Системи вентиляції паркінгів: канальна та струменева вентиляція під час пожежі

Практичний кейс: CFD-порівняння двох підходів до вентиляції паркінгу — традиційної канальної та струменевої (на джет-фанах) — у сценарії пожежі. Мета — показати, що дає кожне рішення поза межами мінімальних вимог.

Вентиляція паркінгу — це не лише виконання нормативного мінімуму, а й реальний рівень безпеки під час пожежі. За допомогою CFD-моделювання (обчислювальної гідродинаміки) можна порівняти, як різні системи поводяться з димом, і обрати рішення з більшим запасом безпеки. Матеріал орієнтований на проєктувальників, інженерів і фахівців із протипожежного захисту.

Об’єкт дослідження

За основу взято реальний підземний паркінг — один рівень нижче рівня землі з рамповим в’їздом, відкритим назовні через ґратчасті ворота.

Під час проєктування вентиляції паркінгу враховують і геометричні змінні — площу й висоту, і функціональні — кількість та розташування машиномісць, шляхи евакуації, розподіл точок припливу й витяжки, наявність спринклерів.

Канальна система вентиляції

У традиційному рішенні повітря подається та видаляється мережею повітроводів. У цьому проєкті — три гілки витяжки над зовнішнім контуром, одна гілка припливу над внутрішнім контуром і загалом 94 решітки 600×400 мм.

Струменева система (джет-фани)

В альтернативному рішенні повітроводи майже відсутні: рух повітря вздовж проїздів забезпечують струменеві вентилятори (джет-фани), а витяжка зосереджена в одній точці. Приплив надходить через в’їзну рампу, а відцентрові джет-фани спрямовують потік від припливу до витяжки.

Завдяки малій висоті приміщення, високій здатності до індукції та куту випуску потоку відцентрові джет-фани тут — оптимальний вибір, щоб спрямовувати повітря вздовж проїздів. Для надійності передбачають два витяжні вентилятори, щоб за відмови одного зберігалося щонайменше 50% продуктивності.

Сценарій пожежі

Щоб оцінити поведінку обох систем, задали криву тепловиділення (HRR), що відповідає горінню двох автомобілів. Оскільки спринклери не передбачені, ймовірність поширення вогню на сусідній автомобіль (flashover) висока, і пік тепловиділення сягає близько 8 МВт.

Матеріал горіння — суміш бензину й поліуретану, розмір осередку 4×5×1,2 м. Ключовий чинник безпеки — кількість сажі (0,07 кг/кг), бо саме вона визначає втрату видимості. Важлива й послідовність увімкнення: джет-фани не можна запускати під час евакуації людей, адже вони руйнують стратифікований шар диму, що тримається під стелею. Тому їх активують із затримкою — після завершення евакуації.

Що оцінювали

Усі показники аналізували на висоті 1,80 м від підлоги — це середній рівень дихання дорослої людини.

• Швидкість повітря. Значення нижче 0,1 м/с означає застій повітря; вищі значення свідчать про належний повітрообмін.
• Видимість. Показує концентрацію диму та можливість орієнтуватися й евакуюватися.
• Температура. Вказує на зони теплового накопичення та умови для доступу рятувальників.

Порівняння результатів

Нижче наведено порівняння обох рішень за трьома ключовими показниками. На кожному рисунку зверху — канальна система, знизу — струменева.

Швидкість повітря

У канальній системі повітря подається й видаляється на рівні стелі, тож у зонах, віддалених від повітроводів і ближчих до підлоги, виникають ділянки зі зниженою швидкістю. Струменева система рухає повітря на всіх рівнях приміщення й майже не залишає зон застою — а разом із більшою витяжкою це дає кращу здатність до розрідження диму.

Видимість

У струменевій системі видимість вище за осередком пожежі помітно краща — це полегшує доступ рятувальних підрозділів. Завдяки вищим швидкостям і кращому розрідженню паркінг швидше звільняється від диму порівняно з канальним рішенням.

Температура

У канальній системі поблизу осередку утворюється зона підвищених температур, що ускладнює доступ рятувальників. Струменеві вентилятори перемішують гарячі гази з холоднішим повітрям решти паркінгу, знижуючи температуру й густину шару диму та зменшуючи ймовірність flashover.

Висновки CFD-аналізу

1. Обидві системи, добре спроєктовані та змонтовані, виконують нормативні вимоги. Різниця — у реальному запасі безпеки під час пожежі.
2. Струменева система показує кращі характеристики за швидкістю повітря, видимістю й температурою — завдяки більшій витяжці та впливу джет-фанів на дим.
3. Що більший паркінг, то більша перевага струменевого рішення. Складніша геометрія посилює різницю порівняно з канальною системою.
4. Кожен паркінг унікальний. Це порівняльний аналіз, а не готовий розрахунок — кожен проєкт потребує власного дослідження.
5. Ранній аналіз окупається. Він зменшує кількість переробок і забезпечує кращу роботу обраної системи.