Ранне виявлення пожеж комплексний захист об'єктів. Адресно-аналогові системи – раннє виявлення пожежі
На жаль, у нас далеко не всі так само розуміють ті переваги, які дають адресно-аналогові системи, а деякі взагалі зводять їх переваги до "турботи про курців". Тому давайте так само раз подивимося, що ж нам дають адресно-аналогові системи.
Важливо не лише вчасно виявити, а й вчасно попередити
Нагадаю, що розрізняють три класи систем пожежної сигналізації: неадресні, адресні, адресно-аналогові
У неадресних та адресних системах "рішення про пожежу" приймається безпосередньо самим сповіщувачем і потім передається на приймально-контрольний прилад.
Адресно-аналогові системи є за своєю суттю телеметричними системами. На приймально-контрольний прилад передається значення параметра, що контролюється сповіщувачем (температура, задимленість в приміщенні). Приймальний контроль постійно відстежує стан довкілляу всіх приміщеннях будівлі та на підставі цих даних приймає рішення не тільки про формування сигналу "Пожежа", а й сигнал "Попередження". Особливо наголосимо, що "рішення" приймає не сповіщувач, а приймально-контрольний прилад. Теорія свідчить, що й побудувати графік інтенсивності пожежі залежно від часу, він матиме вигляд типу параболи (рис. 1). На початковому етапірозвитку пожежі його інтенсивність невелика, потім вона зростає і далі настає лавиноподібний цикл. Якщо кинути непогашений недопалок у кошик з паперами, спочатку спостерігатиметься їх тління з виділенням диму, потім з'явиться полум'я, воно перекинеться на меблі і далі почнеться інтенсивний розвиток пожежі, з якою впоратися вже непросто.
Виходить, що якщо спалах виявлено на ранній стадії, його легко ліквідувати за допомогою склянки води або звичайного вогнегасника і збиток від нього буде мінімальним. Саме це дозволяють зробити адресно-аналогові системи. Якщо, наприклад, неадресний (або адресний) тепловий сповіщувач забезпечує формування сигналу "Пожежа" при температурі 60 ° С, то до досягнення цього значення черговий не бачить на приймальному приладі жодної інформації про те, що відбувається в приміщенні. А все-таки це передбачає вже значне вогнище пожежі. Аналогічна ситуація спостерігається і з димовими сповіщувачами, де має бути досягнутий необхідний рівень задимленості.
Адресне не означає адресно-аналогове
Адресно-аналогові системи, постійно контролюючи стан середовища в приміщенні, негайно виявляють зміну температури або задимленості, що почалася, і видають черговому попереджувальний сигнал. Тому адресно-аналогові системи забезпечують раннє виявленняпожежі. Це означає, що пожежу легко ліквідувати з мінімальними збитками для будівлі.
Підкреслимо, що "вододіл" знаходиться не м. неадресними системами, з одного боку, і адресними та адресно-аналоговими - з іншого, а м. адресно-аналоговими та іншими системами.
У реальних адресно-аналогових приладах є принцип. можливість індивідуально ставити не лише рівні формування сигналів "Пожежа" та "Попередження" для кожного сповіщувача, але й визначати логіку їхньої спільної роботи. Іншими словами, ми отримуємо до рук інструмент, що дозволяє оптимальним чином формувати систему раннього виявлення пожежі кожного об'єкта з урахуванням його індивідуальних особливостей, тобто. ми маємо принцип. можливість оптимально будувати систему пожежної безпеки об'єкту.
Принагідно вирішується також ряд важливих завдань, наприклад контроль працездатності сповіщувачів. Так, в адресно-аналоговій системі в принципі не може бути несправного сповіщувача, не виявленого приймально-контрольним приладом, оскільки весь час сповіщувач має передавати певний сигнал. Якщо до цього додати потужну самодіагностику самих сповіщувачів, автоматичну компенсацію запилення та виявлення запилених димових сповіщувачів, то стає очевидним, що ці фактори лише підвищують ефективність адресно-аналогових систем.
Основні особливості
Важливим компонентом адресно-аналогових приладів є побудова сигналізації шлейфів. Протокол роботи шлейфу є ноухау фірми та становить комерційну таємницю. Водночас саме він багато в чому визначає характеристики системи. вивчимо найбільш характерні особливостіадресно-аналогових систем.
Число сповіщувачів у шлейфі
Зазвичай воно становить від 99 до 128 та обмежено енергетичними можливостями організації харчування сповіщувачів. У ранніх моделях адресація сповіщувачів проводилася за допомогою механічних перемикачів, у пізніших моделях перемикачі відсутні, а адреса заноситься в незалежну пам'ять датчика.
Кільцевий шлейф сигналізації
У принципі, більшість адресноаналогових приладів здатні працювати і з радіальним шлейфом. Але є можливість "втратити" велику кількість сповіщувачів через обрив шлейфу. Тому кільцевий шлейф – засіб підвищення живучості системи. При його обриві прилад формує відповідне повідомлення, але забезпечує роботу з кожним півкільцем, зберігаючи цим працездатність всіх сповіщувачів.
Пристрої локалізації коротких замикань
Це також засіб підвищення "живучості" системи. Зазвичай дані пристрої встановлюються через 20-30 сповіщувачів. При короткому замиканні в шлейфі струм у ньому збільшується, що фіксується двома пристроями локалізації, і несправна ділянка відключається. з ладу виходить лише сегмент шлейфу м. двома пристроями локалізації коротких замикань, а решта його залишається працездатною за рахунок кільцевої організації підключення.
В сучасних системахвбудований пристрій локалізації коротких замикань оснащений кожен сповіщувач або модуль. При цьому, за рахунок суттєвого зниження цін на електронні компоненти, вартість датчиків фактично не збільшилася. Такі системи практично не страждають від коротких замикань шлейфів.
Стандартний набір сповіщувачів
Він включає димовий оптоелектронний, тепловий максимальної температури, тепловий максимально-диференціальний, комбінований (димовий плюс тепловий) і ручний сповіщувачі. Цих сповіщувачів зазвичай достатньо, щоб захистити основні види приміщень у будівлі. Деякі виробники додатково пропонують досить екзотичні види датчиків, наприклад, адресно-аналоговий лінійний сповіщувач, оптичний димовий сповіщувач для приміщень з високим рівнем забруднення, оптичний димовий сповіщувач для вибухонебезпечних приміщень та ін. Все це розширює сферу застосування адресно-аналогових систем.
Модулі контролю неадресного підшлейфу
Вони дозволяють використовувати неадресні сповіщувачі. Це скорочує вартість системи, але при цьому, природно, властивості, властиві адресно-аналогової апаратури, губляться. У ряді випадків такі модулі можуть успішно використовуватися для підключення звичайних лінійних димових сповіщувачів або створення вибухобезпечних шлейфів.
Модулі управління та контролю
Вони включаються безпосередньо у шлейфи сигналізації. Зазвичай число модулів відповідає числу сповіщувачів у шлейфі, які адресне поле є додатковим і не накладається на адреси сповіщувачів. У деяких системах адресне поле сповіщувачів та модулів є спільним.
Загальна кількість підключених модулів може становити кількасот. Саме ця властивість дозволяє на базі адресно-аналогової системи пожежної сигналізації УПС здійснити інтеграцію систем автоматичного пожежного захисту будівлі (рис. 2).
При інтеграції здійснюється управління виконавчими пристроями та їх спрацьовування. Кількість точок контролю та управління якраз і становить кілька сотень.
Розгалужена логіка формування управляючих сигналів
Це неодмінний атрибут адресно-аналогових приймально-контрольних приладів. Саме потужні логічні функції забезпечують побудову єдиної системи автоматичного пожежного захисту будівлі. Серед цих функцій і логіка формування сигналу "Пожежа" (наприклад, по двох сповіщувачах, що спрацювали в групі), і логіка включення модуля управління (наприклад, при кожному сигналі "Пожежа" в системі або при сигналі "Пожежа" в даній групі), і принцип . можливість завдання часових параметрів (наприклад, при сигналі "Пожежа" увімкнути через час Т1 модуль керування М на час Т2). Усе це дозволяє ефективно будувати з урахуванням стандартних елементів навіть потужні комплекси газового пожежогасіння.
І не лише раннє виявлення
Сам принцип побудови адресно-аналогових систем дозволяє окрім раннього виявлення пожежі отримати так само ряд унікальних якостей, наприклад, підвищення стійкості до перешкод системи. Пояснимо це на прикладі.
На рис. 3 представлені кілька послідовних циклів опитування (n) приладом теплового адресно-аналогового сповіщувача. Для простоти розуміння по осі ординат відкладемо не тривалість сигналу від сповіщувача, а одразу відповідне значення температури. Нехай на циклі опитування 4 пройшов помилковий сигнал від сповіщувача або спотворення тривалості відповіді сповіщувача під впливом електромагнітних перешкод, що сприйняте приладом значення відповідає температурі 80 °С. по хибному сигналу приладом, що прийшов, повинен бути сформований сигнал "Пожежа", тобто. відбудеться помилкове спрацювання апаратури.
У адресно-аналогових системах цього можна уникнути з допомогою запровадження алгоритму усереднення. Наприклад введемо усереднення за трьома послідовними відліками. значення параметра для "прийняття рішення" про пожежу буде сумою значень за трьома циклами, поділеною на 3:
- для циклів 1, 2, 3 Т = 60: 3 = 20 ° С - нижче порога;
- для циклів 2, 3, 4 Т = 120: 3 = 40 ° С - нижче порога;
- для циклів 3, 4, 5 Т = 120: 3 = 40 ° С - нижче порога.
Тобто при неправильному відліку сигнал "Пожежа" не сформований. При цьому хочеться звернути особливу увагу на те, що оскільки "рішення" приймає приймально-контрольний прилад, жодні перескидання та перезапити сповіщувачів не потрібні.
Зауважимо, що якщо сигнал не є помилковим, значить на циклах 4 і 5 значення параметра відповідає 80 °С, то при даному усередненні сигнал буде сформований, так як Т=180:3=60 °С, значить відповідає порогу формування сигналу "Пожежа" ".
Що зрештою?
Отже, ми переконалися, що завдяки своїм унікальним властивостям адресноаналогові системи є ефективним засобомзабезпечення пожежної безпеки об'єктів Число сповіщувачів у таких системах може становити кілька десятків тисяч, що достатньо для найграндіозніших проектів.
Ринок адресно-аналогових систем там за останні кілька років має стійку тенденцію до зростання. Частка адресно-аналогових систем у загальному обсязі виробництва впевнено перевищила 60%., масовий випуск адресноаналогових сповіщувачів призвів до їх вартості, що було додатковим стимулом до розширення ринку.
На жаль, у нас частка адресно-аналогових систем становить за різними оцінками від 5% до 10%. Відсутність системи страхування та чинні нормативи не сприяють впровадженню якісної апаратури і часто застосовується найдешевша техніка. Тим не менш, певні зрушення вже намітилися, і здається, що ми стоїмо на порозі кардинальної зміни ринку. Тільки останніми роками вартість оптичного димового адресно-аналогового сповіщувача у Росії зменшилася приблизно 2 разу, що робить їх доступними. Без адресно-аналогових систем неможливе забезпечення безпеки висотних будівель, багатофункціональних комплексів та інших категорій об'єктів.
Системи протидимного захисту будівель: проблеми проектуванняЗ рахунків списувати рано
Дана система призначена для виявлення початкової стадії пожежі, передачі повідомлення про місце та час його виникнення та при необхідності включення автоматичних систем пожежогасіння та димовидалення.
Ефективною системоюОповіщення пожежної небезпеки застосування систем сигналізації.
Система пожежної сигналізації має:
Швидко виявити місце виникнення пожежі;
Надійно передавати сигнал про пожежу на приймально-контрольний пристрій;
Перетворювати сигнал про пожежу у форму, зручну для сприйняття персоналом об'єкта, що охороняється;
Залишатися несприйнятливою до впливу зовнішніх факторів, що відрізняються від факторів пожежі;
Швидко виявляти та передавати повідомлення про несправності, що перешкоджають нормальному функціонуваннюсистеми.
Засобами протипожежної автоматики обладнають виробничі будівлі категорій А, Б та В, а також об'єкти державної ваги.
Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів та перетворювачів, що перетворюють фактори появи пожежі (тепло, світло, дим) на електричний сигнал; премно- контрольної станції, що передає сигнал і включає світлову та звукову сигналізацію; а також автоматичні установкипожежогасіння та димовидалення.
Виявлення пожеж на ранній стадії полегшує їхнє гасіння, що багато в чому залежить від чутливості датчиків.
Сповіщувачі або датчики можуть бути різних типів:
- тепловий пожежний сповіщувач– автоматичний сповіщувач, який реагує на певне значення температури та (або) швидкість її наростання;
- димовий пожежний сповіщувач- Автоматичний пожежний сповіщувач, який реагує на аерозольні продукти горіння;
- радіоізотопний пожежний сповіщувач – димовий пожежний сповіщувач, який спрацьовує внаслідок впливу продуктів горіння на іонізований потік робочої камери сповіщувача;
- оптичний пожежний сповіщувач– димовий пожежний сповіщувач, який спрацьовує внаслідок впливу продуктів горіння на поглинання чи розповсюдження електромагнітного випромінювання сповіщувача;
- пожежний сповіщувач полум'я– реагує на електромагнітне випромінювання полум'я;
- комбінований пожежний сповіщувач– реагує на два (або більше) фактори пожежі.
Теплові сповіщувачі поділяються на максимальні, які спрацьовують при підвищенні температури повітря або об'єкта, що охороняється, до величини, на яку вони відрегульовані, і на диференціальні, які спрацьовують за певної швидкості наростання температури. Диференціальні термосповіщувачі можуть працювати також у режимі максимальних.
Максимальні термосповіщувачі характеризуються гарною стабільністю, не дають помилкових тривог та мають відносно низьку вартість. Однак вони малочутливі і навіть при розміщенні на невеликій відстані від місць можливих загорянь спрацьовують із значним запізненням. Теплові сповіщувачі диференціального типу більш чутливі, проте їхня вартість висока. Всі теплові сповіщувачі повинні розміщуватися безпосередньо в робочих зонах, тому вони схильні до частих механічних пошкоджень.
Рис. 4.4.6. Принципова схема сповіщувача ПТІМ-1: 1 - датчик; 2 – змінний опір; 3 – тиратрон; 4 – додатковий опір.
Оптичні сповіщувачі поділяються на дві групи : ІЧ - індикатори прямого бачення, які повинні «бачити» пожежу, та фотоелектричні димові. Чутливі елементи індикаторів прямого бачення не мають практичного значення, тому що вони, як і теплові сповіщувачі, повинні розташовуватись у безпосередній близькості від потенційних вогнищ загоряння.
Фотоелектричні димові сповіщувачіспрацьовують при ослабленні світлового потокуу підсвічуваному фотоелементі внаслідок задимлення повітря. Сповіщувачі цього можуть бути встановлені на відстані кількох десятків метрів від можливого вогнища пожежі. Пилові частинки, зважені в повітрі, можуть призвести до помилкових спрацьовування сповіщувачів. Крім того, чутливість приладу помітно знижується в міру осадження найтоншого пилу, тому сповіщувачі потрібно регулярно оглядати та очищати.
Іонізаційні димові сповіщувачідля надійної роботи необхідно не рідше ніж раз на два тижні піддавати ретельному огляду та перевірці, своєчасно видаляти відкладення пилу та регулювати чутливість. Газові детектори спрацьовують з появою газу або збільшення його концентрації.
Димові сповіщувачірозраховані виявлення продуктів згоряння повітря. У пристрої є іонізаційна камера. І при попаданні в неї диму від пожежі іонізаційний струм зменшується, і сповіщувач вмикається. Час спрацьовування димового сповіщувача при попаданні диму не перевищує 5 секунд. Світлові сповіщувачі влаштовані за принципом впливу ультрафіолетового випромінювання полум'я.
Вибір типу сповіщувача автоматичної пожежної сигналізації та місця встановлення залежить від специфіки технологічного процесу, виду горючих матеріалів, способів їх зберігання, площі приміщення та ін.
Теплові сповіщувачі можуть бути використані для контролю приміщень з розрахунку один сповіщувач на 10 - 25 м2 підлоги. Димовий сповіщувач з іонізаційною камерою здатний (залежно від місця встановлення) обслуговувати площу 30 – 100м2. Світловими сповіщувачами можна контролювати площу близько 400 - 600м2. Автоматичні сповіщувачі в основному встановлюють на потоці або підвішують на висоті 6 - 10м від рівня підлоги. Розробка алгоритму та функцій системи пожежної сигналізації виконується з урахуванням пожежної небезпеки об'єкта та архітектурно-планувальних особливостей. В даний час застосовують наступні установки пожежної сигналізації: ТОЛ-10/100, АПСТ-1, СТПУ-1, СДПУ-1, СКПУ-1 та ін.
Рис. 4.5.7. Схема автоматичного димового сповіщувача АДІ-1: 1,3 – опору; 2 – електрична лампа; 4 – іонізаційна камера; 5 - схема включення в електричну мережу
18.03.2017, 12:18
Зайцев Олександр Вадимович, науковий редактор журналу "Алгоритм безпеки"
Про «надраннє виявлення пожежі» то тут, то там можна зустріти самі різні матеріали: від окремих статей до навчальних посібників. В одному випадку автори намагаються довести, що знайдено деякий «філософський камінь», який вирішує всі проблеми виявлення пожежі на ранній стадії, навіть коли його ще немає. В іншому випадку вже інші фахівці починають вдавати, як вибудувати організаційні заходи з пожежної безпеки на об'єктах з урахуванням такої можливості.
Але після якогось часу щоразу з'ясовується, що ті чи інші запропоновані технічні засоби далекі від ідеального рішення. І якщо вони й мають якісь додаткові можливості, то не є універсальними, або застосування цих технічних засобів не є економічно виправданим.
Порівняльний аналіз застосування тих чи інших засобів для виявлення пожежі певною мірою повинен допомогти позбутися періодичних міфів.
Відразу хотілося б відзначити, що цей аналіз не може бути об'єктивним та остаточним на тривалий проміжок часу. Все тече, все змінюється. З'являються нові технології, з'являються нові завдання та, відповідно, шляхи їх вирішення. Завдання фахівців полягатиме в тому, щоб щоразу при черговій заяві про можливість «надраннього виявлення» пожежі спробувати докопатися до суті, адже всі ми чудово знаємо, що чудес у світі не буває.
«ЗВЕРХАННЯ ВИНАХОДУ» ЩО І НАВІЩО
Почати, як завжди, хотілося б з якихось вже наявних визначень або термінів, що стосуються «надраннього виявлення» або навіть просто «раннього виявлення». Ось тільки на цю тему ще жодних ухвал не придумано.
Треба розуміти, що виникнення пожежі характеризується декількома, часом не пов'язаними між собою параметрами середовища, за якими його можна виявити:
■ полум'я та іскри;
■ тепловий потік та підвищена температурадовкілля;
■ підвищена концентрація токсичних продуктів горіння та термічного розкладання;
■ зниження видимості в диму.
У результаті через ці непрямі параметри середовища проживання і можна з допомогою технічних засобів виявити факт пожежі. На жаль, будь-який з непрямих параметрів не є повною мірою абсолютним критерієм.
Тепло йде і від нагрівальних предметів, і при термічній обробці продуктів, без якої нам у житті не обійтися.
Потужні освітлювальні прилади, зварювання та пряме сонячне проміння можуть імітувати полум'я.
Токсичні продукти в газоподібному стані - одна з ознак цивілізації та присутності людини.
Дим, будучи одним із видів аерозолі, часом мало чим відрізняється від інших аерозолів (пара, пилу тощо).
Як тільки розробники засобів виявлення пожежі починають говорити про високу чутливість своїх пожежних сповіщувачів (ІП), так відразу постає питання про ймовірність помилкових спрацьовувань через наявність фонових величин, не пов'язаних із пожежею. І тут же розпочинаються роботи із захисту пожежних сповіщувачів від хибних спрацьовувань аж до зниження чутливості до розумних значень. Ось і є основа спіралі розвитку засобів виявлення пожежі.
Найдивнішим тут буде те, що це відбувається в країні, в якій лише кілька років тому почали оцінювати реальну чутливість сповіщувачів до пожежі. За цей час наші вітчизняні виробники та дуже мала частина користувачів у кращому разі тільки почали розуміти, з якими сповіщувачами їм донедавна доводилося мати справу.
У жодного законодавця мод із зарубіжних країн, пов'язаного з виробництвом пожежних сповіщувачів, у думках немає комусь щось забороняти виробляти чи використовувати. Відповідає вимогам стандартів – все, він повноправний учасник ринку. А тут не треба забувати, що наші стандарти майже на 90% щодо сповіщувачів відповідають європейським, а поняття «надранніх» сповіщувачів ні в тих, ні в інших немає. Ось буде визначення, будуть розроблені вимоги та методики оцінки, тоді і буде про що конкретно поговорити. А поки що є сенс розібратися з тим, що є.
В останні кілька років, коли в ГОСТ Р 53325-2012 «Технічні засоби пожежної автоматики» були включені вогневі випробування для пожежних сповіщувачів, начебто з'явилася можливість оцінювати або принаймні порівнювати ті чи інші пожежні сповіщувачі за часом спрацьовування при проведенні стандартизованих тестових пожеж (ТП) Певною мірою результати цих випробувань можуть бути корельовані з часом виявлення реальної пожежі.
Пожежний сповіщувач не можна зарахувати до почесної касти «надранніх» тільки на підставі того, що він за якимось видом тестових пожеж опинився попереду всієї планети.
Звичайно, хтось може запропонувати, що якщо пожежний сповіщувач по всіх цих тестових пожеж у всіх випадках без винятку спрацьовує, наприклад, в десять разів швидше за інших, то його можна і потрібно зарахувати до розряду «надранніх». Але це буде лише привід. А ось як слідство обов'язково відразу піде пропозиція про заборону на використання всіх інших видів і типів пожежних сповіщувачів або, принаймні, про отримання якихось преференцій у застосуванні. Згодом, щоправда, з'ясується, що виробники трохи погарячкували, не врахували побічні ефекти, не оцінили економічну ефективність тощо.
«ЗВЕРХАННЯ» АБО СВОЄЧАСНЕ ВИНАХОДУ
На сьогоднішній день немає такого завдання, як організація «надраннього виявлення пожежі». Є вимога про своєчасність виявлення, й у кожному конкретному випадку може мати різні чисельні показники.
Зокрема саме про своєчасне виявлення пожежі йдеться у статті 83 «Технічного регламенту про вимоги пожежної безпеки».
Чим визначається своєчасність? І на це питання є відповідь у тому ж Технічному регламенті у статті 54. Завданням є виявити пожежу за час, необхідний включення систем оповіщення для організації безпечної евакуації людей.
Для реалізації вимог щодо своєчасності виявлення існують чинні стандарти та правила в галузі пожежної безпеки, у них усі ці питання жорстко пов'язані між собою єдину системупротипожежного захисту об'єкта, починаючи від архітектурно-планувальних рішень і закінчуючи протидимною вентиляцією та внутрішнім пожежним водопроводом.
Економічні показники «надраннього виявлення» теж не можна скидати з рахунків, уміють рахувати гроші.
І ось скажіть, чим поганий термін «своєчасне виявлення пожежі». Чим він когось не влаштовує і навіщо використовувати неіснуючі та ніким не визначені терміни. Навіщо постійно плутати технічні можливості із маркетинговими вишукуваннями.
ПОРІВНЯННЯ ДЕЯКИХ СПОСІБ ВИНАХОДЖЕННЯ ПОЖЕЖА
Як тут уже було написано, кілька років тому у нас у країні з'явилася реальна можливість провести порівняння способів виявлення пожежі в рамках вогневих випробувань із використанням наших вітчизняних пожежних сповіщувачів. І цим, безперечно, треба було скористатися.
Не хочу у цій статті розкривати всі таємниці: хто, де та коли. Які були конкретні сповіщувачі і від яких виробників, не в моїй це компетенції, але можу з повною відповідальністю стверджувати, що вихідні дані, на які я спиратимуся, існують, і не в одному екземплярі. Можливо, коли настане час, ці дані будуть доступні всім, але не зараз. У цій статті взагалі дуже не хочеться нікого ні хвалити, ні лаяти. Більше того, не всі виробники зразків, що використовуються, навіть були в курсі цих випробувань. Єдине, що можу зазначити, випадкових учасників не було, були лише найкращі.
Перш ніж приступити до розгляду будь-яких результатів, слід зазначити, що вони були отримані не під час проведення сертифікаційних випробувань конкретних зразків відповідно до стандартних методик, а в рамках проведення деяких науково-дослідних робіт. Тому, зокрема, замість 4 зразків точкових оптико-електронних димових пожежних сповіщувачів одного виробника було використано кілька аналогічних сповіщувачів різних виробників. Приблизно так само зробили і з газовими пожежними сповіщувачами.
Більш того, для отримання додаткової інформаціїдля подальшого аналізу крім стандартних тестових пожеж були проведені ще приблизно такі ж випробування зі зміненими характеристиками випробувального пожежного навантаження, але їх результати наводити я не вважаю за необхідне.
І ще, під час проведення тестових пожеж крім часу спрацьовування повинні контролюватись і інші параметри, але оскільки всі сповіщувачі під час тестів одночасно перебували в аналогічних умовах, то я з чистою совістю це питання опускаю, головне щоб параметри не виходили за межі, передбачені стандартом .
У таблиці 1 наведено співвідношення часу, який знадобився для спрацьовування пожежних сповіщувачів у процесі тестових пожеж ТП2 - ТП5 до нормованого. Якщо спробувати перекласти це більш доступний мову, то відсоток часу, який був необхідний виявлення пожежі тому чи іншому типу сповіщувача, по відношенню до нормируемому часу. Наприклад, граничний час спрацьовування при ТП3 дорівнює 750 секунд, а сповіщувач спрацював через 190 секунд. Виходить лише 25% часу від граничної величини. У чотири рази швидше, ніж потрібно, спрацював – ось уже можна записати його в касту «надранніх», але не поспішатимемо.
Табл. 1. Співвідношення часу, необхідного для спрацьовування пожежних сповіщувачів при ТП2 - ТП5 щодо нормованого
|
по ТП2-ТП5 |
|||||
|
Граничний час спрацьовування МП, |
|||||
|
ІПДОТ стандартний нефелометричний |
|||||
|
ІПДОП експериментальний абсорбційний |
|||||
|
ІПДОТ безкамерний |
немає даних |
||||
|
ІПДА (клас чутливості А) імпортний з максимально можливою довжиною повітряного трубопроводу |
|||||
|
немає даних |
|||||
|
ІПГ напівпровідниковий |
|||||
|
ІПГ електрохімічний |
Оскільки стаття не носить наукового характеру, а є лише інформаційною, то для більшої наочності представлені величини в таблиці носять дуже округлений характер без будь-яких імовірнісних залежностей.
СТАНДАРТНІ ВІДПОВІДАЧІ ПОЖЕЖНІ ДИМОВІ ОПТИКО- ЕЛЕКТРОННІ ТОЧКОВІ (ІПДОТ)
Ось уже хто завжди викликав сумнів, то це ІПДОТ. І тут виникає перший і дуже несподіваний висновок. Наші вітчизняні ІПДОТи, які за можливостями своєчасного виявлення пожежі ніхто серйозно не сприймає і використовують тільки за їх вартістю, мають, виявляється, дуже пристойний запас за часом виявлення по відношенню до нормованого. І це має лише тішити. На жаль, у нас у країні не всі такі, тим паче серійні. Але все одно, адже можуть, коли захочуть.
А тепер уявіть, якими б вони були, якби в них ще були застосовані напрацювання, які вже давно використовуються в сучасних зарубіжних ІПДОТ.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ ІПДОТ АБСОРБЦІЙНОГО ТИПУ
Це дуже цікавий спосіб виявлення диму. У цьому ІП використовується не принцип розсіювання світла випромінювача від частинок диму у вимірювальній камері, який називається нефелометричним способом, а принцип поглинання світла (абсорбційний спосіб), як у лінійних пожежних сповіщувачів, тільки з дуже короткою ділянкою контролю. Як способу виявлення, так і самому використаному в даному аналізі сповіщувачеві, були присвячені аж дві статті в журналі «Алгоритм безпеки» , тому не розглядатиму тут подробиці пристрою цього ІП.
Як не дивно, але саме він найбільше претендує на звання «надранній» із чотириразовим узагальненим запасом за всіма тестовими пожежами. Звичайно, а яким йому ще бути, якщо у нього аеродинамічний опір повітряним потокам зведено до нуля, жодних проблем зі статикою корпусу і йому не страшний пил, що пролітає. А що показує нам друга журнальна стаття
із уже зазначених двох. Виявляється роботи над підвищенням чутливості, а разом з нею і скорочення часу на виявлення пожежі ще тільки починаються. У процесі порівняльних випробувань, про які я пишу, були виявлені дуже цікаві закономірності. Їхня реалізація може привнести багато нового та цікавого, і тоді знову буде привід провести порівняльний аналіз. А зараз це лише досвідчені одиничні екземпляри, і наскільки техніко-економічні показники цих сповіщувачів виправдають наші надії, поки що сказати дуже важко.
ІПДОТ БЕЗКАМІРНИЙ
У даного типу ІПДОТ немає закритої корпусом та лабіринтами вимірювальної зони. Іноді цей тип ІПДОТ класифікують як сповіщувач з віртуальною зоною виявлення, тому що вона знаходиться поза корпусом сповіщувача. Природно, у даного типу сповіщувача, як і ІПДОТ абсорбційного типу, відсутній аеродинамічний опір повітряним потокам. Отже, не потрібен час на подолання статичного потенціалу корпусу, не потрібно додаткової енергії на подолання лабіринту вимірювальної зони. Ось і заслужений результат – триразовий узагальнений запас з усіх тестових пожеж. За бажання його теж можна віднести до касти «надранніх».
Це дуже перспективний напрямок розвитку пожежних сповіщувачів, особливо якщо врахувати досягнуті результати в імпортних сповіщувачах з аналогічним способом виявлення диму. Шкода, що в цьому напрямі практично не приділяють увагу, за кордоном це вже не окремий випадок (рис. 1).
Рис. 1. Варіанти виконання безкамерних ІПДОП
АСПІРАЦІЙНИК, ВІН І Є АСПІРАЦІЙНИК
Про особливості та виняткові можливості аспіраційних пожежних сповіщувачів (ІПДА) знають майже всі. Тут був використаний сповіщувач зарубіжного виробника, і як певного зразка. У нашій таблиці він один із лідерів. Тільки треба розуміти, що не так однозначно.
Ви де-небудь, в якомусь продовольчому магазинчику крокової доступності бачили на власні очі ІПДА. Я особисто ні. Чому? А це як у трактор лізти із інструментом для лапароскопічних операцій. Якось так історично вийшло, що коли цей тип сповіщувача з'явився на ринку, мало хто розумів, що це не є універсальним сповіщувачем на всі випадки життя. І, незважаючи на його популярність для фахівців, він використовувався в дуже обмеженому обсязі.
Але коли виробники зрозуміли, що цей тип сповіщувача необхідно зовсім по-іншому позиціонувати, то віз зрушив з місця. І справді виявилося, що у деяких напрямах протипожежного захисту йому аналогів немає. В останні два-три роки на цю тему з'явилося достатньо статей, і все стало на свої місця. «Віддайте кесарів кесарів і божих богів».
У ЧОМУ НЕОДНОЗНАЧНІСТЬ МЕРКАВАННЯ ПРО ІПДА
Сам блок обробки ІПДА має неперевершену чутливість. Із цим навіть сперечатися ніхто не буде. Якщо з його допомогою контролювати невеликий обсяг, то ІПДА може опинитися в режимі «якщо дуже принюхатися, то провід ще не перегрівся, але вже теплий і навіть трохи пахне, і щось з ним колись може статися, але не зараз, а дещо пізніше». Тільки відразу постає питання, а скільки це коштуватиме. Багато, але в якихось випадках це виправдано.
Можна цей же ІПДА використовувати для контролю великих площ у кілька тисяч квадратних метрів, Прямо як зазначено в документації на нього. А ось тут треба буде відразу зрозуміти, що в цьому випадку про божевільну чутливість до пожежі в кожному окремому приміщенні доведеться забути. Виграш буде тільки за рахунок часу доставки димо-повітряної суміші, та й то не такий великий. Але на тих же складах глибокого заморожування або в ліфтових шахтах нічого іншого не поставиш. І чи є в цьому випадку сенс ще раз згадувати про його можливість «надраннього виявлення» пожежі. Навряд чи.
ВІДПОВІДАЛЬ ПОЖЕЖНИЙ ДИМОВИЙ ІОНІЗАЦІЙНИЙ (ІПДІ)
Тепер можна перейти до сумного.
ІПДІ – ось за ким постійно ностальгують фахівці похилого віку. Це ж так ними улюблений радіоізотоп-нік. Стверджувалося, якщо ІПДОТи можуть виявляти лише «світлі дими», то «радіоізотопний» сповіщувач будь-які, хоч світлі, хоч темні, і дуже швидко. А проблема лише у «зелених», через які максимально посилили утилізацію цих сповіщувачів.
Цей міф склався ще тоді, коли поріг спрацьовування ІПДОТ в установці «Димовий канал» знаходився в межах 0,5 дБ/м (ГОСТ 26342-84), а не зараз 0,05-0,2 дБ/м. Тим більше, зараз ІПДОТ повинен виявляти не тільки «світлі» дими, а й решту.
За останні 30 років багато що змінилося, тільки ІПДІ залишилися колишніми. І ось з'явилася можливість порівняти їх із новим поколінням пожежних сповіщувачів. І не просто на порозі спрацьовування в димовому каналі, нас це вже найменше цікавить, а при вогневих випробуваннях.
І що насправді виявилося - середньо і навіть дуже. Використовувати досить середнього сповіщувача при сьогоднішніх труднощах у поводженні з радіоізотопними матеріалами мало кому потрібно.
А ще потрібно врахувати слабке місцеІПДІ – для них немає різниці, які частинки аерозолів виявляти, що дим, що пара, що пил. Так і способів боротьби із цим у них досі немає.
Може, ми всі даремно стільки років ностальгували і пробачимо цим «зеленим» їхню «підлість», навряд чи без них ми б почали серйозно займатися альтернативними напрямками.
ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ВИМІСНИКІВ ПОЖЕЖНИХ ГАЗОВИХ (ІПГ)
Трохи більше десяти тому там пройшла хвиля використання ІПГ для раннього виявлення пожежі.
За основу було прийнято постулат, що кожній пожежі передує дим від тління та моноокис вуглецю (чадний газ). Цей моноокис вуглецю за рахунок дифузії миттєво поширюється по приміщеннях, набагато швидше, ніж дим досягає стельових димових сповіщувачів, на цю дифузію особливо не впливають конвекційні повітряні потоки. Такий спосіб поширення дозволяє встановлювати пожежні сповіщувачі практично будь-де контрольованих приміщень.
І ось на підставі цих постулатів мова одразу зайшла про можливість «надраннього виявлення пожежі» за допомогою ІПГ (СО). Свято місце порожнім не буває, тут же з'явилися виробники датчиків для ІПГ (СО), благо у них вже були промислової автоматикиподібні завдання.
Але в процесі розробки стандартів для ІПГ (СО) зіткнулися з тим, що вони не можуть бути чутливими до всіх основних тестових пожеж. Добре, залишили у вимогах тільки ТП2 (тління деревини) та ТП3 (тління бавовни зі свіченням) і вигадали один додатковий ТП9 (тління бавовни без свічення). Але за кадром залишилася вся синтетика і легкозаймисті рідини, які теж можуть виділяти дим. Це виробники ІПГ (СО) від усіх завзято приховували, але довго шило у штанах не ганьбиш.
Виявилося, що при тлінні синтетики виділяється не моноокис вуглецю, а хлористий водень, який всі ці ІПГ (ЗІ) виявити не можуть. Так от, якщо синтетика нас оточує всюди, то з бавовною, яка має тліти для спрацьовування ІПГ (СО), у нашому повсякденному житті набагато складніше, її ще треба знайти. І чи може тоді ІПГ (СО), що має можливість виявляти пожежу від обмеженого переліку горючих матеріалів, використовуватись як самодостатній та універсальний пожежний сповіщувач?
В результаті кілька років тому хвиля ІПГ (СО) за кордоном повністю захлинулась, про неї вже почали забувати.
І ось коли в нашій країні з'явилася можливість порівняти всі разом, то виявилося, що ідея «надраннього виявлення пожежі» за допомогою ІПГ (СО) впала в момент, так само як і кілька років раніше за кордоном. І про глибоку дифузію довелося забути, як про факт, що не підтвердився на практиці, а як наслідок, неможливість довільної установки ІПГ (СО) у приміщеннях, хоч за шафою, хоч під шафою.
А як там, за кордоном? Вони не стали особливо переживати із цього приводу та ламати списи. Вони від ІПГ (СО) дуже плавно перейшли до мультикритеріальних пожежних сповіщувачів. І ось тут усі напрацювання з ІПГ (СО) дуже знадобилися. Нам же в Росії ще доведеться все це спочатку осмислити, тим більше у нас поки що немає такого класу пожежних сповіщувачів як мультикритеріальний.
ДЕЯКІ ОСОБЛИВОСТІ ТЕХНОЛОГІЙ ІПГ
Відразу слід зазначити, що датчики чадного газу (СО) бувають двох типів: електрохімічні датчики електролітичного типу та метал-оксидні напівпровідникові датчики. Перші мало споживають електроенергії, але мають обмежений термін служби через використання електроліту, другі мають досить великий термін служби, а й високе енергоспоживання.
У датчиків електролітичного типу термін експлуатації починає відраховуватись з моменту їх вилучення зі спеціального контейнера, в яких вони зберігаються в складських умовах, для подальшого їх монтажу в ІПГ. Технічні характеристикиі ціна сам датчик чадного газу близько 1-2 тис. рублів є визначальними для ИПГ (СО).
На сьогоднішній день у світі лише один виробник цих датчиків (Nemoto Sensor Engineering Co) може дати гарантію терміну служби у 10 років. Всі інші поки що гарантують не більше п'яти років, а ще кілька років тому було не більше трьох років роботи.
Обмежений термін служби датчиків чадного газу не дозволяє масово використовувати як самі ІПГ, так і комбінації з тепловими або димовими каналами виявлення. Практично всі виробники технічних засобів пожежної автоматики, за винятком ІПГ у своїй документації, вказують термін.
служби щонайменше 10 років. На практиці термін служби рідко коли буває менше 15 років, все-таки це не найдешевше задоволення. Жоден закордонний виробник не дозволяє самостійно проводити заміну у сповіщувачах датчиків моноокису вуглецю, при цьому чесно вказуючи їх термін служби 5 років.
Ось таке "надраннє виявлення" за допомогою ІПГ, і можливості поки що примарні, і труднощі об'єктивні.
ТАК БУТИ ЧИ НЕ БУТИ «ЗВЕРХАННЯ ВИНАХОДЖЕННЯ ПОЖЕЖА»
Це питання мають вирішувати безпосередні замовники послуг у галузі пожежної безпеки. Якщо виконуються всі вимоги нормативних документівякщо виробник не виробляє невідповідну заявленим характеристикам продукцію, то нічого зайвого може і не знадобитися.
Раптом комусь хочеться відзначитися, то він може у себе в електрощитку поруч із лічильником електроенергії поставити ІПДОТ, такий же сховати за холодильником і за телевізором та зі спокійною душею лягти спати. Подібний спосіб «надраннього виявлення» пожежі економічно може бути найефективнішим порівняно з іншими. Але хто і на підставі чого може змусити його застосовувати?
За особливого бажання можна в кабінеті керівника тієї чи іншої організації на його прохання та за його гроші поставити аспіраційний сповіщувач, який щоразу спрацьовуватиме при спекотних суперечках із підлеглими. Ну що ж, бажання замовника – закон.
Я в цій статті жодного разу не згадав про лінійні димові сповіщувачі (ІПДЛ). Теж дуже хороша річ, просто так вийшло, що вони не брали участі у науково-дослідних випробуваннях. Якщо ІПДЛ використовувати з максимальною чутливістю на коротких відстанях, час виявлення пожежі знижується в кілька разів. Чим не «надраннє виявлення». Дуже просто і нічого нового вигадувати не треба, сам перевіряв. Ось тільки низька економічна ефективність не дозволяє на такі рішення.
Ніхто ні за кордоном, ні у нас у країні не піде на додаткові вимоги щодо забезпечення надраннього виявлення пожежі. А як наслідок, цей термін слід виключити з повсякденної практики, не варто його вживати з нагоди або без і вводити в оману інших. Чи не потрібні нам ці міфи.
ЛІТЕРАТУРА
1. ДЕРЖСТАНДАРТ 53325-2012 «Техніка пожежна. Технічні засоби пожежної автоматики Загальні технічні вимогита методи випробувань».
-
Для будівель і споруд, що зберігають безцінні колекції і є об'єктами з масовим перебуванням людей, ключовим є своєчасне і достовірне виявлення загоряння. Але є об'єктивні причини, через які традиційні системи пожежної сигналізації залишаються або неприйнятними, або недостатньо надійними для об'єктів культурної спадщини. Найкраще рішення аспіраційний сповіщувач. Саме тому продукцією компанії WAGNER обладнано цілий список об'єктів культури у всьому світі.
Сучасний розвиток мікропроцесорної електроніки та інформаційних технологій дозволили підійти до задачі виявлення пожежі принципово новим шляхом: від аналізу сукупності окремо взятих сенсорних елементів, безперервно вимірюють параметри атмосфери на околицях сповіщувача (концентрація твердих частинок і чадного газу, температура вимірювання) "достатність" умов, що відповідають пожежі, за мінімальний час. Технологія безперервного аналізу семи параметрів, що оточує Bosch, сприяє підвищенню достовірності виявлення системи пожежної сигналізації та суттєвому скороченню ймовірності помилкових спрацьовувань навіть у складних умовах експлуатації.
Для надійного виявлення пожежі на об'єктах з особливими умовами експлуатації, такими як наявність корозійних газів, великої вологості, високих температур та забрудненості повітря, Securiton пропонує систему на основі термочутливого кабелю MHD635 LIST. Це система високого рівня безпеки, проста в установці та монтажі і не потребує обслуговування. Термочутливий кабель Securiton MHD635 застосовується на об'єктах: авто- та залізничні тунелі; тунелі та станції метро, колійне господарство; конвеєрні системи та автоматичні лінії; кабельні тунелі та лотки; складське господарство та стелажі; виробничі печі; морозильні камериглибокої заморозки; пристрої охолодження та нагрівання; об'єкти харчової промисловості; паркування, крокуючі екскаватори, суднові механізми.
Термодиференціальний лінійний детектор SecuriSens ADW 535, компанії Securiton поєднує перевірений принцип роботи та останні досягнення сенсорних та процесорних технологій. Завдяки вкрай стійкій сенсорній трубці SecuriSens ADW 535 можна використовувати там, де неможливо використовувати традиційні пожежні датчики. Довговічність і конструкція, що не потребує обслуговування, роблять ADW 535 ідеальним рішенням. SecuriSens ADW 535 повністю відповідає вимогам, що висуваються до сучасних лінійних термодетекторів, таких як: повний автоматичний моніторинг великих просторів, стійкість до агресивних середовищ, екстремальної вологості та високих температур, здатність відрізняти реальні небезпеки від хибних. SecuriSens ADW 535 - це інтелектуальний пристрій чудово працює навіть у найскладніших умовах.
-
На 2019 рік заплановано розробку нового національного стандарту «Системи пожежної сигналізації. Посібник з проектування, монтажу, технічного обслуговування та ремонту. Методи випробувань на працездатність. У статті розглянуто питання щодо технічного обслуговування та ремонту. Важливо, щоб через неповні або некоректні формулювання обслуговуючі організації не виявилися в результаті крайніми і не були б змушені усувати недоробки, допущені ними ще на етапі проектування. Обов'язково потрібно на об'єктах при планових ТО проводити тестування всіх систем у комплексі для перевірки їхнього функціонування за заданими проектом алгоритмами.
-
Мета цього матеріалу – розглянути основні аспекти законодавчого регулювання здійснення федерального державного контролю (нагляду) за діяльністю юридичних осібта індивідуальних підприємців, і особливо за діяльністю юридичних осіб з особливими статутними завданнями та підрозділами відомчої охорони.
У січні 2017 року розпочалася робота над проектом міждержавного стандарту «Прилади приймально-контрольні пожежники. Прилади керування пожежні. Загальні технічні вимоги. Методи випробувань». Наступним етапом став проект зведення правил «Системи пожежної сигналізації та автоматизація систем протипожежного захисту». Норми та правила проектування». У проектах нових документів позначаються завдання, до них прикріплюються необхідні вимоги, спрямовані на їх реалізацію. Кожна вимога є наслідком чи причиною інших вимог. Всі разом вони становлять повністю пов'язану систему.
(Світлові, теплові, димові) здатні тільки на повідомлення: «Горимо! Час гасити вогнище займання!» Але іншого і бути не може, оскільки робота їх датчиків заснована на таких фізичних принципах, як детектування світла, тепловиділення або задимлення. Отримати повідомлення «Увага! Тут можливе спалах!» можна лише встановивши постійний контроль над газодинамічний склад повітряного середовища приміщень. Такий контроль дозволить вжити адекватних заходів щодо запобігання пожежі та її ліквідації в зародку. Цим і цікавий розроблений фахівцями НВП «Гамма» спосіб раннього виявлення пожежі з використанням напівпровідникових хімічних сенсорів, який був відзначений дипломами та золотими медалями на міжнародних виставках «Брюссель-Евріка 2000» та «Женева 2001».
Так, достовірний спосіб попередження пожежі на ранній стадії, що передує спалаху, це контроль хімічного складуповітря, яке різко змінюється через термічного розкладання перегрітих або початківців тліти горючих матеріалів. На цій стадії ще ефективні превентивні заходи. Наприклад, у разі перегріву електроприладів (праски або електрокаміна) вони можуть бути вчасно автоматично відключені за сигналом із газового датчика.
Склад газів, що виділяються при горінні
Ряд газів, що виділяються на початковій стадії горіння (тління), визначаються складом саме тих матеріалів, що беруть участь у цьому процесі. Однак у більшості випадків можна впевнено виділити основні характерні газові компоненти. Подібні дослідження проводились в Інституті пожежної безпеки (м.Балашиха Московської обл.) з використанням стандартної камери обсягом 60 м3 для імітації пожежі. Склад газів, що виділяються при горінні, визначався за допомогою хроматографії. Експерименти дали такі результати.
Водень (Н 2) — основний компонент газів, що виділяються на стадії тління в результаті піролізу матеріалів, що використовуються в будівництві, таких як деревина, текстиль, синтетичні матеріали. На початковій стадії пожежі, у процесі гниття, концентрація водню становить 0,001-0,002%. Надалі відбувається зростання вмісту ароматичних вуглеводнів на тлі присутності недоокисленого вуглецю – оксиду вуглецю (СО) – 0,002-0,008%. При появі полум'я зростає концентрація діоксиду вуглецю (СО 2) до рівня 0,1%, що відповідає згорянню 40-50 г деревини або паперу в закритому приміщенні об'ємом 60 м 3 і еквівалентно 10 сигарет. Такий рівень СО2 досягається також у результаті присутності у приміщенні двох осіб протягом 1 год.
Експерименти показали, що поріг виявлення системи раннього попередження пожежі в атмосферному повітрі при нормальних умовахповинен знаходитись для більшості газів, у тому числі водню та оксиду вуглецю, на рівні 0,002%. Бажано, щоб швидкодія системи була не гірша за 10 с. Такий висновок можна розглядати як основний для розробок цілого ряду запобіжних пожежних газових сигналізаторів.
Існуючі засоби газоаналізу екологічної спрямованості (у тому числі на електрохімічних, термокаталітичних та інших сенсорах) дуже дорогі для такого використання. Використання пожежних сповіщувачів на основі напівпровідникових хімічних сенсорів, що виготовляються за груповою технологією, дозволить різко знизити вартість газових сенсорів.
Напівпровідникові газові датчики
Принцип дії напівпровідникових газових сенсорів заснований на зміні електропровідності напівпровідникового газочутливого шару при адсорбції хімічної газів на його поверхні. Ця обставина дозволяє ефективно використовувати їх у приладах пожежної сигналізації як альтернативні пристрої традиційним оптичним, тепловим та димовим сигналізаторам, у тому числі радіоактивний плутоній. А високу чутливість (для водню — від 0,000001%!), селективність, швидкодію та дешевизну напівпровідникових. газових датчиківслід розглядати як основні їх переваги перед іншими типами пожежних сповіщувачів. Фізико-хімічні принципи детектування сигналів, що використовуються в них, поєднуються з сучасними мікроелектронними технологіями, що обумовлює низьку вартість виробів при масовому виробництві та високі технічні та енергозберігаючі характеристики.
Для того щоб фізико-хімічні процеси протікали на поверхні чутливого шару досить швидко, забезпечуючи швидкодію на рівні декількох секунд, сенсор періодично розігрівається до температури 450-500°С, що активізує його поверхню. Як чутливі напівпровідникові шари зазвичай використовують дрібнодисперсні оксиди металів (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 та ін.) з легуючими добавками Pl, Pd та ін. близько 30 м 2 /р. Нагрівачем служить резистивний шар, виконаний з інертних матеріалів (Pl, RuO 2 , Au та ін) і електрично ізольований від напівпровідникового шару.
При простоті такі методи формування сконцентрували в собі всі останні досягнення матеріалознавства і мікроелектронної технології. Це зумовило високу конкурентоспроможність сенсора, який може працювати кілька років, періодично перебуваючи в стресовому стані при розігріві до 500°С, зберігає при цьому високі експлуатаційні характеристики, чутливість, стабільність, селективність і споживає низьку потужність(У середньому кілька десятків міліватів). Промислове виробництво напівпровідникових сенсорів широко розвинене у всьому світі, але основна частка світового ринку посідає японські компанії. Визнаний лідер у цій галузі – фірма Figaro з річним обсягом виробництва сенсорів близько 5 млн. шт. та масштабним виробництвом приладів на їх основі, включаючи елементну базу та схемотехнічні рішення з програмованими пристроями.
Однак ряд особливостей виробництва напівпровідникових сенсорів ускладнює його сумісність із традиційною кремнієвою технологією в рамках замкнутого циклу. Пояснюється це тим, що сенсори - не настільки масовий виріб, як мікросхеми, і мають більший розкид параметрів через специфіку умов роботи (часто в агресивному середовищі). Їх виробництво вимагає дуже специфічного ноу-хау у сфері фізичної хімії, матеріалознавства тощо. Тому успіх тут супроводжує великі спеціалізовані фірми (наприклад, Microchemical Instrument — європейська філія Motorola), які не поспішають ділитися своїми розробками в галузі високих технологій. На жаль, у Росії та СНД ця галузь ніколи не була добре розвинена, незважаючи на достатню кількість дослідницьких груп — РНЦ «Курчатовський інститут», МДУ, ЛДУ, Воронезький державний університет, ІОНХ РАН, НІФХІ ім. Карпова, Саратовський університет, Новгородський університет тощо.
Вітчизняні розробки напівпровідникових сенсорів
Найбільш розвинена технологія виробництва напівпровідникових сенсорів запропонована РНЦ «Курчатовський інститут». Тут розроблені малогабаритні напівпровідникові рецептори для аналізу хімічного складу газів та рідин. Вони виготовляються за мікроелектронною технологією і поєднують у собі переваги мікроелектронних пристроїв - низьку вартість при масовому виробництві, мініатюрність, низьку споживану потужність - з можливістю вимірювання концентрації газів і рідин в широких межах і досить високою точністю. Розроблені прилади поділяються на дві групи: металооксидні та структурні напівпровідникові сенсори.
Металооксидні рецептори.Виготовляються за товстоплівковою технологією. Як підкладка в них використаний полікристалічний оксид алюмінію, на який з двох сторін нанесені нагрівач та металооксидний газочутливий шар. Чутливий елемент поміщений у газопроникний корпус, який відповідає вимогам вибухопожежобезпеки.
Сенсори здатні визначати концентрацію горючих газів (метану, пропану, бутану, водню тощо) у повітрі в інтервалі від 0,001% до одиниць відсотків, а також токсичних газів (чадного газу, арсину, фосфіну, сірководню тощо) на рівні гранично допустимої концентрації (ГДК). Вони можуть бути використані для одночасного і селективного визначення концентрації кисню і водню в інертних газах, наприклад для ракетної техніки. Для нагрівання ці прилади вимагають рекордно низьку для свого класу електричну потужність менше 150 мВт. Металооксидні сенсори призначені для застосування в сигналізаторах витоку газів та системах пожежної сигналізації (як стаціонарних, так і кишенькових).
Структурні напівпровідникові рецептори.Це сенсори на основі кремнієвих структур метал-діелектрик-напівпровідник (МДП), метал-твердий електроліт-напівпровідник та діоди Шотки.
МДП-структури із затвором з паладію або платини використовуються для визначення концентрації водню у повітрі чи інертних газах. Поріг виявлення водню – близько 0,00001%. Сенсори успішно застосовувалися визначення концентрації водню в теплоносії ядерних реакторів з метою підтримки їх безпеки. Структури з твердим електролітом (трифторид лантану, що проводить по іонах фтору) призначені для визначення концентрації фтору та фторидів (насамперед фтористого водню) у повітрі. Працюють при кімнатній температурі, дозволяють визначати концентрацію фтору та фтористого водню на рівні 0,000003%, що становить приблизно 0,1 ГДК. Вимірювання витоків фтористого водню особливо важливо визначення екологічної обстановки у регіонах з великим виробництвомалюмінію, полімерів, ядерного палива.
Подібні структури, виконані на основі карбіду кремнію, що працюють при температурі близько 500 °С, можуть використовуватися для вимірювання концентрації фреонів.
Індикатор оксиду вуглецю та водню СО-12
Зазначений на міжнародних виставках спосіб раннього виявлення пожежі забезпечує одночасний контроль відносних концентрацій повітря двох або більше газів, таких як ароматичні вуглеводні, водень, оксид і діоксид вуглецю. Отримані значення порівнюються із заданими, і у разі їхнього збігу формується сигнал тривоги. Контроль та порівняння відносних концентрацій газових компонентів проводяться із заданою періодичністю. Можливість помилкових спрацьовувань вимірювального пристрою при підвищенні концентрації одного з газів виключена, якщо немає спалаху.
Як вимірювальний пристрій запропонований індикатор СО-12, призначений для виявлення в повітряній атмосфері газоподібного оксиду вуглецю та водню в діапазоні їх концентрацій від 0,001 до 0,01%. Прилад є дев'ятирівневим пропорційним індикатором у вигляді лінійки світлодіодів трьох кольорів - зеленого (діапазон малих концентрацій), жовтого (середній рівень) і червоного ( високий рівень). Кожному діапазону відповідають три світлодіоди. При загорянні червоних світлодіодів включається звуковий сигнал, що застерігає людей про небезпеку отруєння.
Принцип роботи індикатора ґрунтується на реєстрації зміни опору (R) напівпровідникового газочутливого сенсора, температура якого стабілізується на рівні 120 °С у процесі вимірювання.
При цьому нагрівальний елементвключений у зворотний зв'язок операційного підсилювача - терморегулятора - і періодично, кожні 6 с відпалюється протягом 0,5 с при температурі 450 °С. Далі слідує ізотермічна релаксація опору R при взаємодії з чадним газом. Вимірювання R здійснюється перед наступним відпалом (рис. 3, точка C, далі слід відпал - О). Процесом вимірювання та виведенням на індикатор даних керує програмований пристрій.
Його основні технічні характеристики:
Індикатор можна ефективно використовувати як пожежний сигнальний пристрій як у житлових приміщеннях, так і на промислових об'єктах. Дачні будиночки, котеджі, лазні, сауни, гаражі та котельні, підприємства з виробництвом, заснованому на використанні відкритого вогню та термообробки, підприємства гірничодобувної, металургійної та нафтогазопереробної промисловості та, нарешті, автомобільний транспортось далеко не повний список об'єктів, де індикатор СО-12 може бути корисним.
Подібні пожежні сповіщувачі раннього виявлення, об'єднані в єдину мережу та контролюючі газовиділення при тлінні матеріалів перед їх займанням, при розміщенні на промислових об'єктах дозволяють попередити аварійні ситуації не тільки на наземних об'єктах пожежної охорони, але й у підземних спорудах, вугільних перерізах, обладнання, що транспортує вугілля, може статися загоряння вугільного пилу. Кожен датчик, що має світловий та звуковий сигнали оповіщення, здатний не тільки інформувати про ступінь загазованості території, але й попередити про небезпеку персонал, що знаходиться в безпосередній близькості до екстремального місця. Стаціонарні пожежні датчики, встановлені в житлових приміщеннях, можуть запобігти вибуху побутового газу, отруєння чадним газом та виникнення пожежі через несправність побутової технікиабо грубе порушення умов її експлуатації шляхом автоматичного відключення від мережі.
Електроніка №4, 2001
Як відомо, день простою дата-центру коштує десятки, а то й сотні мільйонів доларів. Для безперервної роботи дата-центр має бути захищений від багатьох небезпек, у тому числі від пожеж. У великих американських та європейських ЦОДах для цього активно використовують аспіраційні системи раннього виявлення спалахів.
Специфіка пожежовідкриття у ЦОДахДата-центр - це високотехнологічна споруда, що споживає більше електроенергії, ніж звичайний офіс. Важлива вимога до дата-центрів – підтримка певної температуриповітря у приміщенні. Цій меті служить спеціальна системакондиціювання, за допомогою якого створюються внутрішні повітряні потоки між стійками і всередині них, що забезпечують відведення надлишкового тепла та комфортну температурудля роботи обладнання.
Така складна система кондиціонування потребує спеціального підходу до пожежовідкриття. Справа в тому, що за наявності сильних повітряних потоків звичайні пожежні сповіщувачі виявлення диму або теплового випромінювання малоефективні. Дим, що підганяється повітряними потоками, може не потрапити в димову камеру сповіщувача. І якщо він все ж таки потрапляє в камеру, то до цього моменту в приміщенні досягнуто граничної концентрації диму, так що коли спрацьовує сповіщувач, поширення вогню вже неминуче. Тому у сучасних дата-центрах використовують активні аспіраційні системи пожежної сигналізації.
Нині аспіраційні системи пожежної сигналізації випускають лише там; основні їх виробники - компанії Bosch, Safe Fire Detection, Securiton, System Sensor та Xtralis (їй належать марки обладнання Vesda та Icam, остання нещодавно була куплена нею).
Системи даного класу, наприклад, Vesda та Icam від Xtralis, Titanus компанії Bosch Security або аспіраційні сповіщувачі System Sensor однойменної компанії, вже використовуються в багатьох країнах світу на об'єктах такого типу, зокрема й у Росії.
| Історична довідка У 1967 р. американські дослідники Алквіст і Чарлсон (Ahlquist & Charlson) вперше створюють прилад нефелометр для вимірювання прозорості повітря та ступеня його забруднення, що дозволяє контролювати вміст вуглекислого газу на міських вулицях. Цей пристрій було вдосконалено та випущено на ринок у США. У 1970 р. австралійська співдружність CSIRO використовувала нефелометр у дослідженнях лісових пожеж. Трохи пізніше в CSIRO звернувся головний департамент пошти APO із замовленням на вивчення проблеми запобігання пожежам у поштових службах. Метою дослідження було знайти найбільш підходящу технологію для захисту від пожеж телефонних станцій, комп'ютерних кімнат та кабельних тунелів. Джерелами ризику на цих об'єктах були кабелі, які розігрівалися від електричного струмуабо від гарячих пластин. У цьому дослідженні CSIRO використовувало нефелометр, за допомогою яких контролювали ступінь задимлення у вентиляційних каналах. Згодом це дослідження дало поштовх до розробки високочутливого приладу, здатного виявляти задимлення на ранній стадії пожежі. Вихід вдосконаленої версії цього приладу ринку став величезним стрибком у розвитку систем раннього виявлення задимлення. |
Принцип роботи
Аспіраційні системи – це системи раннього виявлення пожежі. Як правило, вони мають модульну архітектуру, яка дозволяє адаптувати систему до конкретних умов експлуатації та планування будівлі. Основні компоненти такої системи - трубопровід для забору повітря з контрольованої області і сам сповіщувач, який можна розмістити в будь-якому місці всередині приміщення або поза ним.
Як трубопровод зазвичай використовують труби ПВХ. За допомогою перехідників, куточків, трійників та інших аксесуарів можна створювати гнучкі мережі трубопроводів для забору повітря з урахуванням особливостей кожного окремого приміщення. При цьому сам аспіраційний сповіщувач створює вакуум у системі трубопроводу, щоб забезпечити безперервний забір повітря із контрольованої області через спеціально зроблені отвори. Ці зразки повітря, що активно отримуються, проходять через камеру детекції, в якій перевіряються на вміст в них частинок диму. Крім того, наприклад, в системі VESDA, з проби повітря спочатку видаляються пил та забруднення за допомогою вбудованого фільтра, а потім проба подається до камери аспіраційного сповіщувача. Це запобігає забрудненню оптичних поверхонь камери.
Проба повітря надходить у калібровану камеру сповіщувача, в якій через неї проходить лазерний промінь. За наявності в повітрі частинок диму спостерігається розсіювання світла всередині камери, і це негайно виявляється високочутливою приймальною системою (рис. 1). Потім сигнал обробляється та відображається на гістограмному дисплеї, порогових індикаторах спрацьовування сигналізації та/або графічному дисплеї. Чутливість сповіщувача можна регулювати, а потік повітря безперервно контролюється на предмет 
виявлення ушкоджень трубопроводу.
Аспіраційні сповіщувачі умовно поділяють на дві категорії. Перша - сповіщувачі типу PIB (Point in the box), у яких як камера детекції використовують звичайні димові датчики підвищеної чутливості, наприклад, ASD-Pro або LASD компанії System Sensor з чутливістю від 0,03 до 3,33%/м. Друга група - аспіраційні сповіщувачі типу VESDA, Icam або Titanus, які мають власні вбудовані камери детекції диму з діапазоном чутливості від 0,005 до 20%/м у VESDA, від 0,001 до 20%/м у Icam та від 0,05 до 10%/ м у Titanus. Ми розглянемо тільки сповіщувачі другої групи, оскільки вони мають найбільший діапазон чутливості порівняно з PIB, що дозволяє детектувати пожежу ще на стадії плавлення дроту і встановлювати найвищий поріг для запуску системи газового пожежогасіння приміщень дата-центрів.
Особливості та переваги
Класичні системи пожежної сигналізації не спрацьовують, доки не почнеться тління або з'явиться вогонь. На цьому етапі спалаху боротьба з пожежею вже стає складною справою. Найважливіша перевага аспіраційних систем полягає в тому, що вони виявляють вогонь, що зароджується, і забезпечують раннє сповіщення про пожежу. Інтелектуальний процесор камери детекції диму аналізує отримані дані та приймає рішення про те, чи відповідають вони будь-яким типовим моделям пожежі. При цьому зовнішні фактори, які можуть спричинити помилкові спрацьовування, пригнічуються.
Отже, у чому ж є основні переваги аспіраційних систем?
1. Надійне виявлення спалаху для раннього попередження. Високочутливі датчики визначають спалах на ранній його стадії - у фазі піролізу, ще до поширення видимих частинок диму (наприклад, коли починає оплавлятися провід або інший електронний елемент обладнання). У більшості випадків такі системи запобігають значному матеріальному збитку, оскільки швидко виявляють елемент, що вийшов з ладу, який можна знеструмити, не давши пожежі, що зароджується, перейти в активну фазу. Крім того, аспіраційні системи дозволяють не вводити в дію систему активного (як правило, газового) пожежогасіння та економлять засоби, необхідні для перезаряджання газових балонів.
2. Скорочення числа помилкових спрацьовувань. Завдяки інтелектуальному обробленню сигналу з датчиків в аспіраційних системах пригнічуються зовнішні фактори, наприклад, пил, протяги або електричні перешкоди, які часто спричиняють помилкові тривоги. Це забезпечує більш високу чутливість та надійність роботи системи навіть у приміщеннях з високими стелями чи екстремальними температурами, а також в умовах забрудненості або високої вологості.
3. Швидкий монтаж та просте обслуговування. Сповіщувачі можна встановити будь-де як зовні, так і всередині приміщення, щоб спеціалістам з обслуговування було зручніше отримати до них доступ. Аспіраційні системи непомітні у приміщенні, які обслуговування не вимагає високої кваліфікації. Інформація про всі несправності, такі як пошкодження трубопроводу, забруднення фільтра тощо, відображається на екрані дисплея. Таким чином, персоналу не витрачати багато часу на виявлення несправності системи, її можна обслуговувати в міру надходження інформації.
Основна та принципова відмінність аспіраційних систем від звичайних системз пасивними датчиками диму - активний забір проб повітря з комунікаційних та серверних шаф дата-центру за допомогою вбудованого вентилятора, що працює за принципом пилососа. Іншою важливою відмінністю є більш висока чутливість сповіщувачів, що дозволяє виявляти частинки диму, невидимі для людського ока з концентрацією від 0,005%/м у системи VESDA, від 0,001% у Icam або від 0,05% у Titanus.
Важлива особливість - наявність вбудованого (як у системи VESDA) та/або зовнішнього фільтра, де очищається повітря, що всмоктується. Такі фільтри дозволяють експлуатувати аспіраційні системи в забруднених приміщеннях без постійного очищення або заміни лазерних камер, що, у свою чергу, збільшує термін служби системи і скорочує витрати на її обслуговування.
Області застосування
У деяких випадках застосування аспіраційних систем приносить відчутний результат, порівняно зі звичайними пасивними сповіщувачами. Насамперед це підприємства та компанії, де безперервність виробничих чи бізнес-процесів має першорядне значення, а простої неприпустимі. Такі, наприклад, телекомунікаційні системи та серверні фінансові організації, комунальні об'єкти та медичні стерильні приміщення (операційні), енергетичні та транспортні системи. Аспіраційні системи корисні і тоді, коли необхідно виключити помилкове спрацьовування системи активного пожежогасіння, що призводить до великих витрат часу та коштів на відновлення об'єкта.
Аспіраційні системи переважні у приміщеннях, де виявлення диму утруднено, наприклад, при інтенсивних повітряних потоках або у високих атріумних просторах ( торгові центри, спортивні зали, театри, музеї та ін.). Їх використовують і у приміщеннях, де доступ для технічного обслуговування неможливий або утруднений; вони оптимальні для захисту простору за підвісною стелеюта під фальшпідлогою, ліфтових шахт, виробничих зон, повітроводів, а також тюрем та інших місць утримання під вартою. Ще одна сфера застосування - в екстремальних умовах навколишнього середовища: при сильній запиленості, загазованості, вологості, дуже високих або дуже низьких температурах (наприклад, на електростанціях, паперових або меблевих фабриках, в автомайстернях, шахтах). І нарешті, аспіраційні системи використовують, якщо важливо зберегти дизайн приміщення та засоби виявлення задимлення потрібно приховати.
Побудова аспіраційної системи у ЦОДі
Як правило, обладнання дата-центрів знаходиться у закритих шафах, тому найефективнішим рішенням для захисту цих зон є відбір проб із шаф. У разі аспіраційних систем у дата-центрах трубки з отворами, що всмоктують, проводять поверх стійок із встановленим обладнанням. Гнучка система трубок дозволяє відбирати проби як над шафами, так і всередині них за допомогою капілярів, забезпечуючи максимально надійне виявлення диму в повністю закритих шафах, як і в шафах з верхньою вентиляцією (мал. 2).
 |
 |
 Скільки коштує зашита від пожежі Вартість рішення для пожежного захисту конкретного дата-центру залежить від обсягу і площі приміщення, а також від кількості компонентів систем, що окремо захищаються. У будь-якому випадку ця вартість не перевищує 1% вартості обладнання, встановленого в дата-центрі. Наприклад, ціна 15-канального сповіщувача Icam, здатного захистити 15 стійок з обладнанням, становить 10-11 тис. євроVESDA VLP, який може захистити до 2000 кв.м, коштує 4-5 тис. євро, а Titanus захищає до 400 кв.м. і коштує 2000-4000 євро. |
Система Titanus має функцію ROOM-IDENT, яка забезпечує раннє виявлення загорянь і визначення їх місцезнаходження. Один сповіщувач може контролювати до п'яти приміщень або п'яти стійок під час прокладання лише однієї трубки. Процес визначення джерела спалаху системою ROOM-IDENT включає чотири етапи, а результат відображається на сповіщувачі.
Етап 1(звичайний режим): трубопровід використовується для забору та оцінки зразків повітря у кількох приміщеннях.
Етап 2(Раніше виявлення загоряння): всмоктування та аналіз повітря. За наявності диму негайно включається сигнал тривоги для раннього реагування.
Етап 3(зворотна циркуляція): при включенні тривожного сигналу всмоктувальний вентилятор вимикається і вмикається другий нагнітальний вентилятор, що видує всі частинки диму з трубопроводу в протилежному напрямку.
Етап 4(Визначення місцезнаходження): після продування трубопроводу напрямок руху повітря знову змінюється. На підставі вимірів часу, який потрібно часткам диму, щоб досягти модуля детекції, система визначає місцезнаходження загоряння.
Використовуючи гнучку систему трубопроводів, за допомогою одного датчика VESDA можна, наприклад, контролювати простір не лише над стійками, а й за фальшстелою та фальшпідлогою, а також кабельні лотки, які є у будь-якому дата-центрі та часто є джерелом пожежі. Крім того, сповіщувачі системи VESDA вбудовуються в rack-стійку, що заощаджує місце та забезпечує конструктивну однотипність всього обладнання у дата-центрі.
Ще один ключовий момент організації надійної системи пожежовідкриття - забір повітря безпосередньо біля ґрат припливно-витяжної вентиляціїприміщення. Дим, що з'явився, неминуче потрапляє в повітряний потік, тому установка системи труб з забірними отворами на решітці повернення повітря системи циркуляції забезпечує моментальне виявлення пожежі, що зароджується, на ранній стадії.
Забір проб повітря безпосередньо поруч з гратами витяжної вентиляції дозволяє вловити в повітрі частинки диму навіть у тому випадку, якщо повітряні потоки, що створюються, минули всі інші забірні отвори трубок у приміщенні. Це пов'язано з тим, що через витяжну вентиляцію циркулює все повітря, що міститься в приміщенні, а значить, жодна частка диму, що міститься в повітрі, не пройде повз забірний отвор (мал. 3).
Можливість встановлення різних рівнів пожежної небезпеки дозволяє запрограмувати систему на відповідні реакції на різних етапах розвитку пожежі, наприклад, відключення обладнання систем кондиціонування або запуск систем активного пожежогасіння. Наприклад, можна встановити кілька порогів передтривоги чи найвищу чутливість - визначення моменту плавлення елементів устаткування. При перевищенні даного порога чутливості сигнал передтривоги буде переданий на пожежний пост, щоб персонал ідентифікував місце плавлення та відключив живлення обладнання, запобігши поширенню пожежі.
Можна також встановити середню чутливість, і при цьому система визначатиме момент сильного задимлення приміщення, коли складно знайти місце або обладнання, що є причиною задимлення. При перевищенні цього порогу чутливості можна запрограмувати систему відключення кондиціонерів. Найнижчу чутливість встановлюють для рівня задимленості приміщення, коли запобігти подальшому поширенню пожежі неможливо без систем активного пожежогасіння. Досягши цього порога чутливості програмується включення системи газового пожежогасіння (рис. 4).
Включення систем пожежогасіння - це другий етап запобігання поширенню пожежі в дата-центрі, коли розвиток пожежі вже неможливо зупинити за допомогою простих дій: відключивши сервер, системи кондиціонування і т.д. Для активного гасіння пожежі застосовуються, як правило, газові системи пожежогасіння, що використовують два принципи організації пожежогасіння у дата-центрі. Перший - це загальна газова пожежогасіння, коли проводиться гасіння загальної площіЦОДу. Другий - стійкове газове пожежогасіння, коли гасять окремо взяту стійку. Останній принцип застосовується для стійок з обладнанням особливого призначення, коли втрата даних обійдеться дорожче за установку та експлуатацію системи пожежогасіння. Але це вже тема окремої статті.
Своєчасне виявлення спалаху в дата-центрі може запобігти втраті обладнання та найважливіших даних, а також вимушені простої, пов'язані з фінансовими та матеріальними витратами для компанії. Вкладення коштів у надійну систему пожежної сигналізації дата-центрів гарантує організації захист від майбутніх витрат на відновлення електронного обладнання та втраченої у пожежі інформації. Іноді ці фінансові втрати незрівнянно більші, ніж витрати на систему виявлення спалаху на ранній стадії.
