Применение новых конструктивных материалов для создания огнестойких воздуховодов

Тезисы доклада на конференции ВНИИПО МЧС РФ

Инженерами компании «А+В» (г. Москва) разработана и прошла государственную сертификацию конструкция огнестойкого воздуховода из вермикулитовых плит марки «ЭКОПЛАСТ». Уникальность конструкции состоит прежде всего в том, что воздуховод является самонесущим, т.е. жесткость и несущие свойства воздуховода обеспечивает материал, из которых он сделан. Причем толщина плиты всего 25 мм, что обеспечивает гарантированную огнестойкость воздуховода для вентиляции или системы дымоудаления не менее 150 мин.

Огневые испытания, проведенные во ВНИИПО МЧС РФ, согласно требованиям нормативных документов [2], показали, что для воздуховода сечением 600х900мм превышение предельно допустимых значений температуры на необогреваемой поверхности воздуховода зафиксировано на 152 минуте эксперимента. Целостность же воздуховода к этому времени нарушена не была. При проведении испытания в внутренней полости воздуховода посредством вентсистемы стенда поддерживалось постоянное разрежение, составлявшее 298 Па. Утечки воздуха через вентсистемы стенда составили не более 1,1·10-³ м³/с.

В традиционно применяемых огнестойких воздуховодах, изготовленных из листовой стали, довольно сложной проблемой является их плотность. Плотность воздуховодов является величиной, определяющей массовый расход утечек газов, и влияет на фактическое значение предела огнестойкости воздуховодов, как прямо (по признаку потери плотности), так и косвенно (по признаку потери теплоизолирующей способности), поскольку, чем больше массовый расход газов через неплотности воздуховода на обогреваемом участке, тем выше скорость газов в полости испытываемого образца и тем интенсивнее конвективный теплообмен на необогреваемом участке, что приводит, в конечном итоге, к более высоким темпам прогрева конструкции.

Конструкции узлов соединения сборных элементов огнестойких воздуховодов выполняются, как правило, фланцевыми (из уголка или профилированных специальным образом шин), реже - разъемными (ниппельные соединения). В качестве уплотняющих материалов используются: иглопробивное кремнеземное полотно, шнуры из кремнеземных волокон, минеральный войлок, противопожарные герметики. Основные требования к уплотняющим материалам - негорючесть и отсутствие усадки при нагреве. Конструкции соединений сборных элементов воздуховодов и вид используемых уплотняющих материалов существенным образом влияют на огнестойкость воздуховодов, поскольку от 80 до 95% утечек через неплотности воздуховодов происходит именно за счет фланцев.

В конструкции сборных элементов огнестойкого воздуховода из плит марки ЭКОПЛАСТ используются простые, но очень эффективные (как показывают огневые испытания) соединения сборных элементов с помощью полос ЭКОПЛАСТ, саморезов и высокотемпературного клея. Благодаря этому решению воздуховод относится к классу «П» [1].
Нагрев металлических сборных элементов воздуховодов при испытании на огнестойкость до температур 600-800 °С в совокупности с разрежением (составляющим в соответствии с [2] 300 Па) в полости воздуховода, приводит к значительным деформациям последнего. При этом стенки металлического воздуховода деформируются, и, если не обеспечивается жесткость воздуховода и не принимаются специальные конструктивные решения, которые при разрушении теплоогнезащитного покрытия на обогреваемом участке воздуховода не позволяют нарушаться целостности покрытия в узле прохода через стенку, то возникают значительные щели и свищи (размером до 40-80 мм в ширину и до 500-700 мм в длину), через которые пламя и продукты горения проникают из огневой камеры испытательного стенда наружу, что является признаком достижения конструкцией воздуховода предельного состояния по потере плотности. В разработанных нами огнестойких воздуховодах благодаря жесткости материала и его низкой температурной усадке не требуется применять отдельных конструктивных решений в узлах прохода через стену [3].

Но одино из наиболее главных свойств, которых хотели добиться технологи и конструкторы компании – максимальной технологичности конструкции воздуховода при его монтаже [3]. Основой конструкции являются вермикулитовые плиты «ЭКОПЛАСТ». Главное отличие плит «ЭКОПЛАСТ» от аналогичных других российских и украинских производителей – высокая прочность и стабильность геометрических размеров в процессе хранения и эксплуатации. Обычно производители плит из вермикулита используют в качестве связующего т.н. «жидкое стекло», а плиты прессуют холодным, в лучшем случае полугорячим способом. Общеизвестно, что силикатное вяжущее, даже модернизированное, никогда не меняет своего агрегатного состояния. В результате чего связующее постоянно взаимодействует с молекулами воды из окружающего воздуха.
Кроме того, вермикулит, являющийся великолепным абсорбентом также вносит свою лепту в изменение физических параметров плиты при изменениях влажности помещений, в которых они эксплуатируются. Эти же факторы обуславливают и низкую прочность изделий. Подобных недостатков лишены цементно-силикатные плиты компании «Promat» (Германия). Но эти плиты в большинстве случаев пока еще очень дорогие для участников отечественного рынка, кроме того, для их обработки требуется достаточно мощное и дорогое раскроечное оборудование.

Плиты «ЭКОПЛАСТ» изготавливаются методом горячего прессования на основе специально подобранного минерального связующего, обеспечивающего после окончательной сушки жесткость и гидрофобные свойства. Дополнительно плиты обрабатываются поверхностными гидрофобизаторами. Плотность плит «ЭКОПЛАСТ» находится в пределах 850±5% кг/м³. В результате вес конструкции нашего огнестойкого воздуховода сравним с весом традиционного (из листовой стали с огнезащитным покрытием). Это позволяет, прежде всего, использовать стандартную фурнитуру для их подвеса или крепления к несущим и ограждающим конструкциям. Плиты легко обрабатываются электрическими или ручными режущими инструментами прямо на объекте. Крепление плит между собой осуществляется саморезами с дополнительной склейкой (а также герметизацией) высокотемпературной клеевой мастикой.

В настоящее время специалистами компании проводятся работы по исследованию и испытанию свойств огнестойких воздуховодов в соответствие с [1]. Появление на российском рынке такого нового материала позволяет приступить к решению ряда других проблем обеспечения пожарной безопасности зданий и сооружений таких, как огнестойкие кабельные каналы, огнестойкие подвесные потолки и фальшполы, и многих других.
Особенно актуально применение этих технологий при противопожарной защите высотных зданий и подземных сооружений.

Список литературы

1. СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция, кондиционирование"
2. НПБ 239-97 "Воздуховоды. Метод испытания на огнестойкость"
3. ТРП-15.06 «Технологический регламент по применению плит вермикулитовых ЭКОПЛАСТ

Автор: Генеральный директор ООО"А+В" Сирота Александр Викторович

Все материалы