Определяется расход воздуха, подсасываемый через неплотности закрытого дымового клапана, кг/с:

где П — периметр притвора дымовых клапанов, м, по каталогам;
P1 — потери давления на участке от резервуара дыма до ответвления к другим резервуарам или до вентилятора, Па.
Определяется плотность смеси газов, кг/м3, по формуле:

По общему расходу дыма и воздуха по формуле (2.2) определяется потеря давления на общем участке от резервуаров и находится разрежение перед вентилятором ΔP1, Па.

Определяется подсос воздуха через неплотности всей сети воздуховодов от дымовых клапанов до вентилятора на основании разряжения воздуха перед вентилятором по формуле:

где Gп,с — удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов по таблице 2.2, по классу П;
Σ(n . L) — развёрнутая площадь всех всасывающих воздуховодов, м2, как произведение периметра каждого участка системы на его длину, кроме участков, находящихся внутри резервуаров дыма.

Общий расход газов перед вентилятором, кг/с:

и их плотность:


Рассчитаем увеличение расхода
К = Gсум/GД,1 раз, следовательно, потери давления возрастут и будут равны:

где ΔP1 — по формуле (2.2);
Pc — потери давления при выбросе газов нарyжу, рассчитываются по аналогии с формулой (2.2), при плотности газов, рассчитанной по формуле (2.7).

Естественное давление за счёт разности удельных весов наружного воздуха и газов ΔPec, Па, определяется для теплого периода года (параметры Б) по формуле (2.9) и учитываeтся со знаком минус:

где h — высота от оси открытого дымового клапана на этаже до оси вентилятора, м;
hв — расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска газов в атмосферу, м;
γн = 3463/(273 + tн) — удельный вес наружного воздуха, Н/м3;
tн — температура наружного воздуха в тёплый период года, °С ;
γc = 4,9 (pB + 0,51) — средний удельный вес газов до вентилятора, Н/м3;
γг = 9,81 . pcум — удельный вес газов до вентилятора, Н/м.


Потери давления, на которые должна быть рассчитана мощность, потребляемая вентилятором, Па:

где ΔPсум и ΔPec — по формулам (2.8) и (2.9).

Выбор вентилятора по производительности, м3/ч, и скорости его вращения определяется расходом по формуле:

и по условиям потери давления, приведённым к плотности стандартного воздуха по формуле:

Следует предусмотреть жёсткое соединение вентиляторов с воздуховодами или заказать мягкое соединение из несгораемого материала.

2.2. Общие положения по проектированию дымозащиты лестнично-лифтовых узлов с незадымляемыми лестничными клетками второго типа
Ниже рассмотрено четыре планировки лестнично-лифтовых узлов (далее ЛЛУ) типов Б, В, Г и Д многоэтажных зданий, представленные на рис. 2.1 планами типового и 1-го этажей, для которых разработаны следующие варианты подачи приточного воздуха:
а) для планировки В — подача всего приточного воздуха в верхнюю часть лифтовых шахт, представленная в разделе 1 [12];
б) для планировки Б — подача приточного воздуха в лестничную клетку сверху, представленная в разделе 2 [12];
в) для планировки В производственного здания категории В, представленная в разделе 3 [12];
г) для планировки Г — подача приточного воздуха снизу в лестничную клетку и лифтовую шахту, представленная в разделе 4 [12];
д) для планировки Д — подача приточного воздуха сверху отдельно в лифтовую шахту и лестничную клетку, представленная в разделе 5 [12].

Ниже рассмотрены возможности применения представленных планировок и способов подачи в них приточного воздуха в свете требований действующих Строительных норм и правил.
1. Пункт 1.31 [3] требует: «В жилых зданиях коридорного типа высотой 10 этажей и более при общей площади квартир на этаже 500 м2 и более следует предусматривать не менее двух незадымляемых лестничных клеток; не менее 50 % из них должны быть 1-го типа, остальные лестничные клетки допускается проектировать 2-го типа. Незадымляемые лестничные клетки в пределах первого этажа должны иметь выходы непосредственно наружу». «В шахты лифтов (п. 1.33) [3] при пожаре следует обеспечить подачу наружного воздуха из отдельного канала в верхнюю часть лифтовой шахты». СниП 2.08.01-89 не содержит требований о разделении лестничных клеток 2- го незадымляемого типа на отсеки. В жилых зданиях допускается применять ЛЛУ, рассмотренные здесь, планировок Б и Д.
2. Пункт 1.137 [8] требует: «Лестничные клетки 2-го типа необходимо разделять на отсеки путем устройства на высоту этажа сплошной стенки из негорючих материалов, имеющей предел огнестойкости не менее 0,75 ч».
«Противодымную защиту таких лестничных клеток следует обеспечивать подачей наружного воздуха в верхнюю часть отсеков». Схема устройства отсека в лестничной клетке показана на рис. 2.2.

«Избыточное давление должно быть не менее 20 Па в нижней части отсека лестничной клетки и не более 50 Па в верхней части отсека лестничной клетки при одной открытой двери».
Число этажей в отсеке или число отсеков в лестничной клетке СНиП не регламентировано.
Деление на отсеки следует предусматривать, если без них невозможно обеспечить заданное предельное давление воздуха 150 Па в верхней части лестничной клетки. Согласно анализу, проведенному д. т. н. профессором В.М. Есиным, деление лестничной клетки на отсеки по условию давления необходимо при скоростях ветра более 8 м/с. Предельная расчетная скорость ветра, согласно СНиП, установлена 5 м/с.
Применение планировок ЛЛУ Б и Г при нижней подаче приточного воздуха в лестничную клетку общественных и административных зданий необходимо согласовывать с органами государственного пожарного надзора.
Указанное в [8] «Избыточное давление ... не более 150 Па» на двери в коридор следует учитывать как разность давлений по обе стороны этой двери, определяющую усилие, необходимое для открывания этой двери.
3. Пункт 1.23 [4] требует: «При проектировании зданий высотой 10-16 этажей следует учитыватьдополнительные требования к указанным зданиям в соответствии со СНиП 2.08.02-85» — заменен СНиП 2.08.02-89, т.е. следует руководствоваться п. 2 «Общих положений» [12].
4. Пункт 2.39 [5] требует: «Незадымляемые лестничные клетки 2-го типа должны разделяться на высоту двух маршей глухой противопожарной перегородкой через каждые 30 м по высоте зданий категорий Г и Д и 20 м — в зданиях категории В (с переходом из одной части лестничной клетки в другую вне объема лестничной клетки)».
Из приведенных требований следует, что для производственных зданий допускается применять ЛЛУ планировок Б, Г и Д, так как способ подачи воздуха (сверху, снизу, общая для лестничной клетки и лифтовой шахты или раздельная) упомянутым СНиП не регламентируется. Требование этого СНиП к устройству отсеков «с переходом из одной части лестничной клетки в другую вне объема лестничной клетки» в [11] рассматривалось однозначно как с переходом через наружную зону. Однако выполнение этого требования возможно с устройством перехода через объем здания, например через коридор, примыкающий к лестничной клетке, с выходом на лестничную клетку последовательно через две двери, как показано на рис. 2.2 б, а при наружном переходе, как показано на рис. 2.3.

5. Устройство отсеков с наружным переходом между верхней и нижней частями лестничной клетки следует проектировать только по специальному требованию органов госпожнадзора, см. рис. 2.3. В этом случае, согласно п. 2.39 [5], первый отсек требуется на отметке У0 20 или 30 м от пола 1-го этажа, а в более высоких зданиях еще и на отметке У2 — 40 или 80 м. Должны быть устроены две двери: двойная дверь для выхода из верхнего отсека наружу и двойная дверь для входа в верхний отсек, что связано с большим дополнительным расходом воздуха. Кроме того необходима ещё одна дверь в перегородке («рассечке»).
6. В нижней части верхнего отсека с наружным переходом на отметке У2 требуется поддерживать такое же избыточное давление воздуха, как в вестибюле, т.е. от минимума 0,7 . 1,42 + 20 = 21 Па до максимума при 5 м/с 45 Па, что соответствует расходу воздуха через наружную дверь от 2875 . 210,5 . 1,6 = 21100 кг /ч до 30900 кг /ч, при дверях минимальных размеров 0,8 х 2 м.
На уровне У2 двери будут находиться под еще большим давлением, зависящим от высоты отсека и способа подачи приточного воздуха. При высоте отсека 30 м и нижней подаче притока давление может повыситься еще на 30 Па, что увеличит расход воздуха наружу и составит от 2875 . (21 + 30)0,5 . 1,6 = 32900 кг /ч до 42400 кг /ч.
При расположении приточных установок снизу здания (планировка Г) воздух во второй и третий отсеки придется подавать через специальные вертикальные шахты.
7. Пункт 5.16 [2] требует: «Расход наружного воздуха для противодымной защиты следует рассчитывать и на поддержание избыточного давления 20 Па в верхней части каждого отсека незадымляемой лестничной клетки 2-го типа при открытых дверях на пути эвакуации из коридоров и холлов на этаже пожара в лестничную клетку и из здания наружу...».
Пункт 5.17 [2] требует принимать: «Давление на закрытые двери на пути эвакуации не более 150 Па». Это требование, как и требование в п. 1.137 [8], следует учитывать как разность давлений по обе стороны двери, связанные с усилием, необходимым для открывания дверей.
8. В [11] разработана приточная противодымная вентиляция для ДЛУ планировок Б, В и Г с подачей воздуха в верхнюю часть лестничной клетки и лифтовой шахты в двух вариантах:
1-й вариант — отдельными вентиляторами,
2-й вариант — общими вентиляторами с подачей всего воздуха в верхнюю часть лестничной клетки, откуда часть воздуха поступает в лифтовую шахту.
При раздельной подаче воздуха испытаниями обнаружена неодинаковая нагрузка вентиляторов в зависимости от фактического сопротивления лестничной клетки и лифтовой шахты, что видно из табл. 2.3.

9. При общей подаче воздуха в свободное пространство верхней части лестничной клетки воздух распределяется между лифтовой шахтой и лестничной клеткой в соответствии с фактически установившимися сопротивлениями. Такая подача притока обеспечивает защиту людей при пожаре даже при аварийной остановке одного из вентиляторов, хотя в меньшей мере, чем при нормальной работе двух вентиляторов.
10. Предлагаемый новый вариант противодымной защиты многоэтажного здания с планировкой ЛЛУ Б, при подаче всего приточного воздуха в верхнюю часть лифтовых шахт был испытан на опытном пожаре в 23-этажном доме в Москве институтами МНИИТЭП Мосгорисполкома и ВНИИПО МВД РФ. Соответствующая этим испытаниям схема движения воздуха в ЛЛУ 17-этажного дома приведена на рис. 2.4.

Испытания производились при открытых дверях лифтовых шахт: на 1-м этаже — вариант, рекомендуемый МНИИТЭП для практического использования, и при открытых дверях лифтовых шахт на этаже пожара — вариант, рекомендуемый для использования ВНИИПО. Эффективность дымозащиты здания при обоих вариантах была одинакова.
11. Учитывая, что п. 5.17 [2] требует при пожаре: «Кабины лифтов должны находиться на нижнем этаже, а двери лифтовых шахт на этом этаже должны быть открыты» — за расчетную принята схема подачи приточного воздуха, соответствующая СНиП и рекомендованная МНИИТЭП.
Воздух из лифтовых шахт выходит через неплотности закрытых дверей на всех этажах, кроме 1-го, где воздух выходит через неплотности между кромками проема открытых дверей шахты на 1-м этаже к контурaм кабины лифтов, а также через вентиляционные решетки кабин (далее через открытие двери лифтовых шахт).
Воздух из 1-го этажа здания удаляется через наружную дверь, а на других этажах через лифтовые холлы в лестничную клетку, в дымовую шахту — через неплотности закрытых дымовых клапанов и через неплотности наружных ограждений здания.
12. В верхней части лестничной клетки предусмотрена вытяжная решетка с клапаном, который автоматически или дистанционно открывается, если в лестничную клетку попал дым, вследствие запаздывания с включением приточных вентиляторов.

2.3. Приточная противодымная вентиляция для лестничнолифтовых узлов планировки Б. Подача всего приточного воздуха в лифтовые шахты.

2.3.1. Приточная противодымная вентиляция лестнично-лифтовых узлов (ЛЛУ) с незадымляемой лестничной клеткой 2-го типа при подаче всего воздуха в верхнюю часть лифтовой шахты по схеме на рис. 2.4 и 2.5 может применяться для жилых, общественных и производственных зданий.

По СНиП принимается — пожар на 1-м этаже, лифты не работают, спущены на 1-й этаж и все двери лифтовых шахт, кроме 1-го этажа, закрыты.

2.3.2. Общий расход приточного воздуха Gоб, кг/ч, определяется из расчета компенсации расходов воздуха, удаляемого из здания:

где Gдв.1 — расход воздуха, удаляемый через наружные двери для входа в здание, рассчитывается по формулам (2.14) и (2.15);
Gдм — расход воздуха, удаляемый из коридоров системой дымоудаления. Рассчитывается по примеру 8 или принимается по табл. 2.4;
G1.э — расход воздуха, уходящий через неплотности наружных ограждений помещений 1-го этажа, рассчитывается по формуле (2.17);
Gв.э — расход воздуха, уходящий через неплотности наружных ограждений помещений на всех этажах выше 1-го. Рассчитывается по формулам (2.18) и (2.19);
GK — расход воздуха из верхней части лестничной клетки через решетку 13 рис. 2.4. Принимается по данным испытаний 3000 кг/ч.

2.3.3. Расход воздуха через наружные двери здания, кг /ч:
при прямом тамбуре

при Z-образном

где А — площадь одной большей створки дверей, м2;
Рв — давление воздуха в вестибюле, Па, определяемое по формуле:

где V, Ѕ — соответственно скорость ветра, м/с, и плотность наружного воздуха в холодный период года, кг/м3, V — по приложению 8 к [2] (параметры Б), причем СНиП ограничивает скорость ветра 5 м/с; по решению заказчика расчетная скорость ветра может быть повышена до указанного в приложении 8 к [2] для данного населенного пункта, что удорожит систему, но повысит вероятность безопасности эвакуации людей при пожаре.

2.3.4. Расход воздуха на дымоудаление состоит из двух частей:
а) расход на удаление дыма с этажа пожара, за который, согласно СНиП, принимается 1-й этаж;
б) расход воздуха, уходящего из здания через неплотности закрытых дымовых клапанов на всех этажах, кроме 1-го, и через неплотности шахты дымоудаления.
Общий расход воздуха на дымоудаление по подпунктам «а» и «б» определяется по табл. 2.4, где N — число этажей здания.

2.3.5. Расход воздуха через неплотности наружных ограждений помещений на 1-м этаже, по 100 кг/ч на каждое:


2.3.6. Расход воздуха через неплотности наружных ограждений помещений на всех этажах выше 1-го, кг/ч:
а) для жилых зданий:

б) для других зданий:

где nкв, nпом — число квартир и помещений в среднем на каждом этаже;
N — число этажей здания.

2.3.7. Расход воздуха через вытяжной клапан «13» (рис. 2.5)
GK = 2000 кг/ч.

2.3.8. Давление воздуха, Па, создаваемое вентилятором, подающим воздух в лифтовые шахты:

где ΔPc — потери давления в сети воздуховодов, присоединяющих вентиляторы к лифтовым шахтам, Па;
Pш.1 — давление воздуха в лифтовой шахте на 1-м этаже;
N и h — число этажей и высота этажа, м.

2.3.9. Для жилых домов с лифтами отечественного производства, поставлявшихся в 1980-1994 годах, давление воздуха в лифтовой шахте на 1-м этаже рекомендуется определять по табл. 2.5. При этом давлении весь расход воздуха, определенный по формуле (2.13), выходит из лифтовых шахт по схемам на рис. 2.4 и 2.5.

При поставках лифтов отечественного или иностранного производства других конструкций или габаритов давление воздуха в лифтовой шахте на 1-м этаже Pш.1 должно быть дополнительно определено экспериментально или рассчитано по данным о площадях и конструкциях закрытых/открытых дверей лифтовых шахт. Следует учесть также, что часть воздуха может выходить через вентиляционные решетки кабин лифтов.

2.3.10. Давление воздуха на верхнем этаже лестничной клетки, Па


2.3.11. Давление воздуха на дверь 5 рис. 2.1, при известном давлении на верхнем этаже лестничной клетки, при расчетных наружных условиях, определяется по формуле, Па:


В формулах (2.21) и (2.22) Pк — по формуле (2.21), Pв — по формуле (2.16);
N и h — число этажей и высота этажа в м.

2.3.12. Для удаления дыма из лестничной клетки, попавшего туда при запаздывании включения приточного вентилятора, предусмотрена решетка в верхней части лестничной клетки, рассчитанная на удаление 3300 кг/ч воздуха. Площадь свободного сечения решетки при открытом клапане м2, определяется по формуле:

где ζ— коэффициент местного сопротивления прохода воздуха через решетку и далее наружу;
ΔPкл — разность давлений в верхней части лестничной клетки и наружного воздуха у наветренного фасада, определяется по формулам:
при открытых всех дверях лифтовых шахт на 1-ом этаже:

при открытой 1-й двери:

где N — число этажей в здании.

2.3.13. Воздух, выходящий из лифтовых шахт, по схемам на рис.2.4 и 2.5 достаточно равномерно заполняет лестничную клетку по всей ее высоте. Поэтому, если в общественном или административном здании возникает необходимость разделить лестничную клетку ЛЛУ планировки Б на отсеки по схеме на рис. 2.2, то для этого не требуется изменений в приведенных расчетах, за исключением включения в расчет дополнительной вытяжной решетки по пункту

2.3.12. для каждого отсека. Устройство отсеков для производственных зданий по схеме на рис. 2.2 б или 2.5 требует дополнительных расходов воздуха и, соответственно, дополнительных расчетов (см. раздел 2.4).

2.3.14. ЛЛУ планировок Б могут снабжаться наружном воздухом также от приточных установок, размещенных в 1- м этаже или в подвале здания. При этом воздух подается в лифтовой холл 3 на 1- м этаже (рис. 2.4) и далее через открытые двери лифтовых шахт на этом этаже поступает в лифтовые шахты, а затем по схеме на рис. 2.4 питает лестничную клетку, уходит через неплотности дымовой шахты и неплотности наружных ограждений помещений.
Питание выходной двери происходит непосредственно из лифтового холла на 1-м этаже.

2.3.15. Размещение приточных установок внизу весьма желательно, т.к. с большей степенью гарантий обеспечивает подачу в здание чистого наружного воздуха. Дымовые газы при пожаре уходят вверх и при размещении приточных установок на кровле или на верхнем техническом этаже весьма вероятно попадание дыма в приемные камеры этих установок и далее в защищаемые объекты здания.
Приточные противодымные установки чрезвычайно просты. Они состоят из вентилятора, обычно осевого, к приемного клапана, автоматически открывающегося при пуске вентилятора, поэтому размещение их не представляет трудностей, но защита от попадания в них дыма всегда должна приниматься во внимание.

2.3.16. Для предварительных решений по размещению установок приточной противодымной вентиляции в зданиях, главным образом в жилых домах, для которых СНиПы не требуют деления лестничных клеток на «отсеки» — см. часть 2.2, и составления эскизных проектов в табл. 2.7 представлены результаты расчетов для ЛЛУ планировки Б в 10, 13 и 25-этажных зданиях.
Расчеты выполнены по формулам (2.13) — (2.25) по аналогии с примером 1 для максимальной расчетной скорости ветра 5 м/с.

2.3.17. Разность давлений воздуха на верхних этажах лестничной клетки равна 82 Па для 25-этажного здания, что почти в 2 раза ниже нормируемой СниП разности давления по обе стороны двери Б (рис. 2.1) в коридоре 150 Па. Из этого следует, что даже для 25-этажного здания при максимальной нормируемой расчетной скорости ветра 5 м/с делить лестничную клетку на отсеки при подаче приточного воздуха через лифтовые вахты не нужно.
При минимальной расчетной скорости ветра 1 м/с расход воздуха уменьшается только по 1-му пункту табл. 2.7 на вход в здание. При двери 0,97 х 2,2 м расход уменьшается на 9400 кг/ч, а при двери 1,2 х 2,4 — на 12700 кг/ч. При других расчетных скоростях ветра поправку можно получить интерполяцией.

2.3.18. При относительно больших расходах воздуха, необходимых для защиты лестничной клетки при эвакуации людей из здания и небольших давлениях, для подачи воздуха целесообразно применять осевые вентиляторы. Рекомендуется устанавливать осевые вентиляторы (вентилятор осевой подпора воздуха).

Пример 1.
Планировка Б. Жилой 17-этажный дом; tн = -25 °С; ветер 4 м/с.
Рассчитать расход воздуха для защиты незадымляемой лестничной клетки 2- го типа с двумя лифтами. На каждом этаже 4 квартиры.
а) По формуле (2.16) рассчитываем давление воздуха в вестибюле:
Рв = 0,7 . 42 . 1,423 + 20 = 36 Па.
б) Определяем расход воздуха через наружные двери по формуле (2.15), при Z-образном тамбуре и площади двери 2,2 м2:
Gдв.1 = 2075 . 2,2 . 360,5 = 27390 кг/ч,
скорость воздуха в дверях 2,5 м/с, = 1,4 кг/м3.
в) По таблице 2.4 определяем расход воздуха на дымоудаление, при ширине двери 5 по рис.2.1, равной 0,6 м, для 17-этажного дома
Gдм = 5800 +225 . (17 - 1) = 9400 кг /ч.

г) Расход воздуха через неплотности ограждений:
на 1-м этаже 100 . 4 = 400 кг/ч, по формуле (2.17);
на 2-17 этажах (720 + 10,7 . 6) . 16 = 12547 кг/ч, по формуле (2.18).
д) Расход воздуха через клапан 13 рис. 2.5 — 3000 кг/ч.
е) Общий расход воздуха по формуле (2.13):
Gоб = 27390 + 9400 + 400 + 12550 + + 3000 = 52740 кг/ч
при температуре воздуха -25 °С:
Gоб = 52740/1,423 = 37000 м3/ч
или 43950 м3/ч при Ѕ = 1,2 кг/м3. 52740 кг /ч воздуха подается в верхнюю часть лифтовых шахт, из которых приблизительно 50 % поступает в вестибюль, а остальные — выходят через неплотности закрытых дверей лифтовых шахт, причем большая их часть поступает в лестничную клетку.

Из вестибюля 27390 кг/ч выходит наружу через открытую дверь, 9400 + 3000 = 12400 кг/ч уходит через системы вытяжной вентиляции, а остальные — через неплотности наружных ограждений здания.Лестничная клетка, как это следует из приведенных расчетов и схем движения воздуха на рис. 2.4 и 2.5, питается воздухом практически по всей ее высоте. Двери из лифтовых холлов на лестничную клетку открыты для эвакуации людей из здания.

Давление воздуха на 17 этаже лестничной клетки по формуле (2.21) будет:
Рк = 36 + 1,0 o 3 o17 = 90 Па,
а давление на дверь 5 (рис. 2.1) на 17 этаже лестничной клетки по формуле (2.22):
Рдв5 = 90 - [3463/(273 - 25) - 11,8] . 13 . 3,0 = 18 Па.
Давление воздуха на 1-м этаже в лифтовой шахте, по табл. 2.5, при 2-х открытых дверях шахты — 98 Па, а давление, которое должен обеспечить вентилятор, при потерях на его присоединение к лифтовой шахте 80 Па, составит:
Рш = 80 . 90 . 1,0 . 3 . 17 = 221 Па.
Осевой вентилятор серии 06-300 № 10 может обеспечить подачу 43950/2 — 22000 м3/ч воздуха при давлении 25О Па и 960 об/мин на одном валу с электродвигателем 3 кВт. К установке принимаем 2 таких вентилятора для параллельной работы.

 

По материалам книги В.С. Пономаренко, О.А. Стельмаха «Практическое пособие по расчету и использованию оборудования для системы противопожарной защиты зданий»