Таблица 1
Результаты расчета давления снаружи здания, расхода и скорости движения воздуха в лестничной клетке
|
Этаж |
Высота центра проема, м |
Гравитационное давление, Па |
Давление, Па |
Расход, кг×с-1 |
Скорость воздуха по шахте лестничной клетки, м×с-1 |
||||
|
на наветренном фасаде |
на заветренном фасаде |
в лестничной клетке |
через дверь лестничной клетки |
через окна лестничной клетки |
по шахте лестничной клетки |
||||
|
Вход |
1,00 |
-2,41 |
12,09 |
-13,28 |
2 |
- |
- |
- |
- |
|
1 |
2,85 |
-6,86 |
7,64 |
-13,73 |
14,74 |
13,0 |
0,02 |
13,20 |
0,768 |
|
2 |
5,55 |
-13,35 |
1,15 |
-24,23 |
38,16 |
0,24 |
0,03 |
13,47 |
0,785 |
|
3 |
8,25 |
-19,85 |
-5,35 |
-30,72 |
62,57 |
0,30 |
0,03 |
13,81 |
0,804 |
|
4 |
10,95 |
-26,34 |
-11,84 |
-37,22 |
88,20 |
0,35 |
0,04 |
14,19 |
0,827 |
|
5 |
13,65 |
-32,84 |
-18,34 |
-43,72 |
115,30 |
0,39 |
0,04 |
14,63 |
0,852 |
|
6 |
16,35 |
-39,34 |
-24,84 |
-50,21 |
144,08 |
0,43 |
0,05 |
15,11 |
0,880 |
|
7 |
19,05 |
-45,83 |
-31,33 |
-56,71 |
174,79 |
0,47 |
0,05 |
15,64 |
0,911 |
|
8 |
21,85 |
-52,33 |
-37,83 |
-63,20 |
207,67 |
0,51 |
0,06 |
16,21 |
- |
|
9 |
24,49 |
-58,83 |
-44,33 |
-69,70 |
-37,23 |
15,26 |
0,02 |
15,28 |
0,890 |
|
10 |
27,15 |
-65,32 |
-50,82 |
-76,20 |
5,86 |
0,26 |
0,03 |
15,57 |
0,907 |
|
11 |
29,85 |
-11,82 |
-57,32 |
-82,69 |
26,74 |
0,32 |
0,04 |
15,83 |
0,928 |
|
12 |
32,55 |
-78,31 |
-63,81 |
-89,19 |
60,87 |
0,38 |
0,04 |
16,35 |
0,953 |
|
13 |
35,25 |
-84,81 |
-70,31 |
-95,69 |
96,84 |
0,43 |
0,05 |
16,83 |
0,931 |
|
14 |
37,95 |
-91,31 |
-76,81 |
-102,18 |
134,95 |
0,48 |
0,05 |
17,37 |
1,012 |
|
15 |
40,65 |
-97,80 |
-83,30 |
-108,68 |
175,68 |
0,52 |
0,06 |
17,95 |
1,045 |
|
16 |
43,35 |
-104,30 |
-89,80 |
-115,17 |
218,87 |
0,57 |
0,06 |
18,58 |
- |
Давление на первом этаже здания рассчитаем по формуле (25):
Рлк,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):
Gш,i = 0,8×0,024
и занесем в графу 7 табл. 1.
Расход воздуха через окна лестничной клетки определим по формуле (33):
Gо,i = 0,00237×1,5
и занесем в графу 8.
Общий расход воздуха по лестничной клетке в пределах этажа вычислим по формулам (30), (31):
Gлк,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):
uлк,i = 
= 0,769 м×с-1.
Результаты расчетов занесем в графу 10 табл. 1.
Величину избыточного давления в лестничной клетке рассчитаем по формуле (28):
Рлк,i = Рлк,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):
Рлк,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):
Gпер = 0,64×2×0,9
= 10,66 кг×с-1,
Gп,д = Gп = 4,62 кг×с-1.
Расход воздуха через окна лестничной клетки на 9-м этаже рассчитаем по формуле (33):
Gо,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):
Gлк,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):
Qлк,вз = 
12,8 м3×с-1 = 46130 м3×ч-1;
Qлк,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):
Рвз = -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
Рвнз = 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:
Рввз = 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):
Ршл = 7,64 + 20 = 27,64 Па.
Вычислим площадь щелей в притворах дверей шахты на одном этаже здания:
Fш,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):
Gщ,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
|
Этаж |
Давление на заветренном фасаде здания, Па |
Избыточное давление в шахте лифтов относительно заветренного фасада здания, Па |
Расход воздуха, кг×с-1 |
|
|
через щели дверей шахты |
по шахте лифтов |
|||
|
1 |
-17,73 |
45,37 |
0,438 |
0,438 |
|
2 |
-24,23 |
51,87 |
0,468 |
0,905 |
|
3 |
-30,72 |
58,36 |
0,496 |
1,402 |
|
4 |
-37,22 |
64,86 |
0,523 |
1,925 |
|
5 |
-43,72 |
71,36 |
0,549 |
2,474 |
|
6 |
-50,21 |
77,85 |
0,573 |
3,048 |
|
7 |
-56,71 |
84,35 |
0,596 |
3,645 |
|
8 |
-63,20 |
90,84 |
0,619 |
4,264 |
|
9 |
-69,70 |
97,34 |
0,641 |
4,905 |
|
10 |
-76,20 |
103,84 |
0,662 |
5,567 |
|
11 |
-82,60 |
110,33 |
0,682 |
6,250 |
|
12 |
-89,19 |
116,83 |
0,702 |
6,952 |
|
13 |
-95,69 |
123,33 |
0,721 |
7,674 |
|
14 |
-102,18 |
129,82 |
0,740 |
8,415 |
|
15 |
-108,68 |
136,32 |
0,758 |
9,174 |
|
16 |
-115,17 |
142,81 |
0,776 |
9,950 |
Утечку воздуха через машинное отделение шахты лифтов вычислим по формуле (39):
Gмл = 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):
Рвл = 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 tом = -760 °С.
С помощью рис. 2 и 3 определим для помещения высотой 3,6 м отношение tом/tм10 и поправку на среднеобъемную температуру Dt:
tом/tм10 = 1,2; Dt = 0.
Максимальную среднеобъемную температуру при пожаре в рабочем помещении вычислим по формуле (2):
tом = 760×[1,2 + 0] = 912 °С;
Том = 1185 К.
Температуру продуктов горения, выходящих из помещения очага пожара в поэтажный коридор, найдем по формуле (11):
Ток = 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):
uп = (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):
rп = 
=
1,32 кг×м-3.
Расход приточного воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор определим по формуле (6):
Gп = 1,32×2,2×1×2 = 5,8 кг×с-1.
Расход воздуха приточной системы общеобменной вентиляции вычислим по формуле (8):
Gов = 
=
0,13 кг×с-1.
Расход продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):
Gд = 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 = 0,6×1×2,23/2 = 1,96 кг×с-1.
Температуру продуктов горения, удаляемых из отсека поэтажного коридора, вычислим по формуле (10):
Тд = 
=
398 К;
tд = 125 °С.
Плотность продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления определим по формуле (12):
rд = 
=
0,887 кг×м-3.
Скорость продуктов горения в отверстии клапана дымоудаления рассчитаем по формуле (14), принимая площадь отверстия клапана равной 0,5 м2,
uд = 
=
14,7 м×с-1.
Среднюю температуру продуктов горения по высоте шахты дымоудаления вычислим по формуле (15):
tc = 20 +
(125 - 20)
= 45 °С.
Плотность продуктов горения при температуре 45 °С найдем по формуле (12):
rс = 
=
1,11 кг×м-3.
Расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления определим по формуле (17): 1
Gошд = 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:
uш = 
=
8,54 м×с-1.
Потерю давления в шахте дымоудаления найдем по формуле (18):
DРшд = 
[(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):
DРкд = 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):
DРп = 
=
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.