Описание
Задачей пожарной сигнализации являются получение, обработка, передача и представление в заданном виде потребителям при помощи технических средств информации о пожаре на охраняемых объектах (обнаружение очага пожара, определение места его возникновения, подача сигналов для систем автоматического пожаротушения и дымоудаления).
Типы пожарных извещателей
Для обнаружения возгорания могут использоваться следующие основные принципы активации пожарных извещателей:
детекторы дыма – на основе ионизации или фотоэлектрического принципа;
детекторы тепла – на основе фиксирования уровня подъема температуры или какого-то ее определенного показателя;
детекторы пламени – на основе использования ультрафиолетового или инфракрасного излучения;
детекторы газа.
Ручные извещатели необходимы для принудительного перевода системы в режим сигнализации о пожаре человеком. Могут быть реализованы в виде рычагов или кнопок, покрытых прозрачными материалами (легко разбиваемыми при пожаре). Чаще всего они устанавливаются в легкодоступных местах общего пользования.
Тепловые извещатели реагируют на изменение температуры окружающей среды. Отдельные материалы горят практически без выделения дыма (например, дерево), или распространение дыма затруднено вследствие малого пространства (за подвесными потолками). Применяются в случаях, когда в воздухе высока концентрация аэрозольных частиц, не имеющих никакого отношения к процессам горения (водяные испарения, мука на мельнице и т. п.). Тепловые пороговые пожарные извещатели выдают сигнал «пожар» при достижении пороговой температуры, дифференциальные – фиксируют пожароопасную ситуацию по скорости нарастания температуры.
Контактный пороговый тепловой извещатель выдает тревожный сигнал при превышении заранее заданной предельно допустимой температуры. При нагревании расплавляется контактная пластина, электрическая цепь разрывается и вырабатывается тревожный сигнал. Это самые простые извещатели. Обычно пороговая температура составляет 75 °C. В качестве чувствительного элемента может применяться и полупроводниковый элемент. При росте температуры сопротивление цепи падает, и по ней течет больший ток. При превышении пороговой величины электрического тока вырабатывается тревожный сигнал. Полупроводниковые чувствительные элементы имеют более высокую скорость реагирования, величина пороговой температуры может быть задана произвольно, а при срабатывании датчика не происходит разрушения прибора.
Дифференциальные тепловые извещатели обычно состоят из двух термоэлементов, один из которых располагается внутри корпуса извещателя, а второй помещен снаружи. Токи, протекающие через эти две цепи, подаются на входы дифференциального усилителя. При увеличении температуры ток, протекающий по наружной цепи, резко изменяется. Во внутренней цепи он почти не меняется, что приводит к дисбалансу токов и формированию тревожного сигнала. Использование термопары позволяет исключить влияние плавных температурных изменений, вызванных естественными причинами. Эти датчики являются наиболее быстрыми по скорости реагирования и устойчивыми в работе.
Линейные тепловые извещатели. Конструкция представляет собой четыре медных проводника с оболочками из специального материала с отрицательным температурным коэффициентом. Проводники упакованы в общий кожух так, что плотно соприкасаются своими оболочками. Провода соединяются в конце линии попарно между собой, образуя две петли, соприкасающиеся оболочками. Принцип действия: при увеличении температуры оболочки изменяют свое сопротивление, изменяя также общее сопротивление между петлями, которое и измеряется специальным блоком обработки результатов. По величине этого сопротивления и принимается решение о наличии возгорания. Чем больше длина кабеля (до 1,5 км), тем выше чувствительность прибора.
Дымовые извещатели предназначены для обнаружения наличия заданной концентрации частиц дыма в воздухе. Состав частиц дыма может быть различным. Поэтому по принципу действия дымовые извещатели подразделяются на два основных типа – оптоэлектронные и ионизационные.
Ионизационный дымовой извещатель. Поток радиоактивных частиц (обычно применяется америций-241) поступает в две отдельные камеры. При попадании частиц дыма (цвет дыма не важен) в измерительную (внешнюю) камеру происходит уменьшение тока, протекающего через нее, поскольку при этом происходит уменьшение длины пробега частиц и увеличение рекомбинации ионов. Для обработки используется разность между токами в измерительной и контрольной камерах. Ионизационные извещатели не наносят вреда здоровью людей (источник радиоактивного излучения порядка 0,9 мкКи). Эти датчики дают реальную пожарную защиту во взрывоопасных зонах. Они также имеют рекордно низкий ток потребления. Недостатками являются сложность захоронения после окончания срока службы (не менее 5 лет) и уязвимость к изменениям влажности, давления, температуры, скорости движения воздуха.
Оптический дымовой извещатель. Измерительная камера этого устройства содержит оптоэлектронную пару. В качестве задающего элемента используется светодиод или лазер (аспирационный датчик). Излучение задающего элемента инфракрасного спектра в обычных условиях не попадает на фотоприемник. При попадании частиц дыма в оптическую камеру происходит рассеивание излучения от светодиода. Вследствие оптического эффекта рассеивания инфракрасного излучения на частицах дыма на фотоприемник попадает свет, обеспечивая получение электрического сигнала. Чем больше концентрация рассеивающих частиц дыма в воздухе, тем выше уровень сигнала. Для правильной работы оптического извещателя очень важной является конструкции оптической камеры.
Лазерный извещатель обеспечивает обнаружение задымления на уровнях удельной оптической плотности примерно в 100 раз меньших, чем современные светодиодные датчики. Существуют более дорогие системы с принудительным всасыванием воздуха. Для поддержания чувствительности и недопущения ложного срабатывания оба типа извещателей (ионизационный или фотоэлектрический) требуют периодической очистки.
Дымовые линейные извещатели незаменимы в помещениях с высокими потолками и большими площадями. Они широко используются в системах пожарной сигнализации, так как появляется возможность фиксировать пожароопасную ситуацию на сверхранних этапах. Простота монтажа, настройки и эксплуатации современных линейных датчиков позволяют им конкурировать по цене с точечными извещателями даже в помещениях средних размеров.
Комбинированный дымовой пожарный извещатель (в одном корпусе собраны ионизационный и оптический типы извещателей) работает по двум углам отражения света, что позволяет измерять и анализировать соотношение характеристик прямого и обратного рассеяния света, определяя типы дыма и снижая количество ложных тревог. Это осуществляется за счет использования двухугольной технологии рассеяния света. Известно, что отношение прямого рассеянного света к обратному для темного дыма (сажи) больше, чем для светлых типов дыма (тлеющая древесина), и еще выше для сухих веществ (цементная пыль).
Следует отметить, что наиболее эффективным является извещатель, сочетающий в себе фотоэлектрические и тепловые чувствительные элементы. Сегодня производятся и трехмерные комбинированные извещатели, в них соединены дымовой оптический, дымовой ионизационный и тепловой принцип обнаружения. На практике применяются довольно редко.
Извещатели пламени. Открытый огонь имеет характерное излучение и в ультрафиолетовой, и в инфракрасной частях спектра. Соответственно, выпускаются два типа устройств:
ультрафиолетовые – высоковольтный газоразрядный индикатор постоянно контролирует мощность излучения в ультрафиолетовом диапазоне. При появлении открытого огня сильно повышается интенсивность разрядов между электродами индикатора и выдается тревожный сигнал. Подобный датчик может проконтролировать площадь до 200 м2 при высоте установки до 20 м. Инерционность срабатывания не превышает 5 с;
инфракрасные – с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрируют характерные всплески ИК-излучения при появлении возгорания. Этот прибор позволяет определять в течение 3 с наличие пламени размером от 10 см на расстоянии до 20 м при угле обзора 90°.
Сейчас появились датчики нового класса – аналоговые извещатели с внешней адресацией. Датчики являются аналоговыми, но адресуются шлейфом сигнализации, в котором они установлены. Датчик производит самотестирование всех своих узлов, проверяет запыленность дымовой камеры, передает результаты тестирования на приемно-контрольный прибор. Компенсация запыленности дымовой камеры позволяет увеличить время работы извещателя до очередного обслуживания, самотестирование исключает ложные срабатывания. Такие извещатели сохраняют все преимущества адресно-аналоговых извещателей, имеют низкую стоимость и способны работать с недорогими неадресными ПКП. При постановке в шлейф сигнализации нескольких извещателей, каждый из которых будет установлен в помещении один, необходимо в общем коридоре установить устройства выносной оптической индикации.
Исполнительные устройства сигнализации
Исполнительные устройства сигнализации должны обеспечить выполнение заданной реакции системы на тревожное событие. Применение интеллектуальных систем позволяет проводить комплекс мероприятий, связанных с устранением пожара (выявление возгорания, оповещение специальных служб, информирование и эвакуация персонала, активация системы пожаротушения), и проводить их в полностью автоматическом режиме. Уже давно применяются автоматические системы пожаротушения, выпускающие в охраняемое помещение огнеподавляющее вещество. Они могут локализовать и ликвидировать возгорания до того, когда они перерастают в настоящий пожар, и воздействуют прямо на очаги возгорания. Сейчас существует целый ряд систем, которые можно применять без ущерба для техники (в том числе и с электронной начинкой).
Следует отметить, что подключение к ПКП автоматических установок пожаротушения несколько неэффективно. Поэтому современные требования рекомендуют применять отдельный пожарный ПКП с возможностью управления автоматическими установками пожаротушения и речевым оповещением.
Системы автономного пожаротушения наиболее эффективно устанавливать в местах, где пожар особенно опасен и способен нанести непоправимый урон. В состав автономных установок обязательно входят устройства хранения и подачи огнетушащего вещества, устройства обнаружения очагов пожара, устройства автоматического пуска, средства подачи сигнала о пожаре или срабатывании установки. По типу огнеподавляющего вещества системы подразделяются на водяные, пенные, газовые, порошковые, аэрозольные.
Спринклерные и дренчерные системы автоматического пожаротушения используют для тушения водой очагов возгорания на больших площадях тонкораспыленными потоками воды. В этом случае необходимо учитывать возможность возникновения косвенного ущерба, связанного с потерей потребительских свойств оборудования и (или) товара при намокании.
Системы пенного пожаротушения используют для тушения воздушно-механическую пену и применяются без ограничений. В комплект системы входят пеносмеситель в комплекте с обвязкой и бак-дозатор с эластичной емкостью для хранения и дозирования пенного концентрата.
Системы газового пожаротушения применяют для защиты библиотек, вычислительных центров, банковских депозитариев, небольших офисов. При этом, возможно, потребуются дополнительные затраты для обеспечения должной герметичности защищаемого объекта и проведения организационно-технических мероприятий по превентивной эвакуации персонала.
Порошковые системы пожаротушения используются там, где необходимо локализовать очаг пожара и обеспечить сохранность материальных ценностей и оборудования, не поврежденных пожаром. По сравнению с другими типами автономных огнетушителей порошковые модули отличаются низкой ценой, простотой обслуживания, экологической безопасностью. Большинство модулей порошкового пожаротушения могут работать как в режиме электрозапуска (по сигналам пожарных датчиков), так и в режиме самозапуска (при превышении критической температуры). Кроме автономного режима работы, как правило, предусматривают возможность ручного пуска. Эти системы применяют для локализации и тушения очагов пожара в замкнутых объемах и на открытом воздухе.
Аэрозольные системы пожаротушения – системы, которые используют для тушения мелкодисперсные твердые частицы. Отличием аэрозольной системы пожаротушения от порошковой является лишь то, что в момент срабатывания выделяется аэрозоль, а не порошок (большего размера, нежели аэрозоль). Эти две системы пожаротушения схожи между собой и по функциям, и по принципу действия. Преимущества такой системы пожаротушения (такие как простота установки и монтажа, универсальность, высокая тушащая способность, эффективность, использование при низких температурах и способность тушить материалы, находящиеся под напряжением) носят, прежде всего, экономический, технический и эксплуатационный характер. Недостатком такой системы пожаротушения является опасность для здоровья человека. Срок службы ограничивается 10 годами, по истечении которых ее необходимо демонтировать и заменить на новую.
Другим важным элементом сигнализации является система оповещения. Система оповещения может осуществляться ручным, полуавтоматическим или автоматическим управлением. Основное назначение системы оповещения – это предупреждение находящихся в здании людей о пожаре или другой аварийной ситуации и управление их движением в безопасную зону. Оповещение о пожаре или других чрезвычайных ситуациях должно существенно отличаться от оповещения охранной сигнализации. Ясность и равномерность подаваемой информации в речевом оповещении имеют решающее значение.
Системы оповещения различаются по составу и принципу работы. Управление работой блоков аналоговой системы оповещения осуществляется с помощью матричного блока управления. Управление цифровой системой оповещения обычно реализуется с помощью компьютера. Локальные системы оповещения транслируют в ограниченном числе помещений записанное ранее текстовое сообщение. Обычно такие системы не позволяют оперативно управлять эвакуацией, например, с микрофонной консоли.Централизованные системы в автоматическом режиме транслирует по заранее определенным зонам записанное экстренное сообщение. При необходимости диспетчер может передавать сообщения с микрофонной консоли (полуавтоматический режим трансляции).
Большинство систем оповещения о пожаре строится по модульному принципу. Порядок организации системы оповещения зависит от особенностей защищаемого объекта – архитектуры объекта, характера производственной деятельности, количества персонала, посетителей и т. д. Для большинства небольших и средних объектов нормами пожарной безопасности определена установка систем оповещения 1-го и 2-го типа (подача звуковых и световых сигналов во все помещения здания). В системах оповещения 3-го, 4-го и 5-го типов одним из основных способов оповещения является речевой. Выбор количества и мощности включения оповещателей в конкретном помещении напрямую зависит от таких основополагающих параметров, как уровень шума в помещении, размеры помещения и звуковое давление устанавливаемых оповещателей.
В качестве источников звуковых сигналов тревоги используются оповещатели, сирены, динамики и т. п. В качестве световых чаще всего используются световые табло «Выход», световые указатели «Направление движения», световые мигающие оповещатели (строб-вспышки).
Также система оповещения может аппаратно или программно интегрироваться с системой контроля доступа, и при получении тревожного импульса с датчиков система оповещения будет выдавать команду на открывание дверей дополнительных эвакуационных выходов. Например, при возникновении пожара по сигналу тревоги приводится в действие система автоматического пожаротушения, включается система дымоудаления, отключается принудительная вентиляция помещений, отключается электропитание, производится автодозвон по заданным телефонным номерам (в т. ч. в аварийные службы), включается аварийное освещение и т. д.
Каналами связи в системе сигнализации могут быть специально проложенные проводные линии либо уже имеющиеся на объекте телефонные линии, а так же радиоканалы.
Наиболее распространенными системами связи являются многожильные экранированные кабели, которые для повышения надежности и безопасности работы сигнализации помещают в металлические или пластмассовые трубы, короба, металлорукава. Линии передач, по которым поступают сигналы от извещателей, представляют собой физические шлейфы.
Помимо традиционных линий проводной связи в системах ОПС сегодня предлагаются сигнализации, работающие с применением радиоканала связи. Они обладают высокой мобильностью, пуско-наладочные работы сведены к минимуму, обеспечивается быстрый монтаж и демонтаж ОПС. Настройка радиоканальных систем производится очень просто, т. к. каждая радиокнопка имеет свой индивидуальный код. Такие системы применяются в ситуациях, где нельзя протянуть кабель или это не оправдано финансово. Скрытность этих систем совмещается с возможностью легко их нарастить или переконфигурировать.
Также нельзя забывать, что всегда существует опасность преднамеренного повреждения электрической цепи злоумышленником или прекращения подачи энергии из-за аварии. И все же системы безопасности должны сохранять свою работоспособность. Все устройства охранной и пожарной сигнализации должны быть обеспечены бесперебойным электропитанием. Энергоснабжение системы сигнализации обязательно должно иметь возможности резервирования. При отсутствии напряжения в сети система обязана автоматически переключаться на резервное питание.
В случае отключения энергоснабжения функционирование сигнализации не прекращается за счет автоматического подключения резервного (аварийного) энергоисточника. Для обеспечения бесперебойного и защищенного электропитания системы применяют источники бесперебойного питания, аккумуляторы, резервные линии электроснабжения и т. д. Применение централизованного источника резервного питания приводит к потерям используемой емкости резервных аккумуляторных батарей, к дополнительным расходам на провода повышенного сечения и т. п. Применение распределенных по объекту источников резервного питания не позволяет контролировать их состояние. Для реализации их контроля применяют включение источника питания в состав адресной системы сигнализации с самостоятельным адресом.
Необходимо предусмотреть возможность дублировать электроснабжение, используя различные электроподстанции. Также возможна реализация резервной линии энергоснабжения от своего генератора. Нормы пожарной безопасности требуют, чтобы пожарная сигнализация могла сохранять работоспособность в случае пропадания сетевого электропитания в течение суток в дежурном режиме и не менее трех часов в режиме тревоги.
