способ повышения огнестойкости покрытия и противопожарный проем для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ повышения огнестойкости покрытия здания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и живучести покрытия при пожаре огнеопасного оборудования, в покрытии над зонами с огнеопасным технологическим оборудованием располагают противопожарные проемы для исключения воздействия продуктов горения на несущие конструкции покрытия, причем несущие конструкции покрытия защищают от удаляемых через противопожарный проем продуктов горения огнезащитными экранами, располагаемыми в межферменном пространстве, которые одновременно препятствуют распространению продуктов горения под покрытием за пределы зоны горения оборудования, а противопожарные проемы перекрывают плоским листовым материалом, разрушающимся при температуре 160-180°С, например из поликарбоната.

2. Противопожарный проем в покрытии здания или сооружения для осуществления способа по п.1, характеризующийся тем, что, с целью снижения нагрева конструкций покрытия при пожаре и упрощения конструкции, проем перекрыт плоским листовым материалом, разрушающимся при температуре 160-180°С, например из поликарбоната.

Описание изобретения к патенту

Статистические данные показывают, что количество пожаров в промышленных зданиях равно 5-7% от общего количества пожаров, однако ущерб от них составляет 23-27%. При этом 85% от материального ущерба по промышленным зданиям падает на крупные пожары, число которых не снижается. Анализ пожаров в промышленных зданиях показывает, что около 50% пожаров происходит из-за неисправности электротехнических устройств. (ВНИИИС Госстроя СССР, Серия 4, Промышленные комплексы, здания и сооружения. Обзорная информация. Вып.5. Исследование поведения промышленных зданий в условиях реальных пожаров. М., 1982 г, стр.5, 36.) Такое же положение с крупными пожарами сложилось при эксплуатации тепловых электростанций, где практически ежегодно происходят пожары в главных корпусах, вызванные авариями на турбоагрегатах. При этом происходит возгорание масла из систем охлаждения, быстрый подъем раскаленных продуктов горения к покрытию, растекание их под покрытием по значительной площади здания, нагрев несущих металлических ферм до температуры 600-700°C и масштабное обрушение покрытия. По сведениям авторов, которые принимали участие в расследовании 10 пожаров в главных корпусах крупных тепловых электростанций, следует, что масштабное обрушение покрытий во всех случаях происходит из-за концентрации раскаленных продуктов горения под покрытием машинного отделения.

Однако в настоящее время отсутствуют технические устройства, обеспечивающие эффективное удаление из здания продуктов горения без воздействия на несущие элементы покрытия. Масштабное обрушение покрытий главных корпусов определяется сложной схемой удаления продуктов горения при пожарах на турбоагрегатах, когда поток раскаленных газов заполняет межферменное пространство над горящим оборудованием, растекается под покрытием по длине здания и, частично, направляется к аэрационному фонарю на кровле котельного отделения через помещения деаэраторного отделения. По всему пути движения продуктов горения происходит нагрев и деформация металлических конструкций, возникают вторичные очаги возгорания, например, кабельных трасс. Описанная схема теплового воздействия на конструкции покрытия вытекает из компоновочных решений главных корпусов крупных тепловых электростанций, эксплуатируемых или строящихся в настоящее время. В известных конструкциях главных корпусов предусматривается естественная вентиляция внутренних объемов и удаление избыточного тепла от оборудования и трубопроводов в атмосферу через аэрационный фонарь на кровле котельного отделения при нормальном режиме эксплуатации и удаление дыма - при аварийной ситуации. (Купцов И.П., Иоффе Ю.Р. Проектирование и строительство тепловых электростанций, М., 1985 г, стр.48-50, рис.3.5-3.7.) Способ удаления продуктов горения при пожаре на крупном технологическом оборудовании в главном корпусе тепловой электростанции принят в качестве аналога заявленному способу повышения огнестойкости покрытия.

Известен способ удаления продуктов горения из здания при пожаре за счет устройства на покрытии дымовых люков, которые открываются вручную или автоматически. Эти дымовые люки распределяются равномерно по покрытию вне зависимости от мест расположения источников возгорания и, естественно, потоки раскаленных продуктов горения соприкасаются с несущими конструкциями покрытия, распространяясь под ним в направлении дымовых люков. (Гайдуков Н.С. Пожарная безопасность промышленных зданий, Киев, 1979 г стр.57, 60, рис.6.) Этот способ наиболее близок к заявленному способу повышения огнестойкости покрытия и принят за его прототип. Дымовые люки, применяемые в описанном способе удаления продуктов горения, приняты в качестве аналога заявленному противопожарному проему.

Известно устройство для удаления тепла и дыма из помещения при пожаре, которое устанавливают на покрытии. (Патент США 3731442 от 8.05.1973 г.) Это устройство пирамидальной формы с покрытием элементами коробчатого сечения из синтетических смол, которые разрушаются при тепловом воздействии 211-277°C. Металлический каркас устройства состоит из большого количества различных элементов. Это техническое устройство принято за прототип заявленному противопожарному проему.

Задачей настоящего изобретения является эффективная защита несущих металлоконструкций покрытия от огневого воздействия при крупных пожарах длительностью более чем 1-2 часа для исключения их массового обрушения, а также упрощение конструктивного решения и уменьшение времени автоматического открытия противопожарного проема на покрытии.

Для достижения технического результата предусматривают расположение противопожарных проемов на покрытии таким образом, чтобы исключить воздействие на несущие конструкции покрытия потока высокотемпературных продуктов горения, удаляемых из здания через эти проемы. Сами же фермы, кроме того, защищают огнезащитными экранами, расположенными в межферменном пространстве под покрытием. Огнезащитные экраны между ферм препятствуют распространению продуктов горения под покрытием за пределы очага возгорания. Эффективность огнезащиты обеспечивает простая и надежная конструкция противопожарного проема, которая автоматически открывается при температуре 160-180°C и не дает прогреться несущим металлоконструкциям до критической температуры 600°C, пока продукты горения еще не получили выхода в атмосферу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - схема расположения пожароопасного технологического оборудования, огнезащитных экранов и противопожарных проемов;

на фиг.2 - разрез по 1-1 с элементами огнезащиты покрытия и схемой распространения продуктов горения;

на фиг.3 - разрез по 2-2 по противопожарному проему.

Способ повышения огнестойкости покрытия осуществляют следующим образом:

- при проектировании, реконструкции или эксплуатации промышленного здания с пожароопасным технологическим оборудованием определяется количество и наименование горючих материалов, которые могут гореть при аварии этого оборудования;

- по известным методикам определяется объем продуктов сгорания, время горения и другие параметры, необходимые для расчета площади противопожарного проема, чтобы обеспечить выброс продуктов горения в атмосферу;

- расположение противопожарных проемов 2 на покрытии принимают таким образом, чтобы потоки продуктов горения 6 от места возгорания до места выхода в атмосферу проходили вне несущих конструкций покрытия 3;

- несущие металлоконструкции 3 защищают со стороны удаляемых продуктов горения 6 огнезащитными экранами 5, которые располагают в межферменном пространстве;

- огнезащитные экраны 5 выполняют из легких теплоизоляционных материалов или из профилированных металлических листов, они не дают несущим элементам 3 нагреваться от теплового излучения раскаленных продуктов горения 6 и ограничивают зону распространения их под покрытием только участком с горящим оборудованием.

Работа перечисленных элементов, характеризующих предлагаемый способ повышения огнестойкости покрытия, происходит в автоматическом режиме, без участия персонала объекта, что существенно повышает его эффективность в повышении живучести покрытия при внезапном возгорании крупного технологического оборудования. Так, например, при аварии и возгорании пожароопасного оборудования 4 языки пламени с продуктами горения 6 в течение нескольких минут разрушат покрытие 1 противопожарного проема 2 и выйдут в атмосферу. При таком развитии пожара будет снижено задымление и температурное воздействие на несущие конструкции покрытия, что позволит персоналу и пожарным расчетам приступить к его тушению.

Противопожарный проем включает обрамляющий элемент 2, который выполняют из металлического профиля или из легкого бетона. К верхней части элемента 2 крепят по периметру плоский лист 1 из материала, способного выдержать снеговую нагрузку, но разрушающегося при температуре 160-180°C, например из поликарбоната. Так как нагрузка от заявленного противопожарного проема не превышает нагрузку от любой кровли, которые применяются на промышленных зданиях, то такие проемы могут без ограничения устраиваться в любом месте взамен существующей кровли. При применении элемента покрытия 1 проема из прозрачного поликарбоната будут улучшены условия труда за счет дополнительного освещения рабочей части здания в зоне технологического оборудования в период нормальной эксплуатации.

Применение предложенного способа повышения огнестойкости покрытия и противопожарного проема для его осуществления позволит:

- обеспечить значительное увеличение эксплуатационной надежности и живучести покрытия промышленного здания, сооружения, в котором расположено пожароопасное технологическое оборудование, за счет такого расположения противопожарных проемов на покрытии, чтобы удаление продуктов горения из здания при возгорании оборудования происходило вне несущих конструкций покрытия, а также за счет устройства перед несущими конструкциями огнезащитных экранов, которые препятствуют распространению продуктов горения под покрытием за пределы очага возгорания;

- существенно сократить время воздействия на несущие металлоконструкции продуктов горения за счет автоматического открытия простых и надежных противопожарных проемов уже при температуре 160-180°C и удаления продуктов горения за пределы здания;

- реализовать предложенный способ и противопожарный проем на любом покрытии и при любой стадии состояния объекта: проектирования, строительства, реконструкции или эксплуатации, с затратами, во много раз меньшими, чем ущерб от возможного массового обрушения покрытия и выхода из строя основного оборудования;

- улучшить условия труда за счет дополнительного освещения помещения при использовании в качестве покрытия противопожарных проемов прозрачного материала, например из поликарбоната;

- существенно сократить время на ремонтно-восстановительные работы и стоимость этих работ за счет снижения объемов разрушения строительных конструкций при пожарах.