Размещение пожарных извещателей с учетом балок: откуда взялись требования в СП5/СП484 и почему они не работают. Часть 2

В первой части статьи мы осветили, что такое конвекционная модель распространения дыма и как ее использовать в вопросах нормирования размещения дымовых пожарных извещателей.

Содержание статьи:

В вопросе размещения извещателей пожарных дымовых оптико-электронных точечных (ИПДОТ) при наличии балок есть сразу несколько проблем в зависимости от высоты перекрытия, высоты балок и размеров ячеек ячеистого перекрытия. Постараюсь это показать на примере требований из EN 54-14.

Влияние разницы высот перекрытия и балок на расстояние между ИПДОТ

При относительно небольшой площади ячеек в ячеистом перекрытии между балками дым не может распространяться за счет припотолочных потоков. В этом случае приходиться оперировать геометрическими размерами конуса дыма на высоте размещения ИПДОТ, в т.ч. и на потолочном перекрытии. При достаточно небольших размерах ячеек и достаточно большой высоте потолочного перекрытия дым за счет размеров образовавшегося конуса дыма может попадать не в одну, а сразу в несколько смежных ячеек, как это изображено на рисунке 1.

Контроль смежных ячеек при отсутствии ИПДОТ в некоторых из них

Как уже отмечалось, в EN54-14 в ячеистом потолке все ячейки имеют примерно одинаковые по размерам ячейки. На практике это не так часто бывает.

Из рисунка 2 видно, что в точках возгорания 1, 2 и 4 оно будет обнаружено или с помощью левого или с помощью правого ИПДОТ. Но при возгорании в точке 2 оно может быть и не обнаружено ни правым, ни левым ИПДОТ. Это связано с тем, что ширина правой ячейки значительно превосходит предельное значение D= 0,25 (H-h) и правый извещатель может стоять на достаточном удалении от точки возгорания 2. Чтобы этого не происходило предельным расстоянием между ИПДОТ, контролирующими эту смежную ячейку, является удвоенная предельная ширина ячейки для данной высоты перекрытия и высоты балок D. Таким образом, максимальным расстоянием между ИПДОТ при контроле смежных ячеек, в которых отсутствуют ИПДОТ, является 50% от разницы между высотой перекрытия и высотой балки.

Размещение ИПДОТ в каждой ячейке при большой площади ячейки

При достаточно большой площади ячейки в ячеистом перекрытии дым под ним будет распространяться припотолочными потоками по всей площади этой ячейки, но за ее пределы, ограниченные балками, он не выйдет. При этом диаметр конуса дыма на данной высоте будет меньше ширины самой ячейки. В этом случае возможен контроль с помощью ИПДОТ всего только одной такой ячейки, что приведено на рисунке 3.

Особенности распространения дыма при наличии только продольных или только поперечных балок

При наличии только продольных или поперечных балок дым за счет потолочных потоков будет распространяться продольно между соседними балками, но не сможет так просто их пересекать, если конус дыма не будет охватывать аналогичные смежные с этими балками пространства.

Мелкие ячейки и высокие балки: установка ИПДОТ на нижней плоскости балок

При очень малых размерах ячеек ячеистого перекрытия и большой высоте балок дым в принципе не сможет дойти до установленного на перекрытии ИПДОТ. Температура окружающих такую ячейку балок этому будет максимально препятствовать. Но при этом будут отсутствовать и припотолочные потоки вдоль балок. В этом случае спасти ситуацию могут только ИПДОТы, размещенные на нижней плоскости самих балок (Рис.4). 

Кто-то из проектировщиков предполагает, что объем помещения, где произошло возгорание, когда-нибудь переполнится дымом, и он, как вода или клюквенный кисель, будет перетекать в соседние отсеки, образованные балками, где его и можно будет обнаружить с помощью ИПДОТ или ИПДЛ. 

Происхождение таблиц в СП 5 и СП 484: зарубежные источники и утраченные ограничения

Никаких чудес в жизни не бывает. Таблицы 13.1. и 13.2. из СП5.13130.2009 и таблицы 6.2 и 6.3 из  СП484.1311500.2020 когда-то были взяты из британского стандарта BS 5839-1:2013 или его более раннего издания.

Сейчас в Великобритании помимо стандарта EN 54 часть 14  пользуются и своим национальным стандартом BS 5839-1:2025 «Системы обнаружения пожара и пожарной сигнализации для зданий».

Сначала общие решения. 

Требование однозначное, если балка имеет высоту более 10% от высоты потолочного перекрытия, то это стена.

И тут опять про любое препятствие, которое имеет высоту более 10% от высоты потолка.

А вот теперь можно перейти и к потолочным балкам. И начинается это с ячеистых потолков. 

Обратите внимание, что речь идет всё о том же ячеистом потолке, ячейки в котором имеют достаточно незначительные размеры, а не одновременном нахождении продольных и поперечных балок разной высоты, как это отражено в таблице 6.3 СП 484.1311500.2020.

Первый абзац говорит о том, что в относительно глубокие проемы между балок дым заходить не будет. А вот второй абзац нас отправляет к очень знакомой таблице 6.3 из СП 484.1311500.2020. 

Таблица 1

Высота потолка  Н, м	Максимальное расстояние до ближайшего дымового (теплового) ИП
3,0 и менее	4,5(3,0)
4,0	5,5(4,0)
5,0	6,0(4,5)
6,0 и более	6,6(5,0)

И вот тут выясняется, что расстояния между двумя ближайшими извещателями, никак не связаны с высотой самих балок. Эти балки могут быть хоть почти до пола. При высоте потолка 3 м конус дыма возле потолочного перекрытия будет иметь диаметр 1,2 м, а это значит, при размерах ячеек 1,5 х 1,5 м дым при высоких балках за их пределы не выйдет. И как тогда будет осуществляться контроль за появлением дыма в соседней ячейке, когда следующий соседний ИПДОТ будет размещен аж только через одну ячейку, судя по таблице, на расстоянии 4,5 м от предыдущего ИПДОТа. Ни NFPA-72, ни  EN  54-14 такого не допускают.

Таблица 2

С чего начался этот раздел про балки? С того, что в п. 21.2.11 было написано, что если потолочные препятствия, такие как конструкционные балки, расположенные ниже, чем на 10% от общей высоты потолка, следует рассматривать как стены. И тут же в п.21.2.14 появляются те же балки с неограниченной высотой, т.е. хоть почти до пола, но с длиной секции между балками не более 10,6 м, т.е. от одной стены до другой расстояние не более 10,6 м, и делается заключение, что из одного отсека между балок дым попадет в соседний. 

Это то, что изображено на рисунке 5, и что уже приводилось в первой части данного материала. К примеру, имеем высоту потолочного перекрытия 3,5 м, округляем до целого и получаем 4 м, высота балок 0.5 м, и расстояние между ними 1,5 м. На уровне низа балок диаметр конуса дыма будет составлять 1,2 м. А нормируемое расстояние между соседними ИП составляет 2,8 м. Это позволяет не размещать ИП в каждом втором образованном балками отсеке, что противоречит свойствам дыма.

Так в наших таблицах из сводов правил как не было, так и нет ни слова про то, что в таблице 6.3 речь идет не просто о продольных и поперечных балках, а о ячеистых потолках, что не одно и тоже. Про достаточно близкие расстояния (примерно 1 м или менее от центра к центру) между продольными балками для таблицы 6.2, как это предусматривается в пункте 21.2.14, также у нас ничего нет. Так ничего нет и про ограничения по длине самих отсеков (ячеек), образованных этими балками. Мало того, что сами таблицы в оригинале уже вызывают сомнения, так попав в наши своды правил, пропали все ограничения для этих случаев.

И, главное, нет самого важного  из п.2.1.2.11, что поскольку любая балка, высотой более 10% от высоты потолка, является непреодолимой преградой для припотолочных потоков дыма, то дым в соседние ячейки между балками может попадать только за счет конуса дыма. А вот этому по большей степени противоречат приведенные здесь из BS 5839-1:2013 и в нашем своде правил СП484.1311500.2020 таблицы, с непонятными никому откуда-то взявшимися числовыми значениями.

Почему таблицы из СП 484.1311500.2020 не работают на практике

Бог с ними, с англичанами, если им так это нравится, пусть так и живут, но вся Европа и подавляющая часть мира живет по совершенно другим требованиям. Мы здесь все, начиная с 2009 года и по сегодняшний день, имея дело с потолочными балками с непонятными числовыми значениями, сами себя обманываем, при том, что все прекрасно понимают, что эти таблицы из наших сводов правил не соответствуют действительности. 

В этих наших сводах правил приводится множество всяких численных показателей, о чем было написано в самом начале этого материала. Вопрос, а откуда они взялись? Были ли они хоть как-то проверены в рамках экспериментов, или путем математического расчета и анализа, на которые можно посмотреть. К сожалению, я о таких не знаю.

Конвекционная модель из NFPA-72 опирается на обширный математический аппарат и многолетние натурные испытания, что позволяет проверить обоснованность любых численных показателей. В этой связи хотелось бы лучше понимать методическую базу, на основе которой формировались табличные значения в отечественных сводах правил. К сожалению, в открытых источниках такие расчёты или экспериментальные подтверждения сегодня отсутствуют. Было бы полезно, если бы нормативные документы сопровождались публикациями об исследованиях и/или экспериментах, поясняющими происхождение тех или иных требований и конкретных цифр. Это помогло бы проектировщикам более осознанно применять нормативы, снизило бы количество вопросов и разночтений. На сегодняшний день отсутствие таких пояснений создаёт объективные сложности для добросовестных исполнителей.

Если бы в нашем своде правил СП484.1311500.2020. вопрос размещения дымовых пожарных извещателей был бы изначально привязан к конвекционной модели распространения дыма при возгорании с ее кратким описанием в двух словах, то было бы снято множество вопросов по размещению дымовых извещателей, возникающих практически каждый день у разработчиков проектной документации на системы пожарной сигнализации, в частности и на те, которые были приведены в первой части этого материала. И более того, использование конвекционной модели распространения дыма при принятии решения по размещению ИП позволит проектировщику обосновать своё решение в тех или иных нестандартных ситуациях, все которые сводом правил подчас не предусмотреть. Ведь тот же проектировщик, который не понимает, что он и зачем делает, и тупо соединяет те или иные квадратики, как это прописано в тех или иных требованиях сводов правил, это обычный чертежник, и он по каждому пустяку, где только можно, ищет ответ на свои подчас глупые вопросы. Настоящий проектировщик в своей работе должен глубоко понимать и знать все процессы, которые ему надо реализовать в своей работе. А для этого у него в голове должна быть модель, а может быть и не одна, позволяющая ему всё это понять и использовать это в своей работе. 

В дополнении ко всему здесь написанному, хотелось бы отметить еще один исключительно серьезный момент, также связанный с конвекционной моделью распространения дыма. Это вопрос обнаружения дыма в помещениях с высокими потолочными перекрытиями и атриумами. И описывается он таким интригующим термином, как стратификация. Этот вопрос ни в наших, ни в европейских нормативных документах не описан, только в NFPA -72. А жаль. Но это уже тема совсем другой статьи. Продолжение следует…