Подпор воздуха в лестничной клетке: нормы СП 7 и выбор оборудования

Что такое система подпора воздуха

Система подпора воздуха — это составная часть систем дымоудаления здания, обеспечивающая защиту путей эвакуации от задымления. Принцип работы прост: вентилятор нагнетает наружный воздух в объём лестничной клетки, создавая там давление, превышающее давление в смежных коридорах и холлах.

За счёт перепада давления дым не может проникнуть в лестничную клетку даже при открытой двери на этаже пожара. Воздух всегда движется из зоны высокого давления (лестничная клетка) в зону низкого давления (задымлённый коридор), а не наоборот.

Система подпора воздуха состоит из нескольких ключевых элементов:

• Вентилятор подпора — нагнетает наружный воздух в шахту
• Воздухозаборная решётка — с выходом на незадымлённую наружную стену
• Шахта подачи воздуха или прямой ввод в объём клетки
• Клапан избыточного давления (КИД) — сбрасывает давление выше 150 Па
• Блок управления — запускает вентилятор от сигнала пожарной сигнализации

Система активируется автоматически при срабатывании пожарной сигнализации и обеспечивает эвакуацию людей по незадымлённой лестнице в течение нормативного времени расчёта эвакуации.

Типы незадымляемых лестничных клеток: Н1, Н2, Н3

СП 7.13130.2013 выделяет три типа незадымляемых лестничных клеток. Тип определяет конструктивное решение и наличие механической системы подпора.

Тип Н1: воздушная зона без механики

Лестничная клетка типа Н1 выходит на поэтажные незадымляемые балконы или лоджии, отделённые от коридора стеной с огнестойкостью не менее EI 45. Человек, эвакуируясь, проходит через открытую воздушную зону — дым туда не попадает. Механический подпор не требуется, что существенно снижает стоимость строительства. Применяется в жилых домах до 28 м при соответствующей архитектурной планировке.

Тип Н2: постоянный механический подпор

В лестничной клетке типа Н2 вентилятор постоянно нагнетает воздух, поддерживая давление в диапазоне 20–150 Па. Это наиболее распространённое решение для многоэтажных зданий высотой 28–75 м. Основная техническая сложность — обеспечить нижнюю границу 20 Па при открытой двери на этаже пожара и одновременно не превысить 150 Па при закрытых дверях на всех остальных этажах. Без КИД эта задача практически невыполнима зимой.

Тип Н3: поэтажный подпор с клапанами

В клетке типа Н3 на каждом этаже установлены нормально закрытые клапаны. При пожаре открываются клапаны на этаже с очагом пожара — по п. 7.14 г) подачу предусматривают именно туда, и там же концентрируется расход воздуха и создаётся нужная скорость через проём. На остальных этажах клапаны закрыты, что снижает нагрузку на вентилятор. Применяется в высотных зданиях (выше 75 м) и объектах с подземными этажами.

Нормативные требования СП 7.13130.2013

Основные требования к системам подпора воздуха в лестничных клетках изложены в СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности», раздел 7 «Противодымная вентиляция» (пп. 7.14–7.17).

Ключевые пункты, которые необходимо знать проектировщику:

• п. 7.16 б) — избыточное давление в незадымляемых лестничных клетках Н2 — от 20 до 150 Па, в шахтах лифтов — от 20 до 70 Па; расход считают по п. 7.15 б) при условии не менее 20 Па при открытых дверях на пути эвакуации
• п. 7.15 — скорость не менее 1,3 м/с через открытый дверной проём требуется для тамбур-шлюзов при выходах в клетки Н2 или Н3 и перед лифтовыми холлами подземных автостоянок; для самой клетки нормируется давление
• Высоту, начиная с которой незадымляемая лестничная клетка обязательна, задаёт не СП 7.13130, а СП 1.13130 и Федеральный закон № 123-ФЗ — проверяйте требование по ним
• п. 7.14 а), б) — воздух подают в шахты лифтов без тамбур-шлюзов у выходов и в шахты с режимом «перевозка пожарных подразделений»; лифты для пожарных — по ГОСТ Р 53296
• п. 7.11 г) и п. 7.17 г) — выброс продуктов горения размещают не ближе 5 м от приёмных устройств наружного воздуха приточной противодымной вентиляции; сам свод из требований к приёмным устройствам задаёт только это расстояние — размещение на незадымлённой стороне и разнесение с выбросом решают проектом, п. 7.11 г) и 7.17 г) больше ничего не устанавливают. Смешение воздуха с продуктами горения

Для лифтовых шахт действует отдельный стандарт — ГОСТ Р 53296-2009 «Установка лифтов в жилых и общественных зданиях. Требования безопасности». Согласно п. 5.2 этого стандарта, в зданиях высотой более 28 м шахты лифтов, не имеющие выхода наружу, должны оборудоваться системой подпора воздуха с давлением не менее 20 Па.

Документация по системам подпора оформляется в составе раздела ОВиК проектной документации и проходит экспертизу в рамках государственной или негосударственной строительной экспертизы.

Расчёт давления подпора и расхода воздуха

Расчёт системы подпора воздуха ведётся в два этапа: определение расхода воздуха (м³/ч) и определение требуемого давления вентилятора (Па).

Расчёт расхода воздуха

Суммарный расход воздуха в системе подпора состоит из двух составляющих:

• 1
  Расход через открытый дверной проём на этаже пожара

  Рассчитывается по формуле:

  G₁ = F_пр × v_пр × ρ × 3 600

  Формула применима к тамбур-шлюзу при выходе в клетку Н2 или Н3, для которого п. 7.15 нормирует скорость в проёме. Где: F_пр — площадь дверного проёма (м²); v_пр — скорость воздуха ≥ 1,3 м/с; ρ — плотность воздуха при температуре подачи (кг/м³). Для стандартного дверного проёма 0,9 × 2,1 м при скорости 1,3 м/с и ρ = 1,2 кг/м³ расход составляет около 10 000–11 000 м³/ч.

• 2
  Расход на компенсацию утечек через закрытые двери

  Рассчитывается по формуле:

  G₂ = F_ут × v_ут × ρ × 3 600 × n

  Где: F_ут — суммарная площадь щелей закрытых дверей на всех этажах (м²); v_ут — скорость утечки через щели (принимается 0,5–1,5 м/с в зависимости от конструкции двери); n — количество закрытых дверей. Для жилого дома 17 этажей утечки составляют обычно 1 500–3 000 м³/ч.

• 3
  Суммарный расход и выбор вентилятора

  G_расч = G₁ + G₂. К расчётному значению прибавляют запас +10%. По полученным значениям G (м³/ч) и требуемому давлению P (Па) выбирают типоразмер вентилятора по аэродинамической характеристике.

Расчёт требуемого давления

Давление вентилятора складывается из трёх составляющих: потери давления в воздуховодах от вентилятора до шахты (10–15 Па на 1 м при скорости 8–10 м/с), потери на решётках и клапанах (30–80 Па) и требуемое избыточное давление в клетке (20–150 Па). Рабочее давление вентилятора для типового здания 17–25 этажей обычно составляет 300–600 Па.

* Значения ориентировочные для жилых и офисных зданий с одной незадымляемой лестничной клеткой. Точный расчёт — по проектной документации объекта.

Проблема «эффекта трубы» зимой: что делать

«Эффект трубы» (или тепловая тяга, термосифонный эффект) — явление, при котором холодный наружный воздух, поступая в тёплую лестничную клетку, нагревается, расширяется и создаёт восходящий поток. Зимой это приводит к резкому росту давления в верхней части шахты.

На практике это означает следующее: если система подпора рассчитана на +5°С на улице, при -25°С давление в верхней части клетки может возрасти в 3–5 раз. Вместо нормативных 20–150 Па приборы покажут 500–1000 Па. При таком давлении люди физически не могут открыть дверь: для преодоления перепада 500 Па на двери 0,9 × 2,1 м требуется усилие около 200 Н, что превышает нормальные физические возможности многих людей — особенно пожилых и детей.

Решение: клапан избыточного давления (КИД)

Клапан избыточного давления — нормально закрытое устройство, которое автоматически открывается при превышении давления выше 150 Па. КИД устанавливается в верхней части шахты подпора или в перекрытии верхнего этажа с выходом наружу. Когда давление в клетке достигает 150 Па, клапан открывается и сбрасывает часть воздуха, предотвращая дальнейший рост давления.

Требования к КИД:

• Давление срабатывания — не выше 150 Па
• Устанавливается в верхней части шахты — там, где давление максимально
• Канал сброса выходит непосредственно наружу (не в чердак, не в технический этаж)
• Площадь проходного сечения КИД должна быть достаточной для сброса разницы между зимним и расчётным расходом
• Наличие КИД обязательно для систем Н2 и Н3 — без него система не пройдёт испытания

Дополнительные меры борьбы с эффектом трубы

• Регулируемый привод вентилятора (ЧРП) — снижает производительность при падении температуры, автоматически поддерживая давление в нормативном диапазоне
• Датчики давления в шахте — замкнутый контур регулирования, ЧРП меняет обороты по сигналу датчика
• Правильное размещение воздухозабора — на подветренной стороне здания, чтобы исключить дополнительный наддув от ветра

Оборудование для подпора воздуха

Для систем подпора воздуха в лестничных клетках и лифтовых шахтах применяются специализированные вентиляторы, которые должны сохранять работоспособность при пожаре — как правило, при температуре 400 °С в течение 2 часов (класс В400; предел — СП 7.13130.2013, п. 7.11; испытания — ГОСТ Р 53302-2009).

Осевые вентиляторы ВО 25-188

Осевой вентилятор ВО 25-188 — наиболее распространённое решение для систем подпора воздуха в зданиях до 75 м. Вентилятор выпускается в типоразмерном ряду от №3,15 до №12,5 и обеспечивает производительность от 1 500 до 60 000 м³/ч. Ключевое преимущество — компактный осевой корпус, позволяющий монтаж непосредственно в стену или перекрытие.

Для работы в системах противодымной защиты ВО 25-188 поставляется в термостойком исполнении для работы при пожаре и комплектуется частотным преобразователем для автоматического регулирования давления.

Радиальные вентиляторы ВР 80-75

Радиальный вентилятор ВР 80-75 применяется в системах подпора с более высокими требованиями к давлению — для зданий выше 75 м или при длинных воздуховодах от вентилятора до шахты. Серия ВР 80-75 создаёт давление до 3 500 Па при производительности до 60 000 м³/ч, что перекрывает все потребности систем подпора даже для высотных объектов.

Клапаны избыточного давления (КИД)

КИД устанавливается в комплекте с вентилятором и настраивается на давление срабатывания 130–150 Па. Клапан имеет регулируемый противовес или пружину — порог срабатывания выставляется при пуско-наладочных работах и должен соответствовать протоколу испытаний системы. Площадь проходного сечения КИД подбирается в зависимости от расчётного расхода воздуха.

Типичные ошибки при проектировании

Рекомендации Аквент

На основе практики поставок оборудования для систем противодымной защиты многоэтажных зданий мы сформировали ключевые рекомендации, которые помогут избежать наиболее распространённых ошибок.

1. Начинайте проектирование с КИД, а не с вентилятора. Клапан избыточного давления — обязательный элемент, без которого система не пройдёт испытания. Определите место его установки и параметры до выбора вентилятора.

2. Используйте ЧРП для зданий выше 50 м. Регулирование производительности по датчику давления в шахте — единственный надёжный способ удерживать давление в диапазоне 20–150 Па в течение всего года при любых погодных условиях. Экономия на ЧРП оборачивается проблемами при испытаниях и жалобами жителей на «тугие двери» зимой.

3. Согласовывайте систему подпора с системой дымоудаления. Обе системы работают одновременно при пожаре. Дисбаланс между расходом дымоудаления и подпора нарушает расчётные перепады давления. Обе системы должны проектироваться в едином тепломассовом балансе.

4. Проводите испытания в зимний период. Летние испытания не показывают реальную картину работы системы — эффект трубы практически отсутствует. Испытания при температуре ниже -10°С позволяют выявить проблемы с КИД до сдачи объекта.

5. Требуйте сертификат В400 на вентилятор. Не все вентиляторы, позиционируемые для систем ПДЗ, имеют подтверждённую работоспособность при пожаре. Требуйте у поставщика протокол испытаний на огнестойкость по ГОСТ Р 53302.

Часто задаваемые вопросы

Похожие статьи