2. Выбираем дымовой клапан и определяем его площадь свободного сечения SДК, м2 согласно части 4.

3. Определяем массовую скорость дыма в сечении дымового клапана, VM:


4. Определяем потери давления в дымовом клапане:

где KT — поправочный коэффициент для коэффициентов местных сопротивлений Z принимается по [11] п. 1.6 и составляет следущую величину (см. табл. 2.23).

Zi — коэффициент сопротивления давления входа в дымовой клапан принимается по [11] п. 1.6 и составляет следущую величину (см. табл. 2.24).

Z2 — коэффициент сопротивления дымового клапана к шахте или ответвлению определяется по расчету; для непосредственного присоединения клапана к стенке шахты Z2 принимается равным следущей величине (см. табл. 2.25).
— плотность дыма для коридоров и холлов, принимается 0,61 кг/м3.

5. Определяем площадь сечения дымовой шахты, SДШ.

6. Определяем массовую скорость дыма в дымовой шахте:


7. Определяем скоростное давление в дымовой шахте:


8. Определяем потери давления в дымовой шахте:

где Kтр — коэффициент трения принимается по [11] п. 1.7 и составляет следущую величину (см. табл. 2.26).

Pтр — потери давления натрение принимается по табл. 2.1;
Kc — коэффициент, который зависит от строительного материала шахты ды-моудаления принимается по [11] п. 1.7 и составляет следущую величину (см. табл. 2.27).

9. Определяем общие потери давления:


10. Определяем затраты дыма через неплотности дымового клапана на верхнем этаже:


11. Определяем процентное отношение:


12. Определяем увеличение плотности смеси дыма и воздуха в дымовой шахте, которое принимается по [11] п. 1.8 и составляет следущую величину (см. табл. 2.28).

13. Определяем плотность дыма в устье дымовой шахты:

где Nп — количество этажей здания или участков системы дымоудаления.

14. Определяем затраты дыма в устье дымовой шахты:


15. Определяем массовую скорость в устье шахты:


16. Определяем скоростное давление в устье шахты:


17. Определяем коэффициент сопротивления всей дымовой шахты:

где KT = 0,75 — коэффициент снижения температуры и повышения плотности дыма.

18. Определяем потери давления в шахте:


19. Определяем потери давления в воздухопроводе присоединения дымовой шахты к вентилятору:

где KT = 0,75 — коэффициент, который учитывает изменение температуры в воздухопроводе;
Z = 0,5 — суммарный коэффициент сопротивления воздухопровода.

20. Определяем сопротивление системы к вентилятору:


21. Определяем подсасывание воздуха через неплотности шахты:

где Gп.с — удельное подсасывание воздуха через неплотности шахты и воздухопровода из стальных листов или монолитного железобетона, принимается по классу П (табл. 2.2);
Gп.п — удельное подсасывание воздуха через неплотности шахты и воздухопровода из плит или кирпича, принимается по классу Н (табл. 2.2);
Пс, Пп — периметр разреза, м.

22. Определяем общие затраты дыма:


23. Определяем количество увеличения затрат:


24. Определяем количество раз увеличения суммарных затрат давления на всасывании:


25. Определяем суммарные потери давления:


26. Определяем плотность дыма перед вентилятором:


27. Определяем температуру дыма:


28. Определяем естественное давление:

где Н, НВ — расстояние от уровня земли к отметке размещения вентилятора и от отметки размещения вентилятора к верхней точке воздухопровода удаления дыма, м;
H = 3463/(273 + tH) — удельный вес дыма при нормальных условиях, Н/м3;
Г = 9,81 . — удельный вес дыма в устье системы, Н/м3;
Д = 4,9 . (+ 0,61) — удельный вес дыма, Н/м3.

29. Определяем давление на вентиляторе:


30. Определяем необходимую производительность вентилятора:


31. Определяем необходимое давление, создаваемое вентилятором:

Подбираем вентилятор по справочнику по производительности и необходимому давлению.

Пример
Условие задачи:
Рассчитать противодымную защиту коридоров 12-этажного жилого дома во Львове.
Температура наружного воздуха в теплый период года 24,5 °С (Параметры 6). Ширина большей створки двери из коридора лестничной клетки 0,6 м, высота двери 2 м. Высота этажа 2,8 м.
Шахта из бетонных плит размером 0,5x0,5 м соединяется с вентилятором воздуховодом из листовой стали длиной 4 м.

Решение:
1. Определим расход дыма который необходимо удалить из коридора:
G1g = 3420 . В . n . Нg 1,5 = 3420 . 0,6 . 1 . 21,5 = 5807,16 кг/ч.
В = 0,6 м — ширина двери из коридора в лестничную клетку или наружу (большей створки двухстворчатой двери по условию);
n = 1 — коэффициент, зависящий от ширины двери (по табл. 2.22);
Нg = 2 м — высота двери (по условию).

2. Выбираем дымовой клапан КДП-5 с площадью свободного сечения 0,2 м2 (по табл. 2.23).

3. Определяем массовую скорость дыма в дымовом клапане:
VДК = G1g/SДК = 1,61/0,2 = 8,05 кг/(с . м2).

4. Определяем потери давления в дымовом клапане:
P1 = KT . (Z1 + Z2) .  [VДК 2/(2 . )] =  0,66 . (1,32 + 0,2) . (6480/1,22) = 53,3 Па.
KT = 0,66 при t = 300 °С — поправочный коэффициент местных сопротивлений (в соответствии с п. 5.3
СНиП);
Z1 = 1,32 (при угле входа 45° — по табл. 2.24) для клапана КПД-4 коэффициент сопротивления давления входа в дымовой канал;
Z2 = 0,2 (для клапана КПД-4) по табл. 2.25 — коэффициент сопротивления присоединения клапана к шахте;
= 0,61 кг/м3 — плотность дыма, принимаемая для коридоров и холлов.

5. Определяем площадь поперечного сечения шахты (проектируем, задаем) размерами 0,5x0,5 м прямоугольного сечения:
SДШ = 0,5x0,5 = 0,25 м.

6. Массовая скоростьв сечении шахты:
VДШ = G1g/SДШ = 1,61/0,25 = 6,44 кг/(с . м2).

7. Скоростное давление в дымовой шахте:
PДШ = VДШ2/(2 . ) = 41,47/(2 . 0,61) = 34 Па.

8. Потери давления в дымовой шахте на 1-м участке до дымового клапана на следующем этаже:

P2 = Kтр . Pтр . Kб . l =  9,6 . 0,11 . 2,8 . 1,7 = 5,03 Па.
Kтр = 9,6 — коэффициент трения для
t = 300 °C (по табл. 2.26);
Pтр = 0,11 при PДШ = 33,9 Па и SДШ = 0,25 м по табл. 2.1 — потери давления на трение;
Kб = 1,7 (для бетона по табл. 2.27) — коэффициент, зависящий от строительного материала;
l = 2,8 м — длина 1-го участка шахты (до следующего этажа).

9. Общие потери давления:
P3 = P1 + P2 = 53,29 + 5,03 = 58,32 Па.

10. Потери дыма через неплотности дымового клапана на верхнем этаже:
G1K = 0,0112 . (SДK . P3)0,5 = 0,0112 . (0,2 . 58,32)0,5 = 0,038 кг/с.

11. Определяем процентное отношение потери дыма через неплотности дымового клапана к общей потерe дыма:
G1K/G1g . 100 % = (0,038/1,61) . 100 = 2,36 %.

12. Увеличение плотности смеси дыма и воздуха в дымовой шахте:
д = 0,0071 кг/м3
по табл 2.28 в зависимости от процентного соотношения.

13. Плотность дыма в устье дымовой шахты:
ус = 0,61 + Д . (Nэ - 1) = 0,61 + 0,0071 . (12 - 1) = 0,69 кг/м3.
Nэ = 12 — количество этажей в здании (участков системы дымоудаления).

14. Расход дыма в устье шахты:
G1ус = (0,81 . G1Д . ус)/ (1 - 0,83 . ус) = (0,81 . 1,61 . 0.69)/(1 - 0,83 . 0,69) = 0,9/0,43 = 2,09 кг/с.

15. Массовая скорость в устье шахты:
Vус = G1ус /SДШ = 2,09/0,25 = 8,36 кг/(с . м2).

16. Скоростное давление в устье шахты:
Pус = Vус2/(2 . ус) = 8,362/(2 . 0,69) = 50,64 Па.

17. Коэффициент сопротивления всей дымовой шахты:
ZДШ = (9,6 . Pтр . Kб . l)/PГ + 0,3 . KT . (Nп - 1) = (9,6 . 0,11 . 1,7 . (2,8 . 11)/50,64 +0,3 . 0,75 . (12 - 1) = 3,57.
KT = 0,75 — коэффициент снижения температуры и повышения плотности дыма.

18. Потери давления в шахте:
PШ = 0,5 . (PДШ + Pус) . ZДШ + P3 = 0,5 . (34 + 50,64) . 3,57 + 58,32 = 209,38 Па.

19. Потери давления в воздуховоде, присоединенном к дымовой шахте и вентилятору:
PB = 9,6 . Pтр . Kб . lв + Z . KT . Pус, = 9,6 . 0,11 . 1 . 4 + 0,5 . 0,75 . 50,64 =  23,21 Па.
Kб = 1 — для металлического воздуховода;
lв = 4 м — длина воздуховода;
KT = 0,75 — коэффициент, учитывающий изменение температуры;
Z = 0,5 — суммарный коэффициент сопротивления воздуховода.

20. Сопротивление системы до вентилятора:
PC = PШ + PB = 209,38 + 23,21 = 232,59 Па.

21. Подсос воздуха через неплотности шахты:
G1п = G1п.с . Пс . lс + G1п.п . Пп . lп + 0,1 (Gус - G1Д) = 0,0004 . 2 . 4 . 1,1 + 0,0013 . 2 . 30,6 . 1,1 +
+ 0,1 . (2,09 - 1,61) = 0,141 ≈0,14 кг/с.
G1п.с = 0,43 . 10-3 — удельный подсос воздуха через неплотности воздуховода из стальных листов;
Пс = 2 м — периметр воздуховода;
lс = 4 м — длина воздуховода;
G1п.п = 0,0013 кг/(с . м2) — удельный подсос воздуха через неплотности шахты из бетонных плит;
Пп — периметр шахты;
lп — длина шахты.

22. Определяем общий расход дыма до вентилятора:
G1 = G12 + G1п = 2,09 + 0,14 = 2,23 кг/с.
G12 — расход дыма в устье шахты.

23. Отношение увеличения расхода:
К = G1/G1g = 2,23/2,09 = 1,067.

24. Увеличение суммарных потерь давления на подсосе:
Ki = (1 + K2)/2 = (1 + 1,072)/2 = 1,07.

25. Суммарные потери давления на подсосе:
P = Pc . Ki = 232,59 . 1,07 = 248,87 Па.

26. Плотность дыма перед вентилятором:
= G1/[G1g/0,61 + (G1 - G1B)/1,2] = 2,23 /[2,64 + (2,23 - 1,61)/1,2] = 0,71 кг/м3.

27. Температура дыма перед вентилятором:
tД = (353 - 273 . )/= (353 - 159,17)/0,71 = 224 °C.

28. Естественное давление за счет разности удельных весов наружного воздуха и газов для теплого периода года (параметры Б) и учитываются со знаком «минус»:
Pест = Н . (H - Д) + НВ . (H - y) = 33,6 . 173,71 + 4 . 18,68 = 192,39 Па.
Н = 33,6 м — высота дымовой шахты от оси дымового клапана на первом этаже до оси вентилятора;
НВ = 4 м — расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска дыма в атмосферу;
H = 3463/(273 + tH) = 3463/297,5 = 11,64 Н/м3 — удельный вес наружного воздуха;
y = 9,81 . = 9,81 . 0,71 = 6,97 —удельный вес газов перед вентилятором;
Д = 4,9 . (+ 0,61) = 4,9 . (0,71 + 0,61) = 6,47 — средний удельный вес газов после вентилятора.

29. Потери давления для расчета мощности вентилятора:
PB = P - Pест = 248,87 - 192,39 = 56,48 Па.

30. Необходимая производительность вентилятора:
LB = (3600 . G1)/= (3600 . 2,23)/0,71 = 11307,4 м3/ч.

31. Необходимое давление на вентиляторе:
PB = (1,2 . PB)/= 1,2 . 56,48/0,71 = 95,46 Па.
B установке принят радиальный крышный вентилятор ВКРС-7,1 ДУ z = 6, работающий на одном валу с электро-двигателем мощностью 2,2 кВт при 935 об/мин, производительностью 12000 м3/ч, который обеспечивает статическое давление 110 Па при температуре дымовых газов tB = 224 °С.

2.9. Определение площади и количества дымовых шахт
Площадь поперечного сечения дымовых шахт или площадь открывающихся фрамуг АШ, м2, окон и фонарей определяется по формуле:
АШ = G/GШ,
где G — расчетный расход дыма для помещений и дымовых зон площадью 1600 м2 и менее, кг/ч;
GШ — расход дыма на 1 м2 площади поперечного сечения дымовой шахты или полной площади фрамуг, фонарей или окон, кг/(м2 . ч). Расход дыма можно определить по формуле:
G1 = Gу . (Адв . КВ + Ад) . Кec,
где Gу — удельный расход дыма, кг/ч на 1 м2 расчетной площади дверей эвакуационных выходов, образующихся за счет воздуха, поступающего в помещение, определяется по формуле:
Gу = 3584 . [h0 . (H - ) . H]0,5;
Адв — суммарная расчетная площадь дверей эвакуационных выходов, находящихся на стороне наветренного фасада здания, определяется по формуле:
Адв = (А1 + К1 . А2 + К2 . А3) . К3;
А1— суммарная площадь первых дверейгорящего помещения, открывающихся наружу (рис. 2.9), при отсутствии таких дверей А1 = 0;
А2 — суммарная площадь первых дверей для прохода из которых наружу требуется открыть еще одну дверь, например дверь тамбура или вторую дверь при двойных дверях, в дальнейшем обозначается А’2;
А3 — суммарная площадь первых дверей, для прохода из которых наружу требуется открыть еще две или более дверей, в дальнейшем обозначаемых А’3 и А’’3;
К1 и К2 — коэффициенты для расчета эквивалентной площади последовательно расположенных дверей при
n = А’2/А2,
n = А’3/А3,
m = А’’3/А3,
где n — число дверей перед выходом/все двери которые надо открывать;
m — количество дверей из помещения/общее количество дверей,
К1 = (1 + 1/n2)-0,5,
К2 = (1 + 1/n2 + 1/m2)-0,5;
К3 — коэффициент относительной полноты и продолжительности открытия дверей из горящего помещения, принимаемый равным:
К3 <1 — для одинарных дверей;
К3 = 0,03 . л — для двойных дверей;
К3 = 0,05 . л — при выходе через тамбур-шлюз;
л — среднее количество людей, выходящих из горящего помещения через каждую дверь помещения 4;
К3 следует принимать: не менее 0,8 — при одной двери в помещении,
0,7 — при двух дверях,
0,6 — при трех дверях,
0,5 — при четырех дверях,
0,4 — при пяти и большем количестве дверей;
КB — коэффициент для учета влияния скорости ветра:
КB = {(1 + 0,7 . VB2. H)/[(h0 . (H - )]}0,5;
Ад — суммарная расчетная площадь дверей эвакуационных выходов за вычетом расчетной площади дверей, выходящих на наветренный фасад
Адв, м2, определяется по формуле:
Ад = Аcд - Адв;
Аcд — суммарная расчетная площадь всех дверей эвакуационных выходов горящего помещения;
VB — скорость ветра, при VB > 5 м/с принимается VB = 5 м/с;
H — плотность наружного воздуха для холодного или теплого периода года, кг/м3, при температуре наружного воздуха tH, определяется по формуле:
H = 353/(273+ tH);
H — удельный вес наружного воздуха, Н/м3, для холодного или теплого периода года, определяемый по формуле:
H = 3463/(273+ tH);
— удельный вес дыма, Н/м3, определяется следующим образом.

Средний удельный вес и температуру дыма при расчете его удаления из помещений объемом Vоб ≤10000 м3 принимают:
ср = 4 Н/м3 и t = 600 °С — при горении жидкостей и газов;
ср = 5 Н/м3 и t = 450 °С — при горении твердых тел;
ср = 6 Н/м3 и t = 300 °С — при горении волокнистых материалов;
ср = 7 Н/м3 и t = 220 °С — при пожарах в книгохранилищах и архивах, складах бумаги, войлока.

Средний удельный вес дыма при удалении из помещений объемом более 10000 м3 определяется по формуле:
10 = ср + 0,05 . (Vоб - 10),
где Vоб — объем помещения, тыс. м3.

Средний удельный вес дыма, удаленный из резервуара дыма в помещении объемом более 10000 м3, рекомендуется определять по формуле:
рез = [ср . Hрез + 10 (Hп - Hрез - 2,5)]/(Hп - 2,5),
где Hрез — расстояние от потолка до нижнего края завесы, образующей резервуар дыма, рассматривается как глубина резервуара дыма, м;
Hп — высота помещения, м.
Определим GШ при VB ≤1 м/с:
GШ = KШ (PШ . )0,5,
где KШ — коэффициент, равный:
4175 — для дымовой шахты с дефлектором;
1730 — для верхнеподвесных фрамуг в одинарном остеклении с ленточным открыванием на 30°;
2340 — то же с открыванием на 45°;
2850 — то же с открыванием на 60°;
2290 — для квадратных и прямо угольных фрамуг со сторонами 1/1,5 с отдельным открыванием на 30°;
2850 — то же с открыванием на 45°;
3210 — то же с открыванием на 60°.

PШ = (H - ) . HШ,
где PШ — расчетное давление, создаваемое за счет разности удельных весов наружного воздуха и дыма при расчетной высоте HШ, определяется по формуле:

PШ = (H - ) . HШ.
— плотность дыма, принимаем по формуле:
= /9,81.

Пример
Цех пластмасс категории «В». Площадь пола Sп = 120 х 144 = 17280 м2. Высота Нп = 4,8 м. Объем цеха Vоб =82944 м3. Примыкает к наружной стене с окнами.

В цехе работает 360 чел. Для эвакуации имеются два эвакуационных прохода по цеху шириной 2 м каждый и 4 одинарных двери площадью по 2,2 х 0,98 = 2,16 м2 каждая. Общая площадь дверей Sд = 4 х 2,16 = 8,64 м2.

Для выхода из здания люди должны открыть последовательно не менее 3-х дверей: по 2 первые двери в северном и западном направлении А3, одну вторую А’3 и одну третью А’’3. Температура воздуха tB = 26 °С. Скорость ветра VB = 5,7 м/с. Удельный вес воздуха B = 3463/(273 + 26) = 14,0 кг/м3. Плотность воздуха = 1,43 кг/м3. Скорость воздуха в теплый период 3,3 м/с.

1. Определяем площадь дымовых шахт:
АШ = G/GШ;
GШ = KШ (PШ . )0,5.
Учитывая, что дымовая шахта с дефлектором, KШ = 4175.
PШ = (H - ) . HШ;
H = 14 Н/м3; = 5 Н/м3.
С поправкой на объем цеха получим:
16 = ср + 0,05 . (Vоб - 10) = 5 + 0,05 . (82,9 - 10) = 9,6 Н/м3;
= 9,6/9,81 = 0,979.

Oтсюда:
GШ = 4175 . [(14-9,6) . 4,3 . 0,96]0,5 = = 17793 кг/(м2 . ч).

2. Определим G1:
G1 = Gу . (Адв . КВ + Ад) . Кec;
Gу = 3584 . [h0 . (H - ) . H]0,5.
Согласно рис. 2.8,
h0 = 1,4 м, H = 14 Н/м3, = 9,6 Н/м3.
H = 35/(273 + 26) = 1,429 ≈1,43.
Gу = 3584 . [1,4 . (14 - 9,6) . 14,3]0,5 = 10637 кг/м3.

3. Определим суммарные расчетные площади дверей эвакуационных выходов в северном и западном направлениях:
К2 . А3 = 2,1 . 2 . 0,286 = 1,24 м2.
К2 = (1 + 1/n2 + 1/m2)-0,5;
где n = число дверей перед выходом/все двери, которые надо открыть =  2/3;
m = количество дверей из помещения/общее количество дверей = 1/3.
К2 = {1 + [1/(2/3)2] + [1/(1/3)2]}-0,5 = [1 + (3/2)2 + 33]-0,5 = 0,286.
КB = {(1 + 0,7 . VB 2. H)/[(h0 . (H - )]}0,5;
КB = {(1 + 0,7 . 52. 1,43)/[(1,4 . (14 - 9,6)]}0,5.

Oтсюда:
G1 = 10637 . (1,24 . 2,25 + 1,24) = 42870 кг/ч.

4. Определяем площадь поперечного сечения шахт в каждой дымовой зоне:
АШ = 42870/17793 = 2,4 м2.
Необходимо запроектировать две шахты площадью 1,2 м2 (2,04/2 = 1,2).
Общее поперечное сечение всех дымовых шахт:
Sцеха = 17280 м2.
Отсюда количество дымовых зон
17280/1600 = 10,8.
По планировочным условиям, делим помещение на 12 основных зон площадью 36 х 36 = 864 м2 каждая.
Отсюда следует:
2,4 х 12 х 100 %/(1296 х 12) = 0,19%
обслуживаемой части цеха.

Площадь дымовых клапанов принимаем на 10 % больше площади шахт и для каждой шахты устанавливаем по 6 клапанов КПДШГ с площадью переходногосечения 0,25 м2. 0,25 . 6 = 1,5 м2.
Из приоконной зоны должно быть предусмотрено удаление 42870 кг/ч дыма. Низ фрамуги расположен на уровне 2,6 м от пола при открывании на 60°. Фрамуга верхнего подвеса. Тогда:
2850 . [(14 - 9,6) . (2,6 - 1,4)]-0,5 = 6480 кг/(м2 . ч).

Продолжение....

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