CC BY
4УДК 69
Львов Н.В.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
Кисеев И.И.
магистрант строительного факультета, Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова
(г. Чебоксары, Россия)
ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЧЕРЕЗ ШАХТЫ ДЫМОУДАЛЕНИЯ
Аннотация: в статье рассматривается совмещение шахты дымоудаления с вытяжной общеобменной вентиляцией. На ответвлениях вытяжной общеобменной вентиляции предусматривается установка противопожарных клапанов для исключения распространения дыма по воздуховодам. Представлен расчет сечения шахты дымоудаления с общеобменной вентиляцией.
Цель выполнения работы - рассмотреть применение вытяжной вентиляции через шахты дымоудаления, выполнить расчет.
Задача выполнения работы - исследовать особенности проектирования вытяжной вентиляции через шахты дымоудаления и выполнить расчет.
Ключевые слова: вентиляция, дымоудаление, шахта, вытяжная вентиляция, общеобменная вентиляция.
Здоровье и работоспособность человека напрямую зависят от атмосферы, в которой он находится, от условий микроклимата и воздуха помещения, где он проводит свое время. Свежесть и чистота, температура и влажность в помещении обеспечиваются за счет системы вентиляции.
Вентиляция - обмен воздуха в помещениях для удаления избытка теплоты, влаги и вредных веществ с целью обеспечения допустимого микроклимата и качества воздуха в обслуживаемом помещении или рабочей зоне. Основная задача вытяжной вентиляции - удаление отработанного воздуха из помещения.
Берем за основу административное здание. Устанавливаем в центре коридора шахту дымоудаления (ДУ 1200х600) и шахту подпора воздуха (ДВ 600х400). Расстояние между ними необходимо иметь не менее 5 м, чтобы дым не засасывался в шахту подпора воздуха. Дымоудаление собирается с верхней зоны, а подбор воздуха подается с нижней зоны (рис. 1.).
^ х © ©
Рис. 1. План вентиляции.
У каждой вытяжной системы свой выход, где на каждой ветке ставится вентилятор. Предлагаю вывести вытяжную вентиляцию в шахту дымоудаления. Для присоединения к шахте дымоудаления необходимо на каждую ветку проставить обратный клапан (рис. 2).
Рис. 2. План присоединения вытяжной вентиляции к шахте дымоудаления.
Расчёт системы вытяжной противодымной вентиляции. Площадь пола - = 41,5 м2; Минимальная ширина - Ь = 6,7 м; Высота помещения - к = 3 м; Размеры проемов - Б1хИ1 = 1х2 м; Удельная пожарная нагрузка - = 400МДж / м2; Средняя теплота сгорания пожарной нагрузки -Онср =Е(т • Qнl) = 14,4МДж / кг ; Теплота сгорания дерева -Qнд = 13,8МДж / кг (константа); Коэффициент - Ксм = 1,2; Площадь коридора -Ас = 112,49 м2; Площадь двери при выходе из коридора - Ай = 3 м2; Высота двери - НЛ = 2 м; Высота потолка коридора - кк = 3 м ; Высота незадымляемой зоны -Ннз = 1,5 м; Предельная толщина дымового слоя - Нт = - Hнз) = 1,5 м; Отметка клапана первого обслуживаемого этажа - к1 = 0 м; Рассчитываем первый участок: Клапан 750 x 550 мм, Сечение 0,35 м2 ^ = 0,66м2, L = 3,3м, 2 = 0, Кирпич ;
Рассчитываем второй участок: Клапан 750 x 550 мм, Сечение 0,35 м2 ^ = 0,72м2, L = 1,3м, 2 = 0, Металл Рассчитываем третий участок:
Клапан 750 x 550 мм, Сечение 0,35 м2 Е = 0,72м2, L = 1,0м, Z = 1,0, Кирпич
ш ? ? ш ? ? ш
Расчётные величины:
Объем помещения рассчитывается: V = 41,5 • 3,0 = 124,5 м3 Площадь ограждающих конструкций: ЕI = 6 • 124,523 = 149,6 м2. Суммарная площадь проемов: А0 = 2 м2. Проемность помещения (объем < 1000 м3) П = 0,1134 м12 Количество воздуха, необходимое для полного сгорания пожарной нагрузки: V = 0,263 • 14,4 = 3,78м3 / кг.
Температура воздуха в помещении: Тг = 20 + 273 = 293К. Удельная пожарная нагрузка в помещении, приведенная к площади:
= 400 = 28,98 кг / м2. 0 13,8
Удельная пожарная нагрузка в помещении, приведенная к площади
41,5 • 400 .2
ограждений: % =-= 8,14 кг / м
к ((149,6 - 2) 13,8
Критическая пожарная нагрузка в помещении:
4500• 0,113 124,51/3 . , 2
% =--—— +---= 4,01 кг / м .
ккр (1 + 500 • 0,113) (6 • 3,78)
Пожарная нагрузка, приведенная к площади ограждений, выше критической => пожар, регулируемый вентиляцией. Максимальная среднеобъёмная температура:
Т^ = 293 + 940 • exp• (0,0047 • 28,98 - 0,141) = 1229К .
Температура в потоке газов, поступающих из горящего помещения:
Т0 = 0,8 -1229 = 983 К.
Средняя температура дымового слоя в коридоре: Тт = 293 +1,22 • (983 - 293) • (2 • 1,5 + ^^ / 35,3 • (1 - exp• (-0,58 • 35,3/
•(2 • 1,5 +112,49 /35,3))) = 435 К
Массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридор:
Опг = 1,2 • 3 • 21/2 = 5,09кг / с.
Средняя плотность продуктов горения, удаляемых из коридора:
353 3
р = — = 0,81 кг / м3. пг 453
Объемный расход продуктов горения, удаляемых из коридора:
5 09
Ь =---= 22591 м3/ ч .
пг 0,81 • 3600
Температура наружного воздуха: ТН = 299К
Температура внутреннего воздуха до начала пожара: ТВ = Тг = 293К
Плотность наружного воздуха: рН = 1,18 кг / м3.
Плотность внутреннего воздуха до начала пожара: рВ = 1,20 кг / м3.
Температура приточного воздуха : ТП = 296К.
Плотность приточного воздуха: рП = 1,19 кг / м3.
Участок 1:
5 09
Скорость продуктов горения в клапане: Ул = ^ ^ ^ = 17,92 м / с.
Потери давления в открытом клапане:
1 2
АР =-• (0,29 +1,8) • 17,922 • 0,81 = 272,54 Па.
кл 2 '/' ' '
Давление снаружи здания с наветренной стороны:
Рнн = 0,4 • 1,18 • 52 - 9,81 • 0 • (1,18 -1,19) = 11,80Па.
Давление снаружи здания с заветренной стороны:
Рнз = -0,3 • 1,18 • V2 - 9,81 • 0 • (1,18 -1,19) = -8,85 Па
„ (11,80 + (-8,85)) , АПТТ Давление внутри здания: РВ =--^-— = 1,47 Па.
Давление в шахте: РШ = 11,80 - 272,54 - 0 = -260,73 Па. Подсосы вертикального участка рассчитывается по формуле (2.1.28.): ОфШ = (1,20 / 3600) 11,55 • 0,032 • (1,47 - 260,73)0,65 = 0,004618кгс / с.
Суммарные подсосы участка: Оф = 0,004618 + 0 + 0 = 0,004618 кгс / с. Суммарные подсосы: Оа = ^Оф] = 0,004618 кг / с
Расход продуктов горения с учетом подсосов:
вШ = 5,0911 + 0,004618 = 5,0957 кгс / с.
Температура продуктов горения на участке шахты:
Т°К = (293 • 0,004618 + 435,10 • 5,09) = 434 9уК (5,09 + 0,004618) ' '
353 3
Плотность продуктов горения: рПГ = ^^ ^ = 0,81 кг / м .
Коэффициент кинематической вязкости продуктов горения:
V = (63,763736 • ((434,97 - 273) /1000)2 + 99,05 • (434,97 - 273) /1000 + 11,106593 /106 = 28,82 • 10-6, м2 / с
Скорость продуктов горения в вертикальном участке:
т/ 5,09
V,,, =-= 9,51 м / с.
Ш (0,81 • 0,66)
Потери давления трения вертикального участка:
АРШ = 0,5 • 0,81 • 9,512 • (0,03 • 3,3 / 0,72 + 0) = 5,02 Па.
Число Рейнольдса для вертикального участка:
ЯЕШ = 9,51 • 0,72 / (28,82 • 10-6) = 248971 Па.
Участок 2:
Давление снаружи здания с наветренной стороны:
РНН = 0,4 • 1,18• 52 -9,81 • 3,3 • (1,18• 1,19) = 12,19 Па.
Давление снаружи здания с заветренной стороны:
РНЗ =-0,3 • 1,18 • 52 - 9,81 • 3,3 • (1,18 • 1,19) =-8,46 Па.
^ (12,19 + (-8,46)) Давление внутри здания: РВ =--^-— = 1,86 Па.
Давление в шахте: РШ = -260,73 - 5,02 = -265,76Па . Подсосы закрытого клапана:
ОфКЛ = 0,35 ^((1,86 - (-265,76))/11000) = 0,054592 кг / с.
Подсосы вертикального участка:
ОфШ = (1,20/3600) • 4,68 • 0,032 • (1,86 - (-265,76))0,65 = 0,001896 кг / с.
Суммарные подсосы участка:
Оф = 0,001896 + 0 + 0,054592 = 0,056489 кг / с.
Суммарные подсосы: Оа = ^Оф] = 0,061107 кг / с.
Расход продуктов горения с учетом подсосов:
ОШ = 5,0911 + 0,061107 = 5,1522 кг / с. Температура продуктов горения на участке шахты:
Т°К = (293 • 0,061107 + 435,10 • 5,09) = 433 42 К (5,09 • 0,61107) ' '
.3
353
Плотность продуктов горения: рПГ = = 0,81 кг / м
Коэффициент кинематической вязкости продуктов горения:
V = (63,763736 • ((433,42 - 273) /1000)2 + 99,05 • (433,42 - 273) /1000 + 11,106593 /106 = 28,63 • 10-6, м2/ с
Скорость продуктов горения в вертикальном участке:
УШ =-515-= 8,78 м / с.
Ш (0,81 • 0,72)
Потери давления трения вертикального участка:
АРШ = 0,5 • 0,81 • 8,782 • (0,01 • 1,3 / 0,8 + 0) = 0,82 Па.
Число Рейнольдса для вертикального участка:
Яеш = 8,78 • 0,8 / (28,63 • 10-6) = 245448 Па.
Участок 3:
Наружное давление на наветренном фасаде на уровне выброса:
Рнн = 0,4 • 1,18 • 52 - 9,81 • 5,6 • (1,18 • 1,19) = 12,46 Па. Давление в шахте ДУ на уровне верхнего дымового клапана:
РШ = -256,76 - 0,82 = -266,58Па .
Подсосы вертикального участка:
ОфШ = (1,20/3600) • 3,6 • 0,032 • (2,13 - (-266,58))0,65 = 0,001462 кг / с.
Суммарные подсосы участка: Оф = 0,001462 + 0 + 0 = 0,001462 кг / с.
Суммарные подсосы: Оа = ^ Оф] = 0,062569 кг / с
Расход продуктов горения с учетом подсосов:
вШ = 5,0911 + 0,062569 = 5,1537 кг / с.
Температура продуктов горения на участке шахты:
Т°К = (293 • 0,062569 + 435,10 • 5,09) = 433 38К (5,09 • 0,62569) ' '
Плотность продуктов горения на уровне выброса:
353
рпГ =-= 0,81 кг / м3.
ПГ 433,38
Коэффициент кинематической вязкости продуктов горения:
V = (63,763736 • ((433,38 - 273) /1000)2 + 99,05 • (433,38 - 273) /1000 + 11,106593 /106 = 28,63 • 10-6, м2/ с
Скорость продуктов горения в вертикальном участке:
VШ =-515-= 8,78м / с.
Ш (0,81 • 0,72)
Потери давления трения вертикального участка:
АРШ = 0,5 • 0,81 • 8,782 • (0,03 • 1,0/0,8 +1) = 32,66Па.
Число Рейнольдса для вертикального участка:
Яеш = 8,78 • 0,8 / (28,63 • 10-6) = 245536 Па.
Массовый расход продуктов горения: ОШ = 5,1537кг / с.
5 1537
Объемный расход вентилятора: Ь =-!-= 22778м3 / ч.
0,8146 • 3600
Давление вентилятора, приведённое к нормальным условиям:
Р = 440,86Па.
sv '
Температура продуктов горения перед вентилятором: ? °С = 161 °С.
Компенсирующая подача воздуха. Массовый расход воздуха:
О = 5,0911 = (3,9162 - 5,0911) кг / с. НВ (1,3 -1,0)
Объемный расход воздуха при ?° = 26 °С
(3,9162 - 5,0911) 1С„.Ч 3/
ЬНВ = —---- = (11942 -15524) мъ / ч.
НВ 1,18 • 3600
Таким образом совмещение систем является и технически, и экономически целесообразным решением. Увеличивается свободное пространство, ускоряется монтаж, снижается количество материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. ГОСТ Р 70349-2022 «Вентиляция зданий. воздуховоды».
2. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование требования пожарной безопасности».
3. СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
Lvov N.V.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
Kiseev I.I.
Chuvash State University (Cheboksary, Russia)
TECHNOLOGY AND ORGANIZATION OF EXHAUST
VENTILATION THROUGH SMOKE EXTRACTION SHAFTS
Abstract: the article considers the combination of the route - the device of a common main channel and common prefabricated air ducts for exhaust general exchange and exhaust smoke ventilation systems (with the installation of fire-fighting valves for the correct operation of the systems); the calculation of the section of the smoke extraction shaft with general exchange ventilation is presented.
The purpose of the work is to consider the use of exhaust ventilation through smoke extraction shafts, to perform the calculation.
The task of the work is to investigate the design features of exhaust ventilation through smoke extraction shafts and perform the calculation.
Keywords: ventilation, smoke extraction, shaft, exhaust ventilation, general exchange ventilation.
