На современном этапе развития нашего общества уровень урбанизации достигает больших масштабов и приводит к тому, что различные офисные центры, магазины, автостоянки, отели и гостиницы, жилые и общественные здания приходится располагать на ограниченной территории городов. Поэтому в последнее время отчетливо проявляется тенденция к увеличению высоты зданий. Это связано еще и с тем, что в крупных городах достаточно высокая стоимость земли, а также со стремлением общества к формированию современного архитектурного облика городов.

 Рост этажности зданий, несомненно, приводит к возникновению сложных опасных для жизни и здоровья людей ситуаций, таких как пожары, которые, чаще всего, сопровождаются гибелью большого числа людей. Самостоятельная эвакуация людей в зданиях повышенной этажности зачастую практически исключается, так как токсичные продукты горения и дым быстро блокируют эвакуационные пути и выходы. Увеличение высоты зданий соответственно влечет за собой увеличением протяженности путей эвакуации в лестничных клетках и, соответственно, времени эвакуации, таким образом, время выхода человека из здания (расчетное время эвакуации) увеличивается, а время блокирования лестничных клеток продуктами горения, то есть необходимое время эвакуации уменьшается. Другими словами, люди не успевают выйти из здания до того, как опасные факторы пожара достигнут критических для человека значений. В связи с этим, важным является, проектирование в таких зданиях эффективной системы дымоудаления из коридоров, а также систем подпора воздуха в незадымляемые лестничные клетки, шахты лифтов и тамбур-щлюзы.

 Расчет системы дымоудаления из коридоров многоэтажного здания производится исходя при условии открытой двери в лестничную клетку из коридора этажа пожара. При срабатывании системы противодымной защиты двери в лестничную клетку из коридора этажа пожара и дверь из лестничной клетки на улицу практически всегда закрыты. Расчетные параметры вентилятора дымоудаления зависят от назначения здания и его высоты, размеров элементов системы дымоудаления, размеров коридора, а также температуры продуктов горения и составляют: 20000÷30000 м³/ч (расход (подача)), 600÷1500 Па (давление (разрежение)).

 Важным является вопрос о том, что создания одной вытяжной системы дымоудаления из коридоров недостаточно. Объясняется это тем, что дверь из коридора в лестничную клетку открывается по ходу эвакуации. Расход продуктов горения или воздуха, удаляемого из коридора при закрытой двери резко уменьшается. Из-за этого еще больше уменьшаются потери давления в сети вентилятора, поэтому создается большое разрежение в коридоре, где открыт клапан дымоудаления, способствующее прижатию двери со стороны коридора этажа пожара. В это же время, из-за подпора воздуха в лестничную клетку, создаются большие перепады давлений на двери из коридора в лестничную клетку, окончательно блокирующие дверь с другой стороны. Человеку при таких условиях очень трудно, зачастую практически невозможно, открыть дверь.

 Чтобы уменьшить перепад давления на двери до регламентируемого действующими нормативными документами значения (150 Па) пунктом 8.8 СП 7.13130.2013 [1], устанавливается положение о том, что, помимо систем вытяжной противодымной вентиляции из коридоров в зданиях более 28 м, необходимо проектировать системы приточной противодымной вентиляции для возмещения удаляемых объемов продуктов горения и дыма.

 Для корректной совместной работы приточной и вытяжной систем противодымной вентиляции, высота компенсационного приточного отверстия должна быть рационально расположена относительно высоты расположения вытяжного клапана дымоудаления. В случае расположения клапана для притока наружного воздуха в верхней части коридора слой дыма и продуктов горения будет активно разрушать и перемешиваться со струей наружного воздуха будет. При этом образования незадымленного слоя, необходимого для передвижение людей к вертикальным путям эвакуации, в нижней части коридора не будет происходить. В связи с этим, клапан дымоудаления должен располагаться выше клапана для притока наружного воздуха.

 Вопрос о взаимном расположении клапана приточной противодымной вентиляции по длине защищаемого помещения относительно вытяжной системы в нормативных документах [1] не отражается.

 Для рассмотрения этого вопроса, а именно, определения наихудшего варианта задымления защищаемого объема коридора в зависимости от взаимного расположения приточного и вытяжного отверстий систем противодымной вентиляции был проведен численный эксперимент c помощью программного комплекса FDS [3]. Для его реализации моделировалось помещение площадью 30 м² и высотой 3 м, сообщающееся с угловым коридором длиной 30 м. В помещении располагался оконный проем размером 1,5х1,5 м. Очаг пожара размером 2,5х2,5х0,25 м моделировался в углу помещения. Пожарная нагрузка выбиралась в базе типовой пожарной нагрузки [4]. Коридор оснащался приточным и вытяжным отверстиями системы противодымной вентиляции размерами 0,8х0,6 м, взаимное расположение которых в ходе эксперимента менялось (рисунок 1 а, б, в).

 Рисунок 1. – Схема моделируемого сценария дымоудаления коридоре угловой конфигурации, в котором меняется взаимное расположение приточного и вытяжного отверстия приточной и вытяжной систем дымоудаления (приток рядом с очагом пожара – вытяжка у выхода в лестничную клетку (а), приток у выхода в лестничную клетку – вытяжка рядом с очагом пожара (б), приток и вытяжка у очага пожара (в): 1 — очаг пожара; 2 – оконный проем; 3 – дверной проем; 4 – клапан приточной системы дымоудаления; 5 – клапан дымоудаления; 6 – дверной проем в лестничную клетку.

 По результатам численного эксперимента наблюдается разная картина задымления в коридоре на этаже пожара при совместной работе клапана дымоудаления и компенсации удаляемого воздуха в коридоре (рисунок 2 а, б, в).

 Рисунок 2. – Задымление в коридоре угловой конфигурации на 15 минуте пожара, при расположении приточного отверстия рядом с очагом пожара – вытяжного у выхода в лестничную клетку (а), приточного отверстия у выхода в лестничную клетку – вытяжного рядом с очагом пожара (б), приточного и вытяжного отверстия у очага пожара (в).

 По результатам расчета можно сделать вывод, что хуже всего ситуация с задымлением складывается на рисунке 2 (а) при расположении отверстия приточной противодымной вентиляции для подачи наружного воздуха у дверного проема помещения с очагом пожара, а клапана дымоудаления вытяжной противодымной вентиляции у выхода в лестничную клетку. При таком расположении элементов этих систем вентиляции на 15 минуте пожара дым и токсичные продукты горения заполняют коридор по всей длине. Расслоения газовой среды на две ярковыраженные зоны дыма в верхней части коридора и незадымленного слоя воздуха в нижней его части не наблюдается. Таким образом, можно сделать вывод, что данный вариант подпора воздуха в нижнюю часть коридора является не эффективным.

 По результатам на рисунке 2 (б) при расположении вытяжного отверстия приточной противодымной вентиляции у выхода в лестничную клетку, а клапана дымоудаления у двери помещения с очагом пожара коридор на 15 минуте заполняется дымом наполовину. Наблюдается расслоение газовой среды на две зоны. Средняя высота незадымленного слоя воздуха в нижней части коридора равна около 1,7 м. Такой вариант компенсации удаляемого дыма и токсичных продуктов горения является более эффективным для обеспечения незадымляемости путей эвакуации и создания необходимого давления на этаже пожара.

 При размещении приточного и вытяжного отверстия соответственно приточной вытяжной противодымной вентиляции рядом друг с другом у дверного проема помещения с очагом пожара, на 15 минуте горения дым не распространяется по коридору, а заполняет объем коридора до места расположения противодымного клапана и притока воздуха приточной системы вентиляции. Этот вариант подачи наружного воздуха для компенсации удаляемых продуктов горения и дыма также является эффективным для обеспечения незадымляемости путей эвакуации.

 Таким образом, по результатам численных экспериментов удалось определить наихудший, с точки зрения эффективности дымоудаления в коридоре, способ подачи наружного воздуха для компенсации объемов удаляемых из коридора продуктов горения, а именно расположение компенсирующего отверстия приточной системы противодымной вентиляции рядом с помещением с очагом пожара, а клапана дымоудаления у дверного проема в лестничную клетку (рисунок 2, а). В таком случае, по сравнению с двумя другими вариантами (рисунок 2 б, в), происходит быстрое задымление коридора, активное перемешивание дыма с чистым воздухом и заметного расслоения газовой среды на слой дыма и необходимого незадымленного слоя для эвакуации людей не создается.

Список литературы:

1.  СП 7.13130.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности [Электронный ресурс]: свод правил (утв. Приказом МЧС РФ 21 февраля 2013 года № 116) // Гарант: информ.-правовое обеспечение. – Электрон. Дан. – М., 2016. – Доступ из локальной сети библиотеки Академии ГПС МЧС России.
2.  Рекомендации АВОК. Расчет параметров систем противодымной защиты жилых и общественных зданий. – М.: ООО ИИП «АВОК-ПРЕСС», 2015.
3.   Кэвин, М. Руководство пользователя «Программа FDS–версия 5» [Текст] / М. Кэвин, Б. Клейн, С. Хостикка, Д. Флойд // Национальный институт стандартов и технологии США. – 2007. – 201 с.
4.  Корольченко, А.Я., Корольченко, Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения [Текст]: Справ. изд.: в 2 кн. – М. : ПожНаука, 2004. – 774 с.