Аэродинамические коэффициенты ветрового напора для различных фасадов зданий

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

МОСКВА 2008

Настоящие рекомендации разработаны сотрудниками ФГУ ВНИИПО МЧС России канд. техн. наук И.И. Ильминским, инж. Д.В. Беляевым, П.А. Вислогузовым, Б.Б. Колчевым.

Утверждены ФГУ ВНИИПО МЧС России 24 декабря 2007 г.

Регламентированы выбор исходных данных и порядок проведения расчетов основных параметров противодымной вентиляции зданий различного назначения, преимущественно жилых и общественных. Методология расчетов ориентирована на действующие требования пожарной безопасности и базируется на результатах законченных тематических исследований ВНИИПО, которые выполнялись в период 1996 - 2004 гг. по техническим заданиям ГУГПС МЧС (МВД) России.

Предназначены для сотрудников УГПН главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации. Могут быть использованы в деятельности проектных организаций, специализирующихся в разработке проектных решений в области комплексной противопожарной защиты строительных объектов, а также в работе проектных бюро широкого профиля и государственных учреждений соответствующих надзорных органов.

ВВЕДЕНИЕ

Согласно отечественной и зарубежной статистике, гибель примерно 85 % от числа жертв пожаров в зданиях обусловлена поражающим воздействием выделяемых продуктов горения. Интенсивное распространение продуктов горения при пожарах в зданиях, построенных в соответствии с современными архитектурно-технологическими решениями, сопровождается переносом токсичных компонентов, повышением температуры воздушной среды до появления вторичных загораний и изменением ее оптической плотности вплоть до полной потери видимости. В связи с этим в нашей стране и за рубежом внимание специалистов в последние десятилетия обращено на решение проблем противодымной защиты зданий. Одна из важнейших задач в данной области - создание методологии расчета основных параметров противодымной вентиляции.

В практике отечественного проектирования до настоящего времени использовались различные методические пособия [1] - [3]. Они были ориентированы преимущественно на здания высотой 16 - 25 этажей с типовой коридорной структурой при четырех планировочных схемах лестнично-лифтовых узлов. В методической основе выполняемых расчетов по существу отсутствовала объективно необходимая взаимосвязь с физическими процессами развития пожаров в помещениях зданий.

С введением в действие обновленных норм проектирования [4] возникла необходимость в соответствующем преобразовании методологии расчета основных параметров противодымной вентиляции зданий. Настоящие рекомендации обобщают результаты исследований, выполнявшихся специалистами ВНИИПО в рамках плановой тематики по техническим заданиям ГУГПС МЧС (МВД) России в период 1996 - 2004 гг. Данная разработка не относится к формализованным методикам, устанавливающим содержание и последовательность расчетов в соответствии с особенностями объектов, поскольку современные тенденции развития архитектуры и технологии эксплуатации зданий исключают возможность подобного детерминизма. При этом представленные методические положения не иллюстрируются примерами расчета, что обусловлено как необходимостью существенного сокращения объема изложения, так и объективными условиями предотвращения недопустимого прямого заимствования таких примеров в проектных решениях. Рекомендуемая методология распространяется в основном на объекты гражданского строительства - жилые и общественные здания. С учетом многообразия строительных объектов представляется целесообразным продолжить работу по созданию расчетных методов, ориентированных на многофункциональные комплексы, подземные и супервысотные строительные объекты с массовым пребыванием людей.

Авторы будут благодарны специалистам в данной области за присланные замечания и предложения по содержанию представленной методологии и учтут их в дальнейшей работе.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации разработаны в соответствии с действующими требованиями пожарной безопасности и регламентируют порядок расчета основных параметров противодымной вентиляции зданий, преимущественно жилых и общественных. Данные методические положения могут быть использованы также для расчета параметров противодымной вентиляции зданий и сооружений различного назначения (в том числе закрытых подземных и надземных автостоянок, производственных и складских зданий, многофункциональных комплексов), для которых не разработаны соответствующие методики.

1.2. Рекомендации предназначены для сотрудников УГПН главных управлений МЧС России по субъектам Российской Федерации, проектных организаций и предприятий, осуществляющих лицензированную деятельность по разработке и внедрению технических решений по комплексной противопожарной защите зданий и сооружений. Могут быть использованы в деятельности проектных бюро широкого профиля и государственных учреждений соответствующих надзорных органов.

1.3. Издание настоящих рекомендаций не отменяет действия и не исключает возможность использования специалистами различного профиля иных документов подобного назначения, в том числе новых разработок.

1.4. В целях исключения возможных искажений результатов практического применения разработанной методологии при ее использовании не допускаются обобщение и упрощенная интерпретация расчетных данных в виде номограмм, таблиц и иных подобных материалов.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.1. Проектные объемно-планировочные решения в составе комплекта чертежей архитектурно-строительной части должны соответствовать действующим нормативным документам в области пожарной безопасности, в том числе по устройству путей эвакуации и эвакуационных выходов, пределам огнестойкости основных строительных конструкций и разделению строительной части на отдельные пожарные отсеки. При необходимости кроме указанных нормативных документов могут использоваться положения разработанных дополнительно специальных технических условий на проектирование противопожарной защиты.

2.2. В качестве расчетных условий действия противодымной вентиляции следует принимать возможность возникновения пожара в одном из помещений, в каждом из пожарных отсеков, на одном из его этажей, преимущественно нижнем, как в надземной, так и в подземной части здания. Исходное положение оконных проемов - закрытое, дверных - согласно требованиям [4].

Расчетный период действия противодымной вентиляции должен предусматриваться либо на период эвакуации людей из помещений, с этажа или из здания в целом, либо на время проведения пожарными подразделениями работ по спасению людей, обнаружению и локализации очага пожара.

Проектное исполнение строительной части объекта должно приниматься в соответствии с установленным уровнем качества. Конструкции и оборудование противодымной вентиляции (воздуховоды, коллекторы, противопожарные клапаны, вытяжные вентиляторы, двери, в том числе противопожарные дымогазонепроницаемые, противодымные экраны и др.) должны соответствовать техническим данным предприятий-изготовителей и применяться в составе противодымной защиты объекта при наличии сертификатов соответствия системы ГОСТ Р и сертификатов пожарной безопасности.

2.3. Аэродинамические характеристики зданий определяются коэффициентами ветрового напора на различных фасадах. Распределение и значения аэродинамических коэффициентов ветрового напора для проектируемых зданий необходимо принимать согласно проектной документации или по экспериментальным данным, полученным в результате аэродинамических испытаний (продувка моделей в аэродинамической трубе). При отсутствии необходимых данных аэродинамические характеристики должны устанавливаться расчетным путем в зависимости от направления ветрового воздействия на различные фасады зданий:

k _α = k_n sin² ω + k _τcos² ω, (1)

где k _α - аэродинамический коэффициент ветрового напора при воздействии ветра под углом ω к плоскости фасада;

k_n, k _τ - аэродинамические коэффициенты ветрового напора при воздействии ветра соответственно по нормали и по касательной к плоскости фасада.

Величины коэффициентов ветрового напора k_n и k _τ могут быть приняты по данным табл. 1.

Соответствующие числовые значения коэффициентов ветровою напора k_x, k_y, k_l могут быть определены по следующим зависимостям:

0126S10-05189

0 < х < l,

где L, Н - соответственно длина и высота фасада, перпендикулярного направлению ветрового воздействия, м; l - длина боковых фасадов, м; х - удаление от плоскости данного фасада по поверхностям покрытия и фасадов, имеющих размеры l × Н, м;

k_y = -0,3 H / y при 0,5 ≤ y ≤ 3 H,

k_y = -0,1 при y > 3 H,

где y - удаление от плоскости фасада, имеющего размеры l × Н, вдоль поверхностей покрытия и фасадов, имеющих размеры L × H, м;

k_l = k_x при x = l.

Для конечного вычисления аэродинамических коэффициентов по зависимости (1) должно использоваться соответствующее сочетание пар из коэффициентов k_ww, k_ws, k_wo, приобретающих таким образом значения коэффициентов k_n и k _τ.

Таблица 1

Аэродинамические коэффициенты ветрового напора для различных фасадов зданий

Для выполнения расчетов основных параметров противодымной вентиляции с меньшей точностью допускается выбор аэродинамических характеристик по фиксированным величинам коэффициентов согласно табл. 1 при l ≤ L < H.

2.4. Параметры наружного воздуха для проектируемых объектов должны соответствовать [5]. Величину скорости и направление ветра следует принимать по данным метеорологических наблюдений, относящихся к территории застройки. Температура наружного воздуха должна соответствовать периоду максимального ветрового воздействия. Температуру внутреннего воздуха следует определять согласно проектной технологии эксплуатации проектируемого здания.