Расчет подпора воздуха в лестничные клетки
Модуль рассчитывает расход воздуха для подачи в незадымляемую лестничную клетку типа Н2, распределение давления по этажам и параметры вентилятора. В зависимости от схемы расчет учитывает открытые дверные проемы, утечки через закрытые двери и окна, сопротивление лестничной клетки и потери давления в присоединенной вентиляционной сети.
Методика расчета приведена в МД.137-13, разделах 4.1 и 5.2 [1]. Требования к расчетным режимам и допустимому давлению приведены в СП 7.13130.2013 [2].
Подпор в лестничную клетку и автономный подпор в тамбур-шлюз рассчитывают отдельно. Для тамбур-шлюза с самостоятельной подачей воздуха используйте модуль «Расчет подпора воздуха в тамбур-шлюзы».
Что рассчитывается#
- Основной результат — общий массовый расход воздуха \(G_{sN}\), объемная подача вентилятора \(L_v\) и приведенное статическое давление \(P_{sv}\).
- Поэтажный расчет — давление, скорость воздуха, дверные и оконные утечки, суммарный расход и перепад давления на закрытой двери для каждого этажа.
- Параметры вентилятора — подача и статическое давление с учетом высоты лестничной клетки, гравитационных составляющих и потерь в присоединенной сети.
Выбор расчетной схемы#
Выберите вкладку «Надземные» или «Подземные», затем схему, которая соответствует архитектурным планам. Учитывайте расположение лестничной клетки, наружного выхода и связей с коридорами, холлами и вестибюлем.
Во вкладке «Надземные» предусмотрены шесть вариантов. Номера в таблице соответствуют их порядку в форме, а не нормативной классификации лестничных клеток.
| Вариант | Расположение и выходы |
|---|---|
| 1 | У наружной стены, с обособленным наружным выходом. На нижнем надземном этаже нет внутренней связи с коридором, холлом или вестибюлем. |
| 2 | У наружной стены, с обособленным наружным выходом. Дополнительная связь с холлом или вестибюлем нижнего надземного этажа проходит через тамбур-шлюз с автономным подпором. |
| 3 | У наружной стены, с обособленным наружным выходом. Поэтажные входы в лестничную клетку проходят через тамбур-шлюзы с автономным подпором. |
| 4 | У наружной стены, с обособленным наружным выходом. Дополнительная связь с вестибюлем, холлом или коридором нижнего надземного этажа проходит через одинарную дверь. |
| 5 | В центральном ядре, с изолированным наружным выходом. Дополнительной связи с вестибюлем, холлом или коридором нижнего надземного этажа нет. |
| 6 | В центральном ядре, без непосредственного выхода наружу. Выход в помещения входной группы отделен тамбур-шлюзом с автономным подпором. |
Во вкладке «Подземные» предусмотрена отдельная схема: лестничная клетка с непосредственным, конструктивно изолированным выходом наружу на уровне нижнего надземного этажа.
Тамбур-шлюзы в описании вариантов задают условия связи лестничной клетки со смежными помещениями. Их автономные системы подпора этот модуль не рассчитывает.
Как выглядит расчет#
Верхняя часть формы: выбор схемы и города, температура и плотность наружного воздуха.
Рабочий порядок#
Выберите расчетную схему#
Откройте вкладку «Надземные» или «Подземные» и выберите вариант, соответствующий архитектурным планам.
Проверьте климатические параметры#
Выберите город, сверьте расчетный период, наружную температуру и скорость ветра с принятыми проектными данными.
Задайте этажи и высотные отметки#
Введите количество этажей, отметки подземной части, высоту первого и типового этажей по архитектурным разрезам.
Заполните параметры дверей#
Укажите размеры наружного выхода и внутренних дверей, их количество, тип и расчетные сопротивления.
Задайте параметры лестницы и окон#
Введите площадь горизонтальной проекции маршей и площадок, коэффициенты сопротивления и параметры оконных проемов.
Укажите расход дыма и потери сети#
Перенесите расход из соответствующего расчета вытяжной ПДВ и потери давления присоединенной вентиляционной сети.
Проверьте результирующую таблицу#
Сверьте расход и давление по всем этажам, состав утечек и допустимый перепад давления на закрытых дверях.
Сформируйте отчет#
После проверки исходных данных и результатов нажмите «Сформировать отчет», чтобы получить документ DOCX.
Исходные данные#
Климат и температура в здании#
Выберите город. Программа подставит температуру холодного периода и максимальную скорость ветра из выбранной записи климатического справочника. Температуру и скорость ветра можно изменить вручную; плотность воздуха пересчитывается автоматически.
| Параметр | Что используется в расчете |
|---|---|
| Температура наружного воздуха \(t_a\), °C | Расчетная температура наружного воздуха. |
| Плотность наружного воздуха \(\rho_a\), кг/м³ | Значение, рассчитанное программой по температуре \(t_a\). |
| Скорость ветра \(v_a\), м/с | Расчетная скорость для схем, в которых учитывается ветровое воздействие. |
| Коэффициенты \(k_{aww}\) и \(k_{aw0}\) | Коэффициенты ветрового напора. Значения по умолчанию: 0,8 и −0,6. При наличии проектных данных их уточняют. |
| Температура воздуха в помещениях \(t_r\), °C | Значение по заданию на проектирование. |
Сверьте подставленные значения с расчетным периодом и редакцией климатического справочника, принятыми в проекте.
По пункту 7.16а СП 7.13130.2013 для верхнего расположения вентилятора принимают температуру и скорость ветра холодного периода. Для нижнего расположения принимают температуру теплого периода и скорость ветра холодного периода [2].
В модуле нет переключателя расположения вентилятора или уровней распределенной подачи. Изменение наружной температуры не переключает расчетную схему. Методика сосредоточенной подачи в верхнюю часть лестничной клетки не распространяется автоматически на нижнюю или распределенную подачу. Ее применимость в этих случаях необходимо обосновать отдельно [1, п. 4.1.1].
Температуры и плотности наружного воздуха, воздуха помещений и лестничной клетки рассчитываются отдельно:
\[ T_a=t_a+273,\quad T_r=t_r+273,\quad T_s=\frac{T_a+T_r}{2}; \qquad \rho_a=\frac{353}{T_a},\quad \rho_r=\frac{353}{T_r},\quad \rho_s=\frac{353}{T_s}. \]Температуры \(T\) выражены в кельвинах, а плотности указаны в кг/м³. Температура воздуха в лестничной клетке определяется как средняя между наружной температурой и температурой помещений.
Подземная часть. В поле \(t_a\) вводят температуру наружного воздуха. Температуру помещений вводят в поле \(t_r\). Подпись «Температура воздуха в помещениях здания» у поля \(t_a\) ошибочна. Ориентируйтесь на обозначение параметра.
Этажи и высотные отметки#
Задайте этажи и высотные отметки по архитектурным разрезам.
| Параметр | Как определить |
|---|---|
| Количество этажей \(N\), надземная часть | Номер верхнего этажа рассчитываемой части. Для участка с произвольной нижней отметкой применимость схемы проверяют отдельно. |
| Последний подземный этаж \(N\) | Отрицательный номер нижнего этажа: например, −2 для подземной части до этажа −2. |
| Высота первого этажа \(h_2\), м | От планировочной отметки земли до пола второго этажа, а не высота помещения в свету. |
| Высота типового этажа \(h_{эт}\), м | Между отметками полов соседних этажей. |
| Отметка нижнего подземного этажа \(h_{-n}\), м | Отрицательная отметка относительно пола нижнего надземного этажа. |
| Отметка пола первого подземного этажа \(h_{-1}\), м | Отрицательная отметка относительно пола нижнего надземного этажа. |
В подземной части оба поля отметок заполняют отрицательными значениями. Например, для этажей −1 и −2 с отметками −3 и −6 м вводят \(N=-2\), \(h_{-1}=-3\) м, \(h_{-n}=-6\) м и высоту типового этажа 3 м. Пример поясняет ввод геометрии, а не расчет параметров вентилятора.
При одинаковой высоте подземных этажей отметки должны удовлетворять зависимости \(h_{-n}=h_{-1}-(|N|-1)h_{эт}\).
Двери наружного выхода#
Для схемы с наружным выходом задайте высоту \(h_{da}\) и ширину \(b_{da}\) расчетного дверного проема. По ним программа определяет площадь \(F_{da}\).
В поле \(n\) укажите число дверей, последовательно расположенных на пути воздуха наружу. Число створок и общее количество выходов из здания в этом поле не учитываются.
Для двустворчатой двери принимают большую створку, если ее ширины достаточно для эвакуации. В противном случае принимают всю ширину двери: пункт 7.16в СП 7.13130.2013 [2].
Для дверного проема исходное значение коэффициента местного сопротивления \(\xi_d\) составляет 2,44. Коэффициент \(\xi_r\) выбирают по конфигурации тамбура: 0 для прямого прохода, 0,99 для прямоугольного тамбура, 2,9–4,0 для Z-образного. При выборе коэффициента учитывайте фактическую геометрию прохода.
Внутренние двери и тамбур-шлюзы#
Укажите тип, высоту \(h_{di}\) и ширину \(b_{di}\) двери типового этажа. Программа определяет площадь \(F_{di}=h_{di}b_{di}\).
Поле \(S_{d20}\) задает удельное сопротивление воздухопроницанию закрытых дверей при 20 °C. Программа подставляет 4417 м³/кг для типа «Противопожарная» и 50 000 м³/кг для типа «Дымогазонепроницаемая».
Для конкретного изделия укажите характеристику из его документации. Сначала выберите тип двери, затем отредактируйте \(S_{d20}\). Повторное переключение типа заменит введенное число значением из списка. Наименование двери само по себе не подтверждает ее сопротивление дымогазопроницанию.
Сопротивление при расчетной плотности воздуха в лестничной клетке определяется как:
\[ S_d=\frac{1{,}2}{\rho_s}\,S_{d20}. \]В этой зависимости 1,2 кг/м³ соответствует опорной плотности воздуха.
Для варианта 4 дополнительно задайте \(h_{d1}\), высоту одинарной двери из вестибюля, холла или коридора первого этажа в лестничную клетку. Отдельного набора полей для расчета автономного подпора тамбур-шлюза в этом модуле нет.
Лестничные марши, площадки и окна#
Введите площадь горизонтальной проекции маршей и площадок \(F_s\), м². Для этого поля нужна именно проекция лестницы, а не площадь дверного проема или сечения вентиляционного канала.
Исходные значения коэффициента сопротивления лестничной клетки \(\xi_s\) и коэффициента \(z\) составляют 60 и 1 соответственно. Их принимают с учетом расчетной схемы.
Оконные поля отображаются для надземных вариантов 1–4. Задайте площадь оконного проема на этаже \(F_w\) и сопротивление воздухопроницанию заполнения \(R_n\). Значение \(R_n\) вводится числом. Справочные значения для классов приведены в подписи поля; отдельного переключателя класса нет.
Характеристику принимают по данным оконного блока. Перед переносом \(R_n\) из документации изделия уточните в технической поддержке единицу измерения, принятую для поля. Закрытые створки не исключают утечки через неплотности.
Ограничение для вариантов 5–6 и подземной части. Оконные поля и столбец оконных утечек скрыты, но сохраненные оконные параметры продолжают участвовать в расчете. До применения результата проверьте состав суммарных утечек с технической поддержкой. Для лестничной клетки центрального ядра без окон оконная составляющая должна отсутствовать.
Расход удаляемых продуктов горения#
Для надземных вариантов 1, 2, 4, 5, 6 и подземной части задайте массовый расход удаляемых продуктов горения \(G_{sm}\), кг/с. Он должен относиться к коридору или помещению, куда выходит рассчитываемая лестничная клетка.
Для коридора, смежного с горящим помещением, используйте результат соответствующего расчета удаления продуктов горения из смежного помещения. Суммарный расход другой системы или другого дымового отсека для этого поля не подходит.
В поле \(p\) укажите количество лестничных клеток, которые сообщаются с этим же коридором или помещением на том же этаже и защищаются приточной противодымной вентиляцией. Учитывайте только эти лестничные клетки, а не все лестничные клетки здания.
Расход через открытый дверной проем определяется зависимостью:
\[ G_{s_n}=\frac{G_{sm}}{q}, \qquad q=\begin{cases} 1, & p=1,\\ p-1, & p>1. \end{cases} \]При двух лестничных клетках \(p=2\) получается \(q=1\). Поэтому расход дыма нельзя делить непосредственно на количество лестничных клеток.
В форме расход \(G_{s_n}\) обозначен \(G_{s2}\), \(G_{s1}\) или \(G_{s(-1)}\) в зависимости от схемы. Это расход через открытый дверной проем, а не общий расход подачи в лестничную клетку.
В варианте 3 с поэтажными тамбур-шлюзами блок \(G_{sm}\), \(p\), \(q\) скрыт. Начальный расход определяется по наружному выходу.
Потери давления в вентиляционной сети#
В поле \(P_{ds}\), Па, задайте суммарные потери давления в обвязке вентилятора. Их определяют аэродинамическим расчетом для присоединенной сети, принятого расхода и температуры наружного воздуха \(t_a\).
Переносите только потери в сети. Итоговое приведенное давление вентилятора из другого расчета может включать давление подпора, гравитационный напор и пересчет по плотности. Включение этих составляющих в \(P_{ds}\) приведет к их повторному учету.
Укажите высоту лестничной клетки \(h_{sN}\) между уровнями нижнего и верхнего этажей и разность отметок \(h_{0s}\) между приемным устройством наружного воздуха и оголовком лестничной клетки. Значения принимают по расчетной схеме, а не по общей высоте здания.
Для \(h_{0s}\) важен порядок вычитания отметок. Если он не указан на расчетной схеме или в подсказке поля, уточните его в технической поддержке до использования результата.
Как формируется результат#
Начальный расход и поэтажный расчет#
Начальный расчетный расход \(G_s\) определяется по расходу через наружный выход \(G_{sa}\) и расходу через открытую дверь на этаже пожара \(G_{s_n}\). Состав расчета зависит от схемы:
| Схема | Начальный расход \(G_s\) | Начало поэтажного расчета |
|---|---|---|
| Надземная 1 | \(\max(G_{sa},G_{s_n})\) | Со второго этажа к верхнему. |
| Надземная 2 | \(\max(G_{sa},G_{s_n})\) | Со второго этажа к верхнему. |
| Надземная 3 | \(G_{sa}\) | Со второго этажа к верхнему. |
| Надземная 4 | \(\max(G_{sa},G_{s_n})\) | С первого этажа к верхнему. |
| Надземная 5 | \(\max(G_{sa},G_{s_n})\); наружный выход учитывается | Со второго этажа к верхнему. |
| Надземная 6 | \(G_{s_n}\); прямого наружного выхода нет | Со второго этажа к верхнему. |
| Подземная | \(\max(G_{sa},G_{s_n})\) | От этажа −1 к нижнему подземному этажу. |
При сравнении двух расходов программа принимает большее значение, а не их сумму. Номера надземных вариантов соответствуют таблице в разделе «Выбор расчетной схемы».
Ветер учитывается в начальных зависимостях вариантов 1–4. В варианте 5 он участвует в расчете истечения через наружный выход; начальное внутреннее давление и дверные утечки определяются без ветрового члена. Для надземного варианта 6 ветровые поля скрыты. В подземной схеме ветровой член участвует в расходе через наружный выход.
Затем выполняется поэтажный расчет сопротивления движению воздуха и утечек. Для итоговых параметров программа выбирает максимальный массовый расход и максимальное давление из рассчитанных строк. При использовании вариантов 5–6 и подземной схемы учитывайте ограничение по скрытым оконным параметрам, описанное в разделе «Лестничные марши, площадки и окна».
Итоговые величины#
| Величина | Значение и применение |
|---|---|
| \(G_{s_n}\), кг/с | Расход через открытую дверь на этаже пожара. Промежуточная величина для соответствующего расчетного режима. |
| \(G_{sN}\), кг/с | Общий массовый расход воздуха для подачи в лестничную клетку: максимальный расход из поэтажной таблицы. |
| \(P_{sN}\), Па | Расчетное давление для определения давления вентилятора. Программа выбирает максимум из поэтажной таблицы. В надземной форме величина обозначена как давление в оголовке. |
| \(L_v\), м³/ч | Объемная подача при расчетной плотности наружного воздуха. |
| \(P_{sv}\), Па | Приведенное статическое давление для сопоставления с характеристикой вентилятора. |
Объемный расход до округления определяется по общему массовому расходу:
\[ L_v=\frac{3600\,G_{sN}}{\rho_a}. \]Программа округляет \(L_v\) вверх до ближайшего значения, кратного 50 м³/ч.
Приведенное статическое давление учитывает давление в лестничной клетке, гравитационные составляющие и потери обвязки:
\[ P_{sv}=\frac{1{,}2}{\rho_a} \left[ P_{sN}+g h_{sN}(\rho_a-\rho_s) +g h_{0s}(\rho_a-\rho_r)+P_{ds} \right]. \]Результат округляется вверх до ближайшего значения, кратного 10 Па. В этом модуле давление приводится к опорной плотности 1,2 кг/м³.
При подборе вентилятора проверьте, к какой плотности воздуха и какому виду давления отнесена каталожная характеристика. Статическое давление \(P_{sv}\) нельзя напрямую сопоставлять с характеристикой полного давления.
Поэтажная таблица#
Нажмите «Результирующая таблица». Для каждого этажа показаны отметка, внутреннее давление \(P_s\), скорость \(v_s\), массовый расход \(G_s\), дверные утечки \(\Delta G_{sd}\), суммарные утечки \(\Delta G_s\) и перепад на закрытой двери \(\Delta P_d\). Для надземных вариантов 1–4 дополнительно отображаются оконные утечки \(\Delta G_{sw}\).
Скорость \(v_s\) относится к принятому сечению лестничной клетки и выражается в м/с. Это не скорость в открытом дверном проеме. Обозначение «Па» в заголовке столбца скорости ошибочно.
В отчете строки выводятся в обратном порядке относительно порядка расчета. Сопоставляйте их по номеру этажа и отметке.
Что проверить перед подбором вентилятора#
Перепад давления на дверях. Проверяйте разность давлений между лестничной клеткой и смежным помещением, а не приведенное давление вентилятора. Для Н2 нормативный диапазон составляет 20–150 Па в предусмотренных расчетных режимах. Условия проверки установлены пунктами 7.15 и 7.16 СП 7.13130.2013 [2].
Распределение давления по этажам. Проверьте всю рассчитываемую часть лестничной клетки. Повышение давления вентилятора само по себе не устраняет превышение допустимого перепада на дверях. Программа завершает расчет и позволяет сформировать отчет также при выходе перепадов за допустимые значения. Наличие результата не подтверждает соблюдение диапазона 20–150 Па.
Состав расхода и потерь. Для подачи в лестничную клетку используйте итоговый \(G_{sN}\), а не расход одного открытого проема. В \(P_{ds}\) должны входить только потери присоединенной сети, без составляющих, которые расчет подпора учитывает отдельно.
Если в проекте предусмотрен клапан избыточного давления, его параметры проверяют отдельно в расчете КИД. Наличие клапана не заменяет проверку давления по этажам.
Отчет и видеопример#
После заполнения исходных данных и проверки результатов нажмите «Сформировать отчет», чтобы получить документ DOCX с расчетом. Порядок работы с отчетом описан в разделе «Экран расчета».
Расчет подпора воздуха в лестничную клетку Н2 в Аэропро.Эксперт
Последовательность работы в программе.
Литература#
[1] МД.137-13. «Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий: методические рекомендации»
Открыть документ. ВНИИПО МЧС России, 2013. Разделы 4.1 и 5.2.
[2] СП 7.13130.2013. «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности»
Открыть документ. В описании использованы положения с изменениями № 1–3, в том числе пункты 7.14–7.16. Применимую к объекту редакцию определяют в составе проектных решений.
[3] СП 131.13330. «Строительная климатология»
Климатические данные принимают по редакции, используемой для проекта. Соответствие ей справочника программы проверяют при выборе исходных данных.