СПОСОБ И СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВОЗДУХОВОДОВ ОТ ПОЖАРА Российский патент 2000 года по МПК F24F7/00 

Изобретение относится к области защиты специальными покрытиями всех типов металлических вентиляционных воздуховодов от пожара, предохранения их от прогорания, деформаций, обрушения и передачи пламени при воздействии высоких температур в течение заданного по нормам или техническим требованиям промежутка времени, обеспечение требований СНиП 2.01.02-85^* "Противопожарные нормы" и СНиП 2.04.05-91^* "Отопление, вентиляция и кондиционирование".

Отдельные решения по защите строительных конструкций, металлических поверхностей и воздуховодов от пожара при помощи огнезащищающих слоев негорючего теплоизолирующего материала, в основном способы и устройства по их закреплению, приведены в патентах Дании: ДК 158053В, ДК 163835В, E 04 В 1/76, ДК 151820Е, E 04 В 1/94, ДК 136545, E 06 В 5/16, ДК 135387; США: E 04 В 001/94US5811731, 6 E 04 В 2/00US5641368A, 6 F 24 F 11/02US5634847A; WO: 6 E 04 В 1/94N952312; Японии: 5 E 04 В 1/94JP6072465B4; Российской Федерации: 6 E 04 В 1/94, E 04 C 2/24RU2112845C1, E 04 В 1/94 RU2008401C1; Германии: F 24 P 13/14ДЕ19505648C1, E 04 В 11/94ДЕ422923C2; Финляндии: по кл. F 24 F 9-11/00-06.

Технические характеристики волокнистых негорючих материалов приведены в номенклатурном перечне ОАО "Мостермостекло", г. Железнодорожный, Московская область, 1998 г. и в технической информации "Изоляционные покрытия АО "Исовер-Альстром", LVJ50-20362, Финляндия, 1994 г., где в качестве одной из областей применения выпускаемых фирмой теплоизоляционных плит и матов из негорючих волокнистых материалов наряду с другими, рекомендуется монтировать из них огнестойкие изолирующие покрытия на воздуховоды.

Это оказалось наиболее близким техническим решением к изложенному в настоящем изобретении и принято в качестве прототипа. Однако и оно, как и предыдущие, не обладает необходимой комплексностью, системностью проработки. Так в нем не предусмотрено повышенное уплотнение фланцев огнестойкими материалами, имеющее очень большое значение для общей огнестойкости воздуховодов. Крепление матов и плит к воздуховоду не носит регулярной структуры, не связано с притягиванием слоя по характерным линиям прилегания и, следовательно, не обеспечивает полного поджатия огнезащищающего слоя к поверхности воздуховода, создавая возможность локальных перегревов и разрушений вследствие менее равномерного теплораспределения при пожаре.

Рекомендованная в технической информации фирмы-прототипа изобретения плотность волокнистого материала представляется завышенной, что технологически увеличивает содержание в нем связующих веществ и дает повышенное выделение при высокой температуре опасных газов, снижает огнестойкость слоя и максимальную рабочую температуру. Крепление слоя на труднодоступных поверхностях не предусматривается, плотность стыков слоя не регламентируется, структура кроя материала не разработана, уплотнения воздуховодов при проходе через стены и перекрытия специально не предусматриваются и не оговариваются, защита подвесок воздуховодов, траверс и изоляция зауженных пространств не предусматриваются и не оговариваются, усиление воздуховодов дополнительными ребрами жесткости и теплораспределения, предохраняющими воздуховоды от скручивания, вырывов и разрывов при пожаре - фирмой не рекомендуется, фольга расположена между волокнистым слоем и сеткой, что снижает ее теплоотражательные возможности и защиту от прогорания сетки.

То есть описанное в прототипе решение несистемно, оно отображает в общем виде лишь одну из возможных областей применения производимого и рекламируемого фирмой волокнистого минераловатного теплоизоляционного материала.

Указанные недостатки устраняются предлагаемым изобретением - способом и системой защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, состоящими из комплексного ряда однонаправленных технологических операций и системной совокупности конструктивных элементов, каждый из которых в отдельности и все вместе приводят к интегральному повышению эффективности защиты воздуховодов от пожара и повышению степени их огнестойкости, выражающейся в единицах времени в целом.

В способе обеспечивают повышенную плотность и негорючесть фланцевых соединений воздуховодов, осуществляют покрытие воздуховодов и подвесок твердым волокнистым огнезащищающим слоем толщиной, функционально предопределяемой требуемой степенью огнестойкости воздуховода, при этом формируют сплошную, плотную, прочную и равномерно поджатую к поверхности воздуховода и подвесок оболочку, сохраняют и усиливают ее в местах прохода воздуховодов через стены, перекрытия и путем набивки в щелевые пространства близкого примыкания воздуховодов к строительным конструкциям, а внутри воздуховодов в местах пересечения стен и перекрытий и на больших плоскостях устанавливают ребра жесткости и распределения теплоты.

Повышение степени огнестойкости вентиляционных воздуховодов в часах достигается тем, что способ их защиты от пожара предусматривает следующий ряд технологических операций и процессов.

Уплотняют фланцевые соединения воздуховодов негорючими прокладками, поскольку от проникновения горючих газов внутрь воздуховодов через неплотные фланцевые соединения, которые могут возникнуть при обычной плотности и при выгорании обычных прокладок, существенно уменьшается степень огнестойкости воздуховодов. Плотность прессованного прокладочного материала приблизительно в 5-15 раз выше, чем плотность материала, защищающего от пожара поверхность воздуховода. Исходный материал для прокладок - керамическая или минеральная вата, т.е. практически тот же, что и для поверхностного слоя.

Закрепляют слои на воздуховодах и подвесках в единую плотно-прочную оболочку, поджатую к поверхности с помощью регулярно расположенных прижимающих элементов, которые на доступных для монтажа поверхностях имеют игольчатую форму, а на недоступных - жесткую или гибкую, линейную, плоскостную или объемную и играют дополнительную роль теплораспределителей по воздуховоду теплоты, локально поступающей от источника горения в помещении.

При этом глубина местного вдавливания (прогиба) слоя волокнистого материала под прижимающими элементами не превышает 0,1 толщины слоя 5, последовательность слоев, следующих за волокнистыми: сетка и фольга, что обеспечивает укрепление внешним армированием поверхности волокнистого слоя, максимальное теплоотражение и наилучшую внешнюю декоративность. Плотность волокнистого защищающего слоя создают лабиринтными уплотнениями стыков для плит - "взакрой", а для матов - "внахлест", причем игольчатые и линейные элементы закрепления устанавливают равномерно по центру стыков и по площади. По контурным линиям соединения плит и матов и с обеих сторон от преодолеваемых препятствий и от угловых стыков.

В процессе монтажа сохраняют сплошность слоев на выступающих частях фланцев, траверс и подвесок воздуховодов.

Толщину слоя выбирают в зависимости от плотности материала и предопределенного предела огнестойкости воздуховодов, так что, в пределах огнестойкости τ = 0,5-2,5 часа и при исходной физической характеристике материала защищающего слоя: плотность 35-50 кг/м³, коэффициент теплопроводности при 10^oC около 0,034 Вт/мК, а, при 25^oC 0,041-0,044 Вт/мК, толщину слоя δ, мм, описывают с запасом в 20-30% по пределу огнестойкости приближенной эмпирической формулой δ = 50τ, при этом к установке принимают ближайшую величину из номенклатурного ряда выпускаемых плит и матов, и образуют с учетом запаса дискретный ряд рекомендуемых толщин δ, соответствующий нормативным диапазонам огнестойкости.

Заделывают набивкой волокнистым материалом зауженные пространства близкого примыкания поверхностей воздуховодов к строительным конструкциям, сопоставимые по величине с толщиной защищающего от пожара слоя, а также неплотности в проходах воздуховодов через стены и перекрытия пожарного отсека здания, усиливая защищающий слой распушкой возле поверхностей стен и перекрытий дополнительными выкроенными по воздуховоду элементами из волокнистого материала защищающего от пожара слоя.

Устанавливают в местах пересечения стен и перекрытий и на больших плоскостях внутри воздуховодов в процессе их монтажа ребра жесткости и распределения теплоты.

В системе фланцевые соединения уплотнены полосами прессованного керамического или минерального волокнистого материала, а прямоугольные фланцы - дополнительно термостойким герметиком по углам и добавочными стягивающими элементами; смежные плиты и маты состыкованы с лабиринтными уплотнениями и повсеместно поджаты к поверхностям воздуховодов при помощи приваренных шпилек с прижимающими шайбами, а в труднодоступных местах - прижимающими (пригрузочными) элементами, дополнительно закрепленными на доступные стенки воздуховода; укреплена поверхность слоя, стыков и швов сеткой и фольгой, уплотнены зазоры в проходах воздуховодов через стены и перекрытия, а также защищены от пожара плотным слоем негорючего волокнистого материала подвески и зауженные пространства между воздуховодами и строительными конструкциями, внутрь же воздуховодов, кроме того, на пересечениях стен и перекрытий и на плоскостях больших воздуховодов при их монтаже вставлены профилированные ребра жесткости и распределения теплоты.

В системе защиты вентиляционных воздуховодов от пожара для реализации описанного способа фланцевые соединения уплотнены полосами прессованного негорючего материала шириной около 0,3 от высоты профиля фланца и наклеены термостойким клеем на одну из смежных поверхностей фланцевого соединения. Кроме того, для эффективности уплотнения на прямоугольных фланцах установлены дополнительные стягивающие элементы, не менее чем по 1-му на сторону при ее длине (2,5-8) δ, мм, но с расстоянием между ними на каждой стороне не более (2,5-8) δ, мм. По углам прямоугольный фланец до стягивания уплотнен термостойким герметиком.

Шпильки для закрепления и поджатия слоя волокнистого материала изготовлены из оцинкованной или антикоррозийно обработанной стали диаметром (0,02-0,08)δ, а длиной (1,01-1,05) δ и снабжены внешними защитными колпачками, а прижимающие шайбы изготовлены из оцинкованного или антикоррозийно обработанного металла и имеют просечки и центральный выгиб, и их внешний размер составляет (0,25-1) δ с посадочным отверстием диаметром меньше диаметра шпильки. В труднодоступных местах при невозможности проведения монтажных операций по приварке шпилек, укладке с прокалыванием закрепленного на них слоя волокнистого материала к отдельным поверхностям уже смонтированного воздуховода, слой волокнистого материала пригружен или притянут по тем же контурным линиям и плоскостям с вмятием слоя волокнистого материала на глубину не более 0,1 δ, жесткими или гибкими линейными (уголок, швеллер с ограничителями вдавливания), плоскостными или объемными (из сетки или полосы) элементами, а их положение закреплено с помощью дополнительных игольчатых или линейных элементов: шпилек, самонарезающих винтов и тяг на доступных стенках воздуховодов, строительных конструкций или при помощи траверс.

Точки и линии закрепления и поджатия слоя волокнистого материала на воздуховоде при помощи шпилек и прижимающих элементов размечены на прямоугольных воздуховодах симметрично относительно контуров плит рядами с шагом (2,5-8) δ, на расстоянии от оси 0,25 δ от кромки стыкуемых плит, а также по центру каждой полной плиты и по 4-м ее углам с координатами (1,5-3) δ от каждого края.

Лабиринтное уплотнение "взакрой" в виде закройных "четвертей" на плоских сторонах воздуховодов выполнено по высоте смежных плит в среднем на 0,5 δ.
На углах прямоугольных воздуховодов закройная выборка в плитах из волокнистого материала составляет 0,5 δ, а ряды шпилек расположены по ортогональным плоскостям сторон воздуховода на расстоянии (0,5-1) δ от ребра воздуховода в каждую сторону.

Маты из волокнистого негорючего материала для круглых воздуховодов выкроены с учетом формирования их лабиринтного уплотнения "внахлест" с перекрытием стыкуемых полотен матов на величину примерно (2-4) δ, а точки закрепления прижимающих элементов размечены как по оси воздуховодов, так и по его окружности, причем на каждом стыке предусмотрено не менее 1-го ряда, а на каждом воздуховоде - не менее 2-х продольных рядов прижимающих элементов с расстоянием между шпильками по окружности, как правило, (4-8) δ, а в продольных рядах (5-10) δ.
При пересечении препятствий - подвесных траверс и фланцев высотой h, в плитах из волокнистого негорючего материала толщиной δ выбраны пазы глубиной h, но не более 0,5 δ, а при h > 0,5 δ применен обход препятствий всем слоем волокнистого материала без выборки паза, а слой поджат с обеих сторон препятствия рядами прижимающих элементов на расстоянии, как правило, (0,5-1) δ от края пересекаемого препятствия.

Дополнительные ребра жесткости и теплораспределения из профильного металла установлены на каждые (4-10 δ толщины пересекаемого ограждения и на плоскостях прямоугольных воздуховодов при их сечении более (15-20) δ, причем при пересечении перекрытия они фиксированы самонарезающими винтами, либо односторонними заклепками, либо точечной сваркой, либо жесткими связями, в то время как примыкание слоя негорючего материала к пересекаемому ограждению оформлено так, что если величина зазора δ₁ < δ, то он уплотнен путем набивки в него по всему периметру воздуховода измельченного волокнистого негорючего материала с плотным примыканием торцов слоя волокнистого материала к пересекаемому ограждению; если же δ₁ > δ, то узел прохода решен путем установки вертикальных уплотняющих щелевыми уплотнениями брусков, локально усиливающих защищающий от пожара слой. Бруски выкроены из того же негорючего волокнистого материала и поставлены на торец с выступом над основным слоем по поверхности стены не менее чем на (2-4) δ, а зазор внутри стены заполнен укладкой по стенкам воздуховода выкроенных по размерам отрезков негорючего волокнистого слоя с последующей забивкой оставшейся щели мелочью негорючего материала, примыкающие же к вертикальному бруску участки негорючего слоя, образующие с ним щелевое или лабиринтное уплотнение, закреплены на воздуховоде дополнительными поперечными рядами шпилек, отстоящими примерно на величину (0,5-1) δ от торца плиты или мата.

Зауженные щелевые пространства между прямоугольными воздуховодами и строительными конструкциями размером менее δ уплотнены набивкой измельченного негорючего волокнистого материала, а защищающие от пожара слои смежных стенок воздуховода продлены до плотного соприкосновения со строительной конструкцией, для круглого же огнестойкого воздуховода, кроме того, осуществлено плотное его прижатие к строительной конструкции с возможной деформацией мата до 0,5 δ.
Открытые части подвесок воздуховодов защищены от пожара плотной оболочкой из волокнистого негорючего материала толщиной (0,5-1) δ.
Наружная поверхность огнестойкого воздуховода укреплена путем натяжения непосредственно вокруг слоя из волокнистого негорючего материала слоя оцинкованной или коррозийно защищенной, крученой металлической сетки, которая состыкована друг с другом "внахлест" на величину примерно 2 δ, причем прижимающие шайбы установлены после натяжения сетки, а поверх сетки огнестойкий воздуховод обтянут слоем фольги или покрашен.

Способ и система защиты вентиляционных воздуховодов от пожара поясняется чертежами на фиг. 1 - фиг. 16. На фиг. 1 - уплотненное соединение воздуховодов: а) подготовленное к стягиванию фланцевых соединений; б) стянутое прямоугольное фланцевое соединение; в) схема ниппельного соединения круглого воздуховода диаметром d. На фиг. 2 - размещение дополнительных стягивающих элементов на прямоугольных фланцах. На фиг. 3 - прижимающие шайбы на игольчатые элементы закрепления слоя. На фиг. 4 - стыковка и укладка с лабиринтным уплотнением плит из волокнистого негорючего материала на плоских гранях воздуховода прямоугольного сечения. На фиг. 5 - крой, стыковка и укладка с лабиринтным уплотнением плит из негорючего волокнистого материала на углах воздуховодов прямоугольного сечения. На фиг. 6 - выборки пазов в плите из негорючего волокнистого материала при пересечении препятствий: а) пересечение фланцевого соединения (разрез); б) пересечение траверсы подвески воздуховода (разрез); в) пересечение подвесок воздуховода (план). На фиг. 7 - обход препятствий высотой h > 0,5 δ слоем волокнистого негорючего материала а) фланца; б) траверсы; в) подвески. На фиг. 8 - разметка точек закрепления и поджатая плиты волокнистого материала размером aхb на воздуховоде. На фиг. 9 - крой и укладка материалов из негорючего волокнистого материала, а также разметка точек приварки шпилек для круглого воздуховода а) в поперечном сечении; б) по длине воздуховода. На фиг. 10 - установленные ребра жесткости и теплораспределения при пересечении стен и перекрытий и уплотненный проход при величине зазора δ₁ < δ. На фиг. 11 - уплотненный узел прохода при пересечении стен и перекрытий при δ₁ > δ. На фиг. 12 - защита от пожара открытых частей подвесок. На фиг. 13 - уплотненные зауженные пространства между воздуховодами и строительными конструкциями: а) примыкание к перекрытию прямоугольного воздуховода; б) примыкание к перекрытию круглого воздуховода. На фиг. 14 - укрепленная наружная поверхность волокнистого слоя слоями сетки и фольги в сечении по воздуховоду. На фиг. 15 - установленные линейные и объемные прижимающие элементы на труднодоступных поверхностях воздуховодов а) линейный прижимающий (пригрузочный) элемент, фиксированный на дополнительных шпильках; б) линейный прижимающий элемент, притянутый с помощью дополнительной траверсы; в) объемный сетчатый или листовой, или ленточный прижимающий элемент, фиксированный на дополнительных шпильках. На фиг. 16 - конструктивные формы плоскостных прижимающих элементов а) рамная; б) угольниковая; в) установленный угольниковый плоскостной прижимающий элемент.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Способ защиты вентиляционных воздуховодов от пожара состоит из следующих технологических операций.

Уплотняют, как показано на фиг. 1, 2, соединения воздуховодов негорючими прокладками 3, термостойким герметиком 32 и дополнительными стягивающими элементами 5. Огнестойкие прокладочные элементы для фланцевых соединений воздуховодов изготавливают из слоя волокнистого негорючего материала из керамических или минеральных волокон путем его прессования с уменьшением толщины и соответственно с увеличением объемного веса в зависимости от исходной плотности в среднем в 5-15 раз.

Закрепляют слои на воздуховодах и подвесках в единую плотно-прочную оболочку, поджатую к поверхности с помощью регулярно расположенных прижимающих и теплораспределяющих элементов, как показано на фиг. 4, 5, 8, 9. При этом глубина местного вдавливания (прогиба) негорючего волокнистого слоя под прижимающими элементами 7, 8, 23, 27, 28, как правило, не превышает 0,1 δ. Лабиринтные уплотнения формируют для плит - "взакрой" (фиг.4, 5) и для матов - "внахлест" (фиг. 9). Игольчатые и линейные элементы закрепления защищающего от пожара слоя на воздуховодах устанавливают равномерно по площади и по контурным линиям соединений плит и матов и с обеих сторон от преодолеваемых препятствий и от угловых стыков, а также по центру стыков уплотнений "взакрой" и "внахлест".

Укладку слоев для лучшего теплоотражения и повышения тем самым температурного порога начала разрушения огнезащиты, а следовательно, и повышения степени огнестойкости воздуховодов, осуществляют последовательно: волокнистый материал, сетка и фольга, как показано на фиг. 14.

При укладке сохраняют сплошность слоев на выступающих частях препятствий: фланцев, траверс и подвесок воздуховодов, как показано на фиг. 6, 7, причем толщину слоя назначают по функциональной зависимости от предопределенного предела огнестойкости воздуховода при заданной плотности и теплопроводности материала. В пределах огнестойкости воздуховодов τ = 0,5-2,5 часа и при исходной физической характеристике защищающего от пожара волокнистого негорючего материала: плотность 35-50 кг/м³, коэффициент теплопроводности при 10^oC около 0,033 Вт/мК, при 25^oC примерно 0,041- 0,044 Вт/мК, - толщину слоя δ, мм, описывают (с запасом по пределу огнестойкости в 20-30%) приближенной эмпирической функциональной зависимостью δ ≈ 50τ. К установке принимают ближайшую величину из номенклатурного ряда выпускаемых плит или матов и образуют (с учетом запаса, отнесенного к максимальному значению τ) дискретный ряд рекомендуемых толщин δ, каждую из которых предназначают для обслуживания своего диапазона предела огнестойкости, а все установочные размеры для креплений и кроя принимают в зависимости от толщины слоя. Заделывают до плотного состояния набивкой волокнистым материалом зауженные пространства близкого примыкания поверхностей воздуховодов к строительным конструкциям, сопоставимые по величине зазора с толщиной защищающего от пожара слоя, а также заделывают набивкой и щелевыми или комбинированными щелевыми с лабиринтными уплотнениями неплотности в проходах воздуховодов через стены и перекрытия пожарного отсека здания, как это проиллюстрировано на фиг. 11-13.

Кроме того, во избежание быстрого скручивания воздуховодов от воздействия высоких температур при пожаре, изгибов, вырывов воздуховодов из фланцевых соединений, местных вспучиваний и прогаров стенок, внутри воздуховодов на пересечениях стен и перекрытий, а также на больших плоскостях устанавливают ребра жесткости и распределения теплоты из профилированного металла (фиг. 10). Их предусматривают либо при заготовке воздуховодов, либо монтируют по разметке до установки воздуховодов на объекте.

Примеры: При заданной по нормативам степени огнестойкости воздуховодов τ = 1 час и использовании выпускаемых промышленностью плит минераловатных на синтетическом вяжущем П50 с физическими характеристиками по номенклатурному ряду: плотность 35-50 кг/м³), коэффициент теплопроводности при 10^oC ≤ 0,033 Вт/мК, а при 25^oC ≤ 0,042 Вт/мК, толщину слоя, согласно изобретению, следует принять δ = 50•1=50 мм. Подобные плиты контурными типоразмерами aхbх δ, по которым осуществляется крой и разметка установки прижимающих элементов согласно фиг. 8, 1000•500•50 и 1200•600•50 - выпускаются промышленностью.

При τ = 2 часа требуется δ = 50 • 2 = 100 мм, но с учетом имеющегося запаса по τ = 20-30%, слой негорючего волокнистого материала с δ = 100 мм допустимо использовать в диапазоне до τ_max = 2 • 1,25 = 2,5 часа.

Для негорючих прокладок во фланцевых соединениях объемный вес прессованного волокнистого материала составляет по средним величинам, регламентированным в изобретении - способе защиты вентиляционных воздуховодов от пожара
Глубина допустимого вдавливания (прогиба) прижимающими элементами составит согласно "способу" 0,1•50=5 мм. Другие установочные размеры: для закрепления плит на воздуховодах, кроя их соединений, игольчатых прижимающих элементов, установки ребер жесткости - вычисляют также в зависимости от δ = 50 мм, как это указано в настоящем изобретении.

Способ защиты воздуховодов от пожара при воздействии высоких температур и открытого пламени согласно настоящему изобретению заключается в недопущении быстрого чрезмерного локального перегрева металлического воздуховода, ведущего к утрате упругой деформации металла воздуховодов и подвесок, потери формы, прогара, вырова металла воздуховодов из фланцевых соединений.

Предел огнестойкости воздуховодов увеличивают за счет того, что: плотными фланцевыми соединениями не пропускают раскаленные газы в зоне пожара внутрь воздуховода, слоем фольги в начальной стадии пожара отражают теплоту от воздуховода, а в процессе обычной эксплуатации сохраняют теплоизолирующие свойства волокнистого слоя, не пропуская в него пары воды и удерживая осыпавшиеся волокна, слоем металлической сетки армируют от преждевременного осыпания поверхностный слой волокнистого материала и упрочняют его, а также распределяют теплоту от участка воздействия огня на другие участки, снижая локальную температуру, металлическими игольчатыми, линейными или объемными элементами удерживают в постоянно и повсеместно поджатом к воздуховоду состоянии волокнистый негорючий слой, а также распределяют теплоту по всему металлическому воздуховоду за счет естественной высокой теплопроводности металла, снижая локальную температуру волокнистого слоя и металла в зоне горения, внутренними ребрами жесткости и теплораспределения на воздуховодах усиливают сопротивляемость металла и уменьшают локальный перегрев воздуховодов за счет передачи тепла на соседние участки, плотной, малотеплопроводной оболочкой из слоя негорючего волокнистого материала замедляют разогрев металлического воздуховода, а также его подвесок в зоне пожара до разрушения в пределах достижения заданной величины степени огнестойкости. Уплотнениями проходов воздуховодов через ограждающие конструкции, а также уплотнениями фланцев предотвращают передачу огня в соседние помещения. Совокупность технологических приемов предлагаемого "способа" позволяет увеличить предел огнестойкости воздуховодов на время, измеряемое в часах.

Система защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, в которой реализован описанный выше способ, состоит из выполнения комплексной и однотипной для всех пределов огнестойкости совокупности конструктивных решений, которая приводит к обеспечению заданного конкретного предела или диапазона огнестойкости τ.

На воздуховодах 1 (фиг.1) соединения фланцев 2 уплотнены с применением в качестве прокладок полос самоклеющейся ленты из прессованного волокнистого негорючего материала шириной около 0,3 от высоты профиля фланца. До того как фланцы стянуты, на его внутренние углы нанесен термостойкий герметик 32, а на протяжении сторон прямоугольных фланцев к 4-м угловым соединениям добавлены дополнительные стягивающие элементы 5 (фиг. 1a, б). На круглых же воздуховодах, если они соединены при помощи ниппелей 4 (фиг. 1в), по окружности ниппеля с обеих сторон также нанесен термостойкий герметик 32.

Дополнительные стягивающие элементы 5 (фиг. 16, фиг. 2) на прямоугольных фланцах установлены не менее чем по 1-му на сторону при ее длине (2,5-8) δ, но с расстоянием между ними на каждой стороне не более (2,5-8) δ.
Игольчатые элементы для закрепления и поджатия слоя волокнистого материала на доступных поверхностях воздуховодов изготовлены в виде шпилек 7 из оцинкованной стали диаметром (0,02-0,08) δ, а длиной (1,01-1,05) δ и снабжены внешними защитными колпачками 9, а прижимающие шайбы 8 (фиг. 3, 4, 5) изготовлены также из оцинкованной стали и имеют проштампованные просечки и выгиб, а их внешний диаметр составляет около (0,25-1)δ с посадочным отверстием меньше диаметра шпильки.

В труднодоступных местах на верхних, боковых или нижних плоскостях воздуховодов, при невозможности крепления игольчатых элементов к уже смонтированному воздуховоду, слой волокнистого материала вместо закрепления и поджатия игольчатыми элементами пригружен или притянут по тем же контурным линиям и плоскостям с вмятием волокнистого слоя на глубину не более 0,1 δ линейными 23 (фиг. 15а, б), плоскостными (фиг. 16а, б, в) или объемными 27 (фиг. 15в) элементами с ограничителями вмятия 24 (фиг. 15а, б), и их положение закреплено с помощью дополнительных игольчатых или линейных элементов: шпилек 26 или самонарезающих винтов, тяг 25 на доступных стенках воздуховодов, траверс 30, находящихся в основном в пределах контура будущего слоя 31 волокнистого материала, на свободных для последующего монтажа поверхностях, а для забивки зауженного пространства измельченным волокнистым материалом плита волокнистого материала продлена на каркасе 29 (фиг. 15д) до ближайшей ограждающей конструкции 14, 16.

Точки и линии закрепления и поджатая слоя волокнистого материала δ на воздуховоде 1 при помощи шпилек 7 и других прижимающих элементов предварительно размечены на прямоугольных (фиг. 8) воздуховодах симметрично относительно контуров плит по швам рядами с шагом (2,5-8) δ на расстоянии по оси 0,25 δ от кромки стыкуемых плит, а также по центру каждой полной плиты и по 4-м ее углам с координатами (1,5-3) δ от каждого края.

Лабиринтное уплотнение "взакрой" в виде закройных "четвертей" на плоских сторонах воздуховодов выполнено по высоте смежных плит в среднем на 0,5 δ (фиг. 4). На углах прямоугольных воздуховодов линия кроя и углового соединения плит 10 (фиг. 5) построена также с учетом закройной выборки 0,5 δ, чем и сформировано лабиринтное уплотнение, а ряды шпилек расположены по ортогональным плоскостям сторон воздуховода на расстоянии (0,5-01) δ от ребра воздуховода в каждую сторону.

Маты из волокнистого негорючего материала для круглых воздуховодов выкроены с учетом формирования лабиринтного уплотнения "внахлест" (фиг. 9) с перекрытием стыкуемых полотен матов на величину примерно (2-4) δ, а точки закрепления прижимающих элементов размечены как по оси (длине) воздуховодов, так и по его окружности. Причем на каждом стыке предусмотрено не менее 1-го ряда, а на каждом воздуховоде не менее 2-х продольных рядов прижимающих элементов с расстоянием между шпильками по окружности (4-8) δ, а в продольных рядах (5-10) δ.
При пересечении подвесных 15 и крепежных дополнительных траверс 30 и фланцев высотой h, а также вертикальных подвесок 11 (фиг. 6а, б, в) и дополнительных тяг 25 (фиг. 15, 16) в плитах толщиной δ выбраны пазы глубиной h, но не более 0,5 δ, в том числе вертикальные 12 (фиг. 6б) для подвесок. При h>0,5 δ применен обход препятствия всем слоем волокнистого материала (фиг. 7а, б, в) без выборки паза, а слой поджат с обеих сторон рядами прижимающих элементов на расстоянии, как правило, (0,5-1) δ от края пересекаемого препятствия.

Оставшиеся свободные части подвесок защищаются от пожара отдельно толщиной слоя (0,5-1) δ (фиг. 6б, фиг. 12, 13) полностью вплотную от защищающего слоя воздуховодов δ, до перекрытия 14.

Дополнительные ребра жесткости и теплораспределения 17 (фиг. 10 и фиг. 11) при пересечении стен 16 и перекрытий 14 установлены из профильного металла на каждые (4-10) δ толщины пересекаемого ограждения и на плоскостях прямоугольных воздуховодов при их сечении более (15-20) δ, причем при пересечении перекрытия и на плоскостях они фиксированы самонарезающими винтами, либо односторонними заклепками, либо точечной сваркой.

Примыкание же слоя негорючего материала к пересекаемому ограждению оформлено так, что если величины зазора δ₁ < δ (фиг. 10), то он уплотнен путем набивки в него по всему периметру воздуховода измельченного волокнистого негорючего материала 18 с плотным примыканием торцов слоя волокнистого материала к пересекаемому ограждению, если же δ₁ > δ, то узел прохода решен (фиг. 11) формированием щелевых или комбинированных уплотнений путем установки уплотняющих брусков 20, выкроенных и вырезанных из того же негорючего материала, поставленных на торец с выступом над основным слоем по поверхности ограждения не менее (2-4) δ, с пазом до 0,5 δ со стороны основного слоя при комбинированном щелевом и лабиринтном уплотнении, а зазор внутри ограждения заложен укладкой по плоскостям стенок воздуховода выкроенных отрезков негорючего слоя (19) с последующей забивкой оставшейся щели мелочью негорючего материала. Примыкающие же к уплотняющим брускам участки негорючего слоя закреплены на воздуховоде дополнительными поперечными рядами шпилек, отстоящими примерно на величину (0,5-1) δ от торца плиты или мата.

Зауженные щелевые пространства между прямоугольными воздуховодами и строительными конструкциями размером менее δ уплотнены (фиг. 13а) набивкой измельченного волокнистого негорючего материала 18, а защищающие от пожара слои 6 смежных стенок воздуховода продлены до плотного соприкосновения со строительной конструкцией, для круглого же огнестойкого воздуховода (фиг. 13б), кроме того, осуществлено плотное его прижатие к строительной конструкции с возможной деформацией мата до 0,5 δ.
Наружная поверхность огнестойкого воздуховода укреплена (фиг. 14) путем натяжения непосредственно вокруг слоя из волокнистого негорючего материала 6 коррозийно-стойкой (крученой оцинкованной) сетки 21, которая состыкована "внахлест" на величину примерно 2δ, причем прижимающие слои шайбы установлены, как правило, после натяжения сетки, а поверх сетки огнестойкий воздуховод в целом обтянут слоем фольги 22 или окрашен светлой огнестойкой краской.

Работа системы защиты вентиляционных воздуховодов от пожара
Быстрый недопустимый локальный перегрев стенок воздуховода и подвесок, а также передача огня и газов в соседние помещения при возникновении пожара и разогрева окружающих газов предотвращены благодаря системе защиты огнестойкого воздуховода 1 (фиг. 1-16). Перегрев стенок воздуховодов изнутри и передача газов в соседние помещения через воздуховод 1 исключены благодаря усиленному уплотнению фланцевых соединений негорючим прокладочным материалом 3, термостойким герметиком 32, дополнительными стягивающими элементами 5 (фиг. 1, 2).

Перегрев стенок воздуховодов снаружи ограничен трехслойной плотно-прочной оболочкой, повсеместно уплотненной и поджатой к поверхности воздуховодов на доступных местах с помощью шпилек 7 (фиг. 4-7), прижимающих шайб (фиг. 3), а на труднодоступных местах - с помощью линейных 23 (фиг. 15, 16), плоскостных 28 или объемных 27 прижимающих элементов.

Перегрев свободных частей подвесок воздуховодов 11 (фиг. 12) замедлен специальной их изоляцией 13 такой же трехслойной оболочкой, как и воздуховод. Укрыты от непосредственного воздействия огня и газов также траверсы 15 для подвески воздуховодов, а также дополнительные траверсы 30, шпильки 26 и тяги 25 (фиг. 15, 16).

Перегрев стенок воздуховодов, близко примыкающих к строительным конструкциям, где нет возможности смонтировать трехслойную оболочку, исключен благодаря специальной набивке 18 (фиг. 13) и плотному примыканию оболочки соседствующих стенок к строительным конструкциям-перекрытиям и стенам.

Прорыв пламени и раскаленных газов в соседние помещения через неплотности между стенками воздуховода и окрайками отверстия в стене 16 или перекрытии 14 исключен благодаря уплотненным узлам прохода с набивным 18 (фиг. 10), щелевым и лабиринтным уплотнениям с применением отрезков 19 и уплотняющих брусков 20 (фиг.11) из волокнистого негорючего материала. Плотность покрытия из волокнистого негорючего материала на поверхностях воздуховодов достигнута сохранением сплошности слоя: применением лабиринтных уплотнений на стыках (фиг. 4, 5, 9), выборкой пазов или обходом препятствий (фиг. 7) при пересечении фланцев, траверс и подвесок с одновременным поджатием слоя по линиям возле препятствий (фиг. 6, 7, 8, 10, 11).

Прочность и плотность покрытия обеспечены регулярностью структуры поджатия слоя по линиям, плоскостям и поверхностям (фиг. 8, 9) и неразрушающей слой конструкцией прижимающих элементов 7, 8 на фиг. 4, 23-30 на фиг. 15, 16. Все эти элементы выполняют также теплораспределительную функцию, отводя теплоту из зоны перегрева и распределяя ее по воздуховоду. Поверхностная прочность волокнистого слоя достигнута натяжением вокруг него следующего слоя металлической коррозийно защищенной сетки. Предохранение волокнистого слоя от увлажнения в процессе эксплуатации, которое может увеличить его теплопроводность, т.е. нарушить теплозащитные свойства, осуществлено слоем фольги. Одновременно этот слой замедляет разрушение всей огнезащиты, так как служит некоторое время первичной защитой при пожаре, обладая высокой теплоотражательной способностью. Этим же слоем выполнены: санитарно-гигиеническая функция ограничения выпадения обломков волокон из волокнистого слоя и декорирующая функция.

Изобретение относится к области защиты специальными покрытиями всех типов металлических вентиляционных воздуховодов от пожара. Способ защиты вентиляционных воздуховодов от пожара заключается в следующей технологической последовательности: обеспечивают повышенную плотность и негорючесть фланцевых соединений воздуховодов, осуществляют покрытие воздуховодов и подвесок огнезащищающим слоем толщиной, функционально предопределяемой требуемой степенью огнестойкости воздуховода, при этом формируют сплошную плотную, прочную и равномерно поджатую к поверхности воздуховода и подвесок оболочку, сохраняют и усиливают ее в местах прохода воздуховодов через стены, перекрытия и путем набивки в щелевые пространства близкого примыкания воздуховодов к строительным конструкциям, а внутри воздуховодов в местах пересечения стен и перекрытий и на больших плоскостях устанавливают ребра жесткости и распределения теплоты. Фланцевые соединения уплотнены полосами прессованного керамического или минерального волокнистого материала, а прямоугольные фланцы - дополнительно термостойким герметиком по углам и добавочными стягивающими элементами; смежные плиты и маты состыкованы с лабиринтными уплотнениями и повсеместно поджаты к поверхностям воздуховодов при помощи приваренных шпилек с прижимающими шайбами, а в труднодоступных местах прижимающими (пригрузочными) элементами, дополнительно закрепленными на доступные стенки воздуховода; укреплена поверхность слоя, стыков и швов сеткой и фольгой, уплотнены зазоры в проходах воздуховодов через стены и перекрытия, а также защищены от пожара плотным слоем негорючего волокнистого материала подвески и зауженные пространства между воздуховодами и строительными конструкциями, внутрь же воздуховодов, кроме того, на пересечениях стен и перекрытий и на плоскостях больших воздуховодов при их монтаже вставлены профилированные ребра жесткости и распределения теплоты. Изобретение повышает надежность защиты воздуховодов. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Способ защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, включающий покрытие их наружных поверхностей слоями из волокнистого негорючего материала в виде матов или плит, фольги и сетки, отличающийся тем, что уплотняют фланцевые соединения воздуховодов негорючими прокладками, закрепляют слои на воздуховодах и подвесках в единую плотно-прочную оболочку, поджатую к поверхности с помощью регулярно расположенных прижимающих и теплораспределяющих игольчатых, линейных, плоскостных или объемных элементов, при этом укладку волокнистого материала осуществляют с лабиринтным уплотнением последовательно волокнистый материал, сетка и фольга, при укладке сохраняют сплошность слоев на выступающих частях фланцев, траверс и подвесок воздуховодов, причем толщину слоя принимают в зависимости от предопределенного предела огнестойкости воздуховодов для каждых заданных плотности и теплопроводности материала, а все установочные размеры для креплений и кроя материала назначают в зависимости от толщины слоя, и заделывают набивкой волокнистым материалом зауженные пространства близкого примыкания поверхностей воздуховодов к строительным конструкциям, сопоставимые по величине с толщиной волокнистого слоя, а также заделывают набивкой и уплотняющими брусками волокнистого слоя с щелевыми или лабиринтными с щелевыми уплотнениями неплотности в проходах воздуховодов через стены и перекрытия пожарного отсека здания,
кроме того, устанавливают внутри воздуховодов ребра жесткости и распределения теплоты. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в пределах огнестойкости воздуховодов τ = 0,5 - 2,5 ч и при исходной характеристике параметров защищающего от пожара волокнистого негорючего материала по его физическим свойствам: плотность 35 - 50кг/м³, коэффициент теплопроводности при 10^oC около 0,033 Вт/мК, а при 25^oC - примерно 0,041 - 0,044 Вт/мК, толщину слоя волокнистого материала δ, мм, задают с запасом к пределу огнестойкости в 20 - 30% приближенной эмпирической функциональной зависимостью δ = 50τ, при этом к установке принимают равную или ближайшую величину из дискретного номенклатурного ряда выпускаемых промышленностью плит или матов и образуют с учетом указанного запаса (по наибольшему значению τ) дискретный ряд толщин δ, соответствующий нормативным диапазонам огнестойкости, каждую из которых предназначают для обслуживания своего диапазона предела огнестойкости. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что огнестойкие прокладочные элементы для фланцевых соединений воздуховодов изготавливают из слоя волокнистого негорючего материала на основе керамических или минеральных волокон путем его прессования с уменьшением толщины слоя и соответственно с увеличением объемного веса в усредненном диапазоне в 5 - 15 раз. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что глубину местного вдавливания негорючего волокнистого слоя под прижимающими элементами ограничивают пределом 0,1δ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что лабиринтные уплотнения стыков формируют для плит "взакрой", а для матов "внахлест". 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что игольчатые и линейные элементы для закрепления слоя волокнистого материала на воздуховодах устанавливают равномерно по площади и по контурным линиям соединений плит и матов и с обеих сторон от преодолеваемых препятствий, уплотняемых проходов через ограждения от угловых стыков, а также по центрам стыков уплотнений частей слоя "взакрой" и "внахлест". 7. Система защиты вентиляционных воздуховодов от пожара, состоящая из закрепленных на наружных поверхностях слоев из волокнистого негорючего материала в виде матов или плит, фольги и сетки, отличающаяся тем, что фланцевые соединения уплотнены полосами прессованного негорючего волокнистого материала, а прямоугольные фланцы добавочно - термостойким пластичным герметиком по углам и дополнительными стягивающими элементами, круглые же с ниппельными соединениями - термостойким пластичным герметиком по окружности ниппеля, соединения смежных плит волокнистого материала уплотнены лабиринтным уплотнением "взакрой" по ломаной линии в сечении путем выборки в стыкуемых плитах соответствующих друг другу "четвертей", а лабиринтное уплотнение матов осуществлено швом "внахлест", слой волокнистого материала поджат по предусмотренным точкам и линиям: на доступных для монтажа поверхностях металлических, в том числе оцинкованных воздуховодов - при помощи металлических антикоррозийно обработанных шпилек, приваренных контактной сваркой и надетых на них с натягом прижимающих шайб, а на труднодоступных поверхностях - при помощи линейных, плоскостных или объемных прижимающих (пригрузочных) элементов, дополнительно прикрепленных к доступным для монтажа поверхностям воздуховода, строительным конструкциям или траверсам, при этом поверхность слоя, стыков и швов укреплена сеткой и фольгой, проходы воздуховодов через стены и перекрытия уплотнены щелевым или щелевым в сочетании с лабиринтным уплотнением, с уплотняющими брусками и набивкой измельченного волокнистого материала, а также защищены поджатым слоем волокнистого материала подвески, зауженные пространства между воздуховодом и строительными конструкциями защищены набивкой измельченного волокнистого материала, а внутрь воздуховода на пересечениях стен и перекрытий и на плоскостях больших воздуховодов вставлены дополнительные ребра жесткости и теплораспределения из профильного металла, причем все установочные размеры для креплений и кроя негорючего волокнистого материала выполнены в зависимости от толщины слоя волокнистого материала. 8. Система по п.7, отличающаяся тем, что полосы прессованного негорючего материала для фланцевых уплотнений выполнены шириной около 0,3 высоты профиля фланца и наклеены на одну из смежных поверхностей фланцевого соединения термостойким клеем до окончательного стягивания фланца. 9. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительные стягивающие элементы на прямоугольных фланцах установлены не менее чем по одному на сторону при ее длине 2,5 - 8δ, но с расстоянием между ними на каждой стороне не более 2,5 - 8δ.
10. Система по п.7, отличающаяся тем, что шпильки для закрепления и поджатия слоя волокнистого материала изготовлены диаметром ~ 0,02 - 0,08δ, а длиной ~ 1,01 - 1,05δ и снабжены внешними защитными колпачками, а прижимающие шайбы коррозийно стойки, имеют внешний диаметр около 0,25 - 1δ с посадочным отверстием меньше диаметра шпильки. 11. Система по п.7, отличающаяся тем, что в труднодоступных местах на верхних, боковых или нижних плоскостях воздуховодов при невозможности крепления игольчатых элементов к уже смонтированному воздуховоду слой волокнистого материала вместо закрепления и поджатия игольчатыми элементами пригружен или притянут по тем же контурным линиям и плоскостям с вмятием слоя волокнистого материала на глубину не более 0,1δ линейными, плоскостными или объемными прижимающими элементами с ограничителями вмятия, а их положение закреплено с помощью дополнительных игольчатых или линейных элементов: шпилек, самонарезающих винтов и тяг на доступных стенках воздуховодов, дополнительных траверс или элементов строительных конструкций. 12. Система по п.7, отличающаяся тем, что точки и линии закрепления и поджатия волокнистого материала на воздуховоде при помощи шпилек и других прижимающих элементов предварительно размечены на прямоугольных воздуховодах симметрично по швам относительно контуров плит рядами с шагом 2,5 - 8δ на расстоянии по оси 0,25δ от кромки стыкуемых плит, а также по центру каждой полной плиты и по четыре ее углам с координатами 1,5 - 3δ от каждого края. 13. Система по п. 7, отличающаяся тем, что лабиринтное уплотнение "взакрой" в виде закройных "четвертей" на плоских сторонах воздуховодов выполнено по высоте смежных плит взаимно в среднем на 0,5δ
14. Система по п.7, отличающаяся тем, что на углах прямоугольных воздуховодов закройная выборка в плитах из волокнистого материала составляет 0,5δ, а ряды шпилек расположены по ортогональным плоскостям сторон воздуховода на расстоянии 0,5 - 1δ от ребра воздуховода в каждую сторону. 15. Система по п.7, отличающаяся тем, что маты из волокнистого негорючего материала для круглых воздуховодов выкроены с учетом их уплотнения "внахлест" с перекрытием стыкуемых полотен матов на величину примерно 2 - 4δ, а точки закрепления прижимающих элементов размечены как по оси воздуховодов, так и по его окружности, причем на каждом стыке предусмотрено не менее одного ряда, а на каждом воздуховоде - не менее двух продольных рядов прижимающих элементов с расстоянием между шпильками по окружности, как правило, 4 - 8δ, а в продольных рядах 5 - 10δ.
16. Система по п.7, отличающаяся тем, что при пересечении подвесных и дополнительных крепежных траверс и фланцев высотой h, а также вертикальных подвесок в плитах из волокнистого негорючего материала толщиной δ выбраны пазы глубиной h, но не более 0,5δ, а при h > 0,5δ применен обход препятствия всем слоем волокнистого материала без выборки паза, а слой поджат с обеих сторон рядами прижимающих элементов на расстоянии, как правило, 0,5 - 1δ от края пересекаемого препятствия. 17. Система по п.7, отличающаяся тем, что дополнительные ребра жесткости и теплораспределения из профильного металла установлены на каждые 4 - 10δ толщины пересекаемого ограждения и на плоскостях прямоугольных воздуховодов при их сечении более 15 - 20δ, причем при пересечении перекрытия и на плоскостях они фиксированы самонарезающими винтами, либо односторонними заклепками, либо точечной сваркой, в то время как примыкание слоя негорючего материала к пересекаемому ограждению выполнено так, что если величина зазора δ₁<δ, то он уплотнен путем набивки в него по всему периметру воздуховода измельченного волокнистого негорючего материала с плотным примыканием торцов слоя волокнистого материала к пересекаемому ограждению, если же δ₁>δ, то узел прохода образован формированием щелевых или лабиринтных с щелевыми уплотнений путем установки уплотняющих брусков, выкроенных из того же волокнистого материала, поставленных поперечно к основному слою с выступом над ним по поверхности ограждения на величину 2 - 4δ, а зазор внутри ограждения заполнен укладкой по плоскостям стенок воздуховода выкроенных отрезков волокнистого слоя с последующей набивкой оставшейся щели измельченным волокнистым материалом, примыкающие же к уплотняющим брускам волокнистые слои закреплены на воздуховоде дополнительными поперечными рядами шпилек, отстоящими примерно на величину 0,5 - 1δ от торца. 18. Система по п.7, отличающаяся тем, что зауженные щелевые пространства между прямоугольными воздуховодами и строительными конструкциями размером менее δ уплотнены набивкой измельченного волокнистого негорючего материала, а защищающие от пожара слои смежных стенок воздуховода продлены до плотного соприкосновения со строительной конструкцией, для круглого же огнестойкого воздуховода, кроме того, осуществлено плотное его прижатие к строительной конструкции с возможной деформацией слоя мата до 0,5δ.
19. Система по п.7, отличающаяся тем, что открытые части подвесок воздуховодов защищены плотной оболочкой из волокнистого негорючего материала 0,5 - 1δ.
20. Система по п.7, отличающаяся тем, что наружная поверхность огнестойкого воздуховода укреплена путем натяжения непосредственно вокруг слоя из волокнистого негорючего материала слоя коррозийно стойкой металлической сетки, которая состыкована "внахлест" на величину примерно 2δ, причем прижимающие шайбы установлены после натяжения сетки, а поверх сетки огнестойкий воздуховод обтянут слоем фольги или покрашен.