Статьи

К списку статей

Метод оптимизации размещения газовых пожарных извещателей

Александр Лукьянченко, к.т.н., докторант Академии ГПС МЧС
Андрей Соколов, ген. директор ООО «Дельта-С»
Игорь Манченков, главный специалист ООО «Дельта-С»

Эффективность защиты объекта напрямую зависит от чувствительности метода детектирования опасных компонентов и скорости реагирования на этот компонент.
Новое поколение пожарных извещателей содержит комбинированные детекторы с газочувствительными сенсорами. Контроль газовой среды объекта дает возможность зафиксировать медленные пожароопасные процессы, связанные с термодеструкцией изоляции проводов, и выделение в воздух характерных для процесса тления газов (угарного газа СО и водорода Н2). Использование комбинированных детекторов с «электронным носом» позволяет фиксировать начальные этапы пожароопасной обстановки и предупреждать пожары и техногенные аварии.
Быстрота срабатывания системы безопасности в первую очередь зависит от мест расположения газочувствительных извещателей и будет минимальной при минимизации транспортной задержки — пути прохождения газа от источника к сенсору извещателя. Проведение газодинамического расчета распространения паров и газов опасных веществ на конкретном объекте позволяет дать точную объемную количественную картину распространения опасного компонента и выбрать при этом минимальные пути транспортирования. Полученные временные карты распространения опасных веществ могут быть использованы не только для выбора расположения газовых извещателей, но и оценки экологической обстановки и степени заражения объекта или путей эвакуации людей.
В настоящий момент проведение трехмерных газодинамических числовых расчетов проводится с помощью известных пакетов программ типа Star-CD, FUENT, FLOW-3D, CFX, которые являются в каком-то смысле универсальными и предназначены для расчета широкого класса газодинамических явлений. Программы обладают дружественным интерфейсом пользователя, рассчитаны на коммерческое применение, они широко распространены по всему миру и постоянно совершенствуются. Возможности программ такого рода подтверждены многочисленными примерами их удачного применения. Перечислять все возможности этих программ, наверное, нет необходимости в рамках данной статьи, но следует отметить, что они гораздо шире требований, предъявляемых задачей конвекции и диффузии пассивной газовой примеси в помещении.
Для примера приведем результаты расчетов для одного из подземных транспортного объекта. В качестве ожидаемых опасных веществ здесь могут быть как горючие пары нефтепродуктов, растворителей, метана, угарного газа, водорода и др., так и токсичные или отравляющие вещества. Для проверки работоспособности системы газового контроля и результатов газодинамических расчетов необходимо сравнение с натурными экспериментами на конкретном объекте по модельным безопасным газам. В качестве наиболее безобидного вещества для экспериментов можно рекомендовать этанол (этиловый спирт), который легко испаряется, относительно горюч и безвреден для здоровья.
Для оценки динамики распространения вредных веществ были проведены трехмерные расчеты движения воздуха и диффузии паров аналога опасного вещества в помещении станции. Расчеты проводились для одной из возможных ситуаций, когда известны габариты помещения и заданы направления и скорости входящих и выходящих из помещения потоков. Работоспособность числового расчета, проверенная натурным экспериментом, в этой ситуации позволит скорректировать математическую модель и более точно считать другие, более сложные ситуации и сценарии аварий. Использование газодинамических расчетов позволит, например, оптимизировать систему вентиляции станций метрополитена или подземного гаража и улучшить экологическое состояние этой особо важной системы транспорта.
На отработанных моделях, проверенных серией натурных экспериментов, можно с высокой достоверностью проводить оценку различных сценариев штатных и нештатных ситуаций и не только в статических условиях, но и при наличии движущих динамичных объектов и переменных источников газа. Подобный подход к решению задачи значительно удешевляет создание систем безопасности любого объекта, за счет моделирования на стадии еще проектирования объекта, когда можно внести изменения в конструкцию или на существующих объектах проводить контроль направления движения облака загрязнения, проводить прогноз развития ситуации или предлагать эффективные методы борьбы.
Расчет распространения паров спирта от источника, находящегося в середине центрального вестибюля
Параметры воздушного потока на входах и выходах из боковых тоннелей были заданы на основании натурных измерений. На эскалаторе значение скорости задавалось равным 0,5 м/с, на переходе — 0,63 м/с, на входе в левый тоннель — 0,49 м/с, на выходе из левого тоннеля — 1,6 м/с, на входе в правый тоннель — 1,25 м/с. На выходе из правого тоннеля, как и в предыдущем случае, граничное условие задавалось в виде давления, рассчитанная средняя скорость равнялась 0,3 м/с.
Выброс модельного газа производился в течении 3 с на высоте 1 м от уровня пола. Общий объем вещества составил 1000 г. Источник в центре помещения.

Результаты расчетов

Результаты расчетов приведены на рисунках 1-5.
  • На рис. 1-2 показана изоповерхность концентрации 30 ррм.
  • На рис. 3-4 продемонстрирована концентрация вещества.
  • На рис. 5 видим поле скоростей воздушных потоков в горизонтальной плоскости.
Новое поколение пожарных извещателей
Новое поколение пожарных извещателей
Обработка результатов
Качество расчетов математической модели и сходимость результатов с реальными параметрами процесса зависит от:
  • исходных данных объема, давления, температуры, плотности, массы, коэффициента диффузии, скорости
    движения воздушных потоков в помещении и т.д.
  • выбранной модели турбулентности.
Метод выбора модели турбулентности основывается на фиксировании положения газового фронта с минимальным временем прохождения значений от источника выделения.
Также преимуществом проведения трехмерных расчетов является возможность расчета сразу всех вариантов выделения одного или нескольких типов газов, с одной или нескольких точек выделения. Поэтому можно задать параметры по времени безопасности, порога срабатывания газового извещателя и возможных источников выделения и получить трехмерный график с отображением полей концентраций относительно заданных параметров.
На основании математических расчетов производится обоснованный выбор мест размещения газовых пожарных извещателей и определение их минимально достаточного количества для любого контролируемого помещения. Принцип автоматического выбора основан на сравнивании полей загазованности от каждого возможного источника, и по сравниванию изоповерхности с заданными параметрами порогов распространения (например, 20 ррm СО и 10 ррm Н2) от заданного времени срабатывания (например, 10 или 60 с) можно найти пересечение зон концентраций, в пределах которых и следует размещать датчики для оптимизации их количества. Метод применим не только к газовым датчикам, но и дымовым.

Охранно-пожарное оборудование

Внешний вид ИПД 3.1М Внешний вид ИПД 3.1М
Извещатель пожарный дымовой оптико-электронный
310

Производитель Артон
Внешний вид ИПДЛ-Д-II/4Р исп.5 Внешний вид ИПДЛ-Д-II/4Р исп.5
Извещатель пожарный дымовой линейный двухпозиционный, рабочая дальность действия 100 м, Uпит.=8...28 В, Iпотр.=60 мА, -40...+50°C, IP65
9 380

Производитель Полисервис
Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-80) Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-80)
Извещатель дымовой оптический линейный, 2-х проводный, однопозиционный, дальность от 8...80 м, U-шс.10...30В, I-потр. 0.7 мА, IP40, t-раб.-30...+55°С, 135х120х105 мм
13 328

Производитель ИВС-Сигналспецавтоматика
Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-100) Внешний вид ИПДЛ-52 СМД (8-100)
Извещатель дымовой оптический линейный, 2-х проводный, однопозиционный, дальность от 8...100 м, U-шс.10...30В, I-потр. 0.7 мА, IP40, t-раб.-30...+55°С, 135х120х105 мм
15 182

Производитель ИВС-Сигналспецавтоматика
Внешний вид ИПР-55К Внешний вид ИПР-55К
Извещатель пожарный ручной.
184

Производитель Арсенал безопасности
Внешний вид Астра-321 Внешний вид Астра-321
Извещатель охранный ручной точечный электроконтактный
277

Производитель Теко
Внешний вид С2000-СМК Внешний вид С2000-СМК
Охранный магнитоконтактный адресный извещатель
302

Производитель Болид
Внешний вид ИП-212-90 Один дома-2 Внешний вид ИП-212-90 Один дома-2
Дымовой пожарный извещатель с системой самотестирования
396

Производитель Юнитест
Внешний вид Астра-515 исп.А Внешний вид Астра-515 исп.А
Извещатель охранный объемный оптико-электронный
392

Производитель Теко
Внешний вид ИПД 3.4 Внешний вид ИПД 3.4
Извещетель пожарный дымовой автономный, питание от батареи 9 В типа "Крона", деж.режим 0,02 мА, 94 дБ, -10°…+55°С, индикация дежурного режима и режима пожар
518

Производитель Артон
Найдено товаров: 508
Начало 1 2 3 4 5 Конец

Возврат к списку