Системы дымоудаления – эффективное «управление» дымом при пожаре

L. Ferrari

Противодымная защита при пожаре

Принято считать, что при пожаре люди гибнут главным образом от высоких температур или открытого огня. Но статистика показывает обратное: смерть возникает чаще всего от отравления угарным газом и другими ядовитыми продуктами горения. Следовательно, в защите здоровья граждан при пожаре основным фактором риска следует рассматривать именно дым.

Вентиляция помещения, где возник пожар, зачастую играет определяющую роль: когда объем поступающего свежего воздуха более или менее соответствует количеству необходимого для горения окислителя, скорость горения наивысшая, а отсюда наивысшая теплопроизводительность при минимальных теплопотерях. Меньший приток воздуха сокращает объем выделяемого тепла, больший – увеличивает теплопотери. Полное отсутствие вентиляции – практически полная гарантия от возгорания, если, конечно, в воздухе не будет окисляющих веществ.

Скорость горения связана с вентиляцией напрямую, и в фазе неконтролируемого пожара она практически постоянна, в частности, от поверхностного пробоя до точки наивысшей температуры. Расчеты, подтверждаемые проведенными экспериментами, показывают, что скорость горения примерно пропорциональна количеству приточного воздуха и не имеет сколько нибудь существенной зависимости от количества, пористости и формы горючего вещества.

Таким образом, можно утверждать, что горение зависит от вентиляции (либо регулируется ею). Однако в отдельных случаях горение не определяется количеством приточного воздуха и находится в зависимости от свойств горючих слоев, и тогда скорость горения зависит от количества, пористости и формы горючего вещества.

Рисунок 1. (подробнее) а – на графике хорошо видно, что уже в начале пожара при отсутствии систем противодымной защиты объем дымовых газов быстро достигает критической отметки; б – при наличии системы отвода дымовых газов объем дыма в газовой среде существенно ниже и не превышает безопасных значений на всем протяжении пожара

Рисунок 2. Вытяжная башня

Газовая среда при пожаре

Ядовитые вещества из состава продуктов горения действуют суммарно, т. е. в виде достаточно обширной и неустойчивой смеси газов, паров, аэрозолей и твердых частиц, которые в массе очень часто более ядовиты, чем в отдельности (происходит так называемая синергия компонентов смеси), и приводят к гибели гораздо быстрее.

Состав газовой среды при пожаре определяется не только сжигаемыми веществами, но и ходом горения, количеством приточного кислорода, температурой и множеством иных факторов. При этом, наряду с природой и концентрацией различных веществ, смертность при пожаре зависит также от ряда факторов, не имеющих к самому пожару никакого отношения: общего состояния здоровья пострадавших (например, наличия у них сердечно-сосудистых и легочных заболеваний), наличия в крови алкоголя или наркотических веществ и проч. Среди ядовитых веществ продуктов горения наиболее гибельным представляется угарный газ. Многочисленные опыты показывают, что предельно допустимой для человека концентрацией СО в воздухе является уровень 1 000 ppm* (ppm – число частиц на миллион) в течение 60 минут.

Помимо угарного газа, летальный исход может вызвать синильная кислота, образующаяся от сгорания различных азотосодержащих веществ (шерсти, шелка, нейлона, полиуретана и т. п.). Наряду с указанным химическим воздействием смеси газа и взвешенных частиц, крайне отрицательное воздействие дыма выражается также в уменьшении видимости, в том числе до нулевого уровня. Дым и, в частности, соляная кислота оказывает раздражающее, слезоточивое действие, а фторводородная кислота вызывает помутнение роговицы глаза и т. п.

В конечном итоге все это ведет к тому, что люди не могут вовремя покинуть место пожара и рискуют подвергнуться воздействию летальной концентрации токсичных веществ.

Рисунок 3. Функциональная схема системы противодымной защиты типа «сэндвич». Давление в помещении, где возник очаг возгорания, понижается (L), а на соседних этажах повышается (Н)

Защитные меры в случае возникновения пожара

В силу всего вышесказанного помимо мероприятий, призванных предотвратить и минимизировать опасность возгорания, составной частью мер пожарной безопасности является наличие и работоспособность систем раннего обнаружения опасных ситуаций, способных локализовать возгорание и не дать ему выйти из фазы возгорания либо продлить эту фазу насколько возможно и оттянуть переход в фазу развитого пожара. Это дает возможность эвакуировать из зоны пожара людей и имущество, а также организовать тушение пожара. Таким образом, уже на стадии проектирования с учетом факторов риска конкретного объекта необходимо предусмотреть системы активной безопасности, такие как:

• датчики обнаружения дыма, температурные датчики, системы обнаружения огня, газа;

• системы аварийной сигнализации;

• системы ручного и/или автоматического пожаротушения;

• интегрированные или выделенные системы вентиляции и системы пассивной защиты;

• применение вместо горючих и легковоспламеняющихся материалов только пожаробезопасных материалов;

• защита строительных конструкций огнестойкими материалами с целью максимально продлить период функциональной целостности здания с момента возгорания до момента обрушения с целью обеспечить эвакуацию людей и организовать тушение пожара силами специализированных подразделений;

• сегментация зон риска для предотвращения распространения огня;

• естественный отвод дыма и тепла.

Обе системы безопасности, активная и пассивная, взаимодополняемы. Только их сочетание обеспечивает высокий уровень пожарной безопасности.

Следует также учитывать, что все применяемые системы безопасности должны жестко координироваться между собой во избежание несогласованности спасательных мероприятий.

Рисунок 4. (подробнее) Система воздухообработки реверсивного типа: а – в штатном режиме работает как обычная воздушная система с удалением части возвратного воздуха и подмешиванием остального к сменному приточному воздуху; б – в нештатной ситуации, например при пожаре, наружный воздух может подаваться как через подающий канал, так и через воздухозаборный

Пассивная защита

Наиболее серьезной, с точки зрения пожаробезопасности, для систем кондиционирования и вентиляции представляется возможность распространения дыма и огня из одного помещения в другое. Если в какой-либо точке здания возникает пожар, ничто не мешает ему по воздуховодам системы кондиционирования перебраться в другую точку.

Больше того, вентиляционная сеть идеальна для распространения пожара, поскольку дым и огонь могут, помимо прочего, выходить и через неплотные соединения каналов. Следовательно, при организации защиты сетей кондиционирования и вентиляции особого внимания требуют два аспекта: во-первых, пассивные барьеры в самих каналах и, во-вторых, защита участков, относящихся к категории наиболее пожароопасных, на всем их протяжении.

Участки прохождения каналов закрываются таким образом, чтобы предохранить их от воздействия вибраций и температурного расширения коробки здания. Проходы в штатном режиме, естественно, открыты.

Среди основных мер защиты каналов от возгорания и распространения огня можно выделить следующие:

1) Установка огнезащитных перегородок в вентиляционных сетях механического типа.

2) Установка противопожарных (огнезадерживающих) клапанов на участках входа и выхода каналов из помещения. В этих случаях можно использовать саморасширяющиеся материалы, которые в случае возгорания образуют непроницаемую теплоизоляционную пену.

3) Установка противопожарных затворов в технических коробах, где проложены вентиляционные каналы.

4) Использование огнеупорных материалов для изготовления самих вентиляционных каналов.

Пассивная защита обеспечивается закрыванием противопожарных клапанов по сигналу о возгорании. И наоборот, если в здании предусмотрена система противодымной защиты, специальные меры позволяют обойтись без огнезащитных заслонок при наличии дымозащитных барьеров между отдельными помещениями здания.

Активная защита

В свете указанных факторов риска в последнее время все большее внимание уделяется противопожарной защите именно систем вентиляции и кондиционирования, не без оснований считающихся главными виновниками распространения пожара. Вообще говоря, ни в одном из действующих технических регламентов не делается особого различия между аэрацией и вентиляцией и не дается никаких определений. Но из контекста и логического анализа проблемы можно сформулировать основные функции, присущие противодымной вентиляции:

• Удаление дыма и тепла при возгорании, продление периода жизнепригодности помещений, уменьшение теплового воздействия на структуру здания, облегчение тушения пожара, использование в некоторых случаях пожаробезопасных материалов.

• Предотвращение образования опасных смесей воздуха, легко воспламеняемых газов или паров в концентрациях, превышающих порог возгораемости, для таких категорий помещений, как автомастерские, теплостанции, холодильные станции, кухни, склады хранения, где возможно наличие пыли, хранилища сыпучих материалов, помещения, отведенные для зарядки аккумуляторных батарей и т. п.

При этом на сегодня в Италии не существует ни нормативной базы, предписывающей использование систем противодымной защиты, ни регламентов, которые бы давали соответствующие технические параметры, все чаще можно встретить динамические системы дымоудаления, устроенные по примеру французских desenfumage – такие системы вентиляции могут работать, в том числе и при пожаре, и обеспечивать как приточный воздух, так и дымоудаление, а также зонирование потоков. Никого сегодня уже не нужно убеждать, что борьба с пожаром должна вестись всеми возможными средствами, так что и противодымная защита при пожаре выходит на первый план.

Распространение дыма

Распространение дыма в помещениях определяется множеством различных взаимосвязанных факторов, среди которых необходимо выделить:

• эффект дымовой трубы;

• рост давления как прямое следствие возгорания;

• тепловое расширение;

• воздействие ветра.

Эффект дымовой трубы

Когда температура внутри здания отличается от наружной, разность давлений между внешней и внутренней средами будет всегда пропорциональна температурному градиенту и расстоянию между контрольной точкой и точкой, взятой в качестве нейтральной линии, которая при наличии симметрии и отсутствии системы механической вентиляции совпадает с линией верхней части здания. Это явление, получившее название «эффект камина (эффект дымовой трубы)», тем больше, чем больше разность температур внутри и снаружи здания и чем выше само здание. Данный феномен существует и зимой, и летом, хотя в летний период эффект все-таки меньше в силу меньшего градиента температур.

Рост давления

Поскольку температура дыма всегда выше температуры воздуха в помещении, дым в силу своей меньшей плотности поднимается вверх, оказывая при этом на окружающие стены давление, определяемое его температурой и расстоянием от нейтральной линии, которая в этом случае становится линией равного гидростатического давления в очаге возгорания и остальных помещениях.

В силу роста давления, обусловленного температурой возгорания, дым пожара перемещается от потолочного перекрытия загоревшегося помещения на верхние этажи и/или в смежные помещения (но всегда через верх).

Тепловое расширение

Более высокая температура дыма по сравнению с температурой воздуха в помещении ведет к тому, что дым начинает распространяться и в силу теплового расширения. Объем дыма увеличивается в соответствии с уравнением состояния газов. При температуре дыма 700 °С и температуре воздуха в помещении 20 °С соотношение удельного объема воздуха и дыма составит 3,32. Если в загоревшемся помещении открыты двери и окна, получаемое возрастание давления Dр пренебрежимо мало. Однако оно может быть существенным, если используются непроницаемые огнезащитные заслонки.

Воздействие ветра

Воздействие ветра на здание может привести к ускорению распространения дыма в силу «эффекта дымовой трубы». Например, при скорости ветра 15 м/с давление у здания с наветренной стороны составляет порядка 120 Па.

Ветер не будет оказывать на здание никакого воздействия, если все двери и окна закрыты. Стоит только открыть или разбить хотя бы одно окно, случаются две вещи:

• с подветренной стороны отрицательный градиент давления ведет к удалению дыма из здания;

• с наветренной стороны положительный градиент способствует дальнейшему распространению дыма в здании.

Противодымная защита

Одна из основных задач любой системы противодымной защиты – локализация дыма и токсичных газов, освобождение путей эвакуации, обеспечение эвакуации граждан из здания, охваченного пожаром. Наряду с этим такая система является подспорьем пожарным в организации тушения, нераспространения огня и удалении большей части продуктов горения. На сегодня уже имеется множество зданий, где система противодымной защиты является неотъемлемой частью проекта инженерных систем: это, во-первых, все высотные сооружения, здания мест лишения свободы, больничные комплексы, торговые центры и пр., в том числе подземные сооружения и туннели. В общем и целом противодымная защита посредством механической вентиляции является основной для таких участков, как лестничные шахты, холлы, зоны безопасности, пути эвакуации. В отличие от пассивных систем, активные системы позволяют обеспечивать избыточное давление на участках (зонах или отдельных помещениях), смежных с очагом возгорания, и пониженное давление на горящем участке. В результате происходит гидродинамическое зонирование и локализация возгорания. Как было отмечено выше, в случае пожара одна из задач – освободить пути эвакуации граждан. Это означает, что безопасность путей эвакуации должна обеспечиваться на время, превышающее время самой эвакуации. Кроме этого, там, где, возможно, необходимо предусмотреть зоны безопасности с избыточным давлением, служащие укрытием как эвакуирующимся гражданам, так и работающим пожарным. Действующим регламентом и, в частности, постановлением от 30.11.83 предусмотрены вполне определенные требования для зон безопасности. В соответствии с ними, при пожаре должна обеспечиваться безопасная эвакуация людей, в том числе с внутренних лестниц, если проведенной реконструкцией здания – по причинам технического, технологического или экономического порядка – наружная пожарная лестница не предусмотрена.

Рисунок 5. В зданиях большой площади очаг возгорания дает столб горячего дыма, устремляющегося вверх к перекрытию, откуда дым частично удаляется через вытяжку Рисунок 6. Рост притока дыма приводит к возникновению зоны кавитации вблизи вытяжной системы, отчего дым начинает скапливаться на уровне перекрытия. Если дым вовремя не удалять, он охлаждается, перемешиваясь с окружающим воздухом. После чего в силу роста плотности начинает опускаться и постепенно заполняет весь объем помещения. Образуются дымовые слои различной высоты (smoke layer interface), чрезвычайно опасные, поскольку их практически невозможно контролировать

Устройства дымо- и теплоудаления

Постановлением № 21 от 25.01. 2002 устанавливаются требования к порядку монтажа устройств дымо- и тепло-удаления.

Такое оборудование должно соответствовать требованиям регламента UNI 9494, устанавливается на объектах, подлежащих противопожарной защите, и должно обеспечивать безопасность граждан и имущества в случае возникновения пожара. Система должна проходить регулярное техническое обслуживание не реже одного раза в год, а также в случае нештатных ситуаций непосредственно после них (например, после пожара). В частности, необходимо проверять, что на открывающем устройстве потери энергии не превышают 10 % от первоначального значения при настройке. Такие проверки выполняются открыванием и закрыванием дамоудаляющих устройств снаружи.

Результаты периодических проверок заносятся в специальный журнал технического обслуживания. Ответственность за ведение журнала ТО лежит на владельце здания. Устройства ДТУ приводятся в действие сжатым газом СО₂, обеспечивающим большое толкающее усилие, обеспечивающее открывание системы даже при неблагоприятных погодных условиях (снегопад, ветер и проч.). Закрывание системы осуществляется по двум точкам, что обеспечивает устойчивость системы и защищает ее от случайного открывания. Устройства дымо- и теплоудаления (ДТУ) могут оснащаться системой дистанционного управления. Это удобно там, где такие устройства располагаются в труднодоступных местах.

Внешний вид и компактность устройств ДТУ позволяет на их основе создавать световые фонари с достаточно большой полезной площадью дымоудаления. Устройства ДТУ можно устанавливать практически на любой крыше.

Для выполнения обеих задач необходимо иметь выделенную систему механической вентиляции либо, как альтернативу, возможность перевода основной системы ОВК в режим дымоудаления. Исходя из печального опыта прошлых лет, а также того, что в деле спасения человеческих жизней нет места компромиссам, на сегодня разработаны точные методики проектирования специальных систем вентиляции, предназначенных для противодымной защиты. В этой связи (особенно для высотных зданий как наиболее подверженных неконтролируемому распространению дыма при пожаре) мы хотели бы отметить ряд рекомендаций, недавно принятых ассоциациями NFPA (National Fire Protection Association – Американская ассоциация пожарной защиты) и ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха) в отношении организации систем противодымной защиты. Такие системы должны решать следующие задачи:

• Предотвратить распространение дыма из очага возгорания на другие помещения.

• Предотвратить распространение дыма в направлении основных путей эвакуации (обеспечить для эвакуирующихся безопасные пути отступления максимальной протяженности).

• Одновременно обеспечить на смежных к очагу возгорания участках приемлемую среду для персонала служб спасения и пожаротушения.

К указанным основным правилам добавлены, в частности, такие:

• Предусмотреть защищенную от дыма и пожара зону безопасности на каждом этаже здания.

• Обеспечить подпор воздуха в лестничной клетке (положительный) и лифтовой шахте (регулируемый).

• Предусмотреть огнезащитное зонирование каждого отдельного этажа.

• Предусмотреть дымозащитное зонирование каждого отдельного этажа.

• Предусмотреть возможность немедленного выключения станции обработки воздуха (UTA) с одновременным включением системы дымоудаления.

• Предусмотреть для сотрудников служб спасения и пожаротушения возможность ручного привода указанных систем на случай отключения электроснабжения и подачи сжатого воздуха, а также возможность ручного включения системы огнетушителей типа спринклер.

Из этого перечня можно понять, что задача систем противодымной защиты не столько поддерживать воздух пригодным для дыхания на загоревшемся участке, сколько обеспечить максимальную безопасность специально отведенных на случай пожара путей эвакуации людей.

Алгоритм работы систем противодымной защиты

Естественно, система противодымной защиты работает в тесной связи с системами пожаротушения, сетью аварийных датчиков и системой пожарной сигнализации, т. е. сетью электроснабжения. Функции системы противодымной защиты имеют очевидный приоритет, поскольку затрагивают весь комплекс мероприятий по обеспечению пожарной безопасности, включая работу всех устройств (сеть огнетушителей спринклер, противопожарные клапаны, аварийные выключатели, пожарные извещатели и т. п.). Наряду со статическими системами управления, которые в случае возникновения пожара просто тут же выключают все вентиляторы в здании и обеспечивают сегментацию движения дыма по каналам, наибольшей эффективностью отличаются все-таки системы динамической защиты, обеспечивающие непрерывные действия, направленные на локализацию и нераспространение пожара и последствий возгорания.

В этом случае при пожаре и, следовательно, при активном распространении дыма все вентиляторы в здании или только специально предусмотренные должны продолжить работу (в штатном или лучше в противопожарном режиме), обеспечивая создание в помещениях участков с различными параметрами подпора.

Одновременно с этим системы вентиляции могут использоваться как для удаления дыма, так и для подачи свежего воздуха и обеспечения подпора, в том числе в переменном режиме. Справедливости ради следует отметить, что реверсивное использование воздухообрабатывающих терминалов чрезвычайно усложняет всю систему, и мы рекомендуем по возможности организовать все-таки отдельную систему противодымной защиты. Нет нужды доказывать, что в случае применения выделенной системы противодымной защиты износ узлов и оборудования по сравнению с реверсивной системой минимален. Но с другой стороны такое оборудование требует дополнительной площади, обслуживается гораздо реже, что до известной степени снижает их надежность.

Система вентиляции предназначенна для дымоудаления и обеспечения подпора в лестничных клетках, есть пример такой выделенной противопожарной системы.

И наоборот, нормальной считается практика реверсивного использования станций воздухообработки для подачи свежего воздуха для создания избыточного давления на отдельных участках в рамках противопожарной системы, организованной по методу «сэндвича». В классическом понимании процесса система противодымной защиты создает пониженное давление на участке (этаже) возгорания и избыточное давление на участках (этажах) выше и ниже (система «сэндвич»).

Каждый этаж, таким образом, должен быть оборудован отдельной системой противодымной защиты. В случаях, когда предусмотрено удаление дыма через лифтовую шахту, на каждом этаже устанавливаются огнезадерживающие клапаны, которые в случае возникновения пожара на данном этаже открываются и направляют дым на крышу через лифтовую шахту. Для создания подпора в лестничных клетках, требующегося для обеспечения безопасности эвакуации, используется система терминалов подачи воздуха, распределенных по всей высоте лестничной клетки.

Система противодымной защиты

Система активной противодымной защиты строится на основе системы вытяжных вентиляторов и станции воздухообработки, обеспечивающей приток в помещение свежего воздуха в объемах, необходимых для создания избыточного давления. Объединить обе системы в единое целое – задача малоосуществимая.

Вытяжные вентиляторы

Помимо того, что они обеспечивают пониженное давление, с их помощью поддерживается и относительно низкая температура (порядка 300–400 °С). Без таких вентиляторов она поднялась бы до уровня 1 000 °С, когда только лишь в силу излучаемого тепла начинается горение практически любого материала, и всякие мероприятия по тушению пожара теряют смысл.

Кроме того, принудительная вытяжка, в отличие от статических устройств ДТУ, обеспечивает удаление, в том числе холодного дыма, который, стратифицируясь на нижних уровнях, не только чрезвычайно опасен, но и практически неустраняем любым иным способом. Пока у нас нет общеевропейского регламента (хотя европейский регламент EN 12103-3, устанавливающий технические условия и порядок испытаний вытяжных вентиляторов для удаления дыма при пожаре, уже утвержден и должен вступить в законную силу в апреле 2005 года), можно придерживаться требований регламента DIN 4102, согласно которому вентиляторы, применяемые в составе систем противодымной защиты, должны выдерживать температуру до 600 °С не менее 90 минут. По французскому регламенту вентиляторы должны быть рассчитаны на бесперебойную работу в течение 2-х часов при температуре 400 °С. На сегодня в продаже имеются вентиляторы как центробежные, так и осевые, а также вытяжные башни, которые полностью соответствуют указанным параметрам.

Конструктивно они похожи на обычные вентиляторы, только двигатели у них категории С и имеют минимальный класс электрозащиты IP 54.

При расчете мощностных характеристик вентиляторов следует учитывать, что работать им приходится с сильно нагретым газом, и в силу этого они требуют определенных поправок:

• Объемно-пропускные параметры не меняются.

• Общее давление и потребляемая мощность варьируются в зависимости от плотности жидкотекучего тела и обратно пропорциональны абсолютной температуре.

Рисунок 7. Разрез по высоте здания торгового центра: при пожаре на третьем этаже дым удаляется устройствами ДТУ под куполом галереи. При возгорании на нижних этажах в целях предотвращения распространения дыма в галерее дым удаляется по противопожарным каналам на задней стороне магазинов

Приточный воздух и системы подпора

В целом система, предназначенная для подачи приточного воздуха во время пожара, должна рассчитываться исходя из следующих соображений (характер которых тем более обязательный, чем больше площадь обслуживаемых помещений):

1. Приточный воздух, естественно чистый, должен в полном объеме поступать в здание только снаружи. Соответственно, точки воздухозабора должны располагаться на достаточном удалении от точек выброса дымовых газов.

2. Приточный воздух должен подаваться на малой скорости (примерно 1 м/с) и равномерно распределяться по всей площади помещений.

3. Приточный воздух должен поступать в помещение не сверху, а на уровне ниже вероятной границы слоя дыма (в англоязычной литературе «smoke layer interface»).

4. В целях обеспечения надежности системы станция обработки приточного воздуха должна проходить процедуру периодического технического осмотра и обслуживания.

5. Система должна быть полностью регулируемой (речь идет о пропускных объемах и параметрах подаваемого воздуха), при этом в любом случае объем приточного сменного воздуха (об./ч) должен быть меньше, чем объем отводимого дыма.

6. Автор проекта должен обязательно учитывать возможные непроизвольные последствия воздействия на систему внешних факторов, в частности, поступления свежего воздуха на участок, охваченный пожаром.

7. В целом система должна оставаться достаточно простой в конструктивном и эксплуатационном отношении, чтобы минимизировать возможность ошибки со стороны обслуживающего персонала, вызванной непониманием каких-либо моментов.

Станция воздухообработки

Система подачи воздуха при пожаре должна обеспечивать приток в объеме 6 смен/ч или 20 м³/ч на м² площади. Рекомендуется поэтому предусмотреть для систем данного типа блок-вентилятор с регулируемой скоростью через посредство байпаса либо вариатор числа оборотов двигателя вентилятора.

Все множество имеющихся технических решений можно, по сути, свести к двум основным видам:

• станция воздухообработки, специально выделенная для работы только в нештатной ситуации (при пожаре);

• станция воздухообработки реверсивного типа.

Рисунок 8. Здесь приводится схема системы противодымной защиты, в составе которой имеется блок-вентилятор с огнезадерживающим клапаном и отдельной системой вытяжки, обеспечивающей эффективное удаление дыма. В случае возникновения возгорания, например на этаже В, происходит следующее. В системе удаления дыма: 1) Клапан 2 открывается, и дым вытягивается вентилятором R. Одновременно клапан 1 открывается для притока свежего наружного воздуха. 2) Вытяжные клапаны 3, 4, 5 и 6 остаются закрытыми. 3) Люди спокойно покидают загоревшийся этаж. В системе вентиляции: 1) Огнезадерживающие клапаны 10 и 11 закрыты в целях изоляции этажа В от остального здания. 2) Огнезадерживающие заслонки 9 и 13 открыты. 3) Приточный вентилятор создает на этажах А и С избыточное давление, предотвращающее проникновение на них дыма (+). Огнезадерживающие заслонки 8 и 12 остаются закрытыми

Выделенные станции воздухообработки

В первом случае станция воздухообработки включается только в случае возникновения пожара, и приточный воздух подается и распределяется в помещении исключительно с целью обеспечения безопасности. Естественно, такая система наиболее полно отвечает требованиям пожаробезопасности.

В нормальной ситуации система отключена и только в случае возгорания запускается в автоматическом режиме посредством системы аварийного включения вместе с системой дымоудаления.

Данный метод применения отдельной системы воздухообработки в целях отвода продуктов горения имеет следующие преимущества:

• Размещение и скорость приточного воздуха легко регулируются, как отмечено в п. 1, 2 и 3 выше.

• Будучи несомненно более сложной по сравнению с обычной системой, она все равно остается достаточно простой для понимания обслуживающими сотрудниками всех категорий.

• Ручной привод можно легко вывести на пульт пожарной сигнализации.

• Весь приточный воздух можно обрабатывать согласно расчетным условиям (нагревать, охлаждать, фильтровать) и регулировать в достаточно широком диапазоне.

• Все устройства регулировки и управления в меньшей степени подвержены случайным поломкам со стороны того же персонала, поскольку применяются только в экстренных не-штатных ситуациях.

Вместе с тем будет справедливо отметить и определенные недостатки, а именно:

• Рост непроизводительной затратной части, поскольку оборудование предназначено для работы только в экстренных ситуациях.

• Повышенный риск неожиданных сбоев из-за того, что оборудование используется крайне редко.

Реверсивное оборудование

В качестве альтернативного решения могут применяться системы реверсивного типа. Но в этом случае оборудование работает непрерывно, прежде всего, в штатном стандартном режиме в качестве системы кондиционирования воздуха, а в экстренных ситуациях как система подпора воздуха путем подачи приточного воздуха. В рамках аварийных ситуаций регулировочные клапаны устанавливаются в положение, когда через станцию начинает идти только наружный воздух, и полностью исключается его подмешивание к возвратному воздуху. Если система относится к регулируемому типу (VAV – Variable Air Volume, система с переменным расходом воздуха), при возникновении пожара регулирующие клапаны полностью открываются, независимо от показания температурных датчиков. Кроме того, требуется обеспечить дополнительный приток воздуха, в том числе через возвратные воздушные каналы.

Преимущества метода:

• В отличие от специальных систем, размещение и скорость приточного воздуха здесь также регулируются, но сама система существенно усложняется за счет двойного назначения.

• Надежность системы существенно выше, поскольку любой дефект выявляется и своевременно устраняется в рамках ежедневной штатной работы.

• Ручной привод также можно легко вывести на пульт пожарной сигнализации.

• Весь приточный воздух можно обрабатывать согласно расчетным условиям (нагревать, охлаждать, фильтровать) и регулировать в желаемом диапазоне. Система в целом не более громоздкая, чем обычная система кондиционирования (те же решетки и дополнительные диффузоры).

• Стоимость не намного превышает стоимость приобретения и монтажа стандартной системы.

Среди недостатков необходимо отметить:

• Система однозначно более сложная, отсюда необходимость специальной подготовки обслуживающего персонала.

• Все составные части системы помимо работы в штатном режиме должны обеспечивать бесперебойное функционирование, в том числе в аварийной ситуации ликвидации пожара на объекте.

Это ведет к тому, что такие компоненты и узлы проектируются с большим запасом на прочность и т. п. и имеют чаще всего более высокую стоимость, что неизбежно удорожает всю систему.

Дымоудаление из помещений большой площади

В зданиях, имеющих большие открытые пространства, такие как атриумы офисных центров и гостиниц, торговых центров, банков и проч., в силу очень высоких потолков и невозможности сегментации воздушной массы вопрос пожарной безопасности систем ОВК чрезвычайно обостряется.

Так вот именно в силу невозможности сегментации воздушной массы и уязвимости путей эвакуации единственной действенной альтернативой неизбежному накоплению дыма становится удаление дыма через специальные проемы в перекрытии как естественной тягой, так и посредством специальных вытяжных вентиляторов. При пожаре образуется большая масса горячего газа, который распространяется в виде восходящего вертикального прямолинейного столба. Взвешенная пропускная масса такого столба в силу эффекта захвата окружающего воздуха растет по мере восхождения. Поднявшись под потолок, горячий газ образует стратифицированную зону дыма, который, накапливаясь, начинает охлаждаться, слой дыма увеличивается, и по мере роста плотности начинает опускаться, насыщая все нижестоящее пространство.

Разумеется, кроме удаления основного объема дыма система активной защиты должна обеспечить приток необходимого объема свежего воздуха, достаточного для того, чтобы на незадымленных участках атриума в течение достаточного времени сохранялись условия для безопасной эвакуации людей.

Для таких ситуаций довольно сложно определить необходимую пропускную массу воздуха главным образом потому, что практически невозможно предугадать интенсивность притока дыма. Те же 6 об./ч, рекомендуемые американскими регламентами, зачастую оказываются недостаточными, в том числе и для обеспечения избыточного давления в отношении смежных помещений. Само собой разумеется, что индекс приточного воздуха не может превышать индекс дымоудаления, поскольку в противном случае нельзя будет обеспечить пониженное давление на участке возгорания.

Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий

Программа предназначена для определения параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий. Программа Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий содержит методики расчетов различных видов систем дымоудаления и подпора воздуха: системы дымоудаления из помещений и/или коридоров при пожаре, системы удаления дыма и газов после пожара, системы обеспечения незадымляемости лестничных клеток, системы подпора воздуха в шахты лифтов, лестнично-лифтовые, лестничные и лифтовые холлы, тамбур-шлюзы и зоны безопасности Зоны безопасности при пожаре надо считать как тамбур-шлюз, работающий при пожаре с закрытыми дверями на нагрев и работающий при пожаре с одной открытой большей створкой двери на заполнение и спасение. Надо учесть, то, что если зона безопасности предназначена для маломобильных групп населения, то удельная характеристика сопротивления газопроницанию закрытых дверей тамбур-шлюза (м3/кг) должна быть не менее 180000. Второй момент это то, что температура воздуха подпора должна быть не менее 5 градусов и при больших отрицательных температурах наружного воздуха необходимо учитывать подогрев воздуха подпора. В высотных зданиях жилых свыше 75 м и общественных свыше 50 м при расчете подпора в незадымляемую лестничную клетку типа Н2 необходимо организовать тамбур-шлюзы при выходе в коридор. Подпор воздуха орсуществляется и туда и туда. Для пожарных лифтов, а так-же лифтов для маломобильных групп населения, необходимо предусмотреть тамбур-шлюз, двери которого должны иметь удельную характеристику сопротивления газопроницанию не менее 180000 м3/кг. Подпор должен осуществляться и в шахту лифта, и в тамбур-шлюз. Программа соответствует требованиям СП

 

Перепечатано с сокращениями из журнала «Construire Impianti».

Перевод с итальянского С. Н. Булекова. Научное редактирование выполнено доктором техн. наук, профессором кафедры пожарной безопасности в строительстве Академии государственной противопожарной службы МЧС России В. М. Есиным, тел. (495) 217-26-25.