Оборудование систем вытяжной противодымной вентиляции

5.1.1. С учетом полученных расчетных значений G_sm, T_sт для помещений, защищаемых вытяжной противодымной вентиляцией, согласно принятым исходным данным, определяется необходимое количество дымоприемных устройств и их размещение. В соответствии со структурной схемой систем намечается трассировка этажных вытяжных каналов, вертикальных коллекторов. Предусматриваются места установки вентиляторов с фиксированным наружным выбросом продуктов горения.

Предварительный выбор размеров проходных сечений сборных элементов вытяжных каналов и оборудования (решеток, клапанов) проводится, исходя из условия обеспечения максимальной скорости течения газов не более 11 м/с (предпочтительно, в диапазоне 9 - 11 м/с). Если указанное условие является невыполнимым ввиду ограниченной возможности прокладки конструкций вытяжных каналов с соответствующими размерами на всем протяжении или локально, выбирается иной типоразмер сечений, который обеспечивал бы возможно меньшее увеличение скорости течения газов.

5.1.2. Определяется требуемая величина давления на начальном участке вытяжного канала (в защищаемом помещении) по зависимости вида:

P_smо = P_o + 0,5ρ _smo (Σ x _oiV ² _smoi + λ_oΣV ² _smoil_oi / d _{э oi}), (47)

где P_smo - статическое давление в вытяжном канале в конце начального участка, Па; Р_o - добавочное статическое давление в вытяжном канале, Па; x _oi - коэффициент i -го местного сопротивления на начальном участке вытяжного канала; λ_o - коэффициент сопротивления трения для вытяжного канала на начальном участке; l_oi - длина i -го элемента вытяжного канала на начальном участке, м; d _{э oi} - эквивалентный гидравлический диаметр i -го элемента вытяжного канала на начальном участке, м; ρ _smo - плотность газа при расчетной температуре дымового слоя, кг/м³; V_smoi - локальная скорость газа, перемещаемого в i -м элементе вытяжного канала на начальном участке, м/с.

Величина добавочного статического давления в вытяжном канале определяется по суммарным потерям давления в приточных устройствах компенсирующей подачи воздуха с естественным побуждением тяги:

P_o = R_a · G ² _a,

где R_a - эквивалентное сопротивление воздухоприточного канала, кг^-1 · м^-1; G_a - массовый расход приточного воздуха по зависимости (45), кг/с.

Локальная скорость перемещаемого в канале газа определяется соотношением

(48)

Для определения эквивалентного гидравлического диаметра прямоугольного сечения канала используется соотношение

(49)

где a, b - размеры сторон сечения, м.

Коэффициенты местного сопротивления определяются по справочным данным [11], а коэффициенты сопротивления трения - по известной зависимости А.Д. Альтшуля:

λ = 0,11(68/ Re + k / d _э)^1/4, (50)

где Re - критерий Рейнольдса; k - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности канала (для воздуховодов из стали k = 0,1 мм).

При этом Re определяется по теплофизическим параметрам, приведенным в прил. 2:

(51)

5.1.3. Если между вертикальным коллектором и начальным участком канала рассматриваемой системы существует промежуточный транзитный участок, то величина давления в нем может быть определена по зависимости (47) при соответствующей замене P_smo на P_smo и Р_o на Р_smo. Поправка на изменение величины массового расхода в конце такого промежуточного транзитного участка определяется следующими зависимостями:

G'_smo = G_smo + ΔG_a;(52)

ΔG_a = ρ _aL_aΣ (p d' _{э oi} · l¢_oi)/3600, (53)

где G'_smo - массовый расход газа в конечном сечении промежуточного участка канала, кг/с; ΔG_a - подсосы воздуха через конструкции промежуточного участка канала, кг/с; ρ _a - плотность воздуха, кг/м³; L_a - подсосы воздуха, м³/ч; d' _{э pi} , l'_oi - эквивалентный гидравлический диаметр и длина i -го элемента промежуточного участка канала, м.

Значение L_a определяется по аппроксимирующей зависимости согласно п. 1 прил. 3. При этом в аппроксимирующей формуле для воздуховодов класса «П» принимается:

Р = Р'_smo · 10^-3.

Изменение температуры газа в конечном сечении промежуточного участка канала определяется зависимостью

0126S10-05189

(54)

где q_l - потери тепла на единицу длины канала, кВт/м; l - суммарная длина промежуточного участка вытяжного канала, м.

Удельные потери тепла определяются зависимостями вида:

q_l = k_l p(T_smo - T_a),(55)

0126S10-05189

(56)

где k_l - коэффициент теплопередачи, кВт/м · К; α₁, α₂ - коэффициенты теплоотдачи от газа к внутренней поверхности и от внешней поверхности канала к окружающему воздуху, кВт/м² · К; λ ₁, λ ₂ - коэффициенты теплопроводности материалов собственно канала и огнезащитного покрытия, кВт/м · К; d _э1, d _э2, d _э3 - эквивалентный гидравлический диаметр, соответствующий внутренней поверхности, внешней поверхности канала (внутренней поверхности огнезащитного слоя) и внешней поверхности этого слоя, м.

Коэффициенты теплопроводности λ ₁ и λ ₂ находятся по справочным данным. Значение α₁ определяется из критериальной зависимости вида:

Nu _f = 0,021 Re_f ^0,8Pr _f ^0,43(Pr _f /Pr _w)^0,25 ε_lε_R, (57)

где Nu, Рг - критерии Нуссельта и Прандтля соответственно; ε_l, ε_R - поправочные коэффициенты;

α₁ = Nu _fλ_smo / d _э1.

Количественные значения коэффициента ε_l устанавливаются по табличным справочным данным [11], а коэффициента ε_R - определяются по соотношению

ε_R = (l + 1,77 d / R),(58)

где R - радиус изгиба канала, м.

Ввиду того что температура на внешней поверхности огнезащитного слоя вытяжного канала является неизвестной величиной, расчет q_l проводится последовательными приближениями, на первом шаге которых задается значение Т_а < T ₃ < T_smo.

5.1.4. Параметры перемещаемого газа при входе его в вертикальный коллектор соответствуют значениям G'_smo, T'_smo, Р'_smo.

При условии сохранения неизменными площади проходных сечений и соосности таких сечений коллектора по всей его высоте производится условное разделение на участки с границами на уровне межэтажных перекрытий здания.

Для первого такого участка вначале определяется давление в конечном сечении:

P_{sm 1} = P'_smo + x ₁ρ' _smoV ² _{sm 1}/2,

где x₁ - коэффициент местного сопротивления; ρ' _smo - плотность при температуре T'_smo, К.

Значения x₁ определяются по справочным данным [12] с учетом геометрических характеристик элементов присоединения этажного канала к вертикальному коллектору при наличии противопожарного клапана. Коэффициент местного сопротивления для этого клапана определяется по техническим данным изготовителя.

5.1.5. При переходе на следующий участок вертикального коллектора принимается, что при давлении P_{sm 1} остальные параметры имеют значения:

T_{sm 1} = T'_smo;

G_{sm 1} = G'_smo.

Давление в конце данного участка определяется зависимостью

Р_{sm 2} = P_{sm 1} + (λh ₂/ d _э)ρ _{sm 1} V ² _{sm 1}/2 - qh ₂(ρ _a - ρ _{sm 1}), (59)

где h ₂ - высота (длина) коллектора на данном участке, м; V_{sm 1} - скорость перемещения газа, м/с.

Соответствующее изменение массового расхода газа в канале к концу данного участка составит

G_{sm 2} = G_{sm 1} + ΔG_da + ΔG_a,(60)

где ΔG_da - расход воздуха, фильтрующегося в коллектор через неплотности противопожарного нормально закрытого клапана на данном участке, кг/с.

Измененная к концу данного участка температура газа определяется зависимостью

0126S10-05189

(61)

Удельные теплопотери определяются согласно выше приведенным зависимостям (55) - (58).

Для приближенных вычислений температуры газа в конце i -го участка канала допускается не учитывать потери тепла через ограждающие конструкции канала. В этом случае взамен зависимости (61) может быть использовано соотношение:

0126S10-05189

где 0126S10-05189

5.1.6. Полученные в итоге аналогичных вычислений (для всех последующих вышележащих участков коллектора) параметры для верхней части коллектора (P_smN, T_smN, G_smN) используются для конечного определения параметров вентилятора системы:

(62)

P_sv = (P_smN + P_d)1,2/ρ _smN, (63)

где L_v - подача вентилятора, м³/ч; P_sv - приведенное к стандартным условиям статическое давление вентилятора, Па; P_d - суммарное сопротивление присоединительных воздуховодов (от коллектора до устройства наружного выброса), Па.

5.1.7. Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги минимально необходимое проходное сечение дымовых люков, устанавливаемых в покрытиях зданий, определяется зависимостью

0126S10-05189

где F_i - площадь проходного i -го дымового люка, м²; G_sm - суммарный массовый расход газа через дымовые люки, кг/м³; μ_i - коэффициент расхода i -го дымового люка; ρ _sm -плотность газа в дымовом слое при температуре T_sm, кг/м³; h_sm - толщина дымового слоя, м; ρ _а - плотность наружного воздуха при температуре Т_а, кг/м³; k_а - аэродинамический коэффициент ветрового напора для покрытия здания; V_a - скорость ветра, м/с.

Указанная зависимость справедлива для дымовых люков однотипных конструкций (различающихся только типоразмерами). Для выбора значений G_sm, T_sm следует руководствоваться данными разд. 3, а значения T_a, k_a, V_a следует принимать согласно разд. 2 настоящих рекомендаций. Значение m _i должно соответствовать техническим данным предприятия-изготовителя.