СПОСОБ ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ И КВАРТИР С ПОМОЩЬЮ СПЛИТ-СИСТЕМ
METHOD FOR FIRE AND EXPLOSION PROTECTION OF INDIVIDUAL HOUSES AND APARTMENTS USING SPLIT SYSTEMS

Предлагаемое изобретение относится к области газоснабжения, вентиляции, кондиционирования и пожарной безопасности квартир в многоэтажных зданиях и индивидуальных жилых домах, а также к взрывобезопасности газовых приборов и сетей в них.
Согласно статистическим данным ВНИИ противопожарной обороны МЧС России, ежегодно около 70% пожаров происходит в жилом секторе страны [1]:
в 1-2 этажных зданиях – до 125 тыс. пожаров и до 10 тыс. погибших,
в 3-5 этажных зданиях – около 20 тыс. пожаров и около 2 тыс. погибших,
в 6-9 этажных зданиях – около 16 тыс. пожаров и до 1 тыс. погибших,
в 10-25 этажных зданиях – около 10 тыс. пожаров и около 500 погибших,
в зданиях более 25 этажей – около 30 пожаров и до 10 погибших.
Если ввести понятие «вероятности гибели от этажности здания», т.е. отношения числа погибших к этажности, то в многоэтажных зданиях она в 4,16 раза выше, чем 1-2 этажных. И это несмотря на то, что в зданиях выше 10 этажей предусмотрены капитальные противопожарные меры (незадымляемые лестничные клетки и т.д.).
-6
Сегодня практически в каждом жилом доме или квартире используются сплит-системы, которые создают комфортные условия пребывания в помещениях, где установлен внутренний блок. Исследования показали, что все применяемые в России сплит-системы производятся за рубежом и не выдерживают требований ГОСТ 12.1-004 о вероятности пожара от них не выше, чем 10 в течение срока его эксплуатации [2-4].
Известны многие способы и устройства обнаружения опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), реализующие эти способы:
Дымовые – ионизационные и оптические [5];
Тепловые – пороговые и аналоговые [6];
Пламенные – оптические [6,7] и на основе использования ультрафиолетового [8] или инфракрасного излучения [9];
Газовые – на продукты горения [10], включая селективные линейные пожарные извещатели [11].
Наиболее эффективным из них является устройства, сочетающие в себе фотоэлектрические и тепловые чувствительные элементы. Подобные типы мультидатчиков применяются уже длительное время, используя очень простую систему принятия решения "или-или", когда сигнал подается, в случае срабатывания фотоэлектрического или теплового датчиков [12].
Однако все перечисленные способы и извещатели обладают существенным недостатком - большой инерционностью, т.к. обнаруживают ОФПВ, когда «они дойдут» до чувствительного элемента. А в связи с тем, что извещатели, как правило, устанавливаются на потолках, то «приход к ним» дыма, газа или температуры составляет от нескольких единиц до десятков минут [11]. Поэтому для раннего обнаружения опасных факторов пожара был изобретен аспирационный способ и система его реализующая, обычно называемые «проточными», сущность которых заключалась в том, что использовались те же датчики, но устанавливались они в камере на трубопроводе с отверстиями, через которые «прокачивался» воздух защищаемых помещений. И если возникали ОФПВ, то они «втягивались в датчики» и обнаруживались быстрее на порядок [12,13].
В то же время, как свидетельствует статистика, в последние годы участились случаи утечки и взрывов бытового газа и пожаров от них, в связи с чем, возникла идея не только повысить собственную безопасность сплит-систем до уровня ГОСТ 12.1.004 с помощью модулей термоэлектронной защиты [2,14], т.к. практически все импортные электробытовые приборы не удовлетворяют отечественному стандарту [12,14], но и «превратить» сплит-системы в быстродействующие пожаро-взрыво-извещатели, путем установки в них пожарных извещателей и датчиков на утечку бытового газа, а также сопряжением с газовым счетчиком «Гранд- SPI», имеющим электромагнитный клапан и датчик утечки газа, с GSM-модулем и разъемом подключения к компьютеру, как для съема данных потребления газа, так и для управления перекрытием газового ввода электромагнитным клапаном [15], т.к. сплит-системы постоянно «прокачивают» через внутренний блок воздух помещения, где этот блок установлен, практически так, как это делают самые быстрые аспирационные пожарные извещатели [13].
Как следует из проведенных исследований [2-4], такая модель сплит-системы-пожарного извещателя (ССПИ) была создана, и включала в себя, во-первых, защиту самого прибора от пожароопасных отказов, путем контроля температур элементов внешнего и внутреннего блоков способом термозондирования, реализуемого  модулями термоэлектронной защиты, которые отключают блоки от электросети в случае возникновения пожароопасного отказа в них, во-вторых, установку автономного дымового пожарного извещателя во внутреннем блоке и подключение его к контроллеру ССПИ, в-третьих,  установку GSM-модема в пульте управления или во внутреннем блоке с соответствующим аппаратно-программным сопряжением с контроллером ССПИ [4].
Было доказано, что в этом случае, при небольшом снижении технических ресурсов блоков сплит-системы,  их  пожаробезопасные  ресурсы увеличивались на порядок и становились соизмеримыми с их техническими ресурсами. Так для внутреннего блока было получено снижение технического ресурса до 10 лет, а увеличение пожаробезопасного ресурса до 50 лет. Для внешнего блока технический ресурс уменьшился до 7,5 лет, а пожаробезопасный ресурс увеличился до 2,5 лет [3].
Применение газового счетчика с электромагнитным клапаном и датчиком утечки газа, позволяет снизить вероятность взрывов и/или пожаров от газовых приборов потребителя. Однако они не смогут защитить от взрыва при утечке бытового газа извне (внешнего газопровода, соседней квартиры и т.д.). Только применение установок газового пожаротушения, которые понижают концентрацию кислорода, удаляя его из защищаемых помещений, например, мембранные сепараторы воздуха (МСВ) или термомагнитные сепараторы воздуха (ТМСВ), могут осуществить подавление обнаруженных ОФПВ в жилом секторе [16,17].
Наиболее близким техническим решением является модель сплит-системы-пожаро-взрыво-извещателя [18], в обоих блоках которой осуществляется термозондирование модулями термоэлектронной защиты их тепловых режимов, с целью обнаружения пожароопасных отказов и отключения блоков от электросети, для предотвращения их загораний, а на входе внутреннего блока расположены датчики (дымовой, тепловой, бытового газа и оксида углерода), обнаруживающие ОФПВ в засасываемом в блок воздухе, после чего контроллер включает в этом случае звуковой сигнал тревоги и ТМСВ, который из прокачиваемого воздуха отделяет и выбрасывает кислород через дренажный канал в атмосферу, а возвращает в защищаемое помещение оставшиеся инертные газы (азот, углекислый газ и др.), чем предотвращает пожар и/или взрыв, за счет понижения концентрации кислорода до уровня, при котором горение и взрыв невозможны, оповещая при этом через GSM-радиомодем соответствующие аварийные службы (пожарную охрану или газоаварийную службу), а также управляющую компанию и владельца.
Однако моделирование газовых потоков при различных режимах  работы модифицированной таким образом сплит-системы показал, что данный способ не выполняет в полном объеме пожаро-взрыво-защиту квартиры в многоквартирном жилом здании или индивидуальном жилом доме, по следующим причинам:
во-первых, одним внутренним блоком, который устанавливается в жилой комнате, невозможно осуществить раннее обнаружение ОФПВ при утечке бытового газа в помещении, например, на кухне, где установлены газовые приборы (печка, колонка и др.);
во-вторых, без отключения электроснабжения квартиры или индивидуального дома в момент обнаружения ОФПВ, невозможно гарантировать, что от искры в электроустановочных изделиях (например, искры в розетке при автоматическом включении/выключении компрессора холодильника и т.д.) взрыв при утечке бытового газа не произойдет;
в-третьих, расположенный в жилой комнате внутренний блок, в котором установлен ТМСВ, не может понизить концентрацию кислорода во всех остальных помещениях квартиры/индивидуального дома, в частности в помещении, где установлены газовые приборы,  до уровня, при котором взрыв или распространение огня становятся невозможными.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение пожаро-взрыво-защиты квартир в многоквартирных жилых зданиях или индивидуальных жилых домов с помощью мульти сплит-систем.
Решение поставленной задачи достигается тем, что разработан способ пожаровзрывозащиты индивидуальных жилых домов и квартир с помощью сплит-системы заключающийся в том, что, для обеспечения собственной пожарной безопасности сплит-систем, осуществляется контроль температур элементов внешнего и внутреннего блоков встраиваемыми модулями термоэлектронной защиты, которые отключают блоки от электросети в случае возникновения пожароопасного отказа в них, а для раннего обнаружения опасных факторов пожара и/или взрыва и их гарантированного подавления в помещении, где установлен внутренний блок, в него устанавливаются, по меньшей мере, четыре датчика (тепловой, дымовой, бытового газа и окиси углерода), термомагнитный сепаратор воздуха и GSM-радиомодем, которые подключаются к контроллеру внутреннего блока, обеспечивающему управление обнаружением и подавлением опасных факторов пожара и/или взрыва, с соответствующим оповещением жильцов и соответствующей аварийной службы (газоаварийной, пожарной),  используется мульти-сплит-система с выносным симисторным модулем, отключающим электроснабжение дома/квартиры по команде контроллеров внутренних блоков, каждый из которых дополняется аккумулятором аварийного питания и блоком зарядки, для их функционирования при отсутствии электроэнергии, при этом один из внутренних блоков мульти-сплит-системы размещается в помещении, где эксплуатируются газовые приборы и назначается при наладке «ведущим блоком», а на трубе газового ввода устанавливается газовый счетчик со встроенным датчиком утечки газа и электромагнитным клапаном, перекрывающим газоснабжение по его сигналу, который сопрягается с контроллером внутреннего блока, и также может перекрывать газоснабжение по сигналу контроллера внутреннего блока, и при обнаружении опасных факторов пожара и/или взрыва, в т.ч. по сигналам других внутренних блоков, отключает электроснабжение квартиры/индивидуального дома через симисторный модуль, и, переходя на питание от аккумулятора, включает ТМСВ, удаляя кислород из защищаемого помещения через дренажный канал наружу, и предотвращая, тем самым, взрыв от утечки бытового газа и/или распространение огня, а остальные внутренние блоки мульти сплит-системы, размещаемые в других помещениях квартиры/индивидуального дома, и соединяемые сигнальным проводом с «ведущим блоком», аналогично обнаруживают и подавляют ОФПВ в помещениях, где они установлены, передавая сигнал на отключение газоснабжения и/или энергоснабжения «ведущему блоку», при этом пульты управления внутренними блоками мульти-сплит-системы дополняются функцией (кнопкой) «сброс оповещения», т.к. контроллеры внутренних блоков с GSM-радиомодемами реализуют следующие типы тревожных сигналов и алгоритмы их функционирования:
- звуковые и/или речевые, и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения внутреннего блока (утечка бытового газа, отключение электроэнергии, загорание, эвакуация), которые можно отключить кнопкой «сброс оповещения» на пульте управления, если кто-то из лиц, находящихся в защищаемых помещениях смог принять меры по ликвидации ОФПВ, при этом SMS-сообщение владельцу и управляющей компании будет отправлено в обязательном порядке через GSM-радиомодем;
- звуковые и/или речевые, и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения внутреннего блока и передачу SMS-сообщения через GSM-радиомодем с сохранением квитанции его доставки в памяти, при отсутствии «сброса оповещения» (отсутствия лиц в защищаемых помещениях или недостаточностью принятых мер после первого «сброса»), при утечке бытового газа - в газоаварийную службу, а при пожаре – в пожарную охрану, а также в управляющую компанию и владельцу.
Таким образом, в отличие от известных аспирационных систем автоматической пожарной сигнализации и автоматических установок газового пожаротушения с ограниченным запасом огнетушащих составов (азота, углекислого газа и т.д.), требующих прокладки в защищаемых помещениях соответствующих трубопроводов с отверстиями, способ пожаровзрывозащиты индивидуальных жилых домов и квартир с помощью мульти-сплит-систем осуществляет раннее обнаружение ОФПВ аналогичными датчиками, установленными во внутренних блоках, через которые прокачивается воздух помещений, где они размещены, для выполнения функций вентиляции и кондиционирования. При этом, вместо ограниченного запаса огнетушащего состава во внутренних блоках мульти-сплит-систем устанавливаются ТМСВ, которые, включаясь при обнаружении ОФПВ, отделяют с помощью магнитного поля кислород (парамагнетик) и выводят его через дренажную трубу наружу, возвращая в защищаемые помещения оставшиеся газы (диамагнетики), являющиеся инертным огнетушащим составом (азот, углекислый газ и т.д.), резко снижая концентрацию кислорода, предотвращая, тем самым, взрыв от утечки бытового газа и/или подавляя загорание, отключая газоснабжение и электроснабжение квартиры/индивидуального жилого дома, до прибытия аварийных служб (газоаварийной, пожарной), которые вызываются с помощью GSM-модема.
Предлагаемый способ позволяет реализовать его внедрение не только в в сплит-системах жилого сектора [3,4], но и в сплит-системах, устанавливаемых на объектах торговли, агропромышленного комплекса, здравоохранения, образования, науки и культуры  [18].
Литература
1. Мешалкин Е.А. Пожарная безопасность жилых зданий/Системы безопасности, 2013, № 1, с.106-109.
2. Кулягин И.А. Модель интеллектуализации сплит-систем для обеспечения пожарной безопасности //Международный студенческий научный вестник – 2017.- № 5-1, с. 120-122.
3. Кулягин И.А. Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем) //Электроника и электротехника.- 2018.- № 1, с.19-26; DOI: 10.7256/2453-8884.2018.1.25832.
4. Кулягин И.А., Белозеров В.В. Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем // Электроника и электротехника. — 2018. - № 3. - С.59-65. DOI: 10.7256/2453-8884.2018.3.27744.
5. Шаровар Ф.И. Принципы построения устройств  и систем автоматической пожарной сигнализации. - М.:Стройиздат,1983. -335с.
6. Членов А.Н. Автоматические пожарные извещатели. - М.: НИЦ "Охрана" ВНИИПО МВД России, 1997.-51с.
7. Вицинский С.А., Нилов О.М. Устройство обнаружения возгорания в пневмотранспорте - Патент SU на изобретение № 1795894 от 24.06.91.
8. Родионов И.Д., Калинин А.П., Родионов А.И. Способ и устройство оптической локации с помощью сенсора ультрафиолетового излучения - Патент РФ на изобретение № 2433424 от 30.10.2009.
9. Попов Е.А., Емельянов Ю.М., Рахманов Е.В., Сапрыкин В.В., Зайцев А.В. Извещатель пламени - патент РФ на изобретение № 2398609 от 29.08.2006.
10. Рожин В.В., Халикова Г.А., Щеглова М.М. Пожарный извещатель - Патент РФ на изобретение № 2336573 от 14.12.2006.
11. Щипицин С. Тенденции развития пожарных извещателей //Безопасность.Достоверность.Информация.-2004, №3(54), с.38-43.
12. Белозеров В.В., Олейников С.Н. Радиоизвещатели техносферной опасности и её навигации с Интернет-системой их функционирования //Фундаментальные исследования.- 2013. - № 10. С. 2843-2853.
13. Рекомендации по применению аспирационных дымовых извещателей VESDA /части 1,2 и 3- М.: ВНИИПО МЧС России, 2003.
14. ГОСТ 12.1.004 Пожарная безопасность. Общие требования – М: Изд.стандартов, 1992. -75с.
15. Счетчики газа Гранд–SPI /Руководство по эксплуатации:ТУАС.407299.002 РЭ – Ростов н/Д: ООО «Турбулентность Дон», 2015. – 24с.
16. Ворошилов И.В., Мальцев Г.И., Кошаков А.Ю. Генератор азота - патент РФ на изобретение № 2450857 от 24.08.2010.
17. Белозеров В.В., Босый С.И., Видецких Ю.А., Новакович А.А., Пирогов М.Г., Толмачев Г.Н. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления - Патент РФ на изобретение № 2428242 от 10.09.2011.
18. Белозеров В.В., Кулягин И.А. Модель сплит системы пожаро-взрыво-извещателя //Инновации и инжиниринг в формировании инвестиционной привлекательности региона: сборник научных трудов II Открытого международного научно-практического форума – Ростов н/Д: НП "Единый региональный центр инновационного развития Ростовской области"; Донской государственный технический университет; Южный федеральный университет. 2017. С. 356-361.