Конструкции огнестойких воздуховодов.

Тезисы доклада на конференции  ВНИИПО МЧС РФ.

 

Конструкции каналов систем кондиционирования, общеобменной, местной, технологической и противодымной вентиляции, а также вытяжные каналы систем отопления и различных теплогенерирующих устройств характеризуются большим разнообразием типоразмеров и конструктивных особенностей. В ряде случаев, определяемых требованиям действующих нормативных документов (преимущественно [1]), огнестойкость конструкций каналов указанных систем (далее по тексту - воздуховодов) нормируется. При этом фактические значения предела огнестойкости конструкций каналов определяются в соответствии с методом, устанавливаемым [2]. Опыт, накопленный при проведении испытаний на огнестойкость различных конструкций воздуховодов, позволяет выделить ряд основных технических характеристик конструкций, влияющих на параметры (прогрев и утечки газа через неплотности воздуховодов), определяющие фактические значения пределов огнестойкости конструкций, устанавливаемые при испытаниях.

К таким основным техническим характеристикам следует отнести следующие:

  • Конструкционные материалы и технология изготовления сборных элементов огнестойких воздуховодов.
  • Конструкции узлов соединений сборных элементов воздуховодов.
  • Материалы и конструктивное исполнение теплоогнезащитных покрытий.
  • Конструкции узлов пересечения ограждающих строительных конструкций.
  • Конструктивное исполнение подвесок (опор) огнестойких воздуховодов.

Основой для конструкций огнестойких воздуховодов являются сборные воздуховоды, изготовленные из листовой стали - оцинкованной или черной грунтованной, толщиной до 1 мм рассчитанной  в зависимости от размеров, рабочего давления и нагрузки, определяемой собственным весом и видом наносимого теплоогнезащитного покрытия. Сборные элементы воздуховодов изготавливаются (с зигами жесткости или без них) фальцевыми, сварными, спирально-навивными, и вне зависимости от технологии изготовления относятся по плотности к классу "П" [1]. Как правило, плотность сварных воздуховодов несколько выше плотности фальцевых, однако, последние проще в изготовлении и используются чаще. Плотность воздуховодов является величиной, определяющей массовый расход утечек газов, и влияет на фактическое значение предела огнестойкости воздуховодов, как прямо (по признаку потери плотности), так и косвенно (по признаку потери теплоизолирующей способности), поскольку, чем больше массовый расход газов через неплотности воздуховода на обогреваемом участке, тем выше скорость газов в полости испытываемого образца и тем интенсивнее конвективный теплообмен на необогреваемом участке, что приводит, в конечном итоге, к более высоким темпам прогрева конструкции. При этом в огневых испытаниях сварные воздуховоды показывают результаты ниже, чем фальцевые за счет прорывов в области шва.
Конструкции узлов соединения сборных элементов огнестойких воздуховодов выполняются, как правило, фланцевыми (из уголка или профилированных специальным образом шин), реже - разъемными (ниппельные соединения). В качестве уплотняющих материалов используются негорючие материалы : иглопробивное кремнеземное полотно, шнуры из кремнеземных волокон, минеральный войлок, противопожарные герметики (последние две позиции - зарубежного производства). Основные требования к уплотняющим материалам - негорючесть и отсутствие усадки при нагреве. Конструкции соединений сборных элементов воздуховодов и вид используемых уплотняющих материалов существенным образом влияют на огнестойкость воздуховодов, поскольку от 80 до 95% утечек через неплотности воздуховодов происходит именно за счет фланцев.
Нагрев металлических сборных элементов воздуховодов при испытании на огнестойкость до температур 600÷800 °С в совокупности с разрежением (составляющим в соответствии с [2] 300 Па) в полости воздуховода, приводит к значительным деформациям последнего. При этом стенки металлического воздуховода деформируются, и, если не обеспечивается жесткость воздуховода и не принимаются специальные конструктивные решения, которые при разрушении теплоогнезащитного покрытия на обогреваемом участке воздуховода не позволяют нарушаться целостности покрытия в узле прохода через стенку, то возникают значительные щели и свищи (размером до 40÷80 мм в ширину и до 500÷700 мм в длину), через которые пламя и продукты горения проникают из огневой камеры испытательного стенда наружу, что является признаком достижения конструкцией воздуховода предельного состояния по потере плотности.
Огнестойкость конструкций подвесок (опор) огнестойких воздуховодов - вопрос, который должен рассматриваться с точки зрения огнестойкости стальных несущих конструкций и огнестойкость конструкций подвесок (опор) должна быть не ниже, чем огнестойкость самих воздуховодов.

Теплоогнезащитные покрытия, применяемые в конструкциях огнестойких воздуховодов, можно условно разделить на следующие группы:

  • Теплоогнезащитные покрытия на основе жидкостекольных и силикофосфатных связующих. Этот тип покрытий обеспечивает предел огнестойкости до EI 60, однако обладает слабой вибростойкостью, относительно недолговечен, существенные проблемы с адгезией, подвержен влиянию влажности в помещении.
  • Теплоогнезащитные покрытия из плитных материалов, обеспечивают предел огнестойкости EI 60÷EI 180, монтаж относительно сложный (поэлементный, с предварительным раскроем), позволяют выполнять декоративную отделку.
  • Теплоогнезащитные покрытия из минераловатных материалов, монтаж относительно сложный (поэлементный, с предварительным раскроем), обеспечивают предел огнестойкости EI 60÷EI 180.
  • Комбинированные теплоогнезащитные покрытия (минераловатные материалы с обмазкой огнезащитными составами на силикофосфатном связующем или жидком стекле). Монтаж - сложный (поэлементный, с предварительным раскроем и нанесением обмазки), теплоогнезащитные качества не хуже, чем по п. 3, но при существенно меньших толщинах.
  • Теплоогнезащитные покрытия, получаемые методами полусухого торкретирования или путем оштукатуривания воздуховодов специальными составами. Очень высокие теплоогнезащитные свойства, обеспечивают предел огнестойкости EI 60÷EI 180, однако требует высокого уровня квалификации персонала и строгого соблюдения технологии нанесения.
  • Покрытия из тонкослойных красок в принципе неприменимы для конструкций огнестойких воздуховодов.

Влияние свойств материалов и конструктивного исполнения теплоогнезащитных покрытий воздуховодов на огнестойкость является, как правило, решающим с точки зрения достижения конструкциями предельного состояния по потере теплоизолирующей способности, однако влияет также на предельное состояние по потере плотности, поскольку разрушение теплоогнезащитного покрытия на обогреваемом участке нередко приводит к образованию сквозных прогаров. Следует также отметить, что даже при использовании одного и того же материала (например, минераловатные маты марки М50 толщиной 100 мм из базальтового супертонкого волокна), но при различных способах его крепления, в результате испытаний были получены существенно отличающиеся друг от друга данные (EI 90 и EI 180), что обусловлено разрушением покрытия на обогреваемом участке воздуховода.
Рассмотренные в докладе основные технические характеристики конструкций огнестойких воздуховодов получены на основании анализа проектно-технологической документации и результатов испытаний в соответствии с НПБ 269-97.

Список литературы

  1. СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция, кондиционирование"
  2. НПБ 239-97 "Воздуховоды. Метод испытания на огнестойкость"

Дополнительная литература

  1. СНБ 4.02.01-03  "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха"
  2. СТБ 11.03.01-2009 Система стандартов пожарной безопасности. Воздуховоды. Метод испытания на огнестойкость
  3. СТБ 1915-2008. Воздуховоды металлические вентиляционные. Технические условия.