Противодымная защита многоэтажного здания (по "АВОК 5.5.1-2014")
Примечание: сохранена оригинальная нумерация разделов, рисунков и формул документа АВОК 5.5.1-2014Противодымная защита многоэтажного здания
Общие положения
- Н1 - незадымляемость обеспечивается за счёт устройства входов в лестничные клетки через наружную (воздушную) зону по балконам, лоджиям и открытым переходам (рисунок 7);
- Н2 - незадымляемость обеспечивается за счёт подачи наружного воздуха при пожаре в объём лестничной клетки (рисунок 8);
- Н3 - незадымляемость обеспечивается за счёт подачи наружного воздуха при пожаре в объём тамбур-шлюза перед лестничной клеткой (рисунок 9)
Расчёт систем противодымной защиты многоэтажного здания
- пожар происходит в холодное время года на нижнем типовом этаже здания;
- окна помещения, где возник пожар, и выбросные проёмы системы дымоудаления выходят на наветренный фасад здания, входная дверь здания и воздухозаборные проёмы систем подпора воздуха выходят на заветренный (подветренный) фасад здания;
- кабины лифтов располагаются на первом этаже с открытыми дверями кабин и шахт лифтов
- для приточной противодымной вентиляции по таблице 3.1, столбец 5 и столбец 19 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" для холодного периода года (+)(соответственно столбец 5 "Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °C, обеспеченностью 0.92" и столбец 19 "Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь", м/с)
- для вытяжной противодымной вентиляции по таблице 4.1, столбец 4 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" для тёплого периода года (+)(столбец 4 "Температура воздуха, °C, обеспеченностью 0.98")
Расчёт параметров вентиляторов дымоудаления из коридоров и помещений в многоэтажном здании
\(T_{в}\) - температура внутреннего воздуха до начала пожара К.
\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(\rho_{н}\) - плотность наружного воздуха, зависит от температуры (таблица, формула). При расчёте систем с механическим побуждением тяги принимается температура \(t_{н}\) для холодного периода года по таблице 1, столбец 5 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" (Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92)
\(V_{в}\) - скорость ветра, м/с. При расчёте систем с механическим побуждением тягипринимается по таблице 1, столбец 19 СП 131.13330.2012 "Строительная климатология" (Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь)
\(h_{i}\) - высота пола i-го этажа над уровнем планировочной отметки земли, м;
\(\rho_{п}\) - плотность приточного воздуха, определяют по формуле (32);
\(h_{выбр}\) - высота выбросного отверстия системы дымоудаления над уровнем планировочной отметки земли, м
\(P_{ннi}\) - наружное давление на наветренном фасаде на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (34)
\(P_{нзi}\) - наружное давление на заветренном фасаде на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (35)
\(A\) - размерный коэффициент;
\(A=0.96\;\frac{кг}{c \cdot м^\frac{5}{2}}\) - для жилых зданий;
\(A=1.2\;\frac{кг}{c \cdot м^\frac{5}{2}} \) - для общественных зданий;
\(B_{п}\) - ширина дверного проёма из коридора в лестничную клетку, м;
\(H_{п}\) - высота дверного проёма из коридора в лестничную клетку, м
Температуру продуктов горения \(T_{пг}\), K, удаляемых из коридоров жилых или общественных зданий, определяют по следующим формулам:
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
\(T_{0}\) - температура газов, поступающих в коридор, K; определяют по формуле (40);
\(h_{д}\) - предельная толщина дымового слоя, м;
\(F_{кор}\) - площадь коридора, м²;
\(l_{кор}\) - длина коридора, м
Температуру газов, поступающих из горящего помещения в коридор, \(T_{0}\), K, определяют по формуле
\(T_{0макс}\) - максимальная среднеобъёмная температура в горящем помещении (в зависимости от вида пожара: регулируемого вентиляцией (ПРВ) или регулируемого нагрузкой (ПРН)), K; принимают по формулам:
-
При пожаре, регулируемом вентиляцией
$$T_{0\text{макс}}=T_{\text{в}}+940\cdot exp(0.0047\cdot g_{0}-0.141) \tag{41} \label{eq:41}$$
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
\(g_{0}\) - удельная приведённая пожарная нагрузка, отнесённая к площади пола помещения, кг/м² -
при пожаре, регулируемом нагрузкой
$$T_{0\text{макс}}=T_{\text{в}}+224\cdot g_{\text{к}}^{0.528} \tag{42} \label{eq:42}$$
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15)
\(g_{к}\) - удельная приведённая пожарная нагрузка, отнесённая к площади тепловоспринимающей поверхности ограждающих строительных конструкций помещения, кг/м²
\(\varphi\) - доля теплоты, отдаваемой очагом пожара ограждающим конструкциям; при отсутствии данных рекомендуется принимать равным 0.4;
\(\eta\) - коэффициент полноты сгорания; принимают равным 0.85 - 0.95;
\(Q_{р}\) - теплота сгорания, кДж/кг; значения теплоты сгорания для некоторых материалов приведены в приложении
\(\psi_{уд}\) - удельная скорость выгорания, кг/(м2*с); значения удельной скорости выгорания для некоторых материалов приведены в приложении
\(F_{г}\) - площадь очага пожара, м2;
\(Z\) - высота незадымлённой зоны, м;
\(Q_{к}\) - то же, что в формуле (6)
\(W\) - ширина слоя продуктов горения (струи) при стекании с балкона, м;
\(z_{б}\) - расстояние от балкона до нижней границы слоя продуктов горения, м;
\(H_{б}\) - высота расположения балкона над полом помещения, м.
\(A_{пр}\) - площадь проёма, м²;
\(H_{пр}\) - высота проёма, м;
\(z_{пр}\) - расстояние от верхнего среза проёма до нижней границы слоя продуктов горения, м;
\(a\) - вспомогательная величина; определяют по формуле
\(A_{пр}\), \(H_{пр}\) - то же, что в формуле (9)
\(Q_{к}\) - то же, что в формуле (6)
\(c_{р}\) - удельная изобарная теплоёмкость воздуха и продуктов горения, кДж/(кг·К); принимают равной 1.09
\(G_{у}\) - массовый расход удаляемых продуктов горения, кг/с;
\(\alpha\) - коэффициент теплоотдачи от продуктов горения к ограждающим конструкциям, кВт/(м²·K); принимают равным 0.012
\(A\) - длина помещения, м
\(B\) - ширина помещения, м
\(H\) - высота помещения от пола до места выброса продуктов горения, м
\(Z\) - высота незадымлённой зоны, м
\(T_{в}\) - температура внутреннего воздуха, К Формула (15) приведена для прямоугольного в плане помещения. Для помещения сложной формы определяется по формуле (16)
\(G_{пг}\) - массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридора, кг/с; определяют по формуле (38)
\(F_{кл}\) - площадь проходного сечения дымового клапана м²; принимают по данным фирмы-изготовителя или вычисляют по формуле
\(a_{кл}\) - больший из установочных размеров клапана, м;
\(b_{кл}\) - меньший из установочных размеров клапана, м;
\(\rho_{пг}\) - плотность продуктов горения, кг/м³
\(\rho_{пг}\) - плотность продуктов горения, кг/м³
\(V_{кл}\) - скорость продуктов горения, м/с; определяют по формуле (43)
\(\Delta P_{кл}\) - потери давления в клапане дымоудаления, Па; определяют по формуле (45)
\(a_{ш},\;b_{ш}\) - размеры проходного сечения шахты дымоудаления, м
\(p_{шi-1}\) - плотность продуктов горения между i-1-м и i-м этажами, кг/м³
\(P_{шi-1}\) - давление на уровне i-1-го этажа, Па
\(\lambda\) - коэффициент сопротивления трения
\(\lambda=0.1\) - для кирпича
\(\lambda=0.05\) - для бетона
\(\lambda=0.02\) - для металла
\(h_{эт}\) - высота этажа, м
\(d_{экв}\) - эквивалентный диаметр проходного сечения, м; определяют по формуле
\(a_{ш}, \;b_{ш},\;\rho_{шi-1}\) - то же, что в формуле (47)
\(V_{шi-1,1-2}\) - скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между i-м и i-1-м и между 1-м и 2-м этажами, м/с
\(G_{ф2}\;,G_{ф3}\;,G_{фi-1}\) - массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления за счёт фильтрации через неплотности и щели клапана дымоудаления и стен шахты соответственно на 2, 3 и i-1-х этажах, кг/с; определяют по формуле
\(P_{шi}\) - давление в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа, Па; определяют по формуле (48)
\(S_{ш}\) - характеристика сопротивления газопроницанию шахты с установленными в ней закрытыми клапанами, 1/(кг·м); определяют по формуле
\(S_{уд}=500)\) м³/кг - для шахты из кирпича;
\(S_{уд}=1500\) м³/кг - для шахты из бетона;
\(S_{уд}=1600\) м³/кг - для шахты из металла
\(F_{кл}\) - то же, что в формуле (43)
индекс \(i\) - номер этажа;
\(T_{в}\) - то же, что в формуле (15);
\(G_{аi}\) - суммарный массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления за счёт фильтрации через щели и неплотности в дымовых клапанах в стенах шахты со 2-го по i-й этажи, кг/с; определяют по формуле
\(T_{пг}\) - то же, что в формуле (15) при расчёте дымоудаления из помещения; по 5.3.8 при расчёте дымоудаления из коридора
\(G_{пг}\) - то же, что в формуле (43)
\(T_{i}\) - температура продуктов горения в шахте дымоудаления на уровне i-го этажа, K; определяют по формуле (53)
\(G_{пг}\) - то же, что формуле (43)
\(G_{аN}\) - суммарный массовый расход воздуха, фильтрующегося в шахту дымоудаления с этажей от 2-го до верхнего, кг/с;
\(\rho_{N}\) - плотность продуктов горения на уровне верхнего этажа, кг/м³
\(P_{нн.в}\) - наружное давление на наветренном фасаде на уровне выбросного отверстия, Па
\(P_{шN}\) - давление в шахте дымоудаления на уровне расположения верхнего дымового клапана, Па;
\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(h_{N}\) - расстояние по вертикали от верхнего дымового клапана до выбросного отверстия, м
\(\rho_{N}\) - то же, что в формуле (56)
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора, Па
Пример 5.1 - Расчёт системы дымоудаления из коридора
Исходные данныеЗдание общественное, трёхэтажное.
Температура наружного воздуха для тёплого периода года \(t_{н}=26°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=2.0\;м/с\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4\;м\)
Уровень расположения выбросного отверстия системы дымоудаления \(h_{выбр}=14\;м\)
Площадь коридора \(F_{кор}=40\;м^2\)
Длина коридора \(l_{кор}=20\;м\)
Высота коридора \(H=3.8\;м\)
Размеры дверей из коридора в лестничную клетку \(B_{п} \times H_{п}=1.2 \times 2.1\;м\)
Размеры шахты и установочные размеры дымового клапана \(a_{ш} \times b_{ш}=a_{кл}\times b_{кл}=0.8 \times 0.6\;м\)
Расстояние по вертикали от верхнего дымового клапана до выбросного отверстия \(h_{N}=2\;м\)
Материал шахты дымоудаления - сталь
Принимаем пожар, регулируемый вентиляцией. Удельную приведённую пожарную нагрузку, отнесённую к площади пола помещения, \(g_{0}\) принимаем, к примеру, 50 кг/м²
Порядок расчёта
Максимальную среднеобъёмную температуру в горящем помещении \(T_{0макс}\) определяют по формуле (41): $$T_{0\text{макс}}=289+940\cdot exp(0.0047\cdot50-0.141)=1321.65\;K \nonumber$$
Температуру продуктов горения \(T_{пг}\) определяют по формуле (39): $$T_{\text{пг}}=289+\frac{1.22\cdot(1057.32-289)\cdot(2\cdot2.09+\frac{40}{20})}{20}\cdot(1-exp(\frac{-0.58\cdot20}{2\cdot2.09+\frac{40}{20}}))=534,31\; K \nonumber$$
Плотности наружного воздуха \(\rho_{н}\), продуктов горения \(\rho_{пг}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12), (13) и (33)
\(T_{н}\), \(t_{н}\) - температура наружного воздуха соответственно в K и °C; принимают в соответствии с (5.2.3)
\(T_{пг}\), \(t_{пг}\) - температура продуктов горения соответственно в K и °C; $$\rho_{\text{н}}=\frac{353}{299}=1.18\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{\text{пг}}=\frac{353}{534.31}=0.66\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{\text{в}}=\frac{353}{16+273}=1.22\;\frac{кг}{м^3} \nonumber $$
Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{\text{п}}=\frac{299+289}{2}=294\;K \nonumber$$ $$\rho_{\text{п}}=\frac{353}{294}=1.20\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\), заветренном \(P_{нзi}\) фасадах и давление на уровне выбросного отверстия системы дымоудаления \(P_{выбр}\), а также давление внутри здания \(P_{вi}\), Па, определяют соответственно по формулам (34), (35),(36) и (37). Результаты расчётов заносим в таблицу П.1
Массовый расход продуктов горения, удаляемых из коридора, \(G_{пг}\) определяют по формуле (38): $$G_{\text{пг}}=1.2\cdot1.2\cdot2.1^{\frac{3}{2}}=4.38\;\frac{кг}{с} \nonumber$$
Площадь проходного сечения дымового клапана \(F_{кл}\) определяют по формуле (44): $$F_{\text{кл}}=(0.8-0.03)\cdot(0.6-0.05)=0.42\;м^2 \nonumber$$
Таблица П.1
№ этажа | \(P_{ннi}\), Па | \(P_{нзi}\), Па | \(P_{вi}\), Па | \(P_{шi}\), Па |
1 | 1.89 | -1.42 | 0.24 | -327.64 |
2 | 2.67 | -0.63 | 1.02 | -334.96 |
3 | 3.46 | 0.15 | 1.81 | -342.8 |
Выброс \(P_{выбр}\), Па | 4.64 | - | - | - |
Скорость продуктов горения в клапане \(V_{кл}\) определяют по формуле (43): $$V_{\text{кл}}=\frac{4.38}{0.42\cdot0.66}=15.80\;\frac{м}{с} \nonumber$$
Потери давления в дымовом клапане \(\Delta P_{кл}\) определяют по формуле (45): $$\Delta P_{\text{кл}}=\frac{4\cdot0.66\cdot15.80^{2}}{2}=329.53\;Па \nonumber$$
Давление в шахте дымоудаления на уровне 1-го этажа \(P_{ш1}\) определяют по формуле (46): $$P_{ш1}=1.89-329.53=-327.64\;Па \nonumber$$
Скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между 1-м и 2-м этажами \(V_{ш1,2}\) определяют по формуле (47): $$V_{\text{ш1,2}}=\frac{4.38}{0.8\cdot0.6\cdot0.66}=13.83\;\frac{м}{с} \nonumber$$
Эквивалентный диаметр проходного сечения \(d_{экв}\) шахты дымоудаления определяют по формуле (49): $$d_{\text{экв}}=\frac{2\cdot0.8\cdot0.6}{0.8+0.6}=0.69 \;м \nonumber$$
Давление в шахте дымоудаления на уровне 2-го этажа \(P_{ш2}\) определяют по формуле (48): $$P_{\text{ш2}}=-327.64-0.02\cdot\frac{4.0}{0.69}\cdot\frac{0.66\cdot13.83^{2}}{2}=-334.96\;Па \nonumber$$
Характеристику сопротивления газопроницанию шахты с установленными в ней закрытыми клапанами \(S_{ш}\) определяют по формуле (52): $$S_{\text{ш}}=\frac{1600}{0.42^{2}}=9070\;\frac{1}{кг\cdot м} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления через неплотности и щели дымового клапана и стен шахты на 2-м этаже, \(G_{ф2}\) определяют по формуле (51): $$G_{\text{ф2}}=(\frac{1.02+334.96}{9070})^{\frac{1}{2}}=0.19\;\frac{кг}{с} \nonumber$$
Температуру продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(T_{2,3}\) определяют по формуле (53): $$T_{2,3}=\frac{289\cdot0.19+534.31\cdot4.38}{4.38+0.19}=524.11\;K \nonumber$$
Плотность продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(\rho_{2,3}\) определяют по формуле (55): $$\rho_{2,3}=\frac{353}{524.11}=0.67\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Скорость продуктов горения в шахте дымоудаления между 2-м и 3-м этажами \(V_{ш2,3}\) определяют по формуле (47): $$V_{\text{ш2,3}}=\frac{4.38+0.19}{0.8\cdot0.6\cdot0.67}=14.21 \;\frac{м}{с} \nonumber$$
Давление в шахте дымоудаления на уровне 3-го этажа \(P_{ш3}\) определяют по формуле (48): $$P_{\text{ш3}}=-334.96-0.02\cdot\frac{4.0}{0.69}\cdot\frac{0.67\cdot14.21^{2}}{2}=-342.80\; Па \nonumber$$
Массовый расход воздуха, поступающего в шахту дымоудаления через неплотности и щели дымового клапана и стен шахты на 3-м этаже, \(G_{ф3}\) определяют по формуле (51): $$G_{\text{ф3}}=(\frac{1.81+342.80}{9070})^{\frac{1}{2}}=0.20 \;\frac{кг}{с} \nonumber$$
Температуру продуктов горения в шахте дымоудаления выше 3-го этажа \(T_{3}\) определяют по формуле (53): $$T_{3}=\frac{289\cdot0.19+289\cdot0.20+534.31\cdot4.38}{4.38+0.19+0.20}=514.25\; K \nonumber$$
Плотность продуктов горения в шахте дымоудаления выше 3-го этажа \(\rho_{3}\) определяют по формуле (55): $$\rho_{3}=\frac{353}{314.25}=0.69\;\frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Производительность вентилятора \(L_{вент}\) определяют по формуле (56): $$L_{\text{вент}}=\frac{3600\cdot(4.38+0.19+0.20)}{0.69}=24887\;\frac{м^3}{ч} \nonumber$$
Давление вентилятора \(P_{вент}\) определяют по формуле (57): $$P_{\text{вент}}=4.64+342.80+9.81\cdot2\cdot(0.69-1.20)+\Delta P_{\text{сети}}=337.43 \;Па+\Delta P_{сети} \nonumber$$
Потери давления в сети обвязки вентилятора \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения. Избыточное давление, развиваемое вентилятором, против необходимого по расчёту рекомендуется гасить в конфузорах факельных выбросов продуктов горения.
Расчёт параметров вентиляторов подпора в незадымляемые лестничные клетки типа Н2
\(P_{нн1}\) - то же, что в формуле (46)
\(V_{п}\) - скорость воздуха в открытом дверном проёме, достаточная для предотвращения выхода продуктов горения в лестничную клетку, м/с;
\(V_{п}=1.3\;\frac{м}{с}\) - для жилых зданий;
\(V_{п}=1.5\;\frac{м}{с}\) - для общественных зданий;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(B_{п}\), \(H_{п}\) - то же, что в формуле (38)
\((\mu\cdot f)_{\text{вх}}\) - эквивалентная гидравлическая площадь входных дверей здания, м²;
для параллельно работающих проёмов вычисляют по формуле (19):
индексы \(1,\;2\;...\;i\) - номер проёма;
\(f_{i}\) - площадь i-го проёма, м²
для последовательно работающих проёмов - по формуле (20)
\(f_{i}\) - то же, что в формуле (19)
\(\mu\) - коэффициент расхода проёма дымоудаления;
\(\mu=0.64\) - для проёмов прямоугольного или квадратного сечения
\(\mu=0.8\) - для щелей и проёмов круглого сечения
\(f\) - то же, что в формуле (19);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34)
\(P_{лк1}\) - давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа, Па; определяют по формуле (58);
\(P_{вх}\) - давление на уровне нижней границы входной двери на заветренном фасаде, Па
- при открытых дверях на путях эвакуации из коридоров, холлов или непосредственно из помещений на этаже пожара в лестничную клетку и закрытых остальных дверях здания;
- при открытых дверях из здания наружу и закрытых дверях из коридоров и холлов на всех этажах.
При расчёте по первому варианту расход воздуха \(G_{п}\) определяют по формуле (59), а расход воздуха \(G_{вх}\) принимают равным нулю
При расчёте по второму варианту расход воздуха \(G_{вх}\) определяют по формуле (60)
, а расход воздуха \(G_{п}\) принимают равным нулю\(G_{п}\) - массовый расход воздуха из лестничной клетки в коридор этажа пожара, кг/с; определяют по формуле (59);
\(G_{вх}\) - массовый расход воздуха из лестничной клетки наружу через открытую входную дверь здания, кг/с; определяют по формуле (60)
\(P_{лк1}\) - то же, что в формуле (60);
\(G_{2,1}\) - массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, кг/с; определяют по формуле (61)
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(f_{лк}\) - площадь лестничной клетки, м²
\(J_{о}\) - удельная характеристика воздухопроницаемости окон, \(\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\);
\(J_{о}=7.5\cdot 10^{-3}\;\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\) - для одинарного спаренного остекления;
\(J_{о}=5\cdot 10^{-3}\;\frac{кг}{с\cdot м\cdot Па^{\frac{1}{2}}}\) - для двойного раздельного остекления;
\(f_{о}\) - площадь остекления в лестничной клетке, м²;
\(P_{лкi}\) - давление в лестничной клетке на уровне i-го этажа, Па;
\(P_{нзi}\) - то же, что в формуле (37)
\(P_{лкi}\) - то же, что в формуле (63)
\(P_{вi}\) - то же, что в формуле (51)
\(S_{дв}\) - характеристика сопротивления газопроницанию дверей, \(\frac{1}{кг\cdot м}\); определяют по формуле:
\(S_{уд}\) - удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей, м³/кг; изменяется в пределах \(S_{\text{уд}}=6000\div 200000\;\frac{м^3}{кг}\)
\(H_{п}\),\(B_{п}\) - то же, что в формуле (38)
\(G_{i,i-1}\) - массовый расход воздуха в лестничной клетке с i-го этажа на i-1-й, кг/с
\(G_{дi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей внутрь здания, кг/с; определяют по формуле (64)
\(G_{оi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели и неплотности окон из лестничной клетки наружу на 2-м и вышележащих этажах, кг/с; определяют по формуле (63).
\(P_{лкi}\) - то же, что в формуле (63);
\(G_{i+1,i}\) - массовый расход воздуха, поступающего с i+1-го этажа лестничной клетки на i-й, кг/с; определяют по формуле (66);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(f_{лк}\) - то же, что в формуле (62).
\(G_{лк}\) - массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, кг/с;
\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12)
\(P_{лкN}\) - давление на верхнем этаже лестничной клетки, Па;
\(P_{нз.в}\) - наружное давление на заветренном фасаде на уровне воздухозаборного отверстия вентилятора, Па; определяют по формуле
\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12)
\(g\) - ускорение свободного падения , м/с2
\(V_{в}\) - скорость ветра, в соответствии c (5.2.3)
\(h_{вз}\) - уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора в лестничную клетку, м;
\(\rho_{в}\) - плотность воздуха в здании до начала пожара, кг/м³; определяют по формуле (33);
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки, Па
Пример 5.2 - Расчёт расхода воздуха, который необходимо подавать при пожаре в лестничную клетку типа Н2
Исходные данные
Здание общественное, трёхэтажное лестничная клетка без естественного проветривания
Температура наружного воздуха для холодного периода года \(t_{н}=-28°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=4.9 \frac{м}{с}\)
Температура продуктов горения \(T_{пг}=300°C=573\; K\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4.0\;м\)
Уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора воздуха в лестничную клетку \(h_{вз}=12.0\; м\)
Размеры одностворчатых дверей из коридора в лестничную клетку \(B_{п} \times H_{п}=1.2 \times 2.1\; м\)
Выход из здания через одинарный тамбур-шлюз (две последовательные одностворчатые двери)
Размеры дверей \(B_{вх} \times H_{вх}=1.2 \times 2.1 \; м\)
Площадь лестничной клетки \(f_{лк}=20\; м^2\)
Удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей лестничной клетки \(S_{уд}=7000 \; \frac{м^3}{кг}\)
Вариант 1: открыта дверь из коридора в лестничную клетку, входная дверь здания и двери лестничной клетки на остальных этажах закрыты
Вариант 2: открыта входная дверь здания, дверь из коридора в лестничную клетку закрыта на всех этажах
Порядок расчёта для варианта 1
Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267\; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27 \;Па \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа \(P_{лк1}\) определяют по формуле (58).
Результаты расчётов заносим в таблицу П.2
Таблица П.2
№ этажа | \(P_{ннi}\), Па | \(P_{нзi}\), Па | \(P_{вi}\), Па | \(P_{лкi}\), Па |
1 | 13.83 | -10.37 | 1.73 | 33.83 |
2 | 9.12 | -15.08 | -2.98 | 35.24 |
3 | 4.41 | -19.79 | -7.69 | 36.76 |
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па | - | -36.27 | - | - |
Массовый расход воздуха, удаляемого из лестничной клетки в коридор этажа пожара, \(G_{п}\) определяют по формуле (59): $$G_{п}=1.5\cdot 1.32\cdot 1.2\cdot 2.1=4.99\; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Массовый расход воздуха через входную дверь здания \(G_{вх}\) равен нулю.
Массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, \(G_{2,1}\) определяют по формуле (61): $$G_{2,1}=4.99+0=4.99\; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 2-го этажа \(P_{лк2}\) определяют по формуле (62): $$P_{лк2}=33.83+\frac{30\cdot 4.99^2}{1.32\cdot 20^2}=35.24\; Па \nonumber$$
Характеристику сопротивления газопроницанию дверей лестничной клетки \(S_{дв}\) определяют по формуле (65): $$S_{\text{дв}}=\frac{7000}{(2.1\cdot1.2)^{2}}=1102 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$
Массовый расход воздуха в лестничной клетке с 3-го этажа на 2-й, \(G_{3,2}\) равен сумме расходов воздуха со 2-го этажа на 1-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 2-м этаже, по формуле (66): $$G_{3,2}=4.99+0.19+5.18 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 3-го этажа \(P_{лк3}\) определяют по формуле (67): $$P_{\text{лк3}}=35.24+\frac{30\cdot5.18^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=36.76\; Па \nonumber$$
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 3-м этаже, \(G_{д3}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д3}}=(\frac{36.76+7.69}{1102})=0.20 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, \(G_{лк}\) равен сумме расходов воздуха с 3-го этажа на 2-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 3-м этаже: $$G_{лк}=5.18+0.20=5.38\; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпора при пожаре, \(L_{лк}\) определяют по формуле (68): $$L_{лк}=\frac{3600\cdot 5.38}{1.44}=13450\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, \(P_{вент}\) определяют по формуле (69): $$P_{\text{вент}}=36.76+36.27+\Delta P_{\text{сети}}=73.03 \; Па +\Delta P_{сети} \nonumber$$
Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.
Порядок расчёта для варианта 2
Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Температуру \(T_{п}\) и плотность \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267\; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27\; Па \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 1-го этажа \(P_{лк1}\) определяют по формуле (58).
Результаты расчётов заносим в таблицу П.3.
Таблица П.3
№ этажа | \(P_{ннi}\), Па | \(P_{нзi}\), Па | \(P_{вi}\), Па | \(P_{лкi}\), Па |
1 | 13.83 | -10.37 | 1.73 | 33.83 |
2 | 9.12 | -15.08 | -2.98 | 42.44 |
3 | 4.41 | -19.79 | -7.69 | 51.33 |
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па | - | -36.27 | - | - |
Эквивалентрую гидравлическую площадь входных дверей здания \((\mu\cdot f)_{вх}\) определяют по формуле (20): $$(\mu\cdot f)_{\text{вх}}=\frac{1}{(\frac{1}{(0.64\cdot1.2\cdot2.1)^{2}}+\frac{1}{(0.64\cdot1.2\cdot2.1)^{2}})^{\frac{1}{2}}}=1.14 \; м^2 \nonumber$$
Массовый расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки в коридор этажа пожара, ..G_{п} равен нулю.
Массовый расход воздуха, который необходимо подавать из лестничной клетки наружу через открытую входную дверь здания, \(G_{вх}\) определяют по формуле (60): $$G_{\text{вх}}=1.14\cdot[2\cdot1.32\cdot(33.83+10.37)]^{\frac{1}{2}}=12.31 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, поступающего на 1-й этаж лестничной клетки со 2-го, \(G_{2,1}\) определяют по формуле (61): $$G_{2,1}=0+12.31=12.31 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 2-го этажа \(P_{лк2}\) определяют по формуле (62): $$P_{\text{лк2}}=33.83+\frac{30\cdot12.31^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=42.44\; Па \nonumber$$
Характеристику сопротивления газопроницанию дверей лестничной клетки \(S_{дв}\) определяют по формуле (65): $$S_{дв}=\frac{7000}{(2.1\cdot 1.2)^2}=1102 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 2-м этаже, \(G_{д2}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д2}}=(\frac{42.44+2.98}{1102})^{\frac{1}{2}}=0.20 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Массовый расход воздуха в лестничной клетке с 3-го этажа на 2-й \(G_{3,2}\) равен сумме расходов воздуха со 2-го этажа на 1-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 2-м этаже, по формуле (66): $$G_{3,2}=12.31+0.20=12.51\; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Давление в лестничной клетке на уровне 3-го этажа \(P_{лк3}\) определяют по формуле (67): $$P_{\text{лк3}}=42.44+\frac{30\cdot12.51^{2}}{1.32\cdot20^{2}}=51.33\; Па \nonumber$$
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели дверей из лестничной клетки внутрь здания на 3-м этаже, \(G_{д3}\) определяют по формуле (64): $$G_{\text{д3}}=(\frac{51.33+7.69}{1102})^{\frac{1}{2}}=0.23 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, подаваемого в лестничную клетку, \(G_{лк}\) равен сумме расходов воздуха с 3-го этажа на 2-й и расхода воздуха, фильтрующегося через щели дверей на 3-м этаже: $$G_{лк}=12.51+0.23=12.74\; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Расход воздуха, который необходимо подавать в верхнюю часть лестничной клетки для создания подпора при пожаре, \(L_{лк}\) определяют по формуле (68): $$L_{лк}=\frac{3600\cdot 12.74}{1.44}=31850\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в лестничную клетку, \(P_{вент}\) определяют по формуле (69): $$P_{вент}=51.33+36.27+\Delta P_{сети}=87.60 \; Па + \Delta P_{сети} \nonumber$$
Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма лестничной клетки \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.
Особенности расчёта параметров вентиляторов подпора в шахту лифта
\(P_{шл1}\) - давление в шахте лифта на уровне 1-го этажа, Па
\(P_{шлi}\) - давление в шахте лифта на уровне произвольного этажа, Па
\(P_{шл}\) - давление в шахте лифта, Па
\(G_{шл1}\) - массовый расход воздуха, уходящего через щель между кабиной и шахтой лифта на 1-м этаже, кг/с; определяют по формуле (74);
\(G_{шлi}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели закрытых дверей на 2-м и вышележащих этажах, кг/с; определяют по формуле (75)
\(\mu\) - коэффициент расхода щели между кабиной и шахтой лифта; принимают равным \(0.64\);
\(\delta \) - ширина щели между кабиной и шахтой лифта, м;
\(\delta=0.03\; м\) - для пассажирских лифтов,
\(\delta=0.05\; м\) - для грузовых лифтов;
\(П\) - периметр дверей шахты лифта, м;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34);
\(\Delta P_{шл1}\) - избыточное давление в шахте лифта на уровне 1-го этажа, Па; принимают равным 20 Па.
\(P_{шл}\) - то же, что в формуле (71);
\(P_{вi}\) - то же, что в формуле (51);
\(S_{дв}\) - то же, что в формуле (64).
\(G_{шл}\) - массовый расход воздуха, который необходимо подавать в шахту лифта для создания в ней подпора воздуха при пожаре, кг/с; определяют по формуле (72);
\(\rho_{н}\) - то же, что в формуле (12).
\(P_{шл}\) - то же, что в формуле (71);
\(P_{нз.в}\) - то же, что в формуле (69);
\(\Delta P_{сети}\) - потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма шахты лифта, Па
Пример 5.3 - Расчёт расхода воздуха, который необходимо подавать при пожаре в шахту пассажирского лифта
Исходные данные
Здание общественное трёхэтажное, лестничная клетка без естественного проветривания
Температура наружного воздуха для холодного периода года \(t_{н}=-28°C\)
Скорость ветра \(V_{в}=4.9\; \frac{м}{с}\)
Температура продуктов горения \(T_{пг}=300°C=573\; K\)
Температура внутреннего воздуха до начала пожара \(t_{в}=16°C\)
Высота этажа \(h_{эт}=4.0\; м\)
Уровень расположения воздухозаборного отверстия системы подпора в шахту лифта \(h_{вз}=12.0\; м\)
Периметр дверей шахты лифта \(П=2\cdot (1+2)=6\; м\)
Удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей шахты лифта \(S_{уд}=7000 \; \frac{м^3}{кг}\)
Порядок расчёта
Плотность наружного воздуха \(\rho_{н}\) и воздуха в здании \(\rho_{в}\) определяют соответственно по формулам (12) и (33): $$\rho_{н}=\frac{353}{-28+273}=1.44 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$ $$\rho_{в}=\frac{353}{16+273}=1.22 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Температуру \(T_{п}\) и плотностью \(\rho_{п}\) приточного воздуха определяют по формулам (31) и (32): $$T_{п}=\frac{245+289}{2}=267 \; K \nonumber$$ $$\rho_{п}=\frac{353}{267}=1.32 \; \frac{кг}{м^3} \nonumber$$
Наружное давление на наветренном \(P_{ннi}\) и заветренном \(P_{нзi}\) фасадах определяют соответственно по формулам (34) и (35). Давление внутри здания \(P_{вi}\) определяют по формуле (37). Наружное давление на уровне воздухозаборного отверстия \(P_{нз.в}\) определяют по формуле (70): $$P_{\text{нз.в}}=-0.6\cdot\frac{1.44\cdot4.9^{2}}{2}-9.81\cdot12.0\cdot(1.44-1.22)=-36.27 \; Па \nonumber$$
Давление в шахте лифта \(P_{шлi}\) определяют по формуле (73).
Результаты расчётов заносим в таблицу П.4
Таблица П.4
№ этажа | \(P_{ннi}\), Па | \(P_{нзi}\), Па | \(P_{вi}\), Па | \(P_{шлi}\), Па |
1 | 13.83 | -10.37 | 1.73 | 33.83 |
2 | 9.12 | -15.08 | -2.98 | 33.83 |
3 | 4.41 | -19.79 | -7.69 | 33.83 |
Забор воздуха \(P_{нз.в}\), Па | - | -36.27 | - | - |
Массовый расход воздуха, уходящего через щель между кабиной и шахтой лифта на 1-м этаже, \(G_{шл1}\) определяют по формуле (74): $$G_{\text{шл1}}=0.64\cdot0.03\cdot6\cdot[2\cdot1.32\cdot(33.83-13.83)]^{\frac{1}{2}}=0.84 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Характеристику сопротивления газопроницанию закрытых дверей \(S_{дв}\) определяют по формуле 65: $$S_{\text{дв}}=\frac{7000}{(1\cdot2)^{2}}=1750 \; \frac{1}{(кг\cdot м)} \nonumber$$
Массовый расход воздуха, фильтрующегося через щели закрытых дверей шахты лифта на 2-м и 3-м этажах, \(G_{шл2}\) и \(G_{шл3}\) определяют по формуле (75): $$G_{\text{шл2}}=(\frac{33.83+2.98}{1750})^{\frac{1}{2}}=0.14 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$ $$G_{\text{шл3}}=(\frac{33.83+7.69}{1750})^{\frac{1}{2}}=0.15 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
массовый расход воздуха, который необходимо подавать в шахту лифта для создания в ней подпора воздуха при пожаре, \(G_{шл}\) определяют по формуле (72): $$G_{шл}=0.84+0.14+0.15=1.13 \; \frac{кг}{с} \nonumber$$
Расход воздуха, который необходимо подавать в объём шахты лифта для создания в ней подпора при пожаре, \(L_{шл}\) определяют по формуле (76): $$L_{шл}=\frac{3600\cdot 1.13}{1.44}=2825\; \frac{м^3}{ч} \nonumber$$
Давление, которое должен обеспечивать вентилятор подачи воздуха в шахту лифта, \(P_{вент}\) определяют по формуле (77): $$P_{вент}=33.83+36.27+\Delta P_{сети}=70.10 \;Па +\Delta P_{сети}$$
Потери давления в сети обвязки вентилятора от воздухозаборного отверстия до объёма шахты лифта \(\Delta P_{сети}\), Па, зависят от конфигурации сети и конкретного проектного решения.
Расчёт подпора воздуха в тамбур-шлюзы
\(P_{вiо}\) - давление в здании на уровне открытого клапана нижнего этажа части лестничной клетки, Па;
\(\xi_{кл}\) - то же, что в формуле (45);
\(G_{п}\) - то же, что в формуле (61);
\(F_{кл}\) - то же, что в формуле (43);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).
\(P_{кi-1о}\) - давление в канале на уровне открытого клапана, Па; для \(i\geq2\) определяют по формуле (78);
\(\lambda,\;h_{\text{эт}},\;d_{\text{экв}}\) - то же, что в формуле (48);
\(G_{i,i-1}\) - массовый расход воздуха в канале с i-го на i-1-й этаж, кг/с; определяют по формуле
\(G_{п}\) - то же, что в формуле (61);
\(G_{фi-1}\) - массовый расход воздуха, фильтрующегося через неплотности и щели стенок канала и закрытого клапана, кг/с; определяют по формуле
\(P_{кi-1о}\) - то же, что в формуле (79);
\(P_{вi-1}\) - давление в здании на уровне i-1-го этажа, Па;
\(S_{к}\) - характеристика гидравлического сопротивления стен канала в пределах этажа с клапаном, \(\frac{1}{(кг\cdot м)}\);
\(F_{к}\) - площадь проходного сечения канала, м^2;
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).
\(S_{дв}\) - характеристика сопротивления газопроницанию дверей тамбур-шлюза, \(\frac{1}{(кг\cdot м)}\); определяют по формуле (65).
\(G\) - массовый расход воздуха в тамбур-шлюзы, работающие при пожаре с закрытыми дверями, кг/с; определяют по формуле (82);
\(\rho_{п}\) - то же, что в формуле (34).