ЛР8.о=к0АРв-ДР,1]

(18.19)

где к„, кп, к0 - аэродинамические коэффициенты для расчета внешних ветровых давлений на уровне геометрических центров приточных отверстий с наветренной, подветренной и боковых по отношению к направлению ветра сторон здания соответственно.

Анализ уравнений (18.17) - (18.19) показывает, что наименьший перепад давлений следует ожидать у приточных отверстий с подветренной стороны, так как при всех прочих равных условиях:

кн>к0>кп. (18.20)

Для обеспечения незадымляемости смежных помещений с подветренной стороны по отношению к горящему помещению необходимо соблюдать следующее условие:

АР».п>АР,р. (18.21)

Величина APi,r определяется из уравнения (18.22), справедливого при последовательно расположенных приточных отверстиях:

G8.n=G,.B.n, (18.22)

где G3.a - расход воздуха через эквивалентные приточные отверстия с подветренной стороны, кг/с; G3.B.n - эквивалентный (суммарный) расход воздуха через внутренние приточные отверстия с подветренной стороны, кг/с.

С учетом уравнения неразрывности потока и условия (18.21) имеем:

pn.oF8.„ ]/ 2АТр7»Рн = Pn.oFa.B.nV 2АРтрРн ; (18.23)

F8.n V АРЭ.„ = F,.B.n у ДР~ , (18.24)

где ц.п.0 - коэффициент расхода приточных отверстий; F„.n - эквивалентная площадь приточных отверстий с подветренной стороны м2; АРЭП - перепад давлений на уровне геометрических центров приточных отверстий между наружной средой и горящим помещением с подветренной стороны, Па; ри - плотность воздуха при температуре наружной среды, кг/м3; F8B.n - эквивалентная площадь внутренних приточных отверстий в ограждающих конструкциях помещения с подветренной стороны, м2.

Последнее уравнение с учетом равенства (18.18) представляется в виде:

F92n(KnAPB-AP1,r)=F9.b.n.AP,p, (18.25)

где АРВ - полный ветровой напор, Па; АРтр - требуемый перепад давлений на уровне геометрического центра приточного отверстия, Па.

Отсюда:

APlir=KnAP,-APTP • (18.26)

F э.п

Подставив значение АР,,Г в уравнения (18.17) и (18.19), получим:

ДР,а=(кв-кв)ДРв+ДРтр ; (18.27)

1 э,п

ДР30= (к0-кп)ДРв+ДРтр Ji- . (18.28)

Г эп.

Уравнения (18.27) и (18.28) справедливы при расположении приточных отверстий и их геометрических центров на одном уровне, что в реальных условиях имеется не всегда. Для оценки влияния на газообмен внутренних проемов, расположенных в разных уровнях по высоте горящего помещения, необходимо знать перепад давлений в их плоскости.

При последовательном расположении наружных и внутренних проемов с наветренной стороны справедливо равенство:

G8.H=G3.B.H, (18.29)

где Gs.h - расход воздуха через эквивалентные приточные отверстия с наветренной стороны, кг/с; G3.B.H - эквивалентный (суммарный) расход воздуха через внутренние приточные отверстия с наветренной стороны, кг/с.

С учетом уравнения Бернулли:

Po.oFo.h V 2АРв.врв =pn.0F3.B.Hl/2APB.HpH , (18.30)

где F9.H - эквивалентная площадь приточных отверстий с наветренной стороны, м2; ДРв.н - перепад давлений на уровне геометрических центров внутренних приточных отверстий горящего помещения с наветренной стороны, Па.

После преобразований и подстановки значения ДРЭ.Н из уравнения 18.27 получим:

" э.н

F 2

(кн-кп)ДРв+Ртр --Bf-

Г э.п

= F8j.„API,. ; (18.31)

(KH-Kn)APB+PTpF,2n/Fa2

ДРВ.Н=---------, (18.32)

F 2 /F 2

э.в.н э.н

где Fb.b.h - эквивалентная площадь внутренних приточных отверстий в ограждающих конструкциях с наветренной стороны, м2.

Аналогично для боковых по отношению к направлению ветра сторон имеем:

G30=G3.B.0; (18.33)

P-n.oFa.o V 2АРэорн =p„.0F8.B.0 ]/2АРв.0ра ; (18.34)

АРв.о= -- , (18.35)

F 2 /р 2 э.в.о / э.о

где G30 - расход воздуха через эквивалентные приточные отверстия с боковых сторон, кг/с; G8B.0 - эквивалентный (суммарный) расход воздуха через внутренние приточные отверстия с боковых сторон помещения, кг/с; F3.0 - эквивалентная площадь приточных отверстий, расположенных с боковых сторон.

С учетом уравнения (18.28) получим:

(k0-kn)AP0+APTpF3B2 /РД

дрв0= - . (18.36)

F 2 /F 2

Э.в.О э.о

При изменении статических давлений по высоте горящего помещения по линейному закону и их расчете при среднеобъемной температуре уравнения (18.32) и (18.36) представляются в виде:

(kH-kn)APB+APTpF8B2 /F92 gh1.b.B(pH-pn.r) =--; (18.37)

F 2 /р 2 э.в.н / э.н

(к0-кп)АРв+АРтрРэв2 /FJ ghi.B.o(pH-рп.г) =-----. (18.38)

р 2 /р 2

э.в.о э

Из уравнений (18.37) и (18.38) следует:

(kH-kn)APB+APTpF,B2n /F9n2

h,.,.B=--; (18.39)

g(pH-pn,)F32BH /F.2,

(k0-kn)APB+APipF8B.2 /F32

h,.,.o=---, (18.40)

g(pH-pn.r)F3B2 /F,»

где hi.B.B и hi.s.o - расстояния по высоте помещения от геометрических центров основных приточных отверстий (дверных про-

емов) до уровней равных давлений между горящим и смежными помещениями, с наветренной и боковых сторон по отношению к направлению ветра, соответственно.

Если все проемы в ограждающих конструкциях горящего помещения расположены ниже уровней равных давлений, то смежные помещения задымляться не будут (рис. 18.2). Регулирование уровней равных давлений возможно при изменении величины ДРТР.

Рис. 18.2. Схема газообмена при пожаре, обеспечивающая незадымляемость смежных помещений

Перепад давлений у дымоудаляющих устройств, согласно схеме газообмена, определяется по уравнению

АРД=РГ.Д-РН.Я. (18.41)

С учетом равенства (18.3), (18.8) и (18.9) имеем:

AP„ = AP,.r+gh(pH-pn.r)k2APE. (18.42)

Подставив значение APt,r из уравнения (18.26), получим:

РЭВП

АРД = gh (рн-рп.г) + (kn-к2) АРВ-АРТР , (18.43)

где к2=0 при обеспечении незадуваемости шахт дымоудаления.

Количество удаляемых продуктов горения определяется по уравнению

Оп.г.у=йдРя/2ДРдрп.г.у , (18.44)

где ц.д - коэффициент расхода дымоудаляющих устройств; Fa - площадь сечения дымоудаляющих отверстий, м2.

При совместном решении уравнений (18.12) и (18.44) относительно требуемой площади дымоудаляющих устройств получим:

1 +1 V)2Gn.0

F„= W°-P°a / . (18.45)

М-д У 2АРлр„.г.у

При расположении приточных отверстий на одном уровне расчетное уравнение представляется в виде:

j Рп.о У Рн

----(F..B.„ /APTP+F8.B.0 /APB.0+

Рд \ ДРдрп.г.у

+ F8.B.B КдрТГ) . (18.46)

Исходя из условия незадымляемости смежных помещений и принятой схемы газообмена, перепад давлений во внутреннем приточном отверстии должен принимать положительные значения по всей его высоте. Проведенные натурные испытания показали, что для обеспечения незадымляемости смежных помещений доста точно принять ДРтр=0 на уровне, превышающем максимальную высоту приточного отверстия на 0,2 м. Учитывая изложенное, за начало отсчета требуемого перепада давлений для внутренних приточных отверстий, расположенных с подветренной стороны, следует принимать уровень, превышающий максимальную высоту расположения приточных отверстий на 0,2 м. За подветренную сторону принимается ограждающая конструкция горящего помещения с наибольшим отношением площади внутренних приточных отверстий к эквивалентной.

Начало отсчета давлений для наветренной и боковых сторон горящего помещения определяется по уравнениям (18.39) и (18.40). Вместе с тем требуемые уровни начала отсчета давле ний для этих сторон hTp.H и птро должны превышать примерно на 0,2 м высоту расположения верхних проемов. Незадымляемость смежных помещений обеспечивается, если

hi.,.h>hip.H; (18.47)

hi.B.„>hTp.0. (18.48)

С учетом расположения приточных отверстий в разных уровнях расчетное уравнение (18.46) представляется в виде:

1 +0 U.n.0 У Рн

гг \ W°Bp0a г,= -

Ц.д У АРдРп.Г.у

SFlBn V g(hTp.„-h,.„) (рн-рп.г) -f

, :

+SF,.,.o У APB.o-ghi".o(pH-Рп.г) +2F,.,., У ДР...-gh,.H(pH-Рп.г)]»

где F,.B.„ F,.,.B, F,.B.0 - площадь i-ro внутреннего приточного отверстия, расположенного в ограждающей конструкции помещения с наветренной, подветренной и боковых по отношению к направлению ветра сторон соответственно, м2; hi.n, hj.0, hj.H - расстояние между геометрическими центрами дверных проемов и вышерасположенных приточных отверстий, с подветренной, боковых и наветренной сторон горящего помещения соответственно.

Из сопоставления уравнения (18.32) с уравнением (18.37) и уравнения (18.36) с уравнением (18.38) следует:

AP».H=ghi.,.H(p--Pn.r); (18.50)

AP„..=gh,.,..(pB-p».r). (18.51)

После подстановки значений АРВ.В и АРВ.0 в уравнение (18.49) последнее, после соответствующих преобразований, получает следующий вид:

(-ГГ---И ] Ци.о У gpH(pH - Рог)

Fx=LwVo?-L ---f SF1.„/h=h +

Цд У Рд.Г.уАРд

+SF110 /h-h,, +SF,.,.B VTiH-h... ) . (18.52)

i=i 1

Блок-схема к расчету требуемой площади шахт дымоудаления в бесфонарных зданиях представлена на рис. 18.3. Сложность расчета обусловлена многочисленностью исходных данных и необходимостью увязки схемы газообмена при пожаре в помещении. Некоторые исходные данные, влияющие на площадь дымоудаляющих устройств, требуют предварительного расчета. Эквивалентная площадь приточных отверстий F8 рассчитывается по известным в технической литературе формулам.

При последовательном расположении приточных отверстий:

Fa=-- 1 • (18.53)

l:f F 2 F 2

При параллельном расположении приточных отверстий

FB=F1+F2+ . . . +F,. (18.54)