Расчёт системы дымоудаления: как избежать ошибок проектирования

Расчёт системы дымоудаления определяет расход удаляемого дыма, площадь дымозоны, сечение воздуховодов и рабочую точку вентилятора. Базовый норматив — СП 7.13130.2013 с обязательным учётом смежного СП 60.13330.2020 по вентиляции. Ниже разбираем алгоритм, который проходит экспертизу без замечаний, и типовые ошибки, из-за которых система не работает в момент пожара.

---

Расчёт расхода удаляемого дыма по приложению СП 7.13130.2013

Массовый расход удаляемых газов G, кг/ч, рассчитывают по формулам приложения СП 7.13130.2013. Формула меняется в зависимости от схемы пожара и геометрии помещения: для коридоров длиной до 60 м применяют упрощённый расчёт через периметр очага, для торговых залов и атриумов — через высоту незадымляемой зоны и теплоту тепловыделения.

Ключевые исходные параметры:

• периметр пожара Pf по таблице нормативной нагрузки помещения;
• удельная скорость выгорания горючего материала, кг/(м²·с);
• высота незадымляемой зоны от пола до нижней границы дымового слоя — не менее 2,5 м над путями эвакуации;
• температура удаляемых газов 300–600 °C в зависимости от сценария;
• площадь дымозоны — не более 3000 м² для помещений без перегородок.

Объёмный расход L, м³/ч, получают делением массового на плотность дыма при расчётной температуре. Для удаления через дымоприёмное устройство из коридора типовое значение L составляет 19 000–28 000 м³/ч на одну зону.

Компенсирующий приток по пункту 7.16 СП 7.13130.2013

Пункт 7.16 СП 7.13130.2013 требует обязательной компенсации удаляемого объёма приточным воздухом. Без баланса вытяжной вентилятор работает «в стену» — расход падает в 2–3 раза, дым не уходит, разрежение в защищаемом помещении препятствует открыванию дверей эвакуации.

Принципы организации компенсирующего притока:

• расход приточной установки принимают не менее 70 % от объёма удаляемого дыма (по СП — допустимый дисбаланс);
• скорость подачи воздуха в нижнюю зону — не более 1,0 м/с, чтобы не разрушать дымовой слой;
• приточные решётки размещают ниже отметки 1,2 м от пола;
• для атриумов и многосветных пространств применяют схему с естественным притоком через открываемые проёмы первого этажа;
• в подземных автостоянках компенсацию выполняют через рампу или отдельный приточный вентилятор.

Запуск приточной и вытяжной установок синхронный — задержка не более 30 секунд от сигнала пожарной автоматики.

Аэродинамический расчёт каналов: потери напора и сопротивления

Полное давление вентилятора складывается из потерь по длине воздуховода и местных сопротивлений на отводах, тройниках, клапанах и решётках. Расчёт ведут в специализированных программных средствах — пакетах ТРИС, КатоПро, СпецСтрой, которые автоматически подбирают сечение и сводят таблицу потерь по участкам.

Что считают по каждому участку:

• удельные потери на трение R, Па/м, по диаграмме Муди или формуле Альтшуля;
• сумму коэффициентов местных сопротивлений ξ — отводы 90° дают 0,3–0,5, тройники на проход 0,2–0,4, противопожарные клапаны 1,5–2,5;
• динамическое давление при расчётной температуре газов — плотность падает с 1,2 кг/м³ при 20 °C до 0,46 кг/м³ при 400 °C;
• суммарное сопротивление сети ΔP = R·L + Σξ·Pд, Па.

Скорость в магистральных воздуховодах систем дымоудаления принимают 8–15 м/с, на ответвлениях — 6–10 м/с. Превышение даёт регенеративный шум и резкий рост сопротивления, занижение — раздутые сечения и неоправданную стоимость монтажа.

Сечение воздуховодов и подбор вентилятора по рабочей точке

Сечение F, м², определяют через расчётный расход и допустимую скорость: F = L / (3600·v). Округляют до ближайшего типоразмера из ряда 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 мм. Прямоугольные сечения пересчитывают на эквивалентный диаметр по формуле dэ = 2·a·b/(a+b).

Вентилятор подбирают по двум координатам — расходу L и полному давлению ΔP — на пересечении с аэродинамической характеристикой. Рабочая точка должна попадать в зону максимального КПД, не ниже 65 %. Распространённые промахи:

• подбор по каталогу без учёта плотности горячего газа — фактическая производительность падает;
• выбор модели «с запасом» 50 % и более — рабочая точка уходит влево от пика КПД, двигатель перегружается;
• игнорирование ветрового давления на выбросе через крышу — для верхних этажей зданий выше 30 м добавочное сопротивление достигает 200–300 Па;
• несоответствие класса огнестойкости вентилятора расчётной температуре газов.

Для систем с расчётной температурой 600 °C обязательна категория F600/90 — 90 минут работы при 600 °C по ГОСТ Р 53302.

Время эвакуации по СП 1.13130 и его связь с дымоудалением

Дымоудаление обеспечивает незадымляемость путей эвакуации в течение расчётного времени, определяемого по СП 1.13130. Сравнивают две величины: время блокирования путей опасными факторами пожара tбл и необходимое время эвакуации tнб с коэффициентом запаса.

Условие безопасности: tбл ≥ tнб·Кбз, где Кбз = 0,8. Если расчёт даёт обратное соотношение, увеличивают расход удаления, добавляют дымозоны или меняют сценарий эвакуации. Часто экономнее усилить дымоудаление, чем перепланировать выходы.

Параметры, влияющие на tбл:

• температура воздуха на уровне дыхания — критическая 70 °C;
• концентрация СО — предельная 0,11 % объёмных;
• видимость в дыму — не менее 20 м;
• тепловой поток — не более 1,4 кВт/м².

Типовые ошибки расчёта и протокол для экспертизы

Шесть ошибок, из-за которых проект возвращают из экспертизы:

• Отсутствие компенсирующего притока или дисбаланс более 30 % — нарушение п. 7.16 СП 7.13130.2013.
• Занижение расхода удаления из-за применения упрощённой формулы вместо полного расчёта по приложению.
• Неучёт ветрового давления на дефлекторе выброса — типично для высотных зданий.
• Неверный подбор вентилятора: рабочая точка вне характеристики или в зоне срыва потока.
• Отсутствие огнестойких клапанов на пересечении границ дымозон — система теряет герметичность.
• Игнорирование температурной поправки плотности газа при подборе по каталогу для нормальных условий.

Протокол аэродинамического расчёта для экспертизы включает: исходные данные по сценарию пожара, формулы со ссылкой на пункты СП, таблицу потерь по участкам, рабочую точку вентилятора на характеристике производителя, проверку условия tбл ≥ tнб·Кбз. Электронная копия в формате используемой программы прикладывается к проекту по требованию эксперта.