Огнестойкость противопожарных дверей => Удк 614.841.332:624.028.1. Министерство внутренних дел ссср. Проектирование, испытание и оценка огнестойкости...

УДК 614.841.332:624.028.1

 

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ СССР

 

Всесоюзный ордена " Знак Почета "

научно-исследовательский институт противопожарной обороны

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИСПЫТАНИЕ И ОЦЕНКА ОГНЕСТОЙКОСТИ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ДВЕРЕЙ

 

Рекомендации

 

 

Изложены требования, предъявляемые нормативными документами к противопожарным дверям. Представлены сведения о материалах, применяемых для изготовления дверей, о поведении этих материалов в условиях пожара; номограммы, позволяющие выбирать толщину теплоизоляционных материалов. Описаны методы расчета теплоизолирующей способности дверных полотен, порядок подготовки и проведения огневых испытаний, оценка огнестойкости противопожарных дверей.

Рекомендации предназначены для сотрудников научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций, инженерно-технических работников пожарной охраны, преподавателей и слушателей пожарно-технических учебных заведений.

 

Рекомендации подготовлены сотрудниками ВНИИПО МВД СССР В.И. Щелкуновым, Н.Ф. Гавриковим.

 

1990г.

 

Введение

 

Одним из путей снижения количества пожаров и ущерба от них является разработка и внедрение комплексных противопожарных мероприятий, направленных на совершенствование конструктивных и объемно-планировочных решений зданий и сооружений.

Борьба с пожарами предполагает в первую очередь осуществление пожарно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение пожаров, ограничение распространения огня, обеспечение условий для эвакуации людей и имущества из зданий, создание условий для локализации и ликвидации пожара.

Наряду с совершенствованием активных технических средств борьбы с пожарами наблюдается тенденция к использованию в комплексе мер и средств конструктивной противопожарной защиты (КПЗ). Использование КПЗ в зданиях осуществляется путем проектирования и устройства противопожарных преград, ограничивающих распространение пожара из одного помещения в другое. Один из элементов КПЗ - противопожарные двери, надежность которых определяется пределом огнестойкости. Они должны органически входить в интерьер помещений и конструктивно выполнять свое назначение в общем комплексе мероприятий и средств по противопожарной защите зданий и сооружений. Однако отсутствие стандартов и типовых решений, отвечавших современным нормативным требованиям, ограниченное количество применяемых типов противопожарных дверей, низкое качество их проектирования и изготовления не позволяет им выполнять соответствующие функции. Поэтому обеспечение требуемой огнестойкости противопожарных дверей представляет актуальную задачу.

Отдельные, сравнительно немногочисленные данные о поведении противопожарных дверей на пожарах с трудом поддастся обобщению. Необходимые наблюдения за поведением дверей во время пожара производиться, естественно, не могут, а температуры и длительность их действия на двери, как правило, неизвестны. В лучшем случае определяется лишь степень повреждения дверей, что, однако, недостаточно для установления их предела огнестойкости.

Все это обусловливает необходимость проведения исследований огнестойкости дверей и разработки рекомендаций по улучшению их конструкций.

Параллельно с экспериментальными исследованиями предела огнестойкости противопожарных дверей разрабатывались теоретические обоснования расчетных методов оценки их огнестойкости. Рассчитывать можно время сквозного прогорания деревянных полотен, предел огнестойкости металлических дверных полотен с теплоизоляцией и дверных полотен из конструкционных плит по признаку прогрева их сплошного сечения до заданной температуры; при этом необходимо учитывать изменение теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов в зависимости от температуры и их влажность.

Наряду с изучением огнестойкости и усовершенствованием конструкций противопожарных дверей различных типов необходимо на основе результатов исследований определить исходные требования к проектированию и изготовлению новых рациональных конструкций, обладающих достаточной огнестойкостью и отвечающих экономическим и эстетическим требованиям. 

 

Условные обозначения

 

А	- коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала при нормальной температуре, ккал×м-1×ч-1×град-1;
В	- изменение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала в зависимости от температуры, ккал×м-1×ч-1×град-2;
С	- коэффициент теплоемкости теплоизоляционного материала при нормальной температуре, ккал×кг-1×град-1;
D	- изменение коэффициента теплоемкости теплоизоляционного материала в зависимости от температуры, ккал×кг-1×град-2;
См	- коэффициент теплоемкости металла при нормальной температуре, ккал×кг-1×град-1;
Dм	- изменение коэффициента теплоемкости металла в зависимости от температуры, ккал×кг-1×град-1;
t	- время, мин;
Dt	- расчетный интервал времени, мин;
Dх	- толщина расчетного элементарного слоя, м;
tо	- температура нагреваемой поверхности конструкции, °С;
tв	- температура нагрева щей среды, °С;
g	- объемная масса теплоизоляционного материала, кг×м-3;
gм	- объемная масса металла, кг×м-3;
dм	- толщина металла, м;
Р	- весовая влажность теплоизоляционного материала, %;
r	- скрытая теплота парообразования, равная 539 ккал×кг-1;
a	- коэффициент теплоотдачи от нагревателей среды к поверхности конструкции, ккал×м-2×ч-1×град-1;
tн	- начальная температура, °С;
a1	- коэффициент теплоотдачи от необогреваемой поверхности, ккал×м-2×ч-1×град-1;
tх	- температура необогреваемой поверхности, °С;
tn	- температура средних слоев теплоизоляционного материала, °С;
t1	- температура первого слоя теплоизоляционного материала с нагреваемой стороны, °С;
tn-1, tn+1, tx-1	- температура слоя материала, предшествующего или последующего за рассматриваемым слоем, обозначенным соответствующим индексом, °С;
a2	- коэффициент передачи тепла от внутренней поверхности изоляции через воздушную прослойку к противолежащей поверхности изоляции, ккал×м-2×ч-1×град-1;
tо,t, tх,Dt, tn,Dt, ti,Dt, tк,Dt, tz,Dt	- температура соответствующих поверхностей конструкции и слоев изоляции через расчетный интервал времени, °С.

 

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

1.1. Пожар - неконтролируемое горение, развивающееся во времени и пространстве.

1.2. Горение - взаимодействие вещества с кислородом, сопровождавшееся выделением тепла и (или) дыма, появлением пламени и (или) тлением.

1.3. Огонь - процесс горения, характеризуемый выделением тепла, дыма и (или) пламени.

1.4. Пламя - горение в газовой фазе, сопровождаемое излучением света и тепла.

1.5. Дым - видимая в воздухе взвесь из твердых или жидких частиц или газа, образующихся при горении.

1.6. Возгорание - начало горения под воздействием источника зажигания.

1.7. Пожарный отсек - часть здания, отделенная от других его частей противопожарными преградами.

1.8. Противопожарная преграда - конструкция с нормируемым пределом огнестойкости, препятствующая распространению огня из одной части здания в другую.

1.9. Противопожарная дверь - конструктивный элемент, служащий для заполнения проемов в противопожарных преградах и препятствующий распространению пожара в примыкающие помещения в течение нормируемого времени.

1.10. Огнестойкость конструкции - способность строительных элементов и конструкций сохранять несущую способность, а также сопротивляться образованию сквозных отверстий, прогреву до критических температур и распространению огня.

1.11. Стандартный температурный режим - изменение температуры во времени при определении пределов огнестойкости конструкций.

1.12. Предел огнестойкости конструкции - время (в часах или минутах) от начала огневого стандартного испытания образцов до возникновения одного из предельных состояний элементов и конструкций.

 

2. НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ДВЕРЕЙ

 

Противопожарные двери - один из важнейших элементов конструктивной защиты - устанавливаются с целью ограничения распространения пожара, создания условий для безопасной эвакуации людей и защиты путей, по которым возможно проведение тушения.

Противопожарные двери устанавливаются:

в противопожарных стенах и перегородках;

в противопожарных стенах и перегородках тамбур-шлюзов;

в выходах из лестничных клеток на кровлю или на чердак;

в ограждающих конструкциях шахт лифтов, коммуникационных каналов и ниш.

Противопожарные двери классифицируются по материалу полотна, по принципу действия (способу открывания-закрывания), по огнестойкости.

По материалу выделяют двери деревянные без металлической обшивки, деревянные с металлической обшивкой, металлические, из конструкционных плит.

По принципу действия: распашные (одностворчатые и двустворчатые), раздвижные (однодольные и двухпольные), подъемные двери.

По огнестойкости двери подразделяются на три типа: 1 тип - 1,2 ч; 2 тип - 0,6 ч; 3 тип - 0,25 ч.

Конструкция противопожарного дверного блока должна иметь следующие основные элементы: коробку, неподвижно монтируемую в проеме; полотно (одно или два), устанавливаемое подвижно в коробке; петли; устройство для самозакрывания (закрыватель, доводчик); устройство для фиксации и удержания полотна двери в закрытом положении. В случае необходимости противопожарные блоки оборудуются механизмами запирания.

Противопожарные двери должны сочетать функции обычных дверей (служить для прохождения людей) и ограждающих конструкций, а во время пожара быть противопожарной преградой и в некоторых случаях выполнять функции эвакуационных путей. Таким обрезом, к противопожарным дверям предъявляются требования, которые в некоторой степени исключают друг друга. Необходимость обеспечения свободного прохода людей и выполнение функций противопожарной преграды создает некоторые трудности при конструировании дверей.

В связи с этим следует рассмотреть режим работы противопожарных дверей. При нормальных эксплуатационных условиях они должны, как правило, быть в закрытом состоянии и открываться только при прохождении людей. Однако в некоторых случаях при технологической необходимости они могут продолжительное время находиться в открытом положении. Для обеспечения постоянного самозакрывания дверей служат специальные устройства - закрыватели или доводчики. Механизмы самозакрывания должны срабатывать как в обычных условиях эксплуатации, так и в течение определенного времени после начала пожара. Если противопожарная дверь по технологической необходимости должна продолжительное время находиться в открытом положении, требуется обеспечить ее закрывание при пожаре. Для этого используют специальные закрыватели, фиксирующие дверное полотно в открытом положении, или фиксаторы, которые при воздействии повышенных температур перестают его удерживать. Все сказанное относится к одностворчатым распашным дверям.

Требования к режиму работы двустворчатых и одностворчатых противопожарных дверей несколько отличаются. Если используются две створки, то при их самозакрывании должна соблюдаться определенная последовательность: сначала закрывается одна створка, затем другая. Этот порядок должен соблюдаться и в обычных условиях эксплуатации и при возникновении пожара. За рубежом разработаны механизмы, которые обеспечивают такую последовательность работы конструкции. Фиксирующие устройства могут устанавливаться на каждой створке или на створке, которая закрывается последней.

 

3. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ,

ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРОТИВОПОЖАРНЫМ ДВЕРЯМ

 

Противопожарные двери, в соответствии со СНиП /1/, относятся к противопожарным преградам и по определению стандарта СЭВ /2/ являются конструкциями с нормируемыми пределами огнестойкости, препятствующими распространению огня из одной части здания в другую.

Требования к противопожарным дверям в зависимости от их расположения и функционального назначения описаны в СНиП, а также в некоторых ведомственных нормах /1, 3-10/.

В соответствии с требованиями (пп. 3.2 и 3.4) СНиП /1/ противопожарные двери подразделяются на три типа. Их минимальные пределы огнестойкости составляют: для 1-го типа - 1,2 ч, для 2-го - 0,6 ч и для 3-го - 0,25 ч. При этом в противопожарных стенах 1 и 2 типов с пределами огнестойкости 2,5 и 0,75 ч следует устанавливать противопожарные двери соответственно 1 и 2 типов. В противопожарных перегородках 1-го типа с пределом огнестойкости 0,75 ч следует предусматривать противопожарные двери 2-го типа, а в перегородках 2-го типа с пределом огнестойкости 0,25 ч - двери 3-го типа.

Проемы в противопожарных преградах должны заполняться негорючими материалами. В противопожарных дверях 1-го и 2-го типов допускается использовать древесину, защищенную со всех сторон негорючими материалами толщиной не менее 4 мм или подвергнутую глубокой пропитке антипиренами. Могут применяться и другие виды обработки, обеспечивающие выполнение требований, предъявляемых к трудносгораемым материалам. При этом необходимо предусматривать и соответствующую защиту дверной коробки. Любые виды огнезащиты дверного блока должен быть долговечны и не должны терять свои свойства при эксплуатации.

Противопожарные двери в противопожарных преградах должны иметь уплотнения в притворах и оборудоваться приспособлениями для самозакрывания (п. 3.17, СНиП /1/).

Тамбур-шюзы, выполненные из противопожарных перегородок 1-го типа, должны оборудоваться дверями 2-го типа. Если эти двери расположены со стороны помещений, в которых не применяются и не хранятся горючие газы, жидкости и материалы, а также отсутствуют процессы, связанные с образованием горючих пылей, то допускается выполнять их из горючих материалов толщиной не менее 40 мм без пустот (пп. 3.2, 3.18).

Особого внимания заслуживает устройство вертикальных коммуникаций в зданиях: шахт лифтов, коммуникационных каналов и ниш, нередко являющихся при пожаре путями распространения по этажам здания пламени, дыма, высокой температуры. Ограждающие конструкции должны изготовляться из противопожарных перегородок 1-го типа с противопожарными дверями 2-го типа.

При невозможности устройства в ограждениях лифтовых шахт противопожарных дверей следует предусматривать тамбуры или холлы с противопожарными перегородками 1-го типа (п. 3.21). В таких перегородках должны использоваться двери 2-го типа.

Устройство противопожарных дверей в лифтовых шахтах (с подпором воздуха при пожаре) не требуется, если в зданиях с незадымляемыми лестничными клетками выходы из этих шахт предусматриваются через холлы, отделяемые от смежных помещений противопожарными перегородками 1-го типа (п. 4.22).

Двери тамбур-шлюзов и тамбуров со стороны шахт лифтов должны быть из несгораемых материалов, без остекления (п. 2.20) /3/.

В зданиях высотой от планировочной отметки земли до отметки чистого пола верхнего этажа более 30 м следует предусматривать лифтовые холлы, которые должны отделяться от других помещений и коридоров перегородками 1-го типа и противопожарными дверями 2-го типа (п. 2.21) /3/.

Проемы, соединяющие лифтовые холлы с поэтажными коридорами, должны оборудоваться самозакрывающимися или автоматически закрывающимися при пожаре дверями (п. 3.34) /4/.

Двери лифтовых холлов и тамбур-шлюзов в подвальных и цокольном этажах должны быть противопожарными, самозакрывающимися, с уплотненными притворами (п. 2.25) /4/.

В зданиях категорий А, Б и В коридоры следует разделять через каждые 60 м противопожарными перегородками 2-го типа с дверями 3-го типа (п. 2.15) /3/.

Двери пожароопасных и технических помещений (электрощитовых, кладовых для хранения сгораемых материалов, вентиляционных камер и др.) должны иметь предел огнестойкости 0,6 ч (п. 3.21) /4/.

Выходы из лестничных клеток на кровле или чердак следует предусматривать по лестничным маршам с площадками перед выходом через двери 2-го типа (п. 2.10) /1/.

В технических подпольях двери в противопожарных перегородках могут быть трудносгораемыми с уплотнением в притворах (п. 2.24) /5/.

При эксплуатации зданий двери в противопожарных преградах, оборудованные устройствами для самозакрывания, нередко привязывают, подпирают клиньями и оставляют открытыми, в результате при пожаре они не выполняют своих функций. В связи с этим в нормы /1/ включено следующее положение: "В зданиях, оборудованных установками пожаротушении и сигнализацией, в которых противопожарные двери в указанных перегородках по условиям эксплуатации должны находиться в открытом положении, следует предусматривать автоматические устройства для самозакрывания этих дверей при пожаре" (п. 4.24, с. 8).

Следует отметить, что в ПУЭ /7/ и некоторых ведомственных нормах /8, 10/ встречаются требования установки в противопожарных перегородках или стенах противопожарных дверей с пределом огнестойкости 0,75 и 1,5 ч.

В помещениях с взрыво- и взрывопожароопасными производствами при соответствующем обосновании устанавливаются противопожарные двери в искронедающем исполнении.

Надежность противопожарных дверей определяется огнестойкостью, которая по стандарту СЭВ /11/ характеризуется тремя предельными состояниями: обрушением (выпадением дверного полотна из коробки или же самой коробки из стены); нарушением целостности (проникновением пламени на необогреваемую поверхность); превышением заданных температур на необогреваемой поверхности, а для противопожарных дверей лифтовых шахт - только нарушением целостности и превышением заданных температур.

При проектировании противопожарных дверей следует учитывать также требования к эвакуации. В соответствии со СНиП /1/ двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода из здания (п. 4.12). Их ширина в свету должна составлять не менее 0,8 м, а высота - не менее 2 м (пп. 4.6, 4.13). Высоту дверей, ведущих в помещения без постоянного пребывания людей, а также в подвальные, цокольные и технические этажи, допускается уменьшать до 1,9 м, а дверей, выходящих на чердак или бесчердачное покрытие - до 1,5 м.

При конструировании противопожарных дверей следует учитывать также требование, запрещающее устройство раздвижных и подъемных дверей на путях эвакуации (п. 4.9). Наружные эвакуационные двери зданий, двери лестничных клеток, ведущие в общие коридоре, двери лифтовых холлов и тамбур-шлюзов не должны иметь запоров, препятствующих их открыванию без ключа (п. 4.15).

 

4. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ДВЕРЕЙ

 

Теплоизоляционными называют органические и неорганические малотеплопроводные материалы, предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций и промышленного оборудования.

К органическим материалам относятся: древесина, древесностружечные, древесноволокнистые и цементно-стружечные плиты, войлок.

К неорганическим материалам относятся: минеральная и стеклянная вата и изделия на их основе, изделия из перлита и вермикулита, асбестосодержащие теплоизоляционные материалы.

Выбор вида материала и изоляции для изготовления противопожарных дверей определяется группой возгораемости, теплофизическими свойствами, объемной массой. Главными достоинствами выбираемых материалов должны быть малая объемная масса, высокая прочность и низкая теплопроводность. Кроме этого, теплоизоляционный материал должен обладать пониженной гигроскопичностью и водопоглощением, вибростойкостью, биостойкостью, быть нетоксичным, технологичным, дешевым, недефицитным, иметь длительный срок службы, не должен выделять взрывоопасных газов при температурах выше эксплуатационных и токсичных удушливых газов при горении, не должен оказывать отрицательного воздействия на материалы, с которыми он соприкасается (например, вызывать или способствовать коррозии металлов), требовать специального ухода.

Теплоизоляционные материалы имеют свои преимущества и недостатки и полностью не удовлетворяют перечисленным требованиям. Однако влияние недостатков материала может быть снижено или устранено благодаря рациональной изоляционной конструкции, которая должна восполнять недостающие качества материала и обеспечивать неизменность его первоначальных теплозащитных свойств в процессе длительной эксплуатации.

При конструировании изоляции необходимо стремиться к созданию нормальных санитарно-гигиенических условий для труда рабочих, производящих ее монтаж.

Наиболее широко используются деревянные двери, металлические двери с напыляемой асбоцементной изоляцией, асбестовермикулитовыми плитами, волокнистыми материалами, асбестовым и базальтовым картоном, двери из конструкционных плит.

 

4.1. Асбоцементная изоляция

 

В 60-х годах сначала в Англии, затем в ГДР и СССР нашла применение асбоцементная противопожарная напыляемая изоляция (ПНИ), которая наносится на поверхность конструкции с помощью специальных пистолетов-распылителей. Она представляет собой несгораемую теплоизоляционную смесь из тщательно распушенного асбеста и быстротвердеющего цемента. Изолируемые поверхности после очистки с помощью кисти покрывают грунтом ФЛ-03К, а после его высыхания - цементно-латексным грунтом. Затем методом напыления наносят изоляцию, которая затвердевает при 20 °С и относительной влажности воздуха около 75% в течение трех суток. Для ускорения процесса отверждения рекомендуется применять калориферы или электронагреватели мощностью 5-6 кВт с отражателями. ПНИ не дает запаха в процессе нанесения, отверждения и эксплуатации, не выделяет ядовитых веществ ни при нормальной температуре, ни при нагревании; при нанесении не загрунтованную металлическую поверхность не оказывает на нее корродирующего действия. Иногда изоляцию изготавливают в виде плит и укладывают в полотно двери.

 

4.2. Асбестовермикулитовые и асбестоперлитовые плиты

 

Асбестовермикулитовые плиты представляют собой негорючий теплоизоляционный материал на основе обожженного вермикулита, распушенного асбеста и связующих веществ. Состав материала: обожженный вермикулит - 69%, асбест не ниже 6-го сорта - 17%, бентонитовая глина - 10%, крахмал - 4%. Смесь тщательно перемешивают, формуют под прессом и сушат.

Асбестоперлитовые плиты представляют собой теплоизоляционный материал на основе обожженного перлита, распушенного асбеста и некоторого количества наполнителей и связующих веществ.

Состав асбестоперлитовых и асбестовермикулитовых плит одинаков, технологии формования аналогичны. Готовые плиты приклеивают к одной из обшивок двери.

Плиты обоих типов требуют бережного обращения в процессе транспортировки и обработки. Большой процент плит идет в отходы из-за хрупкости и низкой прочности материала - предел прочности при изгибе составляет 1,7-1,8 кгс×см^-2; предел прочности при сжатии - 0,2 кгс×см^-2. Плиты выпускаются размером 1000´500 мм и толщиной 30, 40, 50, 70 мм.

Следует отметить, что для таких пористых изоляционных материалов, как асбоцементная изоляция, асбестовермикулитовые и асбестоперлитовые плиты, повышенная влага при нагревании может привести х разрушению слоя изоляции из-за отслоения материала вследствие давления горячих водяных паров в местах, где отсутствуют пути для их выхода.