10. Классификация и структура построения автоматических установок пожаротушения.

Автоматические установки пожаротушения: принципы построения и реализации

Применение установок автоматического пожаротушения позволяет если не полностью предотвратить распространение пожара в защищаемом помещении, то существенно минимизировать вероятный ущерб, который может быть нанесен материальным ценностям огнем, продуктами горения и последствиями борьбы с пожаром. А если говорить о социальных последствиях пожаров, то каждая сохраненная человеческая жизнь во много раз ценнее любых материальных затрат на создание комплекса средств пожарной автоматики.

Существует несколько видов классификации автоматических установок, или комплексов пожаротушения: по виду огнетушащего вещества (вода, газ, порошок, аэрозоль), по способу тушения (по объему или по поверхности), по способу организации (мо дульные или централизованные), по способу управления (автономные или комплексные) и пр.

Ограничимся в нашей статье рассмотрением лишь наиболее часто встречающихся типов установок. Это:

газовые модульные и централизованные установки;

порошковые установки;

водяные централизованные установки.

В качестве огнетушащего вещества в газовых установках применяется сжиженный или сжатый газ, который хранится в специальных изотермических емкостях или баллонах. Физический принцип тушения в таких установках основан на вытеснении кислорода более тяжелым газом, не поддерживающим горение. В этом случае тушение происходит либо локально по объему, либо по всему объему помещения. Как правило, такой способ тушения применяется для защиты помещений определенных категорий, имеющих достаточную степень герметичности и, самое главное, с ограниченным пребыванием людей. Работа газовой установки в автоматическом режиме должна исключать возможность выпуска огнетушащего вещества в случае присутствия в помещении людей, при этом работа самой установки в тревожном ре жиме должна сопровождаться звуковой и световой сигнализацией, принуждающей людей покинуть помещение.

Ввиду этих требований мы рассматриваем установку как сложный комплекс технических средств, который должен обеспечивать выполнение следующих функций:

контроль автоматических пожарных извещателей;

управление запуском противопожарных модулей;

управление звуковыми и световыми оповещателями;

контроль исправности газовых модулей;

реализация режимов автоматического, дистанционного и местного запуска установки;

блокировка автоматического или дистанционного запуска при наличии людей.

Собственно огнетушащий газ должен храниться либо в сжиженном состоянии в изотермической емкости, либо в сжатом виде в баллоне. В случае модульных установок приборы управления и баллоны с газом могут находиться в самом помещении, при этом емкость баллона определяется исходя из объема помещения и степени его негерметичности. Если установка защищает несколько помещений, как правило, делается централизованная газовая станция. Обычно она занимает отдельное помещение, в которое сводятся все трубопроводы от защищаемых помещений и системы пожаротушения в котором установлена батарея газовых баллонов либо одна емкость со сжатым или сжиженным газом. При этом количество огнетушащего газа нормируется либо по количеству баллонов (в случае газовой батареи), либо по времени подачи огнетушащего газа (в случае общей емкости), которое должно обеспечить тушение пожара в определенном помещении.

Недостатками газового тушения является высокая стоимость огнетушащего газа и опасность для здоровья человека. В то же время главным его достоинством является полное отсутствие материального ущерба предметам и оборудованию, находящимся в помещении. Для ликвидации последствий тушения достаточно простого проветривания.

Помещение имеет подвесной потолок и фальшпол, образующие скрытые объемы, которые защищены самостоятельными шлейфами сигнализации. Функции контроля пожарных извещателей, управления оповещателями, контроля исправности газового баллона и функции прибора управления тушением выполняет прибор С2000 АСПТ. Датчик состояния двери (5) позволяет блокировать запуск при входе/выходе из помещения; шифроустройство (4) предназначено для дистанционного включения или выключения режима автоматики, а кнопка ручного запуска (3) позволяет дистанционно активировать режим запуска установки.

Следующей по распространенности категорией установок являются установки порошкового тушения. Эти установки мо гут использоваться для локального или централизованного тушения, а также в помещениях с присутствием людей, так как применяемый в них порошок нетоксичен и не может причинить прямого вреда здоровью человека. Физический принцип тушения заключается в образовании порошкового облака, которое накрывает определенную площадь защищаемого помещения. При этом частицы порошка охлаждают поверхность, а газообразные продукты его термического разложения разбавляют горючую среду, препятствуя развитию пожара. Кроме того, образование порошкового облака в узких проходах или каналах имеет определенный огнезадерживающий эффект. В централизованных (или агрегатных) установках порошок хранится в общей емкости, а количество порошка, по даваемого в общий коллектор, определяется площадью помещения. В локальных (или модульных) установках огнетушащий порошок хранится в специальных моду лях, имеющих в составе устройство запуска (как правило, электрический пиропатрон) и баллон со сжатым газом, который при активации распыляет порошок, образуя облако. Количество порошковых модулей и их тип определяются площадью и особенностями защищаемого помещения, а также способом их крепления.

Преимуществами порошковых установок перед газовыми являются: более низкая стоимость, меньшее время восстановления и относительная безопасность для людей. Недостатком — достаточно большая трудоемкость уборки после срабатывания установки.

Пример реализации локальной установки порошкового тушения показан на рис. 2. В качестве приемно - контрольного прибора и прибора управления установкой используется прибор С2000 АСПТ, который мы применяли и для газовых установок. Для запуска порошковых модулей применен контрольно пусковой блок С2000 КПБ, осуществляющий контроль исправности цепи электрозапуска в дежурном режиме и активацию модуля при тушении.

Последними рассмотрим установки водяного пожаротушения. Исторически сложилось так, что системы автоматического водяного пожаротушения получили наиболее широкое распространение. Вода — самое дешевое и безопасное огнетушащее вещество, позволяющее эффективно защищать объекты, для которых характерно большое скопление людей: торговые центры, офисные помещения, гостиницы. Как огнетушащее вещество вода не представляет непосредственной опасности для человека и других живых существ. Системы водяного пожаротушения применяются также для защиты открытых (негерметичных) объектов, таких как многоуровневые автостоянки, гаражи, боксы, где системы газового и порошкового пожаротушения оказываются малоэффективными.

Принцип действия воды как огнетушащего вещества заключается в охлаждении и изоляции, за счет образования пара от атмосферного кислорода, поверхности на месте возгорания, вследствие чего процесс горения прекращается. Тушение в данном случае происходит по поверхности защищаемого помещения. К физическим ограничениям применения для тушения воды можно отнести следующие: невозможность использования такой установки при низких (ниже нуля) температурах, а также для тушения электроустановок.

Системы водяного пожаротушения, как и газового, могут подавать огнетушащее вещество локально к месту возгорания (спринклерная секция) или производить тушение по общей площади защищаемого пространства (дренчерная секция). Сприн клеры вскрываются локально, при срабатывании температурного замка над местом возможного возгорания.

Дренчерные секции состоят из набора открытых оросителей. Подача огнетушащего вещества в них осуществляется при открытии общего электромагнитного клапана, управляемого приемно - контрольным прибором системы пожарной сигнализации. В шлейфы такого прибора подключаются пожарные извещатели, при срабатывании которых формируется команда «управление клапаном».

Одним из перспективных направлений водяного пожаротушения являются установки тушения тонкораспыленной водой. Они объединили в себе достоинства газового и водяного пожаротушения. К основным их преимуществам можно отнести малый расход огнетушащего вещества, менее существенные затраты (поскольку вода значительно дешевле газа), отсутствие вреда здоровью людей.

Помимо ограничений, связанных с электропроводностью и замерзанием воды при отрицательных температурах, к недостаткам систем водяного пожаротушения можно причислить потенциально высокий ущерб материальным ценностям и высокие трудозатраты при ликвидации последствий срабатывания установки.

На рис. 3 представлена распределенная система водяного пожаротушения, реализованная на базе приборов интегрированной охранной системы «Орион» производства ЗАО НВП «Болид».

Главным узлом системы автоматического водяного пожаротушения является насосная станция. Внутри нее устанавливается необходимая запорная арматура (электрозадвижка), насосы (основной пожарный, резервный, насос компенсации утечек), шкафы управления насосами и приводами, дополнительное оборудование. Как показано на рисунке, управление насосной станцией может быть реализовано на приборе пожарном управления «Поток 3Н». Этот прибор имеет набор входов (контролируемых цепей), которые предназначены для подключения датчиков (электроконтактных манометров, датчиков потока), сигнальных цепей электрозадвижек и пусковых устройств. Прибор позволяет осуществлять запуск системы водяного пожаротушения по нескольким условиям: падение давления воды в системе, сработка кнопки запуска, дистанционные команды управления (при работе в составе системы). При возникновении одного из условий запуска прибор подает сигналы управления на шкаф управления насосом — ШКП (шкаф контрольно пусковой). В случае блокировки автоматического включения шкаф обеспечивает возможность местного или ручного управления агрегатами, а также позволяет отключать все виды управления.

При работе в единой системе все события, происходящие на насосной станции, протоколируются и передаются сетевому контроллеру С2000 М, расположенному в диспетчерской. Для удобства и наглядности состояние системы пожаротушения и пожарной сигнализации может отображаться на блоке индикации С2000БИ-01. Целевое назначение данного блока — отображение в развернутом виде режимов оборудования насосной станции и других устройств системы водяного пожаротушения на светодиодных индикаторах.

Рассмотренная система водяного пожаротушения может применяться как в жилых, так и в нежилых помещениях, в автономном или в централизованном режиме. Спринклерные секции могут использоваться для защиты открытых помещений (автостоянки, торговые комплексы), в местах, где нет возможности установить дымовые пожарные извещатели (высокая запыленность) или нецелесообразно применять тушение по всей площади (из-за ее величины). Дренчерные секции или завесы могут применяться для защиты относительно небольших площадей либо помещений, где огонь может распространяться скоротечно.

Таким образом, мы конспективно показали основные принципы организации трех наиболее распространенных типов установок автоматического пожаротушения: газовых, порошковых и водяных, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Оптимальный выбор типа установки или их комбинация поможет создать систему, которая будет наиболее эффективно выполнять свои функции по защите жизней людей и материальных ценностей наконкретном объекте.

11. Назначение, устройство и принцип работы спринклерных установок водяного пожаротушения.

2. СПРИНКЛЕРНЫЕ И ДРЕНЧЕРНЫЕ УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

2.1. Назначение и устройство установок

Установки водяного, пенного низкой кратности, а также водяного пожаротушения со смачивателем подразделяются на спринклерные и дренчерные [1].

Спринклерные установки предназначены для локального тушения пожаров и/или охлаждения строительных конструкций, дренчерные - для тушения пожара по всей расчетной площади, а также для создания водяных завес.

Указанные установки водяного пожаротушения распространены наиболее часто и составляют около половины общего количества УПТ. Они применяются для защиты различных складов, универмагов, помещений производства горячих натуральных и синтетических смол, пластмасс, резиновых технических изделий, кабельных каналов, гостиниц и др [1, 2, 4].

Спринклерные установки предпочтительно использовать для защиты помещений, в которых предполагается развитие пожара с интенсивным тепловыделением. Дренчерные установки орошают очаг загорания на защищаемом участке помещения по команде от технических средств обнаружения пожара. Это позволяет произвести ликвидацию загорания на ранней стадии и быстрее, чем спринклерными установками [2, 4].

Современные термины и определения применительно к водяным АУП приведены в НПБ 88-2001 и пособии [2].

Для пояснения устройства и работы спринклерной установки пожаротушения ее упрощенная принципиальная схема приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема спринклерной установки пожаротушения.

Установка содержит водоисточник 14 (внешний водопровод), основной водопитетель (рабочий насос 15) и автоматический водопитатель 16. Последний представляет собой гидропневматический бак (гидропневмобак), который заполнен водой через трубопровод с задвижкой 11.

Для примера схема установки содержит две различные секции: водозаполненную секцию с узлом управления (УУ) 18 под давлением водопитателя 16 и воздушную секцию с УУ 7, трубопроводы питающий 2 и распределительный 1 которой заполнены сжатым воздухом. Воздух нагнетается компрессором 6 через обратный клапан 5 и клапан 4.

Включение спринклерной установки происходит автоматически при повышении температуры в защищаемом помещении до заданного предела. Пожарным извещателем является тепловой замок спринклерного оросителя (спринклера). Наличие замка обеспечивает герметизацию выходного отверстия оросителя. В первую очередь срабатывают спринклеры, расположенные над очагом пожара. При этом падает давление в распределительном 1 и питающем 2 трубопроводах, срабатывает соответствующий УУ и вода из автоматического водопитателя 16 по подводящему трубопроводу 9 подается на тушение через открывшиеся спринклеры.

Ручное включение спринклерной установки не осуществляется.

Сигнал о пожаре вырабатывается сигнальным прибором 8 УУ. Прибор управления 12 при получении сигнала включает рабочий насос 15, а при его отказе резервный насос 13. При выходе насоса на заданный режим работы автоматический водопитатель 16 отключается с помощью обратного клапана 10.

Дренчерная установка (рис. 2) содержит дополнительные устройства обнаружения пожара, т. к. дренчерные оросители не содержат теплового замка.

Рис. 2 Принципиальная схема дренчерной установки пожаротушения

Для автоматического включения используется побудительный трубопровод 16, который заполнен водой под давлением вспомогательного водопитателя 23 (для неотапливаемых помещений вместо воды применяют сжатый воздух). Для примера в первой секции к трубопроводу 16 подключены побудительно-пусковые клапаны 6, которые в исходном состоянии закрыты с помощью троса с тепловыми замками 7. Во второй секции к аналогичному трубопроводу 16 подключены распределительные трубопроводы с спринклерными оросителями.

Выходные отверстия дренчерных оросителей открыты, поэтому питающий 11 и распределительнные 9 трубопроводы заполнены атмосферным воздухом (сухотрубы). Подводящий трубопровод 17 заполнен водой под давлением вспомогательного водопитателя 23, который представляет собой гидропневмобак, заполненный водой и сжатым воздухом. Давление воздуха контролируется с помощью электроконтактного манометра 5. На данной схеме водоисточником установки выбран открытый водоем 21, забор воды из которого осуществляется насосами 22 или 19 через трубопровод с фильтром 20.

УУ 13 дренчерной установки содержит гидравлический привод, а также сигнализатор давления 14 типа СДУ.

Автоматическое включение установки производится в результате срабатывания спринклерных оросителей 10 или разрушения тепловых замков 7, падает давление в побудительном трубопроводе 16 и узле гидропривода УУ 13. Клапан УУ 13 открывается под давлением воды в подводящем трубопроводе 17. Вода поступает к дренчерным оросителям и орошает помещение, защищаемое секцией установки.

Ручной пуск дренчерной установки производится с помощью шарового крана 15.

Несанкционированное (ложное) срабатывание спринклерных и дренчерных установок может привести к подаче воды и нанесению ущерба защищаемому объекту при отсутствии пожара. На рис. 3 приведена упрощенная принципиальная схема спринклерной АУП, которая позволяет практически исключить опасность такой подачи воды.

Рис. 3 Принципиальная схема спринклерной установки пожаротушения

Установка содержит спринклерные оросители на распределительном трубопроводе 1, который в условиях эксплуатации заполнен сжатым воздухом до давления около 0,7 кгс/см2 с помощью компрессора 3. Давление воздуха контролирует сигнализатор 4, который установлен перед обратным клапаном 7 с дренажным вентилем 10.

УУ установки содержит клапан 8 с запорным органом мембранного типа, сигнализатор давления или потока жидкости 9, а также задвижку 15. В условиях эксплуатации клапан 8 закрыт давлением воды, которая поступает в пусковой трубопровод клапана 8 от водоисточника 16 через открытый вентиль 13 и дроссель 12. Пусковой трубопровод соединен с краном ручного пуска 11 и с дренажным клапаном 6, оборудованным электрическим приводом. Установка содержит также технические средства (ТС) автоматической пожарной сигнализации (АПС) - пожарные извещатели и приемно-контрольный прибор 2, а также пусковой прибор 5.

Трубопровод между клапанами 7 и 8 заполнен воздухом с давлением, близким к атмосферному, что обеспечивает работоспособность запорного клапана 8 (main valve).

Нарушение герметичности распределительного трубопровода установки, например, вследствие механического повреждения трубопровода или теплового замка оросителя, не приведет к подаче воды, т. к. клапан 8 закрыт. При снижении давления в трубопроводе 1 до 0,35 кгс/см2 сигнализатор 4 вырабатывает тревожный сигнал о неисправности (разгерметизации) распределительного трубопровода 1 установки.

Ложное срабатывание АПС также не приведет к подаче воды в защищаемое помещение. Управляющий сигнал от АПС с помощью электропривода откроет дренажный клапан 6 на пусковом трубопроводе запорного клапана 8, в результате чего последний откроется. Вода поступит в распределительный трубопровод 1, где остановится перед закрытыми тепловыми замками спринклерных оросителей.

При проектировании АУВП выбирают ТС АПС таким образом, чтобы они обладали меньшей инерционностью, чем спринклерные оросители. Поэтому в случае пожара ТС АПС срабатывают первыми и открывают запорный клапан 8. Вода поступает в трубопровод 1 и заполняет его. Поэтому к моменту открытия оросителя вследствие пожара вода находится перед оросителем, т. е. инерционность принятой схемы установки соответствует водозаполненной спринклерной УВП.

Следует отметить, что подача первого тревожного сигнала от АПС позволяет оперативно ликвидировать небольшие пожары первичными средствами пожаротушения (ручными огнетушителями и т. п.). При этом подачи воды также не произойдет, что является достоинством принятой схемы АУВП.

За рубежом указанные схемы спринклерных установок находят применение для защиты компьютерных комнат, хранилищ ценностей, библиотек, архивов, а также помещений с температурой воздуха ниже 5 °С. В нашей стране они применены для защиты государственной Публичной библиотеки в г. Моск