1.5. Пожарная сигнализация

Первые пожарные извещатели, а появились они без малого двести лет назад, были способны реагировать только на высокую температуру. Это были натянутые под потолком шнуры, соеди­ненные с колоколом пожарной тревоги. При пожаре шнур перегорал и звонил колокол. С изоб­ретением электричества появились тепловые контактные датчики, которые в случае пожара включали электрические звонки. Использовался эффект расширения при нагревании твердых, жидких и газообразных веществ, изменение положения биметаллической пластины, контакты, спаянные легкоплавким сплавом и т.д. Такие извещатели срабатывают, когда очаг открытого ог­ня составляет уже немалую площадь,- в этом случае чаще всего уже невозможно справиться с ог­нем подручными средствами, да и эвакуация людей проблематична из-за сильного задымления.

В настоящее время извещатели подобного типа применяются мало, в основном они остаются в жилых домах, где до сих пор устанавливаются в прихожих квартир. Этим и объясняется огром­ное число пожаров в жилом секторе.

Требования к составу, монтажу, пусконаладочным работам систем пожарной сигнализации регламентирует ДБН В.2.5-13-98 Инженерное оборудование зданий и сооружений. Пожарная автоматика зданий.

В большинстве случаев первым признаком возгорания является дым, лучше всего о надвига­ющейся беде способны предупредить именно дымовые извещатели.

Различные типы дымовых пожарных извещателей имеют и разные функциональные возмож­ности. Простейшие системы передают сигнал на пожарный прибор, который включает сирену. Но определить, в каком из помещений произошло возгорание бывает достаточно сложно, к тому же часть помещений может быть закрыта. А ведь при ликвидации пожара дорога каждая секунда.

Значительно эффективнее адресные системы, применение которых позволяет по адресу сра­ботавшего пожарного извещателя определить место возгорания.

Еще более совершенные системы - адресно-аналоговые. В них пожарный извещатель не фиксирует превышение порога контролируемого параметра, а сам является измерителем. Он мо­жет, например, может измерять уровень задымления и уровень температуры, и изменение этих величин в реальном масштабе времени анализируется в приемно-контрольном адресно-аналого­вом приборе. Это позволяет отслеживать динамику развития пожара на самых ранних стадиях, при этом, вероятность ложных тревог чрезвычайно мала.

Возможности обработки информации в адресно-аналоговом приборе, который по сути явля­ется специализированной вычислительной машиной, практически неограниченны. Возможна адаптация по каждому помещению, автоматическое обучение, использование теории распозна­вания и т.д. Система формирует предварительные сигналы о подозрении на пожароопасную си­туацию задолго до срабатывания порогового датчика. Преимущества подобных систем очевид­ны: есть возможность обнаружить и ликвидировать очаг возгорания на ранней стадии, когда еще не требуется эвакуация людей. То есть, минимизируется как материальный ущерб, так и потери, связанные с эвакуацией людей, прерыванием производственного процесса и с собственно пожа­ротушением. При профессиональном пожаротушении, когда очаг открытого огня заливается тоннами воды, одновременно проливаются все помещения, расположенные ниже очага возгора­ния. По статистике ущерб от такого пожаротушения в разы превышает ущерб от самого пожара, и это - огромные материальные потери. Причем возможности пожарных машин с пожарными рукавами и автолестницами ограничены и для тушения пожара и эвакуации людей в высотном здании остаются только пожарные вертолеты. Поэтому такие здания защищаются только адрес- но-аналоговыми системами.

Жилые помещения квартир в обычных домах оборудуются автономными дымовыми пожар­ными извещателями. Это самые простые извещатели, их не нужно подключать к системе, они работают от батарейки и сами подают тревожный сигнал. Если в помещении, где находится дат­чик в момент его срабатывания кто-то есть - то сигнал будет услышан. Понятно, что такие изве­щатели малоэффективны. У батарейки периодически истекает срок службы, и ее необходимо ме­нять. Сами датчики нуждаются в квалифицированном обслуживании, иначе начинаются лож­ные срабатывания. А главное, не побоимся повториться, автономные извещатели не подключе­ны к системе пожарной сигнализации, а, стало быть, при отсутствии в помещении человека, сиг­нал о возгорании по сути остается пустым звуком.

Вообще в системах пожарной сигнализации работают различные типы пожарных извещате­лей: пороговые, адресные, адресно-аналоговые, дымовые оптико-электронные, ионизацион- ные, линейные, тепловые, комбинированные, с радиоканалом, аспирационные и т.д. Ультрачув­ствительные лазерные точечные пожарные извещатели используются для защиты дорогостояще­го оборудования и музейных ценностей. В обычном дымовом извещателе используется оптичес­кая пара из светодиода и фотодиода, расположенных под углом. Принцип действия основан на рассеивании в дымовой камере света от светодиода при появлении дыма. С чем это можно срав­нить? Все, наверно, видели, как луч прожектора проходит через облако: пока луч света проходит через прозрачную среду - никаких отражений нет и его не видно, как только луч попадает в об­лако - то на частицах влаги происходит отражение и видна структура луча. Тот же самый прин­цип используется в оптико-электронном извещателе, но сконцентрировать луч и реализовать бо­лее высокую яркость от светодиода достаточно сложно, ведь одновременно растет и сигнал, от­раженный от стенок дымовой камеры. Кроме того, есть ограничения и в токе потребления, сис­тема должна проработать по крайней мере 24 часа в дежурном режиме и 3 часа в режиме "пожар" при питании от резервного источника питания, т.е. от аккумулятора.

В лазерном дымовом извещателе вместо светодиода используется миниатюрный лазер, яр­кость луча которого примерно в 100 раз выше, чем светодиода, а фокусировка обеспечивает практически полное отсутствие отражений от стенок дымовой камеры. За счет этого чувстви­тельность при использовании лазера увеличивается в те же 100 раз.

Такие пожарные извещатели, конечно, намного дороже обычных, но в помещениях, где тре­буется очень высокая степень защиты, они применяются достаточно широко.

Интересны достаточно новые технические решения, когда система принудительно отбирает воздух из контролируемого помещения по трубкам с отверстиями для дымозахода. Это так назы­ваемые аспирационные дымовые пожарные извещатели. Обычный точечный пожарный извеща­тель всегда имеет определенную инерцию срабатывания, ведь для того, чтобы воздух с дымом во­шел в дымовую камеру датчика, требуется некоторое время. Это приводит к снижению реальной чувствительности, которое может достигать 10 раз, при неудачной конструкции дымового изве­щателя. Т. е. концентрация дыма внутри датчика будет долгое время ниже пороговой, хотя плот­ность дыма в помещении в несколько раз превышает чувствительность, которую он показывает при принудительном вентилировании на сертификационных испытаниях. Причем влияние это­го эффекта учитывается в нормативах при испытаниях по тестовым пожарам, но от этого не лег­че. Скорость заполнения датчика дымом в основном зависит от соотношения площади дымоза­хода и объема корпуса. Дым не может быстро заполнить дымовую камеру через несколько ма­леньких отверстий или через узкую щель в корпусе. Точно так же невозможно быстро проветрить большую комнату открыв одну форточку.

Когда воздух отбирается из помещения через трубку с помощью вентилятора, инерционный эффект пропадает, и чувствительность существенно повышается. При использовании ультрачу­вствительного лазерного извещателя такая система может контролировать до 1600 квадратных метров обеспечивая забор воздуха через большое число отверстий, длина трубки может достигать 70-100 метров. При этом формируется несколько сигналов на различных этапах развития пожа­роопасной ситуации. И как адресно-аналоговой системе предварительные сигналы о пожарной опасности позволяют ликвидировать возгорание подручными средствами с минимальным ущер­бом и без эвакуации людей. Опрос в таких системах, как в адресно-аналоговых и адресных оп­росных, происходит практически мгновенно, обычно с периодом 3-5 сек., максимум 10-15 сек. За это время пожарная ситуация не может резко измениться, поэтому эффективность работы ос­тается достаточно высокой.

Линейные дымовые пожарные извещатели, как правило, используются для защиты больших площадей и высоких помещений. В отличие от точечных пожарных извещателей, они контроли- руют зону от приемника до передатчика, которая достигает 100 метров. На рынке уже появились и однокомпонентные линейные пожарные извещатели. В одном блоке такого датчика находит­ся приемник и передатчик, а в конце контролируемой зоны расположен пассивный рефлектор, который не требует ни питания, ни подвода шлейфа, ни юстировки. То есть, обеспечивается эко­номия на монтаже, на кабеле, на юстировке.

Но самое главное, по сравнению с точечными пожарными извещателями, в линейных проис­ходит суммирование сигнала по всей зоне, где проходит луч, к тому же нет потерь времени на вен­тиляцию дымовой камеры. С увеличением высоты помещения удельная оптическая плотность (концентрация дыма) уменьшается за счет его распространения по большей площади - в этом слу­чае необходимо большее количество точечных извещателей. А эффективность работы линейных извещателей практически не снижается, потому, что сигнал проходит через всю толщу дыма, а в однокомпонентном извещателе с рефлектором даже два раза. Это как слой воды толщиной в 1 метр кажется совершенно прозрачным, в то время как слой в 10, 20, 30, а тем более 100-200 мет­ров дает приличное затухание света, появляется определенный цвет. Этот эффект позволяет обес­печивать эффективную защиту атриумов, спортивных сооружений, торговых и выставочных за­лов. По европейским нормам линейные извещатели допускается использовать для защиты людей в помещениях высотой до 25 метров, для защиты имущества - до 40 метров. С расстановкой через 9-15 метров, при этом с увеличением высоты установки не требуется более частая их установка.

Развитие микроэлектроники, безусловно, сказалось на уровне разработок современных по­жарных извещателей. Судите сами: простейшие извещатели фиксируют превышение уровня сигнала над порогом нескольких импульсов подряд - это, по сути, простейшая обработка сигна­ла, которая не дает защиты от ложных срабатываний. Кроме того, есть нюансы в работе дымо­вых извещателей: пыль на стенках дымовой камеры способствует увеличению фонового сигнала на выходе фотодиода, соответственно, увеличивается и вероятность ложных срабатываний. Ес­ли датчик пороговой системы не очищать от пыли, система вообще может стать неработоспособ­ной по данному шлейфу.

О пыли, этой действительно важной проблеме в работе многих известных систем, следует сказать особо. Накопление пыли внутри дымовой камеры приводит к ложным срабатываниям, если извещатель стоит на сквозняке - этот процесс происходит достаточно быстро. Если поме­щение не очень пыльное и нет сильных воздушных потоков, то этот процесс замедляется. В простейших неинтеллектуальных датчиках отследить и проконтролировать процесс накопле­ния пыли практически невозможно, поэтому в соответствии с регламентом датчики приходит­ся разбирать и чистить, что, естественно требует материальных затрат. Современные интеллек­туальные извещатели компенсируют запыление в процессе эксплуатации, они намного боль­ше защищены отложных срабатываний, позволяют в процессе эксплуатации определить уро­вень запыления. То есть, можно спрогнозировать, когда тот или иной извещатель необходимо почистить. Самые продвинутые в этом плане адресно-аналоговые системы позволяют в авто­матическом режиме спрогнозировать сроки технического обслуживания, то есть контрольный прибор компенсирует медленное изменение уровня сигналов, которые он получает от каждого датчика, и с учетом границы диапазона компенсации и времени эксплуатации, автоматически вычисляет и выводит данные на дисплей контрольного прибора прогнозируемую дату техни­ческого обслуживания.

Использование микропроцессоров позволило стабилизировать чувствительность, избежать ложных срабатываний, дало возможность даже в пороговых системах менять чувствительность в зависимости от объекта, в котором находится пожарный извещатель.

Кроме того, современная микропроцессорная техника обеспечивает малые токи потребле- ния. Датчик с максимальным интеллектом на сегодняшний день может потреблять порядка 50 микроампер, хотя первые дымовые извещатели потребляли порядка 300 микроампер, даже не имея какой бы то ни было сложной логической обработки сигнала.

В микросхеме должна быть энергонезависимая память, в которой сохраняется величина ком­пенсации на случай отключения питания. Если позволяет объем в нее также можно записать ин­формацию о типе датчика, уровень чувствительности, дату выпуска, дату технического обслужива­ния и т.д. Конечно, необходимо организовать канал для считывания и перезаписи информации, это можно делать, например через индикаторный светодиод извещателя. Есть много других дополни­тельных функций, например, возможность изменения режимов индикации дежурного режима, можно также, считывая текущие значения контролируемых параметров, контролировать насколько уровни дыма и тепла близки к порогу срабатывания при воздействии, например, сигаретного дыма, при включении электрических плит, и уже в зависимости от результатов скорректировать чувстви­тельность в ту или иную сторону, не выходя при этом за пределы норм пожарной безопасности.

Современные тепловые пожарные извещатели кроме максимального порога, при достиже­нии пороговой температуры выдается сигнал "пожар", обычно фиксируют пожароопасную ситу­ацию и скорости нарастания температуры. К примеру, если за минуту температура поднялась на 8 градусов, формируется сигнал тревоги.

Комбинированные датчики используют дымовой и тепловой каналы. При анализе микроп­роцессор учитывает данные по обоим каналам. То есть если происходит увеличение температу­ры, не достаточное для срабатывания теплового канала, но имеется небольшое задымление, ко­торое отдельно тоже не достигает порога, недостаточно для формирования, то совокупность ин­формации позволяет сформировать сигнал "пожар".

Чем выше интеллектуальный уровень как самого датчика, так и системы в целом, тем боль­ше возможностей оперативного определения и устранения неисправностей.

Способы подачи сигнала о неисправностях в пороговых неадресных датчиках, например, мигание светодиода, не очень эффективны. К тому же повышается потребление электроэнергии по шлейфу. А мигание нескольких светодиодов вообще может вызвать ложное срабатывание сис­темы. Более совершенны в этом отношении - адресные опросные системы, где каждые 3 - 5 се­кунд осуществляется опрос каждого пожарного извещателя с контрольного прибора, при этом фиксируется его состояние (дежурный режим/пожар), наличие, связь, уровень запыления, заг­рязнения. Если состояние отличается от дежурного режима адрес извещателя с соответствую­щим сообщением выводится на дисплей прибора.

В адресно-аналоговых системах обеспечен максимально высокий уровень защиты, полный контроль системы, подключение и функционирование пожарной автоматики любого уровня сложности. Причем, в одном шлейфе ставятся и адресно-аналоговые извещатели, и адресные ручные извещатели, и адресные оповещатели и адресные модули управления и контроля пожар­ной автоматики и инженерными системами. В этих системах обычно используются петлевые шлейфы и изоляторы короткого замыкания, за счет чего они намного более устойчивы к отка­зам. Например, при обрыве шлейфа петля преобразуется в два радиальных шлейфа, ни одно уст­ройство не отключается, а на дисплее в виде текстовой информации сообщается вид неисправ­ности и место, где она произошла.

И все же некоторые материалы и вещества горят практически без выделения дыма, например, спирты. На этот случай существуют пожарные извещатели пламени, которые фиксируют непос­редственно излучение от очага возгорания. Извещатели пламени используются на некоторых производствах, где известно место возможного возгорания, и контролируют определенную пло­щадь. Для снижения ложных срабатываний от внешней засветки их делают многодиапазонными.

Необходимо также отметить ионизационные извещатели.

Современный ионизационный дымовой извещатель по внешнему виду совершенно не от­личаются от оптико-электронных, наличие в нем радиоактивности можно обнаружить дозимет­ром только после полной его разборки, что не требуется даже при проведении технического обслуживания. К тому же, они имеют рекордно низкий ток потребления - менее 30 микроам­пер. Принцип действия достаточно прост: в дымовую камеру помещается изотоп Америция-241 очень низкой интенсивности, который воздействует только на молекулы воздуха в дымовой ка­мере и разбивает их на ионы. Камера максимально продуваемая в горизонтальном направле­нии, защищена только сеткой, верхняя и нижняя ее части выполнены из металлических плас­тин, к которым подведено напряжение и за счет образования ионов создается ток определенной величины. Как только в камеру попадают частицы дыма, происходит объединение ионов на их поверхности, ток снижается до определенной величины и формируется сигнал "пожар". Соот­ветственно для радиоизотопного извещателя не важен цвет дыма, и он лучше работает при воз­горании кабеля, пластмасс.

Ионизационные дымовые извещатели широко используются для защиты промышленных объектов от возгорания электроники, кабельных каналов. Кроме того, влияние пыли на этот из­вещатель намного ниже. Например, при обработке дерева выделяется белая пыль, которая осе­дает на стенках дымовой камеры, и через одну - две недели оптико-электронный извещатель на­чинает давать ложные срабатывания. Радиоизотопный извещатель в таких условиях может дос­таточно долго функционировать. На рынке так же представлены дымовые радиоизотопные по­жарные извещатели во взрывозащищенном исполнении. Эти датчики дают реальную пожарную защиту во взрывоопасных зонах. Обнаружение пожара на этапе тления материала, до появления открытого огня позволяет избежать взрыва и всех его последствий.

Благодаря жестким требованиям соблюдения нормативной базы, на рынке нет изделий, не имеющих сертификата. Но этот важный и необходимый документ, увы, не несет всей информа­ции, необходимой потребителю при выборе той или иной системы. Безусловно, одним из пока­зателей качества является цена. Хорошее, качественное, оборудование не может стоить дешево. Кстати, цены на системы пожарной сигнализации стабильны уже довольно продолжительное время. Думаю, что это - следствие понимания ведущими игроками, что повышение цены неиз­бежно приведет к сужению рынка и падению спроса на эту продукцию. Ведь конкуренция в этом сегменте рынка достаточно большая. Большое число компаний предлагают качественное обору­дование, и искусственно завышать цены достаточно сложно.

В то же время появляется много новых фирм, которые разрабатывают и начинают выпускать первые свои системы. Например, за последние три года появилось порядка двадцати пяти новых дымовых извещателей. Правда, некоторые компании идут по пути копирования известных ре­шений, естественно что-то попутно упрощая и удешевляя, используя неспециализированную элементную базу, что не может не сказаться на качестве продукта.

Достаточно большой объем продаж в нашей стране - простые, дешевые и, увы, не самые эф­фективные и надежные системы. Логика подобного подхода потребителей понятна: главное - сдать объект пожарному инспектору. Причем, часто выбор производится по стоимости оборудо­вания, хотя с учетом монтажа, кабеля и настройки системы для многих объектов более дешевой является интеллектуальная адресно-опросная система: разветвленный шлейф минимальной длины и монтаж одного датчика в помещении вместо двух или трех неадресных.

177

12 6-404. Т.1

В нашей стране вообще почему-то сложилось отношение к пожару как к стихийному бедствию, которое нельзя предотвратить. Не случайно по сравнению со странами Европы, чис­ло пожаров, человеческих жертв и сумма ущерба у нас в несколько раз больше. Правда, в евро-

пейских странах действуют и экономические рычаги: если объект защищен современной адрес- но-аналоговой системой, которая дает и предварительные сигналы о возникновении пожаро­опасной ситуации, то сумма страховых взносов намного ниже, чем при использовании порого­вой системы, когда увеличивается риск страховой компании. А при использовании экзотических решений "удешевляющих" систему, которые не редко встречаются у нас, объект не будет застра­хован ни одной страховой компанией. В результате, например в прошлом году в Венеции было зафиксировано порядка 400 пожаров. Но ни одного крупного!