Автоматическая пожарная сигнализация

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение 
 

     В настоящее время обеспечение  пожарной безопасности, является ключевым моментом для любого предприятия, независимо от его организационно – правовых форм собственности и рода занятий.

     С развитием техники и электроники  была разработана первая автоматическая пожарная сигнализация. Появилась возможность  с помощью пожарных извещателей, реагирующих на дым и тепло, обнаруживать начало очага возгорания. Каждый, кто произвел монтаж пожарной сигнализации, в своем здании (помещении) получил возможность на ранней стадии обнаруживать и предотвращать разрушительную силу пожара.

     Современная пожарная сигнализация очень надежная и дает высокую степень защиты строений, оборудования, самое важное, обеспечивает раннее обнаружение очага возгорания, а это увеличивает время для проведения противопожарных мер и спасения человеческих жизней.

     Целью данной работы является изучение  целей  и задач пожарной сигнализации.

      Глава 1 Цели и задачи пожарной автоматики при обеспечении пожарной безопасности

1. Цели пожарной автоматики

     В современном обществе огромное внимание уделяется созданию систем пожарной безопасности объектов, которые предназначены для защиты жизни людей и материальных ценностей от огня. Ведь опасность для жизни, связанная с возникновением пожара, и ущерб, наносимый огнем, в десятки раз превышают те, которые могут быть вызваны кражами, ограблениями и т.п.

     Основная  цель пожарной автоматики - спасение жизни людей.

     Зачастую  последствия пожаров и связанные  с ними убытки ложатся тяжелым  грузом на плечи не только пострадавшего, но и общества в целом. Именно поэтому, все большее количество людей начинают задумываться о создании профессиональных систем пожарной сигнализации.

     Автоматические  системы пожарной сигнализации предназначены  для быстрого и надежного обнаружения  зарождающегося пожара с помощью  распознавания явлений, сопровождающих пожар, таких как выделение тепла, дыма, невидимых продуктов сгорания, инфракрасного излучения и т.п. В случае обнаружения пожара центральная станция должна выполнять предписанные действия по управлению системами автоматики здания (отключение вентиляционной системы, включение дымоудаления, системы оповещения, световых и звуковых оповещателей, запуск системы пожаротушения, останов лифтов, разблокирование дверей и т.п.). Это дает возможность людям, находящимся в здании, а также пожарной части или локальному посту пожарной охраны объекта предпринять действия, необходимые для ликвидации пожара на стадии его зарождения, и минимизировать наносимый ущерб.

     Назначение  системы пожарной сигнализации определяет ее общую структуру, а именно, наличие  трех составляющих системы, выполняющих различные функции:

• обнаружение пожара осуществляется автоматическими пожарными извещателями с различными принципами обнаружения и различными методами обработки и обмена информацией;
• обработка информации, поступающей с извещателей, и выдача результатов оператору выполняются центральной станцией и пультом управления;
• выполнение, предписанных действий для оповещения персонала и пожарной части для устранения очага пожара, выполняется центральной станцией а также быстрое и точное реагирование подразделений пожарной части и локальных постов пожарной охраны.

     Все три звена тесно взаимосвязаны  между собой, и эффективность  работы системы пожарной сигнализации в целом зависит от надежности и стабильности работы каждой ее составляющей. Однако, основополагающую роль при создании профессиональных систем пожарной безопасности объектов играют пожарные извещатели. Именно они должны обеспечить быстрое и надежное обнаружение очага пожара.

     В целом, система пожарной сигнализации предназначена для решения таких основных задач: своевременное обнаружение очага возгорания; получение, обработка, передача и представление в заданном виде информации о пожаре потребителям. Следовательно, в своем составе система пожарной сигнализации должна иметь устройства, способные обнаружить возгорание и передать сигнал тревоги.

     Эти функции пожарной сигнализации обеспечиваются различными техническими средствами, а именно: для обнаружения пожара служат извещатели; для обработки, протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги - приемно-контрольная аппаратура и периферийные устройства.

     Очевидно, что выдача сигнала пожарной тревоги  есть необходимое, но не достаточное  условие для обеспечения пожарной безопасности объекта в целом. Поэтому, кроме этих функций, пожарная сигнализация дополнительно должна формировать команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, технологического, электротехнического и другого инженерного оборудования объектов.

     На  практике имеет место интеграции охранной и пожарной сигнализации в единую систему охранно-пожарной сигнализации. При этом системы охранной и пожарной сигнализации администрируются независимыми друг от друга постами управления, сохраняющими автономность в составе системы охранно-пожарной сигнализации. На небольших объектах охранно-пожарная сигнализация управляется приемно-контрольными приборами.

     В свою очередь, система охранно-пожарной сигнализация интегрируется в комплекс, объединяющий системы безопасности и инженерные системы здания, обеспечивая достоверной адресной информацией системы оповещения, пожаротушения, дымоудаления, контроля доступа и др. То есть, система охранно-пожарной сигнализации сегодня является важнейшей составляющей информационной системы любого современного объекта.

     В зависимости от масштаба задач, которые  решает охранно-пожарная сигнализация, в ее состав входит оборудование трех основных категорий:

Оборудование  централизованного управления охранно-пожарной сигнализацией (например, центральный компьютер с установленным на нем ПО для управления пожарной сигнализацией. В небольших системах пожарной сигнализации задачи централизованного управления выполняет охранно-пожарная панель.

     Оборудование  сбора и обработки информации с датчиков охранно-пожарной сигнализации (приборы приемно-контрольные охранно-пожарные). Сенсорные устройства – датчики и извещатели охранно-пожарной сигнализации.

     Все устройства пожарной сигнализации должны обеспечиваться бесперебойным электропитанием. В качестве основного, как правило, используется сетевое электропитание контрольных панелей пожарной сигнализации, остальные устройства питаются от низковольтных вторичных источников постоянного тока или от шлейфа охранно-пожарной сигнализации.

     В соответствии с отечественными нормами пожарной безопасности, пожарная сигнализация должна бесперебойно функционировать в случае пропадания сетевого электропитания на объекте в течение суток в дежурном режиме и не менее 3 часов в режиме тревоги.

     Для выполнения этого требования пожарная сигнализация должна использовать систему резервного электропитания - дополнительные источники или встроенные аккумуляторные батареи.

2. Задачи пожарной сигнализации.

     Основной  задачей систем пожарной сигнализации является раннее обнаружение пожара.

      дымоудаления, аварийного оповещения, кнопки ручных пожарных извещателей, устройства управления вентиляцией и другим технологическим оборудованием.

     Отечественные нормативные документы по пожарной безопасности строго регламентируют перечень зданий и сооружений, подлежащих оснащению автоматической пожарной сигнализацией

     Системы пожарной сигнализации подразделяются на безадресные (пороговые), адресные и  адресно-аналоговые. В самых эффективных  адресно-аналоговых системах пожарные извещатели по сути представляют собой  дымовые датчики, которые периодически по запросу приемно-контрольного прибора (ПКП) сообщают ему код значения контролируемого параметра: температуры или оптической плотности среды.

     Величина  и значения этих параметров анализируются  адресно-аналоговым ПКП. Пороги срабатывания устанавливаются в ПКП и адаптируются к каждому помещению и изменяются в зависимости от времени суток, дней недели и т.д. Одновременно анализируется и работоспособность извещателей, при падении чувствительности формируется сигнал о неисправности, при запылении - о техническом обслуживании, ПКП может прогнозировать сроки чистки каждого дымового или комбинированного извещателя.

     Для решения задачи построения системы  безопасности следует обозначить основные этапы. Для этого необходимо определить:

• что защищать (объект);
• от чего защищать (угрозы);
• как и какими методами (средства).

   Пожарная  безопасность современного здания - задача, решаемая исключительно в комплексе  организационно-административных и  технико-экономических мероприятий, направленных на выполнение правил и норм пожарной безопасности с целью предотвращения пожаров, а также их обнаружения и принятия мер по тушению. Важную и действенную роль в решении этой задачи играет оборудование взрывопожароопасных помещений автоматическими установками пожарной сигнализации и пожаротушения.

   Причины пожаров, средства их предотвращения и  методы тушения широко известны, но пожары случаются (и как показывает статистика - нередко), ими наносится  значительный материальный ущерб, вследствие пожаров гибнут люди. Чтобы локализовать пожар, как можно скорее ликвидировать его, необходимо сократить время обнаружения очага возгорания и передачи сообщения в пожарную охрану, для чего успешно применяются средства автоматики.

   Основными информативными факторами пожара для систем пожарной сигнализации являются тепло, дым, электромагнитное излучение пламени или тлеющих очагов, газообразные продукты горения. Автоматические пожарные извещатели, осуществляющие контроль параметров, характеризующих указанные факторы, соответственно подразделяются на тепловые, дымовые, световые, газовые и комбинированные. В состав автоматической системы пожарной сигнализации могут входить ручные пожарные извещатели, воспроизводящие сигнал о загорании при приведении их в действие человеком, обнаружившим загорание.

   По  электропитанию пожарные извещатели делят  на активные, получающие питание от пожарного шлейфа или от иных источников питания, и пассивные, не требующие  питания. Передача тревожного извещения  осуществляется, как правило, изменением электрических характеристик извещателя.

   Наибольшее  распространение в автоматических системах пожарной сигнализации получили тепловые и дымовые пожарные извещатели. Это объясняется как спецификой начальной фазы процесса горения  большинства пожароопасных веществ, так и относительной простотой схем и конструктивных решений.

   Тепловые  извещатели делят по способу определения  факторов пожара на: максимальные - срабатывающие  при достижении порогового значения температуры; дифференциальные - срабатывающие  при достижении скорости нарастания температуры порогового значения.

         На  любом объекте существует угроза нанесения ущерба имуществу и  здоровью людей при возникновении  неконтролируемого возгорания или  пожара. Единственный способ свести в  этом случае возможные потери к минимуму - это построить эффективную систему обнаружения возгорания. Основным способом решения этой проблемы является установка системы пожaрной сигнaлизации, которая предназначается для обнаружения очагов возгорания и управления системами оповещения людей о пожаре, установками автоматического пожаротушения, а также технологическим оборудованием.

   Система пожaрной сигнaлизации - это совокупность совместно действующих средств  пожарной сигнализации, установленных  на защищаемом объекте, для обнаружения  пожара, обработки, представления в заданном виде извещения о пожаре на этом объекте, специальной информации и выдачи команд на включение

    Глава 2 Характеристика изучаемого объекта  на примере ООО «Ангара» 

   Объект  исследования - офисное помещение общества с ограниченной ответственностью «Ангара» (далее ООО «Ангара») представляет собой отдельное железобетонное здание, состоящее из 3-х помещений на первом этаже.

   Доступ  в здание осуществляется через главный  входа.

Стены периметра  объекта – капитальные; решетки  на окнах отсутствуют; общая площадь помещений составляет 50м²; во всех помещениях высота потолков – 255 см; отопление водяное с радиаторами, расположенными под каждым окном; объект телефонизирован.

     Объект  содержит следующие помещения:

• кабинет директора;
• офисное помещение;
• санузел.

     Защищаемые  зоны помещений по классификации  ПУЭ относятся к классам П-11А.

     Несущие конструкции здания – железобетонные с применением бетона на известняковом  щебне с плотностью 2250 кг/м3. Высота офиса – 2,8 м. из Перекрытия полов железобетонные, толщины у которых равнялись 0,2 м. Стены выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен 0,22 м и внутренних стен – 0,11 м.

2.1 Сценарий возможного пожара 

     Выбор расчетной схемы развития возможного пожара в защищаемом помещении и определение класса пожара по темпу изменения его тепловой мощности. 

   1. При  выборе расчетной схемы развития  пожара все многообразие возможных  схем целесообразно свести к  двум схемам – круговое распространение  пожара и горение штабеля из твердых горючих материалов.

   К круговой схеме могут быть отнесены случаи распространения пожара по твердым (или волокнистым) горючим материалам, равномерно расположенным на достаточно больших площадях, а также случаи распространения пожара по рассредоточено расположенным горючим материалам, небольшое расстояние между которыми не препятствует переходу пламени с горящего материала на не горящий. Ко второй схеме могут быть отнесены случаи горения материалов, сложенных в виде штабелей различных размеров.

   2. Тепловую  мощность очага пожара для  выбранных расчетных схем рассчитывают  по формуле: 

   Q = Kт. τ2, кВт (1)

   где Кт - коэффициент, характеризующий темп изменения тепловой мощности очага  пожара, кВт/с2;

   τ - время  с момента возникновения пламенного горения, с.

   Коэффициент Кт рассчитывают в зависимости от выбранной схемы развития пожара по формулам:

   а) для  кругового распространения пожара

   Кт = πη V2л ψуд Qн, (2)

где η - коэффициент  полноты горения (допускается принимать  равным 0,87);

Vл - линейная  скорость распространения пламени  по поверхности материала, м/с; 

   ψуд - удельная массовая скорость выгорания  материала, кг/(м2 с);

   Qн  - низшая рабочая теплота сгорания  материала, кДж/кг.

   Значения Vл, ψуд и Qн принимаются по справочной литературе.

   б) для  случая горения твердых горючих  материалов, сложенных в виде штабеля

   Кт = 1055/τ2*, (3)

   где τ* - время достижения характерной тепловой мощности очага пожара, принимаемой  равной 1055 кВт, с 

   3. Определяют  класс пожара по темпу его  развития в зависимости от значения коэффициента Кт:

• медленный темп развития пожара – темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием Кт < 0,01 кВт/с2;
• средний темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,01 < Кт < 0,03 кВт/с2;
• быстрый темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием 0,03 < Кт < 0,11 кВт/с2;
• сверхбыстрый темп развития пожара - темп изменения тепловой мощности очага пожара характеризуется условием Кт > 0,11 кВт/с2

   Определение предельно допустимой тепловой мощности очага пожара к моменту его  обнаружения.

   1. Величину  предельно допустимой тепловой  мощности очага пожара Qпд определяют  с учетом особенностей защищаемого  помещения и возлагаемой на АУПС задачи по обеспечению безопасности людей и/или материальных ценностей.

   2. При  локально размещенной в помещении  горючей нагрузке величина Qпд  может быть непосредственно задана  по справочной литературе, содержащей  данные по максимальной тепловой мощности, выделяемой при горении различных материалов (предметов), а также по формуле:

   Qпд = η ψуд Fпд Qн, кВт (4)

   где Fпд - площадь, занимаемая горючей нагрузкой, м².

   Выбор типа и размеров расчетного очага  пожара производится с учетом заданной величины возможного материального ущерба.

   3. Для  кругового распространения пожара  и с учетом задачи АУПС по  обеспечению пожарной безопасности  материальных ценностей величина Qпд может определяться по формуле: 

   Qпд = Кт. Кб. [Fпд / (πV2л)] 0,5 (5)

   где Кб – коэффициент безопасности (допускается принимать равным 0,8);

   Fпд  – предельно допустимая площадь  пожара на момент обнаружения  АУПС определяется на основании  технико-экономического обоснования  мер противопожарной защиты для  конкретного объекта (допускается  принимать равной 6 м2).

   4. Величина Qпд может быть рассчитана по  значению необходимого времени  обнаружения пожара, которое рассматривается  в данном случае как критерий  выполнения возложенной на АУПС  задачи. Расчет проводится по  следующей формуле: 

   Qпд = Кт. τноб2, кВт (6)

   где τноб - необходимое время обнаружения  пожара, с.

   Необходимое время обнаружения пожара определяют с учетом возложенных на АУПС задач  по обеспечению безопасности людей  и/или материальных ценностей и  рассчитываются по методикам, разработанным головными организациями, в области обеспечения пожарной безопасности.

   При моделировании  пожара в здании теплофизические  свойства железобетонных и кирпичных  конструкций принимались по табл.3, 4.  
 
 

   Таблица 1

   «Теплофизические характеристики некоторых материалов использованных на строительные конструкции здания»

   Таблица 2

   «Теплофизические характеристики материалов»

   Где Tig - температура воспламенения,

   Δ H –  низшая теплота сгорания,

   L, - теплота  газификации,

   P –  плотность,

   С –  теплоемкость,

   Сбр –  тепловая инерция,

   W –  влажность,

   M max - максимальная  скорость выгорания. 

   Данные  о размерах дверных и оконных  проемов приведены в табл.3.

   При расчетах температурного режима пожара предполагалось, что разрушение остекления окон происходит в момент, когда температура у верха оконных рам достигает 300 °C.

   Таблица 3

   «Данные о размерах дверных и оконных проемов»

   Горючая нагрузка была обследована по детерминистической оценке во всех помещениях рассматриваемого здания. Средняя горючая нагрузка показана в таблице 4  

   Таблица 4

   «Средняя горючая нагрузка в помещениях»

   Методом математического моделирования  исследована динамика развития пожара в помещениях.

   При закрытой входной двери, время развития пожара в этом офисе достигает 2500 с и в большинстве пожаров максимальная температура изменяется в диапазоне от 1000°С до 1100°С. Время образования опасных концентраций токсичных газов изменяется от 250 с до 310 с.

   2.2. Расчет размещения извещателей 

   1. Предлагаемая  методика позволяет рассчитывать  максимально допустимые расстояния  между точечными тепловыми и  дымовыми пожарными извещателями  в защищаемых помещениях и  выбрать тип извещателей отвечающих  требованиям обнаружения с учетом возложенной на автоматическую установку пожарной сигнализации (АУПС) задачи по обеспечению пожарной безопасности людей и/или материальных ценностей в зависимости от следующих параметров: