СИСТЕМА И СПОСОБЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
SYSTEM AND METHODS OF FIRE EXTINGUISHING

Система пожаротушения и способы для ее реализации применимы в ручном режиме пожаротушения и в автоматическом пожаротушении для уменьшения воздействия вредных (опасных) факторов пожарной и постпожарной обстановок на людей, для предотвращения пролива больших объемов воды.
Система и способы предназначены для защиты от пожара жилых домов, квартир, коттеджей, гостиниц, детских домов, медицинских учреждений, домов престарелых.
Опасные факторы пожара такие как: пламя, высокая температура, токсичные продукты горения, снижение содержания кислорода, дым - при определенных уровнях становятся поражающими организм человека и затрудняющими процесс эвакуации.
Интенсивные проливы воды на источник пожара и на прилегающие к нему площади могут наносить защищаемому объекту ущерб, сопоставимый с ущербом от самого пожара.
Известна спринклерная установка пожаротушения и способ эксплуатации указанной установки RU 2640476, взятые за прототип.
Реализация известного изобретения позволяет на сверхранней стадии развития пожара его обнаруживать, осуществлять малоинерционный запуск средств тушения определенной продолжительности, экономно малыми объемами воды осуществлять автоматически по заданной программе тушение, при этом оценка пожарной опасности осуществляется блоками многофакторного контроля и управления путем контроля изменений температуры и флуктуаций низкочастотного излучения, сравнением полученных данных с предварительно записанными в памяти блока многофакторного контроля априорными образами, осуществлять дальнейшую мультикритериальную обработку полученных и априорных значений, устанавливать уровни пожарной опасности, формировать сигналы пожарной опасности и управляющие команды. Причем источником получения информации о возникновение пожара служит распределенная сеть автономных блоков многофакторного контроля и управления, являющихся точечными источниками получения ограниченного объема информации о пожаре, не обладающих важными свойствами контроля таких опасных факторов пожара как: дым, наличие в атмосфере защищаемого объекта токсичных веществ (продуктов горения).
Недостатком известного изобретения следует считать отсутствие возможности контроля широкого спектра возникающих вредных (опасных) факторов пожара и сохраняющихся вредных факторов на защищаемом объекте по окончании тушения, кроме того известное изобретение не предусматривает осуществление мероприятий по ликвидации вредных факторов после тушения, которые остаются в виде дыма, вредных газов и т.п.
Кроме того, недостаточная достоверность по обнаружению очага возгорания не исключает лишний (неоправданный) пролив защищаемого объекта.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании системы пожаротушения, способной осуществлять автоматическое и ручное пожаротушение, а также способной осуществлять нейтрализацию вредных факторов во время тушения и по окончании тушения, при этом оценка пожарной опасности и наличие вредных факторов должно осуществляться по более широкому перечню факторов, чем в прототипе, причем подача огнетушащего вещества (воды) должна осуществляться избирательно и дозировано, снижая риск нанесения существенного ущерба самим тушением.
Поставленная задача решается созданием системы пожаротушения, которая состоит из центрального оборудования и оборудования, распределенного по направлениям пожаротушения, при этом центральное оборудование включает в себя резервный источник электропитания, аспирационный пожарный извещатель, модуль подачи огнетушащего вещества высокого давления с шкафом управления, при этом у распределенного оборудования на каждом из направлений пожаротушения установлено, по меньшей мере, по одному: пульту дистанционного пуска; устройству принудительного пуска, который связан с модулем релейным и с пультом дистанционного пуска; клапану с электромагнитным приводом, который работает от модуля релейного и имеет на выходе дренчерный распылитель высокого давления; заборному воздоховоду, который посредством общего воздуховода соединен с аспирационным пожарным извещателем; кроме того клапаны с электромагнитным приводом посредством трубопроводов каждого направления соединены с модулем подачи огнетушащего вещества высокого давления, причем клапаны выполнены с возможностью автоматического и ручного управления пуска огнетушащего вещества.
Система пожаротушения включает в себя дополнительно выполненные по направлениям тушения пожарные краны высокого давления, соединенные своими трубопроводами высокого давления с модулем подачи огнетушащего вещества посредством общего трубопровода высокого давления, кроме того краны снабжены своими пультами дистанционного пуска, которые связаны с шкафом управления и выполнены с возможностью ручного управления пуска огнетушащего вещества.
Система пожаротушения включает в себя аспирационный пожарный извещатель, который имеет в своем составе аспиратор с регулируемой скоростью забора газовоздушной смеси, с возможностью мультикритериального контроля, по меньшей мере, посредством трех информативных каналов: оптической плотности газовоздушной смеси, температуры, концентрации опасного газа, - с возможностью формирования извещений во внешние цепи, включая цепи управления устройств принудительного пуска и модуля подачи огнетушащего вещества высокого давления, следующих сигналов: «Дежурный режим», «Пожар 1», «Пожар 2», и команд управления: «Пуск», «Остановка пуска».
Система включает в себя модуль подачи огнетушащего вещества высокого давления, который выполнен в виде рамной конструкции, с установленными на ней: баком для хранения запаса огнетушащего вещества, с линией сброса давления вещества посредством предохранительного клапана; шкафом управления, который соединен с аспирационным пожарным извещателем, с пультами дистанционного пуска, который обеспечивает работу системы по заданному алгоритму; с линией подводящего трубопровода, соединенной с плунжерным насосом.
Система включает в себя устройство принудительного пуска, которое представляет собой коробчатый корпус прибора, с выполненным в нем батарейным отсеком, от которого запитан блок многофакторного контроля, выполненный в виде печатной платы с микроконтроллером и связанный по входам: с аспирационным пожарным извещателем, с кнопками управления, с, по меньшей мере, двумя точечными выносными сенсорами, которые установлены в защищаемом помещении (одно направление) в местах забора газовоздушной смеси на заборном воздуховоде, кроме того прибор обеспечен, по меньшей мере, тремя выходами для трансляции сигналов во внешние цепи и отдельным выходом, предназначенным для сигнальной линии, с возможностью одновременной передачи команды управления «Пуск» в шкаф управления модулем подачи огнетушащего вещества высокого давления и на пульт дистанционного пуска.
Система включает в себя пульт дистанционного пуска, который выполнен в корпусе с прозрачной откидной крышкой, с установленной внутри пульта печатной платой с кнопками «Пожар» («Пуск»), «Блокировка пуска», «Автоматический пуск», со светодиодными индикаторами режимов работы «Блокировка» и «Автоматика», с клеммами для подключения проводов, причем конструкция кнопки «Пожар» выполнена с возможностью фиксации положения при нажатии, а возврат в исходное состояние возможен при использовании ключа.
Система включает в себя корпус(ы) выносного(ых) теплового(ых) сенсора(ов), выполненный(ые) с возможностью регулирования равномерного обдува сенсора забираемым потоком газовоздушной смеси и с возможностью установки каждого корпуса перед одним воздухозаборным отверстием посредством клипсы, при этом каждый корпус имеет свое выходное отверстие и входное отверстие, снабженное закрывающей вход наклейкой, имеющей свое калиброванное отверстие, совмещенное соосно со входом.
Система включает в себя корпусы сенсоров с наклейками со своими калиброванными отверстиями, имеющими разный диаметр, размер которых определяется его увеличением по мере удаления соответствующего сенсора по своему воздухозаборному каналу от извещателя пожарного.
Способ пожаротушения предусматривает этапы выполнения автоматического контроля вредных (опасных) факторов пожара по всем направлениям пожаротушения и последующего автоматического пуска огнетушащего вещества (воды), с возможностью немедленного применения по любому направлению ручного пуска, при этом контроль вредных факторов выполнен одновременно аспирационным пожарным извещателем, с возможностью формирования пожарных сигналов во внешние цепи, и посредством обдуваемых забираемым из защищаемой зоны потоком воздуха не менее двух точечных сенсоров каждого устройства принудительного пуска, зона ответственности каждого сенсора совпадает с зоной орошения распылителя, управляемого клапаном электромагнитным, причем автоматическое открытие клапана и подача огнетушащего вещества возможны при совместном (по схеме «И») срабатывании извещателя пожарного аспирационного и устройства принудительного пуска.
Способ пожаротушения предусматривает ручной режим открытия любого пожарного крана посредством соответствующего пульта дистанционного пуска во время обследования защищаемого объекта персоналом, в случаях обнаружения пожара и(или) вредных факторов постпожарной обстановки, в том числе при обнаружении пожара по сигналам извещателя пожарного аспирационного, но до срабатывания устройств принудительного пуска.
Способ пожаротушения предусматривает срабатывание устройства принудительного пуска при регистрации вредного фактора любым из двух или более точечных сенсоров устройства (по схеме «ИЛИ»).
Способ пожаротушения предусматривает выбор сенсоров устройств принудительного пуска из следующего ряда сенсоров: оптической плотности газовоздушной среды, флуктуаций низкочастотного излучения, температуры, концентрацией кислорода, концентраций опасного газа, выбранного из следующего ряда опасных газов: окиси углерода, углекислого хлороводорода, фтороводорода, аммиака, акролеина, сернистого сероводорода.
На основе вышеизложенного можно утверждать, что предлагаемая система пожаротушения обладает более широким набором технических средств по обнаружению пожара и вредных факторов в сравнении с прототипом, что позволяет более объективно оценивать пожарную и постпожарную обстановку. Кроме того объективность оценки контролируемой среды защищаемого объекта возрастает с учетом одновременного контроля объектовым аспирационным извещателем пожарным и распределенной по направлениям тушения сетью продуваемых сенсоров устройств принудительного пуска, установленным равномерно в защищаемом помещении рядом со своим распылителем. Причем автоматическое открытие клапана с распылителем и дозированная подача в нужном месте огнетушащего вещества возможна только при совместном (по схеме «И») срабатывании извещателя пожарного аспирационного и устройства принудительного пуска, что снижает риск неоправданного пролива огнетушащего вещества, снижая риск нанесения большого ущерба защищаемому объекту. При этом у персонала в любое время возможна визуальная оценка пожарной опасности посредством извещателя аспирационного пожарного, возможна непосредственная оценка пожарной опасности и наличия вредных факторов, в том числе при обследовании постпожарной ситуации, при этом имеются средства ручного тушения и осаждения частиц дыма, вредных веществ путем дополнительного пролива защищаемого объекта мелкодисперсной водой.
Возможности примерного осуществления изобретения проиллюстрирована на фиг. 1 - фиг. 5.
Фиг. 1 - функциональная схема системы; Фиг. 2 - общий вид извещателя;
Фиг. 3 - общий вид модуля подачи огнетушащего вещества в ракурсе %;
Фиг. 4 - схема расположения основных частей устройства принудительного пуска;
Фиг. 5 - блок-схема алгоритма работы системы.
На функциональной схеме системы показан основной состав системы и связи между ее основным частями. На схеме представлен состав центрального оборудования, в составе которого выполнены: резервный источник электропитания 1, извещатель пожарный аспирационный 2, шкаф управления 3, выполненный в составе модуля подачи огнетушащего вещества высокого давления 4, линия подводящего трубопровода 5, линия воздухозабора 6, линия подачи огнетушащего вещества 7, линия электропитания 8, линия запуска модуля подачи огнетушащего вещества 9.
Периферийное оборудование распределено по направлениям пожаротушения №1,…n.На каждом направлении выполнено по одной ветви распределительной сети воздухозабора 10, по одной ветви распределительной сети автоматической подачи огнетушащего вещества для автоматического вещества 11 и по одной ветви распределительной сети подачи огнетушащего вещества для ручного пуска 12.
На каждом направлении автоматического пожаротушения выполнен пульт дистанционного пуска 13, связанный с шкафом управления и со своим устройством принудительного пуска 14, который управляет посредством модуля релейного 15, электроприводом клапана 16, на выходе которого выполнен распылитель 17, при этом клапан включен в распределительную сеть подачи огнетушащего вещества.
На направлениях пожаротушения, предназначенных для ручного управления, выполнено по пожарному крану 18, в состав каждого пожарного крана входит свой пульт дистанционного пуска 19, каждый кран соединен посредством линии запуска со шкафом управления и посредством линии подачи огнетушащего вещества с модулем подачи.
Основную роль по осуществлению контроля и управлению автоматическими средствами системы осуществляет (см. фиг. 2) извещатель пожарный аспирационный 2, выполненный в виде коробчатого корпуса 20 с воздухозаборным входом 21 и выхлопным выходом 22, с отверстиями для подключения электрических цепей 23.
Для отображения состояния и обеспечения доступа к программируемым и отображаемым параметрам во всех режимах, а также для удобства настройки во время пусконаладочных работ и эксплуатации на лицевой панели 24 установлены светоидодные индикаторы 25, графический экран 26 и клавиатура 27.
Извещатель пожарный аспирационный предназначен для защиты объектов от пожаров и управления автоматическими средствами пожаротушения. Принцип работы основан на заборе из защищаемого объекта газовоздушной смеси и взаимного корреляционного анализа сопутствующих развитию процесса факторов (концентрации угарного газа, температуры, оптической плотности газовоздушной смеси (концентрации дыма)), с формированием извещений во внешние цепи сигналов «Дежурный режим», «Пожар 1», «Пожар 2», «Пуск», «Остановка пуска», «Неисправность». Извещатель пожарный аспирационный относится к аспирационным извещателям с выбираемым классом чувствительности согласно п. 4.10.1.2 ГОСТ Р 53325-2012.
Класс чувствительности извещателя по обнаружению опасности обеспечивается взаимосвязанным (мультикритериальным) контролем трех информативных каналов -оптической плотности газовоздушной смеси (концентрации дыма), температуры, концентрации газа. Фактор оптической плотности газовоздушной смеси при формировании извещений является профилирующим фактором. Класс чувствительности по времени транспортирования обеспечивается соблюдением требований к монтажу воздухозаборного трубопровода и выбором скорости аспиратора с учетом длины воздухозаборного трубопровода.
Дополнительно реализована возможность выполнения данных действий через компьютер по интерфейсу RS-485. Формирование команд управления во внешние цепи осуществляется с помощью контактов реле, транзисторных ключей и интерфейса RS по протоколу MODBUS RTU.
Модуль подачи огнетушащего вещества 4 (см. фиг. 3) имеет несущую рамную конструкцию 24 с баком 25, предохранительный клапан 26, шкаф управления 3, вход 27 для линии подводящего трубопровода, плунжерный насос 28.
Устройство принудительного пуска распылителя огнетушащего вещества (см. фиг. 4) имеет корпус прибора 29 и четыре выносных тепловых сенсора 30 (условно показан один сенсор), с помощью которых контролирует состояние пожарной опасности в четырех, примыкающих к распылителю зонах. Каждый сенсор установлен в отдельном корпусе 31, основание которого снабжено клипсой 32, с помощью которой корпус фиксируется на ветви 10 распределительной сети воздухозабора.
Корпус 31 имеет воздухозаборное отверстие 33, выполненное в крышке корпуса, и выходное отверстие 34 в основании корпуса, которое располагается соосно с воздухозаборным отверствием 35 ветви 10, при этом отверстия сопрягаются между собой, при этом сенсор располагают между отверстиями 33 и 34.
Для обеспечения равномерного распределения обдува сенсоров, которые расположены на разных расстояниях от общего для них вентилятора аспиратора, на крышке корпуса закрепляется специальная наклейка 36 с калиброванным отверстием 37, диаметр которого соответствует удаленности сенсора от вентилятора.
Устройство принудительного пуска обнаруживает пожар путем одновременного контроля в четырех примыкающих зонах скорости нарастания температуры (дифференциальный канал) или порогового (максимального) значения температуры с помощью выносных малоинерционных тепловых сенсоров, в своих корпусах 31, устанавливаемых на трубопровод аспирационной системы, равномерно в защищаемом помещении классифицирует пожарную ситуацию по стадии ее развития уровнями опасности с выдачей во внешние цепи сигналов управления: «Дежурный режим», «Неисправность», «Пожар 1», «Пожар 2» и «Пуск».
Основным режимом работы системы является автоматический режим, резервный -ручной режим.
Заявляемые способы поясняются при помощи представленной блок - схемы алгоритма работы системы (см. фиг. 5).
В автоматическом режиме устройства принудительного пуска осуществляют обнаружение пожара в пределах зоны орошения распылителя путем одновременного контроля в четырех различных точках защищаемой зоны скорости нарастания температуры (дифференциальный канал) или порогового значения (максимального значения) температуры с помощью разнесенных малоинерционных тепловых, обдуваемых забираемым потоком сенсоров; классифицируют пожарную ситуацию по стадии ее развития уровням опасности с выдачей во внешние цепи сигналов управления «Дежурный режим», «Неисправность», «Пожар 1», «Пожар 2» (при необходимости), в том числе и выдачу управляющего сигнала на открытие электромагнитного клапана соответствующего направления пожаротушения.
Аспирационный пожарный извещатель 2 осуществляет забор из защищаемых помещений газовоздушной смеси и взаимный корреляционный анализ сопутствующих развитию процесса факторов (концентрации угарного газа, температуры, оптической плотности газовоздушной смеси (концентрации дыма).
В составе системы извещатель 2 выполняет следующие основные функции:
1) обнаружение возгорания с дальнейшим формированием извещений во внешние цепи сигналов «Дежурный режим», «Пожар 1», «Пожар 2»;
2) уменьшение инерционности выдачи сигналов тепловых сенсоров устройств принудительного пуска 14. Данная функция обеспечивается установкой его тепловых сенсоров на воздухозаборных отверстиях трубопроводов в специальных выносных корпусах с калиброванными наклейками отверстиями, с целью принудительного и равномерного по всем заборным отверстиям обдува газовоздушной смесью, забираемой из помещения по воздухозаборным трубопроводам;
3) запуск модуля 4;
4) дистанционную блокировку автоматического пуска устройств 14.
При обнаружении пожара (возгорания) в одном из защищаемых помещений извещатель 2 переходит в режим «Пожар», при этом:
- система переходит в режим «Внимание»;
- осуществляется запуск системы оповещения (при наличии);
- происходит запуск пожарного насоса модуля 4 и заполнение трубопроводов водой;
- осуществляется снятие блокировки с устройств 14.
При обнаружении пожара (возгорания) в одном из защищаемых помещений устройством 14 осуществляется открытие соответствующего электромагнитного клапана 16 и происходит подача воды на тушение по определенному направлению.
Подача воды на тушение системой происходит только при совместном (по схеме «И») срабатывание аспирационного пожарного извещателем 2 и одного устройства 14.
При визуальном обнаружении пожара до срабатывания устройств раннего обнаружения пожара, либо при обнаружении пожара извещателя 2, но до срабатывания устройства 14 предусмотрена возможность ручного запуска системы и организация тушения (по определенному направлению или через пожарный кран) посредством пультов дистанционного пуска.
При срабатывании извещателя 2 и отсутствии управляющего сигнала на электромагнитные клапаны от устройства 14, система переходит в режим «Внимание» и остается в данном режиме до возврата системы в дежурный режим, либо до срабатывания устройств 14.
Вышеописанная система пожаротушения представлена в виде дренчерной установки пожаротушения с функцией раннего обнаружения и подачи огнетушащего вещества под высоким давлением в виде тонкораспыленной воды в зону возникновения пожара с возможностью работы автоматически и с возможностью работы вручную, при этом объективный ранний контроль защищаемого объекта обеспечивает совместная работа по заданному алгоритму объектового аспирационного пожарного извещателя со своими тремя информативными каналами и распределенной сети устройств принудительного пуска с своими четырьмя обдуваемыми забираемым из защищаемой зоны потоком контролируемой газовоздушной среды, делая их малоинерционными и более чувствительными.
Кроме того дозированная подача воды может быть осуществлена автоматически к очагу возгорания только при одновременном срабатывании объектового извещателя и одного из устройств принудительного пуска, что в значительной мере предотвращает случайный пуск воды и напрасный пролив помещения.
Дополнительно система оснащена техническими средствами, которые позволяют осуществлять контроль защищаемого помещения персоналом и выполнять избирательно тушение либо устранение вредных факторов, в том числе, и в постпожарной обстановке вручную.
Оригинальным решением представлено регулирование потока воздухозабора посредством использования для сенсоров наклеек с калиброванными отверстиями, диаметр которых увеличивается по мере удаления от вентилятора аспиратора.
С учетом требований ГОСТ 12.1.004-91. «Пожарная безопасность. Общие требования, ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов. Общие требования. Методы контроля» предложено использование более полного по сравнению с прототипом, набора разных сенсоров по обнаружению опасных факторов пожара.
На основе вышеизложенного можно считать достижение технического результата выполненным.