Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Газовые пожарные извещатели в проекте новой редакции СП 5.13130

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Газовые пожарные извещатели в проекте новой редакции СП 5.13130

Изменения в ГОСТ Р 53325 и СП 5.13130 в части, относящейся к газовым пожарным извещателям, показывают увеличившееся внимание к обнаружению пожара по изменению химического состава воздуха, что полнее использует термогазодинамическую модель пожара
Михаил
Филаретов
Начальник сектора ВНИИПО МЧС России
Евгений
Сайдулин
Директор ООО "ЭТРА-спецавтоматика" (г. Новосибирск)
Андрей
Соколов
Директор ООО "Дельта-С" (г. Москва)

Что такое извещатель пожарный газовый (ИПГ)? По новой редакции ГОСТ Р 53325 "Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний":

"3.10. извещатель пожарный газовый; ИПГ: Автоматический ИП, реагирующий на изменение химического состава атмосферы, вызванное пожаром.

3.11. извещатель пожарный газовый, реагирующий на монооксид углерода (СО); ИПГ (СО): Автоматический ИП, реагирующий на изменение концентрации в атмосфере монооксида углерода (СО), вызванное пожаром".

Для того чтобы ИПГ выделил пожар, в том же ГОСТе указаны необходимые пороги:

"4.12.1.6. Значение чувствительности ИПГ, реагирующего на монооксид углерода (ИПГ (СО)), должно находиться в пределах от 25 до 100 ppm".

Миллионная доля (ppm, от англ. parts per million – частей на миллион) – единица измерения концентрации. То есть ИПГ реагирует на появление 25–100 молекул угарного газа среди 1 млн разных молекул воздуха.

Угарный газ как объект реагирования ИПГ

Почему и зарубежные, и российские извещатели ориентированы на угарный газ? Практически во всех пластиках, дереве, бумаге присутствует углерод, и при тепловом разрушении материала (деструкции) выделяется угарный газ (СО), что позволяет по росту концентрации СО определить наличие тления, пожара.

Концентрация угарного газа за короткий промежуток времени может достичь смертельного уровня и часто доминирует над концентрациями других токсичных газов. Это также одна из причин выбора реагирования на угарный газ. Поскольку ИПГ срабатывают значительно раньше достижения опасных для человека концентраций, то ИПГ на СО позволяют предотвратить отравление человека "бесцветным, без запаха, весьма текучим и чрезвычайно токсичным" угарным газом.

Таким образом, угарный газ в совокупности своих качеств (раннее выделение, малый вес молекулы, малое аэродинамическое сопротивление молекулы, выделение при нагреве большинством применяемых материалов, срок жизни сенсора) оптимален для обнаружения пожара по изменению химического состава воздуха, что и объясняет выбор СО как объекта реагирования для ИПГ.

Вместе с тем угарный газ существует в воздухе помимо пожара. Однако если это фоновый, постоянно присутствующий уровень газа (некоторые промышленные объекты, шахты, здания вдоль автомагистралей), то этот уровень обязательно меньше того, на который реагируют ИПГ. В противном случае все люди были бы отравлены постоянным уровнем СО.

Например, ИПГ настроен на превышение 25 ppm (высокая чувствительность) в течение десятка секунд. Если бы этот уровень присутствовал постоянно в течение 8 ч, для человека это означает только смертельный исход.

Если это пиковые выбросы СО, как, например, в подземных гаражах и на парковках, то защитить от этого ИПГ затруднительно. Нормальный ИПГ реагирует на выброс газа очень быстро, его целью является по нескольким десяткам обнаруженных молекул среди миллиона прочих прийти к заключению о возникновении пожара. Решение проблемы – в мультикритериальных ИП.

Конечно, нужно рассматривать различные газы, появление или изменение уровня которых присуще фазам пожара. Однако для того, чтобы применять контрольный газ для реакции ИПГ, "пожарное происхождение" и "непожарное отсутствие" газа должны быть доказаны как теоретически, так и в неоднократных экспериментах. Цена поспешного решения может оказаться большой.

Кроме этого, часто спрашивают, почему ИПГ не детектируют, например фосген, который выделяется при деструкции пластмасс. Дело в том, что все в ИПГ начинается с сенсора и пока мы не располагаем сенсорами, реагирующими на фосген, которые "живут" хотя бы лет пять. Вряд ли бы потребителя устроило, чтобы в его пожарном извещателе раз в год заменяли сенсор.

Испытания пожарных извещателей в огневой камере

Большим шагом вперед к большей реалистичности испытаний пожарных извещателей является включение в процедуру сертификации огневых испытаний в огневой камере. Это несомненный прогресс.

В 2012 г. во ВНИИПО МЧС России была проведена большая программа испытаний газовых пожарных извещателей. Целью испытаний было сравнение ИПГ и ИПД в огневой камере.


При испытаниях использовались:

  • комбинированные (газ, тепло) пожарные извещатели ИП101/435-1-А1/2 "Эксперт" (сертификат соответствия РОСС RU.ББ05.Н00865, сертификат пожарной безопасности ССПБ.RU.ОП002.В01840) с использованием только газового канала, модификации "П" (с полупроводниковым сенсором) и "Н" (с электрохимическим сенсором) производства ООО "ЭТРА-спецавтоматика" (Новосибирск) (в последующих таблицах обозначение "П" – для полупроводникового и "Н" – для электрохимического);
  • газовые пожарные извещатели ИП 435-3А "СЕНСИС" с электрохимическим сенсором (сертификат пожарной безопасности ССПБ. RU.ОП073.В00272) производства ООО "Дельта-С" (Зеленоград) (в последующих таблицах обозначение "Д");
  • дымовые пожарные извещатели ИП212-27СИ ТУ7113-007-76000014-2007 производства "Систем Инжиниринг", чувствительность 0,05–0,08 (в последующих таблицах обозначение "С");
  • дымовые пожарные извещатели Apollo 50007 (в последующих таблицах обозначение "А").

В качестве средств измерения применялись:

  • многоканальный газоанализатор "СЕНСИС-500" производства ООО "Дельта-С" (Зеленоград);
  • газоанализатор "Тесто-500";
  • 4 измерителя оптической плотности дыма ИОПД-3.

Более полно с программой и результатами испытаний можно ознакомиться в отчетах ВНИИПО МЧС России, здесь же затронем только ключевые эксперименты.

Место проведения испытаний – ФГБУ ВНИИПО МЧС России, стандартная огневая камера. Размещение датчиков и пожарных извещателей представлено на рис. 2.


Датчики устанавливали на 4 линейках (блоках) в первой половине камеры. В линейку входило по одному типу приборов.

Тление х/б полотна
В качестве очага пожара использовалось х/б полотно, нагреваемое на электроплитке при температуре около 250 °С. Очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене ("ОЧАГ 2" на рис. 2). Весь эксперимент длился 1290 с.


На графиках видно, как угарный газ начинает расти раньше, чем плотность дыма, дольше держится и дольше спадает.

Последовательность сработок извещателей и время сработок сведена в табл. 1 (условные обозначения см. выше).


Видно, что в первую очередь сработали ИПГ с электрохимическими сенсорами, установленные на потолке. Из дымовых извещателей сработали только два из восьми.

Сработавшие извещатели по типам: ИПД –21%, ИПГ –79%.

В следующем эксперименте в качестве очага пожара выбран фитиль хлопчатобумажный по п. А.1. ГОСТ Р 53325. Однако для усложнения задачи из фитиля взято только 9 нитей, очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене ("ОЧАГ 2" на рис. 2). Весь эксперимент длился 2468 с.


Из дымовых ИП не сработал ни один. Однако из ИПГ сработало 68%!!!

Пиролизное тление древесины (ТП-2)
Очаг: деревянные бруски, нагреваемые на электроплитке при температуре около 350 °С. Очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене ("ОЧАГ 2" на рис. 2). Весь эксперимент длился 2532 с.

На графиках видно, как концентрация угарного газа начинает расти раньше, чем плотность дыма, дольше держится и дольше спадает.

Последовательность сработок извещателей и время сработок сведена в табл. 2.


Видно, что в первую очередь сработали ИПГ с электрохимическими сенсорами, установленные на потолке. Из ИПД большее число сработало из установленных на стене.

Сработавшие извещатели по типам: ИПД – 31%, ИПГ – 69%.

Горение трубного желтого утеплителя
Однако не во всех экспериментах было получено преимущество ИПГ над ИПД. Например, эксперимент с горением трубного желтого утеплителя. Очаг пожара вынесен к дальней от извещателей стене ("ОЧАГ 2" на рис. 2). Весь эксперимент длился 1218 с.


На графиках видно, что СО и плотность дыма начинают расти практически одновременно, с похожим темпом. Однако плотность дыма достигает бо'льших уровней. Поведение СО аналогично предыдущему: дольше держится и дольше спадает.

Преодоление препятствий в виде балок на потолке
Однако в реальности встречаются помещения не гладкие, а с различными препятствиями для распространения тепловой колонки, в этом плане интересны эксперименты с преодолением препятствий в виде балок на потолке. Для такого эксперимента на потолке огневой камеры была установлена балка на расстоянии 1,5 м от дальней стены по рис. 2. Очаг размещен на расстоянии 8 м от дальней стены. В качестве очага был использован тлеющий фитиль из 30 нитей. Весь эксперимент длился 2131 с.

Видно подавляющее преимущество ИПГ, особенно с электрохимическим сенсором.


Есть разница во времени между сработками ИП до балки (2,0 м от стены), на ребре и после балки (0,8 м от стены), что естественно при расположении тестового очага пожара. Однако уровни СО на ребре балки и за балкой практически одинаковы, с небольшим сдвигом по времени (можно отследить по перемещению пика).

Это характеризует процесс "переползания" СО через балку как сильный и устойчивый.


Вместе с тем уровень дыма до балки и после падает значительно, что подтверждает ограничения для ИПД на пересеченных потолках.

Результаты экспериментов

По результатам экспериментов можно сказать следующее:

  • основным транспортом продуктов деструкции и сгорания являются тепловые потоки;
  • угарный газ дополнительно перемещается от тепловой колонки и припотолочных слоев за счет диффузионных процессов, то есть имеет место конвективно-диффузионная модель распространения газа;
  • СО обладает большей проникающей способностью;
  • зона обнаружения ИПГ может быть увеличена не менее чем на 20% относительно размера зоны обнаружения дымовыми ИП;
  • ИПГ неприхотливы к установке относительно очага пожара;
  • молекулы угарного газа быстрее достигают точек установки извещателей, поскольку тепловая колонка легче перемещает СО, чем частицы сажи, что видно из графиков: дым распространяется с задержкой относительно угарного газа и при уменьшении энергии теплового потока быстро осаждается. Это связано с тем, что частицы сажи многократно тяжелее, чем молекулы СО.

Изменения в проекте новой редакции СП 5.13130

Теперь понятнее будут изменения в проекте новой редакции СП 5.13130, касающиеся газовых пожарных извещателей. Приведем выдержки.


13.1.7. Газовые пожарные извещатели рекомендуется применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается выделение определенного вида газов.


Газовые пожарные извещатели имеют преимущества по сравнению с дымовыми при обнаружении пожара на начальной стадии, тлеющих очагов и очагов горения малой мощности за счет выделения газов ранее дыма, а также за счет диффузионного распространения газа вокруг конвективного и горизонтально распространяющегося потока от очага пожара.

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


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

13.10. Газовые пожарные извещатели

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

Примечание: значения S и L по табл. 13.3 для газовых пожарных извещателей допускается принимать с коэффициентом 1,2.

Наш комментарий: для ИПГ увеличена зона обнаружения по сравнению с дымовыми, поскольку тепловая колонка, транспортирующая частицы сажи и молекулы газов, перемещает молекулы угарного газа сильнее, чем частицы сажи. Это связано с тем, что молекулы СО значительно легче и оказывают малое аэродинамическое сопротивление. Однако в полной мере это преимущество проявляется для ИП с малой инерционностью (менее 60 с), для которых и может быть применен коэффициент до 1,2.

13.10.3. Газовые пожарные извещатели рекомендуется применять:

  • с целью раннего обнаружения пожара;
  • в местах с массовым пребыванием людей;
  • на объектах класса функциональной опасности Ф1.1 и Ф4.1;
  • при вероятности медленного развития пожара (тление, горение с малым доступом кислорода);
  • при потенциальной возможности ложного срабатывания дымовых извещателей из-за наличия в нормальных условиях пыли, дыма или пара (кроме паров масел).

13.10.4. Газовые пожарные извещатели не рекомендуется применять:

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

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

Опубликовано: Каталог "ОПС. Охранная и охранно-пожарная сигнализация. Периметральные системы"-2014
Посещений: 8839

  Автор

Михаил Филаретов

Михаил Филаретов

Начальник сектора ВНИИПО МЧС России

Всего статей:  1

  Автор

Сайдулин Е.Г.

Сайдулин Е.Г.

Директор ООО "Этра-спецавтоматика"

Всего статей:  12

  Автор

Андрей Соколов

Андрей Соколов

Директор ООО "Дельта-С" (г. Москва)

Всего статей:  1

В рубрику "Охранная и охранно-пожарная сигнализация, периметральные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций