Дом 2010-11, страница 43
Экран П Tn=lOOO°< d. Ts=250°C Древесина (стена) Тс=50°С q=Q-Qrq Te=20°C Рис. 2. Распределение температуры и тепловых потоков при противопожарной защите стены металлическими экранами: Гп — температура поверхности первого экрана; Тс — температура защищаемой поверхности сгораемой стены; Т0 — температура обратной поверхности стены; О — тепловой поток на защитный слой; Q„, Q„, Qc — радиационные тепловые потоки с поверхности первого и промежуточного экранов, а также с защищаемой поверхности сгораемой стены соответственно; qn, q3, Qc — конвективные тепловые потоки вдоль поверхности первого экрана и промежуточного экранов, а также с защищаемой поверхности сгораемой стены соответственно; q — кондуктивный тепловой поток через толщу стены; d3 — размер межэкранного зазора. Воздух пользовать в качестве экрана (рис. 1г). Впрочем, слой асбеста (например, в виде асбоцементной плиты) также целесообразно использовать в качестве защитного экрана. Еще более надёжным (и соответствующм СНиП 2.04.05-91) является комбинированное использование прибитого и экранного листов). Эффективность экранной защиты стены показана на рис. 2. А теперь рассмотрим ситуацию, когда dn (диаметр пятна пламенного воздействия) превышает размеры межэкранных промежутков с!э В этом случае тепловой поток Q огневого воздействия (например, отмножества горелок) нагревает экран «П» точно так же, как и поверхность утеплителя до температуры, к примеру, 1000°С с мощностью 340 кВт/м2. Экран «П» сбрасывает эту поступающую на него энергию инфракрасным излучением Q„ = 160 кВт/м2 — в обе стороны от экрана и конвективным теплопереносом qn = 10 кВт/м2 — с обеих поверхностей листа. В результате на экран «Э» поступает лишь инфракрасное излучение мощностью Q„ = 160 кВт/м2. Поглотив этот поток, экран «Э» перераспределяет его на потоки излучения Q3 = 72 кВт/м2 — в обе стороны и потоки конвективного тепла q3 = 8 кВт/м2 — тоже по обе стороны листа. При этом температура экрана «Э» составит около 780°С. Поверхности же стены достигнет инфракрасный тепловой поток Q3 = 72 кВт/м2, который нагреет поверхность стены до температуры Тс = 560°С, что всё-таки выше температуры самовоспламенения древесины. Таким образом, двух экранов нам не хватает и надо добавить ещё два. В то же время мы видим, что даже два экрана снижают тепловой поток чуть ли не в 5 раз И все же повысить эффективность защиты системы из двух экранов можно. Для этого нужно, чтобы размер зоны огневого воздействия был меньше размеров межэкранных промежутков. Добиться этого — реально, поскольку зазоры между экранами могут достигать 5-10 см Что при этом изменится? Если в рассмотренной выше ситуации поток лучистой энергии распространялся «фронтом» к защищаемой стенке строго в одном направлении, то теперь на экран «Э» будет поступать лучистый поток Qn расходящимися «веером» лучами, «размазываясь» на большую площадь листа. В результате интенсивность излучения снизится, например, в Ю раз, хотя суммарно в расчёте на весь экран останется прежней. А значит на экран «Э» в центре «теплового веера» поступит лучистый поток интенсивностью всего 16 кВт/м2, а не 160 кВт/м2. Как следствие, температура экрана «Э» в самой горячей точке составит уже 250ЛС, а не 780°С. Температура же защищаемой стены не превысит 50°С. Результат, на первый взгляд, — ошеломляющий. Оказывается, можно раскалить газовой горелкой экран «П» до красно-соломенного цвета (с температурой 1000DC в центре пятна), а на небольшом расстоянии от этого пятна — держать руку. Действительно, на практике внешний кожух дважды экранированных печей с хорошо проду ваемыми зазорами может оставаться холодным даже при докрасна раскалённой стенке топливника. Это — неоспоримый факт. Всё тепло, исходящее от стенки топливника в виде лучистой и конвективной энергии, трансформируется в тепловую энергию воздуха, выходящего вверх из межэкранных калориферных промежутков. Внешнего же экрана (кожуха) это тепло практически не достигает. Причём это состояние стабильно — никакого постепенного разогрева кожуха до повышенных температур не происходит и через сутки. Ни массивные стены из кирпича, ни сверхтолстые слои утеплителя не могут заменить по теплопрегражда-ющим свойствам систему экранов: физические механизмы совершенно разные. Очень важно понять, что слой любого материала (кирпича, утеплителя, стали) сопротивляется передаче через него тепла (с разной эффективностью в зависимости от величины коэффициента теплопроводности конкретного материала). Другими словами, утеплитель или массивная стена противодействует прохождению тепла из печи (в стационарном режиме после прогрева). Система же экранов, наоборот, старается забрать в себя побольше любого тепла и трансформировать его в конвективный поток горячего воздуха, направленный вверх (или вентилятором — в сторону). Поэтому в бытовом обиходе нередко говорят, что утеплитель «отражает» тепло (а на самом деле просто не пропускает), а экраны «притягивают», «всасывают» тепло так же, как и холодный непрогре- 46 «Дом» 11/2010 jvww. master-sam. ru |
