Главная | Контакты | Карта сайта | English version | Эрвист на facebook | Эрвист на youtube
20 лет на страже вашей безопасности!

НОВОСТИ

СЕМИНАРЫ, ВЕБИНАРЫ И ВЫСТАВКИ

ВИДЕОМАТЕРИАЛЫ

КОНТАКТЫ

Москва
8-800-775-30-98 - бесплатный звонок по России
(495) 987-47-57
- многоканальный
(499) 270-09-09
- многоканальный

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
289-756-227
belyaev-ervist

Техническая поддержка
On-line

Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
411-787-699
ervist-company


Санкт-Петербург
(812) 448-65-49
(812) 444-26-02

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
567-108-192

Техническая поддержка
On-line

Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
260-004-896
ervist-support


Екатеринбург
(343) 385-75-25

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
654-100-192
Ervist-Vostok


Новосибирск
(383) 207-98-30

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
709-563-022
v.ervist

НАШИ WEB-РЕСУРСЫ

КАТЕГОРИИ ИНФОРМАЦИИ

НОВИНКИ

РАДАР-Ех - извещатель дымовой взрывозащищенный
Релион ТКВ-ИК - термокожух с ИК-подсветкой
Прометей-ГВР-Exm - громкоговоритель рупорный
ТШ-1/2/3/5 исп.22 - термошкафы
ИП 512 Exd - извещатель ручной
Прометей ТСВ - световое табло
Термокабель LHD - извещатель тепловой
МТС - модуль контроля термокабеля
Релион А50 - видеокамера для транспорта
ИП212 Трион-Л2 - дымовой линейный
Миракс - извещатель ИК охранный
Эксперт-Щит - извещатель комбинированный
ИО 102 Атон - извещатели магнитоконтактные
Орион МК - термокожухи

НПК ЭТАЛОН

Рупор-В
Ex ОППС
ИП535 - 1В
ТСВ - 1
Линия
Ex ОППЗ
ИП 101-1В
ФИЛИН-ОХР
ЕхИО102-1В
Спикер

НПО СПЕКТРОН

Релион А-50
Релион ТКВ-ИКВ
Релион А-100
Спектрон-601Ex
Спектрон-401Ex
ИП 535 Exd
ИП 101 Т-Р Exd
Спектрон-201
Спектрон-202
ИП-512-Exd
УДП-Спектрон
Прометей-ГВР-Exm
Прометей-ТСВ-Exd
Прометей ГВР-Exd

ЭТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА

ProCab
Толмач
Кулон-Ех       
Плазма
Эксперт
Елань
Сегмент
ШСБ-12/24
АБИЗ
Эксперт-Щит

КОМПАНИЯ СМД

ИП212 Трион-Л2
Миракс
Сфера ВЗ
Сфера МК
Сфера ВЗ АО
Сфера МК АО
Трион ВЗ
КВМК
Орбита ВЗ
Орбита МК
Горизонт
Телос
Трион МК
КВВЗ
Орион
Атон

НПО ЭТЕРНИС

ТРВ-Гарант-160
Гарант-12КД
Гарант-5
Гарант-7
ТРВ Гарант-14,5
ТРВ Гарант (вз)
Гарант-12
Гарант Р

НПП "СЕНСОР"

УЗА
ВС-6-5/24
ВС-4-С
ВС-3-ГС
ВС-3
ВУУК

ТАХИОН

ТГБ-8Г Ех
ТВК-17 ВБ
ТВК-18 ВБ
ТВК-19 ВБ
ТШ-1
ТШ-2
ТВК-80 IP Ex
ТГБ-4Г(Р)
ТШ-4GEx
ТШ-5
ТШ-6
ТШ-3

НПП МАГНИТО-КОНТАКТ

АЯКС
ИО 102-26/В
ИП 535/В «СЕВЕР»
ИП 103-10/В
ДИМК/В
БИСШ
ИПР 514-2/В

СПЕЦПРИБОР

GTSW
ИП 535 Гарант
ИП 101 Гранат
ПКП Яхонт-И
ЗОВ
УКЛО
СКОПА
Говор-25
Дымфикс
Иолит-Ех
КСРВ
МИП-Ех

ЭПОТОС

Буран-2,5взр
Буран-8взр
Буран-8взр-РВ
Буран-15КД-В
Буран-50КДВ-В
Буран-15ТРВ

ЗАО РИЭЛТА

Яуза-Ех
ИПТ-Ех
Ладога-Ех
БРШС-Ех
ИПП-Ех
ИПДЛ-Ех
ИПД-Ех
ИПР-Ех
Пирон-1
Фотон-18
Фотон-Ш
Шорох-Ех
Стекло-Ех
МК-Ех
СТЗ-Ех

ЗАО ЭРИДАН

Гелиос
ИП 535-07е
ЭКРАН
ВС-07е
ИП 101-07е
ТВК-07-Н
ГРВ-07е
ДИАЛОГ-Ех

БИК-ИНФОРМ

PTR-404HM
PTR-405EX

ЭКСКОН

AL-Ех
AL-RD

ТОРГОВЫЕ МАРКИ

WAGNER
VESDA
PHSC
MEDC
MICA

Извещатели пожарные газовые. Физика процесса.

Сайдулин Е.Г., директор ООО «ЭТРА-спецавтоматика», Новосибирск

Основы науки о горении были заложены в 1940-х годах представителями советской школы физико-химиков, созданной академиками Н. Семеновым и Я. Зельдовичем, а также их последователями, включая чл.-корр. АН СССР А. Ковальского и академика В. Воеводского, трудом больших коллективов учёных и практиков.

Классические исследования процесса пожара [1,2] отмечают выделение газов из горящих веществ газов, которые способствуют увеличению температуры пожара и переносятся в дымовом облаке. В работах [3,4] рассматривается выделение токсичных газов как опасного фактора пожара, который может привести к отравлению человека.

Сравнительно недавно появилась серия работ, которые отвечают на вопрос, какие газы и каким образом можно использовать для обнаружения пожара, в каких концентрациях выделяются газы при тлении и горении и как они распространяются в помещении или открытом пространстве. Собственно, это способ понять, почему в начале пожара дыма и пламени ещё не видно, а запах пожара уже ощущается. Газовые пожарные извещатели как раз и предназначены для определения «запаха» пожара.

ГОСТ Р 53325-2012 “Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний” определяет извещатель пожарный газовый (ИПГ) как «автоматический ИП, реагирующий на изменение химического состава атмосферы, вызванное воздействием пожара» [5].

Извещатель пожарный газовый - это специализированный газосигнализатор, который регистрирует определённые газ или газы, выделяемые горючими веществами при тлении и горении. На фоне воздействия прочих газов, ИПГ должен реагировать на выбранные газы за минимально возможное время, соответствовать стандартизованным способам включения в шлейф сигнализации приёмно-контрольного прибора: токовому, 4-хпроводному или цифровому, обеспечивать круглосуточную работу и содержать узлы тестирования газового сенсора.

Сформулируем вопросы к применению и конструкции ИПГ:

  • На какие газы должен реагировать ИПГ, какова концентрация этих газов, скорость нарастания концентрации, каково характерное время процесса?
  • Где устанавливать извещатели и как учесть возможные препятствия движению газа?
  • Как противодействовать возмущающим воздействиям и неисправностям?

Ответы на эти вопросы определяются особенностями физико-химических процессов выделения газов при горении (тлении) и физических процессов распространения газа при различных температурах. Для того чтобы правильно ответить на эти вопросы, различными организациями во всем мире, научными и инженерными коллективами проводились многочисленные аналитические и экспериментальные исследования, сбор статистического материала. Это непростая многолетняя работа!

Нельзя не отметить, что, к огромному сожалению, большинство дискуссий по поводу конструкции ИПГ, способу использования и мест их установки базируются на умозрительном, схоластическом подходе к решению таких важных вопросов. Эти дискуссии проходят без анализа экспериментальных данных и данных компьютерного моделирования, относящихся к формированию и распространению газовой среды, составу и физико-химическим свойствам выделяющихся газов, без учёта особенностей газовых сенсоров. Очевидно, критиками не проводились ни моделирование, ни экспериментальные исследования по генерации и распространению газов при тлении и горении, они не имеют опыта конструирования газосигнализаторов.

Надеемся, что статья поможет специалистам понять проблему и дискуссии выйдут на другой, более высокий качественный уровень.

В этой статье мы расскажем о процессах выделения и распространения газов при тлении и горении.

Когда понятно, что измерять, то проще становится определить – как и чем измерять.

КАКИЕ ГАЗЫ ВЫДЕЛЯЮТСЯ ПРИ ТЛЕНИИ И ГОРЕНИИ.

Возможно, что одно из первых экспериментальных исследований, целью которого было определить газы, выделяющиеся на начальной стадии горения (тления), было проведено в ВНИИПО МВД РФ в 1998 году [6]: Состав выделяющихся при горении газов определялся при помощи хроматографии. Эксперименты показали следующее.

Оксид углерода (монооксид углерода, угарный газ, СО) - обязательный газовый компонент, образующийся в результате пиролиза (тления) материалов, используемых в строительстве (древесины, текстиля,

синтетических материалов). На начальной стадии пожара, в процессе тления, концентрация оксида углерода быстро растёт, но потом резко снижается при переходе процесса в стадию пламенного горения.

Водород (Н2) – второй характерный компонент выделяющийся при пиролизе материалов. Его концентрация растёт синхронно с окисью углерода в определенной пропорции.

В дальнейшем, при развитии пожара, происходит рост содержания диоксида углерода (углекислого газа СО2) и ароматических углеводородов. При появлении пламенного горения концентрация углекислого газа резко возрастает, а оксида углерода и водорода с ароматическими углеводородами резко падает.

Эксперименты показали, что порог обнаружения системы раннего предупреждения пожара в атмосферном воздухе при нормальных условиях должен находиться для большинства газов, в том числе водорода и оксида углерода, на уровне 0,002% или ниже. Желательно, чтобы время отклика системы было не более 10 секунд.

Такой вывод можно рассматривать как основополагающий для разработок целого ряда предупреждающих пожарных газовых сигнализаторов.

Проведённые исследования тех лет послужили основанием для разработки и внедрения НПБ 71-98 «Извещатели пожарные газовые. Общие технические требования. Методы испытаний»[7].

Рассмотрим процессы газовыделения при нагреве различных типов материалов.

ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ НАГРЕВЕ ДРЕВЕСИНЫ.

Температура воспламенения древесины 230-250°С.

В процессе нагрева древесины до высоких температур (свыше 100°С) наблюдается её термическое разложение, которое имеет отчётливо выраженный ступенчатый характер [8]:

  • а) при температуре 100-110°С древесина высыхает (выделяется химически несвязанная вода в виде паров) и начинают выделяться летучие вещества, имеющие запах;
  • б) при температуре 110-150°С наблюдается потемнение древесины и более сильное выделение летучих веществ;
  • в) при температурах 150-230°С появляется коричневатый окрас древесины связанный с её обугливанием;
  • г) при 230-280°С выделяется большое количество газообразных продуктов (процесс происходит даже без дальнейшего нагрева), самовоспламеняющихся на воздухе.

Процесс термического разложения древесины протекает в две стадии: первая фаза - примерно до температуры 280°С, идёт с поглощением тепла, вторая фаза – собственно процесс горения газообразных продуктов пиролиза происходит благодаря экзотермическим реакциям, протекающим с выделением тепла. При температуре до 280°С преобладает содержание Н2 и СО, а при температурах более 280 °С их содержание уменьшается на фоне интенсивного выделения других газообразных продуктов пиролиза: углекислого газа СО2, и углеводородов СхНу (в основном метана СН4, но и других органических соединений тоже).

Динамика выделения основных газообразных продуктов при термическом разложении древесины представлена на графике рис.1. Данные соответствуют другим источникам [8,9].

Рис.1 - Изменение концентрации газов, выделяющихся при пиролизе древесины (типовой пожар ТП-2).
СО – 10 ppm/ед. СО2 – 200 ppm/ед. Н2 – 10 ppm/ед. СxHy – 12 ppm/ед.

Во время тления бумаги, древесины и изоляции проводов концентрация СО и Н2 быстро растёт [10], что позволяет уверенно детектировать эти газы (рис.2).

Рис. 2 - Выделение СО и Н2 при пиролизе бумаги, древесины и изоляции электропроводов

При сравнении уровня выделения газов и частиц сажи нужно обратить внимание на уменьшение дымообразования при обработке древесных материалов огнезащитными составами [12].

ГАЗОВЫДЕЛЕНИЕ ПРИ НАГРЕВЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Вследствие распространённости пластмасс, особо рассмотрим процессы пиролиза, термоокислительной деструкции и пламенного горения полимерных материалов (ПМ), которые происходят либо последовательно, либо одновременно с распределением по зонам [11].

Зона 1. Газовый слой, где происходит главным образом термоокислительная деструкция продуктов разрушения поверхностного слоя полимера и наблюдается интенсивный массо- и теплообмен.

Зона 2. Поверхностный слой полимера, подверженный действию пламени.

Зона 3. Внутренние слои полимера, прилегающие к поверхностному слою. Здесь протекает в основном термическая деструкция полимера.

От природы продуктов, образующихся при пиролизе в третьей зоне, скорости их диффузии к поверхности зависит дальнейшее протекание процессов воспламенения и горения. При температурах ниже 200°С происходит выделение содержащихся в исходном продукте низкомолекулярных веществ, которые относительно слабо связаны с полимерной основой, при этом миграция протекает из поверхностного (переходного) слоя толщиной 20-25 мкм, соответствующего среднему радиусу частиц в образцах с Sуд. 1200-1500 см2/г. При температуре выше 200°С начинается интенсивная термическая деструкция полимерной основы с выделением в воздух обширного спектра низкомолекулярных соединений.

Выделение оксида углерода CO при термоокислительной деструкции имеет сложный характер и зависит от температуры, химической основы и состава материала. В большинстве случаев наибольший выход оксида углерода приходится на 600° - 800°С.

Следует отметить, что у большинства ПМ выделение оксида углерода при горении заканчивается к 30-й минуте от начала температурного воздействия при условии не увеличения площади горения (тления). Однако ряд материалов способен выделять СО в течение 60 мин. при условии не увеличения площади горения (тления).

При тлении и горении ПМ выделяется дым. У одних материалов коэффициент дымообразования возрастает при тлении (целлюлозные материалы, огнезащищённые полиуретаны), у других—припламенном горении (поливинилхлорид, полиэфиры, полистирол). При тлеющем горении поливинилхлорида в основном образуется плотный туман, содержащий капельки соляной кислоты HCl. При пламенном горении образуется дым, состоящий, главным образом, из твёрдых частичек сажи и с примесью конденсированных капель HCl.

Особое значение имеет выделение газов при тлении и горении электроизоляционных материалов [13]: на рис.3 представлена зависимость среднеобъёмной плотности СО от среднеобъёмной температуры при горении силовых кабелей номинальным напряжением до 1 кВ.

Рис.3 - Зависимости среднеобъёмной плотности СО от среднеобъёмной температуры при горении внутренней оболочки кабеля ВВГнг(А)-LSLTX-1 3-1,5.
(1 – экспериментальные данные (красная линия), 2,3 – расчётные данные).

Из полученных экспериментальных данных [12] следует, что кроме СО, СО2, оксидов азота, соляной кислоты HCl и паров воды, газообразные продукты термической деструкции поливинилхлоридных материалов: отделочных панелей, профилей для окон и дверей, ПВХ линолеумов и покрытий для пола содержат такие токсичные материалы как бензол, относящийся к 2 классу опасности и 1,3-циклопентадиен, 2-метил-1, 3-бутадиен, пентан, относящиеся к 4 классу опасности.

Существующие данные опровергают утверждение, что при тлении и горении полимерных материалов выделения газов нет или их недостаточно для обнаружения процесса термодеструкции ПМ.

ПОЖАРНЫЕ ГАЗОВЫЕ МАРКЕРЫ.

Распространённый взгляд на выделение газов [14] при разных типах тестовых пожаров ТП1-ТП6 качественно соответствует рассмотренным вариантам тления (горения) различных материалов (рис.4).

Рис. 4 - Выделение СО и СО2 при различных типах тестовых пожаров
(TF1 - горение древесины, TF2 - тление древесины, TF3 - тление хлопка, TF4 - горение пенополиуретана, TF5 - горение гептана, TF6 - горение спирта).

Конечно, тип газов, выделяющихся на начальной стадии горения (тления), определяется составом материалов, включённых в этот процесс, однако в подавляющем большинстве случаев можно уверенно выделить наиболее характерные газовые компоненты. В работе [15] эти газовые компоненты удачно названы «ПОЖАРНЫМИ МАРКЕРАМИ». К ним относятся угарный газ (СО) и водород (Н2). Не всегда в продуктах газовыделения объёмные доли пожарных газовых маркеров (ПГМ) занимают лидирующее положение, однако они присутствуют в большинстве типов пожаров, как указано в таблице 1 [16].

Таблица 1 - Основные выделяемые газообразные продукты горения по типовым пожарам.

Типовой пожар Тип горения Продукты сгорания (основные ПГМ синим)
ТП-1 Открытое горение древесины CO2, CO, H2, H2O, NO, NO2, метан, ацетилен, этан, стирол, хлорбензол, этанол, и т.д.
ТП-2 Пиролизное тление древесины CO, H2, H2O, CO2, NO, HCl, метан, этан, ароматические углеводороды: (бензол, толуол, ксилол, стирол, хлорбензол), акролеин, формальдегид, муравьиная кислота, уксусная кислота, и т.д.
ТП-3 Тление со свечением хлопка CO, H2, NO, CO2, H2O, метан, ацетилен, этан, бензол, ацетальдегид, формальдегид,этанол, и т.д.
ТП-4 Горение полимерных материалов CO2, CO, H2v, H2O, NO, NO2, N2O, HCN, NH3, амины, этан, стирол, ацетон, и т.д.
ТП-5 Горение ЛВЖ с выделением дыма CO2v, CO, H2, H2O, NO, NO2, этан, стирол, хлорбензол, этанол, октан-n, гексан, и т.д.
ТП-6 Горение ЛВЖ CO2, CO, H2, H2O, NO, этан, стирол, этанол, и т.д.

Появление оксида углерода (СО) на уровне 20-100 ppm, водорода (Н2) - 10-40 ppm характерно для тления и начала горения углеродосодержащих материалов. Использование этих признаков позволяет своевременно обнаружить пожар в начальной стадии.

К сожалению, объём статьи не позволяет остановиться на других ПГМ: метане CH4, фосгене COCl2 сожалению, объём статьи не позволяет остановиться на других ПГМ: метане CH4, фосгене COCl2, фторфосгене COF2, углекислом газе СО2, хлороводороде HCl и др., фторфосгене COF2, углекислом газе СО2, хлороводороде HCl и др.

КАК РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ ГАЗ.

Теперь рассмотрим, каким образом выделившиеся газообразные продукты распространяются от очага пожара по мере роста его температуры. Это нужно для того, чтобы определить рациональные места установки ИПГ.

Естественным подходом к описанию динамики газовой фазы является полевая газодинамическая модель сжимаемой, вязкой, теплопроводной среды, параметры которой в каждой точке пространства в каждый момент времени определяются путём решения нестационарных уравнений Навье-Стокса. Система гидродинамических уравнений в совокупности с уравнениями состояния среды позволяет получить решения, содержащие в себе информацию обо всех процессах, протекающих в газовой фазе при развитии пожара.

Основными выделениями в воздух при тлении и горении являются дым и газ.

Размер:

  • - Примерный размер молекулы газа воздуха (H2, N2, O2, CO) равен 10-10 м.
  • - В тестовых пожарах ТП-1-ТП6 выделяются частицы дыма размерами 10-4−4,5•10-4м.

Масса:

  • - Масса молекулы угарного газа m0=M/NA = 4,7•10-23 г, где молярная масса угарного газа M(CO) = 28г/моль, NA— число Авогадро.
  • - Вес каждой частицы сажи диаметром 1 мкм равен примерно 10-12 г, если плотность сажи считать равной 1 г/см3.

Таким образом, молекула угарного газа примерно в 106 раз меньше частицы сажи (рис. 5 [12]), вес её примерно в 1011 раз меньше частицы сажи.

Рис.5 - Электронно-микроскопический снимок частицы дыма.
а) древесина (сосна).

Рис.5 - Электронно-микроскопический снимок частицы дыма.
б) пенополистирол марки 15.

Распространение газов, выделяемых при начальной стадии горения различных материалов в помещении, таких как угарный газ (СО) и водород (Н2) происходит при одновременном участии турбуленции в конвективной струе над очагом тления и за счёт диффузии. При малых температурах и отсутствии турбулентных потоков воздуха вклад диффузии в распространение газов возрастает.

Диффузией в газовых средах называется обусловленное тепловым движением молекул самопроизвольное выравнивание концентраций газа в смеси различных газов. Т.е. газ «старается добиться» равномерной концентрации молекул газа по всему объёму газовой смеси.

НАЧАЛО ГОРЕНИЯ. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГАЗА И ДЫМА ПРИ СЛАБОЙ КОНВЕКЦИИ.

Распространение пожарных газовых маркеров в начальный период тления похоже на распространение газа с плотностью, близкой к плотности воздуха. Это связано с тем, что температура очага низкая и не образуются конвективные восходящие потоки (конвективная воронка над очагом). В этот период диффузия, как способ передвижения молекул, заметна.

Примеры результатов моделирования диффузионно-турбулентного распространения угарного газа в закрытом помещении с отоплением, подтверждённых экспериментами, приведены на рис. 6 [15]. Хорошо видно, как в помещении с отоплением зоны с высокой концентрацией угарного газа (экспериментальный выброс газа) подчиняются общему направлению движения воздуха, вызванного нагретой батареей центрального отопления, а не растекаются по полу.

На диаграмме в цвете представлен профиль концентрации угарного газа по осевому срезу помещения. Выброс газа производился в центре помещения. Помещение закрыто, батарея центрального отопления работает в левой его части.

Угарный газ почти равномерно распределяется в защищаемом помещении за счёт турбулентного перемешивания, слабых конвективных потоков, а также молекулярной диффузии, убирающей «пристеночные эффекты».

Рис.6 - Графики распространения фронтов концентрации оксида углерода (СО) в помещении при низких температурах очага возгорания. Сечение осевое - от окна к двери.
а) через 3 минуты

Рис.6 - Графики распространения фронтов концентрации оксида углерода (СО) в помещении при низких температурах очага возгорания. Сечение осевое - от окна к двери.
б) через 10 минут

Рис.6 - Графики распространения фронтов концентрации оксида углерода (СО) в помещении при низких температурах очага возгорания. Сечение осевое - от окна к двери.
в) через 15 минут

Рис.6 - Графики распространения фронтов концентрации оксида углерода (СО) в помещении при низких температурах очага возгорания. Сечение осевое - от окна к двери.
г) шкала концентраций

Следует различать распространение чистых газов и разбавленных. При тлении материалов концентрация водорода или угарного газа вблизи источника не превышает сотой доли объемного процента и говорить о резком изменении плотности воздуха с этими микродобавками нельзя.

Вследствие разных физических свойств молекулы разных ПГМ распространяются по-разному. Например, в начальный период тления, когда температура очага низкая, распространение метана СН4 происходит иначе, чем распространение угарного газа СО. Поскольку роль конвекции пока мала, то мы наблюдаем «чистую» диффузию, определяемую физическими свойствами газов. При распространении чистого метана [17] наибольшая концентрация достигается у потолка помещения:

  • Газ СН4 восходящей струёй быстро поднимается вверх. Через несколько секунд он уже оказывается у потолка помещения, коснувшись которого, сразу растекается по нему сравнительно тонким слоем. Это связано с тем, что масса молекулы метана m0=2,66•10-26кг, т.е. легче воздуха.
  • Происходит послойное покрытие последующих слоёв газа по предыдущим. При этом концентрация газа СН4 в воздухе в общем слое начинает возрастать по мере приближения к потолку помещения.

При низких температурах очага такой же процесс распределения происходит и для водорода Н2.

Распространение газов под воздействием турбулентных потоков и диффузии показано на рис. 7. Математический расчёт этих процессов был подтверждён экспериментами, в которых на одной из станций московского метрополитена мы наблюдали распространение паров спирта (С2H5OH), имитирующего газ-маркер [18].

Рис.7 – Динамика распространения газа на станции метрополитена. Концентрация в единицах ppm показана на рисунке цветом.
а) через 10 сек.

Рис.7 – Динамика распространения газа на станции метрополитена. Концентрация в единицах ppm показана на рисунке цветом.
б) через 900 сек.

Говорить о распространении дыма при слабой конвекции не приходится. При незначительных тепловых мощностях даже выделяющиеся частицы сажи не могут транспортироваться конвективным потоком. Те же частицы, что при повышении температуры достигают дымового ИП – поначалу не могут затечь в дымовую камеру, обтекая её. Экспериментальное подтверждение этому получено в результате исследований, проведённых во ВНИИПО МЧС России в 2012 году [19] в стандартной огневой камере.

В качестве примера приведём графики экспериментов с тлением х/б полотна и х/б фитиля (рис.8а и 8б).

Рис.8 - Графики изменения СО (синяя линия, мг/м3) и плотности дыма (чёрная линия, дБ/м) в экспериментах с малыми потоками конвекции (низкотемпературные).
а) тление х/б полотна

Рис.8 - Графики изменения СО (синяя линия, мг/м3) и плотности дыма (чёрная линия, дБ/м) в экспериментах с малыми потоками конвекции (низкотемпературные).
б) тление девяти х/б нитей

На рис. 8а показаны результаты эксперимента, в котором тлело х/б полотно при температуре 250°С; очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене огневой камеры. Весь эксперимент длился 1949 сек.

На рис. 8б показаны результаты эксперимента, в котором в качестве очага пожара выбран фитиль хлопчатобумажный по п.А.1. ГОСТ Р 53325. Однако для усложнения задачи из фитиля с тридцатью нитями взято только 9 нитей, очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене огневой камеры. Весь эксперимент длился 2468 сек.

Как видно из графиков, газовыделение начинается раньше и растёт быстрее, чем выделение дыма.

В этих экспериментах подтверждено, что при малых температурах очага пожара основным признаком пожара является изменение химического состава воздуха, регистрируемое по появлению пожарных газовых маркеров (ПГМ).

РОСТ ТЕМПЕРАТУРЫ. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГАЗА И ДЫМА ПРИ СИЛЬНОЙ КОНВЕКЦИИ.

По мере роста температуры увеличивается мощность теплового потока, который переносит молекулы газа и частицы сажи вверх, к потолку помещения. ПОСКОЛЬКУ МОЛЕКУЛЫ ГАЗА ЗНАЧИТЕЛЬНО ЛЕГЧЕ И МЕНЬШЕ ЧАСТИЦ САЖИ, ТО МОЩНОСТЬ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗА НУЖНА ЗНАЧИТЕЛЬНО МЕНЬШЕ, ЧЕМ ДЛЯ САЖИ. Значит, распространение молекул газа начинается при более низких температурах, чем распространение дыма. По этой причине, а также вследствие диффузии мы и ощущаем запах гари, даже если не видим дыма.

При повышении температуры происходит сложное турбулентное перемешивание, основным каналом транспорта является конвективный тепловой поток, а диффузия, как медленный процесс, вспомогательным.

Отличие в поведении потоков дыма и газа проявляется при преодолении препятствий, например потолочных балок рис.9 [19].

Рис. 9 - Графики изменения концентрации СО (мг/м3) и плотности дыма (дБ/м) в эксперименте с огибанием балки (малиновый – перед балкой, датчик на потолке в 2,0 м от стены; красный – датчик на ребре балки высотой 0,6 м; жёлтый – за балкой, датчик на потолке в 0,8 м от стены).

Наблюдается разница в уровнях CO перед балкой (2,0 м от стены), на ребре и за балкой (0,8м от стены), что естественно при расположении тестового очага пожара до балки (в проекции на потолок). Однако уровни СО на ребре балки (красный) и за балкой (жёлтый) практически одинаковы, с небольшим сдвигом по времени, что можно отследить по смещению пика.

В отличие от газа, уровень дыма за балкой (жёлтый) падает значительно по сравнению с уровнем перед балкой (малиновый), что подтверждает, что процесс распространения дыма более затруднён, чем процесс распространения газа. Это является основанием для ограничения установки дымовых ИП (ИПД) на пересечённых потолках.

Результаты экспериментов подтверждают способность СО к перетеканию через вертикальные препятствия.

При невысоких температурах пожара (рис. 10а) газ распределяется более равномерно, чем при повышении температуры (рис. 10б). Результаты экспериментов иллюстрируют, что чем выше температура пожара, тем большую роль играет транспортировка газа конвекцией. При тех же условиях по мере роста пожара дымовыделение увеличивается и постепенно начинает преобладать над газовыделением (рис. 11а и рис. 11б).

На графиках (рис. 9, 10, 11) показано, что концентрация угарного газа начинает расти раньше, чем плотность дыма, дольше держится на высоком уровне и дольше спадает (снижение уровня дыма и газа к концу эксперимента связано с тем, что образец полностью разложился).

Рис.10 - Изменение концентрации СО (мг/м3) при тлении древесины (оранжевая линия – датчик на потолке в 2 м от стены, коричневая линия – датчик на полу в 1,5 м от стены)
а) при температуре нагревателя 250°С коэффициент корреляции R=0,56

Рис.10 - Изменение концентрации СО (мг/м3) при тлении древесины (оранжевая линия – датчик на потолке в 2 м от стены, коричневая линия – датчик на полу в 1,5 м от стены)
б) при температуре нагревателя 450°С коэффициент корреляции R=0,4

Рис.11 - Графики изменения на потолке в 2 м от стены СО (синяя линия, мг/м3) и плотности дыма (чёрная линия, дБ/м) в эксперименте с пиролизным тлением древесины
а) при температуре нагревателя 250°С

Рис.11 - Графики изменения на потолке в 2 м от стены СО (синяя линия, мг/м3) и плотности дыма (чёрная линия, дБ/м) в эксперименте с пиролизным тлением древесины
б) при температуре нагревателя 450°С

В направлениях распространения газа при сильной конвекции будет преобладать движение вверх, к потолку (рис.12).

Рис.12 –Рост концентрации СО на высоте 34 метра при пожаре типа ТП-3. Рассчитан программой «Блок» ООО «Ситис».
(Выделены интервалы времени сработки ИПГ по зонам классов 1,2 по НПБ 71-98 [7]).

Размер газовой колонки при тепловой конвекции заметно больше колонки дымовой, как показано на рис. 13. Это связано с тем, что дым перемещается только посредством конвекции, а газ - с помощью конвекции и диффузии. Результаты получены экспериментально с аналитическим подтверждением расчётами программным комплексом “FLOW-3D” [15, 19].

Рис.13 - Схема распространения продуктов пожара (Н2,СО, дым, тепло) при наличии конвективного потока от источника горения и тепловыделения. Разрез помещения по вертикальной плоскости.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ УРОВЕНЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИПГ

По мере роста температуры очага пожара до 700-800°С (рис.14,15) мощность тепловой колонки возрастает, усиливается турбулентность потока, которая приводит к перемешиванию дымо-газовой смеси, и в этом случае диффузионный процесс, как слабоэнергетический, теряется на фоне мощного конвективного потока. Коэффициент корреляции между процессом движения дыма и газа составит 0,85-0,99 для одинаковых мест установки извещателей, что говорит об одинаковом процессе распространения дыма и газа в смеси.

Сухой оксид углерода практически не реагирует с кислородом до температуры 700°С. Выше 700°С протекает медленная гетерогенная реакция, то есть реакция идёт не в объёме, а с первоначальной сорбцией СО на поверхности твёрдых материалов.

При повышении температуры очага пожара выше 800°С концентрация СО падает, что связано с «догоранием» угарного газа до углекислого газа. Оксид углерода горит пламенем синего цвета. Реакция идёт с выделением тепла:

2СO+O2→ 2CO2 (ΔG°298° = −257 кДж, ΔS°298° = −86 Дж/K).

Выделение воды, содержащейся в деструктируемых материалах, падает. Как следствие, падает уровень выделения водорода Н2.

Газы СО и H2 не исчезают при увеличении площади и температуры пожара, но относительное объёмное содержание их уменьшается.

Обратный процесс увеличения объёмной доли ПГМ (СО и Н2) происходит при падении температуры пожара, связанном со снижением уровня кислорода и горючей массы.

Однако другое поведение наблюдается у ПГМ - углекислого газа СО2, рост концентрации которого при температуре больше 700°С идентичны росту концентрации дыма [21].

Поэтому, если нужен контроль развития пожара при температурах выше 700°С, можно контролировать углекислый газ.

Рис. 14- Значения температур при внутреннем пожаре [22].

Рис.15 - Температурный режим пожара при горе-нии различных веществ [22].

ВНЕШНИЕ ПОМЕХИ.

В реальной жизни распространению и обнаружению ПГМ мешают различные внешние воздействия.

ЗАЩИЩЕННОСТЬ ОТ ГАЗОВ

Основной помехой может быть присутствие в воздухе газов, идентичных выбранному пожарному газовому маркеру.

Рассмотрим СО, как наиболее распространённый ПГМ. Согласно НПБ 71-98 [7] диапазон концентраций обнаружения пожара по СО 20-80 ррm (23,4-93,6 мг/м3). Извещатели подразделяют на два класса по чувствительности к СО: 1-й класс – 20-40 ррm; 2-й класс – 41-80 ррm.

Оценим фоновую, медленно меняющуюся помеху. Для примера можно взять загазованность и задымлённость Москвы при пожарах торфяников в 2010 году (рис.16).

По оценке ГПУ «Мосэкомониторинг» «04 августа 2010 года, с 4.00 до 7.00 отмечались следующие концентрации: угарного газа - 5,7 ПДК (17,1мг/м3=14,69 ppm). После 8:00 концентрации загрязняющих веществ резко сократились, однако по-прежнему превышали норму».

Рис. 16 - Москва в дыму горящих торфяников. Август 2010 г.

Как видно, даже в случае такого серьёзного и длительного воздействия верхний уровень концентрации СО в задымлённом воздухе не достиг нижнего уровня зоны срабатывания ИПГ 20ppm, т.е. в этих случаях ложного срабатывания не случилось бы. Обычно фоновый уровень не опасен для стабильности работы ИПГ.

Более опасны пиковые выбросы, например, от автомобилей в замкнутом помещении (гаражи, тоннели).

Был проведён ряд измерений воздуха в помещении стандартного гаража (размеры 3×6 м, высота 2,1 м) при работающем двигателе автомобиля. Температура воздуха составляла +20°С.

При открытых воротах гаража и работе автомобиля в течение 5 минут концентрация угарного газа в помещении на высоте 1 м составила 160 мг/м3, при работе в течение 9 минут 300 мг/м3. При закрытых воротах

гаража и работе автомобиля концентрация угарного газа через 5 минут достигла 380 мг/м3.

Естественно, что в этих случаях будут наблюдаться ложные срабатывания ИПГ.

Угарный газ выделяется в воздушную среду в доменном, мартеновском, литейном производствах, в производстве светильного, генераторного, водяного газов, электроламп, при взрывных работах в рудниках, при работе заводского транспорта на бензиновых двигателях и др. Применение ИПГ в таких условиях эксплуатации ограничивает СП5.13130.2009: «Газовые пожарные извещатели не следует применять в помещениях, в которых в отсутствие пожара могут появляться газы в концентрациях, вызывающих срабатывание извещателей» [26]. В городе источниками фонового угарного газа являются автомобили, особенно зимой.

Если есть сомнения в возможности использования ИПГ, то до их применения необходимо оценить фон и выбросы СО с помощью образцового газоанализатора.

Существуют конструкторские подходы, реализующие независимые двухкомпонентные измерения. Одновременное присутствие газов Н2 и СО присуще именно пожару, тем самым можно отстроиться от ложного срабатывания вызванного автомобильными выхлопами [16,23,24].

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ГАЗА ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ПОТОКЕ ВОЗДУХА.

Зачастую в защищаемых помещениях присутствуют потоки воздуха от вентиляции и сквозняков. Применение математических моделей [20] позволяет оценить влияние горизонтального потока воздуха на процесс распространения ПГМ.

Поток ПГМ J в этом случае определяется двумя составляющими:

  • распространением газа благодаря диффузии Jd и
  • переносом газа движущимся воздухом Jv.

Поток вещества, связанный с переносом воздушным потоком, определяется скоростью потока V.

Влияние воздушных потоков определяет перенос вещества в направлении потока.

Решение задачи конечно-разностным методом представляет собой многошаговый процесс расчёта искомых концентраций для каждого элемента изучаемого пространства. Концентрация рассчитывается при помощи рекуррентных формул, отражающих процесс распространения газа под воздействием диффузии и воздушного потока. Эти формулы представляют собой конечно-разностную интерпретацию дифференциальных уравнений, описывающих математическую модель исследуемого процесса.

Элемент пространства представлял собой квадрат со стороной Δx= 0,5 м. Скорость воздушного потока V=3 м/сек. Коэффициент диффузии определён как D•102 = 3,0 см2/сек. Шаг по времени принят равным 0,02 сек. Распространение ПГМ по воздушному потоку от точечного источника газа через 2 секунды и 4 секунды от начала выделения ПГМ СО показано на рис. 17. Источник находится в начале координат. Направление воздушного потока показано горизонтальной стрелкой.

Рис.17 - Распространение ПГМ по воздушному потоку от неподвижного точечного источника газа, по горизонтали – расстояние в метрах. Условная концентрация ПГМ обозначена интенсивностью закраски черным цветом.

Эта модель показала, что ПГМ в основном распространяется по оси воздушного потока, но есть и движение поперёк его. При этом на расстояниях 6, 12, 18 метров происходит двукратное уменьшению концентрации ПГМ, что позволяет оценить влияние потока на распространение газа.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИПГ

Учитывая физико-химические процессы выделения ПГМ, распределения их в объёме защищаемого помещения при температурах начала тления и при последующем повышении температуры, усиливающем конвекцию, можно сказать следующее:

  • основным каналом транспорта продуктов деструкции и сгорания являются конвективные потоки;
  • однако СО и Н2 дополнительно перемещаются от тепловой колонки и припотолочных слоёв за счёт диффузионных процессов, что обеспечивает затекание газа в пристеночные области и в корпус ИПГ, преодоление теплового припотолочного слоя;
  • вследствие этого СО и Н2 обладают большей проникающей способностью;
  • поэтому зона обнаружения ИПГ может быть увеличена не менее, чем на 20% по сравнению с размером зоны обнаружения дымовыми ИП (рис.13);
  • поэтому место установки ИПГ относительно очага пожара слабее сказывается на времени реакции и точности измерений;
  • молекулы газа быстрее достигают точек установки извещателей, поскольку тепловая колонка легче перемещает молекулы СО и Н2, чем частицы сажи, что видно из графиков: дым распространяется с задержкой относительно угарного газа и при уменьшении энергии теплового потока быстро осаждается.

Извещатели пожарные газовые имеют свою сферу применения и добавляют количество «органов восприятия» пожара. Не зря одна из моделей сенсоров называется Sixth Sense – шестое чувство.

Стоит ли дымовым ИП соревноваться с ИПГ в обнаружении пожара на ранней стадии? Можно улучшить конструкцию ИПД, попытаться «затолкать» дым в оптическую камеру при малых скоростях потока, сделать бескамерный ИПД. Но нельзя обойти физику процесса, в котором СНАЧАЛА выделяется ГАЗ, а ПОТОМ – ДЫМ. Значит, ИПГ потенциально раньше обнаружит зарождающийся пожар.

Стоит ли ИПД соревноваться с ИПГ в работе в запылённых средах? Можно регулировать усиление и чувствительность оптического канала. Но нельзя игнорировать тот факт, что пыль поглощает видимый свет и снижает работоспособность ИПД, вплоть до неисправности оптического канала. Вместе с тем молекулы газа минимум на 4 порядка меньше, чем частицы сажи и пыли, поэтому сухая ПЫЛЬ НЕ МЕШАЕТ ГАЗУ, следовательно, в условиях запылённости ИПГ сохранит работоспособность.

Вспомним эффект стратификации: отталкивание дымовых частиц от нагретого припотолочного слоя воздуха [16]. На рис.18б видно, что тепловой слой у потолка блокирует реакцию ИПД (интервал времени heat layer blockade) до значительного повышения температуры тепловой колонки. И это опять – процесс, действие которого обойти нельзя. Вместе с тем на рис.18а показана реакция ИПГ, которая не отличается от обычной, что объясняется диффузией газов. На ИПГ эффекты стратификации не влияют.

Рис.18 – Влияние теплового припотолочного слоя с температурой +28°С на распространение: а) оксида углерода СО; б) дыма.

У каждого типа извещателей есть своя «экологическая ниша».

Область оптимального применения ИПГ, использующих пожарные газовые маркеры СО и/или Н2 - это обнаружение пожара на стадии тления, а также на начальных стадиях пожара при температурах до 800°С. Конструкция и выбор места установки ИПГ должны обеспечить эффективное выполнение этой задачи, что позволит потушить пожар на ранней стадии, не допуская его дальнейшего развития.

Результаты исследований показывают, что ИПГ могут применяться для обнаружения загораний на стадии пиролиза (тления) различных материалов. В частности, они могут использоваться для обнаружения возгорания материалов, когда медленное окисление этих материалов может привести к образованию высокой концентрации СО и Н2.

Значительное количество СО и Н2 выделяется и при пиролизе электроизоляционных и радиотехнических материалов, что позволяет использовать ИПГ для обнаружения возгорания кабелей и электронной аппаратуры.

ИПГ можно применять в жилых помещениях, офисах с постоянным пребыванием людей, поскольку они могут выявить незначительное превышение над фоновым уровнем СО и Н2, что позволит обнаружить возникновение пожара намного раньше, чем при применении дымового и теплового пожарных извещателей.

ИПГ не снижают своей работоспособности при наличии пыли и, следовательно, могут использоваться в запылённых помещениях, что особенно важно для промышленности.

Примеры типов помещений, в которых могут применяться извещатели пожарные газовые, можно подразделить следующим образом:

А. Объекты (здания и помещения), используемые для производства:

  • изделий из древесины;
  • синтетических смол, синтетических волокон полимерных материалов;
  • текстильных, текстильно-галантерейных изделий;
  • табачных изделий;
  • целлюлозно-бумажных изделий.

Б. Складские помещения (склады) для хранения:

  • хлопка, суровья, пряжи, чёсаного льна, шерсти;
  • шерстяных и меховых изделий;
  • бумаги, картона, тары из картона, древесно-стружечных плит и изделий из них;
  • сыпучих материалов сельскохозяйственного производства;
  • торфа, угольной пыли и других видов мелкодисперсного твёрдого топлива.

В. Помещения с вычислительной техникой, радиоаппаратурой:

  • помещения АСУТП объектов нефтепереработки и нефтехимии;
  • АТС, серверные, операторские;
  • стойки с аппаратурой.

Г. Специальные сооружения:

  • кабельные туннели;
  • кабельные галереи;
  • помещения подводных лодок и кораблей.

Д. Объекты с массовым пребыванием людей ( с длительным временем эвакуации):

  • больницы;
  • гостиницы;
  • библиотеки, архивы, книжные хранилища.

ВЫБОР МЕСТА УСТАНОВКИ ИПГ

Знание механизмов выделения и распространения ПГМ при тлении (горении) позволяет правильно определить место установки ИПГ, в том числе, если основной задачей является реагирование именно на процессы тления.

При выборе места установки ИПГ нужно учитывать двойственный характер причин распространения молекул ПГМ от очага пожара.

  • При низкой температуре очага пожара молекулы газов, выделяемых при термодеструкции материалов, транспортируются за счёт диффузии.
  • По мере повышения температуры очага горения главным «двигателем» является конвективная колонка, однако за счёт турбулентности и диффузии ПГМ распространяются за пределы конуса факела.

В помещениях с работающей в непрерывном режиме принудительной вытяжной вентиляцией [25], когда известны схемы движения воздушных потоков, ИПГ возможно устанавливать не равномерно по площади помещения, а в местах вероятного скопления газа. Например, ИПГ могут быть расположены в воздуховодах этой системы (проточные газовые извещатели ИП435-5 «Эксперт» (Н Пр)) или непосредственно у вентиляционных входов (в нижней части), в непосредственной близости от вентиляционной решётки данной вытяжной вентиляции.

Допускается встраивать извещатель в строительные конструкции или в элементы отделки помещения при сохранении доступа к воздухозаборным отверстиям.

Извещатель может располагаться за фальшпотолком с проходом воздуха.

Благодаря диффузии воздуха к входам газочувствительных сенсоров они могут быть расположены в углах, образованных стеной и потолком.

При защите газовыми пожарными извещателями стоек с электрооборудованием, не имеющих принудительного охлаждения, их размещение должно осуществляться в каждом блоке, стойке в верхней части, а если принудительное охлаждение имеется, извещатели должны устанавливаться непосредственно у выходных вентиляционных отверстий или в выходном воздуховоде системы.

На основе исследовательских работ Академии ГПС МЧС России, ВНИИПО МЧС России, ООО «Дельта-С» (Зеленоград), ООО «ЭТРА-спецавтоматика» (Новосибирск), специалистов НИИ химической кинетики и горения СО РАН (Новосибирск) были сформулированы предложения по новой редакции СП5.13130, касающиеся извещателей пожарных газовых. Приведём выдержки.

13.3.8… Допускается устанавливать газовые пожарные извещатели на выступающих до 0,6 м частях без уменьшения защищаемой площади, указанной в таблице 13.3.

Наш комментарий. При установке ИПГ на рёбрах балок высотой до 0,6 м появляющиеся перепады высот в расчёт площади не берутся, потолок считается плоской поверхностью. Это связано с возможностью преодоления препятствий молекулами угарного газа за счёт диффузии и транспорта тепловой колонкой.

13.10 Газовые пожарные извещатели

13.10.1 Газовые пожарные извещатели следует устанавливать в соответствии с таблицей 13.3, а также в соответствии с руководством по эксплуатации этих извещателей и рекомендациями изготовителя, согласованными с уполномоченными организациями (имеющими разрешение на вид деятельности).

Примечание – Значения S и L по таблице 13.3 для газовых пожарных извещателей допускается принимать с коэффициентом 1,2.

Наш комментарий. Для ИПГ увеличена зона обнаружения по сравнению с дымовыми, поскольку тепловая колонка, транспортирующая частицы сажи и молекулы газов, перемещает молекулы угарного газа сильнее, чем частицы сажи [15],[19]. Это связано с тем, что молекулы СО значительно легче. Однако в полной мере это преимущество проявляется для ИП с малой инерционностью, для которых и может быть применён коэффициент до 1,2.

13.10.3 Газовые пожарные извещатели рекомендуется применять:

  • - с целью раннего обнаружения пожара;
  • - в местах с массовым пребыванием людей;
  • - на объектах класса функциональной опасности Ф 1.1 и Ф 4.1
  • - при вероятности медленного развития пожара (тление, горение с малым доступом кислорода);
  • - при потенциальной возможности ложного срабатывания дымовых извещателей из-за наличия в нормальных условиях пыли, дыма или пара (кроме паров масел).

13.10.4 Газовые пожарные извещатели не рекомендуется применять:

  • - при наличии в нормальном состоянии газов, которые могут вызвать ложное срабатывание;
  • - при пожарах с пламенным горением.

Как показали результаты испытаний, извещатели пожарные газовые быстрее реагируют на факторы пожара в начальной стадии (тлеющий очаг). Поэтому с учётом их обнаружительной способности в СП 5.13130 предлагается значительно увеличить область применения ИПГ (Приложение М СП5.13130).

Все ли учитывают предложенные изменения? Нет.

Не рассмотрено использование сигнала от ИПГ в ПКПП в качестве сигнала «Внимание, начало пожара», который может изменить тактику действий. Например, не рассмотрен вопрос взаимодействия ИПГ с АСПТ. Поскольку ИПГ срабатывают при малых очагах пожаров, работа системы пожаротушения такая же, как по полноразмерному очагу пожара, не всегда будет оправданной.

Как объяснить потребителю, что есть действенное средство для раннего обнаружения пожара, но его сложно применять по формальным причинам? Из-за слабой нормативной базы по ИПГ вместо графина воды для тушения загоревшейся мусорной корзины нужно вызывать пожарных и тушить целый этаж, хотя чувствительность сенсора ИПГ позволяет зафиксировать одну тлеющую спичку или трёхсантиметровый тлеющий кабель в помещении площадью 100м3 [15, 25].

ИПГ изменяют концепцию обнаружения пожара: его назначение - почувствовать приближение пожара!

Достоверным способом обнаружения и предупреждения пожара на ранней стадии, предшествующей возгоранию, является контроль химического состава воздуха, резко изменяющегося из-за термического разложения, пиролиза, перегретых и начинающих тлеть горючих материалов. Именно на этой стадии развития пожара можно принять адекватные меры для его тушения, а в случае перегрева электрооборудования и кабелей по сигналу с ГПИ автоматически их отключить, ликвидировав тем самым развивающуюся пожарную опасность и не доводя ситуацию до необратимого состояния.

Задача обнаружения пожара по изменению химического состава воздуха не простая, она включает, как было показано в этой статье, много вопросов. Но чем больше профессионалов будет работать в этой области, предлагая различные решения в теории и практике обнаружения пожаров по изменению химического состава воздуха, создавая крайне нужные нормативные документы по ИПГ, тем более эффективными будут достижения в области борьбы с пожарами.

Процитируем А.C.Яковлева – одного из выдающихся советских авиаконструкторов[27]: «Если бы мы были слабонервными и верили в теорию слепо, не проверяя её экспериментами и не анализируя выводы учёных инженерным опытом, может быть, [устройства] и по сей день не было бы. Но, подкрепляемые верой в свой опыт, опираясь на поддержку [учёных], мы, в конце концов, нашли правильное инженерное решение».

ЛИТЕРАТУРА.

  1. В.М.Остапенко, Ю.А.Кошмаров, И.С.Молчадский, А.Н.Шевляков; под ред. Ю.А.Кошмарова. Термогазодинамика пожаров в помещениях.-М.:Стройиздат, 1988.
  2. Д.Драйздел, Введение в динамику пожаров.- М.:Стройиздат, 1990
  3. Средства пожарной автоматики. Область применения. Выбор типа. Рекомендации.- М.:, ФГУП ВНИИПО МЧС России, 2004.
  4. ДоанВьет Мань, С.В.Пузач, А.В.Смагин, О.С.Лебедченко (Вьетнам, Россия), Выделение токсичных газов при пожарах в зданиях и сооружениях, Материалы восемнадцатой научно-технической конференции "Системы безопасности"–М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.
  5. ГОСТ Р 53325-2012 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний».
  6. В.Антоненко, А.Васильев, И.Олихов, Раннее обнаружение пожара. Полупроводниковые газовые сенсоры // Электроника,№4, 2001.
  7. НПБ 71-98. Извещатели пожарные газовые. Общие технические требования. Методы испытаний.
  8. Прусский А.В., Калугин В.Д., Войтов А.Ю. Предупреждение чрезвычайных ситуаций путём фиксирования концентраций газообразных продуктов пиролиза целлюлозосодержащих материалов газовыми пожарными извещателями с полупроводниковыми чувствительными элементами спиралевидного типа // Проблеми надзвичайних ситуацій: Збірник наукових праць – Харків: УЦЗУ, 2007. – Вип. 5.
  9. Шишко А.М. Кинетические закономерности начальной стадии разложения целлюлозы/ А.М. Шишко, А.Г. Песнякович, И.Н. Абрампольски // Р.Ж. Химия, №2, 1989.
  10. А. Лукьянченко, А. Федоров, А. Соколов. Применение газовых пожарных извещателей на водород и оксид углерода. // Мир и безопасность №4, 2006.
  11. Демидов П.Г., Шандыба В.А., Щеглов П.П. Горение и свойства горючих веществ. -М.: «Химия», 1981.
  12. Ипатьев А.В.,Яглов В.Н. Дымообразующая способность веществ и материалов (физико-химические процессы, методы исследований, способы управления): Монография.-Минск: Белорусский республиканский фонд фундаментальных исследований, 2002.
  13. С.В. Пузач, Е.В. Сулейкин, Исследование выделения и распространения монооксида углерода при пожаре на теплоэлектроцентралях. // Известия ЮФУ. Технические науки. Раздел II. Теория горения полимерных материалов.
  14. Стив Скорфилд (SteveScorfield) , Технический директор SystemSensorEurope, Мировые тенденции развития рынка пожарных извещателей. // "Системы безопасности S&S", Groteck, №1, 2004.
  15. А.А.Лукьянченко, Автоматизированные системы обнаружения пожара и экологического мониторинга: Монография.-М: Академия ГПС МЧС России,2011.
  16. D. Gutmacher, U. Hoefer, J. Wöllenstein. Gas sensor technologies for fire detection. // Sensors and Actuators B 175 (2012) 40– 45.
  17. Л.М. Фастов, д-р техн. наук. Расположение датчиков систем сигнализации по опасной концентрации газов в воздухе помещений. // Журнал "Безопасность труда в промышленности",№8,2007.
  18. А. А. Лукьянченко, А.В. Фёдоров, А.В. Соколов, И. Б. Манченков. Методика 3D моделирования, газодинамических процессов распространения веществ на потенциально опасных объектах.
  19. М.Филаретов, Е.Сайдулин, А.Соколов. Газовые пожарные извещатели в проекте новой редакции СП5.13130 // Специализированный каталог ОПС-2014.-М.:Гротек,2014.
  20. Шаповалов Д.С. к.т.н.,МГАВМиБ. Математическая модель распространения несущего запах вещества при наличии ветра.
  21. Фёдоров А.В., Членов А.Н., Лукьянченко А.А., Буцынская Т.А., Демёхин Ф.В. Системы и технические средства обнаружения пожара: Монография.-М.: Академия ГПС МЧС России, 2009.
  22. Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
  23. Gas Sensor Fire Detectors Prove Effective in Coaling Plants, Allianz Report 4/99
  24. А.Голиков, к.т.н.,В.Шубарев, д.т.н., проф. Системы пожарной безопасности с газовыми сенсорными модулями. // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес .Спецвыпуск. 2008.
  25. Соколов А. Газовый пожарный извещатель ИП435-3А «СЕНСИС». Чувствуем до начала пожара.
  26. СП5.13130.2009. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.
  27. Яковлев А. С. Цель жизни. — М.: Политиздат, 1973.
 
< Пред.   След. >