CC BY
2УДК 681.5:614.8
А. А. Лукьянченко
кандидат технических наук, докторант Академии ГПС МЧС России
A. Lukyanchenko
ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНТРОЛЯ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ В ПОМЕЩЕНИЯХ ВЫСОТНЫХ ОБЪЕКТОВ
В статье рассматриваются вопросы применения газовых пожарных извещателей для обеспечения контроля взрывопожароопасности и экологической напряженности в помещениях высотных зданий. Применение газовых извещателей при эксплуатации ответственных объектов не только повышает безопасность этих сооружений, но и снижает расходы на эксплуатацию.
Ключевые слова: газоаналитический метод, раннее обнаружение пожара, экологический контроль, газовый пожарный извещатель.
ENSURING THE CHECKING EXPLOSIBILITY AND FIRE RISK AND ECOLOGICAL TENSION OF THE AIR AMBIENCE IN PREMISES HIGH-RISE OBJECT
Questions of the using gas fire detectors for ensuring the control fire, explosion and ecological dangers in the high-rise buildings are considered. Using gas detector at usages highly important objects raises safety of these buildings and also reduces costs on usage.
Keywords: gas analytical method, early detection of a fire, the ecological control, the gas fire detector.
Уровень безопасности высотных зданий и сооружений должен быть значительно выше, чем на обычных объектах и соответствовать современному техническому уровню развития систем безопасности.
Газоанализаторы и газочувствительные извещатели традиционно используются для контроля довзрывоопасных концентраций в шахтах и на нефтехимических комбинатах. В настоящее время наблюдается расширение области применения газоанализаторов в охранных и противопожарных системах. Благодаря достижениям микроэлектроники и нанотехнологий удалось создать высокочувствительные и портативные газочувствительные датчики (сенсоры) для массового использования. Приятно отметить, что российские разработки лидируют в этой области за счет высокого интеллектуально-технологического опыта прошлых лет.
С помощью газоаналитических методов решаются следующие задачи:
1) раннее обнаружение пожаров;
2) своевременная сигнализация о появлении взрывопожароопасных газов;
3) контроль экологической чистоты атмосферы.
Пожары на высотных сооружениях характеризуются сложностью их тушения из-за значительного увеличения протяженности путей эвакуации и сложности доставки сил и средств пожарных подразделений на верхние этажи. Обнаружение пожара на стадии возникновения снижает потери и может предотвратить его развитие на этом этапе, когда возможна быстрая ликвидация очага первичными средствами пожаротушения.
Принцип действия газовых пожарных извещателей основан на использовании газочувствительных сенсоров, регистрирующих специфические газы, выделяющиеся при тлении и горении материалов. Исследование газообразных продуктов, выделяющихся на разных стадиях пожара, показало, что на начальной стадии при перегреве и пиролизе органических материалов в атмосферу выделяются десятки различных веществ, но всегда - угарный газ (СО) и водород (Н2). При
дальнейшем развитии пожара из стадии тления в стадию горения выделяющиеся газы СО и водород Н2 сгорают полностью, но образуется высокая концентрация углекислого газа (СО2). Следовательно, применение газовых пожарных извещателей на СО и Н2 позволит эффективно обнаруживать загорания на стадии тления.
Газообразные продукты распространяются по охраняемому объекту в направлении господствующих воздушных потоков и постепенно перемешиваются в объеме или удаляются системой вентиляции. На стадии пиролиза тепловыделение тлеющего очага пожара мало' и недостаточно для создания собственной конвективной ячейки в помещении, поэтому газообразные продукты необходимо фиксировать в струе естественных воздушных течений, созданных либо отопительными приборами, либо системой приточно-вытяжной вентиляции. Если газовый извещатель установлен в месте прохождения воздушной струи, на кратчайшем расстоянии по ходу потока, то можно добиться сокращения времени обнаружения пожара на десятки минут. К тому же в струе конвекционного потока содержится высокая концентрация продуктов пожара. При таком подходе к размещению газовых извещателей повышается вероятность фиксирования раннего обнаружения возгорания. В этом принципиальное отличие рационального размещения газовых пожарных извещателей от оптических дымовых, которые равномерно устанавливают на потолке помещения в расчете на среднюю площадь конвективной ячейки от пожара (расчетная площадь горения пожара до 1 м2). К газовым извещателям понятие «защищаемая площадь» неприменимо, поэтому лучше перейти для них на критерий «защищаемый объем». По чувствительности газовые извещате-ли намного выше оптических и способны регистрировать концентрацию от 1 мг/м3 СО или водорода, а это означает, что извещатель фиксирует тление изоляции кабеля от 3 см или одной спички в замкнутом помещении объемом 100 м3. Вышеизложенное подчеркивает необходимость разработки новых нормативных подходов по размещению газовых пожарных из-вещателей. Рекомендации по размещению требуют дополнительных экспериментальных и теоретических исследований, но уже сейчас можно утверждать, что количество газовых извещателей, по сравнению с обычными дымовыми, будет намного меньше в аналогичных условиях работы. Международные проекты в европейских и американских центрах нацелены на разработку системы расчетов газодинамических параметров любых помещений еще на стадии проектирования и внесения научно обоснованных предложений по доработке проектных решений. Российские ученые в инициативном порядке и при международном сотрудничестве также проводят работы по моделированию низкоскоростных трехмерных газодинамических полей концентраций под размещение газовых извещателей. Например, работы, проводимые ООО «Дельта-С» (г. Зеленоград), позволяют эффективно размещать газоанализаторы на горючие газы для объектов нефтепереработки, а эти программы после адаптации можно использовать для противопожарных целей в высотных объектах и в подземных гаражах.
Одной из важнейших особенностей газовых извещателей, в отличие от оптических дымовых, является их абсолютная нечувствительность к пыли. Следовательно, эту особенность можно использовать, и размещать газовые пожарные извещатели даже внутри вентиляционных каналов, по которым движется вентилируемый воздух со всего объекта. Таким образом, один извещатель получает информацию о состоянии всех помещений на этаже здания. Конечно, одного извещателя недостаточно для обнаружения места очага возможного пожара, но при использовании многоуровневой системы безопасности несколько извещателей внутри и снаружи вентиляции будут дублировать свою работу, повышая надежность работы системы и более точно определять место газовыделения. Подобные приемы используются в аспирационных системах, но там необходимо прокладывать специальную систему отбора воздуха, что повышает стоимость метода измерения.
Стремление обнаружить первичные признаки пожара на ранней стадии развития дымовыми пожарными извещателями приводит к повышению чувствительности, которое сопряжено не только с увеличением стоимости (замена светодиода на лазер увеличивает стоимость
извещателя на порядок), но и с увеличением шума и, следовательно, приводит к частым ложным срабатываниям. Выход из положения состоит в использовании многоканальных комбинированных извещателей, которые одновременно измеряют температуру, концентрацию дыма и газа и оптическое излучение. Подобные приборы выпускают фирмы BOSH (Magic), System Sensor. Несмотря на хорошие результаты по детектированию пожаров разных классов и защите от ложных срабатываний, эти приборы мало используются из-за высокой стоимости и отсутствия нормативной базы на их применение. Например, если в комбинированных пожарных извещателях есть канал по измерению температуры, то по нормам размещения их необходимо устанавливать как тепловые извещатели, а не как газовые.
В современных газовых пожарных извещателей типа «СЕНСИС» и «ФЕКС» российского производства используется газочувствительный сенсор, на котором по оригинальному алгоритму удалось выделить строго селективные сигналы по СО и Н2 на фоне многих побочных примесей выделяющихся на ранней стадии пожара. После экспериментального изучения продуктов тления от разных материалов обнаружилось, что соотношение угарного газа и водорода постоянное (в узком интервале для большинства материалов) и, следовательно, можно исключить ложные срабатывания от автомобильных выбросов (присутствие одного газа СО без Н2), ремонтных работ с растворителями (отсутствие СО) и других, когда отсутствует необходимая комбинация газов. Метод не дает срабатываний от случаев применения спиртосодержащих веществ в помещении, что позволяет повысить достоверность метода детектирования аварий. Кроме того, извещатели способны одновременно измерять и горючие газы на предмет взрывоопасности, и токсичные по предельно допустимой концентрации (ПДК) на одном сенсоре, то есть осуществлять экологический мониторинг помещения. Применение микропроцессорной обработки сигналов в этих приборах дает многофункциональный недорогой извещатель для контроля газового состава воздушной среды на объектах.
Анализ возможных сценариев аварий на высотных объектах позволил выделить несколько наиболее опасных технологических помещений - кабельные туннели и шахты, которыми насыщены высотные здания, здания повышенной этажности и подземные гаражи или паркинги. Возгорание кабелей на Останкинской телебашне привело к выходу из строя важного объекта на длительный срок. Подобную аварию можно было предотвратить при условии использования газового метода обнаружения перегрева.
Возгорание в подземных гаражах, которые имеются практически под каждым новым домом, могут привести к повреждению основания сооружения (жилого дома). Особенно опасен взрыв газовоздушной смеси в замкнутом объеме подземного сооружения. К сожалению, объемные взрывы возможны не только от утечки газа из автомобилей, работающих на газовом топливе (СУГ), но и при утечке и испарении обычного бензина при отсутствии вентиляции, что вполне возможно в ночное время, когда отключается вентиляция, и отсутствуют люди. Расчеты, проведенные в Курчатовском институте, показали, что энергия взрыва газовоздушной смеси из 40 л бензина (обычный бензобак) эквивалентена взрыву 40 кг тротила. При этом надо учитывать, что некоторые парковки достигают до 1000 машиномест, и один взрыв приведет к почти мгновенному загоранию остальных автомобилей.
Несмотря на такую реальную угрозу, извещатели на горючие газы не устанавливаются в подземных гаражах, как и извещатели на угарный газ по причине отсутствия нормативной базы для их использования. Согласно нормативным документам (МГСН 5.01-94 Стоянки легковых автомобилей) нет указаний по установке газовых извещателей в подземных гаражах, как и в других документах (ТО 06-17640, СНиП 2.04.05-91, ТСН 21-301-96, ОНТП 01-91 и др.). Учитывая массовое строительство подземных гаражей, переход на автоматическое включение резервной вентиляции является назревшим. Если сейчас не вводить в проекты системы газового контроля, в последующем это приведет к значительным затратам при переделке уже введенных в эксплуатацию
сооружений. Отечественная и зарубежная промышленность предоставляет широкий спектр приборов для подземных гаражей на любые газы и гарантии их дальнейшего обслуживания.
Применение современной аппаратуры при эксплуатации ответственных объектов не только повышает безопасность этих сооружений, но и снижает расходы на эксплуатацию за счет эффективного управления вентиляцией и экономии на отоплении. Важнейшей работой газочувствительных извещателей является также управление системами климат-контроля и систем воздухоочист-ки для поддержания экологических норм по контролю воздуха во всех помещениях высотных и любых других замкнутых помещений.
БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ
УДК 614.841
Ю. А. Кошмаров
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры инженерной теплофизики и гидравлики Академии ГПС МЧС России
С. С. Лапшин
адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Д. В. Тараканов
адъюнкт Академии ГПС МЧС России
Yu. Koshmarov, S. Lapshin, D. Tarakanov
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ СКОРОСТИ ВЫГОРАНИЯ НА РАСЧЁТ ДИНАМИКИ ОФП НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ
Проведена оценка одного из допущений интегральной модели пожара в помещении. Показано, что в некоторых частных случаях упрощение уравнения материального баланса может обуславливать погрешность при расчёте среднеобъёмной температуры среды при пожаре. Данная погрешность приводит к ужесточению требований пожарной безопасности.
Ключевые слова: моделирование, пожар, температура.
ESTIMATION OF INFLUENCE OF MASS RATE LOSS VALUE ON CALCULATION DANGER FIRE FACTOR DYNAMICS FOR OBJECTS OF POWER
The estimation of one of room fire integral model assumptions is spent. It is shown that in some special cases, simplification of the equation of material balance can cause an error at calculation temperatures of environment at a compartment fire. The given error leads to tightening of requirements of fire safety.
Keywords: fire, modeling, temperature.
Объекты энергетики характеризуются, как правило, наличием большого количества горючей нагрузки. При возникновении аварий в помещения может поступить значительное количество горючих веществ. Выделим для рассмотрения случай, когда при пожаре в помещении массовая скорость выгорания горючей нагрузки достигает больших величин. Примером таких ситуаций может служить аварийный розлив горючих жидкостей.
