Вентиляторы радиальные дымоудаления

Вентиляторы радиальные дымоудаления: конструкция, принцип действия и применение в системах противодымной защиты

Радиальные вентиляторы дымоудаления (ВРД) представляют собой специализированное электромеханическое оборудование, предназначенное для удаления дыма, горячих газов и продуктов горения из защищаемых помещений, а также для подачи чистого воздуха в зоны эвакуации (лифтовые шахты, тамбур-шлюзы, лестничные клетки) в случае пожара. Их основная задача – обеспечить приемлемые условия для безопасной эвакуации людей и работы пожарных подразделений за счет снижения температуры, оптической плотности дыма и предотвращения распространения опасных факторов пожара по путям эвакуации. От бытовых и общеобменных вентиляторов их отличает способность работать в экстремальных условиях высоких температур (до 600°C) в течение регламентированного времени (как правило, 1 или 2 часа), высокая надежность и соответствие строгим нормативным требованиям.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструктивно радиальный вентилятор дымоудаления состоит из следующих ключевых компонентов:

• Кожух (спиральный корпус): Выполнен из листовой стали, часто с усиленным ребрами жесткости. Имеет характерную спиральную форму (улитку), которая обеспечивает плавное преобразование динамического давления потока в статическое. Корпус должен обладать высокой термостойкостью и коррозионной стойкостью.
• Рабочее колесо (крыльчатка): Сердце агрегата. Состоит из лопаток, заднего и переднего дисков. Лопатки могут быть загнуты вперед или назад относительно направления вращения. Колеса с лопатками, загнутыми назад, обеспечивают более высокий КПД, устойчивую работу на сети и меньший уровень шума, что критически важно для мощных систем. Колесо должно быть статически и динамически сбалансировано.
• Электродвигатель: Устанавливается на отдельной раме или платформе, вне воздушного потока (исполнение с выносными опорами – ВР), что защищает его от перегрева горячими газами. Для прямого привода рабочее колесо монтируется непосредственно на удлиненный вал двигателя (исполнение ВО). Двигатели для ВРД должны иметь соответствующий климатическое исполнение и класс нагревостойкости изоляции (не ниже H, что позволяет работать при температуре окружающей среды до 180°C).
• Привод: Может быть прямым (ВО) или ременным (ВР). Ременной привод позволяет гибко изменять частоту вращения колеса, подбирая рабочие характеристики под сеть, но требует более частого обслуживания.
• Фундаментная рама: Обеспечивает жесткое и виброизолированное крепление всех элементов. Часто комплектуется виброизоляторами.
• Люк для обслуживания: Обязательный элемент, позволяющий проводить инспекцию и очистку внутренней полости и рабочего колеса без демонтажа воздуховодов.

Принцип действия основан на центробежной силе. Воздушная среда поступает во входное отверстие в осевом направлении, захватывается вращающимся рабочим колесом и под действием центробежной силы отбрасывается к периферии колеса, где попадает в спиральный канал кожуха. В канале кожуха кинетическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию давления, после чего сжатый газ направляется в выходной патрубок, соединенный с системой воздуховодов.

Классификация и основные технические параметры

Вентиляторы радиальные дымоудаления классифицируются по нескольким ключевым признакам:

• По направлению вращения и стороне выхода потока: Выпускаются правого (вращение по часовой стрелке) и левого (против часовой стрелки) вращения с различными углами разворота корпуса (0°, 90°, 180° и т.д.).
• По типоразмеру и номинальному диаметру рабочего колеса: Ряд диаметров стандартизирован (№2,5; №3,15; №4; №5; №6,3; №8; №10; №12,5 и далее).
• По огнестойкости (времени сохранения работоспособности при температуре газов 600°С): 1 час (стандарт), 2 часа (повышенная стойкость).
• По исполнению: Обычное (для температуры транспортируемой среды до 80°C), теплостойкое (до 400°C) и особожаробезопасное (для удаления сред с взрывоопасными включениями).

Основные технические параметры, определяющие выбор вентилятора:

• Производительность (расход воздуха, L, м³/ч): Объем воздуха, перемещаемый вентилятором в единицу времени. Определяется расчетом, исходя из объема защищаемого помещения, кратности воздухообмена или требований по созданию избыточного давления.
• Полное давление (P, Па): Сумма статического и динамического давления, которое создает вентилятор. Необходимо для преодоления аэродинамического сопротивления всей сети воздуховодов, противопожарных клапанов, огнезадерживающих устройств и решеток.
• Частота вращения (n, об/мин): Как правило, 750, 1000, 1500 об/мин для сети 50 Гц.
• Уровень звуковой мощности (Lw, дБА): Важный параметр для соблюдения санитарных норм, особенно если вентилятор установлен вблизи жилых или рабочих зон.
• КПД (η): Показатель энергетической эффективности агрегата. Для современных ВРД с лопатками, загнутыми назад, полный КПД может достигать 85% и более.

Аэродинамические характеристики и выбор вентилятора

Выбор конкретной модели ВРД осуществляется на основе совмещения аэродинамической характеристики сети и характеристики вентилятора. Характеристика вентилятора – это графическая зависимость давления, мощности на валу и КПД от расхода воздуха при постоянной частоте вращения. Рабочая точка системы определяется пересечением характеристики сети (параболической кривой сопротивления) и характеристики вентилятора по давлению.

Важно выбирать вентилятор так, чтобы рабочая точка находилась в зоне максимального КПД, что обеспечит экономичную и устойчивую работу. Запас по давлению должен составлять 10-15%.

Сравнительная таблица характеристик радиальных вентиляторов дымоудаления разных типоразмеров (пример для 1500 об/мин, 20°C)

Типоразмер (№ колеса)	Диапазон производительности, м³/ч	Диапазон полного давления, Па	Примерная установленная мощность электродвигателя, кВт	Типовые области применения
№5	1 500 – 8 000	300 – 1 000	1,5 – 5,5	Небольшие торговые залы, подвалы, автостоянки малой площади.
№8	5 000 – 25 000	500 – 1 500	5,5 – 18,5	Многоэтажные жилые дома, офисные центры, средние торговые комплексы.
№12,5	20 000 – 70 000	800 – 2 000	18,5 – 75	Крупные торгово-развлекательные центры, производственные цеха, подземные паркинги большой площади.
№16	50 000 – 150 000	1 000 – 2 500	75 – 200	Крупные промышленные объекты, тоннели, атриумы высотных зданий.

Требования нормативных документов и особенности монтажа

Проектирование, монтаж и эксплуатация ВРД регламентируются комплексом нормативных документов, включая СП 7.13130.2013 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности», Федеральный закон №123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», а также серию ГОСТ (например, ГОСТ Р 53302-2009 на огнезадерживающие устройства).

Ключевые требования:

• ВРД должны сохранять работоспособность при транспортировании газов с температурой 600°С в течение времени, указанного в технической документации (не менее 1 часа).
• Электродвигатель должен быть вынесен за пределы транспортируемого потока горячих газов (исполнение ВР) или иметь соответствующий класс теплостойкости (исполнение ВО).
• В системах допускается использование только радиальных вентиляторов. Осевые вентиляторы для дымоудаления не применяются из-за их неспособности создавать высокое давление в разветвленных сетях.
• Обязательно наличие сертификата пожарной безопасности на изделие.

Особенности монтажа:

• Установка осуществляется на виброизолирующее основание (раму с пружинными или резиновыми виброизоляторами) на несущих строительных конструкциях, способных выдержать динамические нагрузки.
• Между вентилятором и воздуховодом должен устанавливаться гибкий противопожарный вставок (гофра) из негорючего материала для компенсации вибраций и температурных деформаций.
• Все соединения должны быть герметичными. Обратные клапаны или противопожарные нормально-закрытые клапаны устанавливаются для предотвращения обратной тяги и распространения огня по воздуховодам.
• Электропитание должно осуществляться по отдельной линии, относящейся к системам противопожарной защиты (категория надежности I по ПУЭ), часто с обязательным резервированием от источников бесперебойного питания (ИБП) или дизель-генераторов.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Регулярное техническое обслуживание (ТО) – залог надежной работы ВРД в аварийной ситуации. Регламент ТО включает:

• Визуальный осмотр корпуса, рамы, креплений на предмет коррозии и механических повреждений.
• Проверку состояния виброизоляторов.
• Контроль натяжения и износа ремней (для ВР), смазку подшипников.
• Очистку рабочего колеса и внутренней полости корпуса от пыли и загрязнений через смотровой люк.
• Проверку работоспособности противопожарных клапанов в цепи до и после вентилятора.
• Контрольные запуски в соответствии с графиком (ежемесячно, ежеквартально) с фиксацией потребляемого тока, уровня вибрации и шума.
• Измерение сопротивления изоляции обмоток электродвигателя.

Все работы должны фиксироваться в журнале технического обслуживания систем противопожарной защиты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем радиальный вентилятор дымоудаления принципиально отличается от обычного радиального вентилятора?

ВРД рассчитан на кратковременную, но экстремальную работу в условиях высокой температуры (до 600°C). Он имеет усиленную конструкцию, теплостойкие подшипниковые узлы, специальные материалы лакокрасочного покрытия и, что критически важно, электродвигатель, вынесенный из потока горячих газов или имеющий высокий класс нагревостойкости изоляции (H, F). Обычный вентилятор в таких условиях быстро выйдет из строя.

Почему для дымоудаления не применяют осевые вентиляторы?

Осевые вентиляторы характеризуются высоким расходом при низком давлении. Сопротивление разветвленной сети воздуховодов противопожарной системы с огнезадерживающими клапанами, коленами и решетками очень велико. Радиальный вентилятор, благодаря принципу действия, способен создавать необходимое высокое полное давление (500-2500 Па) для преодоления этого сопротивления, в то время как осевой – нет.

Как определяется требуемая производительность вентилятора дымоудаления?

Производительность определяется теплотехническим расчетом согласно СП 7.13130.2013. Для помещений, которые защищаются вытяжной противодымной вентиляцией (например, коридоры, атриумы), расчет основан на компенсации объемов газов, удаляемых из соседнего горящего помещения. Для систем подпора воздуха (лестничные клетки, лифтовые шахты) расчет ведется на обеспечение избыточного давления (не менее 20 Па в тамбур-шлюзах и на нижних этажах незадымляемых лестничных клеток) для предотвращения проникновения дыма.

Что такое «исполнение с выносными опорами» (ВР) и когда его применяют?

Исполнение ВР подразумевает, что рабочее колесо установлено на отдельном валу, который смонтирован на собственных подшипниковых опорах, а вращение передается от электродвигателя через ременную передачу. Это самое распространенное исполнение для ВРД, так как оно полностью выносит стандартный электродвигатель из раскаленного воздушного потока, значительно повышая его надежность и срок службы в пожарных условиях.

Как часто нужно проводить испытания и обслуживание вентиляторов дымоудаления?

Согласно Правилам противопожарного режима в РФ, проверка работоспособности систем противодымной защиты (с запуском вентиляторов) должна проводиться не реже одного раза в квартал. Техническое обслуживание (чистка, смазка, проверка узлов) выполняется по графику, утвержденному организацией-владельцем, но не реже одного раза в год. Все результаты заносятся в журнал.

Можно ли использовать один вентилятор для обслуживания нескольких зон дымоудаления?

Да, это распространенная практика. В этом случае система строится по схеме с противопожарными нормально-закрытыми клапанами. Вентилятор включается по сигналу от системы пожарной автоматики, одновременно открывается клапан только в той зоне (помещении), где произошло возгорание. Остальные клапаны остаются закрытыми. Это требует точного расчета сети, чтобы обеспечить необходимые параметры в каждой из возможных рабочих точек.