Расчет системы дымоудаления и противодымной вентиляции

Система противодымной защиты — это совокупность инженерных решений, которые отвечают за активный или пассивный отвод летучих продуктов распада (дыма и токсичных газов) из объекта. Ее основная задача — поддержание видимости и допустимого состава воздушных масс на маршрутах эвакуации во время пожара.

Противодымная вентиляция (ПДВ) — это регулируемый газообмен в здании, направленный на предотвращение задымления путей эвакуации, зон безопасности и обеспечение условий для работы пожарных подразделений. ПДВ включает как вытяжные системы (удаление дыма), так и приточные (подача наружного воздуха для создания избыточного давления).

Важность систем СДУ и ПДВ заключается в сохранении жизни людей. Статистика показывает, что более 80% летальных исходов при пожарах происходит по причине отравления токсичными продуктами горения и потери видимости, а не от прямого воздействия огня.

Функции системы:

• Безопасный выход — создание «чистого коридора» для людей.
• Изоляция дыма — недопущение задымления путей отхода.
• Стойкость здания — уменьшение тепловой нагрузки на перекрытия.
• Помощь пожарным — оперативный доступ к эпицентру возгорания.
• Ограничение вторичного ущерба оборудованию и отделке.

Нормативные требования предусматривают обязательность устройства противодымной защиты для ряда построек, этажности, функционального назначения и планировочных решений. Конкретные случаи определяются СП 7.13130, СП 60.13330 и профильными нормами пожарной безопасности.

Зачем нужен расчет и на каком этапе его проводят

Расчет системы дымоудаления определяет производительность вентиляторов, сечение воздуховодов, огнестойкость элементов и перепад давления на дверях. Проводится на этапе разработки проектной документации (раздел ОВ или МПБ) после утверждения архитектурно-планировочных решений, но до выбора оборудования и составления спецификаций.

Основные параметры для расчета

Для корректного функционирования системы необходимо учитывать физические свойства газовоздушной смеси и характеристики здания.

Расход воздуха, гидравлическое сопротивление, температура дыма

Главный параметр — массовый или объемный расход продуктов горения, удаляемый из защищаемой зоны. Измеряется в кг/ч (массовый) или м³/ч (объемный). Зависит от площади очага пожара, периметра пожарной нагрузки и тепловой мощности пламени.

Гидравлическое сопротивление сети воздуховодов определяет требуемый напор вентилятора. Определяется как сумма потерь давления при движении дыма по каналам. Зависит от шероховатости стенок воздуховодов, количества поворотов, наличия решеток и клапанов.

Температура дыма (расчетная, не фиксированная) влияет на выбор класса термостойкости вентилятора (F200, F300, F400, F600) и пределы огнестойкости воздуховодов. Согласно п. 7.4 СП 7.13130.2013, принимать фиксированные значения температуры (300, 450 или 600°C) без расчета не допускается.

Требуемые огнестойкость и герметичность воздуховодов

Воздуховоды выполняются из негорючих материалов и должны иметь предел огнестойкости, соответствующий месту прокладки и назначению линии. Для разных участков применяются классы EI 30, EI 45, EI 60, EI 150 и иные значения по проекту.

Воздуховоды должны сохранять целостность и теплоизолирующую способность (пределы EI 30, EI 120 и т.д.) в течение расчетного времени эвакуации. Недостаточная герметичность приводит к подсосу воздуха, снижению расчетного расхода и утечке дыма в смежные зоны. Поэтому учитывают класс плотности сети и реальные монтажные соединения.

Учет геометрии здания и зонирования

Влияют длина коридора (не более 60 м согласно п. 7.4 СП 7.13130), высота незадымляемой зоны (0,4–0,5 высоты коридора), количество этажей, обслуживаемых одной системой (обычно не более 5-8), площадь и расположение дверных проемов, а также наличие открытых проемов для компенсации удаляемого объема. Строения разделяется на дымовые зоны площадью не более 3000 м². Расчет ведется индивидуально для каждой зоны с учетом высоты потолков и объема помещений.

Нужна дополнительная информация?

Оставьте заявку и мы с Вами свяжемся.

Заказать

Согласен на обработку персональных данных. Согласен с политикой обработки персональных данных.

Методики расчета

Основная нормативная база в РФ — СП 7.13130 и методические рекомендации к нему. В документах приводятся подходы к определению параметров вытяжной и приточной противодымной конструкции.

Основные формулы и алгоритмы

На сегодня разрешены к применению несколько методик, но основная база — СП 7.13130.2013 с приложением Е (после вступления Изменения №4) и методические рекомендации ВНИИПО МД.137-13. Альтернативная — Р НП «АВОК» 5.5.1-2023. Ключевые формулы (в упрощенном виде):

Расчет системы противодымной вентиляции жилых и общественных зданий:

1. Расхода дыма из коридора (по МД.137-13):

где B — ширина двери очага, hsm — толщина дымового слоя, Tsm  — средняя температура дыма (интегральная формула по длине).

1. Подпор в лестничные клетки. Расход определяется как сумма расходов через открытые двери на этаже пожара (скорость не менее 1.3 м/с) и через щели закрытых дверей на остальных этажах (обеспечение перепада 20 Па).
2. Температура смеси перед вентилятором:

где Gleak — подсосы через неплотности и закрытые клапаны.

Использование специализированных программ

Применяются программные комплексы, реализующие указанные методики расчетов основных параметров (например, «КВМ-дым», «Поток», а также онлайн-калькуляторы по МД.137-13). Они автоматизируют итерационный подбор сечений, аэродинамическое сопротивление и учет гравитационного давления по вертикальным участкам.

Пример расчета (упрощенный)

Исходные данные — коридор длиной 25 м, шириной 2,5 м, высотой 3 м. Ширина двери из очага пожара 0,9 м. Высота незадымляемой зоны 1,5 м. Пожарная нагрузка — древесина (удельная скорость выгорания 0,015 кг/(м²·с), теплота сгорания 13,85 МДж/кг).

По алгоритму МД.137-13:

1. Определяется тепловая мощность очага
2. Рассчитывается средняя температура дымового слоя Tsm≈450 °C (723 К).
3. Расход дыма через дверной проем (кг/ч):

1. При плотности 0,6 кг/м³ (при 450°C) объемный расход ≈ 25200 м³/ч.

Реальный расчет требует учета теплопотерь, длины пространства и подсосов через клапаны.

Специфика проектирования в различных зданиях

Жилые здания

Для многоквартирных домов основной акцент делается на защите лестничных клеток, лифтовых холлов, коридоров, подземных парковок. В высотных постройках почти всегда применяются механические системы удаления дыма и подпора воздуха. Основной расчет — удаление дыма из коридоров (МД.137-13) и подпор в лестничные клетки типа Н2 или Н3. Характерная пожарная нагрузка — мебель, текстиль (низшая теплота сгорания 13-20 МДж/кг).

Промышленные объекты

Учитываются технологические процессы, наличие горючих материалов, большие пролеты, высокие потолки, локальные тепловыделения. Часто применяют сочетание естественного удаления дыма через фонари и механических систем. Также при расчете противодымной вентиляции учитывается категория помещения по взрывопожарной опасности (А, Б, В1-В4). Для складов стеллажного хранения расчет ведется с учетом развития пожара по высоте стеллажей. Паркинги по СП 154.13130, расход дыма определяется исходя из 2-3 горящих автомобилей с тепловой мощностью 4-8 МВт каждый.

Общественные (торговые центры, офисы)

Торговые центры, кинотеатры, вокзалы, гостиницы требуют сложного сценарного управления. Важна защита атриумов, длинных галерей, фуд-кортов, подземных этажей и зон массового пребывания людей. Дополнительно рассчитывается подпор в лифтовые шахты (особенно для пожарных подразделений) общественных зданий, тамбур-шлюзы перед зонами безопасности.

Учет высотности и планировки

Для строений выше 28 м (высотные) обязателен подпор в лестничные клетки. При высоте более 50 м необходимо поэтажное зонирование систем дымоудаления или установка дополнительных дымовых клапанов с расчетом на два горящих этажа. В планировке принципиально наличие открытых лестниц (замена на незадымляемые) и длина тупиковых зон (не более 15 м без предусмотренных конструкций для удаления дыма).

Ошибки и сложности при расчетах

Недооценка теплового воздействия

Использование фиксированной температуры 300°C для коридора вместо расчетной 450–550°C ведет к занижению объемного расхода в 1,5–2 раза и выбору вентилятора с недостаточной производительностью. Также игнорируется влияние гравитационного давления в вертикальных системах (особенно для нижних клапанов), что снижает фактический расход.

Неправильный подбор оборудования

Типичные ошибки:

• выбор вентилятора только по расходу без учета давления;
• отсутствие запаса по характеристике;
• игнорирование работы при горячем дыме;
• неверный подбор клапанов;
• отсутствие резервирования.

Установка вентилятора с пределом огнестойкости F60 при расчетной температуре дыма 450°C (требуется F300) приведет к деформации крыльчатки через 15 минут работы. Частая ошибка — выбор вентилятора без учета запаса 10-15% на неучтенные потери и подсосы.

Нарушения норм воздухообмена

Игнорирование требования равенства массовых расходов (вытяжка + компенсация) приводит к разрежению в защищаемой зоне и подсосу дыма из горящего помещения в смежные. Несоблюдение перепада давления на дверях (менее 20 Па — проникновение дыма, более 150 Па — невозможность эвакуации). Избыточный подпор мешает открывать двери эвакуационных выходов. Недостаточный подпор не препятствует проникновению дыма. Ошибки балансировки особенно опасны в высотках.

Нужна дополнительная информация?

Оставьте заявку и мы с Вами свяжемся.

Заказать

Согласен на обработку персональных данных. Согласен с политикой обработки персональных данных.

Нормативная база и стандарты

Основные документы, которые регламентируют расчет дымоудаления:

1. Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» (с изменениями №1-4, где в Изменении №4 расчет только по приложению Е).
3. МД.137-13 «Расчетное определение основных параметров противодымной вентиляции зданий» (ВНИИПО) — до вступления Изменения №4 к СП 7.
4. Р НП «АВОК» 5.5.1-2023 (альтернативная методика, принимается не всеми экспертизами).
5. СП 154.13130.2013 (для автостоянок), СП 60.13330.2020 (общие вентиляционные требования).

Требования к проектированию

Системы ПДВ должны быть автономными от общеобменной конструкции либо иметь сертифицированные огнезадерживающие клапаны. Дистанционно управляемая система — автоматически от пожарной сигнализации, дублирование — кнопками ручного пуска. Пределы огнестойкости конструкций шахт и воздуховодов — не ниже EI 60 для зданий I-II степеней огнестойкости.

Типы систем дымоудаления и противодымной вентиляции

Естественные и принудительные системы

• Естественные — используют гравитационное давление за счет разности плотностей дыма и наружного воздуха (дымовые люки, фрамуги, шахты с дефлекторами). Эффективны только при относительно низкой высоте постройки и достаточном перепаде температур. Требуют расчета площади проемов.
• Принудительные (механические) — с вентиляторами дымоудаления и подпора. Применяются в большинстве современных строений выше 10 метров, подземных сооружениях, паркингах. Гарантируют стабильные параметры независимо от погоды.

Статические и динамические схемы:

• Статические — дымовые клапаны открываются, но вентиляторы не включаются — удаление за счет естественной тяги. Практически не применяются в РФ из-за низкой надежности.
• Динамические — активное удаление дыма вентилятором. Требуют расчета как вытяжки, так и компенсационного притока (обычно 70-90% от расхода удаляемых газов).

Вытяжные и приточные установки:

• Вытяжные СДУ — вентиляторы (крышные, канальные, радиальные) с пределом огнестойкости F200-F600, клапаны (НЗ — нормально закрытые) с электромагнитным или электроприводом.
• Приточные ПДВ — вентиляторы подпора воздуха (стандартные, без специальной термоизоляции), обратные клапаны, регулирующие заслонки. Обеспечивают подачу наружного воздуха в лестничные клетки, шахты лифтов, тамбур-шлюзы.

Заключение

Расчет СДУ и ПДВ — не формальность, а основа жизнеспособности системы. Ошибка на 20% в расходе дыма или на один класс огнестойкости вентилятора превращает систему из средства спасения в источник дополнительной опасности (преждевременное разрушение воздуховодов, затягивание дыма в незадымляемые зоны). Только расчет, выполненный по легитимной методике (МД.137-13 или Приложение Е к СП 7 после Изменения №4) и проверенный экспертизой, гарантирует защиту людей.

Проектирование систем противодымной вентиляции предусматривает основные направления развития — переход на динамическое моделирование распространения дыма (CFD-расчеты) для сложных атриумов и многофункциональных комплексов, внедрение частотно-регулируемых вентиляторов подпора, автоматически поддерживающих перепад 20-70 Па при разной степени открытия дверей, разработка единого стандарта на методики расчета, исключающего разнобой (ожидается с выходом Изменения №4 к СП 7.13130).

Вопрос-ответ

Можно ли обойтись без расчета системы дымоудаления?

Без расчета невозможно подтвердить соответствие системы требованиям пожарной безопасности и обеспечить нужный расход воздуха, давление подпора и устойчивую работу оборудования. Установка вентиляторов и клапанов без инженерного обоснования часто приводит к неработоспособности системы при пожаре и замечаниям со стороны надзорных органов.

Как влияет этажность здания на расчет системы дымоудаления?

С увеличением этажности возрастает влияние перепадов давления, естественной тяги, ветровых нагрузок и протяженности воздуховодов. Для высотных зданий обычно требуется более точный расчет подпора воздуха, разделение систем по зонам и применение оборудования с повышенными характеристиками.

Как проверить корректность работы системы дымоудаления после монтажа?

После монтажа выполняют пусконаладочные работы с измерением расхода воздуха, давления, скорости потока, времени срабатывания автоматики и работоспособности клапанов. Дополнительно проводят комплексные испытания по сценарию пожара с проверкой запуска системы от сигнализации и взаимодействия всех инженерных подсистем.

Влияет ли материал воздуховодов на эффективность системы дымоудаления?

Материал воздуховодов влияет на герметичность, аэродинамическое сопротивление, долговечность и способность сохранять работоспособность при высокой температуре. Использование неподходящих материалов может привести к деформации каналов, утечкам дыма и потере расчетных параметров системы.

Какие ошибки чаще всего допускают при проектировании противодымной вентиляции в жилых домах? (Примеры, последствия, как избежать)

Часто неверно рассчитывают подпор воздуха в лестничных клетках, из-за чего двери сложно открыть либо дым проникает на пути эвакуации. Также встречается недостаточный расход дымоудаления из коридоров и неправильное размещение клапанов. Избежать проблем позволяет расчет по актуальным нормам, увязка с архитектурой здания и обязательная пусконаладка после монтажа.

Можно ли модернизировать существующую вентиляцию под систему дымоудаления?

Модернизация возможна, если существующие шахты, воздуховоды и электроснабжение соответствуют требованиям по огнестойкости, герметичности и производительности. На практике требуется техническое обследование, перерасчет сети и замена части оборудования, поскольку обычная общеобменная вентиляция редко подходит для режима дымоудаления без доработок.

Как часто требуется обслуживание систем противодымной защиты?

Обслуживание проводится регулярно по утвержденному регламенту с учетом требований нормативных документов и рекомендаций производителя оборудования. Обычно выполняют периодические осмотры, проверку автоматики, испытание клапанов, очистку узлов и контрольные пуски не реже установленных сроков, а полный технический аудит проводят дополнительно по графику эксплуатации.