Особенности проектирования систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением

1️⃣ конструктивное выделение дымовых зон;
2️⃣ количество дымовых люков – по расчету, но не менее одного на 1000 м²;
3️⃣ при расчете по существующим рекомендациям ^{[1, 2]} подразумевается, что компенсирующая подача воздуха будет осуществляться системами приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением.

Рассмотрим подробнее каждую особенность.

Согласно требованиям ^[3] (п. 7.9), существует конструктивное и условное деление на дымовые зоны. На данный момент в нормативных документах расчетное обоснование для выбора способа деления дымовых зон не представлено. В то же время, согласно ^{[4, 5]}, при значении разности средней температуры дымового слоя и средней температуры воздуха в помещении до начала пожара менее 20 °С необходимо предусматривать конструктивное деление дымовых зон. В случае применения систем ДВЕ по определению (вне зависимости от разности температур) необходимо предусматривать конструктивное деление дымовых зон (п. 3.6 ^[3]).

Дымовой люк по п. 3.2 ^[3] является дымоприемным устройством. Соответственно, на дымовые люки распространяется требование п. 7.9 ^[3]: «Площадь помещения, приходящаяся на одно дымоприемное устройство, должна быть определена расчетом и составлять не более 1000 м²». К сожалению, по существующим методикам ^{[1, 2]} можно определить только минимальную суммарную площадь проходного сечения дымовых люков, но не их минимальное количество. Поэтому на данный момент исходим из нормативного требования: не менее одного люка на 1000 м² площади помещения. При этом нужно помнить, что более эффективным будет применение большего числа маленьких люков, чем меньшего числа больших. Пользоваться формулами для расчета количества дымовых люков из п. 7.1.16 ^[6] некорректно, т. к. они распространяются на системы с механическим побуждением тяги. Исследованию влияния явления plugholing («поддува») на эффективность работы дымовых люков посвящены работы ^{[7, 8]}, но их результаты в методические рекомендации не сформированы.

При расчете систем ДВЕ по формулам рекомендаций ^{[1, 2]} подразумевается, что компенсирующая подача воздуха будет осуществляться системами приточной противодымной вентиляции с механическим побуждением (см. рис. 1). К необходимости такого решения можно прийти, ознакомившись с ^[9] и проанализировав соответствующие формулы рекомендаций ^{[1, 2]}: в формулах (91), (92) рекомендаций ^[1] и формуле 7.13 рекомендаций [²] отсутствуют переменные, относящиеся к компенсирующим устройствам.

Для более наглядной демонстрации влияния способа компенсации на минимальную суммарную площадь проходного сечения дымовых люков произведем соответствующие расчеты. Для расчета по рекомендациям ^[1] воспользуемся специализированным программным комплексом.

г. Екатеринбург (t_a = 26 °С, v_a = 4 м/с), размеры помещения 20×30×5 м, мощность очага пожара 5 МВт, температура воздуха внутри помещения до начала пожара 26 °С, высота незадымляемой зоны 2,5 м.

В результате расчета получим:

По методике ^[1] рассчитаем минимальную суммарную площадь проходного сечения дымовых люков для установки в кровле.

Примем к установке дымовые люки типоразмером 900×600 (согласно данным производителя: S_жс = 0,5 м², ξ_d = 0,17). В результате получим минимальную суммарную площадь проходного сечения дымовых люков 2,42 м² – 5 шт.

Теперь грубо прикинем потери давления на устройстве компенсирующей подачи воздуха при естественном побуждении (будем признательны, если читатели прокомментируют данный подход). Итак, худший вариант – размещение компенсирующих устройств на заветренном фасаде. Для компенсирующей подачи воздуха воспользуемся воротами. Площадь открытых ворот возьмем, например, в два раза больше площади дымовых люков – 4,84 м² (ξ_в = 2,44). Потери давления на компенсирующем устройстве складываются из потерь давления на преодоление разрежения заветренного фасада и потерь давления в местных сопротивлениях компенсирующего устройства:

где k_aw0 – коэффициент ветрового напора для заветренного фасада. Принимаем k_aw0 = –0,6;

ξ_в – коэффициент местного сопротивления проема ворот. Принимаем ξ_в = 2,44;
ρ_a – плотность наружного воздуха при температуре ta, кг/м³;
v_a – скорость ветра, м/с;
v_в – скорость воздуха в проеме ворот, м/с.

По условиям массового баланса G_a = G_sm. Тогда скорость воздуха в проеме ворот:

Соответственно:

Подставим полученное значение в формулу (91) рекомендаций ^[1]:

При том же типоразмере (900×600) получим минимальную суммарную площадь проходного сечения дымовых люков уже 4,58 м² (~10 шт.). Из приведенного примера видно, что выбор способа и условий компенсации оказывает значительное влияние на количество дымовых люков. В некоторых случаях можно получить и отрицательную величину под знаком корня, что указывает на неприемлемость принятых величин и, как следствие, невозможность применения дымовых люков. Игнорирование факта влияния устройства компенсирующей подачи воздуха (при естественном побуждении) приведет к недостоверному определению площади дымовых люков и в дальнейшем – к невыполнению системой своих функций (см. рис. 2).