Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Аспирационные дымовые пожарные извещатели

Аспирационные дымовые пожарные извещатели

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Аспирационные дымовые пожарные извещатели

Аспирационные дымовые пожарные извещатели - это достаточно сложное оборудование, однако их использование может обеспечить на самом высоком уровне пожарную защиту сложнейших объектов, на которых применение извещателей любых других типов невозможно. Это, например, зоны с высокими или низкими температурами, пыльные и взрывоопасные зоны, помещения с перекрытиями сложной конструкции, с куполообразными потолками, с высокими скоростями воздушных потоков и т.д.


И.Г. Неплохов

Технический директор компании "Центр-СБ", к.т.н.

В настоящее время объем аспирационных из-вещателей превышает 7% европейского рынка пожарных детекторов, и наблюдается устойчивая тенденция роста этого сегмента. Для России данный тип извещателей тоже уже не экзотика.

До 2009 г. аспирационные извещатели устанавливались только по рекомендациям ВНИИПО, которые разрабатывались для каждого их конкретного типа. Это положение наряду с непривычной конструкцией и достаточно высокой ценой ограничивало использование аспирационных извещателей, в основном, специальными объектами. В 2009 г. посредством ГОСТ Р 53325-2009 "Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний" были установлены технические требования и сертификационные испытания аспирационных извещателей, а Сводом правил (СП) 5.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования" были определены требования по их установке.

Технические характеристики

По ГОСТ Р 53325-2009 извещатель пожарный аспирационный (ИПДА) - это "ИПД, обеспечивающий отбор через систему труб с воздухозаборными отверстиями и доставку проб воздуха (аспирацию) из защищаемого помещения (зоны) к устройству обнаружения признака пожара (дыма, изменения химического состава среды)". Таким образом, аспирационный извещатель определяется как дымовой, но отмечается и возможность дополнительного использования газового канала, что уже реализовано в некоторых образцах аспирационных извещателей. Важнейшая характеристика дымового извещателя - его чувствительность. В ГОСТ Р 53325-2009 аспирационные извещатели разделены по чувствительности на три класса:
  • класс А - извещатели высокой чувствительности (удельная оптическая плотность среды менее 0,035 дБ/м);
  • класс В - извещатели повышенной чувствительности (удельная оптическая плотность среды от 0,035 до 0,088 дБ/м);
  • класс С - извещатели стандартной чувствительности (удельная оптическая плотность среды более 0,088 дБ/м).

Странно выглядит определение класса С, в котором отсутствует верхняя граница чувствительности. Кроме того, приведенные в ГОСТ Р 53325-2009 границы разделения аспирационных извещателей по чувствительности существенно отличаются от зарубежных стандартов. Например, в европейском стандарте EN 54-20 извещатели класса А должны иметь чувствительность по дымам от тестовых очагов при тле-нии дерева и при тлении хлопка не хуже 0,05 дБ/м, извещатели класса В - не хуже 0,15 дБ/м, чувствительность извещателей класса С - не хуже 2,0 дБ/м - также определена по черному дыму при горении гептана. Причем чувствительность определяется в тестовом помещении по одному дымозаходному отверстию при поступлении в другие отверстия чистого воздуха из другого помещения. Испытания по определению чувствительности аспирационного извещателя по ГОСТ Р 53325-2009 проводят, только с использованием стенда "дымовой канал". Причем в дымовом канале располагается также только часть воздушного трубопровода с одним, максимально удаленным от блока аспирационного извещателя воздухозаборным отверстием, а оставшаяся часть трубопровода с открытыми дымовса-сывающими отверстиями должна располагаться вне дымового канала. Через эти отверстия поступает чистый воздух, и соответственно снижается оптическая плотность среды, которая поступает в блок аспирационного извещателя. Чем больше максимальное число воздухозаборных отверстий аспирационного извещателя, тем выше должна быть чувствительность его измерителя для обеспечения одной и той же чувствительности по одному отверстию. При сравнении чувствительности аспирационных извещателей следует обращать особое внимание на условия, для которых она дана. Максимальная чувствительность аспирационного извещателя, которая часто указывается в рекламных материалах, - это чувствительность самого измерителя оптической плотности. Однако реализовать такую чувствительность возможно только при использовании воздуховода лишь с одним воздухозаборным отверстием. Конечно, подобный аспирационный извещатель может использоваться для защиты особо ценного оборудования или одного помещения площадью до 80 м2. При использовании воздухопровода с большим числом воздухозаборных отверстий чувствительность может снижаться на один-два порядка. Этот эффект и приводит к необходимости использования в аспирационных извеща-телях специально разработанных для этих целей ультрачувствительных измерителей оптической плотности.

Так как длина труб аспирационного извещателя может достигать нескольких сотен метров, то, естественно, требуется ограничивать максимальное время транспортирования пробы воздуха от крайнего воздухозаборного отверстия до устройства измерения оптической плотности. По ГОСТ Р 53325-2009 максимально допустимое время транспортирования зависит от класса аспирационного извещателя. Для извещателей класса А оно не должно превышать 60 с, для класса B - 90 с, для класса С 120 с. Причем если извещатель имеет регулируемый аспиратор, то почему-то скорость воздушного потока измеряют при максимальной мощности аспиратора, хотя на практике обычно устанавливают среднюю или близкую к минимальной мощность аспиратора для снижения тока потребления и уменьшения скорости накопления пыли в фильтрах. Естественно, аспирационный извещатель должен в автоматическом режиме контролировать скорость воздушного потока и фиксировать ее изменение при загрязнении отверстий либо при нарушении герметичности соединений трубопровода. По ГОСТ Р 53325-2009, если утечка воздуха или засорение приводят к увеличению или уменьшению объема воздушного потока на 20% и более, то аспирационный извещатель должен сформировать сигнал неисправности. Кроме того, в ГОСТ Р 53325-2009 приведено требование по термостойкости воздушного трубопровода: он должен обеспечивать выполнение его функций в условиях воздействия пожара в течение времени, необходимого для транспортирования проб воздуха к блоку обработки и анализа техническими средствами обнаружения дыма состояния контролируемых проб. Причем максимальная температура и время ее воздействия на воздухопровод должны быть указаны в технической документации.

Установка аспирационного извещателя

По п. 13.9.1 СП 5.13130.2009 аспирационные изве-щатели класса А могут устанавливаться в помещениях высотой до 21 м, класса В - до 15 м, класса С - до 8 м. Независимо от высоты защищаемого помещения и класса извещателя расстояния между воздухозаборными отверстиями должны быть не более 9 м, а от стены - не более 4,5 м (рис. 1), что аналогично требованиям к дымовым линейным извещателям, вследствие возникновения кумулятивного эффекта в обоих случаях. В высоком помещении дым под потолком имеет низкую концентрацию, но распространяется на большую площадь и поступает одновременно через несколько заборных отверстий, что компенсирует снижение концентрации. Причем при высоте помещения более 12 м для аспирационных изве-щателей не требуется двухъярусная установка, что является значительным преимуществом. До выхода СП 5.13130.2009 для защиты высоких помещений с большими площадями обычно использовались линейные дымовые извещатели, однако, как правило, их установка в таких помещениях из-за стро

ительных конструкций и воздуховодов производится на расстоянии в несколько метров от перекрытия (рис. 1), что недопустимо снижает уровень пожарной защиты. В п. 13.9.1 СП 5.13130.2009 указано, что "аспирационные извещатели классов А, В рекомендуются для защиты больших открытых пространств и помещений с высотой помещения более 8 м: в атриумах, производственных цехах, складских помещениях, торговых залах, пассажирских терминалах, спортивных залах и стадионах, цирках, в экспозиционных залах музеев, в картинных галереях и прочих помещениях, а также для защиты помещений с большой концентрацией электронной техники: серверные, АТС, центры обработки данных". Данная рекомендация позволяет достаточно просто обосновать использование аспирационных из-вещателей для защиты указанных объектов. Кроме того, допускается встраивание воздухо-заборных труб аспирационного извещателя в строительные конструкции или элементы отделки помещения при сохранении доступа к воздухозаборным отверстиям. Трубы аспирационного извещателя могут располагаться за навесным потолком (под фальшполом) с забором воздуха через дополнительные капиллярные трубки, проходящие через фальшпотолок, с выходом воздухозаборного отверстия в основное пространство помещения. Допускается использование отверстий в воздухозаборной трубе, в том числе с использованием капиллярных трубок, для контроля дыма как в основном, так и в пространстве за подвесным потолком. Допускается использовать капиллярные трубки для отбора проб воздуха из труднодоступных мест, внутреннего пространства агрегатов, механизмов, стоек и так далее. В помещениях шириной менее 3 м, под фальшполом, над фальш-потолком и в других пространствах высотой менее 1,7 м расстояния между воздухозаборными трубами и стеной, указанные в таблице 13.6 СП 5.13130.2009, допускается увеличивать в 1,5 раза.

Для выполнения требования о необходимости установки в каждом защищаемом помещении не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме "ИЛИ", для аспирационного извещателя, по СП 5.13130.2009, "если специально не уточняется, необходимо исходить из следующего положения: в качестве одного точечного (безадресного) пожарного извещателя следует рассматривать одно воздухозаборное отверстие". Допускается также устанавливать воздухозаборные трубы как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Расстояние от воздухозаборной трубы аспирационного пожарного извещателя с отверстиями до вентиляционного отверстия регламентируется величиной допустимого воздушног

о потока для данного типа извещателя.

Особенности конструкции аспирационного извещателя

Несмотря на достаточно простой принцип действия, аспирационный извещатель - это технически сложное устройство: в течение как минимум 10 лет должна обеспечиваться стабильная работа аспиратора и высокая точность измерения оптической плотности среды, автоматический контроль воздушного потока и т.д. Конструкция воздухопровода нередко состоит из труб различной длины с ответвлениями и, как правило, требует компьютерного расчета для обеспечения заданных характеристик. Кроме того, конфигурация защищаемой зоны может определить необходимость использования нескольких несимметричных каналов, нагруженных на один аспиратор (рис. 3), что дополнительно усложняет аэродинамический расчет. Чувствительность аспирационного извещателя зависит от типа измерителя оптической плотности, а также от конструкции устройства отбора проб, от числа, размеров и расположения отверстий и т.д.

При наличии нескольких отверстий для забора проб концентрация дыма в пробе воздуха снижается пропорционально объему чистого воздуха, поступающего в трубу через остальные отверстия. Например, если дым с удельной оптической плотностью 2%/м (0,088 дБ/м) поступает через одно воздухозаборное отверстие, а через остальные 9 отверстий поступает чистый воздух, то его плотность при поступлении в измеритель оптической плотности снизится до 0,2%/м (0,0087 дБ/м). Чем больше число воз-духозаборных отверстий в трубе, тем сильнее проявляется этот эффект. В действительности расчет разбавления дыма чистым воздухом намного сложнее.

При расчетах необходимо учитывать расположение воздухозаборных отверстий, наличие и места расположения угловых соединений, тройников и капилляров, диаметр воздухозаборных труб, протяженность вертикальных участков труб и т.д. Для выравнивания воздушных потоков по различным отверстиям (и соответственно по чувствительности), в конце трубы устанавливается заглушка с отверстием, площадь которого примерно в 4 раза больше площади рабочих отверстий, что также должно учитываться при расчете чувствительности. Достаточно точное выравнивание отверстий по чувствительности достигается при использовании отверстий различного диаметра по принципу: "чем ближе к аспиратору, тем меньше диаметр". В аспирационном извещателе обычно применяются ультрачувствительные лазерные измерители оптической плотности, которые обеспечивают сверхраннее обнаружение очага, устранение которого может быть произведено без остановки производства и эвакуации. Для реализации этих функций программируется несколько сигналов, которые формируются различными средствами при заданных уровнях удельной оптической плотности: "Внимание", "Предтревога", "Пожар 1", "Пожар 2". Несмотря на это, надо четко представлять, что класс аспирационного извещателя обычно определяется уровнем "Пожар 1", по которому включается оповещение и другие противопожарные системы, а дополнительные сигналы "Внимание" и "Предтревога" могут формировать только звуковой сигнал для оператора и индицироваться на дисплее. Для удобства программирования, обслуживания и эксплуатации аспирационные извещатели содержат графические дисплеи текущего значения удельной оптической плотности (среды, про-градуированные обычно в %/м), индикаторы сигналов "Пожар" и индикаторы различных типов неисправностей (рис. 4).

Для обеспечения требуемых характеристик аспирационного извещателя для каждого объекта проводится аэродинамический расчет трубопровода по программам, предоставляемым производителями аспирационных извещателей. Воздухозаборные трубы аспирационной системы могут быть выполнены из различного материала, в зависимости от условий эксплуатации и вида защищаемого помещения. Например, использование гибких пластиковых труб позволяет защитить помещение с произвольной формой потолка, вплоть до сферической, а металлические трубы используются в зонах с высокими рабочими температурами (до 100 °С и более).

Область применения аспирационных извещателей

Высокочувствительные аспирационные системы класса А идеальны для защиты архивов, музеев, складов, серверных, коммутаторных помещений электронных узлов связи, центров управления, "чистых" производственных зон, больничных помещений с высокотехнологичным диагностическим оборудованием, телевизионных центров и радиовещательных станций, компьютерных залов и других помещений с дорогостоящим оборудованием. То есть для наиболее важных помещений, где хранятся материальные ценности или где в оборудование вложены огромные средства, либо где велик ущерб от остановки производства или прерывания функционирования, либо велика упущенная выгода от потери информации. На таких объектах крайне важно достоверно обнаружить и ликвидировать очаг на самой ранней стадии развития - на этапе возникновения тлеющего очага, задолго до появления открытого огня либо при возникновении перегрева отдельных компонентов электронного устройства. При этом, учитывая, что такие зоны обычно оснащены системой контроля температуры и влажности, в них производится фильтрация воздуха, а также имеется возможность значительно увеличить чувствительность пожарного извещателя, избежав при этом ложных срабатываний. Многие аспирационные извещатели имеют функции обучения, что позволяет адаптировать их к условиям эксплуатации.

Другой большой класс объектов, где предельно важно обеспечить, по крайней мере, на порядок более высокую чувствительность по сравнению с традиционными системами, - крупные здания с массовым скоплением людей: торговые и развлекательные центры, выставочные павильоны, театры, кинотеатры, стадионы и т.д. На объектах такого типа предварительный сигнал о пожароопасной ситуации, поступающий только обслуживающему персоналу, позволяет ликвидировать критическую ситуацию до включения оповещения о пожаре. Это позволяет избежать эвакуации большого количества людей, связанной с риском возникновения паники, давки и человеческих жертв даже при отсутствии угрозы жизни от пожара. Кроме того, заполнение путей эвакуации людьми создает значительные проблемы для обслуживающего персонала при ликвидации даже сравнительно небольшого очага возгорания: добраться до него становится трудновыполнимой задачей. Нередко предъявляются повышенные требования к дизайну помещений. В этом случае, в зависимости от требуемого уровня пожарной защиты, могут использоваться как лазерные, так и традиционные аспирационные системы. Воздухозаборные трубы с дополнительными капиллярными трубками требуемой длины могут располагаться за подвесным потолком либо в элементах отделки помещения (рис. 5). Часто встречаются зоны, контроль которых традиционными точечными дымовыми извещате-лями затруднен из-за сложности монтажа и обслуживания, наличия пыли, воздушных потоков от вентиляционных систем или кондиционеров, которые искажают распределение дыма в помещении. Аспиратор обеспечивает засасывание воздуха через каждое отверстие из достаточно большого объема помещения, что компенсирует влияние воздушных потоков от приточно-вытяжной вентиляции, системы кондиционирования и т.д. К тому же возможно размещение воздухозаборных труб на решетках воздухозаборников (рис. 6) и даже непосредственно в каналах воздуховодов.

Аспирационные извещатели являются эффективным способом защиты кабельных сооружений (рис. 7), пространств под фальшполом, например кабельных каналов в полу компьютерного центра, где скорость движения воздуха может быть достаточно высокой, поскольку обычно такой "двойной" пол используется для подачи охлаждающего воздуха к местам установки оборудования. Аспирационный способ контроля воздушной среды - постоянный принудительный отбор воздуха через систему труб -значительно снижает влияние воздушных потоков в помещении.

Защита серверов при помощи высокочувствительных аспирационных систем класса А позволяет фиксировать перегрев отдельных электронных компонентов. При этом производится контроль непосредственно внутреннего объема аппаратуры отдельными воздухозаборными трубками.

Современные микропроцессорные аспирационные системы хорошо адаптируются к тяжелым условиям эксплуатации. Для использования в пыльных зонах на трубы устанавливаются дополнительные внешние фильтры. Степень защиты оболочки центрального блока может быть повышена до IP66. В зонах с высокой влажностью используются дренажные устройства для защиты центрального блока от конденсата. Блок аспиратора может быть установлен вне защищаемой зоны, и при использовании дополнительной выходной трубы можно создать непрерывную циркуляцию воздуха в контролируемом помещении.

Немаловажное значение в некоторых случаях имеет отсутствие проводников шлейфа в контролируемой зоне. Пластиковые воздухозаборные трубы не подвергаются влиянию электромагнитных помех и могут эксплуатироваться в условиях высокого уровня электромагнитного и даже радиоактивного излучения. С другой стороны, сами аспирационные системы с вынесенным центральным блоком не создают электромагнитных помех в контролируемом помещении.

Несомненно, перечисление уникальных свойств аспирационных пожарных извещателей и возможностей, которые они открывают, можно продолжить.                                                   

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #6, 2009
Посещений: 10015


  Автор
Неплохов И. Г.

Неплохов И. Г.

Технический директор компании "Центр-СБ", к.т.н.

Всего статей:  89

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций