Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку
Иваненко Максим Васильевич

Главный специалист отдела проектирования систем ОВиК c опытом более 8 лет, партнер телеграм-канала ОВиК project.

Рекомендуем слушателям курса «Проектирование противодымной вентиляции», открыт набор с 24 августа →

Вопрос баланса расходов систем вытяжной (ДУ) и приточной (компенсирующей) (КДУ) противодымной вентиляции актуален как никогда. Неверное представление о балансе приводит к ошибочным проектным решениям и, как следствие, к неработающим системам противодымной вентиляции (ПДВ). В лучшем случае — зря будут потрачены деньги на эти системы, в худшем — могут погибнуть люди.

Что нужно, чтобы не допустить этого?

  1. Соблюдать массовый баланс;
  2. Учитывать различные режимы работы систем ПДВ: пусконаладочные работы (ПНР), периодические испытания, начальную и расчетную стадии пожара.

Подробности ниже.

1. Баланс

Для начала вспомним определения, которые нам потребуются.

СП 7.13130.2013

3.13 Противодымная вентиляция — регулируемый (управляемый) газообмен внутреннего объема здания при возникновении пожара в одном из его помещений, предотвращающий поражающее воздействие на людей и (или) материальные ценности распространяющихся продуктов горения, обусловливающих повышенное содержание токсичных компонентов, увеличение температуры и изменение оптической плотности воздушной среды.

Федеральный закон от 21.12.1994 N 69-ФЗ «О пожарной безопасности»

Пожар — неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Источник

Горение — это непрерывный процесс тепловыделения, теплообмена и массообмена.

Расчет процессов, сопровождающихся тепломассобменом, производится через массовый баланс. Эта информация имеется во всех учебниках и пособиях по тепломассообмену. Для наглядности приведем следующий пример. С определенными допущениями, системы противодымной вентиляции помещений (коридоров) можно представить как сеть с совместной работой вентиляторов (последовательное соединение) между которыми установлен теплообменник (см. рис. 1).

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Рис. 1 – Упрощенная схема взаимодействия систем ПДВ

Очевидно, что объемный расход воздуха до нагревателя будет отличаться от объемного расхода воздуха после нагревателя. При этом массовый расход воздуха не изменится. Очень хорошо данная информация представлена в книге Караджи В. Г., Московко Ю. Г. «Вентиляционное оборудование. Технические рекомендации для проектировщиков и монтажников» (см. главу 1).

Требование о соблюдении массового баланса содержится в п.17 г СП 7.13130.2013:

СП 7.13130.2013

7.15г «…расход воздуха, подаваемого в общие коридоры помещений, из которых непосредственно удаляются продукты горения, должен рассчитываться при условии обеспечения массового баланса (выделено автором) с максимальным расходом подлежащих удалению продуктов горения из одного помещения с учетом утечек воздуха через закрытые двери всех помещений (кроме одного горящего)».

2. Режимы работы систем ПДВ

Помимо работы непосредственно в расчетном режиме (при пожаре), системы ПДВ могут работать и в нерасчетных режимах – при приемо-сдаточных, периодических испытаниях. Тут могут возникнуть сложности. Начнем с расчетов. За исходные данные возьмем пример расчета с сайта ФГБУ ВНИИПО МЧС России:

Вопросы и ответы по СП 7.13130.2013 (ФГБУ ВНИИПО МЧС России)

Рассмотрим общий коридор помещений общественного здания, сообщающийся, в том числе, с кладовой офисной мебели. Этот коридор длиной 60 м, шириной 2 м и высотой 3 м имеет эвакуационный выход в лестничную клетку через дверной проем высотой 2 м и шириной 1.2 м. Кладовая площадью 30 м2 и высотой 3 м сообщается с указанным коридором через дверной проем высотой 2 м и шириной 1.4 м. Удельная пожарная нагрузка в рассматриваемой кладовой составляет 50 кг/м2 эквивалентной древесины. Требуется количественно определить объемный расход подлежащих удалению из данного коридора продуктов горения при возникновении пожара в кладовой.

Порядок расчета изложена на сайте. Здесь его приводить не будем. Сразу воспользуемся результатами:

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Дальнейшие расчеты выполним сами. Рассчитаем расход компенсирующей подачи воздуха. Для этого воспользуемся формулами (65) и (66) МД.137-13 «Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий: Метод. рекомендации». Коэффициент дисбаланса примем n=0 (без оснований другое значение брать нельзя – п. 9.7 СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха СНиП 41-01-2003 (с Поправкой, с Изменением N 1)»).

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

К установке принимаем вентилятор системы вытяжной противодымной вентиляции (ДУ) с расходом 15440 м3/ч, вентилятор системы приточной (компенсирующей) подачи воздуха (КДУ) с расходом 10280 м3/ч. В дальнейших расчетах учитываем, что при изменении температуры перемещаемой среды производительность вентилятора не меняется (см. рис. 2). Подробно данный момент рассматривается в вебинарах компании «Инновент» — доступно в подборке или непосредственно на сайте компании. Рекомендуем к ознакомлению!

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Рис. 2 – Фрагмент вебинара

Рассмотрим баланс систем при ПНР и при расчетном режиме пожара в теплый и холодный периоды года. Данные сведем в таблицы (см. таблицу 1 и таблицу 2). Для упрощения задачи примем следующие допущения:

  • не рассматриваем взаимное влияние вентиляторов;
  • температуру воздуха, перемещаемого системой ДУ в режиме ПНР, принимаем равной температуре наружного воздуха;
  • не учитываем влияние температуры наружного воздуха на температуру дыма.

Скачать файл с расчетами →

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Таблица 1 – Баланс в теплый период года

Системы противодымной вентиляции. Массовый или объемный баланс? Ставим точку

Таблица 2 – Баланс в холодный период года

Из представленных данных можно сделать следующий вывод. При приемо-сдаточных, периодических испытаниях, а также на начальной стадии пожара, среда (воздух — при испытаниях, дым – при пожаре), перемещаемая системой ДУ, имеет температуру ниже расчетной. При этом, массовый расход перемещаемой системой ДУ среды значительно выше расчетного значения. В связи с этим имеется необходимость в подаче дополнительного количества компенсирующего воздуха, который обеспечит нормативный перепад давления на дверях эвакуационных выходов. По мере развития пожара и повышения температуры дыма необходимо снижать подачу дополнительного компенсирующего воздуха, чтобы в помещении (коридоре) не возникал положительный баланс.

Остается вопрос с решениями по саморегулированию дополнительной компенсирующей подачи воздуха. Об этом поговорим в следующих статьях.

Вывод

При определении параметров систем ПДВ необходимо соблюдать массовый баланс. При этом нужно учитывать различные режимы работы систем.

Корзина для покупок