CC BY
935
B. М. ЕСИН, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России (Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4)
C. П. КАЛМЫКОВ, канд. техн. наук, преподаватель кафедры пожарной безопасности в строительстве Академии ГПС МЧС России (Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4; e-mail: k_sp@bk.ru)
УДК 614.841
СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА
ТРЕБУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Проведены расчеты параметров системы противодымной защиты с использованием инженерной методики и аэродинамических схем здания. Выявлено различие результатов расчетов параметров системы противодымной защиты с использованием этих методик. Установлены факторы, влияющие на параметры вентиляционных систем противодымной защиты многоэтажных зданий.
Ключевые слова: противодымная вентиляция; система противодымной защиты; дымоудаление; подпор воздуха; многоэтажные здания.
В настоящее время для расчетов требуемых параметров вентиляционных систем противодымной защиты многоэтажных зданий используются две инженерные методики — ВНИИПО [1] и НП АВОК [2]. Общим моментом методики [1] и инженерной части методики [2] является недостаточный учет взаимного влияния систем приточной и вытяжной противодымной вентиляции. Фактически системы дымо-удаления, системы подпора воздуха в лестничные клетки и шахты лифтов рассматриваются независимо друг от друга. Это влияние особенно сильно должно проявляться на этаже пожара, где некоторые проемы в расчетах считаются открытыми.
В качестве иллюстрации рассмотрим схемы расчета параметров вентиляторов подпора воздуха в
G5_4
6д4 V
СдЗ G4-3 V
G3-2
Сд2 V
Gl-\
V
G„
Рис. 1. Схема расчета вентилятора подпора в незадымля-емую лестничную клетку типа Н2
незадымляемую лестничную клетку типа Н2 (рис. 1) и шахту лифта (рис. 2).
Расчеты параметров вентиляторов подпора воздуха в лестничную клетку и в шахты лифта проводятся независимо друг от друга и не учитывают их взаимного влияния. В большинстве реальных схем устройства лестнично-лифтовых узлов это допущение не соблюдается. В качестве примера рассмотрим схему первого этажа лестнично-лифтового узла жилого здания серии П-44-17, приведенную на рис. 3.
Для оценки погрешности использования инженерных методик, температуры удаляемого дыма и параметров наружного воздуха (холодный или теплый период года) были проведены расчеты полных аэродинамических схем зданий с использованием соответствующей методики. Рассмотрены аэродина-
<
Guw3 <
ешл2 <
<
У р..
Рис. 2. Схема расчета вентилятора подпора в шахту лифта
© Есин В. М., Калмыков С. П., 2014
Рис. 3. Схема лестнично-лифтового узла на типовом (а) и первом (б) этажах здания серии П-44-17 (схема Б из [3]): 1 — шахта дымоудаления; 2 — шахта лифта; 3 — лестничная клетка; 4 — лестнично-лифтовойхолл; 5 — коридор; 6—заветренный (подветренный) фасад; 7 — наветренный фасад; 8 — тамбур
мические схемы типового и первого этажей здания. На рис. 3 представлены планировки этих этажей здания, а на рис. 4 — соответствующие им аэродинамические схемы. На схемах помещения здания заменены узлами, открытые и закрытые проемы — связями аэродинамической схемы.
Для каждого проема (связи аэродинамической схемы) записывается уравнение, связывающее расход газов через проем с перепадом давлений в этом проеме:
г - 1
= - Р1)
Р - РI
Г 1 Р
0,5
(1)
где О— — расход воздуха или дыма в к-м проеме между 1-м и г-м помещениями, кг/с; Р, Р1 — давление соответственно в рассматриваемом (/-м) помещении и в смежном с ним (г-м) помещении или на фасаде, Па; 81§п(Р/ - Рг) — знак разности давлений, равный -1 при Р/ < Р1 и +1 при Р/ > Рг; Зк — характеристика воздухопроницаемости к-го проема, 1/(кг-м); 8к = Ск/(2р); р — плотность воздуха или дыма, проходящего через к-й проем, кг/м3.
Расход воздуха или дыма, входящего в рассматриваемое помещение, считается положительным, выходящего — отрицательным.
Для каждого помещения (узла аэродинамической схемы), давление в котором не задано, записывается уравнение баланса массы:
X Ок = 0.
(2)
В результате решения задачи определяются расходы через все связи аэродинамической схемы (открытые и закрытые проемы) и давления во всех узлах (помещениях здания). Подробно метод решения задачи изложен в разделе 6 [2].
Расчеты выполнены для схем лестнично-лифто-вых узлов Б,ВиГиз [3] в 15-этажном жилом здании с высотой этажа 3 м. Во всех случаях считалось, что пожар возник на первом этаже. Проведены расчеты
6
и п. 10 \ Г) 3 6 / 7
Рис. 4. Аэродинамическая схема типового (а) и первого (б) этажей (схема Б из [3]): узлы: 1 —шахта дымоудаления; 2 — шахта лифтов; 3 — лестничная клетка; 4 — лифтовой холл; 5 — поэтажный коридор; 6 — заветренный (подветренный) фасад; 7 — наветренный фасад; 8 — тамбур; связи схемы (а): 1 — закрытый клапан дымоудаления; 2 — закрытая дверь шахты лифта; 3 — закрытая дверь из лестничной клетки в коридор; 4 — закрытая дверь из лифтового холла в коридор; 5 — окно лестнично-лифтового холла; 6, 7 — закрытые двери квартир, выходящих на заветренный фасад; 8, 9 — закрытые двери квартир, выходящих на наветренный фасад; 10 — окно лестничной клетки; связи схемы (б): 1 — открытый клапан дымоудаления; 2 — открытая дверь шахты лифта; 3 — открытая дверь из лестничной клетки в коридор; 4 — закрытая дверь из лифтового холла в коридор; 5 — открытая дверь из лестнично-лифтового холла в тамбур; 6-10—то же, что в схеме (а); 11 — открытая дверь наружу
к
Таблица 1. Результаты расчетов для 15-этажного здания по первому варианту
Планировка, методика Система дымоудаления Подпор воздуха в лестничную клетку Подпор воздуха в шахту лифта
Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па
Инженерная методика 19682 -129 35946 71 21024 71
Б (аэродинамическая схема) 19568 -210 27401 164 4095 71
В (аэродинамическая схема) 19665 -201 36838 231 8146 71
Г (аэродинамическая схема) 19681 -199 42991 293 10546 71
Примечание: Ь — производительность вентилятора, м3/ч.
при различных температурах удаляемого из поэтажного коридора дыма, изменяющихся от начальной температуры воздуха в здании до 300 °С для теплого и холодного периодов года. Выполнены расчеты для двух вариантов положения дверей на путях эвакуации из здания. В первом варианте открытыми принимались двери из коридора в лестничную клетку, из лестничной клетки наружу и двери шахт лифтов на первом этаже. Во втором варианте открытыми считались двери из коридора в лестничную клетку и двери шахты лифтов, а дверь из лестничной клетки наружу считалась закрытой. Параметры наружного воздуха (температура наружного воздуха и скорость ветра) в расчетах принимались согласно СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" для г. Москвы (для теплого периода года температура наружного воздуха принята 23 °С, для холодного—минус 25 °С, скорость ветра—2 м/с).
Результаты расчетов для 15-этажного жилого здания по первому варианту при температуре удаляемого дыма 300 °С для холодного периода года приведены в табл. 1.
Результаты расчетов для этого же здания по второму варианту для холодного периода года при температуре удаляемого дыма 300 °С приведены в табл. 2.
Анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что различие результатов расчетов параметров системы ды-моудаления из коридоров по инженерной методике и с использованием полных аэродинамических схем для рассмотренных планировочных решений лест-нично-лифтовых узлов не превышает 4 %. Параметры систем подпора воздуха в шахты лифтов и
лестничные клетки имеют более существенное различие.
Результаты расчетов при планировке В и различных температурах удаляемого дыма при открытых дверях в коридор этажа пожара и из здания наружу для холодного периода года приведены в табл. 3.
При изменении температуры удаляемого из коридора дыма от 18 до 300 °С объемный расход удаляемого дыма увеличивается практически в два раза, что свидетельствует о важности учета реальной температуры при расчете параметров систем дымоудаления. Изменение температуры удаляемого дыма практически не влияет на параметры вентиляторов подпора воздуха в лестничные клетки и шахты лифтов.
Для выявления степени влияния характеристик наружного воздуха на требуемые параметры вентиляторов системы противодымной защиты здания проведены расчеты с использованием данных, характерных для теплого и холодного периодов года. Результаты этих расчетов для планировок Б, В и Г при открытых дверях в коридор этажа пожара и из здания наружу приведены в табл. 4 (температура удаляемого из коридора дыма принималась равной 200 °С).
Разница в результатах расчетов составила: • по инженерной методике: для холодного и теплого периодов года для системы дымоудаления по объемному расходу — +3,7 %, по давлению на оголовке шахты — +68 %; для лестничной клетки по объемному расходу--4,8 %, по давлению на уровне верхнего этажа лестничной клетки--73 %; для шахты лифта по объем-
Таблица 2. Результаты расчетов для 15-этажного здания по второму варианту
Планировка, методика Система дымоудаления Подпор воздуха в лестничную клетку Подпор воздуха в шахту лифта
Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па
Инженерная методика 19682 -129 16691 71 21024 71
Б (аэродинамическая схема) 19486 -200 11707 87 5719 71
В (аэродинамическая схема) 19558 -197 17129 99 7322 71
Г (аэродинамическая схема) 19572 -198 17715 101 7238 71
Таблица 3. Результаты расчетов для различных температур удаляемого дыма при открытых дверях в коридор этажа пожара и из здания наружу
Температура удаляемого Методика Система дымоудаления Подпор воздуха в лестничную клетку Подпор воздуха в шахту лифта
дыма, °С Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па
18 Инженерная методика 10088 -44 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 9472 -22 36543 230 7708 71
50 Инженерная методика 10914 -25 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 10429 -24 35946 230 7734 71
100 Инженерная методика 12417 -14 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 12063 -37 36607 230 7797 71
200 Инженерная методика 15955 -47 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 15698 -99 36717 231 3510 95
ному расходу--23 %, по давлению на уровне
верхнего этажа шахты лифта--73 %;
• с использованием аэродинамической схемы при планировке Б: для холодного и теплого периодов года для системы дымоудаления по объемному расходу — +3,0 %, по давлению на оголовке шахты — +48 %; для лестничной клетки по объемному расходу — +3,0 %, по давлению на уровне верхнего этажа лестничной клетки--32 %;
для шахты лифта по объемному расходу — -61 %, по давлению на уровне верхнего этажа шахты лифта--73 %;
• с использованием аэродинамической схемы при планировке В: для холодного и теплого периодов года для системы дымоудаления по объемному расходу — +2,0 %, по давлению на оголовке шахты — +49 %; для лестничной клетки по объемному расходу — +1,0 %, по давлению на уровне верхнего этажа лестничной клетки--24 %;
для шахты лифта по объемному расходу--30 %,
по давлению на уровне верхнего этажа шахты лифта — -73 %; • с использованием аэродинамической схемы при планировке Г: для холодного и теплого периодов года для системы дымоудаления по объемному расходу — +2,0 %, по давлению на оголовке шахты — +50 %; для лестничной клетки по объемному расходу — +2,0 %, по давлению на уровне верхнего этажа лестничной клетки — -19 %; для шахты лифта по объемному расходу --27 %, по давлению на уровне верхнего этажа шахты лифта--73 %.
На основании анализа результатов расчетов можно сделать следующие выводы.
1. Расчеты параметров системы дымоудаления из коридоров по инженерной методике практически совпадают с результатами расчетов с использо-
Таблица 4. Результаты расчетов при параметрах наружного воздуха для холодного и теплого периодов года для планировок Б, В и Г при открытых дверях в коридор этажа пожара и из здания наружу
Схема Период Методика Система дымоудаления Подпор воздуха в лестничную клетку Подпор воздуха в шахту лифта
года Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па Ь, м3/ч Р, Па
Б Холодный Инженерная методика 15955 -47 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 15565 -108 27397 164 4047 71
Теплый Инженерная методика 16571 -146 34235 19 16079 19
Аэродинамическая схема 16080 -206 28318 111 1559 19
В Холодный Инженерная методика 15955 -47 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 15698 -99 36717 231 7963 71
Теплый Инженерная методика 16571 -146 34235 19 16079 19
Аэродинамическая схема 16095 -197 37240 175 5535 19
Г Холодный Инженерная методика 15955 -47 35946 71 21024 71
Аэродинамическая схема 15718 -97 42879 293 10340 71
Теплый Инженерная методика 16571 -146 34235 19 16079 19
Аэродинамическая схема 16097 -195 43824 236 7498 19
ванием аэродинамических схем здания. Результаты расчетов параметров вентиляторов подпора воздуха в незадымляемые лестничные клетки типа Н2 и в шахты лифтов по инженерной методике существенно отличаются от результатов расчетов с использованием аэродинамических схем зданий.
2. Температура удаляемых из коридора продуктов горения не оказывает заметного влияния нарас-четные параметры систем подпора воздуха в лест-
ничные клетки и шахты лифтов, но существенно влияет на параметры системы дымоудаления из коридора. Этот факт показывает, что требуются исследования этого параметра.
3. Выбор расчетных параметров наружного воздуха (холодный или теплый период года) оказывает существенное влияние на параметры системы ды-моудаления и систем подпора в лестничные клетки и шахты лифтов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий : методические рекомендации. — М. : ФГУ ВНИИПО МЧС РФ, 2013.
2. Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий : рекомендации ABOK 5.5.1-2012. — М. : НП ABOK, 2012.
3. МДС 41-1.99. Рекомендации по противодымной защите при пожаре (к СНиП 2.04.05-91*): утв. 01.01.2000 г. ГПК СантехНИИпроект. — М. : ГПК СантехНИИпроект, 2001.
Материал поступил в редакцию 13 января 2014 г.
— English
COMPARISON OF METHOD OF CALCULATION OF DEMANDED PARAMETERS OF VENTILATING SYSTEMS OF SMOKE CONTROL OF MULTISTORIED BUILDINGS
ESIN V. M., Dr. of Technical Sciences, Professor, Professor of Fire Safety in Construction Department, State Fire Academy of Emercom of Russia (Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian Federation)
KALMYKOV S. P., Candidate of Technical Sciences, Lecturer of Fire Safety
in Construction Department, State Fire Academy of Emercom of Russia
(Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian Federation; e-mail address: k_sp@bk.ru)
ABSTRACT
Calculations of parameters of smoke control system with use of an engineering technique and aerodynamic schemes of the building are executed. At calculation of parameters of smoke control system from corridors, the pressurization in stairwells and mines of elevators with use of engineering techniques there is insufficiently correctly considered real planning of the building. Results of calculations of parameters of smoke control system with use of an engineering technique differ from the corresponding results received in calculations of aerodynamic schemes of buildings with various planning of stairwell and lift knots. The smallest differences are observed in results of calculations of parameters of fans the smoke removals, the greatest — in results of calculations of parameters of fans pressurization in staircases and mines of lifts. Results of calculations of parameters of smoke control system with various temperature of products of burning deleted from corridors showed that this parameter significantly influences parameters of system of smoke removal from a corridor and have no noticeable impact on parameters of fans pressurization in stairwells and mines of lifts.
The executed calculations with climatic data (temperature of external air and wind speed), characteristic for the warm and cold periods of year, were allowed to define extent of their influence on required parameters of smoke control system of the multistoried building.
Keywords: smoke ventilation; smoke control system; smoke removal; pressurization; multistoried buildings.
REFERENCES
1. Raschetnoye opredeleniye osnovnykh parametrov protivodymnoy ventilyatsii zdaniy. Metodicheskiye rekomendatsii [Settlement determination of main parameters of smoke ventilation of buildings. Methodical recommendations]. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of Emercom of Russia Publ., 2013.
2. Raschetparametrov sistem protivodymnoy zashchity zhilykh i obshchestvennykh zdaniy. Rekomendatsii ABOK 5.5.1-2012 [Calculation of parameters of systems of smoke management of residential and public buildings. Recommendations ABOK 5.5.1-2012]. Moscow, NP ABOK Publ., 2012. 45 p.
3. Methodical Documents in Construction 41-1.99. Recomendatsiipo protivodymnoy zashchitepri po-zhare (kSNiP 2.04.05-91*) [Recommendations about smoke protection at a fire]. Moscow, Santekh-NIIproekt Publ., 2001.
Издательство «П0ЖНАУКА»
Представляет книгу
ОГНЕТУШИТЕЛИ. УСТРОЙСТВО. ВЫБОР. ПРИМЕНЕНИЕ
Д. А. Корольченко, В. Ю. Громовой
В учебном пособии приведены классификация огнетушителей и конструкции основных их типов, средства тушения, используемые для зарядки огнетушителей, виды огнетушителей и правила их применения для ликвидации загораний различных веществ, рекомендации по расчету необходимого количества огнетушителей для разных объектов, по их размещению, хранению и техническому обслуживанию.
Рекомендации, содержащиеся в книге, разработаны на основе современных нормативных документов, регламентирующих конструкцию, условия применения, правила эксплуатации и технического обслуживания огнетушителей.
Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей: инженерно-технических работников предприятий и организаций, ответственных за оснащение объектов огнетушителями, поддержание их в работоспособном состоянии и своевременную перезарядку; преподавателей курсов пожарно-технического минимума и дисциплины "Основы безопасности жизнедеятельности" в средних и высших учебных заведениях; частных лиц, выбирающих огнетушитель для обеспечения безопасности квартиры, дачи или автомобиля.
121352, г. Москва, а/я 43; тел./факс: (495) 228-09-03; e-mail: mail@firepress.ru; www.firepress.ru
