Противодымная вентиляция: нормативные требования, конструктивные решения и моделирование

Лид

При пожаре основной угрозой для людей часто становится не открытое пламя, а вдыхание дыма: в обзоре, опубликованном в IOP Conference Series, подчёркивается, что большинство смертельных исходов при пожарах связано именно с отравлением продуктами горения, а не с ожогами 5. Дым также резко снижает видимость и затрудняет ориентирование при эвакуации, а содержащиеся в нём газы вызывают раздражение глаз 5. Именно поэтому проектирование систем дымоудаления (противодымной вентиляции) рассматривается как самостоятельная инженерная задача, а не как дополнение к общеобменной вентиляции.

В российской практике требования к таким системам задаются сводом правил СП 7.13130 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» (с изменениями 1–3); он назван основным нормативным документом, регламентирующим проектирование противодымной вентиляции 3. Изготовители оборудования, в свою очередь, ориентируются на СП 7.13130 и СП 60.13330.2012, а также на другие документы по пожарной безопасности зданий 1.

Ниже — обзор назначения систем, ключевых нормативных требований к коридорам, конструктивных особенностей воздуховодов и возможностей расчётного моделирования. Отдельно отмечены ограничения: часть данных взята из материалов производителя и из судебной практики, что накладывает отпечаток на их характер.

Назначение и области применения

Противодымная вентиляция решает несколько взаимосвязанных задач: удаляет дым и продукты горения из помещений, поддерживает приемлемые условия на путях эвакуации, снижает температуру и задымлённость, создаёт условия для работы пожарных подразделений и препятствует распространению дыма по вентиляционным каналам 1.

Перечень объектов, где установка таких систем обязательна, в материалах производителя включает крытые автостоянки, офисные и торговые центры площадью свыше 200 м², производственные и складские здания с горючими материалами, склады со стеллажами выше 5,5 м, коридоры длиной более 15 м без открывающихся окон, цокольные этажи с мастерскими или магазинами, а также здания высотой от девяти этажей 1. Эти пункты следует воспринимать как ориентир: окончательный набор требований определяется проектом и действующей редакцией нормативов.

Нормативные требования к дымоудалению из коридоров

Для коридоров логика нормирования строится на сочетании нескольких условий. Согласно СП 7.13130.2013, удаление продуктов горения требуется из коридоров цокольных (заглублённых менее чем на 0,5 м) и наземных этажей жилых, общественных, административно-бытовых и многофункциональных зданий высотой более 28 м 3. Важно, что 28 м — это пожарно-техническая высота, отсчитываемая от уровня подъезда пожарной техники до верхней точки пребывания людей, а не архитектурная высота здания 3.

Отдельное основание — коридоры и пешеходные тоннели подвальных и цокольных этажей (заглублённых на 0,5 м и более), если в них выходят двери помещений с постоянным пребыванием людей; под такими помещениями понимается пребывание людей непрерывно более двух часов 3. Для коридоров цокольных и наземных этажей без естественного проветривания длиной более 15 м в зданиях от двух этажей требование распространяется на производственные и складские объекты категорий А, Б и В, общественные, административно-бытовые и многофункциональные здания; к жилым зданиям этот пункт не относится 3.

Ключевой принцип — совместная работа вытяжной и приточной противодымной вентиляции. Расчёты должны обеспечивать очистку от дыма не менее 40–50% высоты коридора, чтобы в его нижней части формировался незадымляемый слой; он возникает при одновременной работе дымоудаления, удерживающего дым у потолка, и компенсационной приточной системы, вытесняющей дым из нижней зоны 3. Проектировать дымоудаление без компенсации не допускается: если есть вытяжная противодымная вентиляция, должна быть и приточная 3.

Практическая значимость этого правила подтверждается судебным делом, рассмотренным арбитражным судом. В многоквартирном доме при работе дымоудаления возникал вакуум, из-за чего двери между этажным коридором и лифтовым холлом не открывались штатно; инструментальные испытания показали, что избыточное давление при закрытых дверях эвакуационных выходов составляло от 285 до 288 Па при проектном диапазоне 20–150 Па, что не соответствовало п. 7.16 СП 7.13130.2013 4. Этот пример иллюстрирует, что отсутствие притока наружного воздуха в нижние части защищаемых коридоров — не формальное, а физически значимое нарушение.

Воздуховоды: материалы, герметичность и огнестойкость

Воздуховоды дымоудаления работают при высоких температурах — до 400–600 °C — и в среде агрессивных продуктов горения 1. Оцинкованную сталь для них не применяют: цинковое покрытие разрушается при температуре выше 200–300 °C с выделением токсичных веществ 1. Сварные воздуховоды изготавливают из горячекатаной углеродистой стали, выдерживающей до 400 °C, а для более высоких температур (до 500–600 °C) используют тонколистовую коррозионностойкую жаропрочную сталь 1.

Толщина стали должна быть расчётной, но не менее 0,8 мм согласно п. 6.13 СП 7.13130; исходя из условий сварки на практике её обычно принимают от 1,5 до 2 мм и более 1. Системы должны иметь класс герметичности В по СП 60.13330 и СП 7.13130 — это относится ко всем элементам, включая соединения, чтобы исключить подсос воздуха и утечки дыма 1. Предел огнестойкости транзитных воздуховодов за пределами обслуживаемого пожарного отсека — не менее EI 150, в пределах отсека — не менее EI 30; для его обеспечения применяют огнезащитные составы, минераловатные маты из базальтового волокна, вспучивающиеся краски и штукатурки 1.

Конструктивно различают круглые воздуховоды — с лучшими аэродинамическими показателями, меньшим сопротивлением и герметичностью — и прямоугольные, более компактные, но создающие больше шума и уступающие по аэродинамике 1. Соединения выполняют сварными, детали стыкуют через фланцы с негорючими (асбестовыми) прокладками; крепления размещают не реже чем через 4 м по вертикали и 6 м по горизонтали 1.

Моделирование: что даёт CFD

Численное моделирование (CFD, computational fluid dynamics) позволяет оценивать эффективность разных схем вентиляции и сценариев пожара до реализации проекта. Обзор, опубликованный в журнале Fire (MDPI, 2024), обобщает опыт применения CFD к удалению дыма и горячих газов в подземных автостоянках и отмечает, что корректное проектирование и монтаж таких систем необходимы для защиты людей и имущества 2. По мере роста числа возгораний автомобилей, особенно в регионах с плотной застройкой подземных паркингов, актуальность мер повышается 2.

CFD-расчёты при различных сценариях пожара и стратегиях вентиляции помогают выявлять более действенные решения по удалению дыма 2. При этом авторы обзора прямо указывают на ограничения метода — прежде всего применительно к сложным процессам, характерным для пожаров электромобилей 2. Аналогичный вывод о ценности CFD для оценки пожарной безопасности зданий и расстановки приоритетов при проектировании содержится в обзоре, представленном на конференции SBE23-THESSALONIKI 5.

Ограничения и что важно учитывать

Часть приведённых данных происходит из материалов производителя систем дымоудаления 1: они полезны для понимания конструктивных решений, но не заменяют нормативные документы и проектную документацию. Требования к объектам и перечень обязательных случаев установки в таких материалах могут излагаться в обобщённом виде.

Нормативная база подвижна: СП 7.13130 применяется с изменениями 1–3, и ссылки на конкретные пункты следует сверять с действующей редакцией на момент проектирования 3. Отдельный сюжет — расхождение между проектными и фактическими параметрами: в рассмотренном судебном деле давление на дверях эвакуационных выходов превышало проектный диапазон почти вдвое, что указывает на важность пусконаладочных испытаний совместной работы приточной и вытяжной систем 4.

Наконец, CFD-моделирование, хотя и признаётся полезным инструментом, имеет границы применимости, особенно для новых сценариев, таких как пожары электромобилей 2. Результаты расчётов зависят от корректности задания сценария и граничных условий, поэтому их не стоит воспринимать как окончательное доказательство безопасности без проверки на объекте.

Что дальше

Перспективные направления связаны с уточнением расчётных сценариев для подземных паркингов и пожаров электромобилей, а также с валидацией CFD-моделей по данным натурных испытаний 2. Для проектировщиков ключевой остаётся связка «нормативные требования — расчёт — пусконаладочные измерения»: именно она позволяет избежать ситуаций, когда формально установленная система дымоудаления работает вразрез с условиями эвакуации 3, 4.