Проектирование системы дымоудаления: нормы и цены — «ЕвроХолод»

Системы дымоудаления и противодымной вентиляции (СДУ)

Система дымоудаления, а также противопожарная защита являются неотъемлемой долей общей системы вентиляции дома, где проживают люди, в бизнес-центре или в торговом комплексе. Система дымоудаления отвечает за то, чтобы пожар или же продукты горения не распространялись по всех помещениях, так как монтаж этих систем должен выполнятся соответственно с проектными решениями, а также учитывая всю нормативную документацию. Система дымоудаления является технической системой вытяжной вентиляции, позволяющей автоматически или же в ручную удалить газообразные вещества, продукты горения, пепел, дым из помещения, в котором находятся люди. 

Общий комплекс монтажных работ для системы дымоудаления входят: 
Монтаж вентиляторов дымоудаления (или же подпора воздуха) – крышный, радиальный и осевой; 
Монтаж противопожарного клапана; 
Покрытие огнезащитным составом воздухопроводов; 
Монтаж сварных воздуховодов; 
Монтаж вентиляционных камер и платформ для того, чтобы разместить системы дымоудаления; 

Разводка систем противопожарной сигнализации.  
Системы противодымовой защиты зданий, а также сооружений должны обеспечивать защиту людей на путях эвакуации, а также от воздействий опасных факторов пожара во время, которое необходимо, чтобы эвакуировать людей, или за все время развития пожаротушения посредством удаления различных продуктов горения, а также термического разложения и предотвращения их расположения. 
Система дымоудаления является одним из самых важных элементов противопожарной системы защиты объекта. Такие системы нужны там, где во время возгорания может образоваться высокая концентрация дыма и опасные для человеческого здоровья газообразные вещества. 

Основной задачей системы дымоудаления является обеспечение всех необходимых условий безопасной эвакуации людей, если вдруг на объекте произойдет пожар. 

Система дымоудаления – это целесообразная структура и технические характеристики требуют особенного специального проектирования. Такого рода системы, предназначены для того, чтобы удалять продукты горения при возгорании, а также ограничения распространения дыма для того, чтобы эвакуировать людей из помещений здания в самой первой стадии пожара, который возник в одном из помещений.

 

СДУ выполняют вместе с автоматическим управлением:
Сопряженные с комплексными системами безопасности; 
Установками автоматической пожарной сигнализации; 
Автоматическое пожаротушение; 
Или же с полуавтоматическим управлением. 
Запуск проводится дежурным персоналом или жильцами здания, после того, как будет получена информация о возгорании. 

Система дымоудаления состоит из: 
Дымоприемлемого устройства (клапана) – их устанавливают в защищаемых помещениях. Они способны обеспечивать прием дымовых газов и направлять их в дымовые шахты. Также они имеют электромагнитный привод; 

Дымоудаляющие вентеляторы используются для того, чтобы создавать разряжение и отсос дымового газа из защищенного помещения. Вентиляторы имеют электропривод. •
Вентиляционные каналы (воздуховоды), и шахты, которые используются для того, чтобы транспортировать дымовые газы из защищенного помещения наружу. Они выполняются из негорючих материалов. 

Вентиляторы подпора воздуха создают избыточное давление в лифтах, лестничных клетках, шлюзах, тамбурах для того, чтобы исключить там задымление. Также имеют электропривод. 

Огнезадерживающие клапаны устанавливают в систему вытяжной, а также общеобменной вентиляции для того, чтобы ограничить распространение по ним опасных факторов, принесенных пожаром – к примеру, дымовых газов. В них также присутствует электропривод или же тепловой замок. 

Существуют такие виды систем дымоудаления: 
Статическая система является системой отключения вентиляции, не позволяет в результате сильного задымления поступать дыму в другие помещения. 
Динамическая система. С ее помощью дымоудаление будет происходить с помощью вентиляторов, работающих не только для удаления дыма, но и для подачи свежего воздуха в помещение. 
Дымоудаление может производится и через вентиляционные шахты, которые уже существуют – металл, должен быть покрыт огнезащитным составом для того, чтобы довести поверхность воздуховодов до необходимого предела огнестойкости. Наиболее эффективной есть система отдельных коммуникаций. 

Система дымоудаления, которая производится через отдельные шахты способствует избежанию попадания дыма уже в другие помещения При составлении проекта отдельной системы дымоудаления используются специальные вентиляторы и воздуховоды. Они отличаются от самых обычных тем, что могут раьотать на протяжении довольно длительного периода, перекачивая продукты горения даже при высоких температурах. 

Зависимо от того, какой тип и количество применяемого оборудования, данная система может быть расположена внутри помещений, которые защищаются, и в специальных вентиляционных камерах.

Проектирование и монтаж дымоудаления | VIN Engineering

Проектирование систем дымоудаления

При проектирование дымоудоления необходимо учесть все требования пожарной безопасности, что бы системы могли обеспечивать безопасную эвакуацию при пожаре людей и материальных ценностей. Кроме того, правильное проектирование дымоудаления и подпора воздуха позволит ограничить распространение продуктов горения по лестничным клеткам, помещениям безопасных зон, по другим пожарным отсекам и тд.

. Качественное проектирование — залог успеха монтажных работ в дымоудаление.

• Техническое решение

  Мы предусмотрим все необходимые системы дымоудаления для Вашего здания согласно действующим нормативным документам. Разместим оборудование и воздуховоды дымоудаления и подпора с учетом архитектурных особенностей строения здания, сохраняя полезные площади, не нарушая правила безопасности при проектирование противопожарных систем.

• Прохождение экспертизы

  При проектирование дымоудаления и подпора воздуха решения, разработанные нашими специалистами, будут соблюдать все требования пожарной безопасности. Проект будет соответствовать каждому обязательному к выполнению пункту СП 7.13130.2013, а также нормативной литературе соответствующей назначению здания. Проектирование выполняется компетентными инженерами.

• Рабочая документация

  Вы получите полный комплект РД, которая в полном объеме предоставит Вам информацию о необходимых мероприятиях дымоудаления для избегания жертв во время эвакуации людей из здания. Ко всему перечню оборудования дымоудаления, подобранного нами для осуществления работоспособности противопожарных систем, будут приложены сертификаты соответствия.

• Стоимость проектирования и монтажа

  При проектирование нами будет предоставлен сметный локальный расчет оборудования и материалов дымоудаления с учетом воздействующих факторов: высокая температура и агрессивная среда. В том числе этот расчет будет включать в себя стоимость монтажных работ. Кроме того, мы учтем транспортные расходы и пусконаладочные, что поможет оценить полную стоимость.

• Производство

• Жилой Комплекс

• Офисный Центр

• Лицензии

Монтаж систем дымоудаления

Чтобы предусмотренные при проектирование дымоудаления и подпор воздуха мероприятия действительно обеспечивали безопасную эвакуацию людей и ограничивали действие продуктов горения, очень ВАЖНО осуществить их правильный монтаж, обеспечив при этом необходимый предел огнестойкости воздуховодов и оборудования. Проектирование РД или внесение изменений в РД бесплатно, при подписании договора на монтаж.

• Воздуховоды

  Для систем дымоудаления мы используем сварные воздуховоды из черной стали толщиной 1,2 мм с огнестойким межфланцевым уплотнителем. Особое внимание нужно обратить на способы монтажа противопожарной изоляции к воздуховодам и монтаж самих воздуховодов дымоудаления к ограждающим конструкциям.

• Оборудование

  Выполняя проектирование систем дымоудаления и подпор воздуха мы обращаем особое внимание на габаритные размеры, вес оборудования и места его установки. Это позволяет до начала работ подготовить площадки, узлы прохода через кровлю или специальные помещения, что существенно упрощает последующий монтаж этого оборудования.

• Материалы

  Неотъемлемыми элементами противодымной вентиляции являются огнезадерживающие клапаны и клапаны дымоудаления. От их качества и надежности зависит эффективность работы системы дымоудаления и подпора воздуха. Мы применяем материалы только проверенных и надежных производителей с предоставлением гарантии.

• Крепежные элементы

  При монтаже систем дымоудаления и подпор воздуха необходимо использовать крепеж с пределом огнестойкости равным заданным параметрам. Огнезащитное покрытие воздуховодов приклеивать специальной мастикой или клеем или при помощи специальных приварных штырей, сетки, проволоки (зависит от типа изоляции)
  

NFPA 92 направляет дизайн системы дымоудаления | Консультации

Цели обучения:

• Знать ограничения NFPA 92: Стандарт для систем дымоудаления.

• Лучше понять роль инженерной оценки в применении NFPA 92.

• Изучить распространенные заблуждения при применении NFPA 92.

---

системы управления в США. На него ссылаются как Международный совет по нормам, так и нормы и стандарты NFPA, это отправная точка для проектирования любой системы контроля дыма.

Однако иногда NFPA 92 используется как панацея для решения многих проблем, для которых стандарт может оказаться неправильным рецептом. NFPA 92 должен быть отправной точкой для проектирования любой системы дымоудаления, но важно понимать ситуации, когда использование только NFPA 92 нецелесообразно. В этих ситуациях может потребоваться полагаться на компьютерное моделирование дыма, Справочник ASHRAE по технике противодымной защиты, Справочник по технике противопожарной защиты Общества инженеров по противопожарной защите (SFPE) или базовые инженерные решения для проектирования систем противодымной защиты.

Для начала, что такое NFPA 92 в широком смысле? В редакции NFPA 92 от 2015 г. говорится о сфере охвата документа: «Этот стандарт должен применяться к проектированию, установке, приемочным испытаниям, эксплуатации и текущим периодическим испытаниям систем дымоудаления…». Далее следует список целей. документа, включая предотвращение попадания дыма в безопасные зоны, такие как лестницы и шахты; поддержание проходимости путей эвакуации; предотвращение миграции между зонами задымления; обеспечение условий вне зоны задымления для оказания помощи при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций; и снижение риска для жизни и имущества.

Таким образом, NFPA 92 можно использовать для проектирования систем контроля дыма. Достаточно просто, и на первый взгляд, это охватывает очень широкий спектр. Однако внутри этих границ есть пробелы, где одного стандарта недостаточно для рассмотрения каждого аспекта конструкции противодымной защиты и требуется, чтобы инженер полагался на инженерную оценку или на совершенно другой стандарт/процесс.

Чего не делает NFPA 92

Даже когда NFPA 92 предоставляет соответствующий путь, есть вещи, которые документ не делает. Что наиболее важно, в нем не указываются характеристики пожара для проектных пожаров. Эти сценарии должен выбирать инженер, имеющий опыт оценки/определения сценариев пожара. Приложение B содержит некоторую информацию об обычных размерах пожара, но инженер должен определить, какие из них, если таковые имеются, являются подходящими.

Кроме того, инженер должен определить скорость роста пожара, хотя часто этого избегают, поскольку предполагается устойчивый пожар. Темпы роста могут сильно различаться (см. рис. 1) и существенно влиять на размер пожара.

NFPA 92 также не указывает, насколько надежной или безопасной будет окружающая среда. Он содержит набор предписывающих требований и расчетов, и при их соблюдении считается, что обеспечивается достаточный уровень безопасности. NFPA 92 не скажет вам, где находится дым, а также насколько плотным, опасным или горячим является дым в зоне. Можно рассчитать такие вещи, как температура, но это граничные значения для использования в расчетах. В сценарии реального пожара расчетная температура слоя дыма, вероятно, будет значительно отличаться от расчетного значения в дополнение к изменению внутри самого слоя дыма.

NFPA 92 не рассматривает воздействие на окружающую среду. Такие критерии, как зимняя и летняя температура, скорость ветра и эффект дыма, могут оказывать существенное влияние на работу системы дымоудаления, особенно когда речь идет о подпитке воздухом для систем дымоудаления.

Из-за этих факторов не каждый инженер может взять копию NFPA 92 или использовать расчетную таблицу для определения критериев эффективности системы дымоудаления. NFPA 92 следует рассматривать как дополнение, а не замену опыта и технических суждений.

Неправильное применение NFPA 92

В этом разделе подробно описаны реальные ошибки при применении NFPA 92. Это не предназначено для обвинения тех, кто совершил одну из этих ошибок раньше, а скорее как руководство по предотвращению инженеров. от совершения этих ошибок в будущем. У каждого человека есть белые пятна и пробелы, и он иногда что-то упускает, но инженеры должны стремиться, по крайней мере, свести к минимуму, если не устранить, эти оплошности.

Размер пожара, возможно, является самой важной переменной для расчетов противодымной защиты, но, к сожалению, это область большой неопределенности. В то время как NFPA 92 приведены некоторые уравнения для определения некоторых характеристик пожара, важнейшая часть — скорость тепловыделения — не установлена ​​директивно. В то время как в предыдущих редакциях правил (и в некоторых юрисдикциях, в которых это все еще было в их ДНК) указывалась минимальная мощность пожара 5 МВт, нынешние Международные строительные нормы и правила и NFPA 92 этого не делают.

В то время как инженеры всегда ищут предписывающие требования для снижения личной ответственности, NFPA вместо этого полагается на мнение инженера, предоставляя несколько полезных, хотя и ограниченных, примеров. Иногда для расчетов предлагаются размеры огня от 100 до 500 кВт, которые имеют порядок величины пожара в мусорном баке или деревянного стула с минимальной набивкой, но ситуаций, когда это разумно консервативный размер огня без включения активация спринклера.

ASHRAE предлагает минимальную мощность пожара 2100 кВт для кратковременного пожара, что является хорошей отправной точкой, но ASHRAE предостерегает от использования этого для каждого сценария. Эта скорость выделения тепла примерно равна скорости двухместного дивана из пеноматериала, но другие предметы (или расстановки) мебели могут легко превысить это значение, особенно когда спринклеры отсутствуют или слишком высоки, чтобы контролировать огонь. Кроме того, хотя мебель является частым виновником наихудшего сценария пожара, это не единственный возможный сценарий, который может включать такие источники, как разливы опасных материалов, киоски, художественные выставки и рождественские елки.

Часто предполагается быстрорастущий пожар, независимо от источника возгорания, и огонь разрастается до тех пор, пока он не будет контролироваться активацией спринклеров, после чего скорость выделения тепла при возгорании остается постоянной в течение всего периода оценки. Это разумный, хотя и не слишком консервативный подход, но как определяется время срабатывания спринклера?

Обычно корреляция Альперта (подробно описанная в NFPA’s Fire Technology, том 8, но упоминаемая в SFPE’s Design of Detection Systems) используется для расчета времени срабатывания спринклеров, но, учитывая быстрорастущую пожарную ситуацию, описанную выше, это ошибка. . Корреляцию Альперта следует использовать только для стационарных пожаров. Следует использовать либо корреляцию Бейлера (подробно описанную в «Методе проектирования для обнаружения пламени», Fire Technology, том 20, выпуск 4, но упоминаемую в SFPE), либо квазистационарный ступенчатый метод. Пример сравнения результатов корреляций Альперта и Бейлера показан в таблице 1.

Обратите внимание, что для небольших пожаров с фактором быстрого роста, если время до срабатывания спринклеров было рассчитано с помощью Alpert, размер пожара превысит начальный размер пожара, используемый в Alpert, что указывает на то, что спринклеры никогда не сработают. При более крупных пожарах огонь не успевает достичь указанной скорости тепловыделения, используемой в Alpert.

Сравните это с Beyler в таблице 1, где время до активации основано на темпах роста, а не на предсказанных пиковых скоростях выделения тепла. Квазистационарный ступенчатый метод не показан в этой таблице, но моделирует пожар с использованием ряда корреляций Альперта с небольшими временными интервалами, по существу моделируя криволинейный рост с дискретными ступенчатыми увеличениями.

Неправильное применение уравнений

Уравнения NFPA 92 довольно просты и дают инженерам границы того, где эти уравнения уместны, но, в конце концов, инженер должен быть знаком с этими ограничениями, чтобы эффективно использовать эти уравнения. Почти каждый проект атриума будет включать осесимметричный шлейф, но если есть какой-либо балкон, выступ или какая-либо особенность, которая включает два уровня горизонтальной конструкции в атриуме, необходимо оценить состояние балконного шлейфа.

Кроме того, иногда предполагается, что ширина балкона зависит исключительно от ширины шлейфа на высоте потолка. Это не может быть дальше от истины, что конкретно рассматривается уравнением NFPA 92, в котором говорится, что ширина балкона (W) равна ширине проема (w) (часто ширина шлейфа на высоте потолка ) плюс глубина расположения проема/шлейфа с балкона (б). Если балконы создаются зонами ожидания, это может привести к тому, что скорость вытяжки выйдет из-под контроля, и для небольших атриумов потребуется большая (более 100 000 кубических футов в минуту) скорость вытяжки. Этот расчет нельзя игнорировать. Часто лучшим решением является запуск модели пожара, чтобы показать, что требуется меньшая скорость выхлопа.

Противоположный воздушный поток можно использовать для удержания дыма в сообщающемся помещении, но его не следует использовать вместо обычных расчетов вытяжки. Он рассчитывает количество воздуха, которое необходимо нагнетать, а не выпускать, чтобы поддерживать границу между двумя областями.

Расчетная разность давлений является осуществимой концепцией контроля дыма, но этот метод практически ограничен небольшими приложениями, такими как лестницы на выходе. Иногда этот метод предлагается вместо расчета выхлопа для контроля дыма в атриуме, но это лишает всех возможностей поддержания перепада давления. Если внутри атриума необходимо предусмотреть 0,05 дюйма водяного столба, чтобы предотвратить миграцию дыма в другие помещения, это отрицательное давление должно поддерживаться по всей границе, а не только у дверей, соединяющих атриум с остальной частью здания.

Кроме того, необходимо учитывать не только утечку через разделяющую стенку, но и утечку по всему атриуму, что очень быстро увеличивает необходимую скорость вытяжки. Это также никак не влияет на поддержание слоя дыма внутри атриума, который необходим для обеспечения того же уровня безопасности находящихся внутри атриума. Эти расчеты лучше оставить для ситуаций, когда дым разделяется на отсеки и отделяется от необходимого доступа к выходу, например, при заселении на месте или ограждении выхода.

Подпиточный воздух

Механический подпиточный воздух часто нежелателен, потому что это означает, что для воздуховодов необходимо выделить гораздо больше места в здании в дополнение к первоначальным затратам и затратам на техническое обслуживание большего количества вентиляторов. Распространенной альтернативой является использование автоматически открывающихся дверей и окон или жалюзи наружу для обеспечения необходимого подпиточного воздуха. NFPA 92 дает мало указаний о расположении этих отверстий, требуя только их учета. Обычно инженеры размещают эти отверстия по периметру с нескольких сторон, чтобы смягчить воздействие ветра.

Однако, судя по имеющейся литературе, это не лучший подход. Джон Х. Клот, доктор философии, физкультура, указывает следующее в Справочнике ASHRAE по борьбе с дымом, глава 5, Противопожарные науки и проектирование пожаров:

Когда отверстия для свежего воздуха обращены в разные стороны, сила ветра может привести к скорости, превышающей 200 футов в минуту ( 1,02 м/с) внутри атриума. Ветер может «дуть» в проемы, обращенные в одну сторону, и вылетать в проемы в другом направлении. Простой подход к минимизации воздействия ветра внутри атриума заключается в том, чтобы все отверстия для подпитки были обращены в одном направлении.

Несмотря на то, что при сильном ветре локальная скорость восполнения может превысить 200 футов в минуту, если отверстия направлены в одном направлении, давление в пространстве будет увеличиваться, что в конечном итоге смягчит воздействие ветра. Однако, если отверстия находятся на противоположных участках, атриум может действовать как аэродинамическая труба, что приводит к постоянному и значительному разрушению шлейфа.

Любой, кто открывал несколько окон теплым и ветреным весенним днем, может подтвердить это явление. Хотя эти скорости можно учесть в модели дыма, NFPA 92 не дает возможности сделать это самостоятельно, а просто требует, чтобы скорость добавочного воздуха была ограничена до 200 футов в минуту и ​​чтобы учитывался ветер. Без дополнительного обоснования отверстия для подпиточного воздуха должны располагаться так, чтобы они были обращены в одном направлении.

Кроме того, определить площадь отверстий для подпиточного воздуха не так просто, как разделить скорость выхлопа на 200 футов в минуту. Хотя базовая математика точна, практический эффект от этого не очевиден. Это преимущество инженеров по противопожарной защите (FPE), работающих вместе с инженерами-механиками, электриками и сантехниками (MEP) в одной фирме, в отличие от работы вне проекта в качестве консультанта. Инженеры-механики, как правило, лучше понимают фактические воздушные потоки.

Если FPE определяет, что требуется 100 000 кубических футов в минуту выхлопа, а выхлоп предпочтительнее для обеспечения подпиточного воздуха естественным путем, то необходимо иметь как минимум 500 кв. требуется. Однако это не 500 квадратных футов жалюзи. Это количество свободной площади, необходимой для проемов. Это может быть достигнуто с помощью автоматических окон и дверей площадью 500 кв. футов, которые открываются не менее чем на 90 градусов. Но если вместо окон и дверей использовать жалюзи, необходимая площадь увеличится, потому что жалюзи не являются 100% свободной площадью. Важно помнить об этом, когда указываете необходимую площадь для отверстий для макияжа, поскольку с эстетической точки зрения существует большая разница между жалюзи площадью 500 и 1000 кв. Футов.

Высота слоя дыма

Небольшой, но ключевой раздел в начале NFPA 92 и его приложений, которые часто упускают из виду, гласит следующее:

4. 5.1.3 Минимальная расчетная глубина слоя дыма. Минимальная расчетная высота дымового слоя для системы управления дымом должна быть одной из следующих:

(1) Двадцать процентов высоты от пола до потолка.

(2) На основании инженерного анализа.

А.4.5.1.3 Глубина слоя дыма зависит от многих факторов и обычно составляет от 10% до 20% высоты от пола до потолка. Инженерный анализ глубины слоя дыма может быть выполнен путем сравнения с полномасштабными экспериментальными данными, масштабным моделированием или моделированием CFD [вычислительная гидродинамика].

Это означает, что если атриум имеет высоту 40 футов, а самая высокая пешеходная поверхность находится на высоте 32 фута, расчеты не подходят для поддержания слоя дыма на высоте 38 футов, поскольку в этом случае толщина слоя дыма остается всего 2 фута. В этом случае другой метод, вероятно, CFD-моделирование, должен лежать в основе конструкции противодымной защиты.

Сложная геометрия

Важно понимать, что именно пытаются выполнить расчеты в NFPA 92. Они не пытаются точно описать, где будет дым в каждой пожарной ситуации, или насколько опасным будет дым. Расчеты должны обеспечить оценку противопожарной защиты/механических конструкций на основе ограниченных критериев для обеспечения приемлемого уровня безопасности жизнедеятельности.

Из-за их ограниченного объема эти уравнения функционируют на основе концепции, аналогичной модели зоны, подобной той, которая используется в программе Объединенной модели переноса огня и дыма (CFAST): В любой точке либо есть дым, либо есть нет. Дым существует над границей слоя дыма, а под ним дыма нет. Внутри одного отсека есть дым, а за гермограницей его нет. Дым выходит из слоя дыма, а воздух — нет, при условии, что выхлопные отверстия расположены на соответствующем расстоянии. Для простых ситуаций эти расчеты являются надежными и обеспечивают приемлемый, если не консервативный, уровень безопасности жизнедеятельности.

Однако эти расчеты не охватывают многие ситуации: попадание дыма на несколько уровней балкона, допустимое количество пробок, скорость выпуска свежего воздуха выше 200 футов в минуту и ​​допустимое воздействие дыма. Любая из этих ситуаций делает NFPA 92 неприемлемым сам по себе. Это может быть дополнено инженерным суждением, но в идеале это суждение основывается не только на интуиции.

Часто лучшим основанием для такого суждения должна быть компьютерная модель. Программы Fire Dynamics Simulator и Smokeview, выпущенные Национальным институтом стандартов и технологий, стали золотым стандартом для любого моделирования, кроме простых расчетов давления. См. рис. 3.

NFPA 92 в вакууме

Часто NFPA 92 используется в вакууме. Инженеры стремятся открыть стандарт и найти все, что им нужно для подготовки рационального анализа системы дымоудаления, но это неправильное использование документа. NFPA 92 не указывает, что граница слоя дыма должна поддерживаться на высоте 6 футов над пешеходными поверхностями или как долго это условие должно сохраняться. В нем не указаны утечки в здании, хотя в приложениях приведены некоторые примеры.

Если есть что-то, на чем настаивает эта статья, так это то, что любой человек не может просто взять стандарт и спроектировать систему контроля дыма. Этот стандарт предназначен для использования инженерами и дополняется их собственными суждениями и опытом. Это руководство и инструмент, а не полностью самостоятельный метод проектирования.

Цель этого документа не в том, чтобы осудить инженеров за неправильное использование NFPA 92, а в том, чтобы настаивать на полностью интегрированном FPE, знающем NFPA 92 и его ограничения для проектов, связанных с контролем дыма. Как правило, проекты выполняются более гладко, и во время строительства меньше сюрпризов с полностью интегрированными FPE. Это не обязательно означает, что FPE должен работать в той же компании, что и другие инженеры-консультанты, или присутствовать на каждом совещании по проектированию, но должен быть последовательный диалог не только между FPE и архитектором, но и между FPE. и проектировщики МООС.

---

Уилл Клэй — старший инженер WSP USA с 8-летним опытом работы в сфере противопожарной защиты и консультирования по вопросам безопасности жизнедеятельности.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Как использовать NFPA 92 для проектирования систем дымоудаления | Консалтинг

Роберт С. Хикс, PE, WSP, Хьюстон; и Кевин Миллер, PE, LEED AP, WSP, Dallas 26 мая 2017 г.

Цели обучения:

• Понимание NFPA 92: Стандарт для систем контроля дыма, который представляет собой комбинированный стандарт, используемый при проектировании систем контроля дыма. системы.
• Осознайте, что Международные строительные нормы и правила являются основой проектирования системы контроля дыма.
• Применить расчеты для моделирования решения по борьбе с дымом.

---

При проектировании систем дымоудаления необходимо знать стандарт NFPA 92 2015 года: Стандарт для систем дымоудаления. Исторически сложилось так, что инженеры HVAC проектировали эти системы с использованием электронных таблиц и предписывающих расчетов в строительных нормах и правилах. Это привело к тому, что негабаритные системы сильно повлияли на стоимость строительства и архитектуру здания, а также к непредсказуемым результатам в реальных условиях пожара. Дни проектирования системы контроля дыма, основанной на объеме пространства как единственном факторе, ушли в прошлое, уступив место научному процессу с использованием новейшей информации пожарной науки для более точного определения защиты, необходимой для различных сценариев контроля дыма.

В эволюции кодов NFPA 92 является относительно новым документом, впервые появившимся в 1988 и 1991 годах как два отдельных документа, NFPA 92A и NFPA 92B соответственно. После публикации издания 2012 года Технический комитет NFPA по системам дымоудаления объединил NFPA 92A и NFPA 92B в один стандарт, который можно использовать для различных систем.

В качестве стандарта NFPA 92 является документом, на который ссылаются другие коды для целей применения. Он предназначен для описания процесса проектирования различных систем дымоудаления, когда эти системы должны быть установлены в соответствии с различными принятыми нормами. К ним относятся Международный строительный кодекс (IBC) Совета по международным нормам, а также NFPA 101: Кодекс безопасности жизнедеятельности и NFPA 5000: Кодекс строительства и безопасности зданий. НФПА 92 не указывает, когда требуется система дымоудаления, но определяет, как спроектировать систему.

Международные строительные нормы и правила и системы контроля дыма

Большинство местных юрисдикций приняли IBC; следовательно, это наиболее часто используемая отправная точка для определения потребности в системе дымоудаления. Двумя наиболее распространенными системами, которые требуются IBC, являются контроль дыма в атриуме (IBC Section 402) и дымонепроницаемые ограждения (IBC Section 403), необходимые для лестничных клеток в высотных зданиях.

В частности, в IBC требуется система контроля дыма в атриуме, когда атриум соединяет более двух этажей. (Обратите внимание на различия с NFPA 101, описанные ниже.) IBC требует дымонепроницаемых ограждений для лестниц, которые обслуживают этажи, которые превышают порог для высотных этажей. Еще одна система контроля дыма, не так часто используемая, но необходимая в качестве альтернативы лифтовым вестибюлям, — это система наддува лифта. Другим типом системы является система дымоудаления для подземных зданий или частей зданий с уровнем пола более чем на 30 футов ниже уровня выходного выброса. Кроме того, для помещений с дымозащитой может потребоваться система дымоудаления.

В соответствии с тем, как организованы требования IBC, NFPA 92 упоминается только для проектирования воздушного потока через постоянные отверстия в номинальных барьерах через границы дыма и для вытяжки из помещений большого объема (атриумы или торговые центры). Критерии проектирования для других систем, хотя и рассматриваются в NFPA 92, конкретно изложены в IBC. В этих случаях NFPA 92 можно использовать в качестве руководства для дальнейшего понимания того, как проектировать эти другие типы систем; однако необходимо будет выполнить требования IBC.

Использование кодов NFPA

Для проектов, в которых используется NFPA 101 или NFPA 5000, существует более прямая связь между кодом и использованием NFPA 92. NFPA 5000 требует наличия систем дымоудаления для подземных зданий, защищенных от дыма помещений и атриумы и дымонепроницаемые ограждения для высотных зданий. Требования NFPA 101 аналогичны, но отличаются тем, что для большинства зданий не требуются дымонепроницаемые кожухи, а для подземных зданий не требуется система контроля дыма, а требуется только вентиляция дыма.

Одно из существенных различий между требованиями к контролю задымления в атриумах в соответствии с нормами NFPA и IBC заключается в том, что для норм NFPA необходимо провести анализ, чтобы показать, что задымление может поддерживаться во всех атриумах. Нет исключения для атриумов с двумя этажами, как в IBC. Это может оказать значительное влияние на стоимость проектов, которые должны соответствовать кодам NFPA (например, медицинские учреждения).

Типы систем противодымной защиты

NFPA 92 разбивает типы систем контроля дыма на две основные категории: сдерживание дыма и управление дымом. Система сдерживания дыма — это система, в которой перепады давления через преграду используются механическими средствами. Система управления дымом — это система, в которой используются естественные или механические системы для поддержания устойчивой среды в помещениях большого объема или для уменьшения миграции дыма между зоной возникновения и любыми помещениями, которые имеют прямое сообщение с этой зоной происхождения.

Эти две разные категории имеют несколько разных подходов к проектированию для каждого типа системы. В категории сдерживания дыма типы систем могут включать следующее: герметизация лестницы, герметизация лифта, зональная герметизация, герметизация вестибюля и герметизация зоны убежища. Примеры систем управления дымом включают вытяжку из атриума, заполнение дымом, естественную вентиляцию и противодействие воздушному потоку.

Наиболее часто используемыми системами являются герметизация лестницы и вытяжка атриума, чтобы соответствовать требованиям дымонепроницаемых ограждений лестниц и атриумов соответственно. Открытые вестибюли являются менее часто используемым вариантом, разрешенным в кодах для дымонепроницаемых корпусов. Также для обеспечения герметичности атриума вместо механических систем можно использовать естественную вентиляцию. Однако этот подход требует определенного набора условий, касающихся архитектуры пространства и внешних факторов, особенно ветра, которые должны быть благоприятными для системы этого типа для обеспечения адекватной защиты.

Герметизация лифта — это то, что можно использовать вместо пассивных дымозащитных вестибюлей в каждом вестибюле лифта. Однако эти системы очень сложны в использовании из-за эффекта стопки, эффекта поршня и утечки. Требуются отдельные шахты, примыкающие к шахтам лифта, со средствами балансировки на нескольких уровнях для поддержания требуемых диапазонов перепада давления на каждом уровне. Настоятельно рекомендуется планировать здания с закрытыми лифтовыми вестибюлями, чтобы избежать необходимости в этой системе. Если система требуется, следует использовать подробное моделирование дыма для определения критериев для проектирования системы наддува лифта и шахты.

Зональные системы герметизации требовались во многих юрисдикциях для высотных зданий в соответствии с некоторыми из старых норм. Однако базовые коды больше не требуют такого типа системы, в которой используется наддув и вытяжка для создания «бутербродного» состояния, препятствующего миграции дыма из отсека происхождения. Эти зонированные системы теперь требуются только в подземных зданиях, но могут потребоваться в некоторых юрисдикциях, которые изменили базовые требования IBC.

Системы наддува вестибюля или системы вентиляции являются альтернативой наддуву на лестнице, разрешенной нормами, если между ограждением лестницы и остальной частью пола предусмотрена отдельная оболочка, а герметизация или вентиляция вестибюля создает зазор по перепаду давления между лестницей и полом . Это также может сочетаться с герметизацией лестницы.

Прежде чем приступить к процессу проектирования, следует рассмотреть несколько важных моментов, которые необходимо рассмотреть и обсудить с группой разработчиков и уполномоченным органом (AHJ). Это включает в себя определение целей проектирования и того, какой тип системы следует использовать для достижения этих целей. Когда проектировщик проектирует систему локализации дыма, ему необходимо определить перепады давления, которые необходимо получить. NFPA 92 описывает различные перепады давления в зависимости от наличия спринклеров и высоты потолка в помещении. Кроме того, эти перепады давления не могут превышать требования IBC или NFPA 101 по максимальному усилию двери, которое должно быть превышено. Для систем противодымной защиты проектировщик должен определить, будет ли задымление контролироваться путем поддержания слоя дыма выше уровня людей, чтобы обеспечить безопасный выход, использования дымовых барьеров для разделения сообщающихся пространств, обеспечения потока воздуха для предотвращения распространения дыма или сочетание этих. НФПА 92 требует, чтобы эти факторы определялись инженерным анализом и расчетами.

При подготовке этой оценки проектировщик должен принять во внимание как устойчивость окружающей среды, так и время выхода. Для этого может потребоваться проведение анализа эвакуации, чтобы показать, что обитатели могут безопасно покинуть помещение до того, как они окажутся в недопустимых условиях. Выполнение анализа выхода выходит за рамки NFPA 92. Для получения этой информации проектировщику потребуется обратиться к другим справочным материалам, например, к Техническому руководству Общества инженеров по противопожарной защите по противопожарной защите, основанной на характеристиках.

Проектные расчеты системы дымоудаления

NFPA 92 содержит уравнения, необходимые для расчета многих необходимых факторов при проектировании системы дымоудаления. Предпосылка расчетов аналогична модели зоны: существует примерно однородный интерфейс слоя дыма, который должен поддерживаться в соответствии с кодом. Основная цель инженера, использующего эти уравнения, состоит в том, чтобы определить объемную скорость дымообразования, чтобы определить скорость выхлопа, необходимую для поддержания слоя дыма на этом уровне. Как правило, для этого используются два отдельных типа шлейфов: осесимметричный и балконный.

Осесимметричный расчет довольно прост, и после некоторых предположений/инженерных суждений требуется только ввод данных о размере пожара и высоте слоя дыма. Для шлейфа с балкона эти факторы необходимы в дополнение к геометрии шлейфа, когда он переливается через балкон. Это зависит от высоты балкона над огнем и расстояния от огня до края балкона. Как правило, расчеты шлейфа разлива балкона предсказывают большее количество дыма, чем расчеты осесимметричного шлейфа, что часто делает осесимметричный сценарий пожара неактуальным. Для балконов большой ширины расчеты шлейфа разлива балкона часто завышают ожидаемое фактическое количество дыма, и в этих случаях обычно рекомендуется использовать модель вычислительной гидродинамики (CFD) для определения скорости выхлопа.

Вместо того, чтобы каждый раз выполнять эти вычисления вручную, обычно создают электронную таблицу, которая включает уравнения и автоматически дает ответы на основе ввода пользователя. Любые созданные электронные таблицы должны быть тщательно проверены и проанализированы инженером по пожарной безопасности, прежде чем использоваться для проектирования систем в проектах.

Типы моделирования дыма

Масштабное моделирование — редко используемая форма моделирования в коммерческой сфере. Суть в том, что создается масштабная модель помещения и имитируется пожар. Геометрия, температура, скорость, скорость тепловыделения и т. д. масштабируются с использованием масштабированных выражений, чтобы определить, какие фактические значения должны быть на объекте.

Моделирование зон представляет собой упрощенный подход к моделированию дыма. Предпосылка состоит в том, что в ситуации пожара есть две зоны: верхняя зона, которая считается полностью задымленной, и нижняя зона, которая считается свободной от дыма. Требуемая скорость выхлопа может быть определена алгебраически, но также может быть выполнена с использованием дифференциальных уравнений. Последняя обычно используется в расчетных зональных моделях, включая сводную модель переноса огня и дыма (CFAST).

Анализ CFD стал отраслевым стандартом для моделирования дыма, а симулятор динамики пожара, созданный Национальным институтом стандартов и технологий, является стандартной программой для CFD. Концепция CFD заключается в том, что модель разбита на ячейки, и каждая ячейка имеет набор свойств. Клетки взаимодействуют с соседними клетками. С помощью этих взаимосвязей можно смоделировать течение и последствия пожара во всем пространстве. Не существует стандарта для размеров ячеек, поэтому инженер должен провести анализ чувствительности модели, чтобы определить, подходит ли размер ячейки. Исходя из нашего опыта, кубическая ячейка размером 1 фут часто бывает достаточно мала для получения точных результатов. Это ни в коем случае не применимый к каждой модели ответ, поскольку такие характеристики, как расстояние до огня, положение относительно слоя дыма и размер огня, могут требовать больших или меньших ячеек, но это хорошая отправная точка для большинство моделей.

Чтобы оценить успех конкретного проекта, необходимо заранее установить определенные критерии прочности, чтобы обеспечить сохранение прочности. Предпочтительно предварительно просмотреть критерии с помощью AHJ, чтобы гарантировать, что стойки ворот не сдвинутся после завершения анализа. Оцениваемые критерии долговечности часто включают температуру, токсичность и видимость, хотя видимость обычно является определяющим фактором.

Для каждого сценария пожара создается модель, включающая различные характеристики, такие как ветер, размер пожара, место возгорания и скорость выхлопа. Поскольку скорость выхлопа указана в модели, обычно это итеративный процесс, который начинается со скорости выхлопа, заданной алгебраическими расчетами. Затем скорость выхлопа изменяется по мере необходимости, чтобы соответствовать критериям долговечности. В зависимости от количества ячеек, продолжительности анализа и компьютера, выполняющего расчеты, каждый запуск может занять часы, дни или даже недели. Однако недельные прогоны нецелесообразны, и часто делаются предположения относительно размера ячейки или области модели, чтобы сократить прогон модели до разумного времени.

Определение сценария пожара

Наиболее важным фактором при проектировании противодымной защиты, который остается на усмотрение инженера, является фактический сценарий пожара. Независимо от того, используете ли вы алгебраическое решение или решение для моделирования, сценарии необходимо выбирать таким образом, чтобы конструкция системы обеспечивала разумный уровень безопасности. Как правило, это единичный пожар, расположенный в «худшей» части помещения. Часто это связано с возгоранием под балконами на первом этаже, рядом с отверстиями для подпитки или в местах, где нельзя рассчитывать на срабатывание спринклеров. Следует оценить несколько сценариев, чтобы определить наихудшую часть пространства как часть каждого проекта, чтобы убедиться, что система разработана надлежащим образом. Большинство проектов включают по крайней мере одно условие осесимметричного шлейфа и одно условие шлейфа разлива балкона.

Как и размеры ячейки модели, стандартного размера огня не существует. Доктор Джон Х. Клоте, PE, предлагает минимум 2000 БТЕ / с для кратковременных пожаров в Справочнике ASHRAE по технике противодымной защиты, но это минимальный размер пожара, если он не контролируется спринклерами. Часто используются пожары мощностью 5 МВт, но это консервативное значение из более ранних кодов, которое не является репрезентативным пожаром для всех сценариев. Можно использовать меньшие размеры огня, если позволяют особенности пространства, а размер огня часто определяется ожидаемой мебелью в пространстве. Диваны и двухместные диваны имеют широкий диапазон коэффициентов тепловыделения (HRR), и заманчиво использовать наименьший репрезентативный HRR, когда проект архитектора включает только минимальную мебель с низким уровнем горючести. Инженер должен учитывать не только мебель в пространстве при открытии здания, но и потенциальное использование пространства на протяжении всего срока службы здания. В то время как инженер может предусмотреть, что в помещении может использоваться только не пенопластовая металлическая мебель как часть проекта, если у владельца нет операционных процедур для фактического соблюдения этого условия, инженер идет на огромный риск, допуская небольшой размер пожара. .

Если спринклеры могут контролировать огонь, пиковое значение HRR обычно определяется как температура, при которой спринклеры активируются. HRR остается постоянным после этого момента. До тех пор, пока спринклеры не сработают, некоторые сценарии моделируют устойчивый пожар, а другие включают квазистационарный (t ² рост) пожар. Время, в которое срабатывает спринклер, может определяться различными корреляциями, подходящими для разных пожаров. В промышленности принято использовать корреляцию Альперта для определения HRR при срабатывании спринклера; однако корреляция Альперта предназначена для устойчивых пожаров. Это уместно, если предполагается устойчивый пожар, но эта корреляция часто используется для t ² Рост пожара и недооценка HRR при срабатывании спринклера. Для ростового пожара t ² больше подходит корреляция Бейлера.

После определения размера пожара и размера системы дымоудаления следующим важным шагом в процессе проектирования является определение системного оборудования. Как в строительных нормах, так и в NFPA 92 есть особые требования к тому, как это должно быть сделано. Системы управления зданием, которые используются для управления функциями дымоудаления, должны быть конкретно перечислены как система UUKL в соответствии с UL 864: Стандарт для блоков управления и аксессуаров для систем пожарной сигнализации. Требуется, чтобы система представляла собой единую систему управления с целью упрощения работы системы, особенно для сотрудников пожарной охраны. В дополнение к общим системным требованиям, NFPA 92 приведены основные требования к активации, времени отклика системы, пожарному посту дымоудаления и материалам, которые должны использоваться для компонентов системы.

Документация, испытания и квалификация для NFPA 92

Подобно IBC, NFPA 92 требует, чтобы проектировщики подготовили подробный проектный отчет и руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M). Детальный отчет о проектировании должен включать назначение системы, задачи проектирования, допущения и другие различные факторы, влияющие на проектирование системы. Этот раздел NFPA 92 конкретно перечисляет процедуры ввода в эксплуатацию как один из аспектов подробного отчета о проектировании. Дополнительные указания по разработке процедур ввода в эксплуатацию можно найти в NFPA 3: Рекомендуемая практика ввода в эксплуатацию систем противопожарной защиты и безопасности жизнедеятельности и NFPA 4: Стандарт для комплексных испытаний систем противопожарной защиты и безопасности жизнедеятельности. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию поможет владельцу понять работу системы, ограничения системы и требования к периодическому тестированию.

В последнем основном разделе NFPA 92 излагаются требования как к приемочным, так и к периодическим испытаниям для всех типов систем дымоудаления. Процесс тестирования начинается с проверки компонентов, включает тестирование отдельных компонентов и заканчивается комплексным тестированием системы. Документация по каждому из этих предметов должна быть предоставлена ​​как владельцу, так и AHJ. NFPA 92 устанавливает периодичность ежегодных периодических испытаний для неспециализированных систем и полугодовых испытаний для специализированных систем.

NFPA 92 не устанавливает конкретных требований для тех, кто проектирует и тестирует системы дымоудаления. Следует отметить, что IBC теперь устанавливает минимальные квалификации для специальных инспекционных испытаний, чтобы иметь опыт в области противопожарной защиты и машиностроения, а также сертификации по воздушной балансировке. Однако этот кодекс также не устанавливает требований к проектированию системы. С практической точки зрения, система контроля дыма должна быть разработана теми, кто имеет инженерное образование в области противопожарной защиты, а также опыт работы в области машиностроения. Если ваша команда разработчиков не включает обе эти дисциплины, то следует искать дополнительные ресурсы с этими наборами навыков, чтобы избежать неправильного понимания концепций и принципов, необходимых для успешного проектирования и реализации системы.

Изменения в редакции NFPA 2018 г. 92

На данном этапе цикла разработки кода для следующей редакции предложено незначительное количество изменений. Одним из основных факторов, который рассматривается, является добавление требований к прочности. Хотя, как правило, инженер-проектировщик должен установить эти коэффициенты долговечности из других ссылок, изложенных выше, а затем согласовать их с AHJ, включение этой информации в стандарт может помочь как проектировщику, так и AHJ более объективно определить обоснованность конструкции системы.

NFPA 92 — это руководство, которое гарантирует, что при проектировании системы дымоудаления учитываются все относительные факторы, основанные на новейших технических достижениях в области противопожарной защиты. Хотя некоторые коды прямо ссылаются на него, рекомендуется использовать этот документ при разработке и проектировании любой планируемой системы дымоудаления для достижения целей безопасности жизнедеятельности каждого проекта.