Модульное пожаротушение - особенности беспроводной технологии.

 


 1. Особенности построения систем пожаротушения модульного типа.

 

 Первые модули порошкового пожаротушения (МПП) появились 10 - 15 лет назад, но уже многократно доказали свою эффективность. Однако, традиционные подходы к созданию систем пожаротушения модульного типа, накладывают ряд ограничений по их эффективному применению.
К таким ограничениям можно отнести:

 

1.1  Вопрос выбора зон пожаротушения, и, как следствие, проблемы тушения пожаров, возникших на границах выбранных зон тушения. Различные временные моменты обнаружения и фиксирования аппаратурой управления сигналов ПИ из контролируемой зоны подразумевают и различное время подачи командного импульса на группу МПП. Такая последовательность срабатывания зон пожаротушения унаследована от принципов построения дренчерных систем, для которых характерен практически безграничный запас ОТВ. В условиях ограничения ОТВ, характерных для модульных установок, возможна ситуация «переброса» очага пожара за границу зоны защиты (при срабатывании первой очереди МПП) и обратно (при срабатывании соседней очереди МПП). Особенно показателен пример воздействия ОТВ сначала на одну половину очага, затем на другую. Излишним будет говорить об эффективности подобного воздействия, особенно для очагов пожара класса «В». Результатам подобного тушения явится очаг, быстро восстановивший свои размеры и продолжающий развитие в условиях отсутствия системы тушения в его ближайшем окружении. К тому моменту, когда очаг распространиться к границам следующей зоны тушения, воздействие на него системой модульного тушения теряет всякий смысл. Традиционный способ решения проблемы - организация перекрытия зон срабатывания – не гарантирует исключения описанной ситуации и приводит к неоправданным финансовым затратам.


 Вывод 1: Система модульного тушения должна применяться в начальной стадии пожара с условием необходимого и достаточного воздействия ОТВ на весь очаг, существующий в момент выпуска ОТВ.
 

1.2  Необходимость отмены автоматического пуска АУПТ при открытых дверях в защищаемое помещение. Согласно п. 8.33* НПБ 88-2001* « Установка должна обеспечивать задержку выпуска порошка на время, необходимое для эвакуации людей из защищаемого помещения…» и п. 11.13* «На дверях в защищаемые помещения необходимо предусматривать устройства, выдающие сигнал на отключение автоматического пуска установки при их открывании». Этими требованиями фактически блокируется сама возможность срабатывания модулей пожаротушения на начальной стадии развития очага и исключается возможность его ликвидации минимальными средствами. Хотя другие пункты НПБ 88-2001* оговаривают возможность применения модулей «локально по площади или объему», приведенные выше требования существенно ограничивают возможность эффективного воздействия МПП. Более того, требования п. 11.13* зачастую являются причиной полной блокировки функции тушения, как таковой! Ведь согласно п. 8.29 тех же НПБ «В помещениях, где предусмотрено тушение всего защищаемого объема, должны быть приняты меры по ликвидации необоснованных проемов, против самооткрывания дверей». Обычно к таким мерам относится установка дверных доводчиков. А как быть в тех ситуациях, когда в помещении предусмотрено тушение «не всего» защищаемого объема? Или всей (или не всей…) защищаемой ПЛОЩАДИ? Обычно двери из таких помещений доводчиками не оснащаются, но ведь требование п. 11.13* никто не отменял… Традиционный способ решения проблемы – написание инструкции для персонала объекта с указанием держать двери закрытыми – просто переносит ответственность за работоспособность системы пожаротушения на заказчика, но не повышает надежности срабатывания системы при реальном пожаре.


 Вывод 2: Система модульного тушения должна быть разумно адаптирована как под требования действующих норм, так и под выполнение основной задачи – тушение пожара.


1.3  Объективную невозможность одновременности срабатывания МПП в зоне защиты, имеющей большую площадь или объем. Каждый модуль пожаротушения приводится в действие электрическим импульсом определенной мощности – чем больше модулей требуется запустить одновременно, тем выше параметры пускового тока. Причем производители модулей приводят значения пускового импульса (или тока) для своей продукции не всегда корректно и в полном объеме. И абсолютно всегда это параметры НА ВХОДЕ в модуль. Вопрос доставки этого импульса до МПП в необходимой форме ложится на плечи проектной организации. Не удивительно, что появляются такие схемные решения, когда в качестве линии пуска МПП выбирается провод максимальной длины и минимального сечения. Но зачастую, даже при выполненном расчете сечения подводящих проводов, остается открытым вопрос ИСТОЧНИКА необходимой энергии. Как следствие – в большинстве случаев пуск модулей производится последовательно, пусть и с небольшими интервалами. Если суммарное время пуска всех модулей в защищаемой зоне укладывается в интервал не более 1- 2 секунд, то подобное решение можно считать верным. В противном случае, особенно для систем с последовательной коммутацией, существенно повышается вероятность того, что пожар покинет зону защиты со всеми последствиями, описанными в п.1.1 выше. Традиционный способ решения проблемы – обращение в проектную организацию с грамотными специалистами по проектированию модульных систем – практически не реализуем для заказчика в силу отсутствия у него ОБЪЕКТИВНОЙ информации на эту тему.


Вывод 3: Для системы модульного тушения наличие источника пускового импульса в самом МПП является наиболее удобным.


 1.4 Выброс огнетушащего вещества не только в очаг загорания, но и на всю площадь/объем зоны тушения. Независимо от реального размера очага и без учета принципа разумной достаточности ОТВ. Стремление проектных организаций минмимзировать число приборов управления и, как следствие, увеличить размеры зон защиты, экономически понятно, но вряд ли оправдано. Во-первых, энергетика пуска 10 модулей существенно отличается от энергетики 50 или 100 в соответствии с изложенным в п.3. Во-вторых, количество резервных модулей в соответствии с п.8.23 НПБ 88-2001* так же возрастает. В-третьих, с увеличением зоны защиты так же увеличивается и косвенный ущерб (затраты на перезарядку и восстановление) в случае несанкционированного срабатывания установки. Традиционный способ решения проблемы – поиск некоего финансового баланса между изложенными особенностями – скорее относится к области эмпирической, чем к практически обоснованной.


Вывод 4: Система модульного тушения имеет наивысшие показатели надежности и экономической целесообразности в случае соответствия реального очага количеству средств тушения, достаточному для его ликвидации.


 1.5 Запрет на срабатывание модульной установки до момента окончания отсчета времени, выделенного на эвакуацию людей из зоны горения. Действующие НПБ, определяющие методику проверки огнетушащей эффективности модулей при проведении сертификационных испытаний, практически являются Page 4 малоизвестным документом для абсолютного большинства инженеров-проектировщиков систем пожаротушения. Хотя именно сравнение методик сертификационных испытаний дает объективное представление о возможностях воздействия модулей того или иного типа на очаги различных классов и мощности. Основным фактом, вытекающим из такого сравнения, является доказанная возможность эффективной работы модуля при ликвидации очагов пожара в безграничном пространстве, т.е. ЛОКАЛЬНО по площади или объему. Важно понимать, какой очаг, для какого модуля и в какой момент времени является «съедобным». В большинстве случаев запрет пуска модулей на время эвакуации приводит к увеличению площади обнаруженного очага загорания до размеров, превышающих огнетушащую способность одиночных модулей. Теряется возможность точечного воздействия на очаг в начальной стадии его развития. С этого момента действительно нельзя производить запуск всей зоны тушения до окончания времени эвакуации, т.к. пути эвакуации пролегают через зону тушения, особенно при ее значительных размерах. Традиционный способ решения проблемы – слепое выполнение требований НПБ – полностью обоснован морально, но исключает минимизацию ущерба при возникновении пожара.


Вывод 5: Система модульного тушения обладает таким неоспоримым преимуществом, как возможность воздействовать на очаг возгорания ЛОКАЛЬНО, которое желательно реально использовать.


1.6 Отсутствие резерва ОТВ для дотушивания очагов в случае повторного возгорания. Модули пожаротушения обладают ограниченным запасом ОТВ и конечным временем воздействия на очаг. Основной огнетушащий эффект достигается непосредственно в момент срабатывания модулей и, как правило, определяющим в этой ситуации является понятие ИНТЕНСИВНОСТИ подачи ОТВ. Наглядным примером для иллюстрации может служит костер, который один пытаются залить тонкой струйкой воды из ведра, а другой выплескивает все ведро сразу. Очевидно, что практически полномасштабное резервирование модульных систем выполняется крайне редко, и тогда особенно важным становится грамотное размещение модулей при защите конкретного объекта с учетом его специфики, особенно в части возможных перемещений горючей нагрузки в ходе производственного процесса. Ключевым моментом в такой ситуации становится способность смонтированной установки ЛОКАЛИЗОВАТЬ очаг и не дать ему распространиться даже в том случае, когда тушение в начальной стадии не принесло ожидаемого результата. Традиционный способ решения проблемы – внимательное отношение к расстановке модулей при проектировании и подробный анализ возможного развития аварийной ситуации – требует высокой квалификации специалистов и не всегда достоверен.


Вывод 6: Система модульного тушения позволяет использовать управляющие алгоритмы последовательного пуска зон сообразно реальному развитию пожара, но в случае применения дорогостоящих приборов с интеллектуальными алгоритмами формирования зон тушения.


1.7  Наличие единого управляющего центра и источника питания, выход из стоя которых однозначно приводит к невозможности запуска МПП. Не секрет, что обычной практикой при эксплуатации систем безопасности является желание заказчика сэкономить средства на оплате услуг эксплуатирующей организации. Такой подход часто приводит к тому, что система тушения на объекте есть, но не работает по причине отключения контрольного прибора, дабы сигнал неисправности «не нервировал» персонал. Сами приборы, как и любые технические средства, тоже подвержены отказам. В этом нет ничего необычного, вопрос во времени восстановления работоспособности системы – сроках приезда специалистов, поиска неисправностей, заказа оборудования на замену, доставки его на объект и проведения восстановительных работ. И в том, и в другом случае ВСЯ система пожаротушения находится в неработоспособном состоянии. Традиционный способ решения проблемы – установка качественного оборудования и ответственное отношение к проведению регламентных работ – бесспорно повышает надежность системы но полностью не исключает возникновения описанной ситуации.


Вывод 7: Система модульного тушения, имеющая распределенную структуру управления, обладает неоспоримым преимуществом.


1.8  Возможность повреждения проводных линий управления МПП опасными факторами пожара до прохождения по ним пускового импульса. Часто пожар оказывается следствием аварийной ситуации, сопровождающейся взрывом газовоздушной смеси со всеми вытекающими последствиями, вплоть до повреждения механических конструкций. В этих условиях возникает вероятностьразрыва как шлейфов сигнализации, так и линий управления модулями пожаротушения. В общем случае, если не принимать в расчет взрывоопасные помещения, каких-либо специальных мер защиты проводных линий не принимается. Последствия повреждений линий управления во время пожара ДО момента срабатывания установки являются очевидными.   Традиционный способ решения проблемы – дополнительная защита проводных линий связи – влечет сверхнормативные затраты, объективно обосновать которые достаточно сложно.


Вывод 8: Уязвимость системы модульного пожаротушения во многом определяется качеством проводных линий связи и способом их прокладки.


Кроме того, во многих случаях при проектировании систем модульного тушения инженерами-проектировщиками производится «коммерческая оптимизация» требований норм проектирования, влекущая резкое снижение надежности системы тушения. Наиболее показательным в этом отношении почему-то стало нежелание выполнения п.11.11 б) НПБ 88-2001* в части автоматического контроля «…электрических цепей управления пусковыми устройствами и цепей пусковых устройств на обрыв;…» К организационным проблемам проектирования и эксплуатации модульных установок смело можно отнести практически полное отсутствие специализированных обучающих центров и методических указаний. Причем речь не идет о «Рекомендациях….» по проектированию конкретных систем конкретных производителей – хотя и они являются существенной помощью проектным организациям, а именно об обучении инженеров- проектировщиков практическому применению требований действующих норм. Если же рассматривать именно порошковые модули, то объективно лишь малая часть специалистов проектных организаций имеет знания о принципах работы и особенностях порошковых составов. Все вышеперечисленные факторы послужили причиной создания принципиально нового беспроводного оборудования для управления системами пожаротушения – комплекса приборов АУП «Гарант-Р».

 

2. Беспроводная система пожаротушения «Гарант - Р».


Для тушения пожара в установке «Гарант - Р» используются модули порошкового пожаротушения импульсного действия «Гарант» или другие модули пожаротушения с необходимыми техническими характеристиками. Алгоритм функционирования установки можно описать следующим образом. Каждый из модулей осуществляет двухпороговый контроль температуры окружающей среды в зоне его размещения. Зона размещения модуля является его зоной защиты и на рис.1 представлена, как квадрат в плоскости X , Y с соответствующими координатами.

 


Рис.1.

Цвет квадрата интерпретирует значение температуры в зоне размещения модуля:
 
зеленый – нормальная температура эксплуатации объекта защиты,

желтый – рост значений температуры свыше первого установленного порогового значения,

красный - рост значений температуры свыше второго установленного порогового значения.

 В случае возникновен ия очага пожара в любом месте защищаемой площади группа близкорасположенных модулей фиксирует превышение температурой нижнего порогового значения (Т 1 ) и переходит в состояние готовности к срабатыванию. При этом формируется сигнал «Внимание» и осуществляется взаимодействие компонентов установки, соответствующее этому режиму работы. Пуск группы модулей происходит по сигналу от любого из них, первым обнаружившим превышение второго порогового значения (Т 2 ) температуры. Формируется извещение «Пожар» и соответствующим образом меняется режим взаимодействия компонентов.

 Таким образом, количество задействованных в процессе тушения МПП автоматически диктуется мощностью очага и особенностями его развития. В качестве нижнего порогового значения температуры принято значение температуры не ниже верхнего предела допустимых условий эксплуатации объекта. Как правило, он составляет не менее +50 ?С. В качестве верхнего порогового значения температуры используется наиболее распространённое значение, при котором осуществляется запуск большинства классических (однопороговых) АУП – около +70...+80 0С.


На рисунках 2 - 6 дана графическая интерпретация изменения температур в зоне размещения модулей при развитии пожара в различные показательные моменты времени t

 

 

Рис.2. Рис.3. Рис.4. Рис.5. Рис.6.


Где:

t 1 – момент времени, предшествующий возникновению очага пожара;

t 2 – момент превышения значения температуры первого порога в зоне возникновения очага. Модуль, контролирующий данный квадрат, формирует извещение «Внимание» и выдает команду на запуск соответствующего алгоритма работы других компонентов установки;

t 3 – момент обнаружения первым модулем, установленным над развивающимся очагом, превышения температуры второго порогового значения. Модуль формирует извещение «Пожар» и производит синхронизацию момента пуска всех других модулей, перешедших в режим «Внимание» (желтые квадраты по периметру очага). Компоненты установки начинают взаимодействие по соответствующему алгоритму.

t 4 – момент выдачи командного импульса на тушение после окончания отсчета времени на эвакуацию. Повторная синхронизация. К модулям, уже получившим команду пуска в момент ? 3 , добавятся еще и модули, которые перешли в состояние «Внимание» за период отсчета времен и на эвакуацию. Стрелкой показано направление развития очага.

t 5 – момент ликвидации очага и снижения температуры. С учётом низкой инерционности работы и высокой огнетушащей эффективности используемых средств тушения для построения оптимальной установки пожаротушения достаточно рассчитать лишь размер ячеек, в узлах которых размещаются модули.

Очевидны преимущества АУ П «Гарант - Р» перед другими АУП, построенными по традиционной схеме. Отсутствуют ограничения, обусловленные жестким алгоритмом взаимодействия компонентов АУП (выбор зон).

1. Зона эффективного тушения всегда превышает зону обнаружения.

2. Использование температурных пожарных извещателей позволяет однозначно идентифицировать зону возникновения очага независимо от степени задымленности помещения.

3. Аппаратный запрет срабатывания модулей пожаротушения при температуре окружающей среды в зоне размещения ниже установленного порога позволяет избежать несанкционированных (ложных) пусков средств тушения.

4. Автономность работы каждого модуля пожаротушения позволяет избежать фактов непрохождения командных импульсов на пуск установки вследствие повреждения соединительных линий или иных каналов передачи информации во время пожара.

5. Алгоритм взаимодействия модулей пожаротушения обеспечивает их синхронный запуск, что позволяет создавать огнетушащую концентрацию ОТВ выше нормативной.

 Сравнение ряда потребительских качеств систем можно представить по таблице 1.

 

Таблица 1.

 

 Примерное соотношение затрат (в долях) по оборудованию объекта системой автоматического пожаротушения можно представить по таблице 2.


Таблица 2.


Несмотря на некоторое увеличение стоимости компонентов установки пожаротушения итоговые затраты остаются на том же уровне. Это оказалось возможным за счёт снижения расходов на монтаж и пуско - наладочные работы относительно аналогичной проводной системы автоматического порошкового пожаротушения, использующей в своем составе традиционные модули и приборы управления. Кроме того, значительно, в несколько раз, сокращается стоимость технического обслуживания установки и существенно уменьшается срок монтажа оборудования. Последнее обстоятельство особенно актуально для действующих объектов, когда каждый день остановки производственного процесса может означать либо срыв выполнения договорных обязательств, либо упущенную выгоду.


3. Новые возможности оборудования АУП «Гарант - Р».


Отличительной особенностью представленной системы является ее возможность динамического мониторинга теплового поля объекта (рис. 7), как при нормальных условиях эксплуатации, так и при возникновении и развитии очага пожара.

 


Рис.7 Мониторинг значений температуры в местах размещения БОС АУП «Гарант-Р».


Система представляет собой многопроцессорную структуру, взаимодействующую сообразно реальным параметрам пожара (мощность очага, динамика развития, пути распространения) и интегрированную в общую систему безопасности здания. Это позволяет минимизировать «человеческий фактор» как в процессе эксплуатации, так и в аварийной ситуации.
В настоящее время нашей компанией проводится ряд работ по исследованию возможностей распределенных беспроводных микропроцессорных сетей
осуществлять Контроль за эффективностью тушения (Рис. 8), мониторинг теплового фона в реальном времени с передачей оперативной графической информации боевым подразделениям МЧС, как прибывшим к месту вызова, так и находящимся в пути следования.

 

 

Рис.8. График изменения температуры в помещении после подачи командного импульса на модули пожаротушения.


Решение о количестве модулей тушения, необходимых для локализации и ликвидации очага пожара, система «Гарант-Р» принимает автономно, без использования центрального управляющего ядра или команд оператора

 

А.М. Мацук.
Заместитель генерального директора по науке ООО "НПО Этернис"

Наши партнеры
  • Гарант
  • ТД Тинко
  • Луис+
  • ТМ
  • ИД Безопасность