Вентиляторы дымоудаления: классификация, конструкция, расчет и монтаж

Вентиляторы дымоудаления (ВД) являются критически важным элементом системы противодымной защиты (СПДЗ) зданий и сооружений. Их основная функция – удаление дыма, горячих газов и продуктов горения из защищаемых объемов (коридоров, холлов, атриумов, подземных паркингов) при пожаре. Это обеспечивает эвакуационные пути и зоны безопасности относительно свободными от дыма, облегчает работу пожарных подразделений и снижает температурную нагрузку на строительные конструкции, предотвращая распространение огня.

Классификация и типы вентиляторов дымоудаления

Вентиляторы дымоудаления классифицируются по нескольким ключевым признакам, определяющим их применение, конструкцию и эксплуатационные характеристики.

1. По конструктивному исполнению и месту установки:

• Крышные радиальные (дымососы): Устанавливаются на кровле, непосредственно на шахте дымоудаления. Отличаются высокой производительностью и способностью создавать значительное статическое давление для преодоления аэродинамического сопротивления длинных воздуховодов. Имеют корпус, рабочее колесо с лопатками, загнутыми вперед или назад, и электродвигатель, часто с внешним охлаждением. Исполнение – взрывозащищенное или обычное.
• Крышные осевые: Также монтируются на кровле. Обладают высокой производительностью при относительно низких давлениях. Конструктивно проще, но менее эффективны в системах с разветвленной сетью воздуховодов. Часто используются для дымоудаления из больших объемов (торговые центры, атриумы) с короткими вытяжными шахтами.
• Канальные радиальные и осевые: Устанавливаются непосредственно в разрыв вертикального или горизонтального воздуховода системы дымоудаления внутри здания. Требуют специального огнезащитного кожуха или исполнения, обеспечивающего работоспособность в условиях высокой температуры транспортируемой среды в течение нормируемого времени.
• Струйные (ВСД): Используют эффект эжекции. Устанавливаются снаружи здания (на фасаде, кровле). Через сопло подается сжатый воздух или пар от отдельной установки, который увлекает за собой дым из шахты. Применяются там, где использование электрического привода невозможно или нежелательно (взрывоопасные зоны, отсутствие гарантированного электроснабжения).

2. По устойчивости к температурному воздействию:

• Стандартного исполнения (до 400°C): Должны сохранять работоспособность в течение времени, указанного в технической документации (обычно 1 или 2 часа), при транспортировании газов с температурой 400°C. Это базовое требование для большинства ВД.
• Повышенной термостойкости (до 600°C): Применяются на объектах с повышенным риском или для удаления продуктов горения специфических материалов. Имеют усиленную конструкцию, термостойкие подшипниковые узлы и изоляцию.

3. По взрывозащищенности:

• Взрывозащищенное исполнение (маркировка Ex): ВД, предназначенные для установки в помещениях категорий по взрывопожарной опасности А, Б (взрывоопасные зоны классов 1, 2). Конструкция исключает возможность искрообразования, двигатель и клеммная коробка имеют соответствующий уровень защиты.
• Обычное исполнение: Для помещений категорий В4, Г, Д.

Конструктивные особенности и требования

Конструкция вентилятора дымоудаления должна обеспечивать его надежную работу в экстремальных условиях пожара. Ключевые элементы и требования:

• Корпус и рабочее колесо: Изготавливаются из углеродистой стали повышенной толщины (часто 3-4 мм и более) для обеспечения механической прочности при температурных деформациях. Лопатки колеса радиального вентилятора, загнутые назад, обеспечивают лучшую устойчивость к перегрузкам и более высокий КПД. Соединение колеса с валом – надежное, часто с применением дисковых или конусных стяжек.
• Электродвигатель: Мощный, с запасом по перегрузке. Для крышных исполнений обязателен двигатель с внешним охлаждением (отдельный вентилятор, обдувающий корпус), так как в условиях пожара естественное охлаждение недостаточно. Класс нагревостойкости изоляции обмоток – не ниже F (155°C) или H (180°C).
• Подшипниковые узлы: Критически важный элемент. Используются термостойкие смазки (рабочая температура до 200-250°C) или системы автоматической подачи смазки. Подшипники должны иметь защиту от попадания влаги и пыли (класс защиты IP55 и выше).
• Термоизоляция и огнезащита: Для канальных вентиляторов обязателен кожух из негорючих материалов (минераловатные плиты, огнезащитные маты) с пределом огнестойкости, равным или превышающим требуемый для воздуховода. Это предотвращает передачу тепла в прилегающие конструкции и защищает сам вентилятор от внешнего нагрева.
• Исполнение для агрессивных сред: Для удаления дыма из паркингов, где в продуктах горения могут содержаться агрессивные компоненты от горящих автомобилей, применяются ВД с антикоррозионным покрытием (полимерные порошковые краски, цинкование).

Расчет и подбор вентилятора дымоудаления

Подбор ВД осуществляется на основе аэродинамического расчета системы дымоудаления в соответствии с СП 7.13130.2013 и методиками, изложенными в пособиях к СНиП. Процесс включает несколько этапов.

1. Определение расхода удаляемых газов (L, м³/ч):

Расход зависит от типа помещения. Например, для коридоров длиной более 15 м – не менее 19000 м³/ч на 1 коридор. Для паркингов – по кратности 6 ч⁻¹ для зоны хранения и 10 ч⁻¹ для проездов, либо по расчету в зависимости от типа и количества горящих автомобилей. Для атриумов и фойе – по специальным формулам, учитывающим размер очага и высоту помещения.

2. Определение требуемого давления (P, Па):

Рассчитывается как сумма потерь давления в самом сложном (диктующем) тракте системы:
P = ΣΔPтр + ΣΔPм.с. + ΔPс.з. + Pвет. + Pн.б.,
где:
ΣΔPтр – потери на трение в воздуховодах;
ΣΔPм.с. – потери в местных сопротивлениях (отводы, тройники, клапаны);
ΔPс.з. – потери в противопожарном противодымном клапане (обычно 100-150 Па);
Pвет. – потери на выброс газа в атмосферу (динамическое давление на выходе);
Pн.б. – гравитационное давление (естественное давление горячих газов), которое может быть как «плюсом», так и «минусом» в зависимости от времени года и температуры наружного воздуха.

3. Выбор вентилятора:

По полученным значениям L и P выбирается вентилятор по аэродинамической характеристике (графику Q-H). Рабочая точка должна находиться в зоне максимального КПД вентилятора или близко к ней. Обязательно учитывается поправка на температуру транспортируемой среды: при температуре дыма 400°C его плотность примерно в 2.3 раза меньше плотности воздуха при 20°C. Следовательно, фактическое давление, создаваемое вентилятором при работе на горячих газах, будет ниже, чем указано в характеристике для воздуха 20°C. Это требует выбора вентилятора с запасом по давлению.

Таблица 1. Поправочные коэффициенты для пересчета характеристик вентилятора при работе на дыме

Температура газа, °C	Плотность, кг/м³	Коэффициент Kρ (отношение к плотности при 20°C)	Коэффициент для давления (KP = ρt/ρ20)
20	1.205	1.00	1.00
200	0.746	0.62	0.62
400	0.525	0.44	0.44
600	0.404	0.34	0.34

Формула для пересчета: P_дым = P_{каталог}

• K_P

Система управления и автоматизации

Вентилятор дымоудаления является частью сложной автоматической системы. Управление осуществляется от приборов приемно-контрольных пожарных (ППКП) или шкафов управления дымоудалением (ШУД). Алгоритм работы:

• При срабатывании пожарного извещателя в защищаемой зоне, сигнал поступает на ППКП.
• ППКП формирует команды на открытие противопожарных противодымных клапанов в соответствующем дымовом отсеке и на запуск вентилятора дымоудаления, привязанного к этому отсеку.
• ШУД обеспечивает прямой пуск вентилятора (часто с использованием устройств плавного пуска для снижения нагрузок на сеть), контролирует его состояние (ток, наличие перегрева, срабатывание тепловой защиты), сигнализирует о режиме работы на диспетчерский пульт.
• Обязательно наличие обхода (байпаса) устройств плавного пуска для гарантированного запуска в аварийном режиме.
• Система предусматривает ручной пуск от кнопок, расположенных на пожарных шкафах на каждом этаже и у дежурного персонала.

Монтаж, испытания и техническое обслуживание

Монтаж:

• Крышные ВД устанавливаются на специальные железобетонные или металлические стаканы (основания) с применением виброизолирующих прокладок. Крепление – анкерными болтами. Необходима надежная гидроизоляция примыканий.
• Канальные ВД крепятся к строительным конструкциям с помощью рам или консолей. Зазор между корпусом ВД и огнезащитным кожухом должен быть заполнен негорючим материалом.
• Электропитание осуществляется по отдельным пожарным линиям, проложенным в несгораемых конструкциях или с огнезащитой.

Испытания (по РД 25.964-90):

• Приемо-сдаточные: Проверка соответствия паспортным данным, измерение вибрации, тока, проверка срабатывания защиты. Комплексное опробование в составе системы с измерением расходов на вытяжных решетках.
• Периодические (не реже 1 раза в год): Визуальный осмотр, проверка креплений, состояния подшипников, замер сопротивления изоляции, пробный пуск под нагрузкой.
• Эксплуатационные (не реже 1 раза в квартал): Внешний осмотр, пробный пуск на холостом ходу или в рабочем режиме (при возможности).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Можно ли использовать обычный вентилятор общеобменной вентиляции для дымоудаления?

Нет, категорически запрещено. Обычные вентиляторы не рассчитаны на работу при высоких температурах (400-600°C): двигатель перегреется и выйдет из строя, подшипники потеряют смазку, корпус и колесо могут деформироваться. Они не имеют соответствующего сертификата пожарной безопасности.

2. Какой запас по давлению и расходу необходимо закладывать при подборе?

Рекомендуемый запас по давлению – не менее 10-15% от расчетного значения. По расходу запас, как правило, не требуется, если расчет выполнен корректно по нормам. Однако важно учитывать возможные негерметичности системы.

3. Что важнее для системы дымоудаления: высокая производительность или высокое давление?

Оба параметра критичны и взаимосвязаны. Недостаточное давление не обеспечит необходимый расход через всю сеть воздуховодов. Чрезмерно высокое давление при недостаточной производительности также не решит задачу. Подбор должен быть сбалансированным по рабочей точке на характеристике вентилятора.

4. Как часто нужно проверять и обслуживать вентиляторы дымоудаления?

Согласно техническому регламенту и правилам противопожарного режима, ежемесячный визуальный осмотр и ежеквартальный пробный пуск обязательны. Полное техническое обслуживание с проверкой электрических параметров, механики и измерением вибрации должно проводиться не реже одного раза в год специализированной организацией.

5. Нужно ли устанавливать обратный клапан на вытяжном воздуховоде после вентилятора дымоудаления?

Да, установка обратного огнезадерживающего клапана (или использование вентилятора со встроенным гравитационным клапаном) является обязательной. Он предотвращает опрокидывание тяги и попадание холодного наружного воздуха или осадков в систему при неработающем вентиляторе, а также распространение огня по воздуховодам.

6. Каков средний срок службы вентилятора дымоудаления?

При условии регулярного технического обслуживания и отсутствия аварийных ситуаций (пожаров), срок службы механической части может составлять 12-15 лет. Электродвигатель, в зависимости от условий эксплуатации, может потребовать замены раньше. Ресурс работы в режиме пожара ограничен временем, на которое он сертифицирован (обычно 1 или 2 часа).

Заключение

Вентиляторы дымоудаления – это высоконадежное, специализированное оборудование, проектирование, подбор и монтаж которого требуют строгого соблюдения норм пожарной безопасности и глубокого понимания аэродинамики. Правильный выбор типа, исполнения и мощности вентилятора, интегрированного в автоматизированную систему управления, является залогом эффективного выполнения его основной функции – спасения жизней людей и минимизации материального ущерба при пожаре. Регулярное и квалифицированное техническое обслуживание поддерживает систему в постоянной готовности к работе.