Заполнение проемов в противопожарных преградах

ВСЕМИРНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
УНИВЕРСИТЕТ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ И ИНЖЕНЕРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ



С.В. СОБУРЬ




ЗАПОЛНЕНИЕ ПРОЕМОВ В ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПРЕГРАДАХ

Пожарная безопасность предприятия

Учебно-справочное пособие

2-е издание (с изм., доп.)





Пожарная книга Москва 2006


1

УДК 614.841.345.6
ББК 38.96
С 55


       Серия «Пожарная безопасность предприятия» основана в 1998 году.

       Печатается по решению Ученого Совета Университета Комплексных Систем Безопасности и Инженерного Обеспечения (г. Москва).



       С.В. Собурь
С55 Заполнение проемов в противопожарных преградах: Учебносправочное пособие. — 2-е изд. (с изм.). — М.: Пожарная книга, 2006. —160 с., илл. —Пожарная безопасность предприятия.

       ISBN 5-98629-005-4



       Пособие составлено в соответствии с программой подготовки работников, занятых разработкой мероприятий по обеспечению пожарной безопасности; научно-техническим консультированием и проведением экспертизы организационных и технических решений по обеспечению пожарной безопасности; производством, проведением испытаний, поставкой пожарной техники и огнетушащих средств в части производства, модернизации, проведения испытаний и поставки (реализации) элементов заполнений проемов в противопожарных преградах; очисткой от пожароопасных отложений и пыли огнезадерживающих устройств, воздуховодов и вентиляторов.
       Разработано при помощи электронной библиотеки «Автоматизированная информационно-справочная система нормативных документов по пожарной безопасности (Сборник НСИС ПБ)». — М.: ВНИИПО, 2006.
       Для руководителей предприятий всех форм собственности, инженерно-технических работников отделов охраны труда предприятий, специалистов пожарной охраны, слушателей учебных заведений.


ISBN 5-98629-005-4

УДК 614.841.345.6
ББК 38.96








                        © С.В. Собурь, 2002-2006 © ПожКнига, 2006


2

ВВЕДЕНИЕ


      Пособие продолжает начатое в издании «Пожарная безопасность предприятия. Курс пожарно-технического минимума» освещение раздела заполнения проемов в противопожарных преградах и системах вентиляции.
      Противопожарные преграды применяются для членения зданий и сооружений на пожарные отсеки с целью ограничения развития возможного пожара пределами объема помещения.
      В качестве заполнения проемов в противопожарных преградах применяются различные конструкции окон, дверей, ворот, люков, дымогазонепроницаемых клапанов противопожарных инженерных систем вентиляции зданий и сооружений.
      В Пособии рассматриваются история и перспективы развития конструктивных элементов заполнения проемов в противопожарных преградах, средств и методов испытаний их на огнестойкость, приводится современная номенклатура и технические характеристики различных конструктивных элементов.
      Требования к элементам заполнения проемов в противопожарных преградах приводятся в соответствии с ГОСТ 30247, СНиП 21-01, СНиП 4101-2003, НПБ 239, НПБ 239, НПБ 241, НПБ 250 и ряда других.
      В соответствующих разделах и главах Пособия приводятся требования строительных норм и правил по порядку применения различных типов конструктивных элементов заполнения проемов в противопожарных преградах.
      В последней главе Пособия приведены номенклатура и технические характеристики элементов заполнения противопожарных преград ведущих отечественных производителей.
      2-е издание изменено с введением СНиП 41-01-2003 (постановление Госстроя России от 26 июня 2003 г. № 115), ППБ 01-03 (утверждены приказом МЧС России от 18 июня 2003 г. № 313) и дополнено НПБ 237-97 (введены в действие приказом ГУГПС МВД России от 31.07.1997 г. № 48) в части кабельных проходок.

3

                1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАЩИТЫ ПРОЕМОВ
                В ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ПРЕГРАДАХ




            1.1. Краткая историческая справка


     Проблему защиты проемов в строительных конструкциях зданий и сооружений, без преувеличения, можно отнести к началу зарождения человечества. Именно первобытный человек стал ограждать дверные и оконные проемы своего жилья шкурами диких животных, плетенными из растений щитами и т.п.
     С приходом металлических орудий труда номенклатура изделий из древесины стала шире и, в первую очередь, коснулась строительства. Так, основанный в 754 г. до н. э. Рим сначала строился из дерева. Дома стояли вплотную друг к другу, имели общие стены. Современники называли римские дома факелами из-за частых пожаров [48].
     19 июля 64 г. н.э. в Риме вспыхнул пожар, длившийся восемь дней. Дотла выгорело 10 из 14 районов крупнейшего города мира. С этого момента сенат Рима стал активно вмешиваться в строительство, требуя предельной высоты домов, широких проездов и свободных незастроенных площадей. Была запрещена постройка домов с общими стенами, предписывалось оставлять дворы, а ограждающие конструкции зданий строить из камня. В это время широкое применение для защиты деревянных конструкций находят глина, уксус и их смеси.
     Еще в IV в. до н.э. древние римляне стали применять для борьбы с огнем водные растворы уксусной кислоты. Для этих же целей использовался и раствор квасцов, который употребляли для пропитки деревянных конструкций, используемых при строительстве укреплений. Упоминание об этих растворах встречается в литературе и после (I в. н. э.).
     С изобретением сирийским архитектором Калинником для военных целей «греческого огня» огнезащита деревянных конструкций приобрела новый качественный этап развития. Как известно, состав «греческого огня» включал в себя нефть, смешанную с асфальтом, различные смолы, негашеную известь и другие вещества. Такая смесь при воспламенении не поддавалась тушению обычными средствами. Первыми нашли защиту от этого огня арабы, которые стали обивать борта боевых кораблей свинцовыми листами. Египтяне же покрывали деревянные конструкции защитных фортификаций войлоком, пропитанным уксусом. Кроме того, для предохранения башен от огня их крыши обивали досками, преимущественно пальмовыми или из другого крепкого дерева, поверх досок укладывали толстый слой глины, смешанной

5

со свиной или козьей шерстью.
      Средние и более поздние века не принесли значительных перемен в технике градостроительства. И в этот период основными требованиями были строительство зданий и сооружений из негорючих материалов, применение для защиты проемов дверей и ворот из древесины твердых пород, облицовка деревянных конструкций металлическими листами или пропитка древесины водными растворами квасцов и уксусной кислоты.
      Лишь в начале XX века, с появлением первых пожарно-технических станций и пожарных научных обществ, делу защиты от огня был дан новый импульс.


            1.2. Противопожарные двери, ворота, люки и лазы


      Согласно требованиям одних из первых отечественных противопожарных норм строительного проектирования промышленных предприятий и населенных мест (Н102-54) противопожарные двери предписывалось устанавливать во всех проемах внутренних стен зданий I, II и III степеней огнестойкости, разделяющих помещения, в которых размещены производства, относящиеся по пожарной опасности к категориям А, Б и В [35-42].
      Противопожарная дверь выполнялась из полотнища и устройств для навешивания и закрывания. Для изготовления полотнищ применяли древесину (обычную или огнезащищенную), металл (прокатный и листовой), а также термоизоляционные материалы (асбест, минеральную вату, вымоченный в глиняном растворе войлок). Конструкция полотнища зависила от предъявляемых к двери требований.
      К устройствам для навешивания дверей относились коробки, петли, болты и другие детали.
      Для закрывания противопожарных дверей чаще всего применялись щеколды и замки; использовать для этой цели пружины не рекомендовалось, так как они могли отказать при высокой температуре. Некоторые двери закрывались под действием собственного веса.
      Устройства для навешивания и закрывания дверей нормами не устанавливались, потому что решающего влияния на огнестойкость они не оказывали. Систему навешивания и закрывания выбирали, исходя из назначения дверей и условий их работы.
      Противопожарные двери должны были отвечать определенным требованиям в отношении огнестойкости, возгораемости, внешнего вида и веса.
      В соответствии с противопожарными нормамиН 102-54двери в брандмауэрах и других противопожарных преградах должны были иметь предел огнестойкости не менее 1,5 ч. Все проемы во внутренних стенах зданий I, II

6

Рис. 1.1. Полотнище двери с глухой металлической обшивкой серии Г-850 конструкции Промстройпроект (1950 г.).

и III степеней огнестойкости, разделяющих помещения, в которых размещались производства категорий А, Б и В, защищались противопожарными дверями с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч.
      Противопожарные двери обычно делали трудносгораемыми или несгораемыми. Несгораемые двери применяли в редких случаях поскольку основной материал, используемый для их изготовления, — металл — утрачивал прочность при нагреве и имел высокую теплопроводность.
      Наибольшее распространение получили трудносгораемые двери, изготовленные из древесины и защищенные металлической обшивкой серии Г-850 конструк

ции Промстройпроекта (рис. 1.1). Они почти не деформировались, медленно прогревались при действии огня и поэтому имели достаточно высокий предел огнестойкости.
      Проведенные в 1952-1953 г.г. ЦНИИПО испытания показали, что соответствующим образом изготовленные сгораемые двери могут защищать проем от распространения огня в течение 1 ч, и поэтому применение их в качестве противопожарных возможно.
      Уделялось внимание и внешнему виду дверей. В промышленных и складских зданиях внешний вид противопожарных дверей не имел существенного значения. Здесь решающим показателем при выборе типа дверей являлась их огнестойкость. В административных, общественных и жилых зданиях, за исключением отдельных помещений (например, чердаков), не применялись двери с обшивкой кровельной сталью в замок поскольку неровная поверхность полотнищ с выступающими швами делала невозможной отделку дверей. В этих зданиях применялись двери с гладкой металлической обшивкой и другие конструкции, допускающие любую отделку наружных поверхностей дверных полотнищ.
      Немаловажное значение имел и вес противопожарных дверей, чтобы при необходимости их мог закрыть и открыть вручную один человек. Кроме того, малый вес двери позволял упростить конструкцию устройств для навешивания и закрывания.
      Классификацию противопожарных дверей проводили по следующим показателям: материалу полотнищ, способу закрывания двери, огнестойкости и возгораемости.

7

      По материалу полотнища противопожарные двери делили на три группы: металлические; деревянные с металлической обшивкой; деревянные без металлической обшивки.
      По способу закрывания двери делили на:
      а)       вертикально навешенные (одностворчатые и двустворчатые). Эти двери получили наибольшее распространение благодаря простоте устройства для навешивания и малым габаритам. Их навешивали непосредственно в проеме стены на заделанных в кладку штырях или в дверной коробке;
      б)       раздвижные (однопольные и двупольные). Они подвешивались на роликах к направляющей балке, укрепленной над проемом в стене. При пожаре такие двери закрывали вручную.
      Раздвижные и подьемно-опускные двери, автоматически закрывающиеся при расплавлениилегкоплавкого замка под действием собственного веса, с начала 50-х годов не применяли, исходя из соображений техники безопасности.
      По огнестойкости двери на особые группы не разделялись. Они различались по величине предела огнестойкости.
      В зависимости от возгораемости двери делили на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.
      Методика испытаний противопожарных дверей на огнестойкость. В1947-1948 г.г. в ЦНИИПО были сконструированы специальные установки для испытаний строительных конструкций на огнестойкость. Испытания противопожарных дверей проводились в 1952-1953 г.г. на установке, показанной на рис. 1.2 [36].
      Основными частями установки являлись печь 1 и тележка 2. Печь размерами 3,5х3,3х1,3 м из шамотного кирпича, заключенная в жесткий каркас 3, имела рабочее окно 4 размерами 2,1х2,0 м; она обогревалась четырьмя форсунками 5, установленными у нагревательных каналов 6. Продукты сгорания удалялись черездымоходы 7, входные отверстия которых располагались в нижней зоне огневой камеры. Для контроля за температурой печи в огневой камере устанавливались четыре термопары 8, расположенные в одной плоскости, на расстоянии 150 мм от обогреваемой поверхности испытываемой двери.
      В задней стене печи устраивались смотровые окна 9, через которые велось наблюдение за состоянием двери во время ее испытания.
      На передней части тележки 2 имелась кирпичная стена 10 с проемом, в котором устанавливалась испытываемая противопожарная дверь 11.
      Перед началом огневого испытания тележка подводилась вплотную к печи; при этом стена вместе с установленной в ее проеме дверью закрывала рабочее окно огневой камеры.
      Температурный режим испытательной печи регулировали так, что температура в огневой камере непрерывно поднималась в соответствии со

8

Рис. 1.2. Установка для испытаний дверей на огнестойкость.

стандартной кривой, координаты точек которой определялись нормами Н 102-54: температура печи через 10 мин равнялась 700оС, через 30 мин — 800оС, через 1ч — 900оС и т. д., в зависимости от продолжительности испытания. За температуру печи принимали среднее арифметическое из показаний четырех термопар, установленных в огневой камере. Температуру измеряли через каждые 5 мин в течение первого часа испытаний и через 10 мин в течение последующего времени.
      Кроме регистрации температуры в печи, при испытаниях производили измерение температуры в толще и на поверхностях опытных конструкций дверей. С этой целью в различные точки сечения дверей заранее закладывали термопары.
      Испытание продолжали до наступления предела огнестойкости двери. Этот предел считался достигнутым, если отмечался хотя бы один из следующих признаков:
      а) обрушение двери;
      б) прогрев ее противоположной огню поверхности до 150оС;
      в) прорыв пламени сквозь дверь.
      Величина предела огнестойкости выражалась в часах и определялась как среднее арифметическое из результатов испытаний не менее двух образцов дверей.

9

      Деревянные двери с металлической обшивкой того периода времени показаны на рис. 1.1. Полотнища таких дверей изготовляли из двух или трех слоев просушенных досок толщиной 20-25 мм. Доски каждого слоя располагали под углом к доскам другого слоя. Благодаря этому предупреждалось изменение габаритов полотнища при высыхании древесины и неравномерном изменении размеров досок вдоль и поперек волокон. Между слоями досок в некоторых случаях прокладывали асбестовый картон.
      Полотнища обшивали кровельной сталью толщиной 0,5-0,8 мм по слою термоизоляционного материала, в качестве которого чаще всего применяли вымоченный в глиняном растворе войлок. Обшивку производили в двойной шов (фальц) по вертикали и одинарный шов по горизонтали.
      Глухая обшивка защищала древесину в толщине дверей от соприкосновения с воздухом и тем самым препятствовала ее горению в условиях пожара. Малая теплопроводность древесины и наличие прокладок из асбестового картона обеспечивали медленный прогрев дверного полотна. Термоизоляционный слой предохранял древесину от быстрого нагревания.
      Испытания показали, что такие двери толщиной от 70 до 115 мм имели предел огнестойкости от0,9до1,5ч.Во всех случаях отмечалось, что обшивка на обогреваемых сторонах полотнищ вспучивалась на величину до 15-20 см. Через 10-15 мин после начала испытаний на необогреваемых сторонах дверей начинал выделяться густой дым. Через 40-60 мин (иногда несколько позже) дым внезапно исчезал, и в местах его выделения — у швов обшивки — появлялось пламя. Так как горение не прекращалось, в этот момент наступал предел огнестойкости дверей.
      Но появление пламени снаружи дверей еще не означало, что они полностью утрачивали способность сопротивляться действию огня. К моменту наступления предела огнестойкости дверные полотнища не прогорали; глубина обугливания древесины под обшивкой составляла не более 30-50% суммарной толщины полотнищ, и поэтому температура на их необогреваемых сторонах не превышала 60-90оС. Поэтому огнезащитные возможности дверей оставались неиспользованными, а их предел огнестойкости наступал преждевременно.
      Недостаточная огнестойкость дверей с глухой металлической обшивкой объяснялась тем, что тонкая обшивка дверей и расположенный под нею слой термоизоляционного материала не обеспечивали длительной защиты от действия огня и быстро прогревались до высокой температуры.
      Глухая металлическая обшивка дверей изолировала древесину от доступа воздуха и исключала возможность горения внутри полотнищ. Однако повышение температуры под обшивкой вызывало сухую перегонку древесины; нагреваясь в закрытом объеме без доступа воздуха, она разлагалась, выделяя

10

газообразные продукты. Именно эта не учитываемая особенность оказывала решающее влияние на огнестойкость дверей.
      При повышении температуры на поверхности древесины до 100-130°С (пятая минута испытаний) происходило выделение водяного пара. При дальнейшем повышении температуры начиналось слабое разложение древесины. Наиболее энергичное разложение с выделением больших количеств газообразных и парообразных продуктов начиналось при 270-280оС, т. е. на 1015 минуте испытаний. Затем наступала главная фаза сухой перегонки (температура 280-380оС). При температуре около 500оС выделялась в основном тяжелая смола и завершалось превращение древесины в уголь.
      Процесс сухой перегонки шел непрерывно, но он не захватывал одновременно всей древесины полотнищ. Как показали замеры температуры в слое испытанных образцов дверей, процесс термического разложения происходил в определенной зоне, а остальная масса древесины имела температуру не выше 100оС. По мере превращения древесины в уголь эта зона перемещалась по направлению к необогреваемой стороне полотна.
      Уголь и осадочная смола представляли собой остаток сухой перегонки, а подсмольная вода и неконденсирующиеся газы образовывали парогазовую смесь, занимающую значительный объем. По данным испытаний, выход парогазовой смеси, с учетом поправки на температурное расширение газов, составлял: q = 2,21 м³/кг. Следовательно, для дверей площадью 2,5 м² с полотном из трех слоев сосновых досок общей толщиной 75 мм и весом 103 кг, количество парогазовой смеси равно: Q = 228 м³.
      Принимая, по данным опытов, время полного переугливания древесины под обшивкой двери t = 150 мин, средний секундный выход парогазовой смеси составлял 0,0253 м³/с.
      Под давлением газов, не имеющих свободного выхода наружу, обшивка дверей вспучивалась, ее швы частично раскрывались, и через образующиеся неплотности на обеих сторонах полотнища начинала выделяться горючая парогазовая смесь.
      Деформация обшивки под действием огня приводила к тому, что обычно к 30-40-й минуте, нарушалась плотность прилегания полотнищ к коробке или проему стены. Через зазоры, образующиеся по периметру двери, начинали выбиваться раскаленные газы, которые вызывали воспламенение парогазовой смеси на необогреваемой стороне полотнища. Наблюдались также случаи самовоспламенения парогазовой смеси.
      Таким образом, испытания показали, что процесс сухой перегонки древесины, происходящий под обшивкой дверей при нагреве, приводил к выделению и воспламенению парогазовой смеси на необогреваемой стороне дверей и значительно снижал предел их огнестойкости.

11