ЦНИИЭП учебных зданий Г осграж данстроя

Рекомендации

по расчету

вентиляционных

систем

противодымной

защиты

общественных

зданий

Москва 1987

Центральный научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования школ, дошкольных учреждений, средних и высших учебных заведений (ЦНИИЭП учебных зданий) Госгражданстроя

Рекомендации

по расчету

вентиляционных

систем

противодымной

защиты

общественных

зданий

Москва Стройиздат 1987

где /1 F₃ - эквивалентная площадь щэоемов от коридора до входа в здание (этаж здания), м²; Ц - коэффициент расхода проема; р_н - плотность наружного воздуха, кг/м^э; U_B - скорость ветра, м/с.

Эквивалентная площадь нескольких j проемов вычисляется по

формулам книги Ю.А. Кошмароча ’’Пожарная профилактика систем отопления и вентиляции” ( М.: ВИПТШ, 1981) при соединении проемов: последовательном

piF₃ = 1/ Vl/Oi^!)² + 1/ (h₂F₂)² +...+ l/(MjFj)^J7 (16)

параллельном

M^F3 = /i,^Fi +#i₂^F2 + Mj^Fj-    (17)

1.37. Подача вентилятора дымоудаления _д определяется по формуле

<5_в.д = ^Со.ш.д^с-    <¹⁸>

1.38. Расчет вентиляторов подпора воздуха в лестничные клетки и шахты лифтов начинается с определения наружных давлений Р- , ч, которые вычисляются по формуле    '    '

^Р1н(з) 8^i(P_H Р_в)^+Кн(з) <W²’

где - высота от уровня земли до середины i-ro проема; ^ - аэродинамический коэффициент наветренного (заветренного) фасада здания: К. = = 0,8 (К =-0,6).    *

1.39. Давление на первом этаже лестничной клетки (зоны лестничной клетки при наличии рассечек с переходом через наружную зону) Р . определяется по формуле    л.к,1

^Рл.к,1 ^Р1н**п Рп ^„/2,

где Р^_н - давление на наветренном фасаде здания на уровне 1-го этажа, Па

[ определяется по формуле (19)]; £_ - коэффициент гидравлического сопротивления дверного проема из поэтажного коридора в защищаемый объем.

1.40. Расход воздуха через открытую входную дверь здания G вычисляется по формуле    ^вх

^Свх=^э^2р_п(Р_лки-Р_вх>з):    (21)

где Д_э - эквивалентная площадь проемов от защищаемого объема до входа

в здание включительно, м²; Р_{0Х 3} - давление на заветренном фасаде здания

на уровне середины входной двери, Па£опредеш!ется по (19) ].

1.41. Давление на втором и последующих i-x этажах лестничной клетки ^Рл к,2 ^{и Р}л к i вычисляются по формулам:

10

^АРк=^к^п^ик/²)^к^Пк/(^4рк)^

^где *_к - коэффициент сопротивления трения на поверхности стен канала

для подачи воздуха; U - средняя скорость воздуха, м/с; 1 - длина канала, к    к

м; - периметр внутреннего поперечного сечения канала, м.

Внутреннее поперечное сечение шахт дымоудаления и каналов для подачи воздуха следует выбирать таким, чтобы средняя скорость движения газов не превышала 15 м/с,

^ик = (^Ск,н ^{+ С}к,кУ (²Рс^рк>>    ОТ)

где G_,    -    массовый    расход    в начале канала, кг/с; G - массовый расход

1\|Н    1ч

в конце канала, кг/с; р - средняя плотность газов в канале, кг/м³; F -площадь внутреннего поперечного сечения канала, м².    ^к

Давление и производительность вентиляторов систем противодымной защиты зданий выбирают по каталогам с учетом вычисленных величин.

2. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ОБЫЧНОЙ ЭТАЖНОСТИ

Общие положения

2.1.    Настоящий раздел предназначен для расчета вентиляционных систем защиты помещений одноэтажной части зданий, верхних и подвальных этажей.

2.2.    Вентиляционные системы, рассчитанные согласно данному разделу, обеспечивают незадымляемость помещений, смежных с помещениями, где возник пожар, используя естественную аэрацию зданий. При этом учитываются особенности внутренней планировки здания и внешние ветровые воздействия.

2.3.    Вентиляционные системы противодымной защиты зданий при пожаре в одном из помещений должны обеспечить:

организованное удаление продуктов горения из объема помещения, где возник пожар, через незацуваемые специальные дымоудаляющие устройства, люки, шахты и т.п.;

подачу воздуха в помещение пожара из смежных помещений;

незадымляемость смежных помещений.

2.4.    Вентиляционные устройства противодымной зашиты должны включаться в работу автоматически по сигналу пожарной автоматики либо дистанционно от кнопок, расположенных в шкафах для пожарных кранов или на специальных пультах управления.

Конструктивные и технические требования

2.5. Методика расчета построена из условия, что удаление дыма производится через незадуваемые проемы, люки, шахты или оконные проемы в подвальных помещениях.

13

2.6.    Стены шахт дымоудаления должны иметь предел огнестойкости не менее одного часа и не должны распространять пламя.

2.7.    Архитектурные декоративные решетки на отверстиях вентиляционных систем противодымной зашиты не должны снижать площадь расчетного проходного отверстия более чем на 5%.

2.8.    Настоящие рекомендации по расчету не распространяются на помещения с постоянно открытыми технологическими или другими отверстиями, расположенными выше дверных проемов и ворот.

2.9.    Выходные отверстия устройств для удаления продуктов горения рекомендуется располагать горизонтально.

Расчет параметров систем

2.10.    Настоящие положения расчета позволяют определить минимальную

площадь дымоудаляющих устройств, отвечающих требованию незадым ля-емости смежных помещений. Нгиболее характерные схемы газообмена, рассчитываемые по предлагаемой методике^указаны на рис. 4. В схемах газообмена приняты следующие обозначения:    -    расход    удаляемых из по

мещения продуктов горения, кг/с; - расход воздуха через приточные отверстия, кг/с.

2.11.    Расчет начинается с определения эквивалентной площади приточных отверстий для каждой из сторон здания или помещения с учетом реальной планировки. Рассчитываются:

F , F , F - эквивалентные площади приточных отверстий, распо-

э.н з.п э.о

ложснных соответственно с наветренной, заветренной и боковых сторон по отношению к направлению ветра, м^а;

F , F..    -    эквивалентные площади внутренних приточных

Э.В.Н J.B.IT J.B.0

отверстий, расположенных в ограждающих конструкциях помещения пожара, соответственно с наветренной, заветренной и боковых сторон по отношению к направлению ветра, м².

Рис. 4. Схемы газообмена, обеспечивающие незадымляемость смежных помещений (СП)

14

УДК 699.871:697.92.001.24.725

Рекомендованы к изданию Научно-техническим советом ЦНИИЭП учебных зданий Госгражданстроя.

Рекомендации по расчету вентиляционных систем

против оды мной защиты общественных зданий /ЦНИИЭП учебных зданий. - М.: Стройиздат, 1987. - 32 с.

Приведены рекомендации по организации противодымной защиты зданий высотой до 16 этажей, по размещению клапанов и вентиляторов, обвязке вентиляторов и расходу общеобменной вентиляции. Дан аналитический метод расчета систем противодымной защиты зданий повышенной этажности. Для зданий меньшей этажности предложены рекомендации по расчету площади проходного сечения устройств дымоудаления из отдельных помещений, в том числе подвальных.

Для инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций.

Табл. 1, ил. 7.

3206000000 - 217

Р-------------Инструкт.-нормат.,    1    вып.    -    121    -    87

047(01) -87

©Стройиздат, 1987

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации разработаны к СНиП 2.08.02-85 и ГОСТ 12.1.04-76, а также к ведомственным строительным нормам по проектированию типов общественных зданий.

В соответствии со СНиП 2.08.02-85 в зданиях высотой от 10 до 16 этажей предусмотрено устройство принудительных вентиляционных систем про-тиводымной защиты, но нет официального документа по расчету таких систем для общественных зданий повышенной этажности.

В зданиях до 10 этажей применение вентиляционных систем противодымно й защиты с использованием естественной аэрации предусмотрено только для некоторых типов помещений, но не разработано единого подхода к определению требуемой площади дымоудаляющих устройств.

Институтами ЦНИИЭП учебных зданий, ЦНИИЭП им. Б.С. Мезенцева Госгражданстроя ВНИИПО и ВИПТШ МВД СССР проведен комплекс исследований в области противодымной защиты общественных зданий высотой до 16 этажей.

В результате анализа большого экспериментального материала о параметрах теплогазообмена на этаже пожара при работе вентиляционных систем противодымной защиты, о гидравлических характеристиках лестничных клеток, шахт и клапанов дымоудаления и проведения теоретических исследований была выявлена возможность не только предотвратить поступление дыма в шахты лифтов и лестничных клеток независимо от положения дверных и оконных проемов на этаже пожара, но и обеспечить условия для самостоятельной эвакуации людей без средств защиты органов дыхания. Последнее обстоятельство важно и для обеспечения успешной работы пожарных на этаже, где возник пожар. Учтено влияние общеобменной вентиляции на работу систем противодымной защиты.

Теоретические и экспериментальные исследования в области естественного дымоудаления позволили сформулировать требования и теоретические предпосылки, а также вывести общее уравнение для расчета площади дымоудаляющих устройств из безоконных и подвальных помещений общественных зданий.

Рекомендации разработаны ЦНИИЭП учебных зданий (канд. техн. наук JLE. Герке), ВНИИПО МВД СССР (кандидаты техн. наук В.М. Есин, И.И. Ильинский, М.П. Стецовский, инженеры В.П. Бородавкин, П.И. Попов, С.П. Смирнов), ВИПТШ МВД СССР (канд техн. наук Б.В. Грушевский, инж. М.Ю. Овсянников).

3

1. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

Общие положения

1.1.    Настоящий раздел предназначен для расчета вентиляционных систем противодымной защиты общественных зданий высотой 10-16 этажей коридорной структуры, а также может быть использован для расчета систем противодымной защиты (подпора воздуха в лестничные клетки и шахты лифтов, дымоудаления из коридоров) общественных зданий ниже 10 этажей, если устройство указанных систем обосновано технико-экономическими расчетами.

1.2.    Вентиляционные системы, рассчитанные согласно данному разделу, обеспечивают незадым ля ем ость защищаемых объемов здания (лестничных клеток, шахт лифтов, холлов и тамбур-шлюзов) и создают свободную от дыма зону в коридоре этажа пожара при открытых дверях между защищаемым объемом и коридором.

1.3.    Вентиляционные системы противодымной защиты здания при пожаре в одном из помещений должны обеспечить:

организованное удаление продуктов горения из объема поэтажного коридора (отсека поэтажного коридора), в который выходит дверь горящего помещения;

подачу воздуха во все шахты лифтов и объемы лестничных клеток (всех отсеков лестничных клеток), имеющих выходы непосредственно в этажи.

1.4.    Вентиляционные устройства противодымной защиты здания должны включаться в работу автоматически по сигналу пожарной автоматики или дистанционно от поэтажных кнопок, расположенных в шкафах для пожарных кранов.

Конструктивные и технические требования

1.5.    Подача воздуха для создания подпора в защищаемых объемах должна производиться (рис.1) сосредоточенно сверху в объем каждой зоны лестничных клеток и в объем шахт лифтов.

1.6.    Отверстия воздухозабора системы подпора воздуха следует располагать так, чтобы исключить попадание в них продуктов горения, выходящих из окон горящего помещения и выхлопного отверстия дымоудаления.

1.7.    В системах подпора воздуха лючки и вентиляционные камеры с дверьми следует размещать между всасывающими отверстиями и вентилятором. Клапаны следует располагать в отверстиях подачи воздуха в шахты лифтов или лестничные клетки. Заслонка клапана должна открываться в сторону направления потока. При использовании одного вентилятора для создания подпора в двух или трех зонах лестничной клетки клапана для подачи воздуха должны обеспечивать расчетное распределение воздушных потоков по каждой из этих зон.

1.8.    Для удаления продуктов горения из поэтажных коридоров необходимо предусматривать на каждые 30 м длины коридора одну вентиляционную шахту с принудительной вытяжкой и клапанами на каждом этаже (рис. 2). Коридоры следует делить на отсеки несгораемыми перегородками с самозакрывающимися дверьми. Проемы в ограждающих конструкциях шахты, предназначенные для размещения клапанов дымоудаления, следует располагать на каждом этаже непосредственно один над другим, причем верхний уровень каждого поэтажного проема шахты нс должен быть ниже 0,15 м и от перекрытия.

4

1.9.    Ограждающие конструкции шахты дымоудаления должны быть выполнены из несгораемых материалов и иметь предел огнестойкости не менее 1 ч. Минимально допустимая площадь проходного сечения шахты дымоудаления должна быть не менее 0,64 м*. Соотношение размеров (ширины и длины) этого сечения следует принимать в пропорции 2:1 или 1,5:1.

1.10.    Величину площади проходного сечения поэтажного клапана дымоудаления необходимо определять расчетом по параметрам дымоудаления, учитывая максимально допустимое значение скорости движения газа через

О)    О)

? ~ )1? -1- ч. 60м

в)

i I?'	■ '
If

Рис. 2. Размещение клапанов дымоудаления в поэтажном коридоре (план) а - промежуточный отсек коридора; бив - тупиковые коридоры без естественного освещения и с естественным освещением; 1 - коридор; 2 - клапан дымоудаления; 3 - шахты дымоудаления

5

открытый клапан - 20 м/с, а также ряд предпочтительных численных значений - 0,3; 0,5; 0,7; 1 м*, но не принимать менее 0,3 м². Геометрические размеры клапана следует принимать, соблюдая условия не превышения верхнего уровня дверных проемов коридора над нижним уровнем проходного сечения клапана.

1.11.    Да*» обеспечения принудительного дымоудаления следует применять только радиальные (центробежные) вентиляторы. Один вентилятор должен обслуживать только одну шахту дымоудаления. На тракте дымоудаления запрещается устраивать эапорно-регупирующие устройства (кроме поэтажных клапанов дымоудаления), люки, вентиляционные камеры с дверьми и т.п. Допускается использовать мягкие шумопоглощаюшие вставки из фольгированной стеклоткани по ТУ 1721-193-77 для подсоединения вентилятора дымоудаления к его обвязке.

1.12.    Вентиляторы дымоудаления следует размещать на чердаке или на покрытии здания в отдельном помещении. Выброс дыма должен быть факельным (через конфузор) со скоростью не менее 20 м/с. Выбросной патрубок вентилятора дымоудаления следует устанавливать вертикально с превышением плоскости выхлопного отверстия над верхним уровнем отверстия воздухозабора вентиляторов подпора воздуха не менее чем на 3 м, а расстояние между указанными отверстиями в плане не должно быть менее 5 м.

1.13.    В каналах дымоудаления и подпора воздуха прокладка каких-либо коммуникаций не допускается.

1.14.    Не допускается размещать в общей камере вентиляционные агрегаты дымоудаления и подпора воздуха.

1.15.    Архитектурные декоративные решетки на отверстиях вентиляционных устройств противодымной защиты не должны снижать площадь расчетного проходного сечения отверстия больше, чем на 5%. Решетки следует выполнять из несгораемых материалов.

1.17.    Ограждающие конструкции шахты дымоудаления, клапаны для подачи воздуха, обвязки вентиляторов не должны иметь сопротивление воэ-духопроницанию менее 2,7*10'* м²-с-Па/кг.

1.18.    Кабины лифтов (кроме пожарного) при срабатывании системы противодымной защиты должны опускаться на первый этаж и оставаться там с открытыми дверьми.

Исходные данные для расчета

1.19.    Для расчета систем противодымной защиты общественных зданий принимаются наихудшие с точки зрения противодымной защиты сочетания метеорологических условий и условий внутри здания при пожаре.

Очаг пожара условно принимается в помещении, расположенном на нижнем типовом этаже с наветренной стороны здания. Остекление в этом помещении считается невскрытым.

1.20.    Двери на пути из горящего помещения до выхода из здания наружу считаются открытыми, остальные окна и двери считаются закрытыми. Двери лифтов считаются открытыми на нижнем типовом этаже, на остальных этажах двери лифтов считаются закрытыми. Открытым считается клапан дымоудаления в той части коридора, куда выходит дверь горящего помещения, остальные клапаны дымоудаления считаются закрытыми.

1.21.    Входные двери в вестибюль здания, двери и окна лестничных клеток, двери шахт лифтов, а также воздухозаборные отверстия вентиляторов подпора воздуха принимаются (при расчете расходов) выходящими на заветренный фасад здания.

1.22.    Сведения о геометрических размерах проемов, каналов, шахт и т.д. принимаются по проектным материалам. Зазоры в притворах дверей, воздухопроницаемость окон, гидравлические характеристики клапанов и т.д. следует принимать согласно паспортным данным на эти изделия.

1.23.    Температура наружного воздуха равна средней температуре наиболее холодной пятидневке за год (СНиП Н-зЗ-75* прил. 4, гр. 8). Скорость воздуха равна наибольшей из средних скоростей по румбам за наиболее хо-

6

лодный месяц года, но не менее 5 м/с (СНиП 11-33-75*, прил. 4, гр. 13). Температура воздуха, поступающего из защищаемого объема в коридор (отсек коридора) на этаже пожара, Г_п вычисляется по формуле

CD

где Г_н и 7 - температура соответственно наружного воздуха и в помещении, °С.

Расчет параметров систем

1.24.    Рассчитываемыми параметрами вентиляционных систем противодымно й защиты общественных зданий являются величины давлений и подачи вентиляторов этих систем.

Расчет начинается с вычисления максимальной среднеобъемной температуры в помещении T_QM, которую находят по номограммам. Инструкции по

определению пожарной нагрузки в помещениях общественных зданий (ВНИИПО, 1981) или порис.З.

1.25.    Расход воздуха, поступающего через дверной проем из защищаемого объема в поэтажный коридор С_п>определяется по формуле

G =р U В Н ,

п ^ип п п Ъ

где Р_п - плотностьприточного воздуха, кг/м³; В_п и Hjj - соответственно ширина и высота дверного проема, м; U_n - скорость воздуха в дверном проеме, м/с.

1.26. Скорость воздуха в дверном проеме вычисляется по формуле

U_n> (0,46 - 0,09\JL) VgH; ,    ⁽³⁾

где L - длина коридора (отсека коридора), м; 1 — расстояние от двери из поэтажного коридора в защищаемый объем до Лери ближайшего помещения, м; g - ускорение свободного падения, равно 9,81 м/с .

Рис. 3. График зависимости продолжительности начальной стадии пожара и максимальной по времени среднеобъемной температуры от массы горючей нагрузки на 1 м3 площади пола

7

Площадь клапана дымоудаления F выбирается такой, чтобы скорость

кд

воздуха в нем не превышала 20 м/с.

1.33.    Средняя по высоте шахты дымоудаления температура продуктов горения Т вычисляется по формуле

^Тс^=Тв⁺ <^Тд"^Тв) (1-1 -°-^0725h3T^N)/(₀₀₇₂₅ Nh_3T). ₍₁₁₎

1.34.    Расход дыма G на оголовке шахты дымоудаления рассчитывается по формуле

с,,,...-^<п>

где h^_T ~ высота этажа, м; N - число этажей; Сф - расход воздуха в шахту дымоудаления за счет инфильтрации, кг/с (принимается не менее 0,11 кг/с на 1 м длины шахты).

1.35. Потеря давления в шахте дымоудаления Дг^д определяется по формуле

^ш.д 1^Пш.д^ш.д^Ьэт^ (^pcFj^ _fl)][G* (N— 1) + С_дС_фЬ_эт (N— I)² +

+ ^Сф^Ьэт (N — 1)/3],    ₍₁₃₎

где _д - коэффициент сопротивления трения на поверхности стен шахты дымоудаления (при величине относительной шероховатости стенки шахты не более 15 мм £_шд = 0,05); р_с - плотность дыма при Т_с, кг/м³; Р_шд - площадь внутреннего поперечного сечения шахты дымоудаления, м²; П_щд - периметр внутреннего сечения шахты дымоудаления, м. Если

^ 3,3 м, в формулу (13) следует подставлять приведенное число этажей

^Nnp=^h3T^N/³-

1.36. Давление, которое должен развивать вентилятор дымоудаления, АР_{В д}, Па, вычисляется по формуле

ДР = ДР + АР + ДР +ЛР , в.д к.д Ш.Д с П*

где ДР_шд - потери давления соответственно в шахте дымоудаления;

ДР_к.д на клапане дымоудаления; AP_g в обвязке вентилятора дымоудаления при расчетном расходе продуктов горения и рассчитывается по Справочнику по гидравлическим сопротивлениям (М.: Машиностроение, 1975) ; ДР от коридора до входа в здание, Па.

При наличии подпора в защищаемых объемах и коридоре, не разделенном на отсеки, ДР_П принимается равным нулю.

В противном случае ДР_П вычисляется по формуле

^ЛРп= Ф^э)^{г + 1}^н^/2,    (15)

9