Портал по безопасности.
Проекты систем безопасности Типовые решения систем безопасности Чертежи и схемы подключений

Присоединяйтесь к нам в соц. сетях:


Главная Статьи Статьи про проектирование систем безопасности и слаботочных систем
Расстановка пожарных извещателей: отечественные и ...
Мобильная версия
Вход в личный кабинет
Регистрация, нас уже 4979
 - События которые нельзя пропустить
  • Вся информация в один клик beta

Расстановка пожарных извещателей: отечественные и зарубежные нормы. Часть 4 (5107)

Опубликовано: 29 Мая 2012

В первой части статьи рассматривалась расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага, Во второй части - расстановка точечных пожарных извещателей с учетом влияния окружающих предметов на перекрытии. В третьей части рассматривал ись более значительн ые п репятствия для расп ространен и я дыма в помещении: балки, стеллажи, штабеля, перегородки и т. д. В четвертой части рассматриваются вопросы расстановки пожарных извещателей с учетом эффекта стратификации.
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Эффективная защита современного здания противопожарными автоматическими системами с учетом работы различных инженерных систем невозможна без рассмотрения физических процессов при возникновении очага пожара. В зарубежных нормативных документах кроме требований приводится большой объем пояснений для исключения неправильного толкования и применения нормативных требований. Например, в европейском стандарте по системам обнаружения пожара и оповещения для зданий BS 5839 Часть 1 «Нормы и правила проектирования, установки и обслуживания систем» в каждом разделе излагаются физические процессы, а практически в каждом параграфе и пункте излагаются требования и даются пояснения курсивом. Вот что примерно могло бы предварять требования 13-го раздела СП 5.13130.2009 в качестве рекомендаций при расстановке пожарных извещателей по аналогии со стандартом BS 5839-1:
«Работа тепловых и дымовых датчиков зависит от конвекции, которая переносит горячий газ и дым от очага к детектору. Расположение и шаг установки этих детекторов должны основываться на необходимости ограничения времени, затраченного на это движение, и при условии достаточной концентрации продуктов сгорания в месте установки детектора. Горячий газ и дым в общем случае будут концентрироваться в самых высоких частях помещения, поэтому именно там должны быть расположены тепловые и дымовые детекторы. Так как дым и горячие газы от очага поднимаются вверх, они разбавляются чистым и холодным воздухом, который поступает в конвективную струю. Следовательно, с увеличением высоты помещения быстро возрастает размер очага, необходимый для активизации тепловых или дымовых детекторов. В некоторой степени этот эффект можно скомпенсировать при использовании более чувствительных детекторов. Линейные дымовые детекторы с оптическим лучом менее чувствительны к эффекту высокого потолка по сравнению с детекторами точечного типа, поскольку с увеличением задымленного пространства пропорционально увеличивается протяженность луча, на которую воздействует дым. К тому же при захвате конвекционной струей окружающего воздуха происходит охлаждение газов. Если потолок достаточно высок и окружающая температура в верхней части помещения высокая, температура газодымовой смеси может снизиться до температуры окружающей среды на уровне ниже потолка. Это возможно, если температура воздуха в помещении увеличивается с высотой, например, в результате нагрева солнцем температура воздуха на высших уровнях может быть более высокой, чем температура дыма. Тогда слой дыма сформируется на этом уровне, не достигнув потолка, как если бы в помещении был «невидимый потолок» на определенной высоте. Этот эффект известен как стратификация - расслоение. В этом случае и дым, и горячие газы не будут воздействовать на детекторы, установленные на потолке, независимо от их чувствительности. Обычно трудно предсказать с достаточно высокой степенью достоверности уровень, на котором будет происходить стратификация. Это будет зависеть от конвективной тепловой мощности очага и от температурного профиля в пределах защищаемого пространства во время пожара, ни один из которых не известен количественно. Если детекторы установлены на предполагаемом уровне стратификации, а стратификации не происходит или она происходит на более высоком уровне, обнаружение может быть опасно запоздалым, поскольку относительно узкая конвекционная струя может «обойти» датчики. В конце концов, так как очаг увеличивается и выделяется больше тепла, конвекционная струя преодолеет тепловой барьер и установленные на потолке датчики станут работоспособны, хотя и в более поздней стадии пожара, чем если бы никакая стратификация не возникала. Однако обычно чем больше высота помещения, тем большего размера очаг обнаруживается. Таким образом, в высоком помещении, в котором стратификация является вероятной, хотя и могут быть использованы дополнительные детекторы, на более низких уровнях в надежде обнаружить стратифицированный слой, всегда должны использоваться детекторы, установленные на потолке. Так как струя горячего газа является относительно узкой, радиус зоны контроля дополнительных детекторов должен быть уменьшен.
Хотя для обычной защиты какой-либо зоны применяются приведенные выше рассуждения, локальные участки могут быть защищены дополнительными пожарными детекторами. Например, системы с тепловыми линейными детекторами могут быть особенно подходящими для того, чтобы защитить элементы энергоустановок или кабельную сеть. При использовании в этих целях детектор должен быть установлен насколько возможно близко к месту, где мог бы возникнуть огонь или перегрев, он должен быть расположен над защищаемой установкой или в тепловом контакте с ней.
На эффективность автоматической системы обнаружения пожара будут влиять преграды между тепловыми или дымовыми детекторами и продуктами горения. Важно, чтобы тепловые и дымовые детекторы не были установлены слишком близко к преградам для потока горячих газов и дыма. Вблизи стыка стены и потолка располагается «мертвое пространство», в котором обнаружение тепла или дыма не будет эффективно. Так как горячий газ и дым растекаются горизонтально параллельно потолку, аналогично имеется застойный слой вблизи потолка; это исключает установку с расположением чувствительного элемента теплового или дымового детектора вровень с потолком. Это ограничение может быть менее важно в случае аспирационной системы, поскольку эта система активно втягивает пробы воздуха из движущегося слоя дыма и горячих газов.
При установке тепловых и дымовых детекторов должна быть рассмотрена возможная структура воздушных потоков в помещении. Кондиционирование воздуха и вентиляционные системы с высоким уровнем воздухообмена могут неблагоприятно влиять на способности детекторов, создавая приток к ним свежего воздуха и отток нагретого воздуха, дыма и газов от горения или разжижая дым и горячие газы от очага.
Детекторы дыма могут быть установлены для обнаружения дыма в вентиляционных каналах. В основном такие детекторы должны способствовать предотвращению распространения дыма через вентиляционную систему, любая рециркуляция воздуха должна быть прекращена в случае пожара. Эти детекторы могут быть подключены к системе пожарной тревоги, но если детекторы дыма имеют нормальную чувствительность, то они не могут являться удовлетворительным средством обнаружения пожара в зоне, из которой вытягивается воздух, так как дым разбавляется извлеченным чистым воздухом. В вентиляционных каналах дым может собираться в один или несколько слоев, так что по возможности из большей части канала должны браться пробы. Трубы для отбора проб с адекватными отверстиями располагаются таким образом, чтобы перекрыть самые широкие размеры канала.
Некоторые системы обнаружения дыма с высокой чувствительностью (часто аспирационного типа) могут иметь чувствительность, достаточную для обнаружения дыма, который был в значительной степени разбавлен чистым воздухом. Испытания показывают, что такие системы, когда они используются для контроля воздуха в системах охлаждения посредством отбора проб воздуха непосредственно из потока воздуха, способны обнаруживать очень маленькие зарождающиеся очаги, связанные, например, с тлением электронных компонентов в оборудовании, размещенном в шкафах в защищаемой зоне. Это оборудование, как правило, рассматривается в качестве дополнительного к другим способам обнаружения пожара в защищаемой зоне, в силу ограниченных возможностей обнаружения, как только движение воздуха прекращается при выключении вентиляционной системы».
Достаточно понятные исходные положения, которые лежат в основе требований по размещению пожарных извещателей. Можно только отметить, что в отличие от европейских рекомендаций в NFPA 72 подробно проработаны вопросы защиты воздуховодов. И в настоящее время все ведущие производители пожарных извещателей выпускают монтажные комплекты и воздухозаборные трубки для установки на воздуховоды.
Рис. 1. Примеры температурных градиентов в помещениях
РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ СТРАТИФИКАЦИИ
В общем случае в помещении теплый воздух располагается в верхней части помещения, холодный воздух - в нижней части, т. е. имеется какой-то температурный градиент в нормальных условиях, до возникновения очага. Значительное повышение температуры в верхней части помещения возможно в результате нагрева от солнечных лучей в случае крыши из прозрачных материалов. В приложении к стандарту NFPA 72 рассматриваются два примера влияния стратификации в помещениях высотой 20 м, но с различным изменением температуры по высоте:
1. Температура воздуха в нижней части помещения имеет одну величину, а в верхней части значительно выше. Под потолком имеется значительный слой теплого воздуха, температура которого на 30 °С превышает температуру в нижней части помещения. Такое явление часто наблюдается, например, в крупных торговых центрах, когда система приточно-вытяжной вентиляции располагается на среднем уровне по высоте помещения, а солнечные лучи обеспечивают нагрев за счет парникового эффекта (рис. 1а).
2. Температура внутри помещения повышается пропорционально высоте, т. е. имеется постоянный температурный градиент от пола до потолка. Изменение температуры предполагается равным 1,5 °С/м. Следовательно, перепад температур от начальной на уровне пола до потолка, так же как и в первом случае, составит 30 °С (рис. 16). Этот пример соответствует высоким помещениям без кондиционирования.
Таким образом, если принять температуру на уровне пола равной 20 °С, то в первом случае температура будет стабильна до определенного уровня, например до 15 м, а выше 15 м будет равна 50 °С, а во втором случае температура в помещении будет линейно увеличиваться с 20 °С на уровне пола до 50 °С на уровне потолка.
На рис. 2 пунктиром показаны температурные градиенты для этих двух примеров, а сплошными линиями - изменение температуры в центре восходящего потока от очагов со значительной тепловой мощностью 1000 кВт и 2000 кВт. Необходимо отметить, что в NFPA 72 определение шага расстановки тепловых пожарных извещателей или спринклеров, исходя из пожарной нагрузки в конкретном случае, производится по критерию обеспечения начала пожаротушения, когда мощность очага не превышает 1000 кВт.
Рис. 2. Зависимости температуры окружающей среды и газовоздушной смеси от высоты
Приведенный график показывает, что восходящая газовоздушная смесь с ростом высоты достаточно быстро теряет температуру и для обоих очагов на высоте 20 м она снижается до температуры порядка 30-35 °С, следовательно, дым может достигнуть потолка только в случае перепада температур не более 10- 15°С. А в рассматриваемом 1-м примере дым дойдет до высоты около 15-16 м, во 2-м примере дым от очага мощностью 1000 кВт дойдет до высоты примерно 13,5 м, а от очага мощностью 2000 кВт - до высоты порядка 16 м. На таких высотах температура газовоздушной смеси становится равной температуре окружающей среды, то у струи больше нет выталкивающей силы, она теряет направленное вверх движение и стратифицируется на такой высоте.
Температура средней линии струи может быть вычислена с помощью следующего уравнения, приведенного в NFPA 72:
Tc=25Qc2/3z-5/3+20, где
Тc - температура в центре газовоздушной смеси, °С;
Qc — конвекционная часть тепловой мощности очага, кВт;
z - высота над пожарной нагрузкой, м.
Также в NFPA 72 приведена формула для вычисления высоты, на которую поднимется газовоздушная смесь, чтобы определить, достигнет ли она дымовых или тепловых извещателей в случае осесимиетричного распространения дыма и линейного увеличения температуры окружающей среды:
Zm = 5,54Qc1/4(ΔT0/dZ)-3/8, где
Zm - максимальная высота подъема дыма над поверхностью очага, м;
ΔT0 - разность между температурой окружающей среды на высоте размещения детекторов и температурой окружающей среды на уровне очага °С;
Qc - конвекционная часть тепловой мощности очага, кВт.
Считается, что конвективную часть Qc мощности тепловыделения очага можно оценить как 70% от общего тепловыделения.
Для упрощения практических расчетов в NFPA 72 приведены графические зависимости изменения температуры от высоты подъема дыма для нескольких значений мощности очага (рис. 3), причем здесь указана общая мощность очага, а не ее конвекционная часть. По этим графикам определяется величина максимального подъема дыма Zm. Если полученная величина больше расстояния от пожарной нагрузки до перекрытия, то результат можно считать удовлетворительным, а если эти значения примерно равны, то вероятность обнаружения очага заданного размера недопустимо низкая.
Рис. 3. Изменение температуры газовоздушной смеси от высоты
Еще одно выражение дано для определения минимальной мощности очага Qс, при которой дым достигнет перекрытия (Zm = Н), в предположении линейного изменения температуры окружающей среды с высотой:
Qc = 0,0018Н5/2ΔT03/2.
Теоретические основы для расчета стратификации представлены в работе Morton, В. R., Taylor, Sir Geoffrey, and Turner, J. S. Turbulent Gravitational Convection from Maintained and Instantaneous Sources, Proc. Royal Society A, 234, 1-23, 1956 и в работе Heskestad, G. and Delichatsios, M. A. The Initial Convective Flow in Fire: Seventeenth Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, PA (1979). Для получения дополнительной информации по выражению, определяющему величину Zm, рекомендуется обратиться к работе Klote, J. and Milke, J. Design of Smoke Management Systems, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta, GA 1992, а также использовать руководство NFPA 92В «Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria, and Large Areas», т. е. «Руководство no системам дымоудаления в торговых центрах, атриумах и больших пространствах».
В помещениях, где может проявляться эффект стратификации, в NFPA 72 рекомендуется контролировать дым не только под перекрытием, но и на более низких уровнях. Причем исходя из физики процесса это положение распространяется на любой тип дымовых извещателей и на точечные, и на линейные и на аспирационные. На рис. 4 показано размещение извещателей на 2 уровнях, причем нижний уровень должен отстоять от перекрытия минимум на 900 мм. Также могут быть использованы дополнительные извещатели, установленные на стены и другие конструкции.
Рис. 4. Пример размещения дымовых извещателей на двух уровнях
ЛИНЕЙНЫЕ ПОЖАРНЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ
По требованиям СП 5.13130.2009 в помещениях высотой до 12 м линейные дымовые пожарные извещатели должны устанавливаться таким образом, чтобы оптический луч располагался на расстоянии не менее 0,1 м и не более 0,6 м от уровня перекрытия. Допускается размещение линейных дымовых пожарных извещателей ниже, чем 0,6 м от уровня перекрытия, если в расчетное время обнаружения достаточно для выполнения задач противопожарной защиты.
В помещениях высотой более 12 м линейные извещатели устанавливаются в два яруса: нижний ярус извещателей должен быть расположен на расстоянии 1,5-2 м от верхнего уровня пожарной нагрузки, но не менее 4 м от плоскости пола, а верхний ярус - на расстоянии не более 0,8 м от уровня перекрытия. При этом в любом случае расстояние между оптическими осями извещателей должно быть не более 9,0 м, а оптической осью и стеной - не более 4,5 м. Нижний ярус линейных дымовых извещателей очевидно предназначен для более раннего обнаружения очага в случае стратификации, однако вероятность обнаружения дыма на какой-то промежуточной высоте достаточно мала. Обнаружение восходящего потока дыма также весьма проблематично из-за значительных расстояний между извещателями (рис. 5). Причем исходя из равных расстояний между линейными извещателями 1-го и 2-го ярусов, они, как правило, располагаются друг над другом, что дополнительно снижает эффективность работы извещателей нижнего яруса. При этом наши нормы не допускают защиту высокого помещения на «нижнем» уровне в один ярус в расчете на обнаружение восходящего потока дыма.
Рис. 5. Проблема обнаружения восходящего потока линейным извещателем
По европейским требованиям точечные дымовые извещатели размещаются по квадратной решетке с шагом 10,5 м, что соответствует радиусу защищаемой зоны каждого извещателя, равного 7,5 м. А линейные дымовые извещатели размещаются не через 10,5 м, как ряды точечных извещателей, а через 15 м. То есть считается, что линейный извещатель защищает площадь, ширина которой равна диаметру зоны, защищаемой точечным извещателем.
В общем случае линейные извещатели размещаются под перекрытием в один ярус и их оптические оси должны располагаться на расстоянии не более 600 мм от перекрытия. Кроме того, по стандарту BS 5839-1 также возможна установка линейных дымовых детекторов на произвольном расстоянии от потолка. Однако при таком размещении детекторов защищаемая площадь значительно сокращается и составляет до 12,5% от высоты установки в каждую сторону от оптической оси (рис. 6), т. е. ширина площади, защищаемой одним линейным извещателем, равна V* высоты его установки. Дым с увеличением высоты расходится на большую площадь, следовательно, экономичнее устанавливать линейные оптические детекторы на максимально возможной высоте. Так, например, при установке на высоте 4 м для надежного обнаружения очага расстояние между оптическими осями должно быть не более 1 м, при установке на высоте 20 м, соответственно, не более 5 м.
Рис. 6. Размещение линейных извещателей по европейским нормам
Данная расстановка линейных извещателей хорошо сочетается с моделью распространения дыма, приведенной в руководстве по определению расстановки дымовых извещателей американского стандарта по пожарной сигнализации NFPA 72. Предполагается, что дым, поднимающийся от очага, образует перевернутый конус с углом, равным 22° соответственно, на высоте Н диаметр площади, заполненной дымом, равен 0,4 Н. Располагая линейные извещатели с шагом 0,25 Н, при любом расположении очага обеспечивается прохождение дыма через один или два оптических луча линейных извещателей.
Рис. 7. Распространение дыма от очага в виде конуса
В заключение необходимо отметить, что в европейских нормах расстановка пожарных извещателей зависит от назначения пожарной сигнализации, обеспечения защиты людей (категория L) или защиты имущества (категория Р). Например, для защиты людей точечные дымовые детекторы допускается устанавливать в помещениях высотой до 10,5 м, а для защиты имущества - высотой до 15 м, в то время как наши дымовые извещатели независимо от защиты людей или имущества допускается устанавливать в помещениях высотой до 12 м. Для сравнения в таблице 1 приведена максимальная высота защищаемого помещения по стандарту BS 5839-1 для различных типов пожарных детекторов, соответствующих требованиям серии европейских стандартов BS EN54.
Автор: Игорь Неплохов, эксперт, кандидат технических наук
Источник: Журнал "ТЗ", №2-2012
Сайт: www.tzmagazine.ru
Подписаться на публикацию новых статей.

Комментарии
- Комментариев нет -

Оставить свой комментарий



Дополнительно

Категории

Скачать последний проект
Система пожаротушения складов сахара на основе модульной ТРВ

Система пожаротушения строится на оборудовании НВП Болид. Входящая в систему пожарная сигнализации...
Скачать проект (5,81 Мб)
Самые читаемые новости этого месяца
Отзывы об использовании сигнализации EXPRESS GSM (26414 / 153)
НПО Сибирский Арсенал объявили о том, что теперь каждый желающий может оставить отзыв об их...
Компания АЛПРО представляет оборудование и программное обеспечение для автоматизации парковок бренда АП-ПРО (215 / 136)
Компания АЛПРО расширяет спектр поставляемой продукции и предлагает вниманию своих заказчиков...
Хорошая ли идея - установка фальшивых камер? (170 / 116)
Присутствие камер видеонаблюдения часто заставляет отказаться преступника от его неприглядных...
Macroscop в 2016: технологические итоги (165 / 115)
В 2016 году компания Macroscop выпустила две новые версии основного ПО, первую версию нового...
Ezviz – бесплатный облачный сервис от Hikvision! (8319 / 108)
Компания Hikvision Digital Technology запустила собственный облачный сервис для онлайн -...
  • Портал по безопасности
  • Транспортная безопасность
  • Пожарная безопасность
  • Пожарные машины
  • Пож.ру
© 2006—2017   ООО «Гермион»

При использовании материалов с сайта,
активная ссылка на портал обязательна.
Выбрать кнопку для своего сайта.

тел. (960) 510-55-00