На главнуюКарта сайта
УслугиНаши лицензииО компанииОтзывыПрограммное обеспечениеСредства спасения МГН

Расчет параметров систем дымоудаления естественным побуждением

Существует  два   подхода   к организации дымоудаления из помещений   большого объема.

 

Рис 1. Физические предпосылки расчета параметров дымоудаляющих устройств для обеспечения незадымленной зоны в нижней части поме­щения.

Первый подход предполагает создание в нижней части помещения свободной от ды­ма зоны. Этот подход при­меним при П<12м и у<4м (высота незадымленной зо­ны). При втором - устройст­ва дымоудаления должны обеспечить незадымление пу­тей эвакуации из здания и по­мещений, смежных с горя­щим. Этот подход применя­ется при П> 12 м или у>4м. Указанные границы приме­нимости подходов регламен­тируются нормативными до­кументами и обусловлены стремлением получить мини­мальные значения площади проходного сечения уст­ройств дымоудаления.

Рассмотрим физические предпосылки первого подхо­да. В его основе лежит ус­ловие баланса между коли­чеством дыма, поступающего от источника в подпотолочный слой, и количеством дыма, удаляемого из верхней части подпотолочиого слоя дымоудаляющими устройствами (рис.1).

Когда очаг пожара невелик и пламя не доходит до подпотолочного слоя дыма (характерный размер очага горения мень­ше половины высоты незадымленной зоны), объемный расход дыма выражается зависимостью, предложенной И. А.- Шепе­левым:

Qo - конвективная производительность очага пожара;

Ср- ­удельная изобарная теплоемкость;

рн, TR - соответственно плот­ность и температура воздуха в помещении.

   Для случая, когда пламя проникает в подпотолочный слой дыма, расход дыма в конвективной колонке выражается зави­симостью:


Общим в формулах для LK и GK является то, что с умень­шением незадымленной зоны уменьшается и расход газа, по­ступающего в подпотолочный слой.

Расход удаляемого из верхней зоны помещения дыма мо­жет быть выражен формулой:

Fy - площадь проходного сечения люков дымоудаления;

µу- коэффициент расхода люков дымоудаления;

рпг - плот­ность дыма в подпотолочном слое.

   Наиболее важным с физической точки зрения в формуле для Gy является то, что с увеличением толщины слоя дыма hс возрастает расход удаляемого дыма Gу. Сумма высоты не­задымленной зоны у и толщины слоя дыма равна высоте зда­ния, а высота здания остается постоянной. С уменьшением у возрастает hc, с уменьшением GK (Lk) возрастает GK. При определенном у наступает равновесие GK и Gy и величина у стабилизируется. Величина у, при которой достигается равен­ство GK и Gy , зависит от многих факторов: скорости и направ­ления ветра, положения проемов (открыто, закрыто) и их раз­меров, температуры газов в подпотолочном слое, аэродинамиче­ских характеристик люков дымоудаления и др. Одним из не­многих факторов, с помощью которых можно управлять вели­чиной у, является площадь проходного сечения люков дымо­удаления Fy Задачей расчета и является выбор величины Fy, при которой достигается заданное значение у.

Для того  чтобы   получить  выражение для  площади  люков дымоудаления, приравняем зависимости для  Gу   и  GK

или

Для того чтобы воспользоваться формулой, необхо­димо знать плотность продуктов горения в подпотолочном слое рпг или их температуру Тпг. Температуру продуктов горения можно вычислить из уравнения теплового баланса. Уравнение теплового баланса представляет собой математическую запись равенства - количества тепла, приходящего в подпотолочный слой с конвективной колонкой и уходящего с дымовыми га­зами:


φ - доля тепла, отдаваемого очагом горения ограждающим конструкциям (ф = 0,25-0,5);

η- коэффициент полноты сго­рания (η = 0,85-0,9);

-теплота сгорания, кДж/кг;

ψуд - удельная скорость выгорания, кг/(с-м2);

Frop- площадь горе­ния, м2;

cv - удельная изобарная теплоемкость, кДж/(кг-К).

Если исходных данных для расчета Тпг недостаточно, мож­но принять, что при горении ЛВЖ и ГЖ τпг = 600°С, при го­рении твердых материалов /„г = 450°С, при горении волокни­стых материалов tur - 300°C.

Расчет требуемой площади люков дымоудаления может быть выполнен с использованием номограмм. Номограмма для определения площади люков дымоудаления для малого очага пожара (характерный размер зоны горения меньше половины высоты  незадымленной зоны)   показана  на  рис.2.

 

 

Рис. 2.   Номограмма   для   опреде­ления     требуемой     площади    люков дымоудаления    при     малом    пожаре

Для определения площади люков дымоудаления достаточно знать вы­соту помещения от пола до оголовка устройства дьмоудалеиия Нп, уровень незадымленной зоны у и площадь очага   горения Fгор.

На рис. 3 приведена номограмма для определения тре­буемой площади люков дымоудаления при пожаре средних размеров (характерный размер очага горения больше полови­ны высоты незадымленной зоны, площадь приточных проемов больше 1/20 площади очага горения). Исходными данными в этом случае являются высота помещения, требуемый уровень незадымленной зоны и периметр зоны горения.

 

 

 

Рис. 3.   Номограмма   для   опреде­ления    площади     люков    дымоудаления   при   пожаре   средних   размеров (при d > 0,5 у)

    Недостатком расчета по номограммам является неучет не­которых определяющих факторов, например, влияния темпера­туры продуктов горения, скорости и направления ветра, темпе­ратуры наружного воздуха.

Рассмотрим основы расчета площади люков дымоудаления для случая, когда задачей системы является незадымляемость путей эвакуации из здания и смежных с горящим помещением. Этот подход был разработан Б. В. Грушевским и лег в основу нормативных документов.

На различные фасады здания действуют различные ветро­вые давления (рис. 4)

 

     

 

Наименьшее давление реализуется со стороны заветренного фасада. Система дымоудаления должна предотвратить выход дыма в смежные помещения, расположенные как с наветрен­ной, так и с боковых и заветренной сторон. Плоскости равных давлений между горящим и смежными помещениями должны располагаться   выше  всех  дверных   проемов.

 

Рис. 4. Физические предпосылки расчета параметров дымоудаляющих устройств для обеспечения незадымляемости путей эвакуации и смеж­ных с горящим помещений:

Ниже  остальных плоскость равных давлений располагается у проемов, выходя­щих на заветренный фасад. Минимальные расходы приточного воздуха в горящее помещение поступают через проемы с за­ветренного фасада, максимальные - с наветренного. Расход удаляемого дыма равен сумме расходов воздуха, поступающе­го через все проемы на всех фасадах здания:

Gy =G3+Gбок1 + GБOK2 + GН

G3 - расходы через проемы заветренного фасада;

Gбок1, GБOK2- расходы через проемы боковых фасадов;

GH - расход через проемы наветренного фасада.

Для того чтобы вычислить расходы, необходимо знать дав­ление на уровне пола горящего помещения Р, которое вы­числяется по формуле:


Если на заветренный фасад выходят несколько проемов, то расчет ведется для тех из них, для которых РОв принимает наименьшее значение. Зная давление POв, можно вычислить перепады давлений на уровне середины проемов горящего по­мещения и расходы, входящие в формулу для Gv. Перепады давления на уровне середины проема вычисляются таким об­разом:

Pi = Pоi-Pов-ghП(рн-рпг)/2

i - номер рассматриваемого фасада (для наветренного фа­сада i = Н, Pоi = PоН = 0,2и т. д.).

Требуемая площадь устройств дымоудаления вычисляется по формуле:


∆Ррасп - располагаемый перепад давлений.

Располагаемый перепад давлений - это разность давления внутри помещения на уровне оголовка устройства дымоудале­ния и давления вне здания на том же уровне:

Рвд -давление в помещении на уровне оголовка устройства дымоудаления; Рнард - давление вне здания на уровне оголовка устройства дымоудаления.

Располагаемый перепад давлений должен быть положи­тельным, т. е.        Рвд > Рнард. В противном случае проем, пред­назначенный для удаления дыма, будет работать как приточ­ный, и дым будет выходить в смежные помещения.

Выражение для располагаемого перепада давлений имеет вид:

При организации дымоудаления через проемы в покрытии или шахты в качестве Н берется высота помещения от пола до оголовка шахты. При организации дымоудаления через открывающиеся фрамуги окон или светоаэрационных фонарей в ка­честве Н берется расстояние от пола до середины фрамуги. При такой организации дымоудаления необходима проверка условия ∆Ррасп >0. В качестве аэродинамического коэффи­циента для проверки следует брать коэффициент для наветрен­ного фасада здания (Ку = 0,4), а в качестве Н - расстояние от пола до нижнего среза фрамуги.

Если условие ∆Ррасп >0 не выполняется, то фрамуги нель­зя использовать для дымоудаления. Если в здании имеются оконные проемы на противоположных фасадах и для наветрен­ного фасада ∆Ррасп <0, то для дымоудаления можно исполь­зовать фрамуги на заветренном фасаде. В этом случае систе­ма дымоудаления должна быть оборудована автоматикой, от­крывающей фрамуги на заветренном фасаде и блокирующей их открывание на заветренном фасаде. Если остекление есть лишь на одном фасаде здания и условие ∆Ррасп >0 не вы­полняется, дымоудалениедымоудаление через шахты. Проверка условия ∆Ррасп >0 необходима и для шах дымоудаления. Если для шахты дымоудаления условие ∆Ррасп >0 не выполняется, сле­дует предусматривать механическую систему дымоудаления.