защиты, условия их применения, основные их плюсы и минусы. Эта информация может помочь студентам и специалистам при разработке и уточнении принимаемых решений [5].
Рисунок 5 - Естественная вентиляция
Литература
1. Грачев, В.Ю., Противодымная защита атриумных зданий / Обзор зарубежных источников // Екатеринбург:«Ситис», 2009. - 161 с.
2. Клоут, Дж., Милке, Дж. Принципы противодымной защиты. - Екатеринбург: «Ситис», 2002. - 377 с.
3. Костерин, И.В. Современные подходы к оценке пожарной безопасности многофункциональных общественных зданий [Электронный ресурс] / И. В. Костерин - Режим доступа: ttps://www.cyberleninka.ru/ article/n/sovremennye-podhody-k-otsenke-pozhamoy-opasnosti-mnogofunktsionalnyh-obschestvennyh-zdaniy-s-atriumami.html - (дата обращения: 11.11.2018).
4. МГСН 4.04-94* (ТСН 31-304-95). Многофункциональные здания и комплексы г. Москва; утв. Правительством Москвы 23.12.94; введ. 01.01.95. - М.: ГУП НИАЦ, 1994.
5. МГСН 4.19-05. Многофункциональные высотные здания и комплексы; утв. Постановлением Правительства Москвы от 28.12.2005. - № 1058-ПП; введ. 28.12.2005.
6. Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности». Утв. нормативными правовыми актами Российской Федерации от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 29.07.2017).
