Система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара

Система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара относится к области защиты металлических вентиляционных воздуховодов от пожара и предохранения их в течение заданного по техническим требованиям промежутка времени от повреждений при воздействии высоких температур. Система состоит из конструктивной огнезащиты, закрепленной на наружных поверхностях стенки воздуховода. Дополнительные средства для защиты фланцевых соединений выполнены в виде закрепленных между смежными секциями компенсаторов линейных тепловых расширений. Компенсатор представляет собой коробчатую конструкцию из тонколистового огнестойкого материала и выполнен с возможностью закрепления на фланцах секций воздуховода. С внешней стороны упомянутого компенсатора размещена выполненная в виде оболочки гибкая термостойкая вставка, закрепленная на кромках соседних секций и плотно соединенная с по крайней мере одним слоем конструктивной огнезащиты. Технический результат - исключение разрушения вентиляционных воздуховодов вследствие тепловых деформаций под действием высоких температур. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области защиты металлических вентиляционных воздуховодов от пожара и предохранения их в течение заданного по техническим требованиям промежутка времени от повреждений при воздействии высоких температур.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара по патенту RU 2151965 С1, от 27.06.2000, состоящая из конструктивной огнезащиты, закрепленной на наружных поверхностях стенки воздуховода, и имеющая дополнительные средства для защиты фланцевых соединений секций воздуховода. В известном решении формируют сплошную плотную и равномерно поджатую к поверхности воздуховода оболочку, при этом фланцевые соединения уплотнены полосами прессованного керамического или минерального волокнистого материала, а прямоугольные фланцы - дополнительно термостойким герметиком по углам и добавочными стягивающими элементами.

Несмотря на то, что в известном решении обеспечивается повышенное уплотнение фланцев огнестойкими материалами, в нем не учитываются неизбежно возникающие при высоких температурах линейные тепловые деформации конструкций воздуховодов. Отсюда можно сделать вывод о недостаточной защищенности воздуховодов, в которых применена известная система защиты.

Технической задачей, положенной в основу настоящего изобретения, является разработка системы защиты, в которой была бы предусмотрена компенсация теплового расширения секций воздуховода, обусловленного нагревом его стенок при огневом воздействии.

Указанная задача решается в предложенном изобретении, в котором раскрывается система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, состоящая из конструктивной огнезащиты, закрепленной на наружных поверхностях стенки воздуховода, и имеющая дополнительные средства для защиты фланцевых соединений секций воздуховода, причем согласно изобретению дополнительные средства для защиты фланцевых соединений выполнены в виде закрепленных между смежными секциями компенсаторов линейных тепловых расширений, каждый из которых представляет собой коробчатую конструкцию из тонколистового огнестойкого материала и выполнен с возможностью закрепления на фланцах секций воздуховода, при этом с внешней стороны упомянутого компенсатора размещена выполненная в виде оболочки гибкая термостойкая вставка, закрепленная на кромках соседних секций и плотно соединенная с по крайней мере одним слоем конструктивной огнезащиты.

Конструктивная огнезащита преимущественно состоит из внутреннего теплоизолирующего слоя, выполненного из термостойких материалов, и наружного огнестойкого слоя, выполненного из термостойких плитных материалов.

Компенсатор линейных тепловых расширений предпочтительно выполнен из тонколистовой стали, а указанная гибкая термостойкая вставка выполнена в форме кольцевого мата из термостойкого волокнистого материала, обшитого со всех сторон термостойкой тканью.

Гибкая вставка преимущественно расположена встык с внутренними теплоизолирующими слоями соседних секций воздуховода и внахлест с наружными теплоизолирующими слоями соседних секций и соединена с последними.

Предложенное решение обеспечивает получение технического результата, заключающегося в исключении разрушения вентиляционных воздуховодов вследствие тепловых деформаций или расширений под действием высоких температур за счет использования компенсаторов линейных тепловых расширений. При этом за счет использования специальных гибких вставок обеспечивается гибкость всей конструкции, без снижения ее огнезащитных свойств.

Предложенная система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара поясняется чертежами, на которых показано:

на фиг.1 - поперечное сечение огнестойкого воздуховода с конструктивной композиционной огнезащитой, а на фиг.2 - продольное сечение стенки воздуховода с компенсатором линейных тепловых расширений и гибкой вставкой.

Предложенная система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара состоит из закрепленной на наружных поверхностях стенки воздуховода 1 конструктивной огнезащиты, основными элементами которой являются:

- внутренний теплоизолирующий слой 2, выполненный из волокнистых термостойких материалов;

- наружный огнестойкий слой 3, выполненный из термостойких плитных материалов. Конструктивная огнезащита крепится к стенке воздуховода механически с помощью винтов 4.

Согласно изобретению система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара имеет дополнительные средства для защиты фланцевых соединений, которые выполнены в виде закрепленных между смежными секциями воздуховода 1 компенсаторов 5 линейных тепловых расширений (см. фиг.2). Компенсатор 5 представляет собой коробчатую конструкцию из тонколистовой стали, способную воспринимать большие деформации без разрушения. Компенсатор прикрепляется к установленным на торцах секций воздуховода фланцам с помощью болтов 6.

Отличительной особенностью конструкции огнезащиты в зоне компенсатора является наличие гибкой термостойкой вставки 7, выполненной в форме кольцевого мата из термостойкого волокнистого материала, обшитого со всех сторон термостойкой тканью. При огневом воздействии гибкая огнезащитная вставка воспринимает деформацию сжатия, сохраняя свою целостность и огнезащитную способность в течение заданного времени. Вставка 7 закреплена на кромках соседних секций и плотно соединена с одним слоем конструктивной огнезащиты. В примере, показанном на фиг.2, гибкая вставка 7 расположена встык с внутренними теплоизолирующими слоями 2 соседних секций воздуховода и внахлест с наружными теплоизолирующими слоями 3 соседних секций и соединена с последними упомянутыми винтами 4, которыми конструкционная огнезащита крепится к стенке воздуховода.

Выполненная из термостойкой ткани наружная обшивка гибкой огнезащитной вставки 7 имеет следующие функции:

а) защиты волокнистых термостойких материалов от атмосферных осадков (проникновения воды);

б) отражения теплового излучения пламени;

в) придания конструкции надлежащего внешнего вида.

Толщина гибкой огнезащитной вставки определяется из условия предотвращения нагрева компенсатора выше критического уровня, при котором происходит потеря работоспособности компенсатора.

Работа системы защиты вентиляционных воздуховодов от пожара демонстрируется путем описания проведенных испытаний.

Для огнезащиты крупногабаритных венткоробов дымоудаления (вентиляционных воздуховодов) была предложена конструктивная композиционная огнезащита, состоящая из термостойких плит Promatect-H (наружный слой) и базальтоволокнистых плит ПНТБ (внутренний слой). В этом случае достигается наиболее рациональное сочетание высокой технологичности монтажа огнезащиты, ее повышенной механической прочности, влагостойкости и стойкости к выхлопным газам с повышенной огнезащитной эффективностью при минимальной стоимости.

Предложенный метод отработки огнезащиты реализован при проектировании и строительстве автодорожных тоннелей.

С целью определения оптимальных параметров огнезащиты разработана конечно-элементарная модель венткороба, позволяющая с достаточной для практики точностью учесть все основные особенности его конструктивного исполнения и сложное теплосиловое нагружение при пожаре.

В результате расчетов, проведенных с помощью разработанной модели, определена критическая температура стали венткороба (550°С), а также обоснованы параметры модельного венткороба, обеспечивающие равенство критической температуры его металла критической температуре металла натурального венткороба.

На этой основе разработана конструкция модельного венткороба уменьшенных размеров, предназначенного для огневых испытаний огнезащиты. Проведен расчет нестационарных полей температуры в стенке модельного венткороба с огнезащитой при огневом воздействии и требуемых параметров конструктивной композиционной огнезащиты (в том числе оптимального соотношения слоев из различных материалов), с учетом основных особенностей поведения конструкционной огнезащиты, содержащей в своем составе слои, выделяющие при нагреве водяной пар. Кроме того, учитывался сложный характер процессов теплообмена в огневой камере испытательного стенда и, в частности, в зоне прохода венткороба через проем огневой камеры.

Расчеты требуемых параметров огнезащиты модели проводились для двух температурных режимов огневого воздействия на венткороб:

а) для стандартного температурного режима на огнестойкость EI 90;

б) для температурного режима, определяемого нормами ФРГ для транспортных панелей (продолжительность огневого воздействия принимается равной 90 мин):

где - температура газовой среды, воздействующей на обогреваемую поверхность конструкции, °С, t - время, мин.

Анализ полученных результатов расчетов, в частности, показал, что для обеспечения требуемого предела огнестойкости (90 минут) венткороба вытяжного канала общеобменной вентиляции и дымоудаления рассматриваемых автодорожных тоннелей необходима и достаточна композиционная огнезащита толщиной 30 мм из плит Promatect-H и базальтоволокнистых плит ПНТБ с соотношением толщин 1:2. Это вариант огнезащиты наиболее экономичен.

На основе результатов проведенных расчетов изготовлены опытные образцы огнезащиты.

Огневые испытания, проведенные по разработанной методике, показали следующее:

а) предел огнестойкости модельного венткороба с конструктивной композиционной огнезащитой выбранного типа по критерию достижения температурой стенки критического значения 550°С составляет 120 минут;

б) элементы крепления огнезащиты к стенке венткороба сохранили свою работоспособность при огневом воздействии в течение 120 минут;

в) выбранный способ уплотнения стыков секций венткороба показал свою работоспособность в течение 120 минут огневого воздействия;

г) компенсатор теплового расширения выбранной конструкции сохранил свою работоспособность в течение 120 минут огневого воздействия.

По результатам испытаний сделан вывод о том, что разработанная конструктивная композиционная огнезащита стенок венткороба обеспечивает предел его огнестойкости не менее EI 90.

Система защиты согласно настоящему изобретению позволяет обеспечить недопущение быстрого чрезмерного локального перегрева металлического воздуховода, ведущего к утрате упругой деформации металла воздуховодов, особенно разрушение металла во фланцевых соединениях.

1. Система для защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, состоящая из конструктивной огнезащиты, закрепленной на наружных поверхностях стенки воздуховода, и имеющая дополнительные средства для защиты фланцевых соединений секций воздуховода, отличающаяся тем, что дополнительные средства для защиты фланцевых соединений выполнены в виде закрепленных между смежными секциями компенсаторов линейных тепловых расширений, каждый из которых представляет собой коробчатую конструкцию из тонколистового огнестойкого материала и выполнен с возможностью закрепления на фланцах секций воздуховода, при этом с внешней стороны упомянутого компенсатора размещена выполненная в виде оболочки гибкая термостойкая вставка, закрепленная на кромках соседних секций и плотно соединенная с по крайней мере одним слоем конструктивной огнезащиты.

2. Система по п.1, в которой конструктивная огнезащита состоит из внутреннего теплоизолирующего слоя, выполненного из термостойких материалов, и наружного огнестойкого слоя, выполненного из термостойких плитных материалов.

3. Система по п.1 или 2, в которой компенсатор линейных тепловых расширений выполнен из тонколистовой стали, а указанная гибкая термостойкая вставка выполнена в форме кольцевого мата из термостойкого волокнистого материала, обшитого со всех сторон термостойкой тканью.

4. Система по п.3, в которой гибкая вставка расположена встык с внутренними теплоизолирующими слоями соседних секций воздуховода и внахлест с наружными теплоизолирующими слоями соседних секций и соединена с последними.