СПЕЦИФИКА ПОДАВЛЕНИЯ И ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВРЕДА И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ ПОЖАРА В ВЫСОТНЫХ ЖИЛЫХ ДОМАХ | Междисциплинарный студенческий научный вестник

Пожары в многоэтажных жилых домах не являются редкостью, чаще всего они вызваны нарушением работоспособности бытовых электроприборов, тем самым появляется необходимость в контроле качества проходящей электроэнергии в здании, обнаружении и предотвращении пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара. В данной работе, авторами рассматривается такой способ подавления пожарно-электрического вреда, как мембранная сепарация азота из воздуха, которая удаляет кислород из защищаемых помещений, понижая его концентрацию внутри помещения, что останавливает горение. Также рассматривается его совместимость с электро-счетчиком-извещателем, регистрирующим «качество» электроэнергии в многоэтажном доме. Приводится блок-схема электро-счетчика-извещателя с аспирационной системой и генератором азота. Рассматривается работа и принцип действия азотной такой интегрированной установки, для подавления опасных факторов пожара и пожарно-электрического вреда.

В последнее время многие многоэтажные жилые здания уже строятся без газоснабжения, с вводом в квартиры 3-фазного энергоснабжения для электроплит и электродуховок, а Ростехнадзор выступил с инициативой о запрещении использование газа в многоэтажных домах, направив соответствующую инициативу депутатам Госдумы [1]. Однако такое решение не является решением проблемы повышения безопасности проживания в многоэтажках, т.к. давно известно, что низкое качество потребляемой бытовыми электроприборами электроэнергии (например, пониженное или повышенное напряжение, фазовый сдвиг тока и напряжения и т.д.) уменьшает их технический ресурс и создает условия для возникновения в них пожароопасных отказов [2], т.е. увеличивает вероятность аварий и пожаров по электротехническим причинам [3, 5].

Для решения указанных выше проблем требуется оснастить квартиры датчиками обнаружения утечки газа и контроля качества потребляемой электроэнергии, а также автоматических средств управления, предотвращающих аварии и пожары, возникающих из–за этого, например, путем «интеллектуализации» инженерных систем жилых зданий, в частности, приборов учета электроэнергии, газа, сплит–систем и других бытовых электроприборов, а также осуществить их интеграцию со средствами управления жизнеобеспечением. Таким образом, возникает идея объединить приборы учета энергоресурсов, потребляемых каждой квартирой, в локальную автоматизированную микросистему диагностики и защиты (ЛАМС ДЗ), дополнив её средствами диагностики утечек и отказов, для предотвращения аварий, взрывов и пожаров.

Аспирационные системы являются наиболее быстрыми и надежными системами пожарной сигнализации, в которых, для достоверного обнаружения используются три разных датчика (тепловой, дымовой и газовый), а её трубопроводы охватывают все помещения квартиры, в отверстия которого всасывается воздух, проходящий через камеру с указанными датчиками, чем и обусловлено раннее обнаружение пожара [6].

Если совместить аспирационную систему с электросчетчиком–извещателем пожарно-электрического вреда (ЭСИ ПЭВ), добавив в камеру датчик на бытовой газ, и совместить трубопровод с генератором азота, для его подачи через трубы в каждую комнату и подавления, таким образом, возникающих загораний и взрывов бытового газа, то получим основу ЛАМС ДЗ (рис. 1).

Рисунок 1. Блок схема ЭСИ–ПЭВ с аспирационной системой и генератором азота

В качестве генератора азота, в соответствии с СП 5.13130 «Системы пожарной сигнализации и установки пожаротушения автоматические автономные», можно использовать любые источники:

40 литровые баллоны со сжатым азотом [7];
мембранные азотные установки [4];
термомагнитные сепараторы воздуха [1].

Баллонный азот широко используется в промышленности. Преимущество баллонного азота заключается в том, что в таком состоянии газ может храниться долгое время, а также перевозиться на далекие расстояния. При этом баллонный азот имеет свои специфические особенности. Прежде всего, баллонный азот отличается довольно высоким давлением, что должно непременно учитываться при его хранении и транспортировке. Баллоны должны быть новыми, целостными, не иметь повреждений, а все вентили на них должны быть исправными. Баллонный азот должен храниться и перевозиться бережно, в определенных температурных условиях, с соблюдением техники безопасности [7].

Принципом мембранной сепарации воздуха (МСВ) является кнудсеновская диффузия, в соответствии с которой компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями, в связи с чем, коэффициент разделения смеси зависит от молекулярных масс:

где и – числа молей компонентов соответственно, с молекулярными массами и .

Таким образом, основными характеристиками способа МСВ и сепаратора на его основе, как продукта, являются:

- величина селективности мембраны;

- величина проницаемости мембраны;

и - величины давлений по обе стороны мембраны;

- отношение давлений на мембране;

- перепад давления на мембране;

Т – температура процесса разделения;

- соотношение величин потоков процесса разделения.

Мембранная азотная установка (МАУ) состоит из металлического основания (рама), на которое установлено всё основное оборудование и системы (рис. 2). МАУ – эта одна из разновидностей газоразделительных систем, которая вырабатывает азот чистотой до 99,5 % из атмосферного воздуха. Использование мембранных азотных установок экономически целесообразно в том случае, если потребителю необходим азот в объёме до 1500 и чистотой не более 99,5 %.

Рисунок 2. Азотная мембранная установка

Работа азотных мембранных установок выглядит следующим образом: в воздушный компрессор поступает атмосферный воздух. Там происходит его компримирование до требуемого значения давления. Затем сжатый воздух выходит из компрессора по пневматическим сетям и направляется в системы по его дальнейшей очистки от механических примесей, капельной влаги и масла. Подготовленный сжатый воздух поступает в воздушный ресивер для сглаживания пульсаций, а затем в блок половолоконных мембран, где и происходит отделение азота [4]. МАУ срабатывает только при пожаре и выключается тогда, когда достигнуто требуемое понижение концентрации кислорода, а также не требует никаких перезарядок.

Для подавления опасных факторов пожара (ОФП) был разработан блок сепарации воздуха (БСВ), который представляет собой блок из трубопроводов, один из которых – «кислородный» (всасывающий), а второй – «азотный» (нагнетающий) с электромагнитным клапаном, который служит для подключения/отключения его к трубопроводу аспирационной системы по команде контроллера [7]. Оба трубопровода на входе в БСВ имеют запорные электромагнитные клапаны, через которые подключаются трубопроводы, идущие по стоякам здания рядом с трубами водоснабжения и водоотведения от мембранного сепаратора воздуха (МСВ), устанавливаемого в помещении технического этажа и включаемого контроллером электро-счетчика-подавителя (ЭСП), с одновременным оповещением жильцов квартиры об эвакуации, если обнаружены ОФП, причем из воздуха, высасываемого из защищаемых помещений, МСВ выделяет кислород, который выводится или в вентиляционную систему, или наружу здания, а сепарированный азот возвращается через трубопроводы аспирационной системы обратно, чем обеспечивается быстрое понижение концентрации кислорода в защищаемых помещениях до уровня, при котором горение невозможно. При этом ЭСП продолжает регистрацию ОФП, т.к., контроллер переключает вход измерительной камеры с аспирационной системы на ввод из коридора, где ЭСП установлен [1, 5, 7].