В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
В пояснительной записке ФГУ ВНИИПО МЧС России подчеркивает, что пересмотр ГОСТ Р 53325-2009 "проводится с целью конкретизации положений стандарта, исключения возможностей двойного толкования регламентируемых требований, учета новых технологий при построении систем пожарной автоматики и дальнейшей гармонизации национального стандарта с международными нормативными документами в данной области". В этом плане можно рассмотреть основные положения европейских стандартов LPS 1274 и LPS 1279 по мультисенсорным извещателям с новыми тестовыми очагами, разработанных ведущим европейским сертификационным центром LPCB. Тем более что в проект ГОСТ Р 53325 уже включены огневые испытания пожарных извещателей, аналогичные испытаниям по европейским стандартам серии EN 54.
В России до настоящего времени сертификационные огневые испытания пожарных извещателей по различным дымам не проводились, и сложно прогнозировать результаты этих тестов с нашими ДИПами.
Рассмотрим реакцию на развитие тестовых очагов TF1 и TF4 извещателей различного типа: дымового ионизационного, дымового оптического, мультисенсорного дымового-теплового и мультикритериального 4-канального COPTIR (СО-дым-тепло-ИК)1.
Используются высушенные буковые брусочки размером 1x2x25 cм, 70 шт., уложенные не менее чем в 7 слоев с промежутками, в виде штабеля на площадке размером 50х50 см. Тестируемые извещатели, а также линейный измеритель удельной оптической плотности среды m [дБ/м], радиоизотопный измеритель концентрации продуктов горения y [относительные единицы] и измеритель температуры Т [°С] располагаются на расстоянии 3 м от центра перекрытия (рис. 1).
Проходит тест TF1 в среднем за 320 с, окончание фиксируется при увеличении концентрации продуктов горения по радиоизотопному измерителю до yE = 6, при этом удельная оптическая плотность повышается всего лишь до 0,45–0,75 дБ/м. Сравнительно низкие величины удельной оптической плотности на момент окончания теста определяют проблемы обнаружения этого очага пороговыми дымовыми оптико-электронными извещателями.
В стандартных условиях развития очага уже примерно через минуту наблюдается повышение выходной аналоговой величины ионизационного извещателя (рис. 2) и уже через 104 с фиксируется обнаружение очага, удельная оптическая плотность в месте установки извещателей начинает увеличиваться только примерно через две минуты после зажигания очага (рис. 2) и обнаружение происходит на 155-й секунде.
Выходная величина мультикритериального извещателя имеет большую крутизну (рис. 2) и обнаружение происходит через 123 с. Аналоговая выходная величина дымового-теплового извещателя имеет заметный провал (рис. 2), что, вероятно, является результатом совместной обработки значений двух факторов, имеющих наряду с монотонно возрастающей составляющей случайные флуктуации. При горении древесины возникают всполохи, дым клубится, воздушные потоки под перекрытием не являются стационарными, что определяет перепады температуры и оптической плотности (рис. 3).
Очевидно, в этом извещателе реализована логика, использующая корреляционные процессы изменения оптической плотности и температуры, вследствие чего его аналоговая характеристика несколько "запаздывает" относительно аналогичного дымового извещателя. Несмотря на это, обнаружение очага через 180 с – хороший результат по сравнению с максимально допустимым временем 270–370 с.
Можно отметить, что содержание Приложения Н "Огневые испытания извещателей пожарных" несколько отличается от европейских стандартов серии EN 54. Описательное изложение вместо четких формулировок с разбиением на подпункты в оригинале приводит к появлению неточностей и иногда к искажению смысла требований.
В отличие от формулировок BS EN 54-7:2001 Annex I, в проекте ГОСТ Р 53325, Приложение Н, п. Н.13 заданы точные размеры очага, без возможности их подбора и уточнения места поджига для обеспечения корректных параметров развития очага. Кроме того, пропущено требование об отсутствии в полиуретане добавок, повышающих огнестойкость.
Реакция пожарных извещателей на тестовый очаг TF4 отличается по времени, но очередность обнаружения сохраняется той же: по радиоизотопному извещателю очаг обнаруживается через 26 с, по мультикритериальному – через 39 с, по оптическому – через 56 с и по дымовому-тепловому – через 71 с, что также считается хорошим результатом. Ко времени окончания теста очаг значительно увеличивается, огонь охватывает уже всю площадь и происходит это менее чем за 3 минуты (рис. 5). Полностью очаг из полиуретана сгорает за 5 минут!
Необходимо подчеркнуть, что здесь даны результаты сравнительных испытаний высококачественных адресно-аналоговых извещателей с хорошей аэродинамикой и схемотехникой, что определило раннее обнаружение очагов при их размерах менее 0,5х0,5 м (рис. 3, 5). Кроме того, монотонное увеличение выходной аналоговой величины извещателей с развитием очага подтверждает достоверность сигналов предварительной тревоги и эффективность обработки аналоговой величины для получения дополнительного выигрыша во времени. В современных адресно-аналоговых системах после формирования предварительной тревоги на минимальных уровнях контролируемого фактора адресно-аналоговый пожарный приемно-контрольный прибор (ААППКП) анализирует развитие ситуации, например характер изменения усредненной аналоговой величины и величины флуктуаций, в результате формируется достоверный сигнал "Пожар" за минимально возможный промежуток времени.
Для эффективной работы в реальных условиях конкретные алгоритмы обработки информации разрабатываются на базе большого объема экспериментальных исследований с различными очагами пожаров. Ведущие компании присваивают алгоритмам характерные названия часто со словосочетанием fast – быстрый, например FastLogic. То есть в адресно-аналоговых системах имеется возможность оперативной проверки зоны по адресному сигналу предтревоги, а перепроверка сигнала "Пожар 1" проводится до его формирования по характеру изменения аналоговой величины.
В пороговых извещателях, наоборот, анализ сигнала начинается только после превышения порога "Пожар", установленного в извещателе. Простейший алгоритм сохранился с первых дымовых извещателей: сигнал "Пожар" формируется после превышения порога четырьмя импульсами подряд. После этого, уже как правило, ППКП производит сброс сработавшего извещателя для повторения этой процедуры с дополнительной потерей времени. Несмотря на это, достоверность сигнала "Пожар" в пороговой системе остается низкой, так как этот алгоритм не исключает формирования ложных сигналов "Пожар" при запылении дымовой камеры.
Пороговые оптические дымовые извещатели показывают значительно худшие результаты по тестовому очагу горения полиуретана (TF4), а тестовый очаг горения дерева (TF1) могут вообще не обнаруживать. Кроме того, следует учитывать, что в тестовом помещении извещатели располагаются на расстоянии 3 м от очага при высоте потолка 4 м. При расстановке дымовых извещателей в помещении через 9 м максимальное расстояние до очага равно 6,36 м, то есть в 2 раза больше. А это в общем случае определяет снижение удельной оптической плотности примерно в 4 раза! Соответственно реально очаг пожара обнаруживается, только когда он становится значительно больших размеров. А с учетом задымления помещения и высокой концентрации токсичных газов тушение дежурным персоналом даже очагов площадью 0,25 м2, изображенных на рис. 3д и 5д, связано с риском для жизни.
Приведенные результаты сравнительных испытаний показали, что быстрее всего открытые очаги обнаруживаются радиоизотопными дымовыми извещателями. Многие специалисты считают, что оптико-электронные дымовые извещатели являются наилучшими для обнаружения тлеющих очагов, однако с появлением электрохимических сенсоров угарного газа СО в пожарных извещателях это положение перестало соответствовать действительности.
В ГОСТ Р 53325-2009 дано определение извещателя пожарного комбинированного: "автоматический ПИ, реагирующий на два или более физических фактора пожара", но далее рассматриваются только извещатели тепловые, дымовые и пламени. Сам термин "комбинированные" по ГОСТ Р 53325-2009 подразумевает формирование сигналов "Пожар" по логике "ИЛИ", то есть, по существу предполагается только механическое объединение двух извещателей разного типа. Такие извещатели упоминаются и в СП 5.13130.2009, в частности в п.13.3.15 сказано, что, "если преобладающий фактор пожара не определен, допускается устанавливать комбинированные пожарные извещатели (дымовой-тепловой) или комбинацию дымового и теплового пожарного извещателя". Пробелы в нормативной базе определяют выпуск отечественными производителями практически только комбинированных извещателей одного типа "дым-тепло" и в минимальных объемах.
В европейских стандартах вместо термина "комбинированные" используется более общий термин – "мультисенсорные", что не накладывает ограничений на логику формирования сигнала "Пожар". И даже в пороговых дымовых-тепловых извещателях зарубежными производителями закладывается более сложная логика для расширения функциональных возможностей. Наиболее часто при обнаружении сравнительно небольшого градиента повышения температуры существенно увеличивается чувствительность дымового канала. Такой алгоритм работы позволяет дымовому оптическому извещателю с тепловым сенсором частично компенсировать низкую эффективность обнаружения открытых очагов. Для сложных зон может быть выбрана противоположная логика, по которой, например, производится некоторое запаздывание срабатывания дымового канала при отсутствии повышения температуры, что снижает вероятность ложных тревог.
Мультисенсорные адресно-аналоговые извещатели уже, как правило, имеют функцию выбора логики работы. Причем, если в предыдущих разработках аналоговый извещатель передавал на ААППКП только одну аналоговую величину, вычисленную по совокупности факторов, то современные извещатели транслируют аналоговые величины каждого канала с выбором алгоритма обработки в ААППКП в зависимости от типа зоны. Более того, один извещатель может представляться как несколько виртуальных адресно-аналоговых извещателей с отдельными адресами. Такие извещатели вполне обоснованно рассматриваются как мультикритериальные. Например, более сложные извещатели и менее привычные для нас с сенсором угарного газа СО, характерным для мультикритериального пожарного извещателя, могут не только контролировать еще один фактор пожара, но и одновременно обеспечивать выявление опасных для человека концентраций токсичного газа с формированием тревоги только в этом помещении.
В проект ГОСТ Р 53325 включено Приложение Н "Огневые испытания извещателей пожарных", в котором приведены 12 видов тестовых очагов пожара. По-видимому, если точечные дымовые извещатели проходят испытания по тестовым очагам ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5, то и точечный извещатель другого типа, который также успешно проходит эти тесты, может устанавливаться по таблице дымовых извещателей, например это может быть пожарный извещатель с СО и тепловым сенсорами.
Для корректного тестирования газовых СО извещателей, мультисенсорных извещателей тепловых-СО, дымовых-СО, дымовых-тепловых-СО необходимо дополнительно ввести в ГОСТ Р 53325 графики с границами концентрации СО для тестовых очагов TF2, TF3, TF4, TF5, а также добавить еще два новых тестовых очага, которые приведены в европейских стандартах LPS 1274 и LPS 1279 по извещателям мультисенсорным газовым СО-тепловым и по мультисенсорным извещателям дымовым (оптическим или ионизационным), газовым СО и опционально-тепловым.
Необходимо отметить, что для прохождения испытаний СО-тепловым извещателем по стандартным очагам тления дерева TF2 и хлопка TF3 чувствительность СО-канала должна быть не хуже 45 ppm, что вполне осуществимо на практике. А вот обнаружение очагов горения полиуретана TF4 и гептана TF5 комбинированным СО-тепловым извещателем даже с максимально-дифференциальным каналом класса А1R весьма проблематично, так как скорости увеличения температуры и максимальные ее значения недостаточны для сработки теплового канала.
Таким образом, извещатель должен быть обязательно мультисенсорным или мультикритериальным, то есть должен как минимум вычислять суммарную взвешенную величину по концентрации СО и изменению температуры. Причем если при горении полиуретана (TF4) наблюдается меньшее повышение температуры и выделяются большие концентрации СО – до 25 ppm, то при горении гептана (TF5) меньшие концентрации СО – до 16 ppm, компенсируются большим повышением температуры.
Специально для детекторов с газовым каналом СО был разработан очаг скрытое тление хлопка, который включен в программу испытаний стандартов LPS 1265, LPS 1274 и LPS 1279.
Горючее: новое белое полотенце из 100%-ного хлопка размером 100х50 см и плотностью 540 г/м2, которое предварительно должно быть высушено при температуре +40 °С в течение по крайней мере 12 часов.
Компоновка: полотенце должно быть сложено три раза, чтобы его размеры составили примерно 30х25 см. Размещается оно на алюминиевой фольге с краями, сложенными в виде лотка. Нагревательный элемент состоит примерно из 2 м высокоомного проводника, имеющего удельное сопротивление около 4 Ом/м, уложенного, как показано на рис. 7.
Нагревательный элемент должен находиться внутри центральной складки полотенца так, чтобы концы высокоомного проводника были полностью закрыты полотенцем. Причем не должно быть свободного доступа воздуха к нагревательному элементу.
Активация: высокоомный проводник нагревательного элемента должен быть подключен к источнику питания 20 В/5 A. Начало теста соответствует моменту включения питания. Питание должно подаваться к нагревательному элементу на протяжении всего испытания.
Условие окончания испытания: Ce=60 ppm.
Критерий достоверности теста: развитие очага должно быть таким, чтобы величина c относительно m и c относительно времени располагались в пределах границ, показанных на рис. 8 и не наблюдалось появления открытого огня до тех пор, пока все образцы не сформируют сигнал тревоги либо концентрация СО не достигнет величины с=60 ppm, что произойдет раньше. Ко времени окончания теста удельная оптическая плотность среды достигает всего лишь 0,12–0,22 дБ/м.
Современные мультисенсорные СО-тепловые извещатели с электрохимическим элементом имеют стандартные габариты и довольно простую конструкцию (рис. 9). В отличие от дымовых извещателей они не реагируют на пыль, пар и аэрозоли, что обеспечивает высокий уровень пожарной защиты сложных зон.
Этот очаг обнаруживают только пожарные извещатели с дымовым и газовым СО сенсорами и опционально с тепловым сенсором по стандарту LPS 1279.
Горючее: примерно 170 мл декалина (C10H18), смесь цис-транс-изомеров молярной массой 138,25 г/моль и плотностью 0,88 кг/л сгорает в квадратном поддоне из стали размером примерно 10х10 см и глубиной 2 см.
Условия окончания теста: либо когда величина удельной оптической плотности достигнет m=1,5 дБ/м, либо когда все образцы активируются, что наступит раньше.
Необходимо отметить, что очаг – горение декалина (TF8) качественно отличается от очагов горения полиуретана (TF4) и гептана (TF5). Выделяется действительно черный дым, который практически не обнаруживается точечными оптико-электронными извещателями. Не должны вводить в заблуждение значительные величины удельной оптической плотности среды до m=1,7 дБ/м (рис. 10 б) – это результат измерения на просвет, а не на отражение. А вот концентрация продуктов горения может достигать y=9 (рис. 10 в). В начале развития очага концентрация СО быстро увеличивается до 7–13 ppm, а к концу теста достигает значений 20–27 ppm (рис. 10 а). Время горения очагов полиуретана и гептана всего лишь 3–4 минуты, тогда
как очаг декалина горит более 15 минут. За это время допускается повышение температуры в месте установки извещателей менее чем на 10 °С, то есть средняя скорость увеличения температуры низкая, менее 0,7 °С/мин.
Сложные с технической стороны мультикритериальные дымовые-СО-тепловые извещатели с электрохимическим элементом также компонуются в стандартных габаритах (рис. 11). Такой адресно-аналоговый извещатель реализует различные тактики работы в зависимости от типа защищаемой зоны для обеспечения максимально раннего обнаружения очага любого типа. Значительно раньше по сравнению с дымовыми извещателями обнаруживаются и тлеющие очаги, и открытые очаги, и с черными дымами. Кроме того, обеспечивается реальная защита от смертельно опасного угарного газа СО как при скрытом тлении текстильных материалов, так и при нарушении режима функционирования различных нагревательных и отопительных приборов.
Таким образом, введение в ГОСТ Р 53325 дополнительных требований по извещателям мультисенсорным дымовым-СО-тепловым обеспечило бы "учет новых технологий при построении систем пожарной автоматики" и возможность в дальнейшем определить требования по их установке в СП 5.13130.2009, а точные формулировки из последних версий европейских стандартов способствовали бы "дальнейшей гармонизации национального стандарта с международными нормативными документами в данной области".
Опубликовано: Каталог "ОПС. Охранная и охранно-пожарная сигнализация. Периметральные системы"-2011
Посещений: 9594
Автор
| |||
В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
