Вогнестійкий каркас будівлі

Реферат: UA 70068 U UA 70068 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема до технології виготовлення вогнестійких будівельних конструкцій і може бути використана при спорудженні енергетичних та промислових об'єктів. Відомий пристрій теплового захисту, що включає металеві ємності, заповнені водою, (див. патент РФ № 2376048, МПК Е04В 1/94, А62С 2/06, опубл. 2009). Охолодження об'єкта теплового захисту здійснюється зсередини випаровуванням води. Для зменшення випаровування та, відповідно, збільшення часу утримання температури металу в допустимих межах, в металевій ємності встановлено змійовик, по якому прокачують воду від водогону чи басейну охолодження. До недоліків цього пристрою належить те, що час його функціонування обмежений кількістю води в металевих ємностях, а також те, що для його роботи застосовуються активні засоби зниження температури металу (насоси для прокачування води, причому для початку їх функціонування необхідно подати до них живлення, тобто потрібне втручання людини). Як найбільш близький аналог вибрано вогнестійкий каркас будівлі, що включає металеві трубчасті профілі каркасу, внутрішній об'єм яких частково заповнений водою (див. патент РФ № 2411330, МПК Е04В 1/94, опубл. 2011). Охолодження трубчастих профілів здійснюється зсередини випаровуванням води, яка стікає по внутрішніх порожнинах профілів після її розбризкування в найвищій точці конструкції та витікає з колон через отвори поблизу підлоги будівлі. Конструкції споряджаються температурними датчиками та системою труб для подачі води та розбризкування її всередині трубчастих профілів. У випадку виникнення пожежі за сигналом від датчиків температури автоматично вмикаються насоси для подачі води з наступним її розбризкуванням всередині трубчастих профілів, після чого вона стікає вниз під дією сили гравітації. При цьому за рахунок випаровування води трубчасті профілі охолоджуються зсередини, що має виключити підвищення температури металу вище критичної температури (500 °C для металевих конструкцій, коли конструкція втрачає несучу здатність) і, в підсумку, має виключити обвалення металевих конструкцій каркасу. Цей вогнестійкий каркас є більш досконалим у порівнянні з аналогом, так як для початку його роботи не потрібне втручання людини, тому що подача води при виникненні пожежі здійснюється автоматично. В той же час ефективність та надійність цього пристрою відносно невисокі, тому що зовнішня поверхня трубчастих профілів, а також і їх внутрішня поверхня внаслідок високої теплопровідності сталі швидко прогріваються за рахунок високої густини теплового потоку на поверхні профілів (теплопередача в умовах пожежі здійснюється за рахунок променистого та конвективного теплообміну), що протягом невеликого проміжку часу призведе до виникнення кризи теплообміну та, відповідно, до зростання температури профілів до критичної і вище. Автоматична система розбризкування води може відмовити під час виникнення пожежонебезпечної ситуації внаслідок старіння її складових електронних елементів під час роботи системи в режимі очікування. Даний вогнестійкий каркас належить до активних засобів теплового захисту конструкцій при пожежі. Для його здійснення потрібні насоси для подачі води з відповідним живленням та система автоматичного вмикання подачі води. Цей пристрій є достатньо складним, а застосовуване обладнання потребує кваліфікованих догляду та технічного обслуговування. В основу корисної моделі поставлено задачу створення вогнестійкого каркасу, в якому нова конструкція металевих трубчастих профілів дозволила б забезпечити ефективність, надійність та повну пасивність. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в вогнестійкому каркасі будівлі, що включає металеві трубчасті профілі каркасу, внутрішній об'єм яких частково заповнений водою, згідно з корисною моделлю, трубчасті профілі споряджено трубчастими відводами з утворенням спільних герметизованих внутрішніх порожнин профілів і відводів та із забезпеченням можливості зустрічного руху води і пари у цих порожнинах, відводи встановлено у поглиначі теплоти, а трубчасті профілі зовні покриті шаром вогнезахисного матеріалу. Перераховані ознаки вогнестійкого каркасу будівлі дозволяють за рахунок спорядження трубчастих профілів трубчастими відводами з утворенням спільних герметизованих внутрішніх порожнин профілів і відводів та із забезпеченням можливості зустрічного руху води і пари у цих порожнинах, розміщення відводів у поглиначі теплоти та покриття трубчастих профілів зовні шаром вогнезахисного матеріалу, забезпечити високу ефективність за рахунок можливості відводити значні за величиною теплові потоки при незначних перепадах температур, що притаманно випаровувально-конденсаційним контурам, які утворено в кожній із спільних герметизованих внутрішніх порожнинах профілів і відводів. Висока надійність забезпечується за рахунок того, що кожний утворений випаровувально-конденсаційний контур працює автономно, 1 UA 70068 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 тобто незалежно від інших систем та пристроїв і протягом тривалого часу (не менше 1 години) здатний забезпечити допустиму температуру металевих конструкцій, що утворює значний резерв часу і дозволяє розгорнути роботу активних систем пожежогасіння та ліквідувати пожежу без важких наслідків, які виникають у випадку обвалення несучих металевих конструкцій. Повна пасивність функціонування вогнестійкого каркасу будівлі досягається за рахунок того, що для початку тепловідведення від металевих конструкцій каркасу не потрібне втручання оператора, будь-які управляючі сигнали, живлення, а тільки підведення теплоти до конструкцій при виникнення пожежі. Даний вогнестійкий каркас не потребує технічного обслуговування. Технічна суть пропонованого вогнестійкого каркасу будівлі пояснюється кресленням. На кресленні зображено: поперечний переріз виробничої будівлі, наприклад будівлі машинного залу теплової або атомної станції. Каркас будівлі складається з крайніх колон 1 та центральної колони 2, виготовлених з трубчастих профілів, а саме круглих або овальних в перерізі труб. Колони 1 та 2 з'єднані між собою опорною балкою конструкції або ригелем 3, що також являє собою трубчастий у перерізі профіль. Над центральною колоною 2 розміщено ліхтар 4, що виконує світлоаераційні функції. Підкранові балки 5 встановлені над центром ваги крайніх колон 1, тобто без ексцентриситету, а підкранові балки 6 встановлені на консолях центральної колони 2 з мінімальним ексцентриситетом, тобто так, щоб між виступаючою в сторону центральної колони боковою гранню крана та цією колоною був забезпечений мінімально допустимий зазор. Кінці двоконсольної балки ліхтаря 4 з'єднані з нижче розміщеним ригелем 3 вертикальними підвісками 7 та похилими розтягнутими розкосами 8. Трубчасті профілі, а саме крайні колони 1, центральну колону 2 та ригель 3 споряджені трубчастими відводами 9, 10 та 11 відповідно з утворенням спільної герметизованої внутрішньої порожнини профілів і відводів та із забезпеченням можливості зустрічного руху пари і води. Остання умова виконується при розміщенні відводів з нахилом в сторону профілів, щоб утворюваний у них конденсат повертався в профілі під дією сили тяжіння назустріч потокові пари, яка утворюється в профілях при випаровуванні або кипінні води в умовах пожежі. На профілі 1 та 2 встановлено заглушки 12 з утворенням щільного з'єднання. Частина внутрішньої порожнини профілів 1 і 2 та профілю 3 заповнена водою 13. Відводи споряджено вузлами заповнення та ущільнення 14. Трубчасті профілі 1, 2 та 3 зовні покриті шаром вогнезахисного матеріалу 15 невеликої товщини (до 10 мм, як правило, достатньо лише близько 5 мм), наприклад ОПВ-1 (ТУ 21-25-322-90). Трубчасті відводи 9, 10 та 11 розміщені у поглиначі теплоти, наприклад у атмосферному повітрі. На них встановлені (у випадку вибору як поглинач теплоти атмосферного повітря) ребра 16 для збільшення площі теплообміну. Вогнестійкий каркас будівлі працює наступним чином. У випадку виникнення пожежі на колони 1, 2 та ригель 3 діють потужні променисті та конвекційні потоки. Наявність шару вогнезахисного матеріалу 15 на трубчастих профілях 1, 2 та 3 дозволяє утвореним при реалізації вогнестійкого каркасу будівлі замкнутим випаровувальноконденсаційним контурам всередині спільних внутрішніх порожнин відводів і кожного з профілів розпочати та зберігати безперервний стійкий режим випаровування-конденсації води без досягнення критичних режимів осушування ділянок теплопідведення контурів, роль яких виконують металеві конструкції, за рахунок часткового перевипромінювання (відбиття) теплових потоків від поверхні матеріалу 15 та за рахунок утворення перепаду температури в шарі вогнезахисного матеріалу 15 внаслідок низької теплопровідності цього шару. Вода, випаровуючись або киплячи всередині конструкцій, підтримує їх температуру на допустимому рівні, тобто при температурі, нижчій від критичної для металу конструкцій. Пара за рахунок прихованої теплоти пароутворення переносить всередині спільних внутрішніх порожнин профілів та відводів сприйняті металевими конструкціями теплові потоки на ділянки тепловідведення, роль яких виконують відводи 9, 10 та 11. Тут пара конденсується та передає теплоту до навколишнього атмосферного повітря, що омиває споряджені ребрами 16 зовнішні поверхні відводів 9, 10 та 11. Конденсат повертається самопливом в металеві конструкції та знову перетворюється в них на пару. Для початку функціонування випаровувальноконденсаційних контурів не потрібні будь-які сигнали управління, втручання оператора та підведення живлення, тобто спосіб є повністю пасивним. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Вогнестійкий каркас будівлі, що включає металеві трубчасті профілі каркасу, внутрішній об'єм яких частково заповнений водою, який відрізняється тим, що трубчасті профілі споряджено трубчастими відводами з утворенням спільних герметизованих внутрішніх порожнин профілів і відводів та із забезпеченням можливості зустрічного руху води і пари у цих порожнинах, відводи 2 UA 70068 U встановлено у поглиначі теплоти, а трубчасті профілі зовні покриті шаром вогнезахисного матеріалу. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3