Критерии выбора вентиляторов дымоудаления

Вентиляторы дымоудаления используются для эффективного отвода за пределы здания газообразных продуктов горения, образующихся при локальных возгораниях или обширных пожарах в зданиях промышленных предприятий, жилых домах, объектах административного, социального и другого назначения.

Поражающие факторы дымообразования при пожаре в помещении

Образование дыма при пожаре в жилом, производственном или иного типа строении представляет собой серьезную угрозу для здоровья человека. В статье 9 «Опасные факторы пожара» Федерального закона от 22.07.2008 за № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» приведены основные негативные факторы дымообразования, наносящие поражающее воздействие человеческому организму (п.1 статьи 9):

• повышенная концентрация токсичных продуктов горения и термического разложения;
• пониженная концентрация кислорода;
• снижение видимости в дыму.

Дым, возникающий при возгорании в помещении, представляет собой сложную смесь газообразных и мелкодисперсных продуктов горения. Основным отравляющим веществом при пожаре является угарный газ, способный скапливаться в непроветриваемых местах. Всего лишь двухминутное пребывание в закрытом загазованном угарным газом помещении приводит к летальному исходу. К опасности отравления угарным газом добавляется удушье от вдыхания продуктов горения полимерных синтетических материалов, которыми отделаны большинство помещений. Практически все они токсичны, нередко достаточно лишь нескольких вдохов, чтобы потерять сознание. Густые клубы дыма затрудняют ориентацию в пространстве, заставляя пострадавших двигаться наобум и удаляться в сторону от пути эвакуации.

Это важно! Дым распространяется намного быстрее пламени, из-за чего в сильно задымленном помещении потеря сознания или остановка сердца могут произойти еще до того, как человек успеет из него выбраться.

Типы систем дымоудаления

Для сохранения безопасности людей, находящихся в здании, подверженному риску возникновения пожара с предпосылками обильного дымообразования, обустраиваются системы дымоудаления двух типов:

1. Статическая система дымоудаления, принцип работы которой заключается в отключении всех каналов вентиляции и кондиционирования воздуха в целях препятствия перемещению дыма по этажам, шахтам и коридорам постройки. Дым концентрируется лишь в пределах локального помещения и не проникает в соседние. Недостатком статической системы является отсутствие возможности вентилирования того этажа, где происходило возгорание.
2. Принудительная (называемая также динамической) система удаления дыма, в которой при срабатывании датчиков пожарной безопасности запускаются в действие вентиляторы дымоудаления, высасывающие дым из коридоров, холлов и лифтовых шахт.

Обратите внимание! Принудительная система удаления дыма более эффективна, поскольку в процессе очищения здания от дыма видимость в коридорах и на лестницах улучшается, эвакуирующиеся люди видят путь к выходу и не поддаются панике.

В соответствии с ужесточающимися требованиями по пожарной безопасности принудительные системы дымоудаления постепенно вытесняют морально устаревшие статические аналоги, поскольку их оборудование способно работать в автоматическом режиме, не требующем участия человека.

Функции вентиляторов дымоудаления

Вентиляторы дымоудаления относятся к важнейшим элементам принудительных систем дымоудаления и выполняют в их составе следующие функции:

• быстрый отвод из помещений за пределы здания избытка тепла и продуктов горения – угарного газа, газообразных фракций химических соединений, образующихся при воспламенении отделочных пластиков, пепла, сажи, гари ;
• удаление дыма для обеспечения беспрепятственной эвакуации людей;
• снижение задымленности на путях эвакуации людей;
• предотвращение распространения пламени от места возгорания;
• снижение температуры воздуха в помещении, что существенно уменьшает вероятность обрушения несущих элементов строения. Например, в отдельных случаях в закрытых помещениях температура воздуха может подниматься до 1000 град. Ц, тогда как при правильно подобранных параметрах вентиляторов дымоудаления ее удается снизить до 400 град. Ц;
• обеспечение нормального микроклимата вне пределов очага пожара, способствуя эффективному выполнению работы персоналом пожаротушения.

Особенности эксплуатации вентиляторов дымоудаления

Условия работы вентиляторов в составе систем дымоудаления весьма специфичны – агрегаты разработаны для использования в экстремальных ситуациях и не предназначены для ежедневной эксплуатации в типовых системах обычной вентиляции. Свод правил СП 7.13130.2013 «Свод правил. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности», утв. приказом МЧС России от 21.02.2013 за № 116, определяет (п.7.11) следующие значения предела огнестойкости для вентиляторов дымоудаления:

• 2,0 час/400 град. Ц;
• 1,0 час/600 град. Ц.

То есть, на вентиляторы дымоудаления «возложена» задача в течение двух часов безостановочно перемещать газовоздушные потоки температурой до 400 град. Ц или всего лишь один час – потоки, нагретые до температуры 600 град. Ц.

Дополнительная информация. Огнестойкостью вентилятора дымоудаления называют способность вентилятора сохранять функциональное назначение при перемещении нагретой газовоздушной среды при пожаре. Для характеристики огнестойкости вентилятора используют временной интервал, отсчитываемый от начала нагрева перемещаемой газовоздушной массы (начало возгорания) до наступления предельного состояния конструкции вентилятора – разрушения или потери функциональных способностей по удалению дыма. Соответственно, после применения во время пожара дальнейшая эксплуатация вентилятора исключается!

Требования к вентиляторам дымоудаления

Вентиляторы дымоудаления применяются для создания условий беспрепятственной эвакуации людей из охваченных пожаром помещений, локализации возгораний и создания условий для ликвидации пожаров в зданиях любого статуса. В соответствии с этим к конструкциям вентиляторов, устанавливаемых в системах противодымной защиты, предъявляются повышенные технические требования. Отметим следующие моменты:

1. Должна обеспечиваться устойчивость всех деталей и узлов агрегата к воздействию высоких температур.
2. Производительность и напорные характеристики вентиляторов дымоудаления должны обеспечивать быстрый отвод дымообразных продуктов горения за пределы помещения и здания.
3. Материалы конструктивных элементов вентиляторов должны быть устойчивы к воздействию химической агрессии веществ, образующихся в процессе пожара.
4. Вентиляторы должны надежно выполнять свои функции в течение времени, соответствующего пределу огнестойкости по СП 7.13130.2013.
5. Должен быть реализован свободный выход потока дыма.
6. При установке вентиляторов дымоудаления следует создавать возможность вертикального, горизонтального или двухстороннего выброса дыма и других продуктов горения.

Классификация вентиляторов дымоудаления

Вопросы обеспечения пожарной безопасности строительных конструкций и противодымной защиты настолько актуальны, что оборудование для систем дымоудаления производится многими предприятиями в широком ассортименте модельного ряда. Для классификации вентиляторов дымоудаления специалисты выделяют следующие основные признаки:

• конструкцию и принцип работы агрегата;
• назначение и условия функционирования вентилятора;
• место размещения и способ монтажа;
• технические характеристики механизма – создаваемое давление, производительность дымоудаления, потребляемая мощность, КПД и др.

Различные модификации одного и того же типа конструкции вентилятора дополнительно могут различаться в следующих показателях:

• аэродинамическими характеристиками;
• уровнем звукового давления, измеряемым как со стороны всасывания, так и при выходе дыма в окружающую среду;
• диапазоном рабочих температур;
• материалом изготовления лопастей и корпуса;
• весогабаритными параметрами;
• методом соединения с электродвигателем;
• способом запуска на откачку дыма и т.п.

Основополагающими признаками, влияющими на выбор вентилятора для системы дымоудаления, являются:

1. • центробежный (радиальный)
   • осевой (аксиальный).
2. • в вентиляционной шахте;
   • на крыше;
   • пристенный вариант в помещении;
   • в любом месте здания или снаружи, рядом со зданием.

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные типы конструкций вентиляторов дымоудаления и варианты их размещения в составе систем противодымной защиты.

Типы конструкций вентиляторов дымоудаления

В процессе своей работы вентиляторы дымоудаления любой конструкции призваны выполнять одну единственную техническую задачу – создавать зону разреженной атмосферы, в которую будут втягиваться дымообразные продукты горения из зоны возгорания. Технически эта задача реализуется использованием следующих базовых конструктивных элементов:

• термостойкого корпуса;
• электродвигателя с приводом;
• рабочего колеса с лопастями.

Основными различиями, определяющими принцип работы осевого (аксиального) или центробежного (радиального) вентилятора, его эффективность и возможность использования в определенных условиях являются следующие признаки:

• конструкция корпуса;
• тип рабочего колеса.

1. Осевые (аксиальные) вентиляторы дымоудаления
   
   Основными конструктивными элементами осевого вентилятора являются:
   • корпус цилиндрической формы;
   • колесо с консольными лопастями особой геометрии, закрепленными под углом к плоскости вращения;
   • электродвигатель с приводом.
   Рабочее колесо вентилятора дымоудаления чаще всего насажено непосредственно на ось электродвигателя, при вращении которого система лопастей совершает соосное с ним вращательное движение с определенной угловой скоростью. В отдельных моделях осевых вентиляторов электродвигатель расположен в стороне от корпуса, то есть несоосно с крыльчаткой.
   Принцип действия – вращающиеся лопасти захватывают потоки дыма и выталкивают их к выходному отверстию на корпусе вдоль оси крыльчатки (параллельно оси вращения). Из-за того, что направление движения всасываемого и нагнетаемого потока воздуха или дыма совпадает с осью вращения крыльчатки, вентиляторы такой конструкции и получили свое названием «осевых» либо «аксиальных» (от англ. axial – осевой).
   
   Давление, развиваемое осевыми вентиляторами ДУ, сравнительно невысокое – в пределах 600-1000 Па. Однако они отличаются высокой производительностью отведения продуктов горения (до 145 тыс. куб.м/час) при сравнительно небольших габаритных размерах, что способствует их особой популярности при проектировании и обустройстве систем противодымной защиты предприятий с высокой насыщенностью оборудования, крупных торговых центров, выставочных залов и т.п., где учитывается каждый свободный квадратный или кубический метр площади/пространства. В числе достоинств осевых (аксиальных) вентиляторов дымоудаления отмечают следующие обстоятельства:
   • простоту конструктивного исполнения;
   • невысокую стоимость;
   • компактность размеров, допускающую размещение агрегатов на небольших площадях;
   • низкое энергопотребление.
2. Центробежные (радиальные) вентиляторы дымоудаления
   
   Основными конструктивными элементами центробежного (радиального) вентилятора являются:
   • спиралевидный кожух, нередко называемый «улиткой»;
   • корпус с входными и выходными отверстиями;
   • рабочее колесо, выполненное в виде пустотелого цилиндра с установленными на нем по всей боковой поверхности лопастями. Лопасти устанавливаются параллельно оси вращения колеса, между собой скрепляются с помощью переднего и заднего дисков;
   • электродвигатель с приводом.
   Принцип действия – дымовая масса поступает во входное отверстие в корпус вентилятора. За счет вращения лопастного колеса дымовой поток попадает в каналы между лопастями и под действием центробежной силы (отсюда и название этого типа вентилятора) выбрасывается в спиралевидный кожух. Вследствие специфичной формы кожуха-«улитки» все отдельные потоки дымовоздушной смеси, выбрасываемые лопастями рабочего колеса, собираются в единый упругий поток с последующим выведением наружу через выходное отверстие.
   
   Это важно! В центробежных устройствах дымоудаления дымовые массы поступают в осевом направлении, выталкиваются – в радиальном, то есть, направление выходного потока дымовоздушной смеси находится под прямым углом к направлению входного потока.
   Для центробежных вентиляторов дымоудаления характерен широкий диапазон давления, достигающий для отдельных моделей 2850 Па. Поэтому их используют в системах противодымной защиты с высокими показателями аэродинамического сопротивления. Производительность центробежных вентиляторов дымоудаления не превышает 50 тыс. куб.м час, у наиболее мощных вентиляторов ДУ она может достигать 130 тыс. куб.м/час.
   Дополнительная информация. Используемые для обозначения центробежных или радиальных вентиляторов термины являются равнозначными. Разница состоит в следующем:
   • в названии «радиальный» отражена конструктивная особенность этого типа вентиляторов – радиальное расположение рабочих лопастей колеса;
   • в названии «центробежный» отражен физический принцип работы устройства – перемещение газовоздушных или дымовых масс осуществляется под действием центробежной силы, создаваемой при вращении лопастей.
   Соответственно, обозначения ВР и ВЦ означают один и тот же тип вентилятора.

Область применения осевых и центробежных вентиляторов ДУ

Различие в принципе работы осевого и центробежного вентиляторов ДУ отражается на показателях основных рабочих параметров этих устройств, что предопределило разные области их применения:

1. Осевые вентиляторы отличаются высокой производительностью, но не способны развивать достаточно большое давление на выходе. Их применяют в одноэтажных зданиях, павильонах, строительных комплексах различного назначения, где отсутствует необходимость преодоления значительных аэродинамических сопротивлений, но требуется аварийное удаление дыма с высокой производительностью выброса.
2. Вентиляторы ДУ центробежного исполнения способны развивать сравнительно большое давление, поэтому их традиционно используют в системах противодымной защиты многоэтажных зданий. Подобные системы насыщены множеством составляющих компонентов и обладают высоким аэродинамическим сопротивлением, которое осевым вентиляторам ДУ преодолеть не под силу.

Способы размещения вентиляторов дымоудаления в составе систем противодымной защиты

В соответствии с местом установки и способом монтажа определены следующие виды вентиляторов ДУ:

1. Крышные вентиляторы ДУ, монтируемые на крыше постройки на специальных кровельных площадках. Их использование позволяет сэкономить полезное служебно-производственное пространство внутри здания. При этом нет нужды в прокладке магистральных воздуховодов, достаточно воспользоваться предусмотренными в ходе строительства здания вентиляционными шахтами. Применение крышных вентиляторов в системах дымоудаления дает возможность варьирования направления выброса дымовой массы – вертикально вверх (факельный выброс) или горизонтально, в различные стороны.
   
2. Канальные вентиляторы ДУ, монтируемые в составе воздуховодов внутри здания. Наиболее распространены вентиляторы круглой формы. К преимуществам канальных вентиляторов дымоудаления относится возможность монтажа практически в любой точке вентиляционной сети. Присоединение к воздуховодам осуществляется посредством фланцевых соединений.
   
3. Пристенные вентиляторы ДУ отлично подходят для зданий, у которых кровля отличается сложной конструкцией. Возросшая высотность современных построек также способствует вытеснению крышных модификаций пристенными моделями. Пристенная методика установки вентиляторов дымоудаления считается наиболее эффективной, поскольку позволяет одновременное обслуживание сразу нескольких воздуховодов. Сокращение длины воздухоотводящих коммуникаций обеспечивает отвод дымовых масс по кратчайшему пути.
   

Заключение

При выборе подходящей модели вентилятора дымоудаления необходимо учитывать многочисленные факторы, начиная от планировки здания и заканчивая оптимизацией рабочих параметров изделия. Чтобы не допустить ошибок при обустройстве системы дымоудаления рекомендуется обращаться к квалифицированным специалистам.