Расчет систем противодымной защиты зданий => 4. примеры расчетов вентиляционных систем противодымной защиты зданий. Таблица 1.

4. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРОТИВОДЫМНОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ

 

Пример 1. Рассчитать площадь люков дымоудаления для промышленного бесфонарного здания длиной 88 м, шириной 32 м и высотой 10,8 м. Помещение здания имеет дверной проем высотой 2,2 м и шириной 3,5 м. Здание будет возводиться в г. Иркутске.

Согласно СНиП II-37-75 (прил. 4) примем t_н = - 38 °С, и u_в = 5 м×с^-1.

Вычислим общую площадь F_л люков дымоудаления по формуле (4), учитывая следующие параметры: коэффициент расхода открытых дверных проемов и люков дымоудаления m_п = m_л = 0,64; площадь дверных проемов F_п = 2,2 - 1,3 + + 3×3,5 = 13,36 м²; максимальная среднеобъемная температура T_ом = 973 К; температура наружного воздуха Т_н = 235 К; коэффициент безопасности K_d = 1,2; высота дверных проемов h_п = 3 м; ускорение силы тяжести g = 0,81 м×с^-2; аэродинамический коэффициент заветренного фасада здания K_з = -0,6; аэродинамический коэффициент люка дымоудаления K_л = -0,4; скорость ветра u_в = 5 м×с^-1; высота места установки люков дымоудаления Н = 10 м.

Получим:

м².

 

Пример 2. Рассчитать расход газов и подобрать оборудование для системы дымоудаления 16-этажного жилого дома. Высота этажа 2,7 м. Ширина квартирной двери 0,83 м, высота 2 м. Ширина створки двери в лестничную клетку 0,85 м, высота 2 м. Расчетная температура наружного воздуха минус 30 °С, скорость ветра 5 м×с^-1.

Температуру приточного воздуха вычислим по формуле (1):

К.

Плотность приточного воздуха определим по формуле (12):

r_п = = 1,32 кг×м^-3.

Расход воздуха из лестничной клетки в поэтажный коридор найдем по формуле (6):

G_п = 1,32×2,1×0,83×2 = 4,6 кг×с^-1.

Расход продуктов горения, удаляемых из поэтажного коридора, рассчитаем по формуле (7):

G_д = 1,1×4,6 + 0 = 5,1 кг×с^-1.

Массовый расход продуктов горения на оголовке шахты дымоудаления вычислим по формуле (17):

G_ошд = 5,1 + 2,7 (16 - 1)×0,11 = 9,6 кг×с^-1.

Среднюю плотность продуктов горения в шахте дымоудаления при температуре дыма 115 °С определим по формуле (12):

r_с = = 0,910 кг×м^-3.

Объемный расход газов, перемещаемых вентилятором дымоудаления, вычислим по формуле (23):

Q_вд = = 10,5 м³×с^-1 = 38000 м³×ч^-1.

Плотность продуктов горения у клапана дымоудаления при температуре дыма 300 °С найдем по формуле (12):

r_д = = 0,616 кг×м^-3.

Выберем клапан дымоудаления с площадью проходного сечения 0,5 м². Скорость газов в этом клапане определим по формуле (14):

u_д = = 16,6 м×с^-1.

Потерю давления в клапане дымоудаления вычислим по формуле (13):

DР_кд = 1,5 = 127,3 Па.

Принимая площадь поперечного сечения шахты дымоудаления равной 1 м², рассчитаем по формуле (42) скорость газов е шахте:

u_ш = = 8,1 м×с^-1.

Потерю давления в шахте дымоудаления вычислим по формуле (18), принимая величину относительной шероховатости стенки шахты не превышающей 15 мм:

Па.

Потерю давления в обвязке вентилятора дымоудаления вычислим для сети, схема которой показана на рис. 4. Данная сеть включает в себя составное колено (x₂ = 1), конфузор (x_к = 0,058), выхлопной конфузор (x_к + x_в = 0,058 + 1). Потеря давления в сети равна

 

 

Рис. 4. Схема сети воздуховода вентилятора дымоудаления

 

Требуемое давление вентилятора дымоудаления вычислим по формуле (19):

Р_вд = 127,3 + 68,9 + 721,7 + 2,44 = 294,8 Па = 94,3 кг×м^-2.

По каталогу выберем радиальный вентилятор Ц 4-70 № 10 с частотой вращения 16 с^-1 двигателем мощностью 18 кВт.

 

Пример 3. Рассчитать требуемые подачу и давление воздуха и подобрать вентиляционное оборудование, обеспечивающее подпор воздуха в лестничной клетке с естественным освещением для 16-этажного жилого дома.

Параметры наружного воздуха, высота этажа здания, размеры дверных проемов квартиры и лестничной клетки такие же, как в примере 2.

Уровень первого этажа здания на 1,5 м выше уровня входа в здание. Входные двери в здание двойные, площадь их проема 2,2 м². Лестничная клетка имеет рассечку между 8 и 9 этажом, переход между зонами лестничной клетки - по балкону, дверные проемы на переход имеют остекление. Лестничная клетка на каждом этаже имеет остекленные оконные проемы площадью 1,5 м² с удельной воздухопроницаемостью 0,00237 кг×с^-1×м^-2×Па^-0,5 и двери, площадь щелей которых равна 0,024 м².

Плотность наружного воздуха вычислим по формуле (12):

r_н = = 1,45 кг×м^-3.

Значения наружного давления по высоте здания определим по формуле (24):

Р_i,н = -h_i,д(1,45 - 1,20) + 0,8;

Р_i,з = -h_i,д(1,45 - 1,20) + 0,6.

Результаты вычислений представлены в табл. 1 (3, 4, 5-я графы).

Плотность приточного воздуха вычислим по формуле (12) по его температуре:

r_п = = 1,32 кг×м^-3.

 

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):

Р_лк,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):

G_ш,i = 0,8×0,024

и занесем в графу 7 табл. 1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки определим по формуле (33):

G_о,i = 0,00237×1,5

и занесем в графу 8.

Общий расход воздуха по лестничной клетке в пределах этажа вычислим по формулам (30), (31):

G_лк,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):

u_лк,i = = 0,769 м×с^-1.

Результаты расчетов занесем в графу 10 табл. 1.

Величину избыточного давления в лестничной клетке рассчитаем по формуле (28):

Р_лк,i = Р_{лк,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):

Р_лк,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):

G_пер = 0,64×2×0,9 = 10,66 кг×с^-1,

G_п,д = G_п = 4,62 кг×с^-1.

Расход воздуха через окна лестничной клетки на 9-м этаже рассчитаем по формуле (33):

G_о,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):

G_лк,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):

Q_лк,вз = 12,8 м³×с^-1 = 46130 м³×ч^-1;

Q_лк,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):

Р_вз = -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

Р_внз = 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:

Р_ввз = 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):

Р_шл = 7,64 + 20 = 27,64 Па.

Вычислим площадь щелей в притворах дверей шахты на одном этаже здания:

F_ш,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):

G_щ,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.