CC BY
18Членов А. Н.
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТОЙ ОБЪЕКТОВ
Определены временные критерии функционирования пожарной сигнализации на объектах различного назначения. Рассмотрены новые методы и технические средства, обеспечивающие уменьшение времени обнаружения и сигнализации о пожаре.
Ключевые слова: система пожарной сигнализации, раннее обнаружение пожара, пожарные извещатели.
Chlenov A.
NEW OPPORTUNITIES OF MANAGEMENT OF FIRE-PREVENTION PROTECTION OF OBJECTS
In the article are defined temporary criteria for the operation of fire alarm system at the facilities of various purposes. Also here are considered the new methods and technical facilities, providing reduction the time of detection and alarm about the fire.
Keywords: fire alarm system, early detection of fire, fire detectors.
Система пожарной сигнализации (СПС) определяется в [1] как «совокупность инженерных систем и технических средств, предназначенных для обеспечения автоматического обнаружения пожара за время, необходимое для включения систем оповещения людей о пожаре и других технических средств противопожарной защиты здания, сооружения».
Таким образом, понятие «раннего» обнаружения пожара характеризует период времени обнаружения и сигнализации относительно некоторого предельно допустимого «необходимого» времени, определяемого с учётом возложенной на систему пожарной сигнализации задачи (цели функционирования) по обеспечению безопасности людей и (или) материальных ценностей:
где тОС - время обнаружения и сигнализации; тПД - предельно допустимое время обнаружения и сигнализации.
В [2] в качестве временного критерия обнаружения пожара в защищаемом помещении принимается условие срабатывания пожарных извещателей в момент достижения очагом горения предельно допустимой тепловой мощности. Основные параметры, используемые в расчёте -темп развития возможного пожара; предельно допустимая тепловая мощность очага пожара к моменту его обнаружения ; характеристики пожарных извеща-телей; высота помещения; температура воздуха в помещении до пожара.
При локально размещённой в помещении горючей нагрузке величина ОПД может быть непосредственно задана по справочной литературе, содержащей данные о максимальной тепловой мощности, выделяемой при горении различных материалов (предметов), а также рассчитана по формуле:
Опп = П^ КиО ,
^ПД 'Туд ГН^н'
где п - коэффициент полноты горения (допускается принимать 0,87); КГН - площадь, занимаемая горючей нагрузкой, м2;
уд
тос < тпд,
(1)
удельная массовая скорость выгорания материала, кг/(м2-с); Он - низшая рабочая теплота сгорания материала, кДж/кг.
Выбор типа и размеров расчётного очага пожара производится с учётом заданной величины возможного материального ущерба.
Величина ОПД определяется по значению необходимого времени обнаружения пожара, которое рассматривается в данном случае как критерий выполнения
возложенной на СПС задачи по следующей формуле:
Зпд - к
об'
где Кт - коэффициент, характеризующий температуру изменения тепловой мощности очага пожара, кВт/с2; т"6 - необходимое время обнаружения пожара, с.
Для обеспечения безопасной эвакуации людей из защищаемого помещения эту величину в [3] определяют по формуле:
ьоб
- К (т < - т - т - т ),
б 4 нб с з р/'
где Кб - коэффициент безопасности (допускается принимать равным 0,8); тнб -необходимое время эвакуации людей, с; тс - интервал времени от момента обнаружения пожара до момента сообщения о пожаре, с; тз - интервал времени от момента получения сообщения о пожаре до начала эвакуации людей, с; тр - расчётное время эвакуации людей из защищаемого помещения, с.
Для последующей локализации и ликвидации автоматической установкой пожаротушения (АУПТ) необходимое время обнаружения пожара определяют по формуле:
р ' пд 0,5 ~
где ^ПД - предельно допустимая для эффективного тушения АУПТ площадь очага пожара, м2; V - линейная скорость
распространения пламени по поверхности материала, м/с; тПВ - интервал времени от момента обнаружения пожара до подачи огнетушащего вещества в очаг пожара, с (определяют в соответствии с паспортными данными АУПТ).
Таким образом, максимально допустимое время обнаружения пожара зависит от ряда условий на объекте и характеристик развития пожара, и оно в каждом случае индивидуально. Однако очевидно, что чем лучше выполняется неравенство (1), тем легче потушить пожар и (или) обеспечить безопасную эвакуацию людей.
Временная диаграмма, поясняющая рассмотренные соотношения и сопутствующие им термины, представлена на рисунке 1.
Если неравенство (1) не выполняется, то это - позднее обнаружение пожара. При значительной положительной разнице между тПД и тОС говорят о раннем обнаружении пожара. На современном этапе получил распространение также термин «сверхраннее обнаружение», подразумевающий обнаружение источника зажигания или маломощного очага, когда он ещё не перешёл в быстроразвивающийся пожар. По мнению специалистов, современная сигнализация должна предупреждать возникновение пожара и потому вводится термин «пожаропредупредительная сигнализация» [4].
Значение времени обнаружения и сигнализации тОС в общем случае зависит от:
- выбранного вида, технических параметров первичных средств обнаружения пожара - пожарных извещателей (ПИ)
Сверхраннее обнаружение
Раннее обнаружение
допустимое время обнаружения
Позднее время
обнаружения ->
I с
Рисунок 1. Временные характеристики обнаружения пожара
т
т
СО
СС
г
СО
СС
но
кс
и характеристик их размещения на объекте, определяющих собственно время обнаружения тСО;
- времени сбора и обработки информации от извещателей, принятия решения о наличии пожара, включении средств сигнализации и оповещения, а также формировании команд управления тСС:
т = т + т
1ОС 1СО 1СС'
Для количественного определения времени тОС необходимо иметь начало отсчёта - время начала обнаружения ^НО. В соответствии с нормативными документами, это - момент появления в защищаемом помещении типового очага пожара ТП1-ТП6 [5].
На большинстве объектов пожар в начальной стадии сопровождается выделением газа, появлением дыма, открытого пламени, и только значительно позже -существенным повышением температуры.
Как показывает статистика, в России за последние годы наблюдается рост
N, ед.
140-
Рисунок 2. Динамика количества сертифицированных типов пожарных извещетелей, представленных в России: Щ — дымовые; Ц-тепловые; □ - извещатели пламени
производства и продаж дымовых пожарных извещателей (ДПИ) и извещателей пламени, а тепловых извещателей - сокращается [6] (рис. 2).
Рассмотрим, как добиваются снижения времени обнаружения тСО точечными ДПИ. Регулирование порога срабатывания в пределах допустимых нормативными документами значений позволяет почти в три раза уменьшить время обнаружения. При этом сохранение высокой помехозащищённости достигается формированием предварительного сигнала «Внимание». На практике разница во времени между сигналами «Внимание» и «Пожар» может достигать нескольких десятков минут. Данного времени может хватить на ликвидацию пожароопасной ситуации даже без привлечения средств пожарной автоматики и пожарных.
Ещё одним направлением является применение в оптической системе ДПИ лазеров с повышенной мощностью излучения и коротковолновых «ультрафиолетовых» излучателей и приёмников, что позволяет обнаружить небольшую концентрацию частиц дыма размерами в единицы микрон, то есть гораздо раньше, чем обычные ДПИ, использующие инфракрасный диапазон спектра.
Наиболее распространёнными горючими веществами и материалами, как на производстве, так и в быту, являются органические соединения. Основными газами, образующимися при их сгорании, являются углекислый газ (СО2), угарный газ (СО), водород (Н). Для обнаружения газа широко применяются комбинированные «мультикритериальные» ПИ (рис. 3).
Извещатель контролирует четыре параметра окружающей среды: изменение концентрации дыма, изменение температуры, выделение угарного газа СО и уровень инфракрасного излучения Анализ аналоговой информации одновременно по всем четырём каналам с использованием теории распознавания образов позволяет максимально уменьшить ложные срабатывания при высокой
Рисунок 3. Конструкция «мультикритериального» пожарного извещателя
достоверности определения возгорания на ранней стадии. Алгоритм принятия решения о формировании сигналов «Внимание» и «Пожар» адаптируется к конкретным условиям окружающей среды.
Применение таких извещателей, обнаруживающих пожар по появлению трёх и более сопутствующих факторов, даёт существенный выигрыш по времени обнаружения. На Западе, в отличие от России, наблюдается существенный (10-15 % в год) рост производства таких извещателей, которые одинаково эффективно обнаруживают все типовые очаги пожара.
Линейные дымовые извещатели применяются для защиты объектов, имеющих большие площади и сложную пространственную форму (торговые центры, галереи и производственные цеха). Недавно появились новые многолучевые двухспект-ральные дымовые извещатели, которые позволяют разнести приёмники по нескольким пространственным осям (рис. 4).
Каждый излучатель извещателя формирует два световых луча - ультрафиолетовый и инфракрасный, которые поступают на приёмник для последующего анализа мощности лучей после их прохождения через контролируемое воздушное пространство. При появлении в воздухе частиц дыма ультрафиолетовая составляющая сигнала ослабляется значительно сильнее, чем инфракрасная,
Рисунок 4. Многолучевые двухспектральные дымовые извещатели
благодаря чему линейные дымовые извещатели обнаруживают возгорание на раннем этапе, не реагируя при этом на характерные помехи.
Быстро обретают популярность аспирационные дымовые извещатели: в настоящее время их доля в Европе составляет более 7 %. Их особенность -в устройстве принудительного отбора воздуха, основным элементом которого является заборная трубка (трубки) с отверстиями, размещаемая на защищаемом объекте. Одно из главных преимуществ такой конструкции - уменьшение времени обнаружения пожара за счёт ускоренного «транспортирования».
Для некоторых серийно выпускаемых извещателей при длине заборной трубки 75 м максимальное время транспортирования при типовых испытаниях составляет 24 с, а максимальное время обнаружения с учётом транспортирования - 34 с, то есть более чем в 3 раза меньше, чем для лучших образцов точечных дымовых извещателей.
По данным натурных испытаний, проводимых в помещении высотного склада, только через 2 минуты после того, как аспирационный ДПИ первым обнаружил пожар на его начальной стадии, сработал линейный дымовой извещатель, а ещё через 3 минуты - точечный оптико-электронный дымовой извещатель [7].
п в'
Рисунок 5. Извещатель пожарный пламени с функциями видеоконтроля
Световые извещатели пламени имеют существенное преимущество по времени обнаружения, так как для них не требуется «транспортирование» обнаруживаемого фактора. К сожалению, сам обнаруживаемый фактор - открытое пламя -может появиться гораздо позже, чем дым. Часты также ложные срабатывания, связанные с деятельностью людей и природными явлениями. Примером таких извещателей может служить извеща-тель пожарный пламени с функциями видеоконтроля (рис. 5). Он использует анализ излучения пламени в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах в сочетании с многоступенчатой цифровой обработкой сигнала.
В последние годы повышенный интерес специалистов вызывают возможности обнаружения пожара в видимой части спектра с использованием технических средств видеонаблюдения [8]. При этом могут использоваться информационные характеристики как пожара, так и предшествующие ему признаки аварийной ситуации: наличие пламени, задымлённость, обрушение строительных конструкций и др. Применение сложной алгоритмической обработки видеосигнала позволяет построить детекторы пожара, кото-
рые могут использоваться как в системе видеонаблюдения, так и непосредственно в системе пожарной сигнализации.
При достигнутых значительных результатах по уменьшению собственного времени обнаружения тСО необходимо пропорциональное снижение времени сбора и обработки информации от из-вещателей и формирования команд управления тСС. Рациональным походом для этого является модульное построение системы пожарной сигнализации с применением быстродействующих каналов связи [5, 6]. В части способов сбора и обработки сигналов извещателей признанным лидером считаются адресно-аналоговые системы, которые имеют преимущества по сравнению с дискретными. Это объясняется тем, что в таких системах приёмно-контрольный прибор, располагая текущей информацией о значениях контролируемого параметра в любом месте защищаемого объекта, может принимать решение о наличии пожара, основываясь на сигналах от нескольких извещателей, расположенных в одной зоне. Это обеспечивает наиболее раннее обнаружение пожара при низкой вероятности ложных тревог. Выигрыш во времени обнаружения в зависимости от условий применения и выбора технических средств может быть значительным.
Сделаем основные выводы.
1. Понятия сверхраннего, раннего, позднего обнаружения пожара характеризуют период времени обнаружения и оповещения о нём относительно «необходимого» времени, определяемого требованиями к системе по обеспечению безопасности.
2. Время обнаружения и сигнализации определяется характеристиками и условиями применения пожарных из-вещателей, а также параметрами средств сбора и обработки информации от изве-щателей для принятия решения о наличии пожара, включении средств сигнализации и оповещения, а также формировании команд управления.
3. В последние годы достигнут существенный прогресс в технике противопожарной защиты, позволяющий ставить вопрос о формировании технических
систем «пожаропредупредительной» сигнализации, обнаруживающих источник зажигания или маломощный очаг до его перехода в быстроразвивающийся пожар.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон РФ от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Пивоваров В. В. и др. Средства пожарной автоматики. Выбор типа. Рекомендации. - М., 2004.
3. Бабуров В. П., Бабурин В. В., Фомин В. А. Технические средства систем охранной и пожарной сигнализации. Ч. 2: Технические средства систем пожарной сигнализации. - М., 2010.
4. Шаровар Ф. И. Новые технологии приёмно-контрольных приборов и систем адресной пожарно-охранной предупредительной сигнализации и автоматики [Электронный ресурс]. Режим доступа: http: //specinfo.ru.
5. Членов А. Н. и др. Новые методы и технические средства обнаружения пожара. Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2007.
6. Федоров А. В. и др. Системы и технические средства раннего обнаружения пожара. Монография. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.
7. Елисеев М. А. Бизнес и безопасность. Системы сверхраннего обнаружения пожара // Системы безопасности. - 2003. - № 2. - С. 80-83.
8. Членов А. Н. и др. Новые направления применения видеотехнологий в системах безопасности // Вестник Московского энергетического института. - 2009. - № 3. - С. 88-93.
