CC BY-NC
5Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем
Кулягин Иван Александрович
научный сотрудник ООО "НПТ Центр ОКТАЭДР" 344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
И bacsan@list.ru
Белозеров Владимир Валерьевич
кандидат технических наук
доцент, кафедра Автоматизация производственных процессов, Донской государственный технический
университет
344091, Россия, Ростовская область, г. Ростов-На-Дону, ул. Каширская, 24/1, оф 13
И isagraf@mail.ru
Статья из рубрики "Информатика, вычислительная техника и управление"
Аннотация.
В статье представлена модель «превращения» сплит-системы-пожарного извещателя в автоматизированную установку пожаровзрывозащиты квартиры/индивидуального жилого дома. Предлагаемый подход использует аспирационные свойства сплит-системы (прокачивание воздуха помещения, где установлен внутренний блок), что позволяет осуществить раннее обнаружение опасных факторов пожара (дым) и взрыва (утечку бытового газа), при установке во внутреннем блоке дымового пожарного извещателя с GSM модулем, а также датчика, который обнаруживает утечку бытового газа в квартире/индивидуальном доме. Методология «превращения» заключается в установке во внутренний блок сплит-системы термомагнитного сепаратора воздуха (ТМСВ), а на газовую трубу квартиры/индивидуального дома - газового счетчика со встроенным датчиком и электромагнитным клапаном, который перекрывает подачу газа по сигналу встроенного датчика, а также при срабатывании газового датчика во внутреннем блоке сплит-системы. Новизна заключается в том, что при обнаружении опасных факторов пожара и взрыва в квартире или в индивидуальном жилом доме, включается оповещение соответствующих служб и ТМСВ, который удаляет кислород из жилых помещений на улицу, оставляя азот, чем обеспечивается подавление загорания и разбавление взрывоопасной среды.
Ключевые слова: сплит-система, квартиры, автономный пожарный извещатель, жилой сектор, сепаратор воздуха, безопасность, пожарная безопасность,
пожаровзрывозащита, диагностика, утечка бытового газа
DOI:
10.7256/2453-8884.2018.3.27744 Дата направления в редакцию:
22-10-2018
Дата рецензирования:
23-10-2018
Введение
Как следует из представленной ранее модели сплит-системы-пожарного извещателя
(ССПИ) для индивидуальных домов и квартир-Ш, на основе технологии «интеллектуализации безопасности» была осуществлена доработка сплит-системы фирмы
Samsung RAC - AQV 09 12 VBCIN^21, которая включала в себя защиту самого прибора от загорания с помощью модулей термоэлектронной защиты (МТ-1 и МТ-2), а также установку автономного дымового извещателя пожарного (ДИП) с GSM-модемом во внутреннем блоке ССПИ (рис.1), т.е. «превращения» её в аспирационный пожарный извещатель обнаружения опасных факторов пожара (ОФП) и передачи сигнала в
пожарную часть ^^
Рис. 1 - Структурная схема сплит-систем
Для выполнения задач предотвращения и подавления опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), было осуществлено совершенствование модели ССПИ следующим образом:
во-первых, путем установки (рядом с ДИП-GSM: ИП 212-63А-GSM) датчика на бытовой газ, для обнаружения его утечки, с целью перекрытия подачи с помощью электромагнитного клапана на газовой трубе в квартире/индивидуальном доме,
во-вторых, путем подавления загорания или взрывоопасности среды (из-за утечки бытового газа), с помощью инертных газов сепарируемых из воздуха, термомагнитным сепаратором воздуха (ТМСВ), размещаемого во внешнем или внутреннем блоке ССПИ.
Модель обнаружения утечки бытового газа
В соответствии с Техническими регламентами [4,5] и датчики газа, и запорная арматура, электромагнитный клапан в частности, должны быть аттестованы в установленном порядке. Поэтому был выбран газовый счетчик «Гранд^Р1» (рис.2) с электромагнитным клапаном перекрытия газопровода, который предназначен для коммерческого учёта
количества потребляемого природного газа индивидуальными потребителями
Рис. 2 - Газовый счётчик Гранд^Р1
Обмен данными газового счетчика и управление электромагнитным запорным клапаном от внешних устройств осуществляется посредством встроенного GSM-модема или проводами (рис.3) с технологического разъема
Г- __, Гранд-ВР1
Датчик загазованности 1 1
г
^ Вхед
4
1 5
?
г
_1
Рис. 3 - Схема подключения внешнего датчика утечки бытового газа
Однако, как следует из статистики взрывов и пожаров в жилом секторе, их причинами не редко являются утечки бытового газа из внешних газопроводов, путем натекания его в квартиры первых этажей, и последующего взрыва/загорания, от искрообразования в электроустановочных изделиях [3,7]. Поэтому, помимо установки в квартире «Грант^Р1», во внутреннем блоке сплит-системы рядом с ДИП-GSM установлен датчик утечки бытового газа (аналогичный, применяемому в «Грант^Р1») с управлением электромагнитным клапаном от технологического разъема (рис.3).
Модель подавления загорания и взрывоопасности от утечки бытового газа
Известно, что газообразный азот наносит наименьший ущерб электроприборам, книгам, мебели и другим предметам быта при тушении пожаров, поэтому, используя «аспирационные свойства» ССПИ, во внутренний блок сплит-системы встраивается термомагнитный сепаратор воздуха [7-10].
Термомагнитный сепаратор воздуха (ТМСВ) представляет собой трубу, свернутую в спираль (рис.4), на внешней стороне которой установлены постоянные магниты, а на внутренней - вихревые охладители [9,10].
а) б)
Рис. 4 - ТМСВ: а) - единичный виток; б) - сепаратор в сборе
Вдоль канала ТМСВ установлена наноперегородка из пористого алюминия (рис.5), разделяющая его на «парамагнитный» (кислородный подканал) и «диамагнитный» подканалы (с инертными газами - азот, углекислый газ и др.), и препятствующая их обратной диффузии
Рис. 5 - Схема расположения магнитов, воздухоохладителей и наноперегородки
ТМСВ, являющийся генератором инертного газа, базируется на уравнении движения газа (уравнение Эйлера) в магнитном поле, через V - поле вектора скоростей газа, р -давление газа, а - магнитную поляризуемость отдельной молекулы и Н - напряженность магнитного поля [9,10]:
(1)
Подставляя в формулу (1) уравнение состояния идеального газа рУ = NkT , и выражая плотность газа через его давление р = пкТ = р кТ / т , получим выражение для плотности молекул газа в виде распределения Больцмана
(2)
где и = - а Н 2 / 2 - потенциальная энергия отдельной молекулы газа, обладающей пара- или диамагнитными свойствами, находящейся во внешнем неоднородном
магнитном поле.
Кислород является парамагнетиком, поэтому магнитная поляризуемость отдельной молекулы - положительна (+3396-10-6), а остальные атмосферные газы, в т.ч. азот (N2
= -12-10-6) - диамагнетики, у которых магнитная поляризуемость, молекул -отрицательна. Поэтому плотность кислорода увеличивается в области сильного магнитного поля в соответствии с уравнением (2), а плотность азотной компоненты -уменьшается, в зависимости от квадрата напряженности магнитного поля внутри канала сепаратора. Для улучшения отделения кислорода, между «парамагнитным» и «диамагнитным» подканалами поддерживается разность температур с помощью вихревых
воздухоохладителей Азарова [10,11].
Итоговая блок-схема прелагаемой модификации представлена на рис.6, а алгоритм работы - на рис.7.
Рис.6 - Блок-схема ССПИ с предлагаемой доработкой
Рис.7 - Алгоритм обнаружения и подавления пожаровзрывоопасности
Таким образом, применение доработанных предлагаемым образом сплит-систем позволит реализовать раннее обнаружение загорания или утечки бытового газа и подавить их сепарированным из воздуха инертным газом (азотом, углекислым газом и др.) до прибытия «аварийных служб», обеспечивая следующие типы тревожных сигналов и алгоритмы их функционирования:
- звуковые и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения ССПИ (утечка бытового газа, загорание), которые можно отключить кнопкой «сброс оповещения», если кто-то из лиц, находящихся в квартире/индивидуальном доме смог принять меры по ликвидации ОФПВ, при этом SMS-сообщение владельцу защищаемых помещений и управляющей компании будет отправлено в обязательном порядке;
- звуковые и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения ССПИ и передачу SMS-сообщения через GSM-радиомодем с сохранением квитанции его доставки в памяти, при отсутствии через установленный интервал времени «сброса оповещения» (отсутствия лиц в квартире/индивидуальном доме), при утечке бытового газа - в газоаварийную службу, в управляющую компанию и владельцу, а при пожаре - в пожарную охрану, в управляющую компанию и владельцу.
Библиография
1. Кулягин И.А. Модель интеллектуализации сплит-систем для обеспечения пожарной безопасности //Международный студенческий научный вестник - 2017.-№ 5-1/-C. 120-122.
2. Кулягин И.А. Анализ эксплуатационного и пожаробезопасного ресурсов сплит-систем с модулем термоэлектронной защиты - URL: http://www.scienceforum.ru/2018/3129/7692
3. Кулягин И.А. Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем)//Электроника и электротехника.-2018.-№ 1/-C.19-26; DOI: 10.7256/2453-8884.2018.1.25832.
4. Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления (утв. постановлением Правительством РФ 29.10.2010 № 870).
5. Технический регламент о безопасности аппаратов, работающих на газообразном топливе (утв. Пост. Правительством РФ 11.02.2010 № 65).
6. Счетчики газа Гранд-SPI: Руководство по эксплуатации ТУАС.407299.002 РЭ -Ростов н/Д: ООО «Турбулентность Дон», 2015.-24с.
7. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский Н.Е. Прогнозирование, оценка и а на лиз по ж а рной бе з о па с но с ти /по д ре д. Е.И.
Богуславского Е.И. - Ростов н/Д: РГСУ, 2004.-151с.
8. Юдин В.А., Бабуров В.П., Быстров Ю.В., Литвинов Л.В., Белокопытов О.К. Автоматическая установка азотного пожаротушения // Патент РФ № 2041724 от 29.03.1993.
9. Бахматская Л.С., Олейников С.Н., Периков А.В. Синтез аспирационного и термомагнитного методов выделения и подавления пожарно-энергетического вреда в автоматизированную систему обеспечения безопасности жилого сектора // Электроника и электротехника. — 2016.-№ 2.-С.24-30. DOI: 10.7256/24538884.2016.2.20898.
10. Белозеров В.В., Босый С.И. и др. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления // Патент на изобретение RUS 2428242
12.10.2006
11. Азаров А. И. Конструктивно-технологическое совершенствование вихревых воздухоохладителей // Технология машиностроения. - 2004. - N 3. - С. 56-60
