КРЫШНЫЙ РАДИАЛЬНЫЙ ВЕНТИЛЯТОР ДЫМОУДАЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ Российский патент 2017 года по МПК F24F7/00 

Изобретение относится к устройствам дымоудаления и вытяжной вентиляции с радиальным потоком, а именно к радиальным (центробежным) вентиляторам дымоудаления и вентиляции, устанавливаемым на крышах зданий, и обеспечивающим удаление дыма, газов и воздуха из помещений здания при возникновении пожара или загазованности за счет естественной тяги.

При проектировании систем вентиляции и дымоудаления, основанных на естественной тяге, необходимо учитывать воздействия турбулентного потока воздуха (ветра) на здания и сооружения. Для изучения давления ветра на твердые тела необходимо знать распределение аэродинамических сил по поверхности объектов. Избыточное давление в произвольно выбранном сечении пропорционально скоростному напору. Представленные ниже математические зависимости позволяют определить избыточное давление в точке замера P_i и аэродинамический коэффициент C_v.

;

Аэродинамический коэффициент C_v определяет ту долю скоростного давления, которая переходит в статическое давление на поверхности здания или элементах конструкции. Полученное выражение является основным для оценки аэродинамических характеристик зданий или конструкций. Избыточное давление при этом может быть отрицательным. Значение аэродинамического коэффициента лежит в следующих пределах: (-2)<C_v<1.

Зная аэродинамическую характеристику здания или конструкции в виде спектра распределения аэродинамических коэффициентов на их поверхности при различных направлениях ветрового потока, можно вычислить силы, действующие на ограждающие конструкции здания или элементы конструкции.

Эти исследования необходимы, поскольку скорость ветра является важнейшей величиной, определяющей пуск центробежного крышного вентилятора и его дальнейшую работу. В отличие от вентиляторов-аналогов, начинающих вращение при скорости ветра 1 м/с в рассматриваемом устройстве за счет особой формы лопастей, а также наличия чашек-крыльчаток над вентилятором, создается дополнительный момент вращения, раскручивающий лопасти вентилятора уже при скорости ветра 0,5 м/с.

Большинства существующих радиальных крышных вентиляторов, таких как крышный вентилятор [1], или «Whirlybird» компании «Lomanco Inc» [2] применяются для систем общеобменной естественной вытяжной вентиляции и ввиду некоторых конструктивных особенностей не могут быть использованы в системах дымоудаления. Данное устройство является развитием модели [3], которое не может быть использовано в качестве крышного вентилятора дымоудаления из-за использования в нем шариковых подшипников, без ежегодной смазки они не приспособлены для перемещения газовых сред с температурой 300°С и выше.

Согласно пункту 7.11 [4] для систем вытяжной противодымной вентиляции следует предусматривать: а) вентиляторы различных аэродинамических схем с пределами огнестойкости 0,5 ч/200°С; 0,5 ч/300°С; 1,0 ч/300°С; 2,0 ч/400°С; 1,0 ч/600°С; 1,5 ч/ 600°С в зависимости от расчетной температуры перемещаемых газов и в исполнении, соответствующем категории обслуживаемых помещений.

Температура плавления технического алюминия, из которого изготавливается данный радиальный вентилятор, составляет не менее 628°С, что позволят применять его во всех вышеприведенных в своде правил случаях. На оси вращения вентилятора должны располагаться две фторопластовые втулки, которые позволяют уменьшить трение вращающихся элементов (увеличение срока эксплуатации, в том числе и как вентилятора вытяжных систем вентиляции) и расширить применение данного вентилятора при более высоких температурах.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является эффективное удаление дыма, газов и воздуха из помещений зданий при пожаре или загазованности без потребления электрической энергии при различной скорости ветра.

Поставленная задача решается следующим образом:

- лопасти вентилятора выполняются в виде полых шаровых сегментов, количество которых меняется в зависимости от типоразмера, создающих дополнительную естественную тягу, не только за счет разности плотностей удаляемого дыма, газов, внутреннего и наружного воздуха, но и под воздействием ветровых нагрузок;

- дополнительную тягу создают чашки-лопасти за счет своего вогнутого профиля, которые располагаются на верхней части вентилятора дымоудаления и вентиляции под воздействием ветровых нагрузок;

- применение алюминиевого корпуса и фторопластовых втулок позволяет применять данный вентилятор для удаления дыма и воздуха с температурой до 600°С.

Данный вентилятор является как устройством общеобменной вентиляции, так и вентилятором дымоудаления. Т.е. вне аварийной ситуации данное устройство является вытяжным устройством естественной вентиляции. Во время пожара через данное устройство вместе с воздухом начинает затягиваться дым, который первое время будет терять часть своей теплоты и температуры, передавая ее удаляемому воздуху. Также стоит учесть тот факт, что вентилятор находится на кровле здания и не является герметичным устройством, вследствие чего происходит и внешнее охлаждение наружным воздухом.

Именно в этих случаях и становится возможной кратковременная транспортировка дыма из помещений с температурой даже в 600°С.

Несколько схожий принцип реализован в газовых турбинах, когда температура транспортируемых уходящих газов составляет 1500°С, а температура плавления элементов с ней взаимодействующих (например, лопаток) не превышает 1000°С - это становится возможным за счет особой формы лопаток и их воздушного охлаждения.

На фиг. 1 изображен общий вид крышного радиального вентилятора, на фиг. 2 - вид сбоку в разрезе.

Крышный радиальный вентилятор содержит рабочее колесо 1, имеющее форму полого шарового пояса, которое образовано изогнутыми профилированными лопатками со штампованным профильным бортиком для каплеулавливания 2. Для сохранения данной формы используются внутренние растяжки 3. Нижнее основание рабочего колеса 1 соединено с обечайкой 4, представляющее собой алюминиевый воздуховод толщиной 1 мм. С помощью нее вентилятор крепится к воздуховоду системы дымоудаления и вентиляции.

Рабочее колесо 1 с помощью ступиц 5, снабженных фторопластовыми втулками 6, крепится на вертикальной оси 7, на которой оно вращается. На верхнем основании 8 рабочего колеса 1 вертикально установлены лопасти чашки 9, которые крепятся к радиальным стержням 10 и выступают за шаровой пояс рабочего колеса 1. Количество и размер лопастей 9 зависит от типоразмера вентилятора, в данном случае представлен вентилятор с четырьмя лопастями.

Крышный радиальный вентилятор дымоудаления и вентиляции работает следующим образом. Вентилятор располагается на кровле здания соединенный обечайкой с воздуховодом систем дымоудаления или вентиляции. При срабатывании клапана дымоудаления дым из аварийного помещения поступает в воздуховод дымоудаления и затем в вентилятор, где за счет разности плотностей удаляемого дыма и наружного воздуха и воздействия ветровых нагрузок начинает вращаться рабочее колесо 1. То есть под воздействием принудительной циркуляции возникает перепад давлений между наружной атмосферой и атмосферой аварийного помещения, за счет чего дым и воздух из области повышенного давления (помещение) перетекает в область пониженного давления (внутренний объем вентилятора) и за счет центробежной силы, создаваемой вентилятором, выбрасывается в атмосферу. Создать дополнительную тягу позволяют лопасти-чашки 9 за счет воздействия ветровых нагрузок.

Источники информации

1. Патент РФ №2160393, МПК F04D 17/16, опубл. 10.12.2000 г.

2. Турбинный вентилятор «Whirlybird компании «Lomanco Inc», США. Сайт компании «Lomanco Inc» в Интернете www.lomanco.com, 1997-2006 гг.(прототип).

3. Патент РФ №2415305, МПК F04D 17/06, опубл. 27.03.2011 г.

4. СП 7.13130.2013 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности. [Текст]: ФГУ ВНИИПО МЧС России. - М.: МЧС, 2013.- 20 с.

Изобретение относится к устройствам дымоудаления и вытяжной вентиляции с радиальным потоком, а именно к радиальным (центробежным) вентиляторам дымоудаления и вентиляции, устанавливаемым на крышах зданий и обеспечивающим удаление дыма, газов и воздуха из помещений здания при возникновении пожара или загазованности за счет естественной тяги. Крышный радиальный вентилятор дымоудаления и вентиляции с рабочим колесом, выполненным из изогнутых лопаток в виде полого шарового пояса, вертикальной осью, на которой вращается рабочее колесо, при этом на верхнем основании которого располагают лопасти-чашки из алюминиевого корпуса, а также применяют фторопластовые втулки, что в свою очередь может быть использовано для эффективного удаления дыма и воздуха с температурой до 600°С. 2 ил.

Крышный радиальный вентилятор дымоудаления и вентиляции с рабочим колесом, выполненным из изогнутых лопаток в виде полого шарового пояса, вертикальной осью, на которой вращается рабочее колесо, отличающийся тем, что на верхнем основании которого располагают лопасти-чашки из алюминиевого корпуса, а также применяют фторопластовые втулки, что в свою очередь может быть использовано для эффективного удаления дыма и воздуха с температурой до 600°С.