X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Представлены анализ основных источников в области противодымной защиты, в частности, рекомендаций по расчету параметров противодымной вентиляции; а также результаты разработки обобщенной методики расчета параметров противодымной вентиляции и программного кода на ее основе, апробации указанного кода.

Среднее число погибших на пожаре на 100 тыс. населения в России составляет почти семь человек, что более чем в три раза превышает среднемировой уровень [1], причем по причине отравления токсичными продуктами горения (ПГ) при пожарах в зданиях погибает порядка 70% [2]. С учетом этого совершенствование противодымной вентиляции (ПДВ) и, соответственно, расчета параметров ПДВ представляется актуальным.

Целью проводимой работы на кафедре техносферной и пожарной безопасности ВГТУ является разработка усовершенствованной методики расчета параметров ПДВ и программного кода на ее основе для автоматизации таких расчетов. Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

анализ законодательных и иных нормативных правовых актов, нормативных документов (ЗиНПАиНД), а также других источников в области ПДВ;

анализ методических рекомендаций и программного обеспечения по расчету параметров ПДВ;

расчет параметров ПДВ объекта защиты с применением различных имеющихся методик и сравнение результатов;

разработка обобщенной методики по расчету параметров ПДВ и программного кода на ее основе;

исследование влияния различных параметров на систему ПДВ с помощью разработанного программного кода по обобщенной методике расчета.

При выполнении задач использовались такие методы исследования как анализ, синтез, расчетные методы.

В рамках представления промежуточных результатов работы приводятся результаты анализа работ, внесших значительный вклад в развитие ПДВ, в моделирование пожаров в помещениях, в частности, В.М. Есина, С.П. Калмыкова, Ю.А. Кошмарова, М.А. Михеева, И.С. Молчадского, А.В. Нестеренко, М.Ю. Овсянникова, С.В. Пузача, а также результаты анализа работ в рассматриваемой области, приведенных в реферативном журнале «Пожарная охрана», журнале «Взрывопожаробезопасность» [6], другой научной периодики.

Приводится анализ основных ЗиНПАиНД в области ПДВ зданий, к которым в первую очередь относится технический регламент [4] и своды правил [3, 5].

Показывается, что в техническом регламенте [4] сформулированы понятие, основные задачи и принципы противодымной защиты зданий (ПДЗ), требования к конструкциям и оборудованию ПДЗ. Помимо объемно-планировочных и конструктивных решений, к системе ПДЗ относится ПДВ, определение которой приведено в СП 7.13130 [3], где также определены цели и задачи ПДВ, номенклатура помещений и зданий, подлежащих оборудованию системами ПДВ, требования к исполнению этой системы и отдельных ее элементов.

Приводится анализ СП 7.13130 [3], где отмечается, что при определении расхода удаляемых продуктов горения (ПГ) следует учитывать:

подсосы воздуха через неплотности каналов систем вытяжной ПДВ;

подсосы воздуха через неплотности закрытых противопожарных клапанов по данным протоколов сертификационных испытаний (фактическим значениям удельной характеристики дымогазопроницанию испытываемых образцов), но не более чем определяемые выражением:

(1)

где — площадь проходного сечения клапана, м²; ∆P — перепад давления на закрытом клапане, Па; — удельная характеристика сопротивления дымогазопроницанию клапана, м³/кг.

Отмечается, что, помимо СП 7.13130 [3], вопросы обеспечения ПДВ регулируются СП 60.13.330 [5], где приведены общие требования к системам вентиляции, к приемным устройствам наружного воздуха, расходу приточного воздуха, организации воздухообмена, оборудованию систем вентиляции, его размещению и помещениям для него, а также требования к воздуховодам.

Показывается, что своды правил [3, 5] не содержат других указаний или соответствующих методик по расчету систем ПДВ, в связи с чем на практике для расчета параметров указанной вентиляции применяются методические рекомендации к СП 7.13130, разработанные ВНИИПО [7] и рекомендации, разработанные некоммерческим партнерством «АВОК» [8].

Рекомендации ВНИИПО [7] устанавливают перечень исходных данных и порядок выполнения расчетов основных параметров приточно-вытяжной ПДВ зданий различного назначения: жилых и общественных; производственных и складских, а также многофункциональных зданий и комплексов, закрытых подземных и надземных автостоянок. По функциональным признакам вытяжная ПДВ подразделяется на две основные группы, одна из которых объединяет системы, предназначенные для удаления ПГ непосредственно из горящего помещения, другая — системы для удаления ПГ из смежных с горящим помещений [7].

Помимо указанных рекомендаций ВНИИПО [7], на практике для определения параметров систем ПДВ для жилых и общественных зданий активно используются рекомендации некоммерческого партнерства инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике АВОК (рекомендации АВОК) [8], чему способствует то, что указанное партнерство оказывает методическую интерактивную поддержку своих разработок на форумах [9].

Показывается, что в обеих указанных рекомендациях расчет системы ПДВ естественным побуждением сводится к определению массового расхода удаляемых ПГ и площади сечения проемов дымоудаления, в связи с чем полезными могут быть основные положения теории горения, основ развития пожара в помещении, термогазодинамики и теплопередачи на пожаре, и в целом, моделирования пожаров [10-17].

Отмечается, что в результате анализа ЗиНПАиНД [3, 4, 5], рекомендаций расчета основных параметров ПДВ [7, 8], а также материалов форумов сообщества практических разработчиков ПДВ [9], определены ряд неоднозначных положений, вызывающих затруднения у практиков. В частности, не указывается, в каком случае система ПДЗ должна обеспечивать безопасность людей в течение времени, необходимого для эвакуации людей в безопасную зону, а в каком случае — в течение всего времени развития и тушения пожара, а также отражение соответствующей зависимости в алгоритме расчета параметров ПДВ, что обсуждалось нами ранее [18, 19].

Показывается, что рекомендации ВНИИПО [7] содержат расчетные зависимости всех необходимых систем ПДВ, но предлагают лишь основные формулы, часто недостаточные для применения указанных рекомендаций на практике, в инженерных расчетах.

Приводятся результаты анализа рекомендаций АВОК [8], отмечается, что они предлагают более подробные расчетные зависимости, но также имеют ряд проблемных моментов, в частности:

не содержат методику расчета подачи наружного воздуха для компенсации удаляемых ПГ;

не учитывают условия определения предельной толщины дымового слоя;

не учитывают условие выбора зависимости определения температуры ПГ (при пожаре, регулируемом вентиляцией и при пожаре, регулируемом пожарной нагрузкой помещения);

не содержат методику определения основных параметров пожарной нагрузки помещения.

Показывается, что СП 7.13130 [3] позволяет расчет параметров ПДВ производить в соответствии как с рекомендациями [7], так и на основе других методических пособий, не противоречащей требованиям ЗиНПАиНД в области ПДЗ. В то же время, проведенный эксперимент [18] показал существенное различие результатов расчета параметров ПДВ на примере жилого односекционного двенадцатиэтажного здания, выполненных по методикам [7] и [8]. Расчет по методике ВНИИПО [7] производился с помощью программы «КВМ-Дым» [20], разработанной, согласно утверждению разработчика, с учетом требований СП 7.13130 [3]. Для применения методики АВОК [8] в целях более точного и автоматизированного расчета был разработан программный код.

Отмечается, что, согласно общему мнению специалистов-практиков [9, 21], существующие методические рекомендации расчета параметров ПДВ [7, 8] нуждаются в доработке ввиду объективной сложности применения их на инженерном уровне. В профессиональной среде существует ожидание новой, усовершенствованной методики расчета параметров ПДВ, лишенной неопределенностей.

По итогам сравнения алгоритмов расчета параметров ПДВ по методикам [7, 8] разработана обобщенная методика расчета и авторский программный код на ее основе. Указанная обобщенная методика включает в себя расчет параметров следующих систем ПДВ:

системы дымоудаления (ДУ) из коридоров и холлов смежных с горящим помещением;

системы подпора воздуха в шахты лифтов и компенсирующей подачи наружного воздуха удаляемых ПГ из внеквартирных коридоров здания.

В рамках апробации указанного программного кода проведено исследование влияния площади дверного проема из коридора здания в лестничную клетку, площади проходного сечения дымовых клапанов, температуры ПГ, плотности ПГ, скорости ПГ в клапане, массового расхода ПГ, удаляемых из коридора на основные параметры ПДВ, которыми являются производительность и давление вентилятора, от которых зависит подбор оборудования ПДВ и разработка объемно-планировочных решений при проектировании системы ПДЗ, построены графики соответствующих зависимостей. Полученная зависимость основных параметров ПДВ от площади проходного сечения дымового клапана приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Зависимость основных параметров ПДВ от площади проходного сечения дымового клапана

Зависимость основных параметров ПДВ от массового расхода ПГ, удаляемых из коридора, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Зависимость основных параметров ПДВ от массового расхода продуктов горения, удаляемых из коридора

Приводится обсуждение полученных результатов, в частности, обсуждаются направления дальнейшей работы, подчеркивается, что приведенные зависимости позволяют проследить, как влияют определенные параметры на производительность и давление вентилятора дымоудаления, и принять оптимальные решения, которые обеспечат экономически эффективное проектирование. Полученные зависимости справедливы только для рассмотренного здания, их применение для других объектов возможно с учетом внесения изменений в исходные данные.

Литература

World fire statistic 2017. Report №22 [Электронный ресурс] / N. N. Brushlinsky, M. Ahrens, S. V. Sokolov, P. Wagner. – Электрон. дан. — Center of Fire Statistic of CTIF. — Режим доступа: http://www.ctif.org/sites/default/files/ctif_report22_world_fire_statistics_2017.pdf. — Рус., англ., нем. — Загл. с экрана.

Пожары и пожарная безопасность в 2016 году [Текст]: статистический сборник / под общей редакцией Д.М. Гордиенко. — М.: ВНИИПО. — 2017. — 124 с.: ил. 40.

СП 7.13130.2013. «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» [Электронный ресурс]: утвержден приказом МЧС России от 21.02.2013 N 116. — Электрон. дан. — Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=144507#0. — Загл. с экрана.

Технический регламент о требованиях пожарной безопасности [Электронный ресурс]: Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. №123-ФЗ. — Электрон. дан. — Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=LAW&n=200820&dst=0&rnd=0.21598698724493048�. — Загл. с экрана.

СП 60.13.330.2012. «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003» [Электронный ресурс]: утвержден приказом Минрегион России от 30.06.2012 N 279. ― Электрон. дан. ― Режим доступа: http://www.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=STR;n=16102#0. — Загл. с экрана.

Сайт научно-технического журнала «Взрывопожаробезопасность» [Электронный ресурс]. — Электрон. дан. — Режим доступа: http://fire-smi.ru/stati-po-pozharnoy-bezopasnosti. — Загл. с экрана.

Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий: Метод. рекомендации к СП 7.131130.2013 [Текст]. — М.: ВНИИПО. — 2013. — 58 с.

Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий [Электронный ресурс]: рекомендации АВОК 5.5.1. — Электрон. дан. — Режим доступа: http://www.abokbook.ru/normdoc/529/. — Загл. с экрана.

Диалог специалистов АВОК [Электронный ресурс]. — Электрон. дан. — Режим доступа: http://forum.abok.ru. — Загл. с экрана.

Кошмаров, Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении [Текст]: учеб. пособие / Ю.А. Кошмаров. — М.: Академия ГПС МВД России. — 2000. — 118 с.

Молчадский, И.С. Пожар в помещении [Текст] / И.С. Молчадский. — М.: ВНИИПО. — 2005. — 456 с.

Михеев, М.А. Основы теплопередачи [Текст] / М.А. Михеев. — М.: Госэнергоиздат, 1956. — 392 с.

Пузач, С.В. Модифицированная интегральная модель расчета термогазодинамики пожара в помещении : Учеб. пособие / С.В. Пузач, В.М. Казеннов ; Акад. гос. противопожарной службы. — М. : [б. и.], 2003. – 42 с.

Пузач, С. В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности: Монография. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005.

Однолько, А. А. Теория горения и взрыва. Возникновение и распространение горения. Оценка пожаровзрывоопасности: Курс лекций [Текст] / А.А. Однолько, С.А. Колодяжный, Н.А. Старцева. – Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т. – 2-е изд., перераб. и доп. – Воронеж, 2011. – 137 с.

Асминин, В.Ф. Проблемы и опыт обеспечения пожарной безопасности проектов строительства [Текст] / В.Ф. Асминин, Г.В. Васюков, А.А. Однолько. — Научный вестник Воронеж. гос. арх.– строит. ун-та: Строительство и архитектура. — 2009. — №1 (13). — С. 133-137.

Ситников, И.В. Имитационное моделирование площади пожара с применением метода Моне-Карло в рамках интегральной математической модели пожара [Текст] / И.В. Ситников, К.Г. Кривопуст, А.А. Однолько, С.В. Артыщенко // Инженерные системы и сооружения. — 2012. — № 4 (9). — С. 75-82.

Гонтаренко, Ю.В. Совершенствование и автоматизация расчета параметров противодымной вентиляции как модуля автоматизированной системы проектирования систем обеспечения пожарной безопасности объекта / Ю.В. Гонтаренко, Е.А. Сушко, А.А. Однолько // Сборник научных трудов международной студенческой научно-практическая конференция «Современное технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». — 2017. — С. 20-25.

Гонтаренко, Ю.В. Расчет параметров естественной вытяжной противодымной вентиляции в рамках системы противодымной защиты зданий [Электронный ресурс] / Ю.В. Гонтаренко, Е.А. Сушко, И.В. Ситников, А.А Однолько // IX Международная студенческая электронная научная конференция «Студенческий научный форум – 2017». ― Электрон. дан. ― Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2017/2551/31465. — Загл. с экрана.

Сайт ООО «Производственное объединение КВМ» [Электронный ресурс]. ― Электрон. дан. — Режим доступа: http://www.cvm.ru. — Загл. с экрана.

Портал пожарно-технической тематики «0-1» [Электронный ресурс]. ― Электрон. дан. — Режим доступа: http://www.0-1.ru. — Загл. с экрана.

Код для цитирования: Скопировать