Диплом 2015 (Противодымная защита современного высотного здания), страница 2

При пожарах в закрытых помещениях для удаления продуктов горения и введения сил и средств приходится вскрывать ограждающие конструкции. Пожары в этом случае приобретают затяжной характер и наносят значительный ущерб. Дымоудаляющие устройства из помещений в подвальных и цокольных этажах могут обеспечить незадымляемость здания только в сочетании с другими конструктивными и объемно-планировочными решениями, направленными на изоляцию этих помещений от вышележащих этажей. Низкая эффективность дымоудаляющих устройств из подвальных и цокольных этажей является следствием невысоких значений среднеобъемных температур. Невысокий уровень температур в свою очередь является следствием слабого газообмена и недостатка кислорода.

Для предотвращения задымления через проходки инженерного оборудования и электрооборудования зазоры между коммуникациями должны заделываться наглухо строительным раствором или мастикой из несгораемых материалов. Вопрос об уменьшении газопроницаемости проходок электрических кабелей особенно актуален для кабельных помещений тепловых и атомных электростанций. Его решению посвящен целый ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок ВНИИПО, ВНИИКП и других институтов.

Причиной задымления зданий часто являются пожары в мусоропроводах. Для уменьшения пожарной опасности мусоропроводов нормативными и методическими документами предусматривается ряд требований к огнестойкости ограждающих конструкций и дверей мусоросборной камеры. Ствол мусоропровода должен изготовляться из несгораемых материалов. Другие требования к элементам мусоропровода сводятся к уменьшению газодымопроницаемости ствола и загрузочных клапанов. Для улучшения проветривания ствола мусоропровода в обычных условиях и дымоудаления при пожаре (загорании) в нем оголовки стволов оборудуются дефлекторами, а в некоторых случаях - механическими вентиляторами.

Повышенные требования пожарной безопасности предъявляются к лестницам и шахтам лифтов. Изоляция лестниц от помещений различного назначения на этажах здания достигается их размещением в лестничных клетках. Огнестойкость стен лестничных клеток устанавливается в зависимости от требуемой степени огнестойкости здания. Во внутренних стенах лестничных клеток не допускается устройство каких-либо проемов, кроме дверных. Дверные проемы должны защищаться глухими самозакрывающимися дверями с уплотнением в притворах. В настоящее время проводится работа по нормированию дымопроницаемости дверей и других ограждающих конструкций. Двери, устанавливаемые в проемах лестничных клеток, должны иметь удельную характеристику гидравлического сопротивления не менее 5000 1/кг. Лестничные клетки должны иметь естественное освещение. Если освещение лестничной клетки выполнено из стеклоблоков, необходимо предусматривать открывающиеся фрамуги для проветривания лестничной клетки в случае ее задымления.

Нормативными документами регламентируются мероприятия по противодымной защите коридоров. В зависимости от степени огнестойкости здания регламентируется огнестойкость ограждающих конструкций коридора. Коридоры должны иметь естественное освещение. В производственных зданиях категорий А, Б и В высотой более 2 этажей в коридорах, не имеющих естественного освещения через световые проемы в наружных стенах, должно быть предусмотрено дымоудаление.

Существенное значение для ограничения распространения продуктов горения по зданиям имеет защита дверных и технологических проемов в ограждающих конструкциях.

1.4Активные системы противодымной зашиты

1.4.1Использование  механической  вентиляции для дымоудаления из помещений

Оборудование вентиляционной  сети  (вентиляторы,  воздуховоды, запорно-регулирующая арматура), используемой для дымоудаления должна выдерживать высокие температуры перемещаемой среды в течение заданного времени.  Это время может быть определено, исходя из пределов огнестойкости основных несущих и ограждающих конструкций, среднего времени тушения пожара в помещениях данного типа, времени эвакуации и др.  Наиболее логично выбор этого времени связывать с пределами огнестойкости конструкций.

Фактическое время,  в  течение которого оборудование может выдерживать воздействие высоких температур,  определяется экспериментально. Исследования, проведенные в ВИПТШ, показали, что центробежные вентиляторы обычного исполнения способны перемещать газы с температурой500-600 °C в течение часа.  В 1991 г.  во ВНИИПО проведены исследования работоспособности крышных вентиляторов в условиях  высоких температур.  Они показали,  что крышные вентиляторы ВКР-6,3 и ВКР-8,  выполненные на одном валу с двигателем, способны перемещать газы с температурой около 600 °C в течение часа.

Требования к  сетям  вентиляторов  дымоудаления  заключаются в следующем: воздуховоды должны быть плотными (класса П); шахты должны  быть выполнены из негорючих материалов и иметь предел огнестойкости 0,75 ч.;  клапаны должны быть выполнены из негорючих материалов,  иметь предел огнестойкости не менее 0,5 ч. Допускается применение клапанов с ненормируемым пределом огнестойкости  для  систем, обслуживающих одно помещение.  Управление клапанами должно быть автоматическим, дистанционным и ручным или автоматическим и ручным[7].

Вентиляторы систем дымоудаления следует  размещать в отдельных помещениях от вентиляторов других систем. Допускается устанавливать вентиляторы на  кровле  и  снаружи здания кроме районов с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °Cи ниже[5].

1.4.2 Использование систем технологической илиобщеобменной вентиляции для дымоудаления из помещений

Часто системы  естественного  воздухообмена оказываются недостаточными для того,  чтобы обеспечить требуемый условиями технологии  воздухообмен или поддерживать соответствующий микроклимат.  В этих случаях устраиваются системы  механической  технологической или общеобменной вентиляции,  а иногда – системы кондиционирования.

В качестве примера производственных зданий с мощными системами технологической вентиляции можно назвать химические заводы, многоэтажные наземные и подземные гаражи,  сооружения  метрополитенов  и др.  Системами кондиционирования оборудуются щиты управления тепловыми и атомными электростанциями, помещения вычислительных центров, помещения производств электроники и др.

За рубежом механические системы технологической,  общеобменной вентиляции и кондиционирования широко используются  для  дымоудаления.  Часто используются системы, работающие в одном режиме в условиях нормальной эксплуатации,  и в другом, форсированном, при пожаре. Действующие в нашей стране нормативные документы допускают возможность использования механической вентиляции технологического или общеобменного назначения для противодымной защиты. Преимущества такого подхода с экономической точки зрения очевидны: создание специальной системы противодымной защиты,  как и создание  любой  другой системы противопожарной защиты,  связано с дополнительными затратами. Есть преимущества и технического характера. Системы, предназначенные для технологических нужд или обеспечения нормального микроклимата,  используются постоянно.  Вероятность их нормальной  работы при пожаре существенно выше,  чем вероятность срабатывания системы, функционирующей в режиме ожидания.

Для того чтобы  применение  технологической  или  общеобменной вентиляции для противодымной защиты не стало причиной распространения пожара в другие помещения здания,  необходимо  соблюдение  ряда требований. Очевидно, что вентиляционные каналы и инженерное оборудование систем должно отвечать тем же требованиям,  что и соответствующие части систем противодымной защиты. Следует учитывать и возможность наличия горючих отложений в  каналах  технологической  или общеобменной вентиляции.

Практическим примером использования технологической вентиляции для  противодымной защиты может служить восьмиярусная подземная автостоянка на 1 800 автомобилей в Москве на пересечении пр.  Мира  и ул.  Эйзенштейна. Автостоянка оборудована системами приточной и вытяжной вентиляции производительностью 480 000 м³/ч. При возникновении  пожара  на одном из ярусов вытяжные отверстия вытяжной системы перекрываются на всех ярусах,  кроме того, на котором возник пожар. Вытяжная  вентиляция полностью переключается на режим дымоудаления из горящего помещения.  Приточные вентиляционные  системы  начинают подавать воздух не в ярусы, как в режиме нормальной эксплуатации, а на пути эвакуации для создания в них избыточного давления  воздуха.

1.4.3 Импульсная противодымная вентиляция

Наряду с классической системой дымоудаления с использованием воздуховодов существует импульсная или струйная система дымоудаления.

Импульсные системы дымоудаления применяются в Великобритании, Германии, Португалии, Корее, Китае и других странах, как правило, на таких объектах как автотранспортные и железнодорожные тоннели, метрополитен и в автостоянках.

В нашей стране подобные системы распространения пока не получили по ряду причин методологического и нормативного характера (отсутствие сертификатов на оборудование импульсной противодымной вентиляции (ИПДВ) и отличие принципа работы ИПДВ от методов обеспечения незадымляемости помещений принятые в нашей стране).

Основное отличие импульсной противодымной вентиляции от классической системы дымоудаления заключается в отсутствии воздуховодов, т.е. продукты горения от очага пожара перемещаются к дымоприемным отверстиям вытяжных шахт за счет сообщения дополнительного импульса подпотолочному слою дымовых газов рисунок 1.2 и 1.3.

Рисунок 1.2 Принципиальная схема струйной противодымной вентиляции автостоянок.

Рисунок 1.3 Принципиальная схема традиционной противодымной вентиляции автостоянок с использованием воздуховодов.

Подпотолочный слой дымовых газов перемещается посредством струйных вентиляторов. Применяются как осевые, так и радиальные вентиляторыпредставление на рисунок 1.4 и 1.5.

Рисунок 1.4 Осевой струйный Рисунок1.5 Радиальный струйный вентилятор. Вентилятор.

При использовании системы струйной вентиляции для целей противодымной защиты автостоянок закрытого типа возможно частичноедымоудаление из помещений, за счёт ограничения растекания дымовых газов по ширине автостоянки при определенных скоростях воздушных струй, выходящих из вентиляторов.

При обнаружении очага пожара пожарными извещяателями включаются струйные вентиляторы, причем возможно включение не всех вентиляторов в помещении, а лишь тех, работа которых будет препятствовать растеканию дымовых газов от очага горения и перемещать их к дымоприёмным отверстиям вытяжных шахт. Скорость воздушных струй должна быть выше скорости дымовых газов на границах вентилируемой зоны для предотвращения распространения дыма на остальную часть помещения.

Еще одним преимуществом струйной вентиляции в автостоянках закрытого типа является возможность этой системы работать в реверсивном режиме. В зависимости от того в какой части помещения возник пожар, при помощи импульсных вентиляторов продукты горения перемещаются в соответствующем направлении к дымоприёмным отверстиям вытяжных шахт, оставляя другую часть помещения незадымленной. При этом все вентиляторы быть реверсивного типа, включая приточные и вытяжные. Более подробно это проиллюстрировано на рисунках 1.6 и 1.7 .

Рисунок 1.6 схема реверсивной системы струйной вентиляции – вариант 1

Рисунок 1.7схема реверсивной системы струйной вентиляции – вариант 2

На эффективность работы импульсной противодымной вентиляции может повлиять значительное количество факторов: диаметр и скорость струи на выбросном патрубке струйного вентилятора, количество, тяга и производительность вентиляторов, геометрические параметры помещения, мощность тепловыделения при пожаре, дымообразующая способность пожарной нагрузки, размеры вытяжных отверстий и производительность вытяжных вентиляторов и др.

Для оптимизации вышеуказанных параметров, влияющих на работу системы ИПДВ, в каждом конкретном случае используются программы расчета тепломассопереноса в помещении при пожаре с учетом потоков, создаваемых струйными вентиляторами. Программы реализуют методы математического моделирования процессов тепломассопереноса на основе решения системы уравнений баланса массы, энергии и движения в форме Навье-Стокса.