СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА ОТ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
METHOD OF PROTECTION OBJECT FROM FIRE HAZARD

Изобретение относится к области пожаротушения, точнее, к бесконтактным способам защиты объекта от пожарной опасности и/или пожаротушения посредством генерируемого электрического поля, предназначен преимущественно для использования на важных стратегических, энергетических и т.п. объектах, а также для предотвращения возгорания и тушения пожара в жилых домах и прочих зданиях и сооружениях, в т.ч. на производственных предприятиях.
Известны традиционно используемые контактные способы защиты различных объектов от пожарной опасности, основанные на размещении внутри охраняемых объектов датчиков контроля возникновения пожарной опасности (задымления, открытого пламени и т.д.) и включении при срабатывании датчиков систем распыления огнеподавляющих веществ: порошковых, пенных, газообразных или какого-либо другого типа (к примеру, RU 2368409, 2009 г.). Этим способам присущ общий для них недостаток, заключающийся в том, что материальный урон от контакта огнеподавляющих средств с имуществом объекта превышает зачастую урон от возгорания.
Известен также более щадящий (без использования огнеподавляющих средств) способ бесконтактного пожаротушения, основанный на воздействии на факел пламени генерируемым высоковольтным электрическим полем и осуществляемый с помощью мобильной пожарной установки, содержащей средство передвижения, источник электроэнергии, преобразователь постоянного напряжения, накопитель - высоковольтный конденсатор - и устройство подачи положительно заряженного электрода в зону пламени, плазма которого выполняет роль отрицательно заряженного электрода (RU 69754, 2006 г.).
Недостаток такого способа состоит в низкой эффективности пожаротушения, обусловленной вероятностью способствующих разрастанию пожара временных потерь, затрачиваемых на доставку используемой установки к месту возгорания и на инсталляцию установки для осуществления процесса пожаротушения. К тому же, как очевидно, из-за используемого мобильного типа установки этот способ непригоден для обеспечения превентивной защиты объекта от пожарной опасности.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого способа является способ защиты объекта от пожаротушения, реализуемый с помощью размещаемой в/на объекте автоматической стационарной системы пожаротушения, содержащей управляющий блок, распределенные по периметру или объему объекта средства регистрации возгорания и узел либо комплекс узлов генерации рабочего электрического поля с преобразователем напряжения и двумя разноименно заряженными электродами каждый, при котором систему подключают к источнику электропитания, приводят в состояние ожидания пожарной опасности и ведут постоянный мониторинг безопасности объекта, а при срабатывании средств регистрации возгорания в автоматическом режиме получают информацию о месторасположении и объеме возгорания, после чего на электроды соответствующего узла или группы узлов, находящихся по месту возгорания, подают высоковольтное напряжение, генерируют рабочее электрическое поле и воздействуют им на факел пламени до полного его исчезновения (EP 0436487 A1, 02.01.91 г.).
В прототипе генерируемым рабочим электрическим полем воздействуют только на основание факела пламени, а не на весь факел пламени полностью, что приводит к некоторому снижению эффективности гашения пламени, поскольку реакция горения охватывает весь объем пламени, поэтому в нем для повышения эффективности тушения дополнительно вводят внутрь пламени огнегасящее вещество, что удорожает и усложняет процесс. К тому же в прототипе не предусмотрено технологическое регулирование величины подаваемого на электроды высоковольтного напряжения в зависимости, например, от межэлектродного промежутка, что способствовало бы рациональному расходу электропитания.
Задача, реализуемая изобретением, направлена на разработку такого эффективного способа превентивной защиты различных объектов от опасности пожара, который исключал бы вероятность материального ущерба как от самого возгорания, так и от последствий еготушения.
Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в повышении технической и экономической эффективности процесса обнаружения и тушения возгорания.
Для достижения технического результата в способе защиты объекта от пожарной опасности с помощью автоматической стационарной системы пожаротушения, содержащей управляющий блок, средства регистрации возгорания и узел генерации рабочего электрического поля с преобразователем напряжения и двумя разноименно заряженными электродами либо группу таких узлов, при котором систему подключают к источнику электропитания, приводят в состояние ожидания пожарной опасности и ведут постоянный мониторинг безопасности, а при регистрации возгорания в автоматическом режиме получают информацию о месте и объеме возгорания, после чего на электроды соответствующего узла или группы узлов, находящихся по месту возгорания, подают высоковольтное напряжение, генерируют рабочее электрическое поле и воздействуют им на факел пламени до полного его исчезновения, согласно изобретению процесс ведут с помощью системы, выполненной с возможностью технологического регулирования подаваемого на электроды высоковольтного напряжения, размещают ее в потенциально наиболее пожароопасных зонах защищаемого объекта, осуществляют постоянный мониторинг безопасности указанных зон и при этом разноименные электроды используемых узлов генерации рабочего электрического поля системы располагают в двух противолежащих или в двух примыкающих друг к другу плоскостях упомянутых зон охраняемого объекта, причем форму электродов и технологический промежуток h между ними устанавливают исходя из условия получения посредством генерируемого ими поля/полей электромагнитного экрана, воздействующего одновременно на весь объем пламени, а величину подаваемого на электроды высоковольтного напряжения выбирают из интервала его значений, соответствующего наиболее эффективному электроподавлению факела пламени, который определяют для конкретной величины межэлектродного технологического промежутка h, например, в соответствии с экспоненциальным законом распределения напряженности электрического поля.
Дополнительное отличие способа заключается в том, что отрицательно заряженный электрод размещают в/под нижней плоскости, а положительно заряженный электрод - в верхней или боковой плоскости упомянутых зон объекта.
Техническая эффективность предлагаемого способа достигается благодаря своевременному в автоматическом режиме обнаружению факта возгорания, установлению его месторасположения и объема и обеспечению генерации рабочего электрического поля (полей), воздействующего сразу на весь объем факела пламени возгорания, поскольку этим обеспечивается надежное и в короткий временной промежуток подавление пламени возгорание и не допускается разрастания пожарной ситуации в охраняемом объекте, что особенно необходимо для осуществления защиты от пожара объектов, например, с легковоспламеняемым содержимым, стратегических объектов, где по условиям эксплуатации недопустимо даже незначительное задымление. Достижению этого же эффекта способствуют предлагаемые изобретением параметры размещения электродов узлов генерации рабочего электрического поля, выбора формы электродов и межэлектродного промежутка такими, что генерируемое ими рабочее поле (поля) создает электромагнитный экран, перекрывающий объем пламени по всем параметрам. К тому же варьирование размещения электродов, их формы и межэлектродного промежутка h позволяет расширить номенклатурный диапазон используемых установок, сделать их более универсальными, уменьшить затраты на их изготовление, что в совокупности с возможностью технологического регулирования подаваемого на электроды высоковольтного напряжения в установленной закономерности обеспечит экономическую эффективность способа.
Другими словами, сущность предлагаемого способа заключается в обеспечении защиты объекта от пожарной опасности путем создания по информации от средств регистрации в автоматическом режиме электромагнитного защитного экрана в месте обнаружения задымления и/или пламени, который подавляет реакцию горения, тем самым гасит источник возгорания еще до возникновения пожара на охраняемом объекте и, что немаловажно, без использования расходных материалов, удорожающих процесс.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 и 2 представлены примеры осуществления способа при различных вариантах размещения разноименных электродов используемых узлов генерации рабочего электрического поля; на фиг.3 - схема, иллюстрирующая характер зависимости напряженности рабочего электрического поля от величины межэлектродного промежутка и подаваемого на электроды высоковольтного напряжения.
Предлагаемый способ защиты объекта от пожарной опасности реализуется с помощью автоматической стационарной системы пожаротушения, содержащей управляющий блок, средства регистрации возгорания (датчики пожарной сигнализации, такие как дымовые, тепловые, датчики пламени и т.п.) и узел генерации рабочего электрического поля с регулируемым преобразователем напряжения и двумя подключенными к нему разноименно заряженными электродами либо комплекс таких узлов, разнесенных в предварительно определенных наиболее пожароопасных зонах охраняемого объекта. Например, если охраняемым объектом является помещение, в частности жилое, такими зонами могут быть определены не только объем самого помещения, но и периметр имеющихся в нем окон, дверей, проемов. Размещение узлов генерации рабочего электрического поля в проемах окон и/или дверей обеспечивает защиту внутреннего объема помещения от пламени, возникшего снаружи помещения.
Разноименные электроды в каждом из узлов генерации размещают друг над другом либо в двух противолежащих плоскостях зоны, например в верхней и нижней плоскостях (фиг.1), либо в двух примыкающих друг к другу плоскостях: нижней и боковой (фиг.2). При этом отрицательно заряженный электрод всегда размещают внизу - под основанием предполагаемого факела пламени или на уровне его, чем обеспечивают конструктивно упрощенную установку этого электрода и более полный охват факела пламени электрополем.
Форму электродов и промежуток h между ними выбирают в зависимости от характера и назначения объекта, конфигурации наиболее опасных зон такими, чтобы посредством генерируемых ими поля/полей создать электромагнитный экран, воздействующий одновременно на весь объем пламени возникнувшего возгорания.
Систему подсоединяют к источнику электропитания, приводят ее в автоматический режим ожидания пожарной опасности включением средств контроля и регистрации возгорания, например датчиков пламени/дыма, с помощью которых осуществляют постоянный мониторинг безопасности зон, определенных как наиболее пожароопасные.
В случае возникновения возгорания и обнаружения датчиками задымления/пламени с блока управления управляющий сигнал подают на узлы генерации рабочего электрического поля и по заданному алгоритму блока управления повышают напряжение с помощью регулируемого высоковольтного преобразователя до определенной технологической величины, которую выбирают из интервала его значений, соответствующего наиболее эффективному электроподавлению факела пламени. Этот интервал определяют для конкретно установленной величины межэлектродного технологического промежутка h в соответствии с экспоненциальным законом распределения напряженности электрического поля (фиг.3) или каким-либо другим целесообразным методом.
Подачей требуемого технологического высоковольтного напряжения на электроды генерируют электрическое поле или комплекс полей, образующих - в рамках объема охраняемого объекта или отдельных его зон - электромагнитный экран, полностью охватывающий контур факела пламени и воздействующий сразу на весь его объем. Процесс тушения основан на физическом эффекте отклонения факела пламени к одному из разноименных высоковольтных потенциалов внешнего электрического поля положительному. Прекращение процесса горения происходит за счет нарушения условий протекания цепных реакций физико-химического деления заряженных радикалов воспламененных углеводородных веществ в ядре пламени.
По изобретению были проведены опытные лабораторные испытания, показавшие работоспособность и эффективность способа. Следует отметить, что в ходе испытаний в процессе тушения пламени также пропадал полностью дым, являющийся продуктом неполного сгорания углеводородных веществ.
Предлагаемый способ защиты объекта от пожарной опасности способен предупредить пожар на стадии возгорания или обеспечить высокую скорость тушения; пригоден для различных объектов, в т.ч. и для предотвращения и/или тушения возгораний в помещениях жилых домов, на предприятиях и прочих сооружениях; в сравнении с традиционными контактными способами пожаротушения позволяет свести к минимуму вероятность материального ущерба.