Аспирационные извещатели – знакомый незнакомец.

Аспирационные извещатели – знакомый незнакомец.

Введение

С выходом Федерального закона № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» все больший интерес стал проявляться к аспирационным дымовым извещателям.

Все больше мировых производителей стали поставлять свои аспирационные системы на российский рынок.

Хотя сам тип данных извещателей и не является новинкой российского рынка систем пожарной сигнализации (СПС), но до 1 мая 2009 г. интерес к таким системам был невелик.

В первую очередь это было связано как с самой ценой на эти извещатели, так и с отсутствием данного типа пожарного извещателя в российской нормативной базе.

Те производители, которые видели перспективы аспирационных систем на российском рынке, разрабатывали совместно с ВНИИПО рекомендации по применению и проектированию таких систем, чтобы проектировщикам хоть чем-то можно было обосновывать свой выбор.

Но все это уже в прошлом, в настоящее время потребность в таких рекомендациях отпала и основными документами при проектировании аспирационных систем являются национальный стандарт ГОСТ Р 53325-2009 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики.

Общие технические требования.

Методы испытаний», в котором установлены технические требования и методы сертификационных испытаний и свод правил СП5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты.

Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические.

Нормы и правила проектирования», в котором прописаны требования по проектированию.

В рамках данной статьи попробуем разобраться, чем аспирационные извещатели могут отличаться друг от друга, на что стоит обратить внимание при выборе и проектировании системы на базе данного типа извещателей.

Принцип работы

Пожарный дымовой аспирационный извещатель – это извещатель, в котором пробы воздуха и дыма принудительно отбираются из защищаемого помещения через систему труб с отверстиями и транспортируются в дымовую камеру, расположенную в одном блоке с аспиратором, например, турбиной, вентилятором или насосом, обеспечивающим стабильный воздушный поток.

Система труб располагается в контролируемой зоне, а аспирационное устройство – центральный блок, может быть установлен в удобном для управления и обслуживания месте в том же или в другом помещении.

 

Рис. 1 Аспирационный извещатель

Во многих случаях такой способ контроля – постоянный принудительный отбор воздуха через систему труб из контролируемого объема – дает значительные преимущества по сравнению с традиционными точечными извещателями, до которых при определенных условиях дым может просто не доходить.

Аспиратор обеспечивает поступление воздуха через каждое отверстие из достаточно большого объема помещения, что компенсирует влияние воздушных потоков от приточно-вытяжной вентиляции, систем кондиционирования и т. п., которые искажают «стандартное» распределение дыма в помещении.

Аспирация также снижает влияние эффекта стратификации (расслоения) воздуха в высоком помещении, когда слой теплого воздуха под потолком препятствует поступлению дыма в верхнюю часть помещения.

Кроме того, поступление дыма одновременно через несколько отверстий в трубе (кумулятивный эффект) компенсирует снижение концентрации дыма под потолком в высоком помещении.

Такие параметры, как конструктив и форма дымозахода дымовой камеры точечного извещателя, которые при плохой проработке значительно увеличивают время реагирования, для аспирационной системы вообще не актуальны.

Особенности конструкции

При всех своих достоинствах аспирационный извещатель имеет и основной недостаток – это высокая цена, которая и в настоящее время является основополагающим фактором, ограничивающим их использование.

Хотя все прекрасно понимают, что аспирационный извещатель является технически сложным устройством и фактически является отдельной автономной системой, стыкующейся с основной системой пожарной сигнализацией здания, и поэтому не может быть дешевым.

Но есть аспирационные извещатели так называемого класса PIB, интерес к которым с каждым годом возрастает.

По конструктивным особенностям аспирационные извещатели можно условно отнести к двум основным классам.

К классу VESDA – Very Early Smoke Detection Apparatus (аппаратура для сверхраннего обнаружения дыма) относят извещатели, у которых измеритель оптической плотности среды вмонтирован в дымовую камеру аспирационного блока и является ее неотъемлемой частью.

Например, аспирационные извещатели FAS-420-TT2 от Bosh, Vesda VFT-15 от Xtralis.

К классу PIB – Point In the Box (точечный извещатель в коробке) относятся аспирационные извещатели, у которых измерителем оптической плотности среды является точечный дымовой извещатель, располагаемый в дымовой камере аспирационного блока.

Например, аспирационные извещатели LASD и ASD-Pro от System Sensor.

Именно аспирационные извещатели класса PIB позволяют значительно снизить цену аспирационного извещателя, сохраняя при этом все положительные особенности аспирационной системы.

Возможности извещателей класса PIB во многом определяются типом используемого дымового извещателя, установленного в центральном блоке.

Например, в аспирационных извещателях серии LASD используется лазерный дымовой извещатель 7251 с миниатюрным лазером (рис. 2).

Яркость излучения лазера выше примерно на два порядка (в 100 раз) по сравнению со светодиодом, а фокусировка луча обеспечивает практически полное отсутствие отражений от стенок дымовой камеры. В результате такой лазерный извещатель обеспечивает сверхраннее обнаружение пожароопасной ситуации на уровнях задымления 0,001 дБ/м.

Аспирационные системы на базе такого извещателя способны формировать предварительные сигналы тревоги, по которым обслуживающий персонал может ликвидировать очаг задымления с минимальным ущербом.

При этом цена такой системы будет относительно низкой.

 

Рис. 2 Дымовая камера точечного извещателя 7251

Основными параметрами, на которые необходимо обратить внимание при выборе аспирационного извещателя, являются его чувствительность, способ фильтрации проб воздуха и контроль воздушного потока.

Чувствительность и время транспортирования

Чувствительность является, наверное, основной характеристикой аспирационного извещателя, как и любого дымового извещателя.

Чувствительность можно рассматривать как минимальное значение удельной оптической плотности в одной из проб, при которой извещатель формирует сигнал «Пожар».

Она зависит от используемой технологии дымообнаружения, а также от конструкции устройства для отбора проб, от числа, размеров и расположения отверстий и т. д.

Обычно в аспирационных системах используют лазерную технологию дымообнаружения (рис. 2) либо светодиодный метод (сверхчувствительный оптический механизм).

Использование лазерной технологии дымообнаружения позволяет обнаруживать дым с удельной оптической плотностью, меньшей чем 0,001 дБ/м, что в сотни раз превышает чувствительность точечных дымовых светодиодных извещателей.

Это выводит уровень пожарной защиты на качественно новый уровень. Обнаруживая такие концентрации дыма, можно при помощи подручных средств предотвратить очаг пожара задолго до его развития.

В соответствии с ГОСТ Р 53325-2009 по чувствительности аспирационные извещатели подразделяются на три класса:
класс А – извещатели высокой чувствительности (удельная оптическая плотность среды менее 0,035 дБ/м);
класс В – извещатели повышенной чувствительности (удельная оптическая плотность среды от 0,035 до 0,088 дБ/м);
класс С – извещатели стандартной чувствительности (удельная оптическая плотность среды более 0,088 дБ/м).

Испытания по определению чувствительности по ГОСТ Р 53325-2009 проводят, только с использованием стенда «Дымовой канал».

Причем в дымовом канале располагается часть воздухозаборной трубы с одним, максимально удаленным от блока аспирационного извещателя отверстием.

Оставшаяся часть трубы с открытыми отверстиями должна располагаться вне дымового канала.

Через эти отверстия поступает чистый воздух, и, соответственно, снижается оптическая плотность среды, которая поступает в блок аспирационного извещателя.

 

Рис. 3. Уменьшение концентрации дыма

При выборе аспирационного извещателя следует учитывать, что производители, как правило, указывают в технических характеристиках максимальное значение чувствительности самого аспирационного блока.

Реализовать такую чувствительность возможно только при использовании одного воздухозаборного отверстия в трубе.

При наличии нескольких воздухозаборных отверстий в трубе концентрация дыма в пробе воздуха будет снижаться пропорционально объему чистого воздуха, поступающего в трубу через остальные отверстия (рис. 3).

Например, в трубе 10 воздухозаборных отверстий.

Предположим, что через каждое отверстие проходит одинаковый объем воздуха и через одно воздухозаборное отверстие в трубу поступает дым с удельной оптической плотностью 2%/м (0,088 дБ/м) А через остальные 9 отверстий поступает чистый воздух. Таким образом, в трубе дым разбавляется чистым воздухом в 10 раз и его плотность при поступлении в центральный блок уже составит 0,2%/м (0,0087 дБ/м).

Следовательно, для предварительного анализа чувствительности самого отверстия (так как именно воздухозаборное отверстие эквивалентно точечному дымовому извещателю в соответствии с СП5.13130.2009) можно пользоваться следующим предположением: чувствительность отверстия равна отношению чувствительности аспирационного блока к предполагаемому максимальному количеству отверстий в трубе.

В действительности расчет разбавления дыма чистым воздухом намного сложнее, чем это описано выше.

Необходимо учитывать размер, число и расположение воздухозаборных отверстий, наличие угловых соединений, тройников и капилляров в системе труб, диаметр труб и т. д.

Кроме того, для выравнивания воздушных потоков по отверстиям, а соответственно, и чувствительности в конце трубы устанавливается заглушка, как правило, с отверстием, площадь которого в несколько раз больше воздухозаборных отверстий, что также должно учитываться при расчете. Все эти моменты позволяет учитывать программа расчета, которая поставляется с аспирационным извещателем в комплекте.

Следующим важным параметром, который необходимо учитывать при проектировании аспирационной системы, является время транспортирования. По ГОСТ Р 53325-2009 это время приводится для каждого класса и не должно превышать для извещателей класса А – 60 с, для класса B – 90 с, для класса С – 120 с.

Под этим временем здесь понимают время транспортирования пробы воздуха от самого удаленного отверстия в трубе до чувствительного к дыму элемента в блоке.

Фильтрация и контроль воздушного потока

Логично предположить, что, имея высокую чувствительность, аспирационные извещатели должны быть очень критичны к таким мешающим воздействиям, как пыль.

Первые аспирационные извещатели как раз и разрабатывались для защиты сверхчистых помещений, гермозон.

Современные микропроцессорные аспирационные извещатели имеют встроенную систему фильтрации и хорошо адаптируются к различным условиям эксплуатации.

Для использования в пыльных и сильнозагрязненных зонах, как правило, предусматривается установка на трубы внешних фильтров, которые позволяют улавливать взвешенные в воздухе частицы.

Для защиты зон с высокой влажностью многие производители предусматривают дополнительные устройства для защиты центрального блока от конденсата (рис. 4).

Вероятность ложного срабатывания устройства в пыльных помещениях минимизируется посредством программирования соответствующих уровней срабатывания и стабилизацией диапазона измерений.

 

Рис. 4 Устройство защиты от влаги

Не менее важно обеспечить контроль воздушного потока, проходящего через дымовую камеру аспирационного извещателя.

Снижение воздушного потока говорит о засорении отверстий в системе труб, повышение – о появлении утечки в соединении труб или о механическом повреждении трубопровода.

В этих случаях происходит нарушение работоспособности – снижение чувствительности.

Контроль изменения уровня воздушного потока в аспирационном извещателе равносилен контролю состояния шлейфа при использовании точечных пожарных извещателей.

Кроме того, значения «нормального» воздушного потока должны храниться в энергонезависимой памяти на случай отключения питания.

По ГОСТ Р 53325-2009 если утечка воздуха или засорение приводят к увеличению или уменьшению объема воздушного потока на 20% и более, то аспирационный извещатель должен формировать сигнал неисправности.

В этом же документе приводится требование по термостойкости воздушного трубопровода: он должен обеспечивать выполнение своих функций в условиях воздействия пожара в течение времени, необходимого для транспортирования проб воздуха к блоку обработки и анализа техническими средствами обнаружения дыма состояния контролируемых проб.

Размещение аспирационных извещателей

Как следует размещать аспирационные извещатели, прописано в своде правил СП5.13130.2009. Отметим основные моменты.

Аспирационными извещателями класса А допускается защищать объекты высотой до 21 м, класса В – до 15 м, класса С – до 8 м.

Расстояния между воздухозаборными отверстиями не должны превышать 9 м, от отверстия до стены – 4,5 м.

Причем эти расстояния не зависят от высоты защищаемого помещения и класса извещателя. Это объясняется вышеупомянутым кумулятивным эффектом.

Также в данном документе отмечено, что для защиты больших открытых пространств и помещений с высотой более 8 м, таких как атриумы, производственные цеха, складские помещения, торговые залы, пассажирские терминалы, спортивные залы и стадионы, цирки, экспозиционные залы музеев, картинные галереи, а также помещения с большой концентрацией электронной техники (серверные, АТС, центры обработки данных), рекомендуется применять аспирационные извещатели класса А и В.

Заключение

В заключение хотелось бы отметить, что на сегодняшний день аспирационные извещатели с лазерной технологией дымообнаружения являются самым эффективным типом дымовых пожарных извещателей, способных обнаруживать тлеющий очаг на сверхраннем этапе развития пожароопасной ситуации, когда возможно ликвидировать этот очаг с помощью подручных средств без существенных материальных потерь.

Аспирационные извещатели условного класса PIB являются более доступными и при этом обладают всеми основными преимуществами аспирационных систем.

А появление аспирационных извещателей как класса в нашей нормативной базе будет способствовать все более широкому использованию аспирационных систем на различных объектах, выводя пожарную безопасность на качественно новый уровень.

Одноканальный аспирационный извещатель MG-Laser (MaviGard)

Извещатель обладает большим динамическим диапазоном по входу и алгоритмом адаптации к внешним условиям рабочей среды (LDD – лазерная технология отделения пыли), что позволяет успешно справляться с задачей обнаружения дыма как в «чистых комнатах», так и в запыленных помещениях.

Тревожный сигнал может выдаваться как посредством релейных выходов, так и через интерфейсную плату.
Максимальная длина канала – 100 м.

Динамический диапазон – 0,6–25% затемнения на метр.

Размеры обнаруживаемых частиц – 0,003–10 µ.

Извещатель имеет два уровня тревог, реле «Внимание», «Пожар», «Неисправность».

Периодичность обслуживания лазерной камеры – 10 лет.

Питание: 21,6 – 24,4 В пост. ток. Потребление тока: 350 мА.
Габаритные размеры: 190 х 230 х 110 см. Вес – 1,2 кг.

 

Аспирационные извещатели серии LASD (System Sensor)

Предназначены для применения в сверхчистых помещениях, гермозонах (производство микроэлектроники), перерабатывающих цехах (деревообработка, бумажные, табачные фабрики), зданиях с нестандартной архитектурой, стеклянных атриумах, музеях, библиотеках, архивах.

Хорошее решение для протяженных и высоких помещений (до 15 м), складов, зон с электронным оборудованием (серверные, вычислительные центры, телекоммуникационные системы).

Используются также для оборудования пространств за подвесными (натяжными) потолками, под двойными полами, в труднодоступных и пыльных зонах.

Обеспечивают максимально быстрое обнаружение пожароопасной ситуации и снижение влияния воздушных потоков, отсутствие шлейфов и электронных устройств в защищаемом помещении. Легко встраиваются в декоративные элементы и строительные конструкции.

Имеют удобную программу проектирования.

Просты в монтаже, программировании и в техническом обслуживании.

При модернизации системы пожарной сигнализации требуются минимальные затраты.

Titanus MicroSens FAS-420-TM-RVB (Bosch)

Компактный извещатель из серии Titanus MicroSens контролирует площадь до 400 м² и подключается к пожарным панелям через адресный шлейф LSNi.

Извещатель использует трубопровод различной конфигурации общей длиной до 50 м и имеющий до 8 отверстий.

Порог срабатывания извещателя настраивается в диапазоне 0,5–2%/м (0,02–0,09 дБ/м), классы A и B по ГОСТ Р 53325-2009.

Извещатель имеет 10-сегментный индикатор уровня задымленности, отображающий значения от 0,05%/м (0,002 дБ/м).

Функция контроля 5 отдельных зон ROOM IDENT позволяет извещателю определить место возгорания с точностью до отверстия трубопровода.

Также извещатель контролирует трубопровод на наличие загрязнения и возможных повреждений.

Для использования во взрывоопасных, влажных и пыльных помещениях используются специальные насадки для трубопровода.

 

VESDA ECO by Xtrali (Xtralis)

VESDA ECO by Xtralis – аспирационная система, объединяющая в себе возможности высокочувствительного дымового детектора с функцией мониторинга окружающей среды на наличие в ней опасных газов.

VESDA ECO использует систему воздухозаборных труб аспирационного извещателя VESDA, осуществляя непрерывный мониторинг изменения концентрации газообразных продуктов окружающей среды в защищаемом помещении.

ECO идентифицирует появление газов (H2, CO, CH4, C3H8, SO2, NO2, O2, NH3) в пробах воздуха, которые в обычных условиях могли бы стать причиной ложных срабатываний дымовых извещателей.

Установка блока ECO не требует дополнительных изменений в конструкции системы VESDA или прокладки дополнительных электрических линий.

 

FDBZ292 (Siemens)

Устройство обнаружения дыма с пробоотбором воздуха представляет собой систему пассивного мониторинга без собственного насоса.

Использует существующую в вентиляционной системе разность давлений, для постоянного движения воздуха через обводной канал из вентиляции в устройство обнаружения дыма с пробоотбором воздуха.

Работает, если включена система вентиляции и происходит циркуляция воздуха. Контролируемый воздух должен быть чистым, т. е. без частиц пыли и аэрозолей.

В устройстве могут использоваться дымовые извещатели серий Sinteso, AlgoRex и Synova 600.

Корпус пробоотборной камеры выполнен из ABS и имеет категорию защиты IP54.

Допустимая скорость воздушного потока – 1–20 м/с.

Температура окружающей среды:
от -20 °С до + 50 °C. Относительная влажность ≤95%.