Методика расчета систем дымоудаления

1. Расчет системы дымоудаления начинается с определения сопротивления дымового клапана и воздуховодов, по которым дым подводится к клапану по формуле, Па:

,

где: - поправочный коэффициент для коэффициентов местных сопротивлений , являющийся отношением плотности газа (дыма) к плотности стандартного воздуха, в данном случае равный 0,51/1,2=0,425, для дыма при пожаре принимается дополнительная поправка на загрязненность дыма - 1,3, тогда:

;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке сети от первого резервуара дыма до соединения с ответвлением к второму резервуару дыма с закрытым дымовым клапаном (допускается непосредственно до вентилятора); местное сопротивление открытого дымового клапана на прямом участке допускается принять 0,4;

- массовая скорость дыма в открытом сечении клапана кг/(с·м²) принимается не более 10 кг/(с·м²);

- плотность дыма, 0,51 кг/м³;

- для дыма с температурой 450°С, с учетом перевода давлений в Па, принимать 8,0;

- потери давления на трение принимаются по справочнику [8] кг/м² по соответствующей величине скоростного давления в воздуховоде кг/м²;

- коэффициент для воздуховодов из строительных материалов: 1,7 - для бетона; 2,1 - для кирпича; 2,7 - для шахт оштукатуренных по стальной сетке; для других материалов - по справочнику [8];

- длина участков воздуховода, м, до соединения с ответвлением ко второму резервуару дыма (или до вентилятора).

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

где: - периметр притвора дымовых клапанов, м, по приложениям А;

- потери давления на участке от первого резервуара дыма до ответвления ко второму резервуару или до вентилятора, Па.

3. Определяется плотность смеси газов, кг/м³, по формуле:

,

где: , - расход дыма и расход воздуха, кг/с.

4. По общему расходу дыма и воздуха , кг/ч; определяется потеря давления на общем участке от обоих резервуаров и находится разрежение перед вентилятором , Па.

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

,

где: - удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов по таблице 2, по классу II; (приложение Б)

- развернутая площадь всех всасывающих воздуховодов, м², как произведение периметра каждого участка системы на его длину, кроме участков, находящихся внутри резервуаров дыма.

6. Общий расход газов перед вентилятором, кг/с

,

и их плотность:

.

По сравнению с ранее рассчитанным, расход возрос в раз, следовательно потери давления воз­растут и будут равны:

,

где: - по формуле (15);

- потери давления при выбросе газов наружу.

7. Естественное давление за счет разности удельных весов наружного воздуха и газов Па, определяется для теплого периода года (параметры Б) по формуле и учитывается со знаком минус:

,

где - высота от оси открытого дымового клапана на первом этаже до оси вентилятора, м;

- расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска газов в атмосферу, м;

- удельный вес наружного воздуха, Н/м³;

- температура наружного воздуха в теплый период года (параметры Б) °С;

- средний удельный вес газов до вентилятора, Н/м³;

- удельный вес газов до вентилятора, Н/м³.

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

 

9. Выбор вентилятора по производительности, м3/ч, и скорости его вращения определяются расходом по формуле:

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

,

10. Удаление дыма должно производиться радиальными или осевыми вентиляторами, пригодными для работы в течение времени, необходимого для эвакуации людей, но не менее 1 часа, при = 400°С, следует предусматривать жесткое соединение вентиляторов с воздуховодами или заказывать мягкое соединение из несгораемого материала.

 

Пример расчета дымоудаления паркинга

 

Пример. Противодымная защита надземной 2-х этажной стоянки легковых автомобилей на 50 мест (рис.9).

Площадь этажа стоянки 600 м², свободная высота 2,5 м. Стоянка расположена в Одесса. Имеется короткий пандус для въезда автомобилей на первый подземный этаж и изолированный пандус для въезда на 2-ой этаж и две лестничные клетки. Принято, что пожар произошел на первом этаже, где загорелся один автомобиль. Пожарная опасность стоянки легковых автомобилей отнесена к категории В, поэтому средний удельный вес дыма при пожаре принят =5 Н/м³ и плотность 0,51 кг/м³.

Решение. Каждый этаж стоянки автомобилей (рис.9) является одной дымовой зоной 600м² (поз. Р1) высотой 0,5 м, прокладываемой по колоннам на расстоянии 2,0 м от пола, образуя "резервуар дыма" емкостью 300м³.

2. Периметр очага пожара, , согласно СНиП принимается по максимальным га-баритам большего из автомобилей, в данном примере принимаем максимальный – 12 м. Соответствующая площадь должна обслуживаться одной группой сопел спринклерной системы пожаротушения. Расход дыма равен:

= = 22970 кг/ч = 6,38 кг/с (5.1)

где: - периметр очага пожара, (не более 12 м);

- расчетный средний уровень стояния дыма от пола помещения, м, принимаемый в данном случае 2 м;

- коэффициент для вытяжных систем с искусственным побуждением (вентиляторы, эжекторы и др.) =1.

3. Время t (с), заполнения резервуара дымом рассчитываем по формуле:

= с (5.2)

где: - площадь резервуара дыма, м²;

- высота помещения, м;

За 24 с., согласно. Пособия, люди могут пройти 40 м, что согласно п.3.24 МГСН 5.01-94 соответствует нормативному расстоянию до ближайшего эвакуационного выхода из зала стоянки автомобилей.

4. Дальнейшие расчеты дымоудаления с помощью вытяжной вентиляции связаны с расчетом системы вытяжных воздуховодов.

4.1. Расход дыма = 22970 кг/ч = 6,38 кг/с. Проектируем удаление дыма из резервуара Р1 (рис. 9).

Исходя из условия, что массовая скорость дыма , в открытом сечении клапана не может быть более 10 кг/(с·м²), принимаем к установке два дымовых клапана КДМ-2 (с площадью свободного прохода f = 0,33 м²). Соответственно общей площадью прохода для двух клапанов.

Массовая скорость дыма в клапане равняется:

кг/(с·м²) (5.3)

4.2. Так как размеры клапана в свету равны 0,47×0,7 м (см. приложение 4), то для установки двух штук подбираем воздуховод размерами 0,5×1,4 м прокладываемый внутри резервуара дыма. В воздуховоде предусматривается шесть отверстий площадью сечения f_отв = 0,7/6= 0,12 м² каждое. Т.к. на 100 м² требуется одно дымоприемное отверстие, принимаем размер приемных отверстий А×В = 0,4×0,30 м. которые располагаются на схеме (см. рис.10), через равные расстояния по всей длине воздуховода. Массовая скорость дыма в приемных отверстиях дымоприемного воздуховода равна:

кг/(с·м²). (5.4)

4.3. Сумма местных сопротивлений от крайнего дымоприемного отверстия до вентилятора слагается из следующих величин: вход в отверстие с поворотом z₁ - 2,28; клапан z₂ - 0,4; сужение и расширение при проходе клапана z₃ - 0,2; отвод z₄ - 0,45 – 3 штуки.

Всего с поправочным коэффициентом на дым:

= × (z₁ + z₂ + z₃ +z₄ + z₅) = 0,55·[2,28+0,4+0,2+(0,45*3)]=2.3 (5.5)

где - поправочный коэффициент для коэффициентов местных сопротивлений z, являющийся отношением плотности газа (дыма) к плотности стандартного воздуха, в данном случае равный 0,51/1,2=0,425, для дыма при пожаре принимается дополнительная поправка на загрязненность дыма - 1,3, тогда:

(5.6)

4.4 Длина воздуховода по рассчитываемому участку (см. рис. 10):

l = l₁+ l₂+ l₃ = 30+10,5+20=60,5 м.

4.5 Поперечное сечение постоянно и равно 0,7 м²; массовая скорость равна 9,1 кг/(с·м²), скорость потока в воздуховоде V= = =17,8, скоростное давление равно: = =81 Па. Тогда действительные удельные потери равны:

= 1,1·Н = 1,1·0,15=0,165 кг/м² (5. 7)

Рис.9. План на отм. пола 1-го этажа. Входы и выходы, показанные на плане, соответствуют отм. 0.000.

Р1 - резервуар дыма; 2 - вытяжной воздуховод; 3 – изолированные лестничные клетки; 4 – вентилятор; 5 - выезд с первого этажа; 6 - выезд со второго этажа;

7 - тамбуры-шлюзы на въезд; 8 - тамбуры-шлюзы на входах; 9 – вход.

 

где Н – удельные потери на трение, кг/м², на 1м воздуховода определяем по приложению 4.

4.6 Общие потери на трение в сети до вентилятора рассчитываем по формуле, Па:

= 0,55·2,3·81+8·0,165·1·60,5=247 Па (5.8)

где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке сети местное сопротивление открытого дымового клапана на прямом участке допускается при-нять 0,4;

- для дыма с температурой 450°С, с учетом перевода давлений в Па, необходимо принимать 8,0;

Рис.10. 1 и 2 - дымовые клапаны; Р1 - резервуар дыма; 3 - вентилятор;

4, 5 и 6 – расчетные участки воздуховодов.

 

- коэффициент для воздуховодов из строительных материалов: 1,7 - для бетона; 2,1 - для кирпича; 2,7 - для шахт оштукатуренных по стальной сетке; для стальных воздуховодов - 1;

4.7. Определяем подсос воздуха через два дымовых клапана, установленные на резервуаре:

=18·(2·2,34·247)^0,5 = 612 кг/ч:3600=0,17 кг/с

где: - периметр притвора дымовых клапанов, м, (см. приложение 3) (периметр одного 0,47·2+0,7·2=2,34);

4.8. Определяем плотность газов после смешения дыма с воздухом по формуле:

=(6,38+0,17)/(6,38/0,51+0,17/1,2)=0,52 кг/м³ (5.9)

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

= 0,00045·154 = 0,083 кг/с (5.10)

где: - удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов (класс П) определяется по приложению 4, таблица 2;

Удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов при разрежении в корне 247 Па равен:

= 0,45/1000=0,00045 кг/(с·м²) (5.11)

- развернутая площадь всех всасывающих воздуховодов, м², как произведение периметра каждого участка системы на его длину, кроме участков, находящихся внутри резервуаров дыма.

Общая развернутая площадь воздуховодов , до вентилятора при периметре 3,8 м и длине (без воздуховодов внутри резервуаров дыма) равна:

=(60,5-20)·3,8=154 м² (5.12)

4.10. Суммарный расход газов перед вентилятором, определим по формуле:

= 6,38+0,17+0,083=6,633 кг/с = 23879 кг/ч (5.13)

Расход газов увеличился по сравнению с ранее рассчитанным по формуле 5.1:

К = = 6,633/6,38=1,04 (5.14)

следовательно, потери давления возрастут и будут равны:

= 247·(1+1,04²)/2+105=372 Па (5.15)

где: - общие потери на трение в сети до вентилятора, Па, рассчитываем по формуле (5.8); К по формуле (5.14)

- потери давления при выбросе газов наружу, рассчитываемые по аналогии с формулой (5.8), при плотности газов, рассчитанной по формуле (5.9).

= = 0,55·1,1·81+8·0,165·1·40,5 = 105 Па (5.16)

где: - поправочный коэффициент для коэффициентов местных сопротивлений z, принимаем равным по формуле (5.6) равным 0,55.

- сумма коэффициентов местных сопротивлений, равна 1,1;

- для дыма с температурой 450°С, с учетом перевода давлений в Па, необходимо принимать 8,0;

- коэффициент для стальных воздуховодов равен 1;

- скоростное давление равно 81 Па;

l - длина воздуховода на рассчитываемом участке, равна 40,5 м;

- действительные удельные потери, Па, принимаем по формуле (5.7) равными 0,165 Па/м;

4.11 Плотность газов перед вентилятором определяем по формуле (5.9)

= =6,633/(6,38/0,51+0,253/1,2)=0,524 кг/м³ (5.17)

4.11. Плотность наружного воздуха при температуре в г. Одессе в теплый период года (параметры Б) t_Н^Л = 28,6 °С составит:

= 353/(273+ t_Н^Л )= 353/(273+28,6)=1,17 кг/м³ (5.18)

4.12 Естественное давление за счет разности удельных весов наружного воздуха и газов , Па, определяется для теплого периода года (параметры Б) по формуле и учитывается со знаком минус:

,= 2·(11,48 - 5,05)+40,5·(11,48 - 5,14)=260 Па (5.19)

где - высота от оси открытого дымового клапана на первом этаже до оси вентилятора, м, принимаем по условию (см. рис. 10) равным 40,5 м;

- расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска газов в атмосферу, м, принимаем по условию (см. рис. 10) равным 2 м;

= = 11,48 Н/м³ - удельный вес наружного воздуха;

t_Н^Л - температура наружного воздуха в теплый период года, °С;

= = 5,05 Н/м³ - средний удельный вес газов до вентилятора;

= = 5,14 Н/м³- удельный вес газов до вентилятора.

4.13. Потери давления, на которые должна быть рассчитана мощность, по-требляемая вентилятором, равны:

=372-260 = 112 Па (5.20)

4.14. Выбор вентилятора по производительности м³/ч и скорости вращения определяется расходом по формуле:

= 3600·6,633/0,524=45570 м³/ч

и по условным потерям давления, приведенным к плотности стандартного воздуха по формуле:

=1,2·112/0,524=256 Па (5.21)

4.15. Установочную мощность электродвигателя необходимо принять, ори-ентируясь на начальный момент пожара, когда вентилятор будет засасывать и транспортировать воздух параметров помещения.

Принимаем к установке радиальный крышный вентилятор дымоудаления ЗАО «Интер-кондиционер» марки ВДРДВ-8,5-20 с электродвигателем АИР200L8, мощностью 22 кВт, частота вращения 730 об/мин. Данный вентилятор может перемещать дымо-газовоздушную смесь с температурой 600°С, в течение 180 минут, что удовлетворяет требованиям нормативных документов.

Литература

1. ДБН В.2.3.-15:2007 Автостоянки и гаражи для легковых автомобилей.
Киев 2007.45с.

2. В.С.Пономаренко, О.А.Стельмах Практическое пособие по расчету и
использованию оборудования для систем противодымной защиты зданий.
Харьков 2002. 92с.

 

3. «Укрвент» Каталог производственного оборудования. Киев. 44с.

4. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. М. 1991.

5. К.Сенковский, Я.Юхницкий Система КАN-thеrm.Справочник
проектировщика и производителя работ. Варшава, фирма КАN Sр
2005.145с.

6. DEVI Кабельные системы. Киев 2007. 43с.

7. О. А.Стельмах, Ю.В-Уваров, Р.И.Шевченко, Е.Н.Гринченко Расчет
вентиляционного оборудования систем дымоудаления и подачи воздуха
при пожаре.

Практическое пособие. Харьков 2006. 156с.

8. ВСН 01-89. Предприятия по обслуживанию автомобилей. Москва
1990. 22с.

9. Ю.С. Краснов, А.М. Борисоглебская, А.В. Антипов Системы вентиляции и
кондиционирования. Рекомендации по проектированию, испытаниям и
наладке. М.2004. 369с.

10. DEVI Каталог продукции. Киев 2007. 47с.

11. В.В. Пырков Электрические кабельные системы отопления.

Электрическое сопоставление. Киев 2004. 88с.

12.ДБН В.2.6-31:2006 Тепловая изоляция зданий. Минстрой Украины.

Киев 2006. 65с.

13.К.Сеньковкий Я.Юхницкий Система КАN-thеrm. Подпольное

отопление. Укладка мокрым методом Инструкция по монтажу. Варшава

2004.21с.

14.ГОСТ 12.1.005-88 Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху

рабочей зоны. М. Госстрой. 1988. 76с.

15.К.Сеньковкий Я.Юхницкий Система КАN-thеrm. Справочник по подогреву открытых поверхностей. Варшава 2004. 14с.

16.ДБН В.2.5-23-2003 Инженерное оборудование зданий и сооружений.

Электрическая кабельная система отопления. Госстрой Украины

2004.29с.

17.Воздухообрабатывающая установка «Flexomix S»

воздухопроизводительностью 700-2500 м³/ч. Каталог для подбора. Киев

2004. 80с.

18.ДБН В.2.5-28:2006 Защита от пожара. Строительные конструкции.

Методы испытания на огнестойкость.

19.Б.А.Крупнов Н.С.Шарафадинов Руководство по проектированию систем

отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.- Вена 2006.

216с.

Приложения

Приложение 1

№ задания 2 послед- ние цифры (зачетной книжки)	Город. Условия эксплуатации ограждающих конструкций (АиБ)		Температура наиболее холодной пятидневки обеспече- ностью 0,92, tн^5	Продолжи-тельность отопитель-ного периода, n0	Средняя температу-ра за отопитель-ный преиод, tо.п.	Колличество градусо-суток отопит., периода N, Темпера-турная зонаТ.	Скорость ветра, V м/с
N	Т	V
		Бердянск	А	-19					1,0
		Винница	Б	-21		-1,1			5,2
		Джанкой	А	-17		+1,5			1,0
		Донецк	А	-23		-1,8			6,2
		Днепропетровск	А	-23		-1,0			5,7
		Евпатория	А	-16		+2,4			7,1
		Житомир	А	-22		-0,8			5,4
		Запорожье	А	-22		-0,4			7,1
		Измаил	А	-14		+1,3			7,0
		Ивано-Франковск	Б	-20		-0,1			5,8
		Керчь	А	-15		+2,0			9,0
		Киев	Б	-22		-1,1			4,2
		Кировоград	А	-22		-1,0			5,7
		Конотоп	А	-24		-1,7			4,3
		Луганск	А	-25		-2,0			5,2
		Луцк	Б	-20		-0,2			6,3
		Львов	Б	-19		-0,2			5,1
		Любашовка	А	-20		-0,6			1,0
		Мариуполь	А	-23		-1,5			8,0
		Николаев	А	-20		+0,4			10,0
		Одесса	А	-18		+1,0			11,0
		Полтава	А	-23		-1,9			6,2
		Ровно	Б	-21		-0,5			5,1
		Севастополь	А	-11		+4,1			9,0
		Симферополь	А	-15		+1,9			8,0
		Славянск	А	-23		-1,6			5,2
		Сумы	Б	-24		-2,5			5,9
		Тернополь	Б	-21		-0,5			5,1
		Ужгород	Б	-18		+1,6			4,3
		Умань	Б	-22		-1,0			5,7
		Феодосия	А	-15		+2,9			6,0
		Харьков	А	-23		-2,1			6,1
		Херсон	А	-19		+0,6			8,0
		Хмельницкий	Б	-21		-0,6			5,7
		Черкассы	Б	-22		-1,0			1,0
		Чернигов	Б	-23		-1,7			3,8
		Черновцы	Б	-20		-0,2			5,4
		Ялта	А	-6		+5,2			8,7
		Трускавец *	Б	-20		-0,1			5,2
		Вилково *	А	-13		+1,5			9,4
		Миргород *	Б	-24		-0,2			4,0
		Жмеринка *	Б	-21		-1,0			4,9
		Никополь *	А	-21		-1,2			5,0
		Алушта *	А	-5		+5,0			7,6
		Лисичанск *	А	-26		-1,4			6,0
		Очаков *	А	-19		+0,5			7,1
		Свалява *	А	-17					4,2
		Кривой Рог	Б	-23		-0,6			6,2
		Мелитополь	А	-19					5,1
		Никополь	А	-23		-0,8			4,9

 

Приложение 2

 

РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕКОТОРЫХ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

Материал	Плот-ность ρ кг/м³	Тепло- Емкость С кДж/кгС	Теплопровод- ность λ, Вт/м°С	Теплоусвоение (при периоде 24 ч) S, Вт/м²ºС	Паропрони- цаемость µ, мг/ч. Па
При условии эксплуатации
А	Б	А	Б
Асфальтобетон		1,68	1,05	1,05	16,43	16,43	0,008
Бетон на гравии		0,84	1,74	0,86	16,77	17,88	0,03
Железобетон		0,84	1,92	2,04	17,98	18,95	0,03
Керамзитобетон		0,84	0,56	0,65	7,75	9,14	0,098
Керамзитобетон		0,84	0,67	0,79	9,06	10,77	0,09
Керамзитобетон		0,84	0,8	0,92	10,5	12,33	0,09
Бетон на домен-ных шлаках		0,84	0,58	0,64	8,43	9,37	0,09
Раствор известково-песчанный		0,84	0,76	0,93	9,6	11,09	0,09
Раствор цементно-песчанный		0,84	0,7	0,81	8,69	9,76	0,12
Сложный раствор		0,84	0,7	0,87	8,95	10,42	0,098
Жесткий пенополиуретан		1,47	0,04	0,04	0,4	0,42	0,05
Вспененный пенополиэтилен		1,34	0,044	0,047	0,3	0,33	0,02
Вспененный пенополиэтилен		1,34	0,042	0,045	0,38	0,41	0,02
Бетон ячеистый		0,84	0,069	0,074	1,01	1,08	0,28
Жесткий пенополиуретан		1,47	0,041	0,041	0,53	0,55	0,05
Пеностекло		0,84	0,06	0,06	0,8	0,8
Бетон ячеистый		0,84	0,09	0,01	1,41	1,48	0,26
Вермикулитобетон		0,84	0,11	0,13	1,94	2,29	0,19
Бетон ячеистый		0,84	0,11	0,13	1,84	2,1	0,23
Жесткий пенополиуретан		1,47	0,05	0,05	0,67	0,7	0,05

 

 

Приложение 3