Огнестойкость воздуховодов общеобменной и противодымной вентиляции определяется их способностью сохранять целостность и эксплуатационные свойства в условиях высоких температур. Основными факторами, влияющими на этот показатель, являются теплопроводность материалов, механическая прочность конструкции и устойчивость к химическим изменениям при воздействии открытого огня.
Как отмечает Серков Б.Б. в своем исследовании, воздуховоды, эксплуатируемые в условиях высокотемпературного воздействия, подвергаются значительным термическим нагрузкам, что приводит к их деформации, потере герметичности и разрушению [1]. Особую роль в этом процессе играет термическое расширение металлов и снижение прочностных характеристик под воздействием высокой температуры.
В Российской Федерации требования к огнестойкости воздуховодов определяются нормативными документами, такими как СП 7.13130.2013 и ГОСТ Р 53299-2019. Согласно этим стандартам, воздуховоды классифицируются по пределу огнестойкости, выраженному в минутах (EI 30, EI 60, EI 90, EI 120 и т. д.), где:
- E (целостность) — способность воздуховода предотвращать распространение огня и дыма;
- I (теплоизолирующая способность) — уровень сопротивления передаче тепла через конструкцию.
В исследовании Вислогузова П.А. и Беляева Д.В. подчеркивается, что повышение требований к огнестойкости связано с увеличением этажности зданий и усложнением инженерных систем, что требует разработки новых огнезащитных технологий [2].
Основное различие между этими типами воздуховодов заключается в их функциональном назначении:
- Общеобменные воздуховоды предназначены для циркуляции воздуха и обеспечения комфортного микроклимата в зданиях. Их огнестойкость обусловлена требованиями предотвращения распространения пожара по вентиляционным каналам;
- противодымные воздуховоды являются элементом систем пожарной безопасности и предназначены для удаления дыма в случае пожара. Для них критически важна не только стойкость к огню, но и высокая герметичность, предотвращающая проникновение дыма в соседние помещения.
По данным исследования Кудряшова В.А., огнестойкость противодымных воздуховодов должна быть выше, чем у общеобменных, так как они подвергаются более жестким термическим нагрузкам и должны обеспечивать работоспособность при температуре до 600°C [3].
Современные воздуховоды, используемые в системах общеобменной и противодымной вентиляции, имеют ряд недостатков, которые снижают их огнестойкость. Основной проблемой является использование металла (чаще всего оцинкованной стали) без дополнительной термостойкой защиты. Под воздействием высоких температур (600–1000°C) металл теряет прочность и подвергается деформации, что приводит к нарушению герметичности воздуховода и распространению огня по вентиляционной сети [4].
Дополнительные проблемы связаны с системой крепления воздуховодов. Крепежные элементы, выполненные из стали, также подвержены разрушению при высоких температурах, что может привести к обрушению воздуховодов во время пожара. Как отмечают Вислогузов и Беляев, стандартные воздуховоды, не защищенные огнезащитными покрытиями, теряют целостность в среднем за 30–45 минут при температуре 600°C, что не соответствует нормативным требованиям для эвакуации и пожаротушения [5].
Вопрос сертификации воздуховодов на огнестойкость остается одной из ключевых проблем в обеспечении пожарной безопасности зданий. В настоящее время в России применяется стандарт ГОСТ Р 53299-2019, регламентирующий методику испытаний. Однако существует несколько критических вопросов:
- Несоответствие лабораторных условий реальным пожарам. В ходе испытаний воздуховоды подвергаются воздействию стандартизированного теплового потока, однако в условиях реального пожара возможны неожиданные нагрузки, такие как резкие скачки температуры, механическое воздействие или присутствие агрессивных газов [6];
- различие требований в разных странах. В Европе и США огнестойкость воздуховодов определяется по стандартам EN 1366-1 и UL 555, где требования к испытаниям более жесткие, чем в российских нормах. Например, в европейских испытаниях учитывается не только тепловая стойкость материала, но и устойчивость к механическим нагрузкам при пожаре;
- отсутствие единой методики испытаний для сложных вентиляционных систем. Для воздуховодов, включенных в комплексные системы противопожарной безопасности, не предусмотрены комбинированные испытания, учитывающие взаимодействие с противопожарными клапанами и системами автоматического дымоудаления [7].
Одной из причин медленного внедрения более огнестойких воздуховодов является их высокая стоимость. Использование современных огнезащитных покрытий, таких как вспучивающиеся краски или многослойные термостойкие материалы, значительно увеличивает себестоимость конструкции. Это особенно актуально для объектов с большой протяженностью вентиляционных сетей, таких как торговые центры, высотные жилые здания и промышленные предприятия [8].
Кроме того, сложность монтажа и технического обслуживания также является сдерживающим фактором. Например, применение огнезащитных штукатурок требует точного соблюдения технологии нанесения, иначе покрытие теряет свои защитные свойства. Также важна долговечность таких материалов: со временем защитный слой может разрушаться под воздействием влажности или механических повреждений, что снижает его эффективность.
Как подчеркивают Москаленко и Орлова, необходимо проводить регулярный мониторинг состояния воздуховодов и их огнезащитных покрытий, однако в большинстве зданий отсутствуют системы диагностики, способные в реальном времени отслеживать целостность вентиляционных сетей [9].
Одним из наиболее эффективных способов повышения огнестойкости воздуховодов является использование новых материалов, обладающих повышенной термостойкостью. Современные исследования предлагают несколько перспективных решений:
- Комбинированные материалы. Применение многослойных конструкций, состоящих из металлического каркаса и огнестойкого наполнителя, способно увеличить предел огнестойкости воздуховодов до EI 120 [10];
- огнеупорные покрытия. Вспучивающиеся краски и термостойкие штукатурки способны защитить металл от критического перегрева, замедляя процесс разрушения конструкции. Исследования показали, что покрытие слоем в 3–5 мм позволяет увеличить предел огнестойкости воздуховодов с 30 до 120 минут [11];
- композиционные материалы. Включение в конструкцию воздуховодов материалов на основе кремнийорганических соединений или армированных керамических волокон снижает их теплопроводность и увеличивает устойчивость к огню [12].
Кроме использования новых материалов, важное значение имеют инженерные и конструктивные решения:
- Использование огнестойких соединений. Основной проблемой традиционных воздуховодов является потеря герметичности в местах стыковки. Применение жаропрочных герметиков и термостойких прокладок позволяет сохранять целостность конструкции при температурах до 1000°C [13];
- многослойные воздуховоды. Новые разработки предлагают многослойные воздуховоды, где внутренний слой выполнен из огнестойкого материала, а внешний – из металла. Это позволяет эффективно сопротивляться воздействию огня в течение более длительного времени [14];
- автоматические противопожарные клапаны. Использование систем автоматического блокирования дымоудаления и нагнетания воздуха позволяет локализовать очаги возгорания и предотвращать распространение огня через вентиляционные каналы [15].
Важным направлением в развитии огнестойких воздуховодов является совершенствование методов их испытаний. Современные тенденции включают:
- Компьютерное моделирование. Позволяет прогнозировать поведение воздуховодов в условиях пожара, выявлять слабые места конструкции и разрабатывать оптимальные решения [16];
- ужесточение стандартов испытаний. Введение более строгих методов тестирования, включающих не только температурные испытания, но и механические нагрузки (например, моделирование обрушения строительных конструкций при пожаре) [17];
- комбинированные испытания. Разработка стандартов, включающих комплексные тесты воздуховодов совместно с противопожарными клапанами и системами дымоудаления, позволит обеспечить более точную оценку их эффективности в реальных условиях эксплуатации [18].
Важным направлением повышения огнестойкости вентиляционных систем является внедрение систем автоматического мониторинга состояния воздуховодов. Основные перспективные технологии включают:
- Сенсоры температуры и давления. Встраиваемые датчики позволяют в реальном времени отслеживать изменения температуры и герметичности воздуховодов, предупреждая о возможных повреждениях;
- системы самодиагностики. Современные технологии позволяют интегрировать в воздуховоды микросенсоры, которые фиксируют изменения в структуре материалов и передают информацию в систему управления зданием [19];
- автоматизированные системы пожарной безопасности. Комплексная интеграция вентиляционных систем с противопожарными датчиками и автоматическими заслонками снижает риск распространения огня и дыма по зданиям.
Перспективные направления повышения огнестойкости воздуховодов включают использование новых огнестойких материалов, инженерные решения по усилению конструкции, совершенствование методов испытаний и внедрение автоматизированных систем мониторинга. Современные разработки позволяют повысить предел огнестойкости вентиляционных систем, что критически важно для обеспечения безопасности зданий при пожарах.
Список литературы
1. Серков Б.Б., Солнцев Н.Д. Огнестойкость воздуховодов систем противодымной защиты транспортных тоннелей // Технологии техносферной безопасности. – 2012. – URL: https://agps-2006.narod.ru/ttb/2012-5/01-05-12.ttb.pdf
2. Вислогузов П.А., Беляев Д.В., Ильичев В.В. Испытания на огнестойкость воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования в соответствии с ГОСТ Р 53299-2019 // 2023. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=54069898
3. Кудряшов В.А., Панасик А.С., Коба С.С. Развитие методов обеспечения пожарной безопасности систем общеобменной вентиляции // Вестник гражданской защиты МЧС России. – 2024. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-metodov-obespecheniya-pozharnoy-bezopasnosti-sistem-obscheobmennoy-ventilyatsii
4. Колчев Б.Б., Беляев Д.В. Огнестойкие воздуховоды систем вентиляции и кондиционирования // Мониторинг, моделирование и безопасность систем. – 2016. – URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_26456363_44206979.pdf#page=83
5. Вислогузов П.А., Беляев Д.В., Ильичев В.В. Испытания на огнестойкость воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования в соответствии с ГОСТ Р 53299-2019 // 2023. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=54069898
6. Матвеев К.В., Попова В.В. Противопожарные мероприятия в системе общеобменной вентиляции жилых многоэтажных зданий // Наука и молодежь. – 2022. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49943268
7. Королева Т.И., Ивачев М.А., Матюшин И.Н. Огнезащитная обработка воздуховодов систем дымоудаления // 2020. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44747916
8. Рубинов М. Современные огнезащитные материалы – надежная пожаробезопасность строительных объектов // Пожаровзрывобезопасность. – 2008. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11927169
9. Москаленко А.С. Огнезащита воздуховодов // Технологии современной научной мысли. – 2022. – URL: https://os-russia.com/SBORNIKI/KON-471.pdf#page=262
10. Вислогузов П.А., Беляев Д.В., Ильичев В.В. Испытания на огнестойкость воздуховодов систем вентиляции и кондиционирования в соответствии с ГОСТ Р 53299-2019 // 2023. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=54069898
11. Москаленко А.С. Огнезащита воздуховодов // Технологии современной научной мысли. – 2022. – URL: https://os-russia.com/SBORNIKI/KON-471.pdf#page=262
12. Кривцов Ю.В. Огнезащитная композиция для воздуховодов "ФАЙРЕКС-300" // 2014. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=37794451
13. Орлова С.С., Михеева О.В., Панкова Т.А. Пожарная опасность систем вентиляции // Современные исследования. – 2022. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49460908
14. Колчев Б.Б., Беляев Д.В. Огнестойкие воздуховоды систем вентиляции и кондиционирования // Мониторинг, моделирование и безопасность систем. – 2016. – URL: https://elibrary.ru/download/elibrary_26456363_44206979.pdf#page=83
15. Королева Т.И., Ивачев М.А., Матюшин И.Н. Огнезащитная обработка воздуховодов систем дымоудаления // 2020. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44747916
16. Матвеев К.В., Попова В.В. Противопожарные мероприятия в системе общеобменной вентиляции жилых многоэтажных зданий // Наука и молодежь. – 2022. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49943268
17. Кудряшов В.А., Панасик А.С., Коба С.С. Развитие методов обеспечения пожарной безопасности систем общеобменной вентиляции // Вестник гражданской защиты МЧС России. – 2024. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-metodov-obespecheniya-pozharnoy-bezopasnosti-sistem-obscheobmennoy-ventilyatsii
18. Рубинов М. Современные огнезащитные материалы – надежная пожаробезопасность строительных объектов // Пожаровзрывобезопасность. – 2008. – URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=11927169
Статью подготовил:
Начальник Отдела пожарного контроля ГБУ "ЦЭИИС" Григорьев Д.В.