ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ

Пример 1. Рассчитать площадь люков дымоудаления для промышленного бесфонарного здания длиной 88 м, шириной 32 м и высотой 10,8 м. Помещение здания имеет дверной проем высотой 2,2 м и шириной 3,5 м. Здание будет возводиться в г. Иркутске.

Согласно СНиП II-37-75 (прил. 4) примем t_н = - 38 °С, и u_в = 5 м×с^-1.

Вычислим общую площадь F_л люков дымоудаления по формуле (4), учитывая следующие параметры: коэффициент расхода открытых дверных проемов и люков дымоудаления m_п = m_л= 0,64; площадь дверных проемов F_п = 2,2 - 1,3 + + 3×3,5 = 13,36 м²; максимальная среднеобъемная температура T_ом = 973 К; температура наружного воздуха Т_н = 235 К; коэффициент безопасности K_d = 1,2; высота дверных проемов h_п = 3 м; ускорение силы тяжести g = 0,81 м×с^-2; аэродинамический коэффициент заветренного фасада здания K_з = -0,6; аэродинамический коэффициент люка дымоудаления K_л = -0,4; скорость ветра u_в = 5 м×с^-1; высота места установки люков дымоудаления Н = 10 м.

Получим:

м².

Пример 2. Рассчитать расход газов и подобрать оборудование для системы дымоудаления 16-этажного жилого дома. Высота этажа 2,7 м. Ширина квартирной двери 0,83 м, высота 2 м. Ширина створки двери в лестничную клетку 0,85 м, высота 2 м. Расчетная температура наружного воздуха минус 30 °С, скорость ветра 5 м×с^-1.

Температуру приточного воздуха вычислим по формуле (1):

К.

Плотность приточного воздуха определим по формуле (12):

r_п = = 1,32 кг×м^-3.

Расход воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор найдем по формуле (6):

G_п = 1,32×2,1×0,83×2 = 4,6 кг×с^-1.

Расход продуктов горения, удаляемых из поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):

G_д = 1,1×4,6 + 0 = 5,1 кг×с^-1.

Массовый расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления вычислим по формуле (17):

G_ошд = 5,1 + 2,7 (16 – 1)×0,11 = 9,6 кг×с^-1.

Среднюю плотность продуктов горения в шахте дымоудаления при температуре дыма 115 °С определим по формуле (12):

r_с = = 0,910 кг×м^-3.

Объемный расход газов, перемещаемых вентилятором дымоудаления, вычислим по формуле (23):

Q_вд = = 10,5 м³×с^-1 = 38000 м³×ч^-1.

Плотность продуктов горения у клапана дымоудаления при температуре дыма 300 °С найдем по формуле (12):

r_д = = 0,616 кг×м^-3.

Выберем клапан дымоудаления с площадью проходного сечения 0,5 м². Скорость газов в этом клапане определим по формуле (14):

u_д = = 16,6 м×с^-1.

Потерю давления в клапане дымоудаления вычислим по формуле (13):

DР_кд = 1,5 = 127,3 Па.

Принимая площадь поперечного сечения шахты дымоудаления равной 1 м², рассчитаем по формуле (42) скорость газов е шахте:

u_ш = = 8,1 м×с^-1.

Потерю давления в шахте дымоудаления вычислим по формуле (18), принимая величину относительной шероховатости стенки шахты не превышающей 15 мм:

Па.

Потерю давления в обвязке вентилятора дымоудаления вычислим для сети, схема которой показана на рис. 4. Данная сеть включает в себя составное колено (x₂ = 1), конфузор (x_к = 0,058), выхлопной конфузор (x_к + x_в = 0,058 + 1). Потеря давления в сети равна

Рис. 4. Схема сети воздуховода вентилятора дымоудаления

Требуемое давление вентилятора дымоудаления вычислим по формуле (19):

Р_вд = 127,3 + 68,9 + 721,7 + 2,44 = 294,8 Па = 94,3 кг×м^-2.

По каталогу выберем радиальный вентилятор Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 16 с^-1 двигателем мощностью 18 кВт.

Пример 3. Рассчитать требуемые подачу и давление воздуха и подобрать вентиляционное оборудование, обеспечивающее подпор воздуха в лестничной клетке с естественным освещением для 16-этажного жилого дома.

Параметры наружного воздуха, высота этажа здания, размеры дверных проемов квартиры и лестничной клетки такие же, как в примере 2.

Уровень первого этажа здания на 1,5 м выше уровня входа в здание. Входные двери в здание двойные, площадь их проема 2,2 м². Лестничная клетка имеет рассечку между 8 и 9 этажом, переход между зонами лестничной клетки - по балкону, дверные проемы на переход имеют остекление. Лестничная клетка на каждом этаже имеет остекленные оконные проемы площадью 1,5 м² с удельной воздухопроницаемостью 0,00237 кг×с^-1×м^-2×Па^-0,5 и двери, площадь щелей которых равна 0,024 м².

Плотность наружного воздуха вычислим по формуле (12):

r_н = = 1,45 кг×м^-3.

Значения наружного давления по высоте здания определим по формуле (24):

Р_i,н = -h_i,д(1,45 – 1,20) + 0,8 ;

Р_i,з = -h_i,д(1,45 – 1,20) + 0,6 .

Результаты вычислений представлены в табл. 1 (3, 4, 5-я графы).

Плотность приточного воздуха вычислим по формуле (12) по его температуре:

r_п = = 1,32 кг×м^-3.

Таблица 1

Результаты расчета давления снаружи здания, расхода и скорости движения воздуха в лестничной клетке

Давление на первом этаже здания рассчитаем по формуле (25):

Р_лк,1 = 7,64 + 2,44 = 14,74 Па,

результат запишем в графу 6 табл. 1.

Расход воздуха через открытые входные двери тамбура здания найдем по формуле (26):

кг×с^-1.

Расход воздуха через закрытые двери лестничной клетки вычислим по формуле (32):

G_ш,i = 0,8×0,024

и занесем в графу 7 табл. 1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки определим по формуле (33):

G_о,i = 0,00237×1,5

и занесем в графу 8.

Общий расход воздуха по лестничной клетке в пределах этажа вычислим по формулам (30), (31):

G_лк,i = 4,6 + 3,39 + 0,02 = 13,2 кг×с^-1.

Результаты вычислений занесем в графу 9 табл. 1.

Расчетную скорость движения воздуха по шахте лестничной клетки определим по формуле (29):

u_лк,i = = 0,769 м×с^-1.

Результаты расчетов занесем в графу 10 табл. 1.

Величину избыточного давления в лестничной клетке рассчитаем по формуле (28):

Р_лк,i = Р_{лк,i – 1} + 60

Результаты расчетов занесем в графу 6 табл. 1.

Расчеты закончим для уровня 8-го этажа, так как между 8 и 9 этажом имеется рассечка. Для верхней зоны лестничной клетки (9-16 этажи) примем открытыми двери на наружный переход и на 9-й этаж.

Определим давление внизу верхней зоны по формуле (25):

Р_лк,9 = -44,33 + 2,44 = -37,23 Па.

Результат запишем в графу 6 табл. 1.

Расходы воздуха через открытые двери на наружный переход и на 9-й этаж определим по формулам (26) и (6):

G_пер = 0,64×2×0,9 = 10,66 кг×с^-1,

G_п,д = G_п = 4,62 кг×с^-1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки на 9-м этаже рассчитаем по формуле (33):

G_о,9 = 0,00237×1,5 = 0,020 кг-с^-1.

Последнее значение занесем в графу 8 табл. 1.

Расход воздуха по лестничной клетке с 10-го на 9-й этаж определим по формуле (30):

G_лк,9 = 10,66 + 4,6 + 0,02 = 15,28 кг×с^-1.

Две последние величины занесем соответственно в графы 7 и 9 табл. 1. Дальнейшие вычисления проводим по тем же формулам и в той же последовательности, в какой выполняли расчеты для 2-8-го этажей. Результаты всех расчетов представлены в табл. 1.

Требуемые объемные расходы воздуха, попеваемого в нижнюю и верхнюю зоны лестничной клетки, найдем по формулам (37) и (40):

Q_лк,вз = 12,8 м³×с^-1 = 46130 м³×ч^-1;

Q_лк,нз = = 12,3 м³×с^-1 = 44250 м³×ч^-1.

Требуемое давление вентилятора, подающего воздух в нижнюю зону, вычислим по формуле (36). Наружное давление на уровне воздухозабора, расположенного на отметке 53 м, вычислим по формуле (24):

Р_вз = -53×9,81 - (1,45 - 1,2) - 0,6 = 140,9 Па.

Рис. 5. Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в первую зону лестничной клетки:

1 - жалюзийная решетка; 2 - вентилятор; 3 - канал для подачи воздуха; 4 - регулирующая заслонка

Потерю давления в сети вентилятора вычислим с учетом ее схемы (рис. 5). Представленная сеть включает в себя декоративную решетку, занимающую менее 20% площади отверстия (x= 1,6), переход от конуса к цилиндру (x = 0,2), цилиндрическое составное колено к вентилятору (x =0,2), диффузор за радиальным вентилятором (x = 0,7), шахту высотой в восемь этажей (x = 0,05), колено в шахте (x = 1,5), поворотный клапан (x = 2). Потеря давления в этой сети составит:

Потерю давления в поворотном клапане площадью 1 м², установленном в оголовке стены нижней зоны лестничной клетки, вычислим по формуле (13):

Па.

Потерю давления в канале, подающем воздух, определим по формуле (41):

Па.

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в нижнюю зону лестничной клетки составит

Р_внз = 207,7 - (-140,9) + 927,7 + 219,4 + 118,5 = 1614,2 Па = 164,6 кг×м^-2.

Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в верхнюю зону, показана на рис. 6. В отличие от схемы, представленной на рис. 5, здесь отсутствует подающий канал. С учетом этого и величины подачи в верхнюю зону лестничной клетки 12,8 м³×с^-1 вычислим потери давления в сети вентилятора верхней зоны:

Потерю давления в поворотном клапане площадью 1 м², установленном в покрытии лестничной клетки, определим по формуле (13):

Па.

Рис. 6. Схема сети воздуховода вентилятора, подающего воздух в верхнюю зону лестничной клетки:

1 - жалюзийная решетка; 2 - вентилятор; 3 - регулирующая заслонка; 4 - объем лестничной клетки или шахты лифтов

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в верхнюю зону лестничной клетки составляет:

Р_ввз = 218,8 - (-140,9) + 826,4 + 237,6 = 1423,7 Па = 145,1 кг×м^-2.

Исходя из полученных результатов, выбираем одинаковые (с целью унификации) вентиляторы Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 19 с^-1 и электродвигателями мощностью 27 кВт.

Пример 4. Рассчитать требуемые подачу и давление воздуха и подобрать вентиляционное оборудование для создания подпора воздуха в шахте лифтов 16-этажного жилого дома. В шахте размешены пассажирский и грузопассажирский лифты. Ширина проема двери шихты для пассажирского лифта 1 м, высота 2 м; эти же параметры для грузопассажирского лифта составляют соответственно 1,2 и 2 м. Ширина щелей в притворах дверей шахты лифтов равна в среднем 0,004 м.

Параметры наружного воздуха, высота этажа здания такие же, как в примерах 2 и 3.

Давление воздуха в шахте лифтов вычислим по формуле(34), учитывая значения наружного давления для здания, приведенные в табл.1 (графа 4):

Р_шл = 7,64 + 20 = 27,64 Па.

Вычислим площадь щелей в притворах дверей шахты на одном этаже здания:

F_ш,i = (1,0×2 + 2,0×2)0,004 + (1,2×2 + 2,0×2)0,004 = 0,05 м².

Расход воздуха через щели в притворах дверей шахты лифтов на первом этаже определим по формуле (32):

G_щ,i = 0,8×0,05 = 0,438 кг×с^-1.

Результаты расчетов избыточного давления в шахте лифтов относительно заветренного фасада и расхода воздуха через щели дверей шахты приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты расчетов давления снаружи здания, избыточного давления и расхода воздуха в шахте лифтов

Утечку воздуха через машинное отделение шахты лифтов вычислим по формуле (39):

G_мл = 0,64×0,25 = 3,11 кг×с^-1.

Объемный расход воздуха на оголовке шахты лифтов вычислим по формуле (38):

= 9 м³×с^-1 = 32425 м³×ч^-1

Потерю давления в сети обвязки вентилятора подачи воздуха в шахту лифтов (рис. 4) примем равной 450 Па.

Требуемое давление вентилятора подачи воздуха в шахту лифтов определим по формуле (36):

Р_вл = 142,8 - (-140,9) + 450 = 733,7 Па = 75 кг×м^-2.

Учитывая расчетные данные, из каталога выбираем вентилятор Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 13,5 с^-1 и электродвигателем мощностью 10 кВт.

Пример 5. Рассчитать расход газов в системе дымоудаления 16-этажного здания управления. Высота этажа здания 3,6 м. Площадь большинства рабочих помещений не превышает 36 м². В каждом помещении имеются два окна площадью 6 м² каждое и дверной проем высотой 2,2 м и шириной 1 м. Помещения оборудованы приточной общеобменной вентиляцией, обеспечивающей трехкратный обмен воздуха в течение часа. Поэтажный коридор длиной 60 м разделен на отсеки перегородкой с дверью. Высота дверных проемов в перегородках, отделяющих лестничную клетку с подпором воздуха от первого отсека коридора и отсеки коридора друг от друга, 2,2 м, ширина 1 м.

Средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки составляет минус 30 °С, скорость ветра 5 м×с^-1. В здании поддерживается температура, равная 20 °С.

Вычислим объем рабочего помещения:

V = 36×3,6 = 129,6 м³.

Фактор проемности помещения определим по формуле (3) с учетом открытых дверного и оконных проемов:

П = = 39,4%.

Пользуясь номограммой (рис. 1), найдем, что в помещении объемом 129,6 м и высотой 10 м максимальная средне - объемная температура при пожаре составит t_ом = -760 °С.

С помощью рис. 2 и 3 определим для помещения высотой 3,6 м отношение t_ом/t_м10 и поправку на среднеобъемную температуру Dt:

t_ом/t_м10 = 1,2; Dt = 0.

Максимальную среднеобъемную температуру при пожаре в рабочем помещении вычислим по формуле (2):

t_ом = 760×[1,2 + 0] = 912 °С;

Т_ом = 1185 К.

Температуру продуктов горения, выходящих из помещения очага пожара в поэтажный коридор, найдем по формуле (11):

Т_ок = 0,65×1185 = 770 К.

Среднюю скорость воздуха в дверном проеме между поэтажным коридором и лестничной клеткой с подпором воздуха, предотвращающую поступление в нее дыма, определим по формуле (5):

u_п = (0,46 - 0,09 ) = 2 м×с^-1.

Температуру приточного воздуха рассчитаем по формуле(1):

Т = = 268 К.

Плотность приточного воздуха вычислим по формуле (12):

r_п = = 1,32 кг×м^-3.

Расход приточного воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор определим по формуле (6):

G_п = 1,32×2,2×1×2 = 5,8 кг×с^-1.

Расход воздуха приточной системы общеобменной вентиляции вычислим по формуле (8):

G_ов = = 0,13 кг×с^-1.

Расход продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):

G_д = 1,1×5,8 + 0,13 = 6,51 кг×с^-1.

Расход продуктов горения из помещения очага пожара в поэтажный коридор найдем по формуле (9):

G₂= 0,6×1×2,2^3/2 = 1,96 кг×с^-1.

Температуру продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, вычислим по формуле (10):

Т_д= = 398 К;

t_д = 125 °С.

Плотность продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления определим по формуле (12):

r_д = = 0,887 кг×м^-3.

Скорость продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления рассчитаем по формуле (14), принимая площадь отверстия клапана равной 0,5 м²,

u_д = = 14,7 м×с^-1.

Среднюю температуру продуктов горения по высоте шахты дымоудаления вычислим по формуле (15):

t_c = 20 + (125 - 20) = 45 °С.

Плотность продуктов горения при температуре 45 °С найдем по формуле (12):

r_с = = 1,11 кг×м^-3.

Расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления определим по формуле (17): ₁

G_ошд = 6,51 + 3,6(16 - 1)×0,11 = 12,45 кг×с^-1.

Среднюю скорость газов в шахте дымоудаления рассчитаем по формуле (42), принимая площадь ее внутреннего поперечного сечения равной 1 м²:

u_ш = = 8,54 м×с^-1.

Потерю давления в шахте дымоудаления найдем по формуле (18):

DР_шд = [(6,51²(16–1) + 6,51×0,11×3,6(16-1)² + 1/3×0,11²×3,6²×(16-1)³] = 450 Па.

Потерю давления в отверстии клапана дымоудаления с учетом аэродинамического сопротивления клапана и поворота потока вычислим по формуле (13):

DР_кд = 1,5 = 143,7 Па.

Эквивалентную площадь проемов, отделяющих лестничную клетку с подпором от объема второго отсека коридора, определим по формуле (21):

(mf)_э = = 1,0 м².

Потерю давления в дверных проемах, отделяющих лестничную клетку от объема второго отсека коридора, вычислим по формуле (20):

DР_п = = 59 Па.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 12.1.004-76. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.

2. Инструкция по определению пожарной нагрузки в помещениях общественных зданий. - М.: ВНИИПО, 1981. - 28 с.

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

4. Стецовский М.П. Исследование теплогазообмена на этаже пожара и определение некоторых параметров для расчета вентиляционных систем противодымной защиты жилых зданий: Дис. канд. техн. наук/ МИСИ им. В.В. Куйбышева: - М., 1976.

5. Валеев Г.Н., Есин В.М., Ерофеев А.Н. Экспериментальное исследование температурных режимов в помещениях на этаже пожара. - В кн.: Огнестойкость строительных конструкций: Сб. науч. тр. М.: ВНИИПО, 1981, с. 50-57.

6. СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника. Нормы проектирования.

7. Бородавкин В.П., Валеев Г.Н., Стецовский М.П. Расчет расхода и температуры продуктов горения в шахтах дымоудаления при пожарах в 10-16-этажных жилых зданиях. - В кн.: Пожарная профилактика: Сб. тр. М.: ВНИИПО, 1981, с. 63-68.

8. Дубовик В.И., Карпов Л.И. Формула для расчета коэффициента сопротивления лестничных клеток. - В кн.: Противодымная защита многоэтажных зданий: Сб. тр. М.: ВНИИПО, 1976, с. 49-52.

9. Испытание противодымной защиты эксплуатирующегося жилого дома /Бородавкин В.П., Валеев Г.Н., Попов П.Н., Стецовский М.П. - Там же, 1978, вып. 2, с. 74-84.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

1. Общие положения

2. Исходные данные для расчета систем противодымной защиты

3. Расчет параметров вентиляционных систем противодымной защиты зданий различного назначения

4. Примеры расчетов вентиляционных систем противодымной защиты зданий

Список литературы

Поиск по сайту: