– функциональное назначение клапана;

– предел его огнестойкости, являющийся базовой пожарнотехнической характеристикой клапана;

– размеры клапана;

– тип привода с точки зрения нормативных требований к способам управления клапанами при пожаре;

– вес изделия.

В последнее время все большую роль при выборе противопожарных клапанов начинает играть их цена, которая в известной формуле «стоимость – качество» часто становится преобладающей, отодвигая во множественных случаях на второй план качество и надежность противопожарных клапанов, их функциональную эффективность. Очевидно, что такой подход полностью оправдан только при одинаковых технических характеристиках сравниваемых противопожарных клапанов, отличающихся только ценовым показателем. Основную сложность при сравнительном анализе противопожарных клапанов представляет определение минимального перечня их технических характеристик, которые следует учитывать в цикле проектирования.

Решение о выборе противопожарных клапанов, принятое только на основе сравнения их предела огнестойкости, значение которого представлено в сертификатах на изделия, крайне не желательно считать в полной мере обоснованным, т. к. при этом не учитываются аэродинамические характеристики указанных клапанов, которые при сертификационных испытаниях на огнестойкость не определяются. Эти характеристики отражают аэродинамическое качество противопожарных клапанов, являющихся обязательными элементами систем общеобменной вентиляции и противодымной защиты.

Речь в данном случае идет о потерях давления на клапане с открытой заслонкой или коэффициенте местного сопротивления (КМС) клапана, с учетом которого рассчитываются указанные потери давления. О недостаточном внимании к аэродинамическим характеристикам противопожарных клапанов свидетельствует ряд примеров. В каталогах практически всех отечественных производителей этих продуктов такие характеристики отсутствуют, несмотря на то что противопожарные клапаны имеют ряд конструктивных особенностей по сравнению с «общевентиляционными» клапанами. Эти особенности могут значительно влиять на величину потерь давления на клапане, что необходимо учитывать при проведении аэродинамического расчета систем вентиляции. В вентиляционных справочниках, которые проектировщик использует при расчете, значения КМС противопожарных клапанов не приводятся.

Данные каталогов зарубежных производителей противопожарных клапанов отличаются формой представления аэродинамических характеристик и не в полной мере учитывают отечественный подход к расчету параметров систем вентиляции. Это затрудняет аналитический анализ аэродинамического качества противопожарных клапанов на этапе проектирования. Прямое заимствование зарубежных данных при проведении аэродинамического расчета систем вентиляции с противопожарными клапанами отечественного производства крайне не желательно считать оправданным изза конструктивных особенностей продуктов, во множественных случаях значительно влияющих на величину потерь давления на клапане. Кроме того, в зарубежных каталогах отсутствуют аэродинамические характеристики противопожарных клапанов «канального» типа с размерами внутреннего поперечного сечения менее 200 мм, потери давления на которых могут играть определяющую роль при расчете общих потерь давления проектируемой системы вентиляции.

В рекомендациях по расчету систем противодымной защиты приводятся оценочные данные по значениям КМС дымовых клапанов без учета конструктивных особенностей конкретных продуктов, потери давления на декоративной решетке вообще не учитываются. Такой подход может привести к невозможности обеспечения проектных параметров смонтированных систем противодымной защиты, которые, по сравнению с системами общеобменной вентиляции, являются «высокоскоростными» и имеют большие потери давления на всех участках системы, особенно на входном участке вытяжной противодымной вентиляции.

Потери давления на противопожарных клапанах зависят от их конструктивных особенностей, во многом определяемых их функциональным назначением, и условий функционирования вентиляционных систем, в которых они устанавливаются. Основными нормативными документами, устанавливающими классификацию противопожарных клапанов по их функциональному назначению и область применения этих клапанов, в настоящее время являются СНиП 4101 [1] и НПБ 241 [2], которые существенно отличаются по терминологии и определениям терминов. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в аналитической статье [3]. Противопожарные нормально открытые («огнезадерживающие» по НПБ 24 клапаны являются обязательными элементами систем общеобменной вентиляции и кондиционирования. В разделе 7 СНиП [1] эти клапаны ошибочно названы «противопожарными», т. к., в соответствии с ГОСТ 12.1.004 [4], противопожарными являются не только устройства, обеспечивающие ограничение распространения пожара, но и устройства, предназначенные для противодымной защиты.

В соответствии со СНиП 2101 [5], противопожарные нормально открытые клапаны являются заполнением проемов в противопожарных преградах (противопожарных стенах, перегородках и перекрытиях с нормированным пределом огнестойкости) в местах прокладки воздуховодов. В качестве нормально открытых противопожарных клапанов обычно используются огнестойкие клапаны «канального» типа с двумя присоединительными фланцами и наружным расположением привода, устанавливаемые в воздуховодах.

В нормальных условиях функционирования вентиляционных систем такие клапаны открыты и представляют собой дополнительное местноесопротивление проходящему через них воздуху ( . Результаты численного моделирования течения воздуха в рассматриваемых условиях, представленные на 2, свидетельствуют о значительной неравномерности распределения давлений в зоне установки противопожарного клапана.

v воздуха в воздуховодах при проектировании систем вентиляции принимается, равной 4–6 м/с.

Величина потерь давления на «канальных» противопожарных клапанах зависит от толщины теплоизолированной заслонки и конструктивных особенностей внутренних элементов изделия, влияющих как на проходное (живое) сечение клапана, так и на условия обтекания этих элементов воздухом.

При этом очевидно, что величина потерь давления на клапанах будет возрастать с уменьшением их размеров.

В каталогах зарубежных противопожарных нормально открытых (огнезадерживающих) клапанов приводятся значения КМС, отнесенные к скорости воздуха в проходном (живом) сечении клапана. Потери давления на клапане в данном случае рассчитываются по формуле:

где КЛ – КМС клапана, отнесенный к скорости в проходном сечении клапана;

– плотность воздуха, кг/м3;

VКЛ – v воздуха в проходном сечении клапана, м/с.

В соответствии с принятым в нашей стране подходом, в качестве характерной скорости при расчете потерь давления на вентиляционных клапанах различного функционального назначения используется v воздуха в воздуховоде.

Потери давления при этом рассчитываются по формуле:

где В – КМС клапана, отнесенный к скорости в воздуховоде;

VВ – v воздуха в воздуховоде, м/с.

Значения КМС, приведенные в формулах ( и ( , связаны соотношением:

где FКЛ – площадь проходного сечения клапана, м2;

FВ – площадь внутреннего сечения воздуховода, м2.

Если в качестве примера взять противопожарный нормально открытый клапан одной из европейских фирм с площадью проходного сечения FКЛ = 0,015 м2 и КМС КЛ = 1,10 для установки в воздуховоде с размерами внутреннего поперечного сечения 200 х 200 мм, то расчетные значения В и DPКЛ для этого клапана по формулам ( и ( составят при VВ = 6 м/с и =1,2 кг/м3:

Для такого же по размерам противопожарного нормально открытого клапана одной из отечественных фирм со значениями FКЛ=0,028 м2 и В = 2,10 расчетные значения КЛ и DPКЛ при тех же параметрах воздусоответственно:

Сравнение характеристик рассмотренных выше клапанов демонстрирует, что значения КЛ, отнесенные к скорости воздуха в проходном сечении, у этих клапанов практически не отличаются, а значения В, отнесенные к скорости воздуха в воздуховоде, и потери давления на клапанах отличаются в 3,72 раза.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что аэродинамическое качество противопожарных клапанов «канального» типа должно оцениваться по расчетным потерям давления на клапане или по значениям КМС, отнесеннымк скорости воздуха в воздуховоде, т. е. по величине В, а не по величине КЛ, которая не характеризует реальное соотношение потерь давления на клапанах изза различных значений площади их проходного сечения.

В соответствии со СНиП [1], в системах вытяжной противодымной вентиляции следует предусматривать дымовые клапаны, а в системах приточной противодымной вентиляции – противопожарные нормально закрытые клапаны.

Значения скоростей газа в каналах систем противодымной вентиляции принимаются до 15–18 м/с изза больших значений расхода удаляемого дыма.

В системах противодымной вентиляции используются противопожарные клапаны как «канального» типа, так и «стенового» типа с одним присоединительным фланцем. В системах вытяжной противодымной вентиляции чаще используются дымовые клапаны «стенового» типа с внутренним расположением привода, которые удобно устанавливать в стенках шахт или воздуховодов и закрывать декоративными жалюзийными решетками ( .

Результаты численного моделирования бокового входа газа в вытяжной канал через «стеновой» дымовой клапан ( показывают существенную деформацию поля скоростей на начальном участке системы противодымной вентиляции. Установка декоративных решеток, изменяющих направление потока газа на входе в клапан, приводит к увеличению потерь давления на рассматриваемом участке.

Изза большой скорости газа потери давления на входе в канал дымоудаления через открытый дымовой клапан с декоративной решеткой могут достигать величин, превышающих суммарные потери давления на всех других участках проектируемой системы.

Потери давления в рассматриваемом случае можно существенно понизить путем применения клапанов и декоративных решеток с оптимальными значениями коэффициентов местного сопротивления, определенными на специальном аэродинамическом стенде, на котором моделируются условия входа газа в канал системы дымоудаления через решетку и клапан конкретной конструкции.

Решетки с пониженным аэродинамическим сопротивлением отличаются не только большим значением площади живого сечения, но и формой профиля и угла наклона жалюзи.

Замена клапанов и решеток на другие изделия, не испытанные на аэродинамическом стенде, может привести к непредсказуемым результатам при проведении приемосдаточных испытаний систем противодымной защиты зданий. Непрогнозируемое завышение потерь давления на начальном участке системы дымоудаления приведет к значительному снижению фактического расхода удаляемого газа, по сравнению с проектной величиной, и, как следствие этого, к не выполнению системой противодымной вентиляции возложенной на нее задачи при пожаре.

Потери давления на «канальных» дымовых и нормально закрытых клапанах систем противодымной вентиляции могут быть рассчитаны с учетом значений В, представленных в каталогах для противопожарных клапанов соответствующих размеров.

В отличие от противопожарных нормально открытых (огнезадерживающих) клапанов, аэродинамические характеристики дымовых и противопожарных нормально закрытых клапанов, открывающихся при пожаре, являются по сути дела пожарнотехническими характеристиками, от которых зависит эффективность функционирования систем противодымной вентиляции в условиях реальных пожаров.

Не вызывает сомнения важность учета аэродинамических характеристик противопожарных клапанов с точки зрения оптимизации выбора вентиляционного оборудования, а также возрастание роли аэродинамического качества этих клапанов в цикле проектирования систем вентиляции и противодымной защиты.

Выводы
При проектировании систем вентиляции и противодымной защиты необходимо учитывать аэродинамические характеристики применяемых противопожарных клапанов, являющихся обязательными элементами этих систем. От аэродинамических характеристик противопожарных клапанов систем противодымной вентиляции во многом зависит эффективность функционирования этих систем при возможном пожаре в здании.

При сравнении аэродинамических характеристик «канальных» противопожарных клапанов различных фирмизготовителей и проведении аэродинамических расчетов следует использовать коэффициенты местного сопротивления, отнесенные к скорости газа в воздуховоде, которые более объективно характеризуют аэродинамическое качество этих клапанов.

Для обеспечения проектных параметров смонтированных систем противодымной вентиляции с противопожарными клапанами «стенового» типа при проведении приемосдаточных испытаний и реальном пожаре рек. использовать для аэродинамического расчета аэродинамические характеристики дымовых клапанов и декоративных решеток, полученные на аэродинамическом стенде в условиях, приближенных к реальным условиям функционирования этих систем. Такой подход позволит адекватно определять возможные потери давления на начальном участке систем дымоудаления с учетом конструктивных особенностей продуктов фирмыизготовителя.

Литература
СНиП 4101200 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

НПБ 2419 Клапаны противопожарные вентиляционных систем. Метод испытания на огнестойкость.

Противопожарные клапаны ЗАО «ВИНГСМ» // . 200 № С. 28–29.

ГОСТ 12.1.0049 Пожарная безопасность. Общие требования.

СНиП 210197*. Пожарная безопасность зданий и сооружений.