Расчет подпора воздуха в пожаробезопасные зоны
Модуль определяет расход воздуха для подачи в пожаробезопасную зону (ПБЗ) в двух режимах: при открытой двери и при всех закрытых дверях. Первый расчет обеспечивает заданную скорость воздуха в открытом проеме, второй определяет подачу для компенсации утечек при заданном избыточном давлении. Для проектирования нужны результаты обоих режимов.
Граница применения и нормативные требования#
Здесь рассматривается подача воздуха непосредственно в пожаробезопасную зону. Методические рекомендации по расчету подпора в безопасные зоны приведены в разделе 4.5 МД.137-13 [1]. Формулы ниже описывают расчет в модуле; особенности учета лифтовых дверей пояснены отдельно.
Требования к защите безопасных зон установлены СП 7.13130.2013 с Изменением № 3, утвержденным приказом МЧС России от 27.03.2025 № 251 и введенным в действие с 01.07.2025 [2].
| Что требуется | Положение СП 7.13130.2013 |
|---|---|
| Подача воздуха в безопасную зону или в защищающий ее тамбур-шлюз | Пункт 7.14о. |
| Скорость воздуха через одну открытую дверь защищаемого помещения не менее 1,5 м/с | Пункт 7.15. |
| Избыточное давление от 20 до 150 Па | Пункт 7.16б. Это давление в защищаемом помещении, а не давление вентилятора. |
| Подогрев воздуха до температуры не менее 5 °C при непосредственной подаче в безопасную зону с расходом по утечкам через закрытые двери | Пункт 7.17е. |
Подача в зону и подача в тамбур-шлюз перед ней относятся к разным схемам защиты. Если перед безопасной зоной предусмотрен тамбур-шлюз с подпором воздуха при пожаре, пункт 7.17е не требует подачи и подогрева воздуха непосредственно в безопасной зоне. Для такой схемы используйте расчет подпора в тамбур-шлюзы с требованиями к защите безопасной зоны.
Расчетные режимы#
| Режим | Что определяет программа | Температурные условия результата |
|---|---|---|
| Открытая дверь | Массовый расход \(G_r\), кг/с, и объемный расход \(L_r\), м³/ч, по размерам открытого проема, количеству одновременно открытых дверей и заданной скорости. | Используется плотность наружного воздуха \(\rho_a\) при температуре \(t_a\). |
| Все двери закрыты | Массовый расход \(G_{sf(\text{закр})}\), кг/с, и объемный расход \(L_{sf(\text{закр})}\), м³/ч, для компенсации утечек через двери ПБЗ и примыкающих лифтовых шахт без собственного подпора. | Используется плотность подогреваемого воздуха \(\rho_{sf}\) при температуре \(t_{sf}\). |
Два режима рассматривают как разные расчетные рабочие точки системы. Модуль определяет для них расходы; давление вентилятора и потери в сети рассчитывают отдельно. Итогового поля, которое автоматически выбирает один из режимов для проектирования, в форме нет.
Как выглядит расчет#
На снимке показана верхняя часть формы: город, наружная температура и плотность, размеры и площадь открываемого проема. Режим закрытых дверей и итоговые расходы на этом снимке не видны.
Исходные данные#
Значения в колонке «При создании расчета» подставляет веб-форма. Это начальные значения для заполнения, а не характеристики дверей или системы конкретного объекта.
Наружный воздух и открытая дверь#
| Поле | При создании расчета | Как заполнить |
|---|---|---|
| Город | Москва (2020) | Выберите запись климатического справочника для объекта. |
| Наружная температура \(t_a\), °C | −26 | Сверьте подставленную температуру с климатическими данными проекта. Поле доступно для ручного изменения. |
| Высота двери или створки \(h_{dr}\), м | 2,0 | Высота открываемого проема в свету по архитектурным чертежам. |
| Ширина двери или створки \(b_{dr}\), м | 0,9 | Ширина части проема, открываемой в расчетном режиме. |
| Количество одновременно открытых дверей или створок \(N\), шт. | 1 | Число одновременно открытых проемов по принятому сценарию. Это не общее количество дверей ПБЗ. |
| Скорость истечения \(v_r\), м/с | 1,5 | Редактируемое значение. Для безопасной зоны требуется не менее 1,5 м/с: пункт 7.15 [2]. |
Повторный выбор города заменяет вручную введенную наружную температуру значением из справочника. Поэтому сначала выберите город, затем уточните температуру. Плотность наружного воздуха \(\rho_a\) и площадь открытого проема \(F_{dr}\) программа вычисляет сама.
Для двустворчатой двери учитывают большую створку, если ее ширины достаточно для эвакуации. В противном случае принимают всю ширину двери: пункт 7.16в [2]. В формуле одна площадь \(F_{dr}\) умножается на \(N\). При нескольких проемах разных размеров одного изменения количества недостаточно: их площади нужно учесть в расчетной схеме.
Подогрев и закрытые двери#
| Поле | При создании расчета | Как заполнить |
|---|---|---|
| Температура подогреваемого воздуха \(t_{sf}\), °C | 18 | Температура подачи в зону в режиме закрытых дверей. Значение редактируется; нормативный минимум для непосредственной подачи составляет 5 °C, а не 18 °C. |
| Избыточное давление \(P_{\text{изб}}\), Па | 20 | Заданный перепад относительно смежного помещения. Для безопасной зоны проверяют диапазон 20–150 Па. |
| Тип двери ПБЗ | Противопожарная | Выберите тип до ручного уточнения сопротивления. |
| Сопротивление дверей ПБЗ при 20 °C \(S_{dsf20}\), м³/кг | 4417 для противопожарной двери; 50 000 при выборе дымогазонепроницаемой | Редактируемое значение. Сопоставьте его с характеристиками проектируемых дверей. |
| Суммарная площадь дверей ПБЗ \(\Sigma F_{dsf}\), м² | 2 | Площадь всех учитываемых закрытых дверных проемов зоны. Для двустворчатой двери берется полный проем, а не только открываемая в первом режиме створка. |
| Сопротивление лифтовых дверей при 20 °C \(S_{dl20}\), м³/кг | 2167 | Редактируемое значение для дверей учитываемых лифтовых шахт. |
| Суммарная площадь лифтовых дверей \(\Sigma F_{dl}\), м² | 4 | Площадь дверей шахт, выходящих в ПБЗ и не имеющих собственного подпора. Двери шахт с подпором в эту площадь не включают. |
При смене типа двери вручную введенное \(S_{dsf20}\) перезаписывается: программа снова подставляет 4417 или 50 000 м³/кг. Характеристику конкретного изделия вводите после выбора типа. Температура \(t_{sf}\), давление, площади и оба сопротивления доступны для редактирования.
Для каждой группы дверей используется одно сопротивление: \(S_{dsf20}\) для дверей ПБЗ и \(S_{dl20}\) для лифтовых дверей. Эти группы не нужно объединять в одну суммарную площадь. Формула также использует одно значение \(P_{\text{изб}}\) для обеих групп; отдельное давление в каждой шахте здесь не определяется.
Проверка введенных значений#
Доступность отчета не подтверждает корректность расчета. Программа может принять нулевые или отрицательные размеры, количество дверей и скорость; отрицательная высота способна дать отрицательный расход. Завершение расчета закрытых дверей не подтверждает корректность исходных данных открытого режима. Диапазон давления 20–150 Па автоматически не контролируется.
До использования результата проверьте положительность размеров и площадей учитываемых проемов, сопротивлений, количества открытых дверей, скорости и давления. Количество дверей должно быть целым. Отдельно проверьте скорость не менее 1,5 м/с, давление 20–150 Па и принятую температуру подогрева.
Рабочий порядок#
Определите проемы для каждого режима#
Для открытой двери возьмите площадь расчетной створки или всего открываемого проема. Для закрытых дверей подсчитайте полные площади проемов ПБЗ и отдельно лифтовых шахт без подпора.
Заполните форму#
Сначала выберите город и тип двери, затем уточните температуру и сопротивления. Введите остальные исходные данные по проекту. Не заменяйте количество одновременно открытых дверей общим количеством дверей зоны.
Проверьте оба результата#
Проверьте исходные значения открытого и закрытого режимов независимо друг от друга. При ручном пересчете используйте неокругленные промежуточные величины, как в примере ниже.
Зафиксируйте данные для проектирования#
Сохраните оба массовых и объемных расхода вместе с температурами, давлением и характеристиками дверей. Проверьте работу вентилятора, сети и регулирования в обоих режимах, затем сформируйте отчет с учетом ограничений его состава.
Расчетные зависимости#
Открытая дверь#
Плотность наружного воздуха и площадь открываемого проема:
\[ \rho_a=\frac{353}{273+t_a}, \qquad F_{dr}=h_{dr}b_{dr}. \]Массовый и объемный расходы:
\[ G_r=v_r\rho_a N F_{dr}, \qquad L_r=\left\lceil\frac{3600G_r}{\rho_a}\right\rceil_{50}. \]Здесь \(G_r\) выражен в кг/с, \(L_r\) в м³/ч. Обозначение \(\lceil x\rceil_{50}\) означает округление вверх до ближайшего значения, кратного 50 м³/ч. До округления плотность сокращается: \(L_r=3600v_rNF_{dr}\).
Закрытые двери#
Плотность подогреваемого воздуха и сопротивления дверей при этой плотности:
\[ \rho_{sf}=\frac{353}{273+t_{sf}}, \qquad S_{dsf}=\frac{1{,}2S_{dsf20}}{\rho_{sf}}, \qquad S_{dl}=\frac{1{,}2S_{dl20}}{\rho_{sf}}. \]Число 1,2 в зависимостях сопротивления является опорной плотностью воздуха, кг/м³. Температуры \(t_a\) и \(t_{sf}\) задаются в °C, плотности выражены в кг/м³, сопротивления в м³/кг.
Массовый расход для компенсации утечек:
\[ G_{sf(\text{закр})}= \Sigma F_{dsf}\sqrt{\frac{P_{\text{изб}}}{S_{dsf}}} + \Sigma F_{dl}\sqrt{\frac{P_{\text{изб}}}{S_{dl}}}. \]Первое слагаемое относится к дверям ПБЗ, второе к дверям примыкающих лифтовых шахт без собственного подпора. Лифтовое слагаемое описывает фактическую логику программы. Принятую модель учета этих утечек следует зафиксировать в проекте и при необходимости согласовать со специалистом по пожарной безопасности.
Объемный расход подогретого воздуха:
\[ L_{sf(\text{закр})}= \left\lceil\frac{3600G_{sf(\text{закр})}}{\rho_{sf}}\right\rceil_{10}. \]Округление выполняется вверх до ближайшего значения, кратного 10 м³/ч. Для вычисления объема используется неокругленный массовый расход, а не число с двумя знаками после запятой, показанное в форме.
Практический пример#
Пожаробезопасная зона с двумя дверями и двумя лифтовыми шахтами#
В ПБЗ установлены две дымогазонепроницаемые двери размером 1,2 × 2,0 м. В открытом режиме открывается одна створка размером 0,9 × 2,0 м. В зону выходят две лифтовые шахты с дверями 0,9 × 2,1 м. Одна шахта имеет собственный подпор, поэтому в расчет утечек входит только дверь второй шахты.
Требуется определить расход при одной открытой створке и при всех закрытых дверях ПБЗ.
Полный набор исходных данных#
| Поле | Значение в примере |
|---|---|
| Город | Москва (2020) |
| \(t_a\) | −26 °C |
| \(h_{dr}\) | 2,0 м |
| \(b_{dr}\) | 0,9 м |
| \(N\) | 1 |
| \(v_r\) | 1,5 м/с |
| \(t_{sf}\) | 18 °C |
| \(P_{\text{изб}}\) | 20 Па |
| Тип двери ПБЗ | Дымогазонепроницаемая |
| \(S_{dsf20}\) | 50 000 м³/кг |
| \(\Sigma F_{dsf}\) | 4,8 м² |
| \(S_{dl20}\) | 2167 м³/кг |
| \(\Sigma F_{dl}\) | 1,89 м² |
Площади для закрытого режима получены по полной ширине дверей:
\[ \Sigma F_{dsf}=2\cdot1{,}2\cdot2{,}0=4{,}8\ \text{м}^2, \]\[ \Sigma F_{dl}=1\cdot0{,}9\cdot2{,}1=1{,}89\ \text{м}^2. \]Вторая лифтовая дверь в \(\Sigma F_{dl}\) не входит, поскольку ее шахта защищена собственным подпором. Значения площадей в примере отличаются от начальных значений новой формы: их нужно ввести явно.
Расчет при открытой створке#
\[ \rho_a=\frac{353}{273-26} \approx1{,}4291497976\ \text{кг/м}^3, \qquad F_{dr}=2{,}0\cdot0{,}9=1{,}8\ \text{м}^2. \]\[ G_r=1{,}5\cdot\frac{353}{247}\cdot1\cdot1{,}8 \approx3{,}8587044534\ \text{кг/с}. \]Объем до округления:
\[ L_r^{\text{до округления}} =\frac{3600G_r}{\rho_a} =3600\cdot1{,}5\cdot1\cdot1{,}8 =9720\ \text{м}^3/\text{ч}. \]После округления вверх до 50 м³/ч получается 9750 м³/ч. В форме массовый расход показан как 3,86 кг/с.
Расчет при закрытых дверях#
Плотность воздуха при 18 °C:
\[ \rho_{sf}=\frac{353}{273+18} \approx1{,}2130584192\ \text{кг/м}^3. \]Пересчитанные сопротивления:
\[ S_{dsf}=\frac{1{,}2\cdot50\,000}{353/291} \approx49\,461{,}7564\ \text{м}^3/\text{кг}, \]\[ S_{dl}=\frac{1{,}2\cdot2167}{353/291} \approx2143{,}6725\ \text{м}^3/\text{кг}. \]Утечки через двери ПБЗ:
\[ G_{\text{двери ПБЗ}} =4{,}8\sqrt{\frac{20}{1{,}2\cdot50\,000/(353/291)}} \approx0{,}0965209234\ \text{кг/с}. \]Утечки через дверь лифтовой шахты без подпора:
\[ G_{\text{дверь лифта}} =1{,}89\sqrt{\frac{20}{1{,}2\cdot2167/(353/291)}} \approx0{,}1825566180\ \text{кг/с}. \]Общий массовый расход:
\[ G_{sf(\text{закр})} =G_{\text{двери ПБЗ}}+G_{\text{дверь лифта}} \approx0{,}2790775414\ \text{кг/с}. \]Объем до округления:
\[ L_{sf(\text{закр})}^{\text{до округления}} =\frac{3600G_{sf(\text{закр})}}{353/291} \approx828{,}2199\ \text{м}^3/\text{ч}. \]После округления вверх до 10 м³/ч получается 830 м³/ч. В форме массовый расход показан как 0,28 кг/с.
Промежуточные десятичные значения выше приведены для сверки. В вычислениях используются исходные формулы без промежуточного округления. Число 830 м³/ч получено из неокругленного расхода 0,2790775414… кг/с. Пересчет из отображаемых 0,28 кг/с даст около 830,9575 м³/ч, а после округления вверх до 10 получится 840 м³/ч. Это следствие потери точности при ручном пересчете, а не второй результат программы.
Контрольные результаты примера: при открытой створке 3,86 кг/с и 9750 м³/ч; при закрытых дверях 0,28 кг/с и 830 м³/ч.
Открытый объемный расход больше, но закрытый режим остается самостоятельной расчетной точкой: система должна обеспечивать заданное давление при закрытых дверях и подогрев воздуха.
Как использовать результаты#
Не складывайте расходы двух режимов и не сводите подбор оборудования к выбору большего числа в м³/ч. Объем открытого режима рассчитан при наружной температуре, закрытого при температуре подогретого воздуха. Для каждого режима проверьте вентилятор, вентиляционную сеть и принятый алгоритм регулирования.
При сопоставлении с условиями работы оборудования используйте массовый расход и плотность воздуха в соответствующей точке системы:
\[ L=\frac{3600G}{\rho}. \]Например, объем подогретого воздуха после нагревателя нельзя без пересчета принять за объем перед ним при наружной температуре. При выборе температуры и плотности сохраняйте расчетный режим, к которому относится массовый расход.
Потери в сети и требуемое давление вентилятора определяют аэродинамическим расчетом. Значение \(P_{\text{изб}}\) в форме задает перепад для расчета утечек и не равно требуемому давлению вентилятора. Задание \(t_{sf}\) не заменяет расчет мощности нагревателя.
Автоматического переноса результатов из этого модуля в аэродинамический расчет нет. Перенесите исходные данные вручную, сохранив расход, температуру и условия соответствующего режима.
Отчет DOCX#
После проверки обоих режимов нажмите «Сформировать отчет». Порядок работы с документом описан в разделе «Экран расчета».
Отчет содержит расчетные зависимости и результаты обоих режимов, в том числе сопротивления \(S_{dsf}\) и \(S_{dl}\), пересчитанные на расчетную плотность. Однако не все первичные исходные данные включены в шаблон.
| Что отсутствует в отчете | Что сохранить вместе с отчетом |
|---|---|
| Выбранный город | Название записи климатического справочника, например «Москва (2020)». |
| Тип двери ПБЗ | Выбранное значение: противопожарная или дымогазонепроницаемая. |
| Исходное \(S_{dsf20}\) | Принятое численное сопротивление дверей ПБЗ при 20 °C, м³/кг. |
| Исходное \(S_{dl20}\) | Принятое численное сопротивление лифтовых дверей при 20 °C, м³/кг. |
До дополнения шаблона фиксируйте эти четыре значения отдельно, например в пояснении к расчету или на снимках заполненных полей. Они нужны для сохранения полного набора исходных данных. Перед включением DOCX в проект проверьте сам документ и соответствие его результатов форме.
Дополнительные материалы#
Сравнение расчетов в Аэропро.Эксперт и КВМ-Дым
Сравнение результатов расчета подпора. Часть 5.
Подпор воздуха в пожаробезопасные зоны и тамбур-шлюзы
Видеопример работы с расчетами.
Литература#
[1] МД.137-13. Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий
Методические рекомендации ВНИИПО МЧС России, 2013. Раздел 4.5 посвящен подпору воздуха в безопасные зоны. Ссылка на раздел не является отдельным обоснованием лифтового слагаемого программы.
[2] СП 7.13130.2013. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности
Редакция с Изменением № 3. В статье использованы пункты 7.14о, 7.15, 7.16б, 7.16в и 7.17е. Изменение утверждено приказом МЧС России от 27.03.2025 № 251 и действует с 01.07.2025.
[3] СП 60.13330.2020. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
Применимую к объекту редакцию учитывают при проектировании вентиляции и подогрева воздуха.
[4] СП 131.13330. Строительная климатология
Климатические данные принимают по редакции, используемой в проекте. Подставленные значения справочника программы сверяют с этими данными.
Что делать дальше#
После сохранения исходных данных и отчета выполните аэродинамический расчет для обоих режимов. Для другой схемы защиты перейдите к расчету подпора в тамбур-шлюзы или к обзору приточной противодымной вентиляции.