Измерение скорости в системах подпора воздуха на лестничных клетках и в тамбурах

Оглавление

• 1. Введение
• 2. Назначение и принципы работы систем подпора воздуха в лестничных клетках и тамбурах
• 3. Нормативные требования к скорости воздуха и избыточному давлению
• 4. Приборы для измерения скорости воздуха: типы анемометров и метрологические требования
• 5. Общая методика измерений согласно ГОСТ Р 53300-2009
• 6. Особенности измерений в незадымляемых лестничных клетках типов Н2 и Н3
• 7. Измерение скорости истечения воздуха через открытые двери тамбуров-шлюзов
• 8. Расчёт скорости по расходу воздуха, формулы и практические примеры
• 9. Практические рекомендации, типичные ошибки и обеспечение точности результатов

1. Введение

Системы приточной противодымной вентиляции (подпора воздуха) являются обязательным элементом противопожарной защиты многоэтажных зданий. Их главная задача — создание избыточного давления в объёме незадымляемых лестничных клеток и тамбуров-шлюзов, что предотвращает проникновение дыма и продуктов горения на пути эвакуации людей.

Контроль скорости движения воздуха в этих системах имеет решающее значение. При закрытых дверях достаточно поддерживать избыточное давление в заданных пределах. При открывании дверей во время эвакуации или работы пожарных подразделений необходимо обеспечить достаточную скорость истечения воздуха через дверной проём, чтобы создать эффективную воздушную завесу. Именно поэтому измерение скорости воздуха входит в обязательную программу приёмо-сдаточных и периодических испытаний.

Нормативная база требует проведения таких измерений с использованием поверенных средств измерения определённого класса точности. От качества и правильности выполнения измерений зависит не только формальное соответствие проекта, но и реальная безопасность людей при пожаре. В статье подробно рассмотрены приборы, методы и особенности измерения скорости воздуха именно в лестничных клетках и тамбурах-шлюзах.

2. Назначение и принципы работы систем подпора воздуха в лестничных клетках и тамбурах

Системы подпора воздуха относятся к приточной противодымной вентиляции. Они подают наружный воздух в защищаемые объёмы с помощью вентиляторов, воздуховодов и воздухораспределительных устройств. Основные объекты защиты — незадымляемые лестничные клетки типов Н2 и Н3, а также тамбуры-шлюзы, устраиваемые при выходах из этих лестничных клеток.

Принцип действия основан на создании избыточного статического давления относительно смежных помещений. При закрытых дверях это давление препятствует инфильтрации дыма через неплотности дверных притворов. При открытой двери на этаже пожара или при эвакуации поток воздуха, вытекающий через проём, должен иметь достаточную скорость, чтобы противодействовать движению дыма в обратном направлении.

В тамбурах-шлюзах подпор воздуха особенно важен, поскольку эти помещения служат буферной зоной между лестничной клеткой и возможным очагом задымления. Воздух подаётся в тамбур-шлюз постоянно или в режиме пожара, а при открывании двери в смежное помещение (коридор, холл) создаётся направленный поток, препятствующий распространению дыма.

Основные принципы, которые необходимо учитывать при измерениях:

• При закрытых дверях контролируется избыточное давление (обычно в диапазоне 20–150 Па).
• При открытой двери контролируется средняя скорость истечения воздуха через проём.
• Скорость и давление взаимосвязаны: чем выше расход подаваемого воздуха, тем выше скорость в проёме и больше перепад давления.
• На результаты измерений влияют положение измерительного прибора, равномерность потока, температура воздуха и наличие вытяжной противодымной вентиляции.

3. Нормативные требования к скорости воздуха и избыточному давлению

Требования к параметрам систем подпора воздуха установлены в нескольких нормативных документах. Основными являются СП 7.13130.2013 и ГОСТ Р 53300-2009 (с Изменением 1). Эти документы определяют как расчётные значения, так и методы их инструментального подтверждения.

Ключевые нормативные значения сведены в таблицу ниже.

Измерение избыточного давления выполняется дифференциальным манометром класса точности не ниже 1,0. Измерение скорости воздуха — анемометрами класса точности не ниже 1,0. Все средства измерения должны быть внесены в Государственный реестр и иметь действующие свидетельства о поверке.

Важно понимать разницу между двумя режимами испытаний: при полностью закрытых дверях проверяют давление, а при имитации эвакуации (открытая дверь) — скорость истечения через проём. В большинстве случаев прямое измерение скорости в плоскости открытой двери затруднено из-за высокой турбулентности, поэтому норматив допускает измерение расхода воздуха на воздухоприточном устройстве с последующим расчётом скорости.

4. Приборы для измерения скорости воздуха: типы анемометров и метрологические требования

Для измерения скорости воздуха в системах подпора применяют два основных типа анемометров: крыльчатые и термоанемометры. Выбор типа прибора зависит от диапазона скоростей, требуемой точности и условий проведения измерений.

Согласно ГОСТ Р 53300-2009 п. 5.1 скорость воздуха при проведении испытаний следует измерять анемометрами класса точности не ниже 1,0. Приборы должны быть зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений и иметь свидетельства о поверке.

Основные метрологические и эксплуатационные требования к анемометрам

• Класс точности не ниже 1,0 в рабочем диапазоне скоростей.
• Наличие действующего свидетельства о поверке на момент проведения испытаний.
• Диапазон измерений должен перекрывать ожидаемые значения скорости (обычно 0,1–20 м/с для систем подпора).
• Возможность усреднения результатов по нескольким точкам в сечении.
• Устойчивость к кратковременному воздействию повышенной влажности и температуры (до +50…60 °C).

При выборе прибора для регулярных работ на объектах важно учитывать не только точность, но и удобство использования в реальных условиях: возможность работы одной рукой, наличие телескопической штанги, вывод данных на дисплей или сохранение в память. Многие современные анемометры позволяют сразу рассчитывать объёмный расход воздуха, что существенно ускоряет обработку результатов.

Средняя скорость по результатам измерений в нескольких точках сечения определяется по формуле:

где \( V_{cp} \) — средняя скорость, м/с; \( n \) — количество точек измерения; \( V_i \) — скорость в i-й точке, м/с.

Точки измерения должны быть равноудалены друг от друга в мерном сечении (п. 4.15 ГОСТ Р 53300-2009). Это требование особенно важно при использовании термоанемометров, для которых норматив требует не менее 10 измерений.

5. Общая методика измерений согласно ГОСТ Р 53300-2009

Методика проведения измерений скорости воздуха в системах подпора строго регламентирована ГОСТ Р 53300-2009. Ниже приведены ключевые положения, которые необходимо соблюдать при организации работ.

Перед началом измерений необходимо выполнить подготовительные операции:

• Закрыть все оконные проёмы в здании.
• Демонтировать декоративные и защитные решётки, изменяющие направление потока воздуха (если они установлены на воздухоприточных устройствах).
• Убедиться в наличии действующих поверок на все применяемые средства измерения.
• Зафиксировать атмосферные условия (температура, влажность, атмосферное давление) — они могут влиять на плотность воздуха и, следовательно, на пересчёт расхода.

Измерения производятся не менее чем через 2 минуты после запуска системы и выхода её на стационарный режим работы (п. 4.13 ГОСТ Р 53300-2009).

6. Особенности измерений в незадымляемых лестничных клетках типов Н2 и Н3

Измерения в незадымляемых лестничных клетках имеют свою специфику в зависимости от типа конструкции.

Для лестничных клеток типа Н2 (с подпором воздуха) характерны следующие особенности:

• Измерения избыточного давления выполняются в два этапа на нижнем и верхнем этажах.
• При втором этапе открывается только дверь выхода из здания наружу, остальные двери остаются закрытыми.
• Измерения проводятся на двери смежного этажа относительно открытой двери.
• При наличии тамбуров-шлюзов на этажах измерения давления выполняются на закрытых дверях этих тамбуров.

Для лестничных клеток типа Н3 (с входом через тамбур-шлюз с подпором воздуха) измерения проводятся преимущественно в тамбурах-шлюзах. При этом необходимо учитывать, что подпор воздуха может подаваться как в объём самой лестничной клетки, так и непосредственно в тамбур-шлюз на каждом этаже.

Во всех случаях при измерениях в лестничных клетках следует соблюдать требование п. 4.5 ГОСТ Р 53300-2009: при контроле параметров приточной противодымной вентиляции все двери помещений, расположенных по ходу эвакуации от лестничной клетки до наружного выхода, должны быть открыты.

7. Измерение скорости истечения воздуха через открытые двери тамбуров-шлюзов

Измерение скорости истечения воздуха через открытый дверной проём тамбур-шлюза — один из наиболее важных и одновременно сложных видов работ. Прямое измерение в плоскости открытой двери часто затруднено из-за высокой неравномерности и турбулентности потока. Поэтому ГОСТ Р 53300-2009 п. 4.10 рекомендует производить измерения на воздухоприточном устройстве системы приточной противодымной вентиляции с последующим расчётом скорости.

Допускается также измерение расхода воздуха в сечении канала с помощью трубки Пито в соответствии с ГОСТ 12.3.018 с последующим пересчётом результатов.

Средняя скорость истечения воздуха через открытый дверной проём определяется по формуле:

где \( V \) — средняя скорость истечения, м/с; \( Q_{\text{прит}} \) — расход приточного воздуха, м³/ч; \( S_{\text{дв}} \) — площадь большей створки двери, м².

Нормативное значение для тамбур-шлюзов составляет не менее 1,3 м/с (с учётом совместного действия вытяжной противодымной вентиляции). При расчёте необходимо использовать площадь именно большей створки двери, даже если дверь двупольная.

8. Расчёт скорости по расходу воздуха, формулы и практические примеры

Расчётный метод определения скорости является основным при испытаниях систем подпора воздуха. Он позволяет получить более стабильные и воспроизводимые результаты по сравнению с прямыми измерениями в турбулентном потоке открытого проёма.

Основная расчётная формула приведена в разделе 6 ГОСТ Р 53300-2009:

Для определения расхода воздуха \( Q \) на решётке подпора сначала измеряют среднюю скорость воздуха в сечении решётки анемометром, после чего выполняют расчёт:

где \( F \) — площадь живого сечения решётки, м².

Рассмотрим практический пример. Дверь тамбур-шлюза имеет размеры 2,1 × 0,9 м. Площадь большей створки составляет 1,89 м². При измерении на воздухоприточной решётке получен средний расход воздуха 8500 м³/ч.

В данном примере полученная скорость 1,25 м/с ниже нормативного значения 1,3 м/с. Это свидетельствует о необходимости регулировки системы (увеличения производительности вентилятора или уменьшения сопротивления сети) с последующей повторной проверкой.

9. Практические рекомендации, типичные ошибки и обеспечение точности результатов

Для получения достоверных результатов измерений необходимо соблюдать ряд практических рекомендаций и избегать типичных ошибок.

Типичные ошибки при проведении измерений

• Недостаточное количество точек измерения в сечении (менее 6 для крыльчатых или 10 для термоанемометров).
• Измерение скорости в нестационарном режиме работы системы (менее чем через 2 минуты после запуска).
• Неправильное положение зонда анемометра относительно направления потока воздуха.
• Игнорирование влияния работающей вытяжной противодымной вентиляции при расчёте скорости в тамбурах-шлюзах.
• Использование приборов без действующей поверки или с истёкшим сроком калибровки.
• Неправильный выбор площади двери при расчёте (использование суммарной площади вместо большей створки).

Рекомендации по повышению точности и достоверности результатов

1. Всегда проводить измерения в два этапа (закрытые и открытые двери) в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53300-2009.
2. Фиксировать не только средние значения, но и минимальные и максимальные показания в каждой точке измерения.
3. При возможности выполнять несколько серий измерений с последующим усреднением результатов.
4. Обязательно учитывать совместную работу приточной и вытяжной противодымной вентиляции.
5. Вести подробный протокол с указанием всех условий проведения испытаний, схемы расположения точек измерения и применяемых средств измерения.
6. При выявлении отклонений от нормативных значений выполнять регулировку системы и повторные измерения до достижения соответствия.

Соблюдение изложенных рекомендаций позволяет обеспечить высокую достоверность результатов и минимизировать риски при приёмке и эксплуатации систем подпора воздуха.

Для выполнения точных и соответствующих нормативным требованиям измерений скорости воздуха в системах подпора рекомендуется купить анемометр класса точности не ниже 1,0 с возможностью расчёта расхода. Цена такого прибора зависит от функциональных возможностей, типа датчика и комплектации, однако инвестиции в качественное средство измерения быстро окупаются за счёт снижения рисков при проведении испытаний и обеспечения реальной пожарной безопасности объекта.