Дымоудаление и подпор воздуха: системы, расчёт, оборудование

Дымоудаление и подпор воздуха: две стороны одной медали

Система противодымной вентиляции — комплекс технических средств, обеспечивающих удаление дыма из горящего помещения (вытяжка) и подачу чистого воздуха в пути эвакуации (подпор). Без этой системы даже незначительное возгорание в многоэтажном здании делает эвакуацию невозможной: дым заполняет лестничную клетку за 2–3 минуты, видимость падает до 1–3 метров, концентрация CO достигает 0,3% (смертельная доза — 0,5% при вдыхании в течение 30 минут).

Статистика трагедий без работающего дымоудаления: гостиница «Россия» (Москва, 1977) — 42 погибших, пожар в клубе «Хромая лошадь» (Пермь, 2009) — 156 погибших, ТЦ «Зимняя вишня» (Кемерово, 2018) — 60 погибших. Все три объединяет одна причина — отсутствие или неработоспособность системы дымоудаления. После 2018 года требования к дымоудалению в РФ были радикально ужесточены.

Дымоудаление обязательно для: жилых зданий высотой более 28 м; общественных зданий высотой более 15 м; подземных сооружений (паркинги, склады) глубиной более 2 этажей; помещений без естественного проветривания площадью более 50 м²; атриумов; торговых залов площадью более 200 м² без открывающихся окон. Полный перечень — в СП 7.13130.2013, приложение А.

Типы систем: вытяжная, приточная, комбинированная

• Вытяжная противодымная система (ВД — вытяжка дыма). Удаляет дым непосредственно из горящего помещения или коридора. Состав: дымоприёмное устройство (клапан или решётка), воздуховод с пределом огнестойкости EI45–EI120, вентилятор дымоудаления (работоспособен при +400°C/120 мин или +600°C/120 мин), выбросной воздуховод на кровлю. Срабатывает автоматически от сигнала АПС.
• Приточная противодымная система (ПД — подпор воздуха). Подаёт наружный воздух в защищаемые зоны (лестничная клетка, шахта лифта, тамбур-шлюз), создавая избыточное давление 20–150 Па. Это препятствует проникновению дыма в эти зоны даже при открытой двери на горящем этаже.
• Комбинированная система. В одном здании работают и вытяжка, и подпор. Например, 25-этажный жилой дом: вытяжка — из коридора горящего этажа, подпор — в лестничную клетку (H2 или H3) и в шахту лифта. Подпор включается одновременно с вытяжкой, создавая направленное движение воздуха: лестница → коридор → горящая квартира → шахта дымоудаления.

Расчёт расхода дыма: методика по СП 7.13130

Расход дыма, который должна удалить система, определяется по СП 7.13130, приложение 2. Для основных помещений применяются упрощённые формулы:

Для жилых комнат и офисов: G = 0,67 × P × H^3/2 (кг/с), где P — периметр очага пожара (м), H — высота помещения (м). Для комнаты 20 м²: периметр очага ~6 м (принимается по площади круга эквивалентного диаметра), H = 2,7 м. G = 0,67 × 6 × 2,7^1,5 = 0,67 × 6 × 4,43 = 17,8 кг/с → перевод в м³/ч при t = 300°C (плотность дыма ~0,6 кг/м³): L = 17,8 / 0,6 × 3 600 = 106 800 м³/ч. Это огромный расход — один вентилятор с таким расходом стоит 2–3 млн руб.

На практике для многоэтажных жилых домов применяется норматив: 1 000 м³/ч на 1 м² площади коридора (для коридора 60 м² — вентилятор 60 000 м³/ч). Это результаты натурных испытаний, зафиксированные в устаревших рекомендациях ВНИИПО, но до сих пор используемые в проектах.

Для паркингов: G = 1,0 × U (кг/с), где U — периметр расчётного очага. Для одного автомобиля (средний класс) расчётный очаг — прямоугольник 5×2 м, периметр 14 м, G = 14 кг/с → L = 14 / 0,6 × 3 600 = 84 000 м³/ч. Струйные вентиляторы в паркингах имеют расход около 25 000–35 000 м³/ч, требуется 2–3 штуки на пожарный отсек.

Воздуховоды дымоудаления: требования к материалу и огнезащите

• Материал воздуховода. Сталь толщиной не менее 0,8 мм (D ≤450 мм), 1,0 мм (D450–D800), 1,2 мм (D >800 мм). Сварные соединения или фальцевые с герметиком (температура эксплуатации до +400°C — герметик должен быть термостойким, силиконовым или силикатным).
• Предел огнестойкости воздуховода. Зависит от места прокладки: внутри обслуживаемого пожарного отсека — достаточно EI15 (для удаления дыма из помещения, где произошёл пожар). Транзитный воздуховод, проходящий через другие отсеки — EI45–EI120 (должен сохранять функциональность, чтобы дым не прорвался в соседний отсек через стенку воздуховода).
• Огнезащита воздуховода дымоудаления. Выполняется БСТВ-матами (обмотка в 1–2 слоя, общая толщина 30–60 мм для EI60–EI90) или плитами Cerablanket (более жёсткий вариант). Сертификат на огнезащиту должен содержать указание конкретной толщины металла воздуховода и предела огнестойкости.

Пример: расчёт дымоудаления для жилого дома 25 этажей

Исходные данные: жилой дом, 25 этажей + технический этаж, II степень огнестойкости. Незадымляемая лестничная клетка H2 (подпор воздуха при пожаре). Коридорная система: на этаже 8 квартир, коридор S = 85 м², ширина 1,8 м. Требуется: вытяжка дыма из коридора горящего этажа + подпор в лестничную клетку и шахту лифта.

Расчёт вытяжки. По нормативу ВНИИПО для коридора 85 м²: G = 85 × 1 000 = 85 000 м³/ч. Вентилятор: крышный радиальный дымоудаления ВКРД-6,3, L_max = 90 000 м³/ч, P = 600 Па, N = 22 кВт. Цена: ~680 000 руб.

Расчёт подпора в лестницу H2. Давление подпора: 20 Па на уровне нижнего этажа, 150 Па на уровне верхнего (чтобы компенсировать гравитационный напор дымовых газов в шахте). Расход воздуха через открытую дверь на горящем этаже (S_дв = 1,6 м²): L = S_дв × √(2ΔP/ρ) × 3 600 = 1,6 × √(2×20/1,2) × 3 600 = 1,6 × 5,77 × 3 600 = 33 200 м³/ч. Вентилятор подпора: осевой ВО-16-290, L = 40 000 м³/ч. Цена: ~320 000 руб.

Итого оборудование. 2 вентилятора × 680 000 + 1 × 320 000 = 1 680 000 руб. Воздуховоды дымоудаления (EI60, шахта 1 200×800 мм, 25 этажей × 3,5 м = 87,5 м) + огнезащита: ~650 000 руб. Клапаны дымоудаления (25 этажей): 25 × 9 500 руб. = 237 500 руб. Система автоматики (шкаф управления, датчики, кабели): ~400 000 руб. Монтаж + пусконаладка: ~900 000 руб. Общий бюджет системы дымоудаления: ~3 867 000 руб. Удельно: ~155 000 руб./этаж — стандартный бюджет для 25-этажки эконом-класса.

Нормативные документы

1. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция, кондиционирование»
2. ГОСТ Р 53300-2009 «Противодымная защита зданий»
3. ГОСТ Р 53302-2009 «Клапаны противопожарные»
4. Федеральный закон № 123-ФЗ, статья 85