Статьи

К списку статей

Анализ эффективности применения тепловых многоточечных пожарных извещателей

В статье на основе общепринятой модели описания пожара анализируется обнаруживающая способность многоточечного дифференциального теплового извещателя суммирующего типа. Определены выражения для расчета времени срабатывания извещателя в зависимости от мощности очага пожара, высоты помещения и чувствительности датчика извещателя. Результаты расчета сравниваются с экспериментальными данными.

Основным требованием к системам автоматического обнаружения пожаров является определение загораний на ранней стадии их возникновения. Особенно это актуально в системах автоматического пожаротушения взрывоопасных производств.

Ввиду значительного рассеяния тепловой энергии источника пожара на больших высотах его обнаружение на начальной стадии при помощи точечных тепловых извещателей весьма проблематично. В работе [1] было показано, что наиболее перспективным при защите промышленных объектов является применение многоточечных тепловых извещателей суммирующего типа. Датчик такого извещателя состоит из чувствительных элементов (термопар), равномерно распределенных на длинном витом проводе. Термо-э.д.с., возникающие при воздействии на термопары тепловых потоков, суммируются на концах провода и преобразуются в специальном электронном блоке в сигнал тревоги. Если провод с термопарами равномерно разместить по всей площади потолка защищаемого помещения, то за счет сканирования тепловых потоков в помещении обеспечивается быстрое обнаружение загораний. Результаты огневых испытаний показали, что время срабатывания многоточечных извещателей мало зависит от высоты защищаемых помещений и составляет несколько десятков секунд вплоть до высоты Н = 20 м [4]. Однако отсутствие аналитического описания работы многоточечных извещателей создает определенные трудности при проектировании систем пожарной сигнализации с использованием этих извещателей.

В данной статье на основе известных формальных описаний динамики пожара, результатов моделирования и экспериментальных исследований анализируется эффективность применения теплового многоточечного дифференциального извещателя с термопарными чувствительными элементами.

Основным выражением, описывающим работу многоточечных извещателей, является уравнение [1]:
(1), где

- термо-э.д.с. на выходе i -ой термопары, находящейся под воздействием теплового потока;
Е - пороговое значение термо-э.д.с. на выходе датчика, при котором извеща-тель выдает сигнал тревоги;
N - количество термопар датчика, находящихся под воздействием теплового потока.
Для анализа эффективности применения датчика необходимо определить зависимость N и от мощности источника загорания Q [кВт] и от высоты Н [м] защищаемого помещения.
На начальной стадии развития пожара математическая модель простого факела, формируемого восходящими потоками, основана на точечном источнике пожара [3], который изображен на рис. 1.

Ввиду малой инерционности термопар, можно принять, что воздействие на датчик происходит в момент подхода восходящего потока теплого воздуха к потолку, а зону воздействия на датчик ограничить проекцией конуса факела на потолок радиусом R. Данное предположение подтверждается результатами эксперимента, которые свидетельствуют о том, что срабатывание многоточечного извещателя происходит за время не более 50 с с момента начала загорания очага пожара [4], а заметный рост температуры воздуха под потолком начинается лишь через 60-70 с [2].
Полагая, что через проекцию конуса проходит одна линия датчика, можно определить количество термопар, подвергающихся воздействию теплового потока:
(2), где

- шаг установки термопар, м;
α - угол между осью источника и внешней границей конуса восходящего потока.
В известных моделях пожаров α принимают равным 15°. При = 0,5м получим N = 1,1 Н штук термопар подвергаются нагреву на начальной стадии пожара.
Напряжение на выходе термопары пропорционально перепаду температуры. , который действует на термопару, где Тmax - температура восходящего потока; Т0 - температура окружающей среды [5]. Для определения ΔT под потолком помещения используют следующие выражения [3]:
Графики функций (3) и (4), описывающих распределение температуры под потолком помещения высотой Н с точечным очагом пожара, находящимся на достаточно большом расстоянии от стен, приведен на рис. 2.

Усредняя значение температуры ΔT2 на участке ΔR = R2 - R1 и подставляя (3), (4) в выражение (1), получим:
(5); где
N1, N2 - количество термопар, на которые воздействуют соответственно скачки температур ΔT1 и ΔT2;
а - коэффициент чувствительности термопары [В/град.К°].
Подставляя в (5) значения N1, N2, окончательно получим:
(6)

В качестве наиболее распространенной модели развития очага пожара во времени t принимается квадратичная зависимость [2]:
(7); где

β - интенсивность развития пожара [кВт/с2];
t - текущее время в с. Подставляя (7) в (6), можно расcчитать время срабатывания многоточечного извещателя в помещении высотой Н, исходя из заданной интенсивности β пожара. Рассмотрим случай возгорания пожара с интенсивностью развития β = 0,02 кВт/с2.
Через время t=100 с мощность пожара составит 200 кВт, а скачок температуры ΔT на высоте 20 м будет не более 2 оК [2]. При Е = 0,003 В, а = 0,00002 В (данные для извещателя ИП 102-2х2) расчетное время срабатывания многоточечного извещателя в помещении высотой Н = 20 м составит t = 41,6 с. При этом количество термопар, на которые воздействует скачок температуры, равно 22 шт.
В результате экспериментальных исследований [4] при сжигании в качестве очага пожара 1 л гептана срабатывание извещателя наступило через 38 с, а при сжигании 1 л бензина А-76 - через 29 с. Однако при этом количество термопар, оказавшихся в зоне нагрева, составило приблизительно 50 шт. Сравнительный анализ результатов расчета и эксперимента показывает, что формула (6) может служить для оценки верхней границы времени срабатывания многоточечного теплового извещателя.
Применяя выражение (6), можно показать, что для многоточечных тепловых извещателей время срабатывания слабо зависит от высоты защищаемого помещения. Так, например, уменьшение высоты Н в 2 раза приводит к уменьшению времени срабатывания извещателя всего на 30%. Однако учитывая, что при монтаже многоточечных извещателей на реальных объектах, его датчик распределяется равномерно по всей площади потолка защищаемого помещения с шагом ΔL= 6 м можно показать, что на больших высотах тепловым потоком будет охвачено несколько линий датчика извещателя (см. рис. 3) и количество нагретых термопар будет больше, чем дает выражение (2). Соответственно, с ростом высоты Н расчетное время срабатывания извещателя будут расти еще медленнее, чем дают выражения (7) и (6). Может наблюдаться даже обратный эффект - уменьшение времени срабатывания при увеличении высоты защищаемого помещения.

Используя выражение (6), а также простейшие геометрические расчеты, можно определить максимальную величину ΔL для заданного времени t срабатывания многоточечного извещателя в помещении высотой Н.

Выводы Проведенный анализ эффективности применения многоточечных тепловых извещателей суммирующего типа показал:
1. Многоточечные пожарные извещатели срабатывают на начальной стадии возгорания при подходе потока теплого воздуха от очага пожара к месту установки датчика извещателя. Время срабатывания составляет несколько десятков секунд от начала возгорания;
2. С ростом высоты защищаемого помещения время срабатывания извещателя изменяется незначительно и может быть уменьшено за счет уменьшения шага ΔL прокладки датчика извещателя;
3. Результаты расчета верхней границы времени срабатывания извещателя на основе полученных выражений достаточно близки к экспериментальным данным и могут быть использованы при разработке проектов с применением многоточечных пожарных извещателей.
4. Результаты анализа и экспериментальных исследований показали возможность применения многоточечных тепловых пожарных извещателей суммирующего типа для обнаружения пожаров на начальной стадии в помещениях высотой более 9 м.


Еще статьи по теме "Пожарные извещатели"
ОПС: Расстановка пожарных извещателей: проблемные случаи
Однокомпонентные линейные дымовые извещатели Рекомендации по установке и тестированию
Оценка эффективности пожарных извещателей пламени
Тенденции развития пожарных извещателей.
Пожарные извещатели: задачи и оценка выбора.
Развитие неадресных пожарных извещателей.
Универсальные извещатели для охраны любых периметров
Тестирование пожарных извещателей
Самодиагностика извещателей? Все не так просто!
Самодиагностика извещателей
ОПС: Мультисенсорные пожарные извещатели
Они такие разные — ручные извещатели !
Огневые испытания извещателей: не все так просто
О некоторых ненормируемых параметрах дымовых оптических извещателей
Новейшее поколение ручных пожарных извещателей
На что обращать внимании при выборе аспирационного дымового пожарного извещателя
Минимальное число пожарных извещателей в помещении
Метод оптимизации размещения газовых пожарных извещателей
Линейный извещатель - пожарная защита «на высоте»!
Линейные пожарные извещатели: выбираем принцип действия
Как выбрать ручной пожарный или охранно-пожарный извещатель
Извещатели: возможности и тенденции развития
Дымовые пожарные извещатели для пыльных зон
Дымовой пожарный извещатель - новый уровень обслуживания и надежности
Геометрический прогресс линейных извещателей
Алгоритмы работы дымовых пожарных извещателей. По следам круглого стола



Тепловые пожарные извещатели

Внешний вид ИП-101-1А-А3 Внешний вид ИП-101-1А-А3
Извещатель тепловой 70˚С, с индикатором
176

Производитель Сибирский Арсенал
Внешний вид ИП-101-1А-А1 Внешний вид ИП-101-1А-А1
Пожарный тепловой максимальный извещатель
176

Производитель Сибирский Арсенал
Внешний вид RTL-A3R (ИП 101-07-А3R) Внешний вид RTL-A3R (ИП 101-07-А3R)
Извещатель тепловой максимально-дифференциальный,
- класс А3R с температурой срабатывания от 64°С до 76°С,
- 9…30В,
- деж.режим 0,1 мА,
-10°…+55°С,
- индикация дежурного режима и режима пожар.
490

Производитель Артон
Внешний вид RTL-A2R (ИП 101-06-А2R) Внешний вид RTL-A2R (ИП 101-06-А2R)
Извещатель тепловой максимально-дифференциальный на 54-70°С
- с индикацией дежурного режима,
- 150 мкА,
- 9-30В
404

Производитель Артон
Внешний вид RTL-A3 (ИП 101-03-А3) Внешний вид RTL-A3 (ИП 101-03-А3)
Извещатель пожарный тепловой максимальный,
- класс А3 с температурой срабатывания от 64°С до 76°С,
- 9…30В,
- деж.режим 0,15 мА,
- 10°…+55°С,
- индикация дежурного режима и режима пожар.
218

Производитель Артон
Внешний вид RTL-A2 (ИП 101-02-А2) Внешний вид RTL-A2 (ИП 101-02-А2)
Извещатель тепловой максимальный 54-70°С с индикацией (2-индикатора) дежурного режима 150 мкА, 9-30В
153

Производитель Артон
Внешний вид RTL-BR (ИП 101-08-BR) Внешний вид RTL-BR (ИП 101-08-BR)
Извещатель пожарный тепловой максимально-диффиринциальный,

- 2-х провод., t-сраб.69 - 85°C (В) с индикацией,
- U-шс.9...30В,
- I-потр.150 мкА,
- 85х33 мм
436

Производитель Артон
Внешний вид ИП 105-1-50 без ИВС Внешний вид ИП 105-1-50 без ИВС
Извещатель пожарный тепловой максимальный, н.з., t-сраб. 48...52°С, U-коммут.10...30В, I-коммут. 0,001...0,05А, IP20, t-раб.-40...+40°С, без выносного индикатора, 98х23мм
276

Производитель Магнито-Контакт
Внешний вид ИП 103-10-(А1) Внешний вид ИП 103-10-(А1)
Извещатель тепловой максимальный, с индикатором, 2-х провод., t-сраб.+54...+65°С, U-шс 10...30В, I-потр. 30 мкА, IP65, D70х27мм, без УС-4-Ех
290

Производитель Магнито-Контакт
Внешний вид ИП 103-10-(А3) Внешний вид ИП 103-10-(А3)
Извещатель тепловой максимальный, с индикатором, 2-х провод., t-сраб.+64...+76°С, U-шс 10...30В, I-потр. 30 мкА, IP65, D70х27мм, без УС-4-Ех
290

Производитель Магнито-Контакт
Найдено товаров: 19
Начало 1 2 Конец

Возврат к списку