Противодымная защита при пожаре и вентиляция подземных стоянок легковых автомобилей

1.17. Расход наружного воздуха через неплотности каждой из закрытых дверей лифтовых шахт, кг/ч, опре­деляется по формуле:

, (9)

где: - длина притвора двери лифтовой шахты, м;

- разность давлений воздуха в лифтовой шахте по формуле (8).

1.18. Расход воздуха через закрытую дверь машинного отделения лифта, кг/ч:

, (10)

где: - длина притвора двери, м;

- по формуле (8).

1.19. Расход воздуха через открытую дверь лестничной клетки на этаже пожара, кг/ч:

, (11)

где: - площадь большей створки двери, м²;

- высота лестничной клетки, м;

- по формуле (3);

- коэффициент равный 0,707 при двух последовательно расположенных дверях тамбура-шлюза, и =0,58 при трех последовательно расположенных дверях одного и того же размера:

. (12)

1.20. Расход через закрытую дверь лестничной клетки:

, (13)

где: - длина притвора двери, м;

- по формуле (12).

1.21. Дымовые клапаны устанавливаются на всех вытяжных и всех приточных отверстиях систем ды­моу­да­ления и автоматически или дистанционно открываются во время пожара.

Неплотности притворов дымового клапана определяются расходом воздуха, просасываемого через зак­ры­тый клапан, кг/ч; неплотности должны приниматься по данным завода изготовителя, но расход не должен пре­вышать нормативной величины по СНиП:

, (14)

где: - площадь полотна клапана, м²;

- разность давлений газов по обе стороны клапана, Па.

Примечание. Данные о дымовых клапанах заводского изготовления и формулы для расчета расходов просасываемого воздуха через закрытый клапан приведены в приложениях 1-3 к Пособию или в каталоге фирмы SCНАКО [17].

1.22. Пуск в действие систем противодымной защиты и отключение всех вытяжных вентиляционных сис­тем должен осуществляться автоматически, дистанционно и от кнопок ручного пуска, устанавливаемых на въезде на каждый этаж автостоянки, на лестничных площадках, на этажах, в лифтовых холлах и в тамбурах-шлю­зах и на центральном пульте.

1.23. Предел огнестойкости транзитных воздуховодов и шахт дымоудаления должен быть не менее 1 ч, а клапанов не менее 0,6 ч.

Огнестойкость вентиляторов дымоудаления должна быть не менее 1 ч, при температуре газов 600 °С.

1.24. Приточный воздух при пожаре выпускается в защищаемые сооружения (лифтовые шахты и др.) через автоматически открывающиеся дымовые клапаны. Данные о дымовых клапанах приведены в приложениях 1 и 3 к Пособию.

1.25. Вытяжные и приточные системы дымозащиты согласно СНиП должны монтироваться из воз­ду­хо­во­дов класса II (плотные) и снабжаться при необходимости компенсаторами линейного удлинения при наг­ревании.

1.26. Помещения, имеющие автоматическую установку пожаротушения и (или) автоматическую по­жар­ную сигнализацию должны быть оборудованы дистанционными устройствами управления пожаротушением, раз­ме­щенными вне обслуживаемых ими помещений (СНиП п.9.4).

Пример 1. Противодымная защита подземной 5-ти этажной стоянки легковых автомобилей на 125 мест (рис.2). Площадь каждого этажа стоянки 1200 м², высота от пола до пола 2,8 м, свободная высота 2,5 м. Стоянка рас­положена в Москве. Имеется короткий пандус (N 1) для въезда автомобилей на первый подземный этаж и два изолированных пандуса для въезда на 2-ой и 3-ий этажи (пандус N 2), а на 4-ый и 5-ый этажи - пандус N 3; два пассажирских лифта и две лестничные клетки. Принято, что пожар произошел на самом нижнем 5-ом этаже, где загорелся один автомобиль. Между 3-им и 4-ым этажами стоянка разделена огнестойким перекрытием.

Решение. 1. Каждый этаж стоянки автомобилей (рис.3) делим на две дымовых зоны 600 и 500 м² (поз.Р1 и Р2) высотой 0,5 м, прокладываемым по колоннам (поз.3) на расстоянии 2,0 м от пола, образуя два "резервуара дыма" емкостью 300 и 250 м³.

2. Периметр очага пожара согласно СНиП принимается по максимальным габаритам большего из авто­мо­билей, в данном примере принимаем максимальный - 12 м. Соответствующая площадь должна обслуживаться одной группой сопел спринклерной системы пожаротушения. Расход дыма по формуле (1) равен:

кг/ч.

3. Время заполнения одного из двух резервуаров дымом рассчитываем по формуле (2):

с.

За 24 с., согласно п.1.5. 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 при сво­бод­ном от дыма втором резервуаре. По данным [15] огонь занимает всю площадь очага пожара не менее чем за 2 мин.

Примечание: Расход дыма зависит от размеров размещаемых автомобилей, для которых предназначена стоян­ка. Так для автомобилей длиной 3 м, периметр очага пожара можно принять (3+2)·2=10 м и расход дыма:

кг/ч.

При этом время заполнения резервуара дымом будет равно 50 с, а обоих резервуаров 100 с - при 3-х м сво­бодной высоты стоянки.

4. Дальнейшие расчеты дымоудаления с помощью вытяжной вентиляции связаны с расчетом системы вытяжных воздуховодов, которые приведены во втором разделе Пособия.

Для сведения баланса по вытяжной и приточной противодымной вентиляции здесь приводятся итоги по расходам дыма из примера 2 второго раздела:

а) расход дымовых газов (с учетом подсосов через неплотности), удаляемых из помещения, равен 6,633 кг/с или 23879 кг/ч или по стандартному воздуху 19900 м³/ч,

б) воздухообмен по вытяжке при пожаре равен:

1/ч.

5. Приточная противодымная вентиляция в стоянке проектируется для создания избыточного давления воздуха, препятствующего распространению дыма по этажам, определяемого по формуле (3), Па:

Па.

6. Принято, что ворота тамбура-шлюза (рис.2, поз.10) для выезда из пятого этажа наружу, площадью 3,3·2,4=7,92 м² открыты. В них подается приточного воздуха по формуле (4):

кг/ч.

=0,58 в связи с наличием 3-х последовательно расположенных ворот или двух ворот и водяной завесы.

7. Расход воздуха через неплотности закрытых ворот в 2-х тамбурах-шлюзах (рис.2 поз.8, 9) в формуле (6) и п.1.15:

кг/ч.

Воздух в эти тамбуры-шлюзы подается только при пожаре от системы ПД2, дросселируя ее произ­во­ди­тель­ность или используя полную производительность, создавая подпор в пандусах N 2 и N 3.

8. Расход приточного воздуха через неплотности лифтов, в т.ч.:

а) расход, компенсирующий утечки через неплотности по краям двух кабин лифтов, по формуле (7):

кг/ч;

б) расход приточного воздуха через 8 закрытых дверей лифтовых шахт по формуле (9):

кг/ч;

в) через 3 наружных двери, закрытые во время пожара:

кг/ч;

г) через одну открытую дверь на этаже пожара на 50% времени:

кг/ч;

д) через закрытую дверь машинного отделения лифтов по формуле (10):

кг/ч:

е) через два тамбур-шлюза для прохода людей при пожаре:

кг/ч.

9. Всего через лифтовые шахты гаража уходит наружу воздуха:

кг/ч или 27000 м³/ч.

10. Расход приточного воздуха через открытую дверь лестничной клетки на этаже пожара, по формуле (11):

кг/ч,

а с учетом второй открытой двери тамбура-шлюза:

кг/ч.

11. Расход через четыре закрытые двери лестничной клетки при =5,6 м по формуле (13):

кг/ч.

12. Всего в лестничный узел предусмотрено подать:

кг/ч, или 26000 м³/ч.

В тамбуры-шлюзы на входе в лестничные клетки воздух подается от систем ПД5 или ПД6 - 600 кг/ч.

13. Всего по предыдущему в пандус на этаже пожара предусмотрено подать 79200 кг/ч или 66000 м³/ч стан­дартного воздуха.

В два других тамбура-шлюза в пандусах предусмотрено подать 3283 кг/ч или 2136 м³/ч стандартного воз­духа, согласно п.7 из систем ПД1 или ПД2, всего 79200+3283=82483 кг/ч.

14. Общий расход приточного воздуха во время пожара с учетом работы приточных систем на этажах, где нет пожара, по примеру 3:

м³/ч,

что по отношению к объему здания составит:

145680 / (5·1200·2,5)=9,7 1/ч.

Вытяжная вентиляция при пожаре удаляет из здания с учетом работы одной вытяжной системы на этаже пожара, по примеру 3:

м³/ч.

Превышение притока над вытяжкой составляет:

145680-25900=119780 м³/ч, или 8,0 1/ч по всему объему стоянки.

Практически, приточный воздух будет выдавливаться через пандусы и наружные двери здания.

15. Воздушный баланс на этаже пожара.

При работающей вытяжной вентиляции удаляет с этажа пожара 25900 м³/ч.

Приток поступает через открытую дверь лестничной клетки или через открытую дверь пожарного лифта; открыта одна или другая двери на 50% времени, т.е. от своей полной производительности:

- через открытую дверь пожарного лифта 17200 кг/ч или 14300 м³/ч;

- через открытую дверь лестничной клетки 27547·0,5/1,2=11430 м³/ч.

Баланс: =-19900-6000+14300=-11600 м³/ч

или -11600/1200·2,5=-3,87 1/ч.

Разряжение в помещении этажа пожара можно регулировать открытием дверей лифтовой шахты или лестничной клетки.

16. Согласно приведенным расчетам для противодымной защиты стоянки легковых автомобилей следует предусмотреть:

а) системы ВД1 и ВД2 - вытяжные для удаления дыма из "резервуаров дыма", сначала - под которым произошел пожар, а затем и из второго. Производительность каждой из систем: 23879/0,524=45570 м³/ч. Температура дыма 400 °С.

б) системы ПД1 и ПД2 - приточные производительностью по 1,05·66000=69300 м³/ч, предназначены для подачи воздуха в пандус, сообщающийся с этажом пожара, и в тамбуры-шлюзы в этом и 2-х других пандусах. Вен­ти­ляторы системы сблокированы между собой (см. рис.1) и при выходе из строя одного вентилятора авто­ма­ти­чески включается второй, но при необходимости могут работать оба вентилятора одновременно.

в) системы ПД3 и ПД4 - предназначены для подачи воздуха в лифтовой узел: 27000·1,05²=28350 м³/ч. В пожар­ный лифт N 2 необходимо предусмотреть подачу:

=17200+0,5·7200+2300·2/3+920/2+300=24590 кг/ч или 20500м³/ч,

а в лифт N 1: 27000-20500=6500 м³/ч.

г) системы ПД5 и ПД6 предусмотрены для подачи воздуха в лестничные клетки, производительность каждой 1,05·26000=27300 м³/ч. Работает одна из 2-х систем. Системы сблокированы между собой для взаимо­за­меняемости.

Раздел 2. Расчет систем дымоудаления

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

, (15)

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 или по таблице 1, при скоростном давлении, Па;

- 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).

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

, (16)

где: - периметр притвора дымовых клапанов, м, по приложениям 1-3;

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

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

, (17)

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

2.4. По общему расходу дыма и воздуха , кг/ч по формуле (15) определяется потеря дав­ления на общем участке от обоих резервуаров и находится разрежение перед вентилятором , Па.

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

, (18)

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

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

2.6. Общий расход газов перед вентилятором, кг/с

, (19)

и их плотность

. (20)

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

, (21)

где: - по формуле (15);

- потери давления при выбросе газов наружу, рассчитываемые по аналогии с формулой (15), при плотности газов, рассчитанной по формуле (20).

2.7. Естественное давление за счет разности удельных весов наружного воздуха и газов Па, опре­де­ляется для теплого периода года (параметры Б) по формуле (22) и учитывается со знаком минус:

, (22)

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.

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

, (23)

где: и - по формулам (21) и (22).

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

(24)

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

, (25)

2.10. Удаление дыма должно производиться радиальными вентиляторами, пригодными для работы в те­че­ние времени, необходимого для эвакуации людей, но не менее 1 часа. Специальных вентиляторов для ды­моу­да­ления, работающих при температуре газов 600 °С, промышленность нашей страны не производит. Поэтому пока рекомендуется пользоваться вентиляторами фирмы "Deutsche Babkok, A.G." [11], или осевые вентиляторы фирмы "WOODS" (Англия), способные работать 1,5 ч при =600 °С, [15] или другими зарубежными фирмами. Сле­дует предусматривать жесткое соединение вентиляторов с воздуховодами или заказывать мягкое сое­ди­не­ние из несгораемого материала.

Таблица 1

Потери давления на трение Скоростное давление в воздуховоде или шахте, Па

Удельные потери давления на трение кг/м² в воздуховодах поперечным сечениям, м²

0,25

0,35

0,5

0,7

30

0,1

0,09

0,06

0,06

40

0,13

0,11

0,08

0,07

50

0,16

0,14

0,10

0,09

60