Вентиляторы подпора воздуха

Вентиляторы подпора воздуха: технические характеристики, применение и проектирование систем

Вентилятор подпора воздуха (ВПВ) представляет собой специализированное вентиляционное оборудование, предназначенное для создания и поддержания избыточного давления (подпора) в защищаемых объемах зданий и сооружений. Основная функциональная задача – предотвращение распространения продуктов горения (дыма, угарного газа) по путям эвакуации и в безопасные зоны при возникновении пожара. Работа ВПВ является критически важным элементом системы противодымной защиты (СПДЗ) и системы управления эвакуацией.

Принцип действия и место в системе противодымной защиты

Принцип действия основан на создании разности давлений между защищаемым пространством (лестничные клетки, лифтовые шахты, тамбур-шлюзы, коридоры) и смежными помещениями или улицей. Избыточное давление, создаваемое вентилятором, препятствует проникновению дыма через неплотности дверных проемов, строительные конструкции и вентиляционные каналы. ВПВ всегда работают в паре с устройствами дымоудаления (вытяжными вентиляторами дымоудаления), которые создают разрежение в зоне пожара, обеспечивая совместно организованный поток чистого воздуха.

Типовая схема работы: при срабатывании пожарной сигнализации автоматически запускаются вентиляторы дымоудаления из очаговой зоны и вентиляторы подпора на путях эвакуации. Это обеспечивает образование «воздушной подушки» в коридорах и на лестницах, позволяя людям безопасно покинуть здание.

Классификация и конструктивные особенности

Вентиляторы подпора воздуха классифицируются по нескольким ключевым признакам.

По конструктивному исполнению и месту установки:

• Крышные радиальные (центробежные) вентиляторы (ВКР): Устанавливаются на кровле здания. Забор воздуха осуществляется с улицы через шумо- и погодозащитный короб. Характеризуются высоким полным давлением (до 1500-2000 Па), что позволяет преодолевать аэродинамическое сопротивление длинных воздуховодов. Имеют спиральный корпус (улитку) и рабочее колесо с лопатками, загнутыми вперед или назад. Исполнение с лопатками, загнутыми назад, обеспечивает более высокий КПД и устойчивую работу на сети.
• Канальные радиальные вентиляторы: Монтируются непосредственно в разрыв вертикального или горизонтального воздуховода внутри вентиляционной камеры. Требуют обвязки с двух сторон гибкими вставками для виброизоляции. Компактны, но обслуживание может быть затруднено.
• Осевые вентиляторы: Реже применяются для систем подпора из-за относительно низкого создаваемого давления (обычно до 500-600 Па). Могут использоваться в системах с малой протяженностью воздуховодов или для прямого подпора через стеновые клапаны.

По климатическому исполнению и степени защиты:

ВПВ, устанавливаемые снаружи зданий (крышные), должны соответствовать климатическому исполнению У1 (для умеренного климата) или ХЛ1 (для холодного). Степень защиты оболочки электродвигателя и корпуса должна быть не ниже IP54, что обеспечивает защиту от пыли и брызг воды со всех направлений. Для северных регионов обязателен комплект зимней эксплуатации, включающий термоизолированный корпус, электрообогрев выходного патрубка и дренажный поддон для отвода конденсата.

Ключевые технические параметры и требования нормативных документов

Выбор и проектирование ВПВ регламентируется строгими нормами. Основные документы: СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности», Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», а также серия ГОСТ Р 53300-2009 (СПДЗ).

Основные параметры:

• Производительность (расход воздуха), L (м³/ч): Рассчитывается исходя из количества открытых дверей на путях эвакуации, скорости утечки воздуха через неплотности и требуемого избыточного давления. Для лестничных клеток тип 2 (с выходом в тамбур-шлюз) и 3 (с наружным выходом) расчет ведется по методике, учитывающей этажность здания и площадь дверей.
• Полное давление, P (Па): Сумма статического и динамического давления, которое вентилятор должен развить для преодоления сопротивления сети (воздуховодов, обратных клапанов, огнезадерживающих клапанов, решеток). Для высотных зданий может достигать 1000-1500 Па.
• Температура транспортируемой среды: По нормам, ВПВ должен обеспечивать работу не менее 1 часа при транспортировании воздуха с температурой +400°C (ГОСТ Р 53300). Это требование обусловлено возможным прогревом конструкций и забором воздуха, контактирующего с горячими фасадами.
• Огнестойкость воздуховодов: Воздуховоды, обслуживающие систему подпора, должны иметь предел огнестойкости EI 30, EI 45, EI 60 или EI 90 (потеря целостности и теплоизолирующей способности) в зависимости от типа защищаемого помещения и согласно проекту.
• Материалы: Корпуса и рабочие колеса изготавливаются из углеродистой стали с термостойким порошковым покрытием. Для агрессивных сред применяются коррозионностойкие стали (AISI 304, 430).

Таблица 1. Примерные параметры выбора ВПВ для лестничной клетки жилого здания

Этажность здания	Тип лестничной клетки	Требуемое избыточное давление, Па	Ориентировочная производительность на одну дверь 2.0×0.8 м, м³/ч	Минимальное полное давление вентилятора, Па
До 9	ЛК2 (с выходом через тамбур-шлюз)	20	2500-3200	400-600
10-16	ЛК2	20	2500-3200	600-900
17-25	ЛК2	20-30	3000-3700	900-1300
Более 25	ЛК3 (с наружным выходом) / ЛК2 с зонированием	30-45	3500-4500	1300-1800

Состав и особенности системы воздуховодов для подпора

Система распределения воздуха является неотъемлемой частью эффективности ВПВ. Ее ключевые элементы:

• Огнезадерживающие клапаны (ОЗК) нормально закрытые: Устанавливаются на каждой ветке, подающей воздух в защищаемую зону. В дежурном режиме закрыты. Открываются по сигналу от системы управления при пожаре только для тех зон, где требуется создать подпор.
• Обратные клапаны (воздушные): Предотвращают переток воздуха или опрокидывание тяги в неработающей системе. Особенно важны для крышных установок.
• Шумоглушители: Для соответствия санитарным нормам по уровню шума в вентиляционных камерах и по трассе воздуховодов.
• Диффузоры или решетки с постоянным сечением: Устанавливаются в защищаемых объемах (лестничных клетках). Их аэродинамическое сопротивление должно быть учтено в расчете.
• Воздухозаборные устройства: Должны располагаться на чистой стороне здания, на расстоянии не менее 5 м от выбросов систем дымоудаления, чтобы исключить рециркуляцию дыма.

Электроснабжение и автоматизация

Вентиляторы подпора воздуха относятся к электроприемникам I категории надежности (согласно ПУЭ, п. 5.1.1). Их электроснабжение должно осуществляться по независимым взаимно резервируемым линиям от двух независимых источников питания (часто ИБП и ДГУ). Автоматическое управление осуществляется от приборов приемно-контрольных пожарных (ППКП) или специализированных шкафов управления вентиляцией (ШУВ).

Шкаф управления обеспечивает:

• Автоматический пуск по сигналу «ПОЖАР» от ППКП или АПС.
• Ручной пуск/остановку с места и с диспетчерского пульта.
• Контроль состояния вентилятора (работа/авария) по сигналу обратной связи от частотного преобразователя или контактора.
• Контроль положения связанных ОЗК.
• Автоматический переход на резервный ввод питания.
• Регулирование производительности (например, для поддержания точного значения давления в лестничной клетке) с помощью частотного преобразователя (ЧП). Применение ЧП также позволяет осуществлять плавный пуск, снижая пусковые токи.

Монтаж, пусконаладка и техническое обслуживание

Монтаж ВПВ должен выполняться в строгом соответствии с проектной документацией и рекомендациями производителя. Крышные вентиляторы устанавливаются на специальные рамы-стаканы с виброизоляторами. Все соединения с воздуховодами — через гибкие вставки из негорючего материала. Особое внимание уделяется герметизации кровельного прохода.

Пусконаладка включает:

• Измерение потребляемого тока и напряжения.
• Проверку направления вращения рабочего колеса.
• Испытание на работоспособность в течение 1 часа в режимах «Автомат» и «Ручной».
• Замер фактических расходов воздуха на решетках и избыточного давления в защищаемых объемах с помощью анемометра и дифференциального манометра. Параметры должны соответствовать проектным значениям с допустимым отклонением ±10%.

Техническое обслуживание (регламентируется РД 25.964-90 и инструкцией производителя) проводится ежемесячно и ежеквартально. Включает:

• Внешний осмотр, проверку креплений.
• Очистку корпуса и рабочего колеса от пыли.
• Контроль состояния виброизоляторов.
• Проверку работоспособности от всех видов управления.
• Измерение сопротивления изоляции силовых цепей (не реже 1 раза в 3 года).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается вентилятор подпора от вентилятора дымоудаления?

Это функционально противоположные элементы одной системы. Вентилятор дымоудаления предназначен для вытяжки дыма и горячих газов из очага пожара, работает с высокотемпературной средой (до 600°C), часто имеет отдельный электродвигатель с выносными подшипниками и термозащитой. Вентилятор подпора предназначен для нагнетания чистого наружного воздуха в безопасные зоны, работает с температурой до +400°C, а его ключевой параметр – создаваемое давление.

Как рассчитать производительность ВПВ для тамбур-шлюза?

Для тамбур-шлюба 1-го типа (с постоянным подпором) расход рассчитывается исходя из скорости истечения воздуха не менее 1.3 м/с через открытый дверной проем площадью 0.8-2.0 м² при избыточном давлении в шлюзе 20 Па. Формула: L = 3600 v S, где v – скорость (1.3 м/с), S – площадь проема. Для проема 2.0×0.8 м (S=1.6 м²) минимальный расход составит L = 3600 1.3 1.6 ≈ 7500 м³/ч. Для тамбур-шлюза с двумя дверями учитывается одновременное открытие только одной.

Обязательно ли использовать частотный преобразователь с ВПВ?

Не обязательно, но крайне рекомендуется. Прямой пуск от сети приводит к высоким пусковым токам и механическим нагрузкам. ЧП позволяет: 1) Осуществить плавный пуск; 2) Точнее регулировать производительность для поддержания заданного давления в зоне; 3) Экономить электроэнергию в режиме дежурного подпора или при доработках системы; 4) Иметь резерв по давлению, установив вентилятор большей производительности и снизив его обороты.

Что будет, если давление в лестничной клетке окажется слишком высоким?

Избыточное давление свыше 150 Па (по нормам для эвакуационных выходов) может привести к невозможности открыть двери на путях эвакуации людьми, что недопустимо. Поэтому в системах с мощными вентиляторами обязательна установка автоматических перепускных клапанов или диафрагм с расчетным проходным сечением, которые сбрасывают излишнее давление наружу или в смежные помещения, либо использование ЧП с датчиком давления для точного регулирования.

Можно ли использовать один крышный вентилятор для подпора двух лестничных клеток?

Технически это возможно при установке распределительной сети с огнезадерживающими клапанами. Однако с точки зрения надежности и соответствия нормам (обеспечение независимости систем защиты) это не рекомендуется. Предпочтительна схема с отдельным вентилятором на каждую лестничную клетку или зону. Исключение могут составлять небольшие здания, где проектом предусмотрено такое решение с обязательным резервированием.

Каков средний срок службы ВПВ и от чего он зависит?

Средний расчетный срок службы качественного ВПВ составляет 10-15 лет. На него напрямую влияют: 1) Корректность монтажа и виброизоляции; 2) Регулярность технического обслуживания (очистка, смазка подшипников); 3) Климатические условия (при работе в агрессивной среде требуется коррозионностойкое исполнение); 4) Режим работы – редкие проверочные пуски продлевают ресурс, в то время как работа в режиме постоянного подпора (для тамбур-шлюзов) требует более частого ТО.

Заключение

Вентиляторы подпора воздуха представляют собой высокотехнологичное и нормативно-нагруженное оборудование, от корректного выбора, монтажа и эксплуатации которого напрямую зависит безопасность людей при пожаре. Проектирование систем подпора требует комплексного подхода, учитывающего аэродинамический расчет, требования пожарных норм, архитектурные особенности здания и надежность систем электроснабжения и автоматики. Регулярное и квалифицированное техническое обслуживание является не формальностью, а необходимым условием для гарантированного срабатывания системы в критической ситуации.