Расположение пожарных извещателей


Расстановка пожарных извещателей: отечественные и зарубежные нормы.

За прошедшие три года многие нормативные положения, определяющие размещение пожарных извещателей, успели поменяться два раза. Необходимо также отметить принципиальные различия в требованиях по расстановке пожарных извещателей в наших и зарубежных нормативных документах. Наши нормы, в отличие от зарубежных, содержат только требования, какого-либо разъяснения физических процессов в них нет. Изменение № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 внесло существенные коррективы, причем некоторые требования вернулись из НПБ 88-2001*, а некоторые, введенные впервые, частично совпадают с требованиями зарубежных норм. Например, в п. 13.3.6 Изменение № 1 к СП 5.13130.2009 сказано, что «горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников, в любом случае должно быть не менее 0,5 м», но не указано, предметы каких размеров должны при этом приниматься во внимание. Например, подпадает ли под действие этого пункта кабель, который подводится к извещателю?  В первой части статьи рассматривалась расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага. Во второй части рассматривается расстановка точечных пожарных извещателей в реальных условиях с учетом влияния окружающих предметов в помещении и на перекрытии. 

Препятствия воздействию факторов пожара на извещатели

В общем случае при горизонтальном перекрытии за счет конвекции горячий газ и дым от очага переносится к перекрытию и заполняет объем в виде горизонтально расположенного цилиндра (рис. 1). При подъеме вверх дым разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с вершиной в месте расположения очага. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым холодным воздухом, при этом снижается его температура и теряется подъемная сила, что определяет ограничение пространства, заполненного дымом на начальном этапе пожара в помещениях больших размеров. 

Рис. 1. Направление воздушных потоков от очага  

Очевидно, что данная модель справедлива только при отсутствии посторонних воздушных потоков, создаваемых приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционерами и в свободном от каких-либо предметов помещении на перекрытии вблизи путей распространения дымогазовоздушной смеси от очага пожара. Степень воздействия препятствий на потоки дыма от очага зависит от их размеров, формы и расположения относительно очага и извещателя. 

Требования по размещению пожарных извещателей в помещениях со стеллажами, с балками и при наличии вентиляции присутствуют в различных национальных стандартах, но существенно различаются в зависимости от происхождения, несмотря на общность физических законов. 

Требования СНиП 2.04.09-84 и НПБ88-2001

Требования по размещению пожарных извещателей впервые были определены в 1984 г. в СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений», более подробно эти требования были изложены в НПБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования, с корректировкой в НПБ88-2001*. В настоящее время действует свод правил СП 5.13130.2009 с Изменением № 1. Очевидно, что разработка новых версий документов каждый раз производилась на базе предыдущей путем корректировки отдельных пунктов и добавления новых пунктов и приложений. Для примера можно проследить развитие наших требований за 25-летний период относительно размещения извещателей на колоннах, стенах, тросах и т. п.  В требованиях СНиП 2.04.09-84 относительно дымовых и тепловых пожарных извещателей сказано, что «при невозможности установки извещателей на потолке допускается установка их на стенах, балках, колоннах. Допускается также подвеска извещателей на тросах под покрытиями зданий со световыми, аэрационными, зенитными фонарями. В этих случаях извещатели необходимо размещать на расстоянии не более 300 мм от потолка, включая габариты извещателя». В этом пункте некорректно введены требования по расстоянию от потолка для различных условий размещения пожарных извещателей относительно направлений воздушных потоков и величина максимально допустимого расстояния для тепловых и для дымовых извещателей. По британскому стандарту BS5839 пожарные детекторы должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм до 150 мм для тепловых детекторов, что логично с точки зрения обнаружения различных стадий развития очага. В отличие от дымовых извещателей тепловые детекторы не обнаруживают тлеющие пожары, а на стадии открытого огня происходит значительное повышение температуры, соответственно, эффект стратификации отсутствует и, если расстояние между перекрытием и термочувствительным элементом будет более 150 мм, это приведет к недопустимо позднему обнаружению пожара, т. е. сделает их практически неработоспособными. 

С другой стороны, если на извещатели, подвешенные на тросах и установленные на нижних поверхностях балок, воздействуют горизонтальные воздушные потоки, то при размещении на стенах и на колоннах необходимо учитывать изменение направлений воздушных потоков. Эти конструкции являются препятствиями для горизонтального распространения дыма, при этом образуются слабо вентилируемые области, в которых не допускается размещение пожарных извещателей. В NFPA приведен рисунок с обозначением области, где не допускается установка извещателей – это угол между стеной и потолком глубиной 0 см (рис. 2). При установке дымового извещателя на стене его верхняя часть должна находиться на расстоянии 10–30 см от потолка.

Рис. 2. Требования NFPA 72 по установке дымовых извещателей на стене Аналогичное требование было введено позднее в НПБ 88-2001: «При установке точечных пожарных извещателей под перекрытием их следует размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м» и «при установке точечных пожарных извещателей на стенах, специальной арматуре или креплении на тросах их следует размещать на расстоянии не менее 0,1 м от стен и на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя». Теперь, наоборот, ограничения для размещения извещателей на стене были отнесены и к извещателям, подвешенным на тросе. Кроме того, нередко упоминание «специальной арматуры» по каким-то причинам связывалось с установкой извещателей на стене и конструировались специальные кронштейны для крепления извещателей в горизонтальном положении, что, кроме дополнительных расходов, значительно снижало эффективность работы извещателей. Воздушный поток, чтобы попасть в горизонтально ориентированную дымовую камеру извещателя, установленного на стене, должен как бы уходить «в стену». При сравнительно небольших скоростях воздушный поток плавно обтекает препятствия и вблизи стены «заворачивается», не заходя в угол между стеной и потолком. Следовательно, горизонтально расположенный дымовой извещатель на стене оказывается поперек воздушного потока, как если бы извещатель был установлен на перекрытии в вертикальном положении. 

После корректировки через два года, в НПБ 88-2001*, требования были разделены: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя» и отдельно введено максимально допустимое расстояние извещателя от перекрытия при подвеске извещателей на тросе: « расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м». Естественно, если извещатели устанавливаются непосредственно на потолке, то и при подвеске их на тросе нет оснований относить их от перекрытия на 0,1 м, как при размещении на стене. 

Требования СП 5.13130.2009

В СП 5.13130.2009 пункт 13.3.4, в котором изложены требования по размещению извещателей, был существенно переработан и значительно увеличен по объему по сравнению с предыдущими версиями, но трудно сказать, что это прибавило ясности. Как и в предыдущих версиях, подряд перечисляются все возможные варианты установки: «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Правда, появилось новое требование: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от угла», которое хорошо сочетается с европейскими нормами и с общим требованием, введенным позднее в изменении № 1 к СП 5.13130.2009. 

Указанный в НПБ88-2001 диапазон расстояний от потолка 0,1–0,3 м для установки извещателей на стене был исключен, и теперь расстояние от перекрытия при установке извещателей на стене рекомендовано определять в соответствии с приложением П, в котором приведена таблица с минимальными и максимальными расстояниями от перекрытия до измерительного элемента извещателя в зависимости от высоты помещения и угла наклона перекрытия. Причем озаглавлено приложение П как «Расстояния от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя», исходя из которого можно предположить, что рекомендации приложения П относятся к размещению извещателей в случае наклонных перекрытий. Например, при высоте помещения до 6 м и углах наклона перекрытия до 150 расстояние от перекрытия (верхней точки перекрытия) до измерительного элемента извещателя определено в диапазоне от 30 мм до 200 мм, а при высоте помещения от 10 м до 12 м соответственно – от 150 до 350 мм. При углах наклона перекрытия свыше 300 это расстояние определено в диапазоне от 300 мм до 500 мм при высоте помещения до 6 м и в диапазоне от 600 мм до 800 мм при высоте помещения от 10 м до 12 м. Действительно, при наклонных перекрытиях верхняя часть помещения не вентилируется, и, например в NFPA 72 в этом случае необходимо размещать дымовые детекторы в верхней части помещения, но только ниже 102 мм (рис. 3).

Рис. 3. Размещение детекторов при наклонном перекрытии по NFPA 72

В своде правил СП 5.13130.2009 информация относительно размещения извещателей на стене в помещении с горизонтальным перекрытии в приложении П, по-видимому, отсутствует. Кроме того, можно отметить, что в своде правил СП 5.13130.2009 есть отдельный пункт 13.3.5 с требованиями по размещению извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями: «В помещениях с крутыми крышами, например, диагональными, двускатными, четырехскатными, шатровыми, пильчатыми, имеющими наклон более 10 градусов, часть извещателей устанавливают в вертикальной плоскости конька крыши или самой высокой части здания ». Но в этом пункте ссылка на приложение П отсутствует и, соответственно, нет запрета установки извещателей буквально «в самую высокую часть здания», где их эффективность значительно ниже.  Необходимо отметить, что в п. 13.3.4 говорится о точечных пожарных извещателях в общем, т. е. и о дымовых извещателях, и о тепловых извещателях, а значительные расстояния от перекрытия допускаются только для дымовых извещателей. По-видимому, приложение П применимо только для дымовых точечных извещателей, на это косвенно указывает максимальная высота защищаемого помещения – 12 м. 

Установка дымовых извещателей на подвесном потолке

В пункте 13.3.4 свода правил СП 5.13130.2009 указано, что «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Подвесной потолок достаточно отнести к несущим» строительным конструкциям, и для формального выполнения этого требования иногда прикручивают базы точечных извещателей на уголки крепления плиток амстронга. Однако точечные извещатели, как правило, имеют малый вес, это не линейные дымовые извещатели, которые действительно имеют не только значительную массу и габариты, но и должны сохранять свое положение в течение всего срока эксплуатации во избежание появления сигналов ложных тревог.  Размещение извещателей на подвесном потолке определено в требованиях п. 13.3.15 свода правил СП 5.13130.2009, хотя изначально речь там идет о перфорированном подвесном потолке, но в случае отсутствия перфорации не выполняется, по крайней мере, два условия, приведенные в этом пункте:  – перфорация имеет периодическую структуру и ее площадь превышает 40% поверхности;  – минимальный размер каждой перфорации в любом сечении не менее 10 м»,  а как сказано далее: «Если не выполняется хотя бы одно из этих требований, извещатели должны быть установлены на фальшпотолке в основном помещении < >. Именно непосредственно на фальшпотолке. 

Многие производители дымовых извещателей выпускают монтажные комплекты для врезки извещателей в подвесной потолок, что улучшает внешний вид помещения (рис. 4).

Рис. 4. Врезка извещателя в подвесной потолок с использованием монтажного комплекта  При этом обычно с запасом выполняется требование, приведенное в п. 4.7.1.7 ГОСТ Р 53325-2009, по которому конструкция дымового извещателя «должна обеспечивать расположение оптической камеры на расстояниt не менее 15 мм от поверхности, на которой монтируют ИПДОТ» (извещатель пожарный дымовой оптико-электронный точечный). Можно также отметить, что по британскому стандарту BS5839 пожарные извещатели должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм о 150 мм для тепловых детекторов. Соответственно, при врезке зарубежных дымовых детекторов в подвесной потолок монтажные комплекты обеспечивают расположение дымозахода на 25 мм ниже перекрытия. 

Противоречия в изменении № 1

При корректировке в п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009 было введено новое и категоричное по форме требование: «Горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Обратите внимание, как усугубляет это требование словосочетание «в любом случае». И еще одно общее требование: «Размещение пожарных извещателей должно осуществляться таким образом, чтобы близлежащие предметы и устройства (трубы, воздуховоды, оборудование и прочее) не препятствовали воздействию факторов пожара на извещатели, а источники светового излучения, электромагнитные помехи не влияли на сохранение извещателем работоспособности».  С другой стороны, по новой версии п. 13.3.8, «точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка шириной 0,75 м и более, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на расстояние более 0,4 м». Однако для выполнения безусловного требования п. 13.3.6 ширина отсека должна быть не менее 1 м плюс размер извещателя. При ширине отсека 0,75 м расстояние от извещателя даже без учета его размеров «до близлежащих предметов» равна 0,75/2 = 0,375 м!  Еще одно требование п. 13.3.8: «Если строительные конструкции выступают от потолка на расстояние более 0,4 м, а образуемые ими отсеки по ширине меньше 0,75 м, контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 13.3 и 13.5, уменьшается на 40%», также относится к перекрытиям с балками более 0,4 м по высоте, но требование п. 13.3.6 не позволяет устанавливать извещатели на перекрытии. А уже упоминавшееся здесь Приложение П из свода правил СП 5.13130.2009 рекомендует максимальное расстояние от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя 350 мм при углах перекрытия до 150 и при высоте помещения от 10 до 12 метров, что исключает установку извещателей на нижнюю поверхность балок. Таким образом, требования, введенные в п. 13.3.6, исключают возможность установки извещателей в условиях, приведенных в п. 13.3.8. В некоторых случаях эта нормативная проблема может быть разрешена применением линейных дымовых или аспирационных извещателей. 

Есть еще одна проблема при введении в п. 13.3.6 требования «Расстояние от извещателей до близлежащих предметов в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Речь идет о защите запотолочного пространства. Кроме массы кабеля, воздуховодов и арматуры, сам подвесной потолок нередко располагается на расстоянии менее 0,5 м от перекрытия – и как в этом случае удовлетворить требованию п. 13.3.6? Относить подвесной потолок на 0,5 м плюс высота извещателя? Абсурд, но об исключении этого требования для случая запотолочного пространства в п. 13.3.6 не сказано. 

Требования британского стандарта BS 5839

Аналогичные требования в британском стандарте BS 5839 изложены более подробно в значительно большем числе пунктов и c поясняющими рисунками. Очевидно, что в общем случае предметы вблизи извещателя оказывают различное влияние в зависимости от их высоты. 

Потолочные преграды и препятствия

В первую очередь дается ограничение по размещению точечных извещателей вблизи конструкций значительной высоты, расположенных на перекрытии и существенным образом влияющих на время обнаружения контролируемых факторов, в примерном переводе: «Тепловые и дымовые детекторы не должны быть установлены в пределах 500 мм любых стен, перегородок или препятствий для потоков дыма и горячих газов, таких как структурные балки и воздуховоды, в случае, когда высота препятствия больше чем 250 мм». 

Следующее требование относится к конструкциям меньшей высоты:

Рис. 5. Детектор должен отстоять от конструкции, высота которой до 250 мм, не менее чем две ее высоты  «Там, где балки, воздуховоды, светильники или другие конструкции, примыкающие к потолку и создающие препятствия для потока дыма, не превышают по высоте 250 мм, детекторы не должны устанавливаться к этим конструкциям ближе, чем две их высоты (см. рис 5)». Это требование, отсутствующее в наших нормах, как раз и учитывает размер «мертвой зоны» в зависимости от высоты препятствия, которое приходится огибать воздушному потоку. Например, при высоте препятствия 0,1 м допускается отнести от него детектор на 0,2 м, а не на 0,5 м, по п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009. 

Следующее требование, также отсутствующее в наших нормах, касается балок: «Потолочные препятствия, такие, как балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены (рис. 6)». Соответственно, за рубежом в каждом образованном такой балкой отсеке должен быть установлен минимум один детектор, а наших извещателей соответственно 1, или 2, или 3, или даже 4 по СП 5.13130.2009, но это тема отдельной статьи. Однако необходимо отметить, что требование п. 13.3.8 «Точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка…» оставляет открытым вопрос, о каком минимальном их количестве в каждом отсеке идет речь? Причем если рассматривать 13-й раздел свода правил СП 5.13130.2009, то по п. 13.3.2 «в каждом защищаемом помещении следует устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или», а по 14-му разделу для установки двух извещателей в помещении необходимо выполнить ряд условий, а иначе число извещателей должно быть увеличено до 3 или 4.

Рис. 6. Балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены

Свободное пространство вокруг детектора 

И вот наконец-то мы добрались до аналога нашего требования п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009, однако общее с требованием стандарта BS 5839 практически только значение 0,5 м: «Детекторы должны быть размещены таким образом, чтобы было обеспечено свободное пространство в пределах 500 мм ниже каждого детектора (рис. 7)». То есть данное требование задает пространство в виде полусферы радиуса 0,5 м, а не цилиндра, как в СП 5.13130.2009, и относится в основном к предметам в помещении, а не на потолке.

Рис. 7. Свободное пространство вокруг детектора 500 мм

Защита запотолочного пространства А следующее требование, также отсутствующее в СП 5.13130.2009 с изменением 1, – это размещение детекторов в запотолочном пространстве и под фльшполом: «В невентилируемых пространствах чувствительный элемент пожарных детекторов следует располагать в верхних 10% пространства или в верхних 125 мм в зависимости от того, что больше» (см. рис. 8).

Рис. 8. Размещение детекторов в запотолочном или подпольном пространстве

Это требование показывает, что данный случай не следует связывать с требованием свободного пространства 0,5 м вокруг извещателя для помещений и исключает возможность «изобретения» извещателя для защиты двух пространств.   

Часть 3

В первой части статьи рассматривалась расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага. Во второй – расстановка точечных пожарных извещателей с учетом влияния окружающих предметов на перекрытии. Третья часть посвящена более значительным препятствиям для распространения дыма в помещении: балкам, стеллажам, штабелям, перегородкам и т. д. 

Критическая скорость воздушного потока

У дымовых пожарных извещателей основной характеристикой обычно считается чувствительность, измеренная в дымовом канале в дБ/м. Однако в реальных условиях эффективность обнаружения очага дымового извещателя в большинстве случаев зависит от так называемой критической скорости – минимальной скорости воздушного потока, при которой дым начинает поступать в дымовую камеру извещателя, преодолевая аэродинамическое сопротивление. То есть для обнаружения пожара необходимо не только наличие дыма достаточной удельной оптической плотности в месте расположения дымового извещателя, но и достаточно высокая скорость воздушного потока в направлении его дымозахода. В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 для дымовых детекторов приводится расчет по методу критической скорости воздушного потока. Считается, что если в месте размещения дымового детектора была достигнута критическая скорость движения дымогазовоздушной смеси от очага, то концентрация дыма достаточна для формирования сигнала тревоги.  В американском стандарте UL для дымовых детекторов чувствительность детектора в дымовом канале измеряется при минимальной скорости воздушного потока 0,152 м/сек. (30 футов/мин.). В НПБ 65-97 минимальная скорость воздушного потока в дымовом канале, при которой измерялась чувствительность дымового извещателя, должна была устанавливаться равной 0,2 ± 0,04 м/с, как и в европейском стандарте EN 54-7 по дымовым точечным детекторам. Однако в действующем в настоящее время ГОСТ Р 53325-2009 п. 4.7.3.1 эта величина была заменена на диапазон скоростей воздушного потока 0,20÷0,30 м/с, а в проекте новой редакции ГОСТ Р 53325 тот же диапазон определен в виде: «устанавливают скорость воздушного потока (0,25 ± 0,05) м/с». На основании каких экспериментальных исследований была проведена данная корректировка, определяющая возможность существенного снижения эффективности отечественных дымовых извещателей по сравнению с европейскими и американскими детекторами? А некоторые пожарные извещатели с «высокой» защитой от пыли за счет уменьшения площади дымозахода, критической скоростью ненамного меньше 1 м/с перестают реагировать на дым при реальных пожарах. 

В помещении с плоским горизонтальным перекрытием за счет конвекции горячий газ и дым от очага поднимается вверх, при этом он разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. В руководстве по определению расстановки дымовых извещателей американского стандарта по пожарной сигнализации NFPA 72 приведена модель распространения дыма от очага для учета эффекта стратификации. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с углом, равным 220, соответственно, на высоте Н радиус площади, заполненной дымом, равен 0,2 Н. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым, холодным воздухом, при этом снижается его температура, теряется подъемная сила и скорость воздушного потока становится ниже критической. Эти физические процессы определяют невозможность обнаружения очага точечным дымовым извещателем на значительных расстояниях и ограничение максимального расстояния до обнаруживаемого очага, а не площади, как в наших нормах.

 

Рис. 1. Свободное расхождение дыма от очага

Отсеки помещения, выделенные части помещения, защищаемые зоны

В своде правил СП 5.13130.2009 п. 13.3.9 содержится требование: «Точечные и линейные, дымовые и тепловые пожарные извещатели, а также аспирационные следует устанавливать в каждом отсеке помещения, образованном штабелями материалов, стеллажами, оборудованием и строительными конструкциями, верхние края которых отстоят от потолка на 0,6 м и менее». Как уже отмечалось, это требование неновое, но относительно минимального количества извещателей в каждом отсеке ясности нет. Понятно, что если помещение разделено на отсеки, то дым скапливается в одном отсеке с очагом, и, как в отдельных помещениях, необходимо устанавливать минимум по 2 извещателя с логикой формирования сигнала «или» либо минимум 3–4 извещателя при формировании сигналов при срабатывании не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «и». Причем очевидно, что если в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю в двухпороговом шлейфе, то система будет неработоспособна даже при полной исправности всех извещателей и прибора. Однако какое обоснование можно найти в требованиях свода правил СП 5.13130.2009 для установки большего числа, чем один извещатель в отсеке, если при этом обеспечиваются требования по расстояниям. Ведь обычно проектирование выполняется исходя из минимума затрат на оборудование, а об эффективности работы и о работоспособности редко кто задумывается. 

По п. 13.3.2 в помещении, как и 30 лет назад, требуется устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или» без каких-либо оговорок, хотя в п. 13.3.3 допущение установки одного извещателя дано не только в защищаемом помещении, но и в «выделенных частях помещения». В п. 14.2 также говорится, что не менее двух извещателей по логической схеме «или» устанавливается «в помещении (части помещения) » с расстановкой на нормативных расстояниях. А в п. 14.3 уже «в защищаемом помещении или защищаемой зоне » должно быть не менее 2–4 извещателей. А еще в 3-м разделе п. 3.33 есть термин «зона контроля пожарной сигнализации (пожарных извещателей)», который определяется как «совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями». 

Разнообразие использованных в своде правил СП 5.13130.2009 терминов без их определения существенно затрудняет выполнение таким образом изложенных в них требований. Чрезмерная экономия оборудования может быть ограничена только общим требованием, приведенным в п. 14.1: «Формирование сигналов на управление в автоматическом режиме установками оповещения, дымоудаления или инженерным оборудованием объекта должно осуществляться за время, не превышающее разности между минимальным значением времени блокирования путей эвакуации и временем эвакуации после оповещения о пожаре». А когда в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю, формирование сигнала «пожар» произойдет только тогда, когда зона пожара охватит несколько отсеков. Если в каждый отсек установить по 2 извещателя, то при условии работоспособности обоих извещателей адекватно будет формироваться сигнал «пожар», но при отказе одного из них требование не будет выполнено. Разночтения требований и путаницы с терминами можно было бы избежать, если определить, как в британском стандарте BS 5839, что, когда защищаемое помещение разделено перегородками или стеллажами, верхний край которых расположен в пределах 300 мм от потолка, (а не 600 мм, как в СП 5.13130.2009), они должны рассматриваться как сплошные стены, которые поднимаются до потолка (рис. 2). Если бы в СП 5.13130.2009 присутствовало подобное определение, то появилась бы определенность при определении количества извещателей в зависимости от их типа.

Рис. 2. Перегородки рассматриваются как стены до потолка 

Перекрытия с балками

В британском стандарте BS 5839 требования относительно размещения пожарных извещателей содержатся в нескольких пунктах. По типу балки можно разделить, по крайней мере, на 3 класса: одиночные линейные балки, частые линейные балки (рис. 3) и балки, образующие ячейки наподобие сот. Для каждого типа балок приводятся соответствующие требования по установки извещателей.

Рис. 3. Сочетание мелких и глубоких балок

В изменении № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 в п. 13.3.8 вернулись к формулировке из НПБ 88-2001 п. 12.20, в основе которой сохранились требования СНиП 2.04.09-84 п. 4.4: «Дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на 0,4 м и более». И здесь аналогично отсекам, образованным штабелями, необходимо сформулировать требование, сколько извещателей каждого типа должно быть установлено в каждом отсеке и каким образом. Ввиду неопределенности требований нередко в каждой части помещения, разделенного высоченной балкой, устанавливают по одному извещателю (рис. 4).

Рис. 4. В каждом отсеке по одному извещателю, в помещении – не менее 2. 

Кроме того, влияние балки на распространение дыма вдоль перекрытия зависит не только и не столько от высоты балки, а от ее отношения к высоте потолка. В британском стандарте BS 5839, в американском стандарте NFPA 72 рассматривается отношение высоты балки к высоте перекрытия. Если высота отдельной балки превышает 10% высоты помещения, то дым от очага по большей части будет заполнять один отсек. Соответственно, при размещении детекторов балка рассматривается как сплошная стена, и детекторы устанавливаются, как обычно, на перекрытие.

Рис. 5. Размещение извещателей относительно балки по BS 5839

В случае частого расположения балок дым и нагретый воздух распределяются вдоль перекрытия в виде эллипса. Причем верхняя часть проемов, образованных балками, остается плохо вентилируемой, и извещатели устанавливают на нижнюю поверхность балок. По NFPA 72, если отношение высоты балки к высоте потолка D/H больше 0,1 и отношение шага балок к высоте потолка W/H больше 0,4, детекторы должны быть установлены в каждом отсеке, образованном балками. Совершенно очевидно, что эта величина определена исходя из радиуса расхождения дыма на высоте Н, равного 0,2 Н (рис. 1), соответственно, дым действительно может заполнять один отсек. Например, извещатели устанавливаются в каждом отсеке при высоте потолка 12 м, если балки идут с шагом более 4,8 м, что существенно отличается от наших 0,75 м. Еще одно требование NFPA 72: если отношение высоты балки к высоте потолка D/H менее 0,1 либо отношение шага балок к высоте потолка W/H меньше 0,4, то детекторы должны быть установлены на нижней стороне балок. При этом расстояние между детекторами вдоль балок остается нормативным, а поперек балок сокращается в два раза (рис. 6).

Рис. 6. Расстояния вдоль балок нормативные, а поперек сокращаются в 2 раза

В британском стандарте BS 5839 также подробно рассмотрены частые линейные балки (рис. 7) и продольные и поперечные балки, образующие как бы соты (рис. 8).

Рис. 7. Потолок с балками. М – расстояние между извещателями

Требования BS 5839-1:2002 по допустимым расстояниям между извещателями поперек балок в зависимости от высоты потолка и высоты балок приведены в таблице 1. Как и в NFPA 72, максимальное расстояние вдоль балок остается нормативным, никакого увеличения в 1,5 раза, как у нас, нет, а расстояния поперек балок сокращаются в 2–3 раза.

Таблица 1 Где, H – высота потолка, D – высота балки. 

Для балок в виде сот пожарные извещатели устанавливаются на балке при относительно небольшой ширине ячейки, меньше учетверенной высоты балки либо на потолке при ширине ячейки больше учетверенной высоты балки (табл. 2). Здесь фигурирует граница высоты балки 600 мм (в отличие от наших 400 мм), но и учитывается относительная высота балки – дополнительная граница, 10% от высоты помещения. В таблице 2 приведен радиус контролируемой площади дымового и теплового детектора, соответственно, расстояние между детекторами при квадратной решетке в √2 больше (см. часть 1 статьи ТЗ № 5–2011).

Рис. 8. Продольные и поперечные балки разделяют потолок на соты

Таблица 2

Где, H – высота потолка, W – ширина ячейки, D – высота балки. 

Таким образом, наши нормативные требования существенным образом отличаются от зарубежных стандартов, а необходимость использования нескольких наших извещателей вместо одного детектора не только делает невозможным гармонизацию наших норм, но и создает трудности в определении площади, защищаемой извещателем, и логики работы системы. В результате на практике мы получаем низкую эффективность защиты от пожара при наличии системы пожарной автоматики. По статистике, представленной ВНИИПО в сборнике «Пожары и пожарная безопасность в 2010 г.», при 2198 пожарах на объектах, защищенных пожарной автоматикой, погибли 92 и были травмированы 240 человек, а всего было 179 500 пожаров, при которых погибли 13 061 и травмированы 13 117 человек. 

Источник: Журнал ТЗ № 1 2012

www.aktivsb.ru

Расстановка пожарных извещателей

Отечественные и зарубежные нормы

За прошедшие три года многие нормативные положения, определяющие размещение пожарных извещателей, успели поменяться два раза. На смену НПБ 88-2001* «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» в ноябре 2008 г. вышел новый свод правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования», в котором впервые были регламентированы варианты расстановки извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями, с декоративными подвесными решетчатыми потолками и т. д. Введенное в действие с 20 июня 2011 г. изменение № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 внесло существенные коррективы, причем некоторые требования вернулись из НПБ 88-2001*. Необходимо также отметить принципиальные различия в требованиях по расстановке пожарных извещателей в наших и зарубежных нормативных документах. Наши нормы в отличие от зарубежных содержат лишь требования, какого-либо разъяснения физических процессов нет. Это порождает различные толкования, нередко ошибочные, к тому же основные положения не имеют теоретического обоснования. Нет формальных оснований для выбора наиболее эффективного решения с учетом физических процессов обнаружения факторов пожара в конкретных условиях. Как правило, не производится оценка вероятности эвакуации людей и материального ущерба в случае возникновения пожара при проектировании систем пожарной автоматики. Следовательно, предстоит длительный процесс гармонизации наших норм в области пожарной безопасности, и с большой вероятностью можно ожидать в ближайшее время выпуск изменения № 2 к своду правил СП 5.13130.2009, затем изменения № 3 и т. д. Например, вполне возможно будет существенно скорректирован п. 13.3.7 из СП 5.13130.2009, по которому «расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5».

В первой части статьи рассматривается расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага.

Физические процессы

В европейском стандарте BS 5839 по системам обнаружения пожара и оповещения для зданий, часть 1 «Нормы и правила проектирования, установки и обслуживания систем», в каждом разделе и в каждом параграфе сначала излагаются физические процессы, на которые следует обращать внимание, а затем, как следствие, требование. Например, почему необходимо учитывать специфику работы и тип автоматических пожарных извещателей при их расстановке.

«Работа тепловых и дымовых датчиков зависит от конвекции, которая переносит горячий газ и дым от очага к детектору. Расположение и шаг установки этих детекторов должны основываться на необходимости ограничения времени, затраченного на это движение, и при условии достаточной концентрации продуктов сгорания в месте установки детектора. Горячий газ и дым в общем случае будут концентрироваться в самых высоких частях помещения, поэтому именно там должны быть расположены тепловые и дымовые детекторы. Так как дым и горячие газы от очага поднимаются вверх, они разбавляются чистым и холодным воздухом, который поступает в конвективную струю. Следовательно, с увеличением высоты помещения быстро возрастает размер очага, необходимый для активации тепловых или дымовых детекторов. До некоторой степени этот эффект можно компенсировать при использовании более чувствительных детекторов. Линейные дымовые датчики с оптическим лучом менее чувствительны к эффекту высокого потолка, чем датчики точечного типа, поскольку с увеличением задымленного пространства пропорционально увеличивается длина луча, на которую воздействует дым …

На эффективность автоматической системы обнаружения пожара будут влиять преграды между тепловыми или дымовыми датчиками и продуктами горения. Важно, чтобы тепловые и дымовые датчики не были установлены слишком близко к преградам для потока нагретого газа и дыма к детектору. Вблизи стыка стены и потолка располагается «мертвое пространство», в котором обнаружение тепла или дыма не будет эффективно. Так как горячий газ и дым растекаются горизонтально параллельно потолку, аналогично имеется застойный слой вблизи потолка, это исключает установку с расположением чувствительного элемента теплового или дымового датчика вровень с потолком…».

Рис. 1. Модель распределения дыма по NFPA 72

В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 пояснения, справочные данные и примеры расчетов даны в приложениях, объем которых почти в 1,5 раза превышает объем основного текста стандарта. В NFPA 72 указывается, что в случае плоского горизонтального потолка и при отсутствии дополнительных воздушных потоков дым образует цилиндр определенной высоты с центром в проекции очага (рис. 18). С удалением от центра падает удельная оптическая плотность среды и температура, что определяет ограничение задымленного пространства на первом этапе развития очага.

Требования по размещению точечных детекторов по BS 5839

По стандарту BS 5839 радиус защиты для детекторов дыма составляет 7,5 м, для тепловых детекторов – 5,3 м в горизонтальной проекции. Таким образом, легко определить расстановку извещателей в помещении любой формы: расстояние от любой точки помещения до ближайшего дымового ИП в горизонтальной проекции должно быть не более 7,5 м, от теплового – не более 5,3 м. Данная величина защищаемой площади определяет установку по квадратной решетке дымовых извещателей через 10,5 м, а тепловых – через 7,5 м (рис. 2). Значительная экономия числа извещателей (примерно в 1,3 раза) достигается в больших помещениях при использовании расстановки извещателей по треугольной решетке (рис. 3).

Рис. 2. Размещение дымовых и тепловых детекторов по BS 5839

Рис. 3. Расстановка дымовых детекторов по треугольной решетке

Рис. 4. Расстановка дымовых детекторов в прямоугольном помещении

В протяженных помещениях также считается, что дымовой извещатель контролирует площадь на расстоянии не более 7,5 м в горизонтальной проекции. Например, в помещении шириной 6 м максимальное расстояние между извещателями 13,75 м и в 2 раза меньше расстояние от извещателя до стены, что составляет 6,88 м (рис 4). И лишь относительно коридоров, ширина которых не превышает 2 м, действует положение: только точки, ближайшие к центральной линии коридора, требуют рассмотрения, соответственно, допускается устанавливать дымовые детекторы с интервалом 15 м и на расстоянии 7,5 м от стены.

Требования по размещению точечных детекторов по NFPA 72

По NFPA 72 в общем случае на горизонтальных гладких потолках точечные детекторы размещаются по квадратной решетке с шагом S, расстояние по перпендикуляру от стены до детектора должно быть не более S/2. Кроме того, указывается, что любая точка потолка должна отстоять от ближайшего извещателя не дальше чем 0,7S. Действительно, диаметр окружности площади, защищаемой одним детектором при их расстановке по квадратной решетке с шагом S, равен диагонали квадрата S х S, величина которой S√2. Соответственно, радиус защищаемой зоны равен S√2/2, что примерно равно 0,7S.

Причем для тепловых детекторов шаг квадратной решетки S рассчитывается, исходя из обеспечения обнаружения очага мощностью QCR, за время tCR, чтобы ко времени начала тушения tDO или включения АУПТ его величина не превышала заданной мощности QDO, например, не более 1055 КВт (1000 Btu/sec). В расчетах принимается квадратичная зависимость роста мощности очага от времени (рис. 5). В приложениях даны примеры расчетов и справочные данные по различным видам материалов и изделий.

Рис. 5. Зависимость мощности очага пожара от времени

При исходной величине шага квадратной решетки S = 30 футов, т. е. 9,1 м, принимается, что детектор защищает площадь в виде круга радиусом 6,4 м (9,1 м х 0,7). Исходя из этой концепции, в NFPA 72 приведены примеры размеров прямоугольников, которые вписываются в окружность радиусом 6,4 м (рис. 6) и могут быть защищены одним детектором, расположенным в центре:

Рис. 6. Прямоугольники, вписанные в окружность радиусом 6,4 м

А = 3,1 м х 12,5 м = 38,1 м2 (10 ft х 41 ft = 410 ft2) В = 4,6 м х 11,9 м = 54,3 м2 (15 ft х 39 ft = 585 ft2) С = 6,1 м х 11,3 м = 68,8 м2 (20 ft х 37 ft = 740 ft2) D = 7,6 м х 10,4 м = 78,9 м2 (25 ft х 34 ft = 850 ft2)

Максимальная площадь очевидно соответствует квадрату, вписанному в окружность 9,1 м х 9,1 м = 82,8 м2 (30 ft х 30 ft = 900 ft2). Размещение детекторов в помещениях прямоугольной формы рекомендуется посредством разбиения их площади на прямоугольники, которые вписываются в круг радиуса 6,4 м (рис. 6).

Рис. 7. Размещение детекторов в прямоугольных помещениях

В помещении непрямоугольной формы точки размещения детекторов могут определяться как пересечения окружностей радиусом 6,4 м с центрами в наиболее удаленных от центра углов помещения (рис. 7). Затем проверяется отсутствие точек вне кругов радиуса 6,4 м с центрами в точках размещения извещателей и при необходимости устанавливаются дополнительные извещатели. Для помещения, приведенного на рис. 8, оказалось вполне достаточно 3 точечных детекторов.

Рис. 8. Размещение детекторов в непрямоугольных помещениях

Запуск пожаротушения по британскому стандарту

В сложных системах, где ложное срабатывание может привести к значительному материальному ущербу, применяются дополнительные меры, в том числе и работа по 2 детекторам. Например, в британском стандарте BS 7273-1 по газовому пожаротушению во избежание нежелательного пуска газа в случае автоматического режима работы системы алгоритм работы, как правило, должен предполагать определение пожара одновременно двумя отдельными детекторами. Причем активизация первого детектора должна, по крайней мере, приводить к индикации режима «Пожар» в системе пожарной сигнализации и к включению оповещения в пределах защищаемой площади. При этом расстановка детекторов, естественно, должна обеспечивать контроль каждой точки защищаемого помещения двумя детекторами с возможностью идентификации активации каждого из них. Кроме того, в этом случае система пожарной сигнализации и оповещения должна быть спроектирована таким образом, чтобы при единичном обрыве или коротком замыкании шлейфа она обнаруживала пожар на защищаемой площади и, по крайне мере, оставляла возможность включения пожаротушения вручную. То есть если максимальная площадь, контролируемая одним детектором, составляет X м2, то при однократном отказе шлейфа каждый пожарный датчик должен обеспечивать контроль площади максимум 2X м2. Другими словами, если в штатном режиме обеспечивается двойной контроль каждой точки помещения, то при одинарном обрыве или коротком замыкании шлейфа должен обеспечиваться одинарный контроль, как в стандартной системе.

Это требование достаточно просто технически реализуется, например, при использовании двух радиальных шлейфов с установкой извещателей «парами» или одного кольцевого шлейфа с изоляторами короткого замыкания. Действительно, при обрыве или даже при коротком замыкании одного из двух радиальных шлейфов второй шлейф остается в работоспособном состоянии. При этом расстановка извещателей должна обеспечивать контроль всей защищаемой площади каждым шлейфом в отдельности (рис. 9).

Рис. 9. Расстановка извещателей «парами» с включением в два шлейфа

Более высокий уровень работоспособности достигается при использовании кольцевых шлейфов в адресных и адресно-аналоговых системах с изоляторами короткого замыкания. В этом случае при обрыве кольцевой шлейф автоматически преобразуется в два радиальных, локализуется место обрыва, и все детекторы остаются в работоспособном состоянии, что сохраняет функционирование системы в автоматическом режиме. При коротком замыкании адресно-аналогового шлейфа отключаются только устройства между двумя соседними изоляторами короткого замыкания. В современных адресно-аналоговых системах изоляторы короткого замыкания устанавливаются во все детекторы и модули, так что даже при коротком замыкании шлейфа функционирование не нарушается.

Очевидно, что использующиеся в России системы с одним двухпороговым шлейфом не отвечают данному требованию. При обрыве и при коротком замыкании такого шлейфа формируется сигнал «Неисправность», и пожар не обнаруживается до устранения неисправности, не формируется сигнал «Пожар» по одному извещателю, что не дает возможности включить пожаротушение вручную после его получения.

Наши нормы: прошлое и настоящее

Наши требования по расстановке пожарных извещателей впервые были определены четверть века назад в СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений». В этом документе были указаны нормативные расстояния между дымовыми и тепловыми точечными извещателями при установке по квадратной решетке, которые с тех пор не изменялись. По 4.1 СНиП 2.04.09-84 установки пожарной сигнализации должны были формировать импульс на управление установками пожаротушения, дымоудаления и оповещения о пожаре при срабатывании не менее двух автоматических пожарных извещателей, устанавливаемых в одном контролируемом помещении. В этом случае каждую точку защищаемой поверхности требовалось контролировать не менее чем двумя пожарными извещателями. Причем максимальное расстояние между дублирующими извещателями равнялось половине нормативного, соответственно, извещатели в системах пожаротушения устанавливались «парами» (рис. 9), что обеспечивало строгое выполнение двойного контроля площади помещения и близкое по времени срабатывание извещателей при пожаре.

Управление технологическим, электротехническим и другим оборудованием, блокируемым с установкой пожарной сигнализации, допускалось осуществлять при срабатывании одного пожарного извещателя. А на практике в простых установках пожарной сигнализации оповещение включалось от одного извещателя с одинарным контролем площади помещений и расстановкой извещателей на нормативных расстояниях. В отдельном пункте содержалось общее требование: «В одном помещении следует устанавливать не менее двух автоматических пожарных извещателей». И до сих пор выполнение этого требования подразумевает как бы резервирование пожарных извещателей, которое реально обеспечивается только в небольших помещениях, площадь которых не превышает нормативную для одного извещателя. Причем иллюзия резервирования создает почву для практически полного отсутствия технического обслуживания, и тем более нет требований о периодическом контроле чувствительности извещателей, соответственно, не выпускается тестовое оборудование. Например, в помещении размером 9 м х 27 м с 3 неадресными дымовыми извещателями для обеспечения резервирования один извещатель должен иметь радиус защищаемой зоны более 14 м и обеспечить контроль всего помещения, т. е. 243 м2. Любой из крайних извещателей может бесконтрольно отказать, и неисправность может быть не обнаружена в течение нескольких лет.

А на практике однотипное оборудование имеет примерно одинаковую наработку на отказ, что определяет почти одновременный выход из строя всех извещателей в помещении и в здании. Например, происходит потеря чувствительности всех дымовых извещателей из-за снижения яркости светодиодов оптопары. Причем такой массовый отказ отечественных пожарных извещателей определен ГОСТ Р 53325-2009 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний», так как «средняя наработка на отказ извещателей пожарных должна быть не менее 60 000 часов», т. е. менее 7 лет, а «средний срок службы извещателя пожарного должен быть не менее 10 лет».

Указанная в таблицах 4 и 5 СНиП 2.04.09-84 «площадь, контролируемая одним извещателем», в сегодняшнем СП 5.13130.2009 совершенно справедливо указана как «средняя площадь, контролируемая одним извещателем». Однако за 25 лет у нас так и не была определена максимальная площадь, защищаемая одним извещателем в виде круга радиусом 0,7 от нормативного расстояния. Вместо этого в СП 5.13130.2009 появился весьма странный по содержанию пункт 13.3.7, по которому «расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5»?! То есть не как в NFPA 72 прямоугольники, вписанные в окружность радиуса 0,7 от нормативного расстояния, а любое соотношение сторон прямоугольника с постоянной площадью. Например, для дымовых извещателей при высоте помещения до 3,5 м и шириной 3 м расстояния между извещателями можно увеличить до 85/3 = 28,3 м! Тогда как по NFPA 72 средняя площадь, контролируемая извещателем, в этом случае сокращается до 38 м2, и расстояния между извещателями не должны превышать 12,5 м (рис. 6), к тому же в СП 5.13130.2009 остался п. 13.3.10, по которому «при установке точечных дымовых пожарных извещателей в помещениях шириной менее 3 м расстояния между извещателями, указанные в таблице 13.3, допускается увеличивать в 1,5 раза», т. е. только до 13,5 м.

Ближайшее будущее

Все последнее десятилетие развитие наших норм определяется борьбой с ложными срабатываниями отечественных пожарных извещателей, к тому же и без регулярного обслуживания. Причем требования по защите извещателей от внешних воздействий, которые давно уже не отвечают условиям эксплуатации, повышать не планируется. Зато наши ДИПы самые дешевые в мире, правда, и сертифицированы они могут быть только у нас по ГОСТ Р 53325-2009. Даже в ближнем зарубежье перешли на европейские стандарты серии EN54, объем испытаний и требования в которых на порядок выше. Но одновременно упрощаются требования по установке: эффективная защита и высокая надежность исключают обязательное требование установки не менее двух извещателей любого типа, и даже извещатели без автоматического контроля работоспособности устанавливаются по одному в помещении. Для пожарной сигнализации расстановка извещателей производится, исходя из одинарного контроля каждой точки защищаемой площади, при пожаротушении – двойного.

Но мы, оказывается, реализовали еще не все способы повышения достоверности сигналов «Пожар». В проекте новой редакции ГОСТ 35525 сигнал «Пожар» от любого порогового пожарного извещателя воспринимается ППКП как ложный и может идентифицировать его только как «Внимание». Сформировать сигнал «Пожар 1» допускается только либо от одного извещателя, если будет подтвержден режим «Пожар» после перезапроса, либо от 2 извещателей без перезапроса, при их активаци за время не более 60 с. Сигнал «Пожар 2», который требуется по п. 14.1 свода правил СП 5.13130.2009 для формирования сигналов на управление в автоматическом режиме установками пожаротушения, дымоудаления, оповещения или инженерным оборудованием, в общем случае должен формироваться только по двум сигналам «Пожар 1» за время не более 60 с. Причем этот алгоритм по формированию ППКП сигналов «Пожар 1» и «Пожар 2» должен выполняться при работе с пороговыми извещателями любого типа: тепловыми максимальными и максимально-дифференциальными, дымовыми линейными, пламя и термокабелем, поскольку другие алгоритмы для этих извещателей не предусмотрены.

Таким образом, защита от ложных срабатываний имеет у нас наивысший приоритет и ее повышение проводится за счет снижения уровня пожарной безопасности. Когда будет сформирован сигнал «Пожар 2» при реализации данного алгоритма? В большинстве случаев никогда и по нескольким причинам. Свод правил СП 5.13130.2009 в данном случае предписывает установку извещателей с шагом вполовину от нормативного. То есть извещатели находятся на различном расстоянии от очага, и их активация с разницей в 1 – 2 мин. маловероятна. Для технически грамотной реализации предложенного алгоритма извещатели должны находиться в непосредственной близости, т. е. должны устанавливаться «парами», а с учетом отказа одного из них – «тройками», причем с одинаковой ориентацией к воздушному потоку для исключения разброса по чувствительности от направления воздушного потока, как это показано на рис. 10 средствами фотошопа.

Рис. 9. Расстановка извещателей «парами» с включением в два шлейфа

Кроме того, для одновременного срабатывания извещателей необходимо в «тройки» устанавливать извещатели с совершенно одинаковой чувствительностью. Даже допустимое расхождение извещателей по чувствительности в 1,6 раза будет определять разницу в срабатывании в несколько минут при тлеющих очагах. Следовательно, будет необходимо с высокой точностью измерять чувствительность каждого извещателя и указывать ее на этикетке. Производитель должен будет подбирать упаковки извещателей с одинаковой чувствительностью. Естественно, необходимо обеспечить стабильность уровня чувствительности в процессе эксплуатации не только за счет схемотехнических решений и выбора элементной базы. Должны быть обеспечены совершенно одинаковые условия эксплуатации, вплоть до одинакового запыления дымовой камеры. Очевидно, что для дымовых извещателей придется ввести обязательную прецизионную компенсацию запыления. И т. д.

Причем наши 2-пороговые ППКП выдают один сигнал одним реле, как бы его ни назвали, либо по одному, либо по двум извещателем и уже, как правило, с перезапросом. Причем длительность перезапроса, как ни странно, нормами не ограничена и уже встречается 2 мин. и более. Следовательно, по срабатыванию первого извещателя даже после перезапроса в наших 2-пороговых ППКП выходной сигнал не формируется, следовательно, вентиляция, кондиционирование, тепловые завесы и т. д. не отключаются, что существенно влияет на распределение дыма и будет определять значительную задержку срабатывания второго извещателя, если он расположен на большом расстоянии от первого. При открытых очагах происходит быстрое повышения температуры в помещении, и при значительных затратах времени на перезапросы вполне вероятно, что режим «Пожар» не будет подтвержден извещателем из-за высокой температуры. Необходимо учитывать, что у большинства пожарных извещателей диапазон рабочих температур не превышает 60 градусов С.

А что произойдет при ложном срабатывании? Практика показывает, что некачественные извещатели «ложнят» в нормальных условиях, даже несмотря на перезапрос. Кроме того, любой дымовой извещатель при отсутствии технического обслуживания при высоком уровне запыления дымовой камеры уходит в сработку, несмотря на пересбросы. По данному алгоритму по истечении 60 с последующие сигналы от других извещателей считаются ложными срабатываниями. Таким образом, один неисправный извещатель нарушает работу всего шлейфа, а возможно, и всех шлейфов в зависимости от построения ППКП. Причем это известное свойство всех пороговых приборов и непонятно, почему оно не учтено в нормах. Почему нет ограничения времени устранения неисправности в пороговых пожарных системах? В «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации допускается принимать равной 0,8. Это означает, что в течение срока службы, равного 10 лет, она полностью не работоспособна 2 года, или в среднем 2,4 месяца каждый год. А по статистике эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже: в 2010 году из 981 установки при пожаре задачу выполнили только 703, то есть сработали с вероятностью ниже 0,72! Из оставшихся 278 установок 206 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%) и 69 (7%) были не включены. В 2009 году еще хуже, из 1021 установки задачу выполнили только 687, с вероятностью 0,67!!! По остальным 334 установкам: 207 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%) и 124 (12,1%) не были включены. Почему бы не распространить действие СП 5.13130.2009 приложения «Определение установленного времени обнаружения неисправности и ее устранения» на пороговые системы? Ведь здесь речь идет не об одном помещении с одним адресно-аналоговым извещателем, а от нескольких помещений до целых объектов без автоматической противопожарной защиты. Как изменится сложившаяся ситуация при введении в действие новой редакции ГОСТ 35525? «Ложняк» окончательно победит пожар?

Так что, похоже, развитие пожарных систем в данном направлении подходит к логическому завершению. Затраты на дешевые извещатели будут слишком дорого обходиться. В проект новой редакции ГОСТ 35525 в программу сертификационных испытаний введены огневые испытания пожарных извещателей по тестовым очагам. Наконец-то выяснится, какой уровень пожарной защиты обеспечивают наши пожарные извещатели. Причем если требования по перезапросам в ППКП останутся в ГОСТ 35525, то и испытания в обязательном порядке необходимо проводить с двумя максимальными по времени перезапросами для имитации обнаружения пожара нашими защищенными от ложняков приборами.

Препятствия воздействию факторов пожара на извещатели

В общем случае при горизонтальном перекрытии за счет конвекции горячий газ и дым от очага переносится к перекрытию и заполняет объем в виде горизонтально расположенного цилиндра (рис. 10). При подъеме вверх дым разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с вершиной в месте расположения очага. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым холодным воздухом, при этом снижается его температура и теряется подъемная сила, что определяет ограничение пространства, заполненного дымом на начальном этапе пожара в помещениях больших размеров.

Очевидно, что данная модель справедлива только при отсутствии посторонних воздушных потоков, создаваемых приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционерами и в свободном от каких-либо предметов помещении на перекрытии вблизи путей распространения дымогазовоздушной смеси от очага пожара. Степень воздействия препятствий на потоки дыма от очага зависит от их размеров, формы и расположения относительно очага и извещателя.

Требования по размещению пожарных извещателей в помещениях со стеллажами, с балками и при наличии вентиляции присутствуют в различных национальных стандартах, но существенно различаются в зависимости от происхождения, несмотря на общность физических законов.

Требования СНиП 2.04.09-84 и НПБ88-2001

Требования по размещению пожарных извещателей впервые были определены в 1984 г. в СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений», более подробно эти требования были изложены в НПБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования, с корректировкой в НПБ88-2001*. В настоящее время действует свод правил СП 5.13130.2009 с Изменением № 1. Очевидно, что разработка новых версий документов каждый раз производилась на базе предыдущей путем корректировки отдельных пунктов и добавления новых пунктов и приложений. Для примера можно проследить развитие наших требований за 25-летний период относительно размещения извещателей на колоннах, стенах, тросах и т. п.

В требованиях СНиП 2.04.09-84 относительно дымовых и тепловых пожарных извещателей сказано, что «при невозможности установки извещателей на потолке допускается установка их на стенах, балках, колоннах. Допускается также подвеска извещателей на тросах под покрытиями зданий со световыми, аэрационными, зенитными фонарями. В этих случаях извещатели необходимо размещать на расстоянии не более 300 мм от потолка, включая габариты извещателя». В этом пункте некорректно введены требования по расстоянию от потолка для различных условий размещения пожарных извещателей относительно направлений воздушных потоков и величина максимально допустимого расстояния для тепловых и для дымовых извещателей. По британскому стандарту BS5839 пожарные детекторы должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм до 150 мм для тепловых детекторов, что логично с точки зрения обнаружения различных стадий развития очага. В отличие от дымовых извещателей тепловые детекторы не обнаруживают тлеющие пожары, а на стадии открытого огня происходит значительное повышение температуры, соответственно, эффект стратификации отсутствует и, если расстояние между перекрытием и термочувствительным элементом будет более 150 мм, это приведет к недопустимо позднему обнаружению пожара, т. е. сделает их практически неработоспособными.

С другой стороны, если на извещатели, подвешенные на тросах и установленные на нижних поверхностях балок, воздействуют горизонтальные воздушные потоки, то при размещении на стенах и на колоннах необходимо учитывать изменение направлений воздушных потоков. Эти конструкции являются препятствиями для горизонтального распространения дыма, при этом образуются слабо вентилируемые области, в которых не допускается размещение пожарных извещателей. В NFPA приведен рисунок с обозначением области, где не допускается установка извещателей – это угол между стеной и потолком глубиной 10 см (рис. 11). При установке дымового извещателя на стене его верхняя часть должна находиться на расстоянии 10–30 см от потолка.

Рис. 11. Требования NFPA 72 по установке дымовых извещателей на стене

Аналогичное требование было введено позднее в НПБ 88-2001: «При установке точечных пожарных извещателей под перекрытием их следует размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м» и «при установке точечных пожарных извещателей на стенах, специальной арматуре или креплении на тросах их следует размещать на расстоянии не менее 0,1 м от стен и на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя». Теперь, наоборот, ограничения для размещения извещателей на стене были отнесены и к извещателям, подвешенным на тросе. Кроме того, нередко упоминание «специальной арматуры» по каким-то причинам связывалось с установкой извещателей на стене и конструировались специальные кронштейны для крепления извещателей в горизонтальном положении, что, кроме дополнительных расходов, значительно снижало эффективность работы извещателей. Воздушный поток, чтобы попасть в горизонтально ориентированную дымовую камеру извещателя, установленного на стене, должен как бы уходить «в стену». При сравнительно небольших скоростях воздушный поток плавно обтекает препятствия и вблизи стены «заворачивается», не заходя в угол между стеной и потолком. Следовательно, горизонтально расположенный дымовой извещатель на стене оказывается поперек воздушного потока, как если бы извещатель был установлен на перекрытии в вертикальном положении.

После корректировки через два года, в НПБ 88-2001*, требования были разделены: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя» и отдельно введено максимально допустимое расстояние извещателя от перекрытия при подвеске извещателей на тросе: « расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м». Естественно, если извещатели устанавливаются непосредственно на потолке, то и при подвеске их на тросе нет оснований относить их от перекрытия на 0,1 м, как при размещении на стене.

Требования СП 5.13130.2009

В СП 5.13130.2009 пункт 13.3.4, в котором изложены требования по размещению извещателей, был существенно переработан и значительно увеличен по объему по сравнению с предыдущими версиями, но трудно сказать, что это прибавило ясности. Как и в предыдущих версиях, подряд перечисляются все возможные варианты установки: «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Правда, появилось новое требование: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от угла», которое хорошо сочетается с европейскими нормами и с общим требованием, введенным позднее в изменении № 1 к СП 5.13130.2009.

Указанный в НПБ88-2001 диапазон расстояний от потолка 0,1–0,3 м для установки извещателей на стене был исключен, и теперь расстояние от перекрытия при установке извещателей на стене рекомендовано определять в соответствии с приложением П, в котором приведена таблица с минимальными и максимальными расстояниями от перекрытия до измерительного элемента извещателя в зависимости от высоты помещения и угла наклона перекрытия. Причем озаглавлено приложение П как «Расстояния от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя», исходя из которого можно предположить, что рекомендации приложения П относятся к размещению извещателей в случае наклонных перекрытий.

Например, при высоте помещения до 6 м и углах наклона перекрытия до 150 расстояние от перекрытия (верхней точки перекрытия) до измерительного элемента извещателя определено в диапазоне от 30 мм до 200 мм, а при высоте помещения от 10 м до 12 м соответственно – от 150 до 350 мм. При углах наклона перекрытия свыше 300 это расстояние определено в диапазоне от 300 мм до 500 мм при высоте помещения до 6 м и в диапазоне от 600 мм до 800 мм при высоте помещения от 10 м до 12 м. Действительно, при наклонных перекрытиях верхняя часть помещения не вентилируется, и, например в NFPA 72 в этом случае необходимо размещать дымовые детекторы в верхней части помещения, но только ниже 4» (102 мм) (рис. 12).

Рис. 12. Размещение детекторов при наклонном перекрытии по NFPA 72

В своде правил СП 5.13130.2009 информация относительно размещения извещателей на стене в помещении с горизонтальным перекрытии в приложении П, по-видимому, отсутствует. Кроме того, можно отметить, что в своде правил СП 5.13130.2009 есть отдельный пункт 13.3.5 с требованиями по размещению извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями: «В помещениях с крутыми крышами, например, диагональными, двускатными, четырехскатными, шатровыми, пильчатыми, имеющими наклон более 10 градусов, часть извещателей устанавливают в вертикальной плоскости конька крыши или самой высокой части здания ». Но в этом пункте ссылка на приложение П отсутствует и, соответственно, нет запрета установки извещателей буквально «в самую высокую часть здания», где их эффективность значительно ниже.

Необходимо отметить, что в п. 13.3.4 говорится о точечных пожарных извещателях в общем, т. е. и о дымовых извещателях, и о тепловых извещателях, а значительные расстояния от перекрытия допускаются только для дымовых извещателей. По-видимому, приложение П применимо только для дымовых точечных извещателей, на это косвенно указывает максимальная высота защищаемого помещения – 12 м.

Установка дымовых извещателей на подвесном потолке

В пункте 13.3.4 свода правил СП 5.13130.2009 указано, что «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Подвесной потолок достаточно отнести к несущим» строительным конструкциям, и для формального выполнения этого требования иногда прикручивают базы точечных извещателей на уголки крепления плиток армстронга. Однако точечные извещатели, как правило, имеют малый вес, это не линейные дымовые извещатели, которые действительно имеют не только значительную массу и габариты, но и должны сохранять свое положение в течение всего срока эксплуатации во избежание появления сигналов ложных тревог.

Размещение извещателей на подвесном потолке определено в требованиях п. 13.3.15 свода правил СП 5.13130.2009, хотя изначально речь там идет о перфорированном подвесном потолке, но в случае отсутствия перфорации не выполняется, по крайней мере, два условия, приведенные в этом пункте:

  • перфорация имеет периодическую структуру и ее площадь превышает 40% поверхности;
  • минимальный размер каждой перфорации в любом сечении не менее 10 м»,

а как сказано далее: «Если не выполняется хотя бы одно из этих требований, извещатели должны быть установлены на фальшпотолке в основном помещении < >. Именно непосредственно на фальшпотолке. Многие производители дымовых извещателей выпускают монтажные комплекты для врезки извещателей в подвесной потолок, что улучшает внешний вид помещения (рис. 13).

Рис. 13. Врезка извещателя в подвесной потолок с использованием монтажного комплекта

При этом обычно с запасом выполняется требование, приведенное в п. 4.7.1.7 ГОСТ Р 53325-2009, по которому конструкция дымового извещателя «должна обеспечивать расположение оптической камеры на расстоянии не менее 15 мм от поверхности, на которой монтируют ИПДОТ» (извещатель пожарный дымовой оптико-электронный точечный). Можно также отметить, что по британскому стандарту BS5839 пожарные извещатели должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм о 150 мм для тепловых детекторов. Соответственно, при врезке зарубежных дымовых детекторов в подвесной потолок монтажные комплекты обеспечивают расположение дымозахода на 25 мм ниже перекрытия.

Противоречия в изменении № 1

При корректировке в п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009 было введено новое и категоричное по форме требование: «Горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Обратите внимание, как усугубляет это требование словосочетание «в любом случае». И еще одно общее требование: «Размещение пожарных извещателей должно осуществляться таким образом, чтобы близлежащие предметы и устройства (трубы, воздуховоды, оборудование и прочее) не препятствовали воздействию факторов пожара на извещатели, а источники светового излучения, электромагнитные помехи не влияли на сохранение извещателем работоспособности».

С другой стороны, по новой версии п. 13.3.8, «точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка шириной 0,75 м и более, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на расстояние более 0,4 м». Однако для выполнения безусловного требования п. 13.3.6 ширина отсека должна быть не менее 1 м плюс размер извещателя. При ширине отсека 0,75 м расстояние от извещателя даже без учета его размеров «до близлежащих предметов» равна 0,75/2 = 0,375 м!

Еще одно требование п. 13.3.8: «Если строительные конструкции выступают от потолка на расстояние более 0,4 м, а образуемые ими отсеки по ширине меньше 0,75 м, контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 13.3 и 13.5, уменьшается на 40%», также относится к перекрытиям с балками более 0,4 м по высоте, но требование п. 13.3.6 не позволяет устанавливать извещатели на перекрытии. А уже упоминавшееся здесь Приложение П из свода правил СП 5.13130.2009 рекомендует максимальное расстояние от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя 350 мм при углах перекрытия до 150 и при высоте помещения от 10 до 12 метров, что исключает установку извещателей на нижнюю поверхность балок. Таким образом, требования, введенные в п. 13.3.6, исключают возможность установки извещателей в условиях, приведенных в п. 13.3.8. В некоторых случаях эта нормативная проблема может быть разрешена применением линейных дымовых или аспирационных извещателей.

Есть еще одна проблема при введении в п. 13.3.6 требования «Расстояние от извещателей до близлежащих предметов в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Речь идет о защите запотолочного пространства. Кроме массы кабеля, воздуховодов и арматуры, сам подвесной потолок нередко располагается на расстоянии менее 0,5 м от перекрытия – и как в этом случае удовлетворить требованию п. 13.3.6? Относить подвесной потолок на 0,5 м плюс высота извещателя? Абсурд, но об исключении этого требования для случая запотолочного пространства в п. 13.3.6 не сказано.

Требования британского стандарта BS 5839

Аналогичные требования в британском стандарте BS 5839 изложены более подробно в значительно большем числе пунктов и c поясняющими рисунками. Очевидно, что в общем случае предметы вблизи извещателя оказывают различное влияние в зависимости от их высоты.

Потолочные преграды и препятствия

В первую очередь дается ограничение по размещению точечных извещателей вблизи конструкций значительной высоты, расположенных на перекрытии и существенным образом влияющих на время обнаружения контролируемых факторов, в примерном переводе: «Тепловые и дымовые детекторы не должны быть установлены в пределах 500 мм любых стен, перегородок или препятствий для потоков дыма и горячих газов, таких как структурные балки и воздуховоды, в случае, когда высота препятствия больше чем 250 мм».

Следующее требование относится к конструкциям меньшей высоты:

Рис. 14. Детектор должен отстоять от конструкции, высота которой до 250 мм, не менее, чем две ее высоты

«Там, где балки, воздуховоды, светильники или другие конструкции, примыкающие к потолку и создающие препятствия для потока дыма, не превышают по высоте 250 мм, детекторы не должны устанавливаться к этим конструкциям ближе, чем две их высоты (см. рис. 14)». Это требование, отсутствующее в наших нормах, как раз и учитывает размер «мертвой зоны» в зависимости от высоты препятствия, которое приходится огибать воздушному потоку. Например, при высоте препятствия 0,1 м допускается отнести от него детектор на 0,2 м, а не на 0,5 м, по п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009.

Следующее требование, также отсутствующее в наших нормах, касается балок: «Потолочные препятствия, такие, как балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены (рис. 15)». Соответственно, за рубежом в каждом образованном такой балкой отсеке должен быть установлен минимум один детектор, а наших извещателей соответственно 1, или 2, или 3, или даже 4 по СП 5.13130.2009, но это тема отдельной статьи.

Однако необходимо отметить, что требование п. 13.3.8 «Точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка…» оставляет открытым вопрос, о каком минимальном их количестве в каждом отсеке идет речь? Причем если рассматривать 13-й раздел свода правил СП 5.13130.2009, то по п. 13.3.2 «в каждом защищаемом помещении следует устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или», а по 14-му разделу для установки двух извещателей в помещении необходимо выполнить ряд условий, а иначе число извещателей должно быть увеличено до 3 или 4.

Рис. 15. Балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены

Свободное пространство вокруг детектора

И вот наконец-то мы добрались до аналога нашего требования п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009, однако общее с требованием стандарта BS 5839 практически только значение 0,5 м: «Детекторы должны быть размещены таким образом, чтобы было обеспечено свободное пространство в пределах 500 мм ниже каждого детектора» (рис. 7). То есть данное требование задает пространство в виде полусферы радиуса 0,5 м, а не цилиндра, как в СП 5.13130.2009, и относится в основном к предметам в помещении, а не на потолке.

Рис. 16. Свободное пространство вокруг детектора 500 мм

Защита запотолочного пространства

А следующее требование, также отсутствующее в СП 5.13130.2009 с изменением 1, – это размещение детекторов в запотолочном пространстве и под фльшполом: «В невентилируемых пространствах чувствительный элемент пожарных детекторов следует располагать в верхних 10% пространства или в верхних 125 мм в зависимости от того, что больше» (см. рис. 17).

Рис. 17. Размещение детекторов в запотолочном или подпольном пространстве

Это требование показывает, что данный случай не следует связывать с требованием свободного пространства 0,5 м вокруг извещателя для помещений и исключает возможность «изобретения» извещателя для защиты двух пространств.

Критическая скорость воздушного потока

У дымовых пожарных извещателей основной характеристикой обычно считается чувствительность, измеренная в дымовом канале в дБ/м. Однако в реальных условиях эффективность обнаружения очага дымового извещателя в большинстве случаев зависит от так называемой критической скорости – минимальной скорости воздушного потока, при которой дым начинает поступать в дымовую камеру извещателя, преодолевая аэродинамическое сопротивление. То есть для обнаружения пожара необходимо не только наличие дыма достаточной удельной оптической плотности в месте расположения дымового извещателя, но и достаточно высокая скорость воздушного потока в направлении его дымозахода. В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 для дымовых детекторов приводится расчет по методу критической скорости воздушного потока. Считается, что если в месте размещения дымового детектора была достигнута критическая скорость движения дымогазовоздушной смеси от очага, то концентрация дыма достаточна для формирования сигнала тревоги. В американском стандарте UL для дымовых детекторов чувствительность детектора в дымовом канале измеряется при минимальной скорости воздушного потока 0,152 м/сек. (30 футов/мин.). В НПБ 65-97 минимальная скорость воздушного потока в дымовом канале, при которой измерялась чувствительность дымового извещателя, должна была устанавливаться равной 0,2 ± 0,04 м/с, как и в европейском стандарте EN 54-7 по дымовым точечным детекторам. Однако в действующем в настоящее время ГОСТ Р 53325-2009 п. 4.7.3.1 эта величина была заменена на диапазон скоростей воздушного потока 0,20÷0,30 м/с, а в проекте новой редакции ГОСТ Р 53325 тот же диапазон определен в виде: «устанавливают скорость воздушного потока (0,25 ± 0,05) м/с». На основании каких экспериментальных исследований была проведена данная корректировка, определяющая возможность существенного снижения эффективности отечественных дымовых извещателей по сравнению с европейскими и американскими детекторами? А некоторые пожарные извещатели с «высокой» защитой от пыли за счет уменьшения площади дымозахода, критической скоростью ненамного меньше 1 м/с перестают реагировать на дым при реальных пожарах.

В помещении с плоским горизонтальным перекрытием за счет конвекции горячий газ и дым от очага поднимается вверх, при этом он разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. В руководстве по определению расстановки дымовых извещателей американского стандарта по пожарной сигнализации NFPA 72 приведена модель распространения дыма от очага для учета эффекта стратификации. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с углом, равным 220, соответственно, на высоте Н радиус площади, заполненной дымом, равен 0,2 Н. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым, холодным воздухом, при этом снижается его температура, теряется подъемная сила и скорость воздушного потока становится ниже критической. Эти физические процессы определяют невозможность обнаружения очага точечным дымовым извещателем на значительных расстояниях и ограничение максимального расстояния до обнаруживаемого очага, а не площади, как в наших нормах.

os-info.ru

ОПС: Расстановка пожарных извещателей: проблемные случаи

11 Сентябрь 2008

Требования по размещению пожарных извещателей приведены в НПБ 88-2001* «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования». Однако в этом документе регламентированы только основные варианты расстановки извещателей для сравнительно простых случаев. На практике часто встречаются помещения с наклонными перекрытиями, с декоративными подвесными решетчатыми потолками, с приточно-вытяжной вентиляцией и т. д., которые должны быть грамотно защищены, несмотря на отсутствие конкретных указаний в НПБ 88-2001*. На все нетиповые случаи есть общее требование в п. 3. НПБ 110-03 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией»: «Тип автоматической установки тушения, способ тушения, вид огнетушащих средств, тип оборудования установок пожарной автоматики определяется организацией-проектировщиком в зависимости от технологических, конструктивных и объемно-планировочных особенностей защищаемых зданий и помещений с учетом требований действующих нормативно-технических документов». В НПБ 88-2001* также присутствуют общие требования, например, по п. 12.19 «размещение точечных тепловых и дымовых пожарных извещателей следует производить с учетом воздушных потоков в защищаемом помещении, вызываемых приточной или вытяжной вентиляцией», однако критерии оптимизации расположения извещателей не даны, только указано, что «при этом расстояние от извещателя до вентиляционного отверстия должно быть не менее 1 м». Избежать грубых ошибок при проектировании во многих сложных случаях можно, используя дополнительные материалы, например, европейский стандарт BS 5839-1:2002 по системам обнаружения пожара и оповещения для зданий, ч. 1 «Нормы и правила проектирования, установки и обслуживания систем», где в каждом разделе и в каждом параграфе сначала излагаются физические процессы, а затем вытекающие из них требования, что позволяет быть уверенным в правильности выбранного решения в конкретном случае. Например, при расстановке автоматических пожарных извещателей необходимо учитывать специфику их работы в зависимости от типа: «Работа тепловых и дымовых датчиков зависит от конвекции, которая переносит горячий газ и дым от очага к датчику. Расположение и шаг установки этих датчиков должны основываться на необходимости ограничения времени, затраченного на это движение и при условии достаточной концентрации продуктов сгорания в месте установки датчика. Горячий газ и дым в общем случае будут концентрироваться в самых высоких частях помещения, поэтому именно там должны быть расположены тепловые и дымовые датчики. Так как дым и горячие газы от очага поднимаются вверх, они разбавляются чистым и холодным воздухом, который поступает в конвективную струю. Следовательно, с увеличением высоты помещения быстро возрастает размер очага, достаточный для активизации тепловых или дымовых датчиков. До некоторой степени этот эффект можно компенсировать при использовании более чувствительных датчиков. Линейные дымовые датчики с оптическим лучом менее чувствительны к эффекту высокого потолка, чем датчики точечного типа, поскольку с увеличением задымленного пространства пропорционально увеличивается длина луча, на которую воздействует дым. К тому же при захвате конвекционной струей окружающего воздуха происходит охлаждение газов. Если потолок достаточно высок и окружающая температура в верхней части помещения высокая, температура газодымовой смеси может снизиться до температуры окружающей среды на уровне ниже потолка. Это возможно, если температура воздуха в помещении увеличивается с высотой, например в результате нагрева солнцем воздух на высших уровнях может быть более высоким, чем температура дыма. Тогда слой дыма сформируется на этом уровне прежде, чем достигнет потолка, как если бы в помещении был невидимый потолок на определенной высоте. Этот эффект известен как стратификация – расслоение. В этом случае и дым, и горячие газы не будут воздействовать на установленные на потолке датчики независимо от их чувствительности. Обычно трудно предсказать с достаточно высокой степенью достоверности уровень, на котором будет происходить стратификация. Это будет зависеть от конвективной тепловой мощности очага и от температурного профиля в пределах защищаемого пространства во время пожара, ни один из которых не известен количественно. Если датчики установлены на предполагаемом уровне стратификации, а стратификации не происходит или она происходит на более высоком уровне, обнаружение может быть опасно запоздалым, поскольку относительно узкая конвекционная струя может обойти датчики. В конце концов, так как очаг увеличивается и выделяется больше тепла, конвекционная струя преодолеет тепловой барьер и установленные на потолке датчики будут работоспособны, хотя и в более поздней стадии пожара, чем если бы никакая стратификация не произошла. (Однако больший очаг обычно обнаруживается, если высота потолка больше.) Таким образом, в высоком помещении, в котором стратификация является вероятной, хотя и могут быть использованы дополнительное датчики на более низких уровнях в надежде обнаружить стратифицированный слой, всегда должны использоваться датчики, установленные на потолке. Так как струя горячего газа является относительно узкой, радиус зоны контроля дополнительных детекторов должен быть уменьшен. Хотя для обычной защиты какой-либо зоны применяются приведенные выше рассуждения, локальные участки могут быть защищены дополнительными пожарными датчиками. Например, системы с тепловыми линейными датчиками могут быть особенно подходящими для того, чтобы защитить элементы энергоустановок или кабельную сеть. При использовании в этих целях датчик должен быть установлен насколько возможно близко к месту, где мог бы возникнуть огонь или перегрев, он должен быть расположен над защищаемой установкой или в тепловом контакте с ней. На эффективность автоматической системы обнаружения пожара будут влиять преграды между тепловыми или дымовыми датчиками и продуктами горения. Важно, чтобы тепловые и дымовые датчики не были установлены слишком близко к преградам для потока горячих газов и дыма к датчику. Вблизи стыка стены и потолка располагается «мертвое пространство», в котором обнаружение тепла или дыма не будет эффективно. Так как горячий газ и дым растекаются горизонтально параллельно потолку, аналогично имеется застойный слой вблизи потолка; это исключает установку с расположением чувствительного элемента теплового или дымового датчика вровень с потолком. Это ограничение может быть менее важно в случае аспирационной системы, поскольку эта система активно втягивает пробы воздуха из движущегося слоя дыма и горячих газов. При установке тепловых и дымовых датчиков должна быть рассмотрена возможная структура воздушных потоков в помещении. Кондиционирование воздуха и вентиляционные системы с высоким уровнем воздухообмена могут неблагоприятно влиять на способности датчиков, создавая приток к ним свежего воздуха и отток нагретого воздуха, дыма и газов от горения или разжижая дым и горячие газы от очага. Датчики дыма могут быть установлены для контроля дыма в вентиляционных каналах. В основном такие датчики должны способствовать предотвращению распространения дыма вентиляционной системой, любая рециркуляция должна быть прекращена в случае пожара. Эти датчики могут быть подключены к системе пожарной тревоги, но, если датчики дыма имеют нормальную чувствительность, они не могут являться удовлетворительным средством обнаружения пожара в зоне, из которой поступает воздух, так как дым разбавляется извлеченным чистым воздухом...». Из приведенной физической модели вытекают два основных принципа, которые учитываются при размещении дымовых и тепловых пожарных извещателей: – в случае плоских перекрытий при отсутствии помех и препятствий дымовой и тепловой извещатели защищают площадь в виде круга в горизонтальной плоскости;

– необходимо регламентировать минимальное и максимальное расстояние извещателей от перекрытия.

Рис.1. Простейшая схема размещения детектора дыма и тепла

По стандарту BS 5839-1:2002 радиус защиты для детекторов дыма составляет 7,5 м, для тепловых детекторов – 5,3 м в горизонтальной проекции. Таким образом, легко определить расстановку извещателей в помещении любой формы: расстояние от любой точки помещения до ближайшего дымового ИП в горизонтальной проекции должно быть не более 7,5 м, от теплового – не более 5,3 м. Данные радиусы защищаемой площади определяют несколько большие расстояния между извещателями при расстановке по квадратной решетке (рис. 1) по сравнению с требованиями НПБ 88-2001*. Значительная экономия числа извещателей (примерно в 1,3 раза) достигается в больших помещениях при использовании расстановки извещателей по треугольной решетке (рис. 2).

Рис.2. Расстановка извещателей в больших помещениях

В настоящее время на практике данные положения можно применять только при использовании аспирационных извещателей. В Рекомендациях ФГУ ВНИИПО МЧС России по проектированию систем пожарной сигнализации с использованием аспирационных дымовых пожарных извещателей серий LASD и ASD указано, что «при защите помещений произвольной формы максимальные расстояния между воздухозаборными отверстиями и стенами определяются исходя из того, что площадь, защищаемая каждым воздухозаборным отверстием, имеет форму круга радиусом 6,36 м (рис. 3).

Рис.3. Каждое отверстие защищает круг радиусом 6,36 м

Расстояние до перекрытия По британскому стандарту BS5839 пожарные извещатели ОПС должны быть установлены на потолке, так чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах: 1) 25 мм – 600 мм для дымовых датчиков; 2) 25 мм – 150 мм для тепловых датчиков.

Непосредственно у перекрытия остается прослойка чистого воздуха, что и определяет минимальное расстояние от чувствительного элемента дымового и теплового извещателя до перекрытия, равное 25 мм. По этой же причине запрещена установка извещателей заподлицо. В НПБ 88-2001* подобное требование указано пока только для линейного дымового пожарного извещателя п. 12.29. « оптическая ось проходила на расстоянии не менее 0,1 м от уровня перекрытия» и для линейных тепловых пожарных извещателей п. 12.37: « расстояние от извещателя до перекрытия должно быть не менее 15 мм». По НПБ 88-2001* п. 12.18* для всех точечных пожарных извещателей «при подвеске извещателей на тросе должны быть обеспечены их устойчивое положение и ориентация в пространстве. При этом расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м». В стандарте BS5839 указаны различные максимальные расстояния от перекрытия для дымового и для теплового датчика. Дымовые извещатели обеспечивают раннее обнаружение пожара, на этапе тления материалов, и возможно размещение на расстоянии порядка 300 мм от перекрытия даже при отсутствии эффекта стратификации. В отличие от дымовых извещателей тепловые детекторы не обнаруживают тлеющие пожары, а на стадии открытого огня происходит значительное повышение температуры, соответственно, эффект стратификации отсутствует и увеличение расстояния между перекрытием и термочувствительным элементом на расстояние более 150 мм приведет к недопустимо позднему обнаружению пожара, т. е. сделает их практически неработоспособными.

Перфорированные потолки

В аэропортах, в крупных торговых центрах и т. д. часто используются декоративные решетки, чтобы закрыть воздуховоды и кабели, размещенные под перекрытием. Например, потолки типа «Грииии». Как в этом случае нужно устанавливать пожарные извещатели? В стандарте BS 5839-1:2002 указано, что датчики, установленные на основном потолке, могут использоваться для защиты области ниже перфорированного фальшпотолка, если одновременно выполняются условия: 1) площадь перфорации составляет больше чем 40% из любой секции потолка 1m x 1m; 2) минимальный размер каждой перфорации в любом сечении не менее 10 mm; 3) толщина фальшпотолка не более чем в три раза превышает минимальный размер каждой ячейки перфорации. Во всех других случаях датчики должны быть установлены ниже фальшпотолка, и если необходима защита запотолочного пространства, дополнительные датчики должны быть установлены на основном потолке в запотолочном пространстве. При выполнении приведенных условий практически не происходит разделения помещения на два пространства, дым проходит через перфорацию фальшпотолка и обнаруживается извещателями, установленными на перекрытии. Эти условия с большим запасом выполняются для потолка типа «Грильято», для большей убедительности рекомендуется рассматривать его как декоративную решетку, практически не создающую препятствия для распространения дыма.

Наклонные перекрытия

Отсутствие в наших нормах понятия наклонного, негоризонтального перекрытия может привести к грубым ошибкам при проектировании. Максимально допустимое расстояние от чувствительного элемента детектора до перекрытия определяет критерий оценки горизонтальности перекрытия, причем без использования каких-либо значений угла наклона. Если перепад высот потолка при использовании детекторов дыма не превышает 600 мм, то дым скапливается в верхней части помещения и потолок считается горизонтальным независимо от площади помещения. Аналогично для тепловых детекторов, если перепад высот не превышает 150 мм, потолок также считается горизонтальным независимо от размеров помещения. При больших перепадах высот дым с теплым воздухом стекает вверх по уклону в направлении конька, и заполняется верхняя часть объема. В этом случае первый ряд пожарных извещателей устанавливается по коньку, а остальные ряды параллельно по скатам первому. Возможно размещения извещателей на более низком уровне, при этом чувствительные элементы дымового извещателя должны быть расположены не ниже 600 мм от верхней части перекрытия, а тепловые не ниже 150 мм (рис.4).

 Рис.4. Защита помещения со скатами под разными углами BS 5839-1:2002

Кроме того, покатый участок перекрытия, как правило, увеличивает скорость подъема потока дыма и теплого воздуха в направлении вершины, сокращая таким образом время задержки до срабатывания детектора. Соответственно, в BS 5839-1:2002 допускается увеличить расстояние между детекторами в верхнем ряду: для каждого градуса угла наклона ската допускается увеличивать расстояние между детекторами на 1%, но максимум на 25%. Если скаты перекрытия имеют разные углы наклона, то расстояние между извещателями, установленными вдоль конька, выбирается исходя из меньшего значения, определенного по меньшему углу наклона (рис. 4). В данном примере между извещателями по коньку допускается увеличить на 18%, т. е. до 12,39 м. Остальные извещатели устанавливаются исходя из стандартной величины радиуса защищаемой площади, равного 7,5 м в горизонтальной проекции. При этом рекомендуется обращать особое внимание при определении расположения следующих рядов детекторов, чтобы не допускать зазоров между кругами извещателей различных рядов и разных радиусов. Конечно, нам эти нюансы нельзя использовать на практике, но критерий наклонного перекрытия вполне применим. По НПБ 88-2001* п. 12.18*, уже упоминавшемуся выше, для всех точечных пожарных извещателей « расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м». Таким образом, в помещении 9 х 9 м при перепаде высот порядка 0,6 м возможна установка извещателя в центре помещения, а при большем перепаде высот его рекомендуется располагать на более высокой части перекрытия. При этом следует выполнять требование, указанное в п. 12.18*: «При установке точечных пожарных извещателей под перекрытием их следует размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м». Отметим, что в BS 5839-1:2002 это расстояние для горизонтальных перекрытий составляет 0,5 м. Аналогично требованиям относительно точечных дымовых извещателей при установке линейных дымовых извещателей в стандарте BS 5839-1:2002 необходимо обеспечить расстояние от луча до горизонтального перекрытия в пределах от 25 мм до 600 мм. В помещении с негоризонтальным перекрытием, т. е. при перепаде высот потолка более 600 мм, требуется защитить пространство вдоль конька крыши. В этом случае по BS 5839-1:2002 расстояние между оптическими осями линейных извещателей также может быть увеличено на 1% для каждого градуса наклона до максимального значения 25% (рис. 5).

 Рис.5. Защита помещения c наклонным потолком

В нашей практике расстояние между оптическими осями не только не может быть уменьшено, но и вряд ли может быть измерено в горизонтальной проекции, так как в таблице 6 НПБ 88-2001* указаны максимальные расстояния непосредственно между оптическими осями извещателей без учета возможно их размещения на наклонном перекрытии. 

 

 Рис.6. Защита помещения на среднем уровне

При отсутствии возможности установки линейных дымовых детекторов под перекрытием, например, в атриумах со стеклянной куполообразной крышей, по BS 5839-1:2002 допускается их размещение на уровне ниже 600 мм от потолка. Однако при таком размещении детекторов защищаемая площадь значительно сокращается и составляет до 12,5% от высоты установки в каждую сторону от оптической оси (рис. 6. ) Дым с увеличением высоты расходится на большую площадь, следовательно, экономичнее устанавливать линейные оптические детекторы на максимально возможной высоте. Так, например, при установке на высоте 4 м для надежного обнаружения очага расстояние между оптическими осями должно быть не более 1 м, при установке на высоте 20 м – соответственно не более 5 м. Перекрытия с балками В больших производственных помещениях обычно на перекрытии имеются балки значительной высоты. Расстановка извещателей в этом случае должна производиться в соответствии с п. 12.20. НПБ 88-2001*: «Точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка шириной 0,75 м и более, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на расстояние более 0,4 м. Если строительные конструкции выступают от потолка на расстояние более 0,4 м, а образуемые ими отсеки по ширине меньше 0,75 м, контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 5, 8, уменьшается на 40%. При наличии на потолке выступающих частей от 0,08 до 0,4 м контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 5, 8, уменьшается на 25%».

При этом не указано, по каким осям следует уменьшать расстояние между извещателями. Балки препятствуют распространению дыма в поперечном направлении, и, следовательно, по этому направлению необходимо сокращать расстояния, обеспечивая заданное сокращение контролируемой площади. Расстояния между извещателями вдоль балок сокращать не имеет смысла, так как между балками дым распространяется даже быстрее, так как проявляется эффект ограничения пространства как в коридоре, где расстояния между извещателями допускается увеличивать в 1,5 раза.

Рис.7. Потолок с балками, M - расстояние между извещателями

В BS 5839-1:2002 более подробно рассмотрены два варианта: линейные балки (рис. 7) и соты (рис. 8).

Рис.8. Потолок в виде сот Требования BS 5839-1:2002 по допустимым расстояниям между извещателями поперек балок в зависимости от высоты потолка, высоты балок приведены в таблице 1.

Таблица 1

Высота потолка (округленная до целого) H, м Высота балки D Максимальное расстояние между двумя дымовыми (тепловыми) детекторами поперек балок М
6 м или менее Менее 10% H 5 м (3,8 м)
Более 6 м Менее 10% H и 600 мм или менее 5 м (3,8 м)
Более 6 м Менее 10% H и более 600 мм 5 м (3,8 м)
3 м или менее Более 10% H 2,3 м (1,5 м)
4 м Более 10% H 2,8 м (2 м)
5 м Более 10% H 3 м (2,3 м)
>= 6 м Более 10% H 3,3 м (2,5 м)

Где, H – высота потолка; W – ширина ячейки; D – высота балки. Для потолка в виде сот в зависимости от соотношения высоты балки и ширины ячейки пожарные извещатели устанавливаются либо на потолке, либо на балке (таблица 2). Здесь фигурирует граница высоты балки 600 мм (в отличие от наших 400 мм), но и учитывается относительная высота балки – дополнительная граница, 10% от высоты помещения.

Таблица 2

Высота потолка H (округленная до целого), м Высота балки D Максимальное расстояние до ближайшего дымового(теплового) извещателя Размещение детектора при W= 6 м Более 10% H 6,6 м (5 м) На нижней плоскости балок На потолке

Где, H – высота потолка; W – ширина ячейки; D – высота балки.

Источник: Журнал Технологии защиты №1 2008

www.aktivsb.ru

Расстановка пожарных извещателей: отечественные и зарубежные нормы. Часть 1

Автор: Игорь Неплохов, эксперт, кандидат технических наук 

За прошедшие три года многие нормативные положения, определяющие размещение пожарных извещателей, успели поменяться два раза. На смену НПБ 88-2001* «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» в ноябре 2008 г. вышел новый свод правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования», в котором впервые были регламентированы варианты расстановки извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями, с декоративными подвесными решетчатыми потолками и т. д. Введенное в действие с 20 июня 2011 г. изменение № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 внесло существенные коррективы, причем некоторые требования вернулись из НПБ 88-2001*. Необходимо также отметить принципиальные различия в требованиях по расстановке пожарных извещателей в наших и зарубежных нормативных документах. Наши нормы в отличие от зарубежных содержат лишь требования, какого-либо разъяснения физических процессов нет. Это порождает различные толкования, нередко ошибочные, к тому же основные положения не имеют теоретического обоснования. Нет формальных оснований для выбора наиболее эффективного решения с учетом физических процессов обнаружения факторов пожара в конкретных условиях. Как правило, не производится оценка вероятности эвакуации людей и материального ущерба в случае возникновения пожара при проектировании систем пожарной автоматики. Следовательно, предстоит длительный процесс гармонизации наших норм в области пожарной безопасности, и с большой вероятностью можно ожидать в ближайшее время выпуск изменения № 2 к своду правил СП 5.13130.2009, затем изменения № 3 и т. д. Например, вполне возможно будет существенно скорректирован п. 13.3.7 из СП 5.13130.2009, по которому «расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5». В первой части статьи рассматривается расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага. 

Физические процессы

В европейском стандарте BS 5839 по системам обнаружения пожара и оповещения для зданий, часть 1 «Нормы и правила проектирования, установки и обслуживания систем», в каждом разделе и в каждом параграфе сначала излагаются физические процессы, на которые следует обращать внимание, а затем, как следствие, требование. Например, почему необходимо учитывать специфику работы и тип автоматических пожарных извещателей при их расстановке. «Работа тепловых и дымовых датчиков зависит от конвекции, которая переносит горячий газ и дым от очага к детектору. Расположение и шаг установки этих детекторов должны основываться на необходимости ограничения времени, затраченного на это движение, и при условии достаточной концентрации продуктов сгорания в месте установки детектора. Горячий газ и дым в общем случае будут концентрироваться в самых высоких частях помещения, поэтому именно там должны быть расположены тепловые и дымовые детекторы. Так как дым и горячие газы от очага поднимаются вверх, они разбавляются чистым и холодным воздухом, который поступает в конвективную струю. Следовательно, с увеличением высоты помещения быстро возрастает размер очага, необходимый для активации тепловых или дымовых детекторов. До некоторой степени этот эффект можно компенсировать при использовании более чувствительных детекторов. Линейные дымовые датчики с оптическим лучом менее чувствительны к эффекту высокого потолка, чем датчики точечного типа, поскольку с увеличением задымленного пространства пропорционально увеличивается длина луча, на которую воздействует дым …

На эффективность автоматической системы обнаружения пожара будут влиять преграды между тепловыми или дымовыми датчиками и продуктами горения. Важно, чтобы тепловые и дымовые датчики не были установлены слишком близко к преградам для потока нагретого газа и дыма к детектору. Вблизи стыка стены и потолка располагается «мертвое пространство», в котором обнаружение тепла или дыма не будет эффективно. Так как горячий газ и дым растекаются горизонтально параллельно потолку, аналогично имеется застойный слой вблизи потолка, это исключает установку с расположением чувствительного элемента теплового или дымового датчика вровень с потолком...».

 

Рис. 1. Модель распределения дыма по NFPA 72 

В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 пояснения, справочные данные и примеры расчетов даны в приложениях, объем которых почти в 1,5 раза превышает объем основного текста стандарта. В NFPA 72 указывается, что в случае плоского горизонтального потолка и при отсутствии дополнительных воздушных потоков дым образует цилиндр определенной высоты с центром в проекции очага (рис. 1). С удалением от центра падает удельная оптическая плотность среды и температура, что определяет ограничение задымленного пространства на первом этапе развития очага.

Требования по размещению точечных детекторов по BS 5839

По стандарту BS 5839 радиус защиты для детекторов дыма составляет 7,5 м, для тепловых детекторов – 5,3 м в горизонтальной проекции. Таким образом, легко определить расстановку извещателей в помещении любой формы: расстояние от любой точки помещения до ближайшего дымового ИП в горизонтальной проекции должно быть не более 7,5 м, от теплового – не более 5,3 м. Данная величина защищаемой площади определяет установку по квадратной решетке дымовых извещателей через 10,5 м, а тепловых – через 7,5 м (рис. 2). Значительная экономия числа извещателей (примерно в 1,3 раза) достигается в больших помещениях при использовании расстановки извещателей по треугольной решетке (рис. 3).

Рис. 2. Размещение дымовых и тепловых детекторов по BS 5839

Рис. 3. Расстановка дымовых детекторов по треугольной решетке

Рис. 4. Расстановка дымовых детекторов в прямоугольном помещении

В протяженных помещениях также считается, что дымовой извещатель контролирует площадь на расстоянии не более 7,5 м в горизонтальной проекции. Например, в помещении шириной 6 м максимальное расстояние между извещателями 13,75 м и в 2 раза меньше расстояние от извещателя до стены, что составляет 6,88 м (рис 4). И лишь относительно коридоров, ширина которых не превышает 2 м, действует положение: только точки, ближайшие к центральной линии коридора, требуют рассмотрения, соответственно, допускается устанавливать дымовые детекторы с интервалом 15 м и на расстоянии 7,5 м от стены.

Требования по размещению точечных детекторов по NFPA 72

По NFPA 72 в общем случае на горизонтальных гладких потолках точечные детекторы размещаются по квадратной решетке с шагом S, расстояние по перпендикуляру от стены до детектора должно быть не более S/2. Кроме того, указывается, что любая точка потолка должна отстоять от ближайшего извещателя не дальше чем 0,7S. Действительно, диаметр окружности площади, защищаемой одним детектором при их расстановке по квадратной решетке с шагом S, равен диагонали квадрата S х S, величина которой S√2. Соответственно, радиус защищаемой зоны равен S√2/2, что примерно равно 0,7S. Причем для тепловых детекторов шаг квадратной решетки S рассчитывается, исходя из обеспечения обнаружения очага мощностью QCR, за время tCR, чтобы ко времени начала тушения tDO или включения АУПТ его величина не превышала заданной мощности QDO, например, не более 1055 КВт (1000 Btu/sec). В расчетах принимается квадратичная зависимость роста мощности очага от времени (рис. 5). В приложениях даны примеры расчетов и справочные данные по различным видам материалов и изделий.

Рис. 5. Зависимость мощности очага пожара от времени 

При исходной величине шага квадратной решетки S = 30 футов, т. е. 9,1 м, принимается, что детектор защищает площадь в виде круга радиусом 6,4 м (9,1 м х 0,7). Исходя из этой концепции, в NFPA 72 приведены примеры размеров прямоугольников, которые вписываются в окружность радиусом 6,4 м (рис. 6) и могут быть защищены одним детектором, расположенным в центре:

Рис. 6. Прямоугольники, вписанные в окружность радиусом 6,4 м А = 3,1 м х 12,5 м = 38,1 м2 (10 ft х 41 ft = 410 ft2) В = 4,6 м х 11,9 м = 54,3 м2 (15 ft х 39 ft = 585 ft2) С = 6,1 м х 11,3 м = 68,8 м2 (20 ft х 37 ft = 740 ft2) D = 7,6 м х 10,4 м = 78,9 м2 (25 ft х 34 ft = 850 ft2) 

Максимальная площадь очевидно соответствует квадрату, вписанному в окружность 9,1 м х 9,1 м = 82,8 м2 (30 ft х 30 ft = 900 ft2). Размещение детекторов в помещениях прямоугольной формы рекомендуется посредством разбиения их площади на прямоугольники, которые вписываются в круг радиуса 6,4 м (рис. 6).

Рис. 7. Размещение детекторов в прямоугольных помещениях 

В помещении непрямоугольной формы точки размещения детекторов могут определяться как пересечения окружностей радиусом 6,4 м с центрами в наиболее удаленных от центра углов помещения (рис. 7). Затем проверяется отсутствие точек вне кругов радиуса 6,4 м с центрами в точках размещения извещателей и при необходимости устанавливаются дополнительные извещатели. Для помещения, приведенного на рис. 8, оказалось вполне достаточно 3 точечных детекторов.

Рис. 8. Размещение детекторов в непрямоугольных помещениях

Запуск пожаротушения по британскому стандарту

В сложных системах, где ложное срабатывание может привести к значительному материальному ущербу, применяются дополнительные меры, в том числе и работа по 2 детекторам. Например, в британском стандарте BS 7273-1 по газовому пожаротушению во избежание нежелательного пуска газа в случае автоматического режима работы системы алгоритм работы, как правило, должен предполагать определение пожара одновременно двумя отдельными детекторами. Причем активизация первого детектора должна, по крайней мере, приводить к индикации режима «Пожар» в системе пожарной сигнализации и к включению оповещения в пределах защищаемой площади. При этом расстановка детекторов, естественно, должна обеспечивать контроль каждой точки защищаемого помещения двумя детекторами с возможностью идентификации активации каждого из них. Кроме того, в этом случае система пожарной сигнализации и оповещения должна быть спроектирована таким образом, чтобы при единичном обрыве или коротком замыкании шлейфа она обнаруживала пожар на защищаемой площади и, по крайне мере, оставляла возможность включения пожаротушения вручную. То есть если максимальная площадь, контролируемая одним детектором, составляет X м2, то при однократном отказе шлейфа каждый пожарный датчик должен обеспечивать контроль площади максимум 2X м2. Другими словами, если в штатном режиме обеспечивается двойной контроль каждой точки помещения, то при одинарном обрыве или коротком замыкании шлейфа должен обеспечиваться одинарный контроль, как в стандартной системе. Это требование достаточно просто технически реализуется, например, при использовании двух радиальных шлейфов с установкой извещателей «парами» или одного кольцевого шлейфа с изоляторами короткого замыкания. Действительно, при обрыве или даже при коротком замыкании одного из двух радиальных шлейфов второй шлейф остается в работоспособном состоянии. При этом расстановка извещателей должна обеспечивать контроль всей защищаемой площади каждым шлейфом в отдельности (рис. 9).

Рис. 9. Расстановка извещателей «парами» с включением в два шлейфа Более высокий уровень работоспособности достигается при использовании кольцевых шлейфов в адресных и адресно-аналоговых системах с изоляторами короткого замыкания. В этом случае при обрыве кольцевой шлейф автоматически преобразуется в два радиальных, локализуется место обрыва, и все детекторы остаются в работоспособном состоянии, что сохраняет функционирование системы в автоматическом режиме. При коротком замыкании адресно-аналогового шлейфа отключаются только устройства между двумя соседними изоляторами короткого замыкания. В современных адресно-аналоговых системах изоляторы короткого замыкания устанавливаются во все детекторы и модули, так что даже при коротком замыкании шлейфа функционирование не нарушается. 

Очевидно, что использующиеся в России системы с одним двухпороговым шлейфом не отвечают данному требованию. При обрыве и при коротком замыкании такого шлейфа формируется сигнал «Неисправность», и пожар не обнаруживается до устранения неисправности, не формируется сигнал «Пожар» по одному извещателю, что не дает возможности включить пожаротушение вручную после его получения.

Наши нормы: прошлое и настоящее

Наши требования по расстановке пожарных извещателей впервые были определены четверть века назад в СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений». В этом документе были указаны нормативные расстояния между дымовыми и тепловыми точечными извещателями при установке по квадратной решетке, которые с тех пор не изменялись. По 4.1 СНиП 2.04.09-84 установки пожарной сигнализации должны были формировать импульс на управление установками пожаротушения, дымоудаления и оповещения о пожаре при срабатывании не менее двух автоматических пожарных извещателей, устанавливаемых в одном контролируемом помещении. В этом случае каждую точку защищаемой поверхности требовалось контролировать не менее чем двумя пожарными извещателями. Причем максимальное расстояние между дублирующими извещателями равнялось половине нормативного, соответственно, извещатели в системах пожаротушения устанавливались «парами» (рис. 9), что обеспечивало строгое выполнение двойного контроля площади помещения и близкое по времени срабатывание извещателей при пожаре. Управление технологическим, электротехническим и другим оборудованием, блокируемым с установкой пожарной сигнализации, допускалось осуществлять при срабатывании одного пожарного извещателя. А на практике в простых установках пожарной сигнализации оповещение включалось от одного извещателя с одинарным контролем площади помещений и расстановкой извещателей на нормативных расстояниях. В отдельном пункте содержалось общее требование: «В одном помещении следует устанавливать не менее двух автоматических пожарных извещателей». И до сих пор выполнение этого требования подразумевает как бы резервирование пожарных извещателей, которое реально обеспечивается только в небольших помещениях, площадь которых не превышает нормативную для одного извещателя. Причем иллюзия резервирования создает почву для практически полного отсутствия технического обслуживания, и тем более нет требований о периодическом контроле чувствительности извещателей, соответственно, не выпускается тестовое оборудование. Например, в помещении размером 9 м х 27 м с 3 неадресными дымовыми извещателями для обеспечения резервирования один извещатель должен иметь радиус защищаемой зоны более 14 м и обеспечить контроль всего помещения, т. е. 243 м2. Любой из крайних извещателей может бесконтрольно отказать, и неисправность может быть не обнаружена в течение нескольких лет. А на практике однотипное оборудование имеет примерно одинаковую наработку на отказ, что определяет почти одновременный выход из строя всех извещателей в помещении и в здании. Например, происходит потеря чувствительности всех дымовых извещателей из-за снижения яркости светодиодов оптопары. Причем такой массовый отказ отечественных пожарных извещателей определен «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний», так как «средняя наработка на отказ извещателей пожарных должна быть не менее 60 000 часов», т. е. менее 7 лет, а «средний срок службы извещателя пожарного должен быть не менее 10 лет». 

Указанная в таблицах 4 и 5 СНиП 2.04.09-84 «площадь, контролируемая одним извещателем», в сегодняшнем СП 5.13130.2009 совершенно справедливо указана как «средняя площадь, контролируемая одним извещателем». Однако за 25 лет у нас так и не была определена максимальная площадь, защищаемая одним извещателем в виде круга радиусом 0,7 от нормативного расстояния. Вместо этого в СП 5.13130.2009 появился весьма странный по содержанию пункт 13.3.7, по которому «расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5»?! То есть не как в NFPA 72 прямоугольники, вписанные в окружность радиуса 0,7 от нормативного расстояния, а любое соотношение сторон прямоугольника с постоянной площадью. Например, для дымовых извещателей при высоте помещения до 3,5 м и шириной 3 м расстояния между извещателями можно увеличить до 85/3 = 28,3 м! Тогда как по NFPA 72 средняя площадь, контролируемая извещателем, в этом случае сокращается до 38 м2, и расстояния между извещателями не должны превышать 12,5 м (рис. 6), к тому же в СП 5.13130.2009 остался п. 13.3.10, по которому «при установке точечных дымовых пожарных извещателей в помещениях шириной менее 3 м расстояния между извещателями, указанные в таблице 13.3, допускается увеличивать в 1,5 раза», т. е. только до 13,5 м.

Ближайшее будущее

Все последнее десятилетие развитие наших норм определяется борьбой с ложными срабатываниями отечественных пожарных извещателей, к тому же и без регулярного обслуживания. Причем требования по защите извещателей от внешних воздействий, которые давно уже не отвечают условиям эксплуатации, повышать не планируется. Зато наши ДИПы самые дешевые в мире, правда, и сертифицированы они могут быть только у нас по ГОСТ Р 53325-2009. Даже в ближнем зарубежье перешли на европейские стандарты серии EN54, объем испытаний и требования в которых на порядок выше. Но одновременно упрощаются требования по установке: эффективная защита и высокая надежность исключают обязательное требование установки не менее двух извещателей любого типа, и даже извещатели без автоматического контроля работоспособности устанавливаются по одному в помещении. Для пожарной сигнализации расстановка извещателей производится, исходя из одинарного контроля каждой точки защищаемой площади, при пожаротушении – двойного. Но мы, оказывается, реализовали еще не все способы повышения достоверности сигналов «Пожар». В проекте новой редакции ГОСТ 35525 сигнал «Пожар» от любого порогового пожарного извещателя воспринимается ППКП как ложный и может идентифицировать его только как «Внимание». Сформировать сигнал «Пожар 1» допускается только либо от одного извещателя, если будет подтвержден режим «Пожар» после перезапроса, либо от 2 извещателей без перезапроса, при их активаци за время не более 60 с. Сигнал «Пожар 2», который требуется по п. 14.1 свода правил СП 5.13130.2009 для формирования сигналов на управление в автоматическом режиме установками пожаротушения, дымоудаления, оповещения или инженерным оборудованием, в общем случае должен формироваться только по двум сигналам «Пожар 1» за время не более 60 с. Причем этот алгоритм по формированию ППКП сигналов «Пожар 1» и «Пожар 2» должен выполняться при работе с пороговыми извещателями любого типа: тепловыми максимальными и максимально-дифференциальными, дымовыми линейными, пламя и термокабелем, поскольку другие алгоритмы для этих извещателей не предусмотрены. . Таким образом, защита от ложных срабатываний имеет у нас наивысший приоритет и ее повышение проводится за счет снижения уровня пожарной безопасности. Когда будет сформирован сигнал «Пожар 2» при реализации данного алгоритма? В большинстве случаев никогда и по нескольким причинам. Свод правил СП 5.13130.2009 в данном случае предписывает установку извещателей с шагом вполовину от нормативного. То есть извещатели находятся на различном расстоянии от очага, и их активация с разницей в 1 – 2 мин. маловероятна. Для технически грамотной реализации предложенного алгоритма извещатели должны находиться в непосредственной близости, т. е. должны устанавливаться «парами», а с учетом отказа одного из них – «тройками», причем с одинаковой ориентацией к воздушному потоку для исключения разброса по чувствительности от направления воздушного потока, как это показано на рис. 10 средствами фотошопа.

Рис. 10. Расстановка пожарных извещателей «тройками» Кроме того, для одновременного срабатывания извещателей необходимо в «тройки» устанавливать извещатели с совершенно одинаковой чувствительностью. Даже допустимое расхождение извещателей по чувствительности в 1,6 раза будет определять разницу в срабатывании в несколько минут при тлеющих очагах. Следовательно, будет необходимо с высокой точностью измерять чувствительность каждого извещателя и указывать ее на этикетке. Производитель должен будет подбирать упаковки извещателей с одинаковой чувствительностью. Естественно, необходимо обеспечить стабильность уровня чувствительности в процессе эксплуатации не только за счет схемотехнических решений и выбора элементной базы. Должны быть обеспечены совершенно одинаковые условия эксплуатации, вплоть до одинакового запыления дымовой камеры. Очевидно, что для дымовых извещателей придется ввести обязательную прецизионную компенсацию запыления. И т. д. Причем наши 2-пороговые ППКП выдают один сигнал одним реле, как бы его ни назвали, либо по одному, либо по двум извещателем и уже, как правило, с перезапросом. Причем длительность перезапроса, как ни странно, нормами не ограничена и уже встречается 2 мин. и более. Следовательно, по срабатыванию первого извещателя даже после перезапроса в наших 2-пороговых ППКП выходной сигнал не формируется, следовательно, вентиляция, кондиционирование, тепловые завесы и т. д. не отключаются, что существенно влияет на распределение дыма и будет определять значительную задержку срабатывания второго извещателя, если он расположен на большом расстоянии от первого. При открытых очагах происходит быстрое повышения температуры в помещении, и при значительных затратах времени на перезапросы вполне вероятно, что режим «Пожар» не будет подтвержден извещателем из-за высокой температуры. Необходимо учитывать, что у большинства пожарных извещателей диапазон рабочих температур не превышает 60 градусов С. 

А что произойдет при ложном срабатывании? Практика показывает, что некачественные извещатели «ложнят» в нормальных условиях, даже несмотря на перезапрос. Кроме того, любой дымовой извещатель при отсутствии технического обслуживания при высоком уровне запыления дымовой камеры уходит в сработку, несмотря на пересбросы. По данному алгоритму по истечении 60 с последующие сигналы от других извещателей считаются ложными срабатываниями. Таким образом, один неисправный извещатель нарушает работу всего шлейфа, а возможно, и всех шлейфов в зависимости от построения ППКП. Причем это известное свойство всех пороговых приборов и непонятно, почему оно не учтено в нормах. Почему нет ограничения времени устранения неисправности в пороговых пожарных системах? В «Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации допускается принимать равной 0,8. Это означает, что в течение срока службы, равного 10 лет, она полностью не работоспособна 2 года, или в среднем 2,4 месяца каждый год. А по статистике эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже: в 2010 году из 981 установки при пожаре задачу выполнили только 703, то есть сработали с вероятностью ниже 0,72! Из оставшихся 278 установок 206 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%) и 69 (7%) были не включены. В 2009 году еще хуже, из 1021 установки задачу выполнили только 687, с вероятностью 0,67!!! По остальным 334 установкам: 207 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%) и 124 (12,1%) не были включены. Почему бы не распространить действие СП 5.13130.2009 приложения «Определение установленного времени обнаружения неисправности и ее устранения» на пороговые системы? Ведь здесь речь идет не об одном помещении с одним адресно-аналоговым извещателем, а от нескольких помещений до целых объектов без автоматической противопожарной защиты. Как изменится сложившаяся ситуация при введении в действие новой редакции ГОСТ 35525? «Ложняк» окончательно победит пожар? 

Так что, похоже, развитие пожарных систем в данном направлении подходит к логическому завершению. Затраты на дешевые извещатели будут слишком дорого обходиться. В проект новой редакции ГОСТ 35525 в программу сертификационных испытаний введены огневые испытания пожарных извещателей по тестовым очагам. Наконец-то выяснится, какой уровень пожарной защиты обеспечивают наши пожарные извещатели. Причем если требования по перезапросам в ППКП останутся в ГОСТ 35525, то и испытания в обязательном порядке необходимо проводить с двумя максимальными по времени перезапросами для имитации обнаружения пожара нашими защищенными от ложняков приборами. 

Продолжение читайте здесь>>

Источник: Журнал ТЗ № 5 2011

txcom.ru

Расстановка пожарных извещателей: отечественные и зарубежные нормы. Часть 2

За прошедшие три года многие нормативные положения, определяющие размещение пожарных извещателей, успели поменяться два раза. Необходимо также отметить принципиальные различия в требованиях по расстановке пожарных извещателей в наших и зарубежных нормативных документах. Наши нормы, в отличие от зарубежных, содержат только требования, какого-либо разъяснения физических процессов в них нет. Изменение № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 внесло существенные коррективы, причем некоторые требования вернулись из НПБ 88-2001*, а некоторые, введенные впервые, частично совпадают с требованиями зарубежных норм. Например, в п. 13.3.6 Изменение № 1 к СП 5.13130.2009 сказано, что «горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников, в любом случае должно быть не менее 0,5 м», но не указано, предметы каких размеров должны при этом приниматься во внимание. Например, подпадает ли под действие этого пункта кабель, который подводится к извещателю?  В первой части статьи рассматривалась расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага. Во второй части рассматривается расстановка точечных пожарных извещателей в реальных условиях с учетом влияния окружающих предметов в помещении и на перекрытии.

Препятствия воздействию факторов пожара на извещатели

В общем случае при горизонтальном перекрытии за счет конвекции горячий газ и дым от очага переносится к перекрытию и заполняет объем в виде горизонтально расположенного цилиндра (рис. 1). При подъеме вверх дым разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с вершиной в месте расположения очага. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым холодным воздухом, при этом снижается его температура и теряется подъемная сила, что определяет ограничение пространства, заполненного дымом на начальном этапе пожара в помещениях больших размеров.

   Рис. 1. Направление воздушных потоков от очага

Очевидно, что данная модель справедлива только при отсутствии посторонних воздушных потоков, создаваемых приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционерами и в свободном от каких-либо предметов помещении на перекрытии вблизи путей распространения дымогазовоздушной смеси от очага пожара. Степень воздействия препятствий на потоки дыма от очага зависит от их размеров, формы и расположения относительно очага и извещателя.  Требования по размещению пожарных извещателей в помещениях со стеллажами, с балками и при наличии вентиляции присутствуют в различных национальных стандартах, но существенно различаются в зависимости от происхождения, несмотря на общность физических законов. 

Требования СНиП 2.04.09-84 и НПБ88-2001

Требования по размещению пожарных извещателей впервые были определены в 1984 г. в СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений», более подробно эти требования были изложены в НПБ 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования, с корректировкой в НПБ88-2001*. В настоящее время действует свод правил СП 5.13130.2009 с Изменением № 1. Очевидно, что разработка новых версий документов каждый раз производилась на базе предыдущей путем корректировки отдельных пунктов и добавления новых пунктов и приложений. Для примера можно проследить развитие наших требований за 25-летний период относительно размещения извещателей на колоннах, стенах, тросах и т. п.  В требованиях СНиП 2.04.09-84 относительно дымовых и тепловых пожарных извещателей сказано, что «при невозможности установки извещателей на потолке допускается установка их на стенах, балках, колоннах. Допускается также подвеска извещателей на тросах под покрытиями зданий со световыми, аэрационными, зенитными фонарями. В этих случаях извещатели необходимо размещать на расстоянии не более 300 мм от потолка, включая габариты извещателя». В этом пункте некорректно введены требования по расстоянию от потолка для различных условий размещения пожарных извещателей относительно направлений воздушных потоков и величина максимально допустимого расстояния для тепловых и для дымовых извещателей. По британскому стандарту BS5839 пожарные детекторы должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм до 150 мм для тепловых детекторов, что логично с точки зрения обнаружения различных стадий развития очага. В отличие от дымовых извещателей тепловые детекторы не обнаруживают тлеющие пожары, а на стадии открытого огня происходит значительное повышение температуры, соответственно, эффект стратификации отсутствует и, если расстояние между перекрытием и термочувствительным элементом будет более 150 мм, это приведет к недопустимо позднему обнаружению пожара, т. е. сделает их практически неработоспособными.  . С другой стороны, если на извещатели, подвешенные на тросах и установленные на нижних поверхностях балок, воздействуют горизонтальные воздушные потоки, то при размещении на стенах и на колоннах необходимо учитывать изменение направлений воздушных потоков. Эти конструкции являются препятствиями для горизонтального распространения дыма, при этом образуются слабо вентилируемые области, в которых не допускается размещение пожарных извещателей. В NFPA приведен рисунок с обозначением области, где не допускается установка извещателей – это угол между стеной и потолком глубиной 0 см (рис. 2). При установке дымового извещателя на стене его верхняя часть должна находиться на расстоянии 10–30 см от потолка.

Рис. 2. Требования NFPA 72 по установке дымовых извещателей на стене

Аналогичное требование было введено позднее в НПБ 88-2001: «При установке точечных пожарных извещателей под перекрытием их следует размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м» и «при установке точечных пожарных извещателей на стенах, специальной арматуре или креплении на тросах их следует размещать на расстоянии не менее 0,1 м от стен и на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя». Теперь, наоборот, ограничения для размещения извещателей на стене были отнесены и к извещателям, подвешенным на тросе. Кроме того, нередко упоминание «специальной арматуры» по каким-то причинам связывалось с установкой извещателей на стене и конструировались специальные кронштейны для крепления извещателей в горизонтальном положении, что, кроме дополнительных расходов, значительно снижало эффективность работы извещателей. Воздушный поток, чтобы попасть в горизонтально ориентированную дымовую камеру извещателя, установленного на стене, должен как бы уходить «в стену». При сравнительно небольших скоростях воздушный поток плавно обтекает препятствия и вблизи стены «заворачивается», не заходя в угол между стеной и потолком. Следовательно, горизонтально расположенный дымовой извещатель на стене оказывается поперек воздушного потока, как если бы извещатель был установлен на перекрытии в вертикальном положении.  После корректировки через два года, в НПБ 88-2001*, требования были разделены: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя» и отдельно введено максимально допустимое расстояние извещателя от перекрытия при подвеске извещателей на тросе: « расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м». Естественно, если извещатели устанавливаются непосредственно на потолке, то и при подвеске их на тросе нет оснований относить их от перекрытия на 0,1 м, как при размещении на стене. 

Требования СП 5.13130.2009

В СП 5.13130.2009 пункт 13.3.4, в котором изложены требования по размещению извещателей, был существенно переработан и значительно увеличен по объему по сравнению с предыдущими версиями, но трудно сказать, что это прибавило ясности. Как и в предыдущих версиях, подряд перечисляются все возможные варианты установки: «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Правда, появилось новое требование: «при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от угла», которое хорошо сочетается с европейскими нормами и с общим требованием, введенным позднее в изменении № 1 к СП 5.13130.2009.  Указанный в НПБ88-2001 диапазон расстояний от потолка 0,1–0,3 м для установки извещателей на стене был исключен, и теперь расстояние от перекрытия при установке извещателей на стене рекомендовано определять в соответствии с приложением П, в котором приведена таблица с минимальными и максимальными расстояниями от перекрытия до измерительного элемента извещателя в зависимости от высоты помещения и угла наклона перекрытия. Причем озаглавлено приложение П как «Расстояния от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя», исходя из которого можно предположить, что рекомендации приложения П относятся к размещению извещателей в случае наклонных перекрытий. Например, при высоте помещения до 6 м и углах наклона перекрытия до 150 расстояние от перекрытия (верхней точки перекрытия) до измерительного элемента извещателя определено в диапазоне от 30 мм до 200 мм, а при высоте помещения от 10 м до 12 м соответственно – от 150 до 350 мм. При углах наклона перекрытия свыше 300 это расстояние определено в диапазоне от 300 мм до 500 мм при высоте помещения до 6 м и в диапазоне от 600 мм до 800 мм при высоте помещения от 10 м до 12 м. Действительно, при наклонных перекрытиях верхняя часть помещения не вентилируется, и, например в NFPA 72 в этом случае необходимо размещать дымовые детекторы в верхней части помещения, но только ниже 4'' (102 мм) (рис. 3).

Рис. 3. Размещение детекторов при наклонном перекрытии по NFPA 72

В своде правил СП 5.13130.2009 информация относительно размещения извещателей на стене в помещении с горизонтальным перекрытии в приложении П, по-видимому, отсутствует. Кроме того, можно отметить, что в своде правил СП 5.13130.2009 есть отдельный пункт 13.3.5 с требованиями по размещению извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями: «В помещениях с крутыми крышами, например, диагональными, двускатными, четырехскатными, шатровыми, пильчатыми, имеющими наклон более 10 градусов, часть извещателей устанавливают в вертикальной плоскости конька крыши или самой высокой части здания ». Но в этом пункте ссылка на приложение П отсутствует и, соответственно, нет запрета установки извещателей буквально «в самую высокую часть здания», где их эффективность значительно ниже.  Необходимо отметить, что в п. 13.3.4 говорится о точечных пожарных извещателях в общем, т. е. и о дымовых извещателях, и о тепловых извещателях, а значительные расстояния от перекрытия допускаются только для дымовых извещателей. По-видимому, приложение П применимо только для дымовых точечных извещателей, на это косвенно указывает максимальная высота защищаемого помещения – 12 м.

Установка дымовых извещателей на подвесном потолке

В пункте 13.3.4 свода правил СП 5.13130.2009 указано, что «при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях». Подвесной потолок достаточно отнести к несущим» строительным конструкциям, и для формального выполнения этого требования иногда прикручивают базы точечных извещателей на уголки крепления плиток амстронга. Однако точечные извещатели, как правило, имеют малый вес, это не линейные дымовые извещатели, которые действительно имеют не только значительную массу и габариты, но и должны сохранять свое положение в течение всего срока эксплуатации во избежание появления сигналов ложных тревог.  Размещение извещателей на подвесном потолке определено в требованиях п. 13.3.15 свода правил , хотя изначально речь там идет о перфорированном подвесном потолке, но в случае отсутствия перфорации не выполняется, по крайней мере, два условия, приведенные в этом пункте:  – перфорация имеет периодическую структуру и ее площадь превышает 40% поверхности;  – минимальный размер каждой перфорации в любом сечении не менее 10 м»,  а как сказано далее: «Если не выполняется хотя бы одно из этих требований, извещатели должны быть установлены на фальшпотолке в основном помещении < >. Именно непосредственно на фальшпотолке. 

Многие производители дымовых извещателей выпускают монтажные комплекты для врезки извещателей в подвесной потолок, что улучшает внешний вид помещения (рис. 4).

   

Рис. 4. Врезка извещателя в подвесной потолок с использованием монтажного комплекта 

При этом обычно с запасом выполняется требование, приведенное в п. 4.7.1.7 ГОСТ Р 53325-2009, по которому конструкция дымового извещателя «должна обеспечивать расположение оптической камеры на расстояниt не менее 15 мм от поверхности, на которой монтируют ИПДОТ» (извещатель пожарный дымовой оптико-электронный точечный). Можно также отметить, что по британскому стандарту BS5839 пожарные извещатели должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм о 150 мм для тепловых детекторов. Соответственно, при врезке зарубежных дымовых детекторов в подвесной потолок монтажные комплекты обеспечивают расположение дымозахода на 25 мм ниже перекрытия.

Противоречия в изменении № 1

При корректировке в п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009 было введено новое и категоричное по форме требование: «Горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Обратите внимание, как усугубляет это требование словосочетание «в любом случае». И еще одно общее требование: «Размещение пожарных извещателей должно осуществляться таким образом, чтобы близлежащие предметы и устройства (трубы, воздуховоды, оборудование и прочее) не препятствовали воздействию факторов пожара на извещатели, а источники светового излучения, электромагнитные помехи не влияли на сохранение извещателем работоспособности».  С другой стороны, по новой версии п. 13.3.8, «точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка шириной 0,75 м и более, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на расстояние более 0,4 м». Однако для выполнения безусловного требования п. 13.3.6 ширина отсека должна быть не менее 1 м плюс размер извещателя. При ширине отсека 0,75 м расстояние от извещателя даже без учета его размеров «до близлежащих предметов» равна 0,75/2 = 0,375 м!  Еще одно требование п. 13.3.8: «Если строительные конструкции выступают от потолка на расстояние более 0,4 м, а образуемые ими отсеки по ширине меньше 0,75 м, контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 13.3 и 13.5, уменьшается на 40%», также относится к перекрытиям с балками более 0,4 м по высоте, но требование п. 13.3.6 не позволяет устанавливать извещатели на перекрытии. А уже упоминавшееся здесь Приложение П из свода правил СП 5.13130.2009 рекомендует максимальное расстояние от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя 350 мм при углах перекрытия до 150 и при высоте помещения от 10 до 12 метров, что исключает установку извещателей на нижнюю поверхность балок. Таким образом, требования, введенные в п. 13.3.6, исключают возможность установки извещателей в условиях, приведенных в п. 13.3.8. В некоторых случаях эта нормативная проблема может быть разрешена применением линейных дымовых или аспирационных извещателей. 

Есть еще одна проблема при введении в п. 13.3.6 требования «Расстояние от извещателей до близлежащих предметов в любом случае должно быть не менее 0,5 м». Речь идет о защите запотолочного пространства. Кроме массы кабеля, воздуховодов и арматуры, сам подвесной потолок нередко располагается на расстоянии менее 0,5 м от перекрытия – и как в этом случае удовлетворить требованию п. 13.3.6? Относить подвесной потолок на 0,5 м плюс высота извещателя? Абсурд, но об исключении этого требования для случая запотолочного пространства в п. 13.3.6 не сказано.

Требования британского стандарта BS 5839

Аналогичные требования в британском стандарте BS 5839 изложены более подробно в значительно большем числе пунктов и c поясняющими рисунками. Очевидно, что в общем случае предметы вблизи извещателя оказывают различное влияние в зависимости от их высоты.

Потолочные преграды и препятствия

В первую очередь дается ограничение по размещению точечных извещателей вблизи конструкций значительной высоты, расположенных на перекрытии и существенным образом влияющих на время обнаружения контролируемых факторов, в примерном переводе: «Тепловые и дымовые детекторы не должны быть установлены в пределах 500 мм любых стен, перегородок или препятствий для потоков дыма и горячих газов, таких как структурные балки и воздуховоды, в случае, когда высота препятствия больше чем 250 мм».  Следующее требование относится к конструкциям меньшей высоты:

   

Рис. 5. Детектор должен отстоять от конструкции, высота которой до 250 мм, не менее чем две ее высоты 

«Там, где балки, воздуховоды, светильники или другие конструкции, примыкающие к потолку и создающие препятствия для потока дыма, не превышают по высоте 250 мм, детекторы не должны устанавливаться к этим конструкциям ближе, чем две их высоты (см. рис 5)». Это требование, отсутствующее в наших нормах, как раз и учитывает размер «мертвой зоны» в зависимости от высоты препятствия, которое приходится огибать воздушному потоку. Например, при высоте препятствия 0,1 м допускается отнести от него детектор на 0,2 м, а не на 0,5 м, по п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009.  Следующее требование, также отсутствующее в наших нормах, касается балок: «Потолочные препятствия, такие, как балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены (рис. 6)». Соответственно, за рубежом в каждом образованном такой балкой отсеке должен быть установлен минимум один детектор, а наших извещателей соответственно 1, или 2, или 3, или даже 4 по СП 5.13130.2009, но это тема отдельной статьи. Однако необходимо отметить, что требование п. 13.3.8 «Точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка…» оставляет открытым вопрос, о каком минимальном их количестве в каждом отсеке идет речь? Причем если рассматривать 13-й раздел свода правил СП 5.13130.2009, то по п. 13.3.2 «в каждом защищаемом помещении следует устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или», а по 14-му разделу для установки двух извещателей в помещении необходимо выполнить ряд условий, а иначе число извещателей должно быть увеличено до 3 или 4.

   

Рис. 6. Балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены

Свободное пространство вокруг детектора

И вот наконец-то мы добрались до аналога нашего требования п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009, однако общее с требованием стандарта BS 5839 практически только значение 0,5 м: «Детекторы должны быть размещены таким образом, чтобы было обеспечено свободное пространство в пределах 500 мм ниже каждого детектора (рис. 7)». То есть данное требование задает пространство в виде полусферы радиуса 0,5 м, а не цилиндра, как в СП 5.13130.2009, и относится в основном к предметам в помещении, а не на потолке.

   

Рис. 7. Свободное пространство вокруг детектора 500 мм

Защита запотолочного пространства

А следующее требование, также отсутствующее в СП 5.13130.2009 с изменением 1, – это размещение детекторов в запотолочном пространстве и под фльшполом: «В невентилируемых пространствах чувствительный элемент пожарных детекторов следует располагать в верхних 10% пространства или в верхних 125 мм в зависимости от того, что больше» (см. рис. 8).

   

Рис. 8. Размещение детекторов в запотолочном или подпольном пространстве

Это требование показывает, что данный случай не следует связывать с требованием свободного пространства 0,5 м вокруг извещателя для помещений и исключает возможность «изобретения» извещателя для защиты двух пространств. 

Продолжение читайте здесь>>

Источник: Журнал ТЗ № 1 2012

txcom.ru

Расстановка пожарных извещателей

За прошедшие три года многие нормативные положения, определяющие размещение пожарных извещателей, успели поменяться два раза. На смену НПБ 88-2001* “Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования” в ноябре 2008 г. вышел новый свод правил СП 5.13130.2009 “Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования”, в котором впервые были регламентированы варианты расстановки извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями, с декоративными подвесными решетчатыми потолками и т. д. Введенное в действие с 20 июня 2011 г. изменение № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 внесло существенные коррективы, причем некоторые требования вернулись из НПБ 88-2001*. Необходимо также отметить принципиальные различия в требованиях по расстановке пожарных извещателей в наших и зарубежных нормативных документах. Наши нормы в отличие от зарубежных содержат лишь требования, какого-либо разъяснения физических процессов нет. Это порождает различные толкования, нередко ошибочные, к тому же основные положения не имеют теоретического обоснования. Нет формальных оснований для выбора наиболее эффективного решения с учетом физических процессов обнаружения факторов пожара в конкретных условиях. Как правило, не производится оценка вероятности эвакуации людей и материального ущерба в случае возникновения пожара при проектировании систем пожарной автоматики. Следовательно, предстоит длительный процесс гармонизации наших норм в области пожарной безопасности, и с большой вероятностью можно ожидать в ближайшее время выпуск изменения № 2 к своду правил СП 5.13130.2009, затем изменения № 3 и т. д. Например, вполне возможно будет существенно скорректирован п. 13.3.7 из СП 5.13130.2009, по которому “расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5″.

В первой части статьи рассматривается расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага.

Физические процессы

В европейском стандарте BS 5839 по системам обнаружения пожара и оповещения для зданий, часть 1 “Нормы и правила проектирования, установки и обслуживания систем”, в каждом разделе и в каждом параграфе сначала излагаются физические процессы, на которые следует обращать внимание, а затем, как следствие, требование. Например, почему необходимо учитывать специфику работы и тип автоматических пожарных извещателей при их расстановке.

“Работа тепловых и дымовых датчиков зависит от конвекции, которая переносит горячий газ и дым от очага к детектору. Расположение и шаг установки этих детекторов должны основываться на необходимости ограничения времени, затраченного на это движение, и при условии достаточной концентрации продуктов сгорания в месте установки детектора. Горячий газ и дым в общем случае будут концентрироваться в самых высоких частях помещения, поэтому именно там должны быть расположены тепловые и дымовые детекторы. Так как дым и горячие газы от очага поднимаются вверх, они разбавляются чистым и холодным воздухом, который поступает в конвективную струю. Следовательно, с увеличением высоты помещения быстро возрастает размер очага, необходимый для активации тепловых или дымовых детекторов. До некоторой степени этот эффект можно компенсировать при использовании более чувствительных детекторов. Линейные дымовые датчики с оптическим лучом менее чувствительны к эффекту высокого потолка, чем датчики точечного типа, поскольку с увеличением задымленного пространства пропорционально увеличивается длина луча, на которую воздействует дым …

На эффективность автоматической системы обнаружения пожара будут влиять преграды между тепловыми или дымовыми датчиками и продуктами горения. Важно, чтобы тепловые и дымовые датчики не были установлены слишком близко к преградам для потока нагретого газа и дыма к детектору. Вблизи стыка стены и потолка располагается “мертвое пространство”, в котором обнаружение тепла или дыма не будет эффективно. Так как горячий газ и дым растекаются горизонтально параллельно потолку, аналогично имеется застойный слой вблизи потолка, это исключает установку с расположением чувствительного элемента теплового или дымового датчика вровень с потолком…”.

Рис. 1. Модель распределения дыма по NFPA 72

В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 пояснения, справочные данные и примеры расчетов даны в приложениях, объем которых почти в 1,5 раза превышает объем основного текста стандарта. В NFPA 72 указывается, что в случае плоского горизонтального потолка и при отсутствии дополнительных воздушных потоков дым образует цилиндр определенной высоты с центром в проекции очага (рис. 18). С удалением от центра падает удельная оптическая плотность среды и температура, что определяет ограничение задымленного пространства на первом этапе развития очага.

Требования по размещению точечных детекторов по BS 5839

По стандарту BS 5839 радиус защиты для детекторов дыма составляет 7,5 м, для тепловых детекторов – 5,3 м в горизонтальной проекции. Таким образом, легко определить расстановку извещателей в помещении любой формы: расстояние от любой точки помещения до ближайшего дымового ИП в горизонтальной проекции должно быть не более 7,5 м, от теплового – не более 5,3 м. Данная величина защищаемой площади определяет установку по квадратной решетке дымовых извещателей через 10,5 м, а тепловых – через 7,5 м (рис. 2). Значительная экономия числа извещателей (примерно в 1,3 раза) достигается в больших помещениях при использовании расстановки извещателей по треугольной решетке (рис. 3).

Рис. 2. Размещение дымовых и тепловых детекторов по BS 5839

Рис. 3. Расстановка дымовых детекторов по треугольной решетке

Рис. 4. Расстановка дымовых детекторов в прямоугольном помещении

В протяженных помещениях также считается, что дымовой извещатель контролирует площадь на расстоянии не более 7,5 м в горизонтальной проекции. Например, в помещении шириной 6 м максимальное расстояние между извещателями 13,75 м и в 2 раза меньше расстояние от извещателя до стены, что составляет 6,88 м (рис 4). И лишь относительно коридоров, ширина которых не превышает 2 м, действует положение: только точки, ближайшие к центральной линии коридора, требуют рассмотрения, соответственно, допускается устанавливать дымовые детекторы с интервалом 15 м и на расстоянии 7,5 м от стены.

Требования по размещению точечных детекторов по NFPA 72

По NFPA 72 в общем случае на горизонтальных гладких потолках точечные детекторы размещаются по квадратной решетке с шагом S, расстояние по перпендикуляру от стены до детектора должно быть не более S/2. Кроме того, указывается, что любая точка потолка должна отстоять от ближайшего извещателя не дальше чем 0,7S. Действительно, диаметр окружности площади, защищаемой одним детектором при их расстановке по квадратной решетке с шагом S, равен диагонали квадрата S х S, величина которой S√2. Соответственно, радиус защищаемой зоны равен S√2/2, что примерно равно 0,7S.

Причем для тепловых детекторов шаг квадратной решетки S рассчитывается, исходя из обеспечения обнаружения очага мощностью QCR, за время tCR, чтобы ко времени начала тушения tDO или включения АУПТ его величина не превышала заданной мощности QDO, например, не более 1055 КВт (1000 Btu/sec). В расчетах принимается квадратичная зависимость роста мощности очага от времени (рис. 5). В приложениях даны примеры расчетов и справочные данные по различным видам материалов и изделий.

Рис. 5. Зависимость мощности очага пожара от времени

При исходной величине шага квадратной решетки S = 30 футов, т. е. 9,1 м, принимается, что детектор защищает площадь в виде круга радиусом 6,4 м (9,1 м х 0,7). Исходя из этой концепции, в NFPA 72 приведены примеры размеров прямоугольников, которые вписываются в окружность радиусом 6,4 м (рис. 6) и могут быть защищены одним детектором, расположенным в центре:

Рис. 6. Прямоугольники, вписанные в окружность радиусом 6,4 м

А = 3,1 м х 12,5 м = 38,1 м2 (10 ft х 41 ft = 410 ft2) В = 4,6 м х 11,9 м = 54,3 м2 (15 ft х 39 ft = 585 ft2) С = 6,1 м х 11,3 м = 68,8 м2(20 ft х 37 ft = 740 ft2) D = 7,6 м х 10,4 м = 78,9 м2(25 ft х 34 ft = 850 ft2)

Максимальная площадь очевидно соответствует квадрату, вписанному в окружность 9,1 м х 9,1 м = 82,8 м2 (30 ft х 30 ft = 900 ft2). Размещение детекторов в помещениях прямоугольной формы рекомендуется посредством разбиения их площади на прямоугольники, которые вписываются в круг радиуса 6,4 м (рис. 6).

Рис. 7. Размещение детекторов в прямоугольных помещениях

В помещении непрямоугольной формы точки размещения детекторов могут определяться как пересечения окружностей радиусом 6,4 м с центрами в наиболее удаленных от центра углов помещения (рис. 7). Затем проверяется отсутствие точек вне кругов радиуса 6,4 м с центрами в точках размещения извещателей и при необходимости устанавливаются дополнительные извещатели. Для помещения, приведенного на рис. 8, оказалось вполне достаточно 3 точечных детекторов.

Рис. 8. Размещение детекторов в непрямоугольных помещениях

Запуск пожаротушения по британскому стандарту

В сложных системах, где ложное срабатывание может привести к значительному материальному ущербу, применяются дополнительные меры, в том числе и работа по 2 детекторам. Например, в британском стандарте BS 7273-1 по газовому пожаротушению во избежание нежелательного пуска газа в случае автоматического режима работы системы алгоритм работы, как правило, должен предполагать определение пожара одновременно двумя отдельными детекторами. Причем активизация первого детектора должна, по крайней мере, приводить к индикации режима “Пожар” в системе пожарной сигнализации и к включению оповещения в пределах защищаемой площади. При этом расстановка детекторов, естественно, должна обеспечивать контроль каждой точки защищаемого помещения двумя детекторами с возможностью идентификации активации каждого из них. Кроме того, в этом случае система пожарной сигнализации и оповещения должна быть спроектирована таким образом, чтобы при единичном обрыве или коротком замыкании шлейфа она обнаруживала пожар на защищаемой площади и, по крайне мере, оставляла возможность включения пожаротушения вручную. То есть если максимальная площадь, контролируемая одним детектором, составляет X м2, то при однократном отказе шлейфа каждый пожарный датчик должен обеспечивать контроль площади максимум 2X м2. Другими словами, если в штатном режиме обеспечивается двойной контроль каждой точки помещения, то при одинарном обрыве или коротком замыкании шлейфа должен обеспечиваться одинарный контроль, как в стандартной системе.

Это требование достаточно просто технически реализуется, например, при использовании двух радиальных шлейфов с установкой извещателей “парами” или одного кольцевого шлейфа с изоляторами короткого замыкания. Действительно, при обрыве или даже при коротком замыкании одного из двух радиальных шлейфов второй шлейф остается в работоспособном состоянии. При этом расстановка извещателей должна обеспечивать контроль всей защищаемой площади каждым шлейфом в отдельности (рис. 9).

Рис. 9. Расстановка извещателей “парами” с включением в два шлейфа

Более высокий уровень работоспособности достигается при использовании кольцевых шлейфов в адресных и адресно-аналоговых системах с изоляторами короткого замыкания. В этом случае при обрыве кольцевой шлейф автоматически преобразуется в два радиальных, локализуется место обрыва, и все детекторы остаются в работоспособном состоянии, что сохраняет функционирование системы в автоматическом режиме. При коротком замыкании адресно-аналогового шлейфа отключаются только устройства между двумя соседними изоляторами короткого замыкания. В современных адресно-аналоговых системах изоляторы короткого замыкания устанавливаются во все детекторы и модули, так что даже при коротком замыкании шлейфа функционирование не нарушается.

Очевидно, что использующиеся в России системы с одним двухпороговым шлейфом не отвечают данному требованию. При обрыве и при коротком замыкании такого шлейфа формируется сигнал “Неисправность”, и пожар не обнаруживается до устранения неисправности, не формируется сигнал “Пожар” по одному извещателю, что не дает возможности включить пожаротушение вручную после его получения.

Наши нормы: прошлое и настоящее

Наши требования по расстановке пожарных извещателей впервые были определены четверть века назад в СНиП 2.04.09-84 “Пожарная автоматика зданий и сооружений”. В этом документе были указаны нормативные расстояния между дымовыми и тепловыми точечными извещателями при установке по квадратной решетке, которые с тех пор не изменялись. По 4.1 СНиП 2.04.09-84 установки пожарной сигнализации должны были формировать импульс на управление установками пожаротушения, дымоудаления и оповещения о пожаре при срабатывании не менее двух автоматических пожарных извещателей, устанавливаемых в одном контролируемом помещении. В этом случае каждую точку защищаемой поверхности требовалось контролировать не менее чем двумя пожарными извещателями. Причем максимальное расстояние между дублирующими извещателями равнялось половине нормативного, соответственно, извещатели в системах пожаротушения устанавливались “парами” (рис. 9), что обеспечивало строгое выполнение двойного контроля площади помещения и близкое по времени срабатывание извещателей при пожаре.

Управление технологическим, электротехническим и другим оборудованием, блокируемым с установкой пожарной сигнализации, допускалось осуществлять при срабатывании одного пожарного извещателя. А на практике в простых установках пожарной сигнализации оповещение включалось от одного извещателя с одинарным контролем площади помещений и расстановкой извещателей на нормативных расстояниях. В отдельном пункте содержалось общее требование: “В одном помещении следует устанавливать не менее двух автоматических пожарных извещателей”. И до сих пор выполнение этого требования подразумевает как бы резервирование пожарных извещателей, которое реально обеспечивается только в небольших помещениях, площадь которых не превышает нормативную для одного извещателя. Причем иллюзия резервирования создает почву для практически полного отсутствия технического обслуживания, и тем более нет требований о периодическом контроле чувствительности извещателей, соответственно, не выпускается тестовое оборудование. Например, в помещении размером 9 м х 27 м с 3 неадресными дымовыми извещателями для обеспечения резервирования один извещатель должен иметь радиус защищаемой зоны более 14 м и обеспечить контроль всего помещения, т. е. 243 м2. Любой из крайних извещателей может бесконтрольно отказать, и неисправность может быть не обнаружена в течение нескольких лет.

А на практике однотипное оборудование имеет примерно одинаковую наработку на отказ, что определяет почти одновременный выход из строя всех извещателей в помещении и в здании. Например, происходит потеря чувствительности всех дымовых извещателей из-за снижения яркости светодиодов оптопары. Причем такой массовый отказ отечественных пожарных извещателей определен ГОСТ Р 53325-2009 “Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний”, так как “средняя наработка на отказ извещателей пожарных должна быть не менее 60 000 часов”, т. е. менее 7 лет, а “средний срок службы извещателя пожарного должен быть не менее 10 лет”.

Указанная в таблицах 4 и 5 СНиП 2.04.09-84 “площадь, контролируемая одним извещателем”, в сегодняшнем СП 5.13130.2009 совершенно справедливо указана как “средняя площадь, контролируемая одним извещателем”. Однако за 25 лет у нас так и не была определена максимальная площадь, защищаемая одним извещателем в виде круга радиусом 0,7 от нормативного расстояния. Вместо этого в СП 5.13130.2009 появился весьма странный по содержанию пункт 13.3.7, по которому “расстояния между извещателями, а также между стеной и извещателями, приведенные в таблицах 13.3 и 13.5, могут быть изменены в пределах площади, приведенной в таблицах 13.3 и 13.5″?! То есть не как в NFPA 72 прямоугольники, вписанные в окружность радиуса 0,7 от нормативного расстояния, а любое соотношение сторон прямоугольника с постоянной площадью. Например, для дымовых извещателей при высоте помещения до 3,5 м и шириной 3 м расстояния между извещателями можно увеличить до 85/3 = 28,3 м! Тогда как по NFPA 72 средняя площадь, контролируемая извещателем, в этом случае сокращается до 38 м2, и расстояния между извещателями не должны превышать 12,5 м (рис. 6), к тому же в СП 5.13130.2009 остался п. 13.3.10, по которому “при установке точечных дымовых пожарных извещателей в помещениях шириной менее 3 м расстояния между извещателями, указанные в таблице 13.3, допускается увеличивать в 1,5 раза”, т. е. только до 13,5 м.

Ближайшее будущее

Все последнее десятилетие развитие наших норм определяется борьбой с ложными срабатываниями отечественных пожарных извещателей, к тому же и без регулярного обслуживания. Причем требования по защите извещателей от внешних воздействий, которые давно уже не отвечают условиям эксплуатации, повышать не планируется. Зато наши ДИПы самые дешевые в мире, правда, и сертифицированы они могут быть только у нас по ГОСТ Р 53325-2009. Даже в ближнем зарубежье перешли на европейские стандарты серии EN54, объем испытаний и требования в которых на порядок выше. Но одновременно упрощаются требования по установке: эффективная защита и высокая надежность исключают обязательное требование установки не менее двух извещателей любого типа, и даже извещатели без автоматического контроля работоспособности устанавливаются по одному в помещении. Для пожарной сигнализации расстановка извещателей производится, исходя из одинарного контроля каждой точки защищаемой площади, при пожаротушении – двойного.

Но мы, оказывается, реализовали еще не все способы повышения достоверности сигналов “Пожар”. В проекте новой редакции ГОСТ 35525 сигнал “Пожар” от любого порогового пожарного извещателя воспринимается ППКП как ложный и может идентифицировать его только как “Внимание”. Сформировать сигнал “Пожар 1″ допускается только либо от одного извещателя, если будет подтвержден режим “Пожар” после перезапроса, либо от 2 извещателей без перезапроса, при их активаци за время не более 60 с. Сигнал “Пожар 2″, который требуется по п. 14.1 свода правил СП 5.13130.2009 для формирования сигналов на управление в автоматическом режиме установками пожаротушения, дымоудаления, оповещения или инженерным оборудованием, в общем случае должен формироваться только по двум сигналам “Пожар 1″ за время не более 60 с. Причем этот алгоритм по формированию ППКП сигналов “Пожар 1″ и “Пожар 2″ должен выполняться при работе с пороговыми извещателями любого типа: тепловыми максимальными и максимально-дифференциальными, дымовыми линейными, пламя и термокабелем, поскольку другие алгоритмы для этих извещателей не предусмотрены.

Таким образом, защита от ложных срабатываний имеет у нас наивысший приоритет и ее повышение проводится за счет снижения уровня пожарной безопасности. Когда будет сформирован сигнал “Пожар 2″ при реализации данного алгоритма? В большинстве случаев никогда и по нескольким причинам. Свод правил СП 5.13130.2009 в данном случае предписывает установку извещателей с шагом вполовину от нормативного. То есть извещатели находятся на различном расстоянии от очага, и их активация с разницей в 1 – 2 мин. маловероятна. Для технически грамотной реализации предложенного алгоритма извещатели должны находиться в непосредственной близости, т. е. должны устанавливаться “парами”, а с учетом отказа одного из них – “тройками”, причем с одинаковой ориентацией к воздушному потоку для исключения разброса по чувствительности от направления воздушного потока, как это показано на рис. 10 средствами фотошопа.

Рис. 9. Расстановка извещателей “парами” с включением в два шлейфа

Кроме того, для одновременного срабатывания извещателей необходимо в “тройки” устанавливать извещатели с совершенно одинаковой чувствительностью. Даже допустимое расхождение извещателей по чувствительности в 1,6 раза будет определять разницу в срабатывании в несколько минут при тлеющих очагах. Следовательно, будет необходимо с высокой точностью измерять чувствительность каждого извещателя и указывать ее на этикетке. Производитель должен будет подбирать упаковки извещателей с одинаковой чувствительностью. Естественно, необходимо обеспечить стабильность уровня чувствительности в процессе эксплуатации не только за счет схемотехнических решений и выбора элементной базы. Должны быть обеспечены совершенно одинаковые условия эксплуатации, вплоть до одинакового запыления дымовой камеры. Очевидно, что для дымовых извещателей придется ввести обязательную прецизионную компенсацию запыления. И т. д.

Причем наши 2-пороговые ППКП выдают один сигнал одним реле, как бы его ни назвали, либо по одному, либо по двум извещателем и уже, как правило, с перезапросом. Причем длительность перезапроса, как ни странно, нормами не ограничена и уже встречается 2 мин. и более. Следовательно, по срабатыванию первого извещателя даже после перезапроса в наших 2-пороговых ППКП выходной сигнал не формируется, следовательно, вентиляция, кондиционирование, тепловые завесы и т. д. не отключаются, что существенно влияет на распределение дыма и будет определять значительную задержку срабатывания второго извещателя, если он расположен на большом расстоянии от первого. При открытых очагах происходит быстрое повышения температуры в помещении, и при значительных затратах времени на перезапросы вполне вероятно, что режим “Пожар” не будет подтвержден извещателем из-за высокой температуры. Необходимо учитывать, что у большинства пожарных извещателей диапазон рабочих температур не превышает 60 градусов С.

А что произойдет при ложном срабатывании? Практика показывает, что некачественные извещатели “ложнят” в нормальных условиях, даже несмотря на перезапрос. Кроме того, любой дымовой извещатель при отсутствии технического обслуживания при высоком уровне запыления дымовой камеры уходит в сработку, несмотря на пересбросы. По данному алгоритму по истечении 60 с последующие сигналы от других извещателей считаются ложными срабатываниями. Таким образом, один неисправный извещатель нарушает работу всего шлейфа, а возможно, и всех шлейфов в зависимости от построения ППКП. Причем это известное свойство всех пороговых приборов и непонятно, почему оно не учтено в нормах. Почему нет ограничения времени устранения неисправности в пороговых пожарных системах? В “Методике определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности” вероятность эффективного срабатывания системы пожарной сигнализации допускается принимать равной 0,8. Это означает, что в течение срока службы, равного 10 лет, она полностью не работоспособна 2 года, или в среднем 2,4 месяца каждый год. А по статистике эффективность работы установок пожарной сигнализации при пожарах еще ниже: в 2010 году из 981 установки при пожаре задачу выполнили только 703, то есть сработали с вероятностью ниже 0,72! Из оставшихся 278 установок 206 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 21,3%) и 69 (7%) были не включены. В 2009 году еще хуже, из 1021 установки задачу выполнили только 687, с вероятностью 0,67!!! По остальным 334 установкам: 207 не сработали, 3 не выполнили задачу (в сумме 20,6%) и 124 (12,1%) не были включены. Почему бы не распространить действие СП 5.13130.2009 приложения “Определение установленного времени обнаружения неисправности и ее устранения” на пороговые системы? Ведь здесь речь идет не об одном помещении с одним адресно-аналоговым извещателем, а от нескольких помещений до целых объектов без автоматической противопожарной защиты. Как изменится сложившаяся ситуация при введении в действие новой редакции ГОСТ 35525? “Ложняк” окончательно победит пожар?

Так что, похоже, развитие пожарных систем в данном направлении подходит к логическому завершению. Затраты на дешевые извещатели будут слишком дорого обходиться. В проект новой редакции ГОСТ 35525 в программу сертификационных испытаний введены огневые испытания пожарных извещателей по тестовым очагам. Наконец-то выяснится, какой уровень пожарной защиты обеспечивают наши пожарные извещатели. Причем если требования по перезапросам в ППКП останутся в ГОСТ 35525, то и испытания в обязательном порядке необходимо проводить с двумя максимальными по времени перезапросами для имитации обнаружения пожара нашими защищенными от ложняков приборами.

Препятствия воздействию факторов пожара на извещатели

В общем случае при горизонтальном перекрытии за счет конвекции горячий газ и дым от очага переносится к перекрытию и заполняет объем в виде горизонтально расположенного цилиндра (рис. 10). При подъеме вверх дым разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с вершиной в месте расположения очага. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым холодным воздухом, при этом снижается его температура и теряется подъемная сила, что определяет ограничение пространства, заполненного дымом на начальном этапе пожара в помещениях больших размеров.

Очевидно, что данная модель справедлива только при отсутствии посторонних воздушных потоков, создаваемых приточно-вытяжной вентиляцией, кондиционерами и в свободном от каких-либо предметов помещении на перекрытии вблизи путей распространения дымогазовоздушной смеси от очага пожара. Степень воздействия препятствий на потоки дыма от очага зависит от их размеров, формы и расположения относительно очага и извещателя.

Требования по размещению пожарных извещателей в помещениях со стеллажами, с балками и при наличии вентиляции присутствуют в различных национальных стандартах, но существенно различаются в зависимости от происхождения, несмотря на общность физических законов.

Требования СНиП 2.04.09-84 и НПБ88-2001

Требования по размещению пожарных извещателей впервые были определены в 1984 г. в СНиП 2.04.09-84 “Пожарная автоматика зданий и сооружений”, более подробно эти требования были изложены в НПБ 88-2001 “Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования, с корректировкой в НПБ88-2001*. В настоящее время действует свод правил СП 5.13130.2009 с Изменением № 1. Очевидно, что разработка новых версий документов каждый раз производилась на базе предыдущей путем корректировки отдельных пунктов и добавления новых пунктов и приложений. Для примера можно проследить развитие наших требований за 25-летний период относительно размещения извещателей на колоннах, стенах, тросах и т. п.

В требованиях СНиП 2.04.09-84 относительно дымовых и тепловых пожарных извещателей сказано, что “при невозможности установки извещателей на потолке допускается установка их на стенах, балках, колоннах. Допускается также подвеска извещателей на тросах под покрытиями зданий со световыми, аэрационными, зенитными фонарями. В этих случаях извещатели необходимо размещать на расстоянии не более 300 мм от потолка, включая габариты извещателя”. В этом пункте некорректно введены требования по расстоянию от потолка для различных условий размещения пожарных извещателей относительно направлений воздушных потоков и величина максимально допустимого расстояния для тепловых и для дымовых извещателей. По британскому стандарту BS5839 пожарные детекторы должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм до 150 мм для тепловых детекторов, что логично с точки зрения обнаружения различных стадий развития очага. В отличие от дымовых извещателей тепловые детекторы не обнаруживают тлеющие пожары, а на стадии открытого огня происходит значительное повышение температуры, соответственно, эффект стратификации отсутствует и, если расстояние между перекрытием и термочувствительным элементом будет более 150 мм, это приведет к недопустимо позднему обнаружению пожара, т. е. сделает их практически неработоспособными.

С другой стороны, если на извещатели, подвешенные на тросах и установленные на нижних поверхностях балок, воздействуют горизонтальные воздушные потоки, то при размещении на стенах и на колоннах необходимо учитывать изменение направлений воздушных потоков. Эти конструкции являются препятствиями для горизонтального распространения дыма, при этом образуются слабо вентилируемые области, в которых не допускается размещение пожарных извещателей. В NFPA приведен рисунок с обозначением области, где не допускается установка извещателей – это угол между стеной и потолком глубиной 10 см (рис. 11). При установке дымового извещателя на стене его верхняя часть должна находиться на расстоянии 10–30 см от потолка.

Рис. 11. Требования NFPA 72 по установке дымовых извещателей на стене

Аналогичное требование было введено позднее в НПБ 88-2001: “При установке точечных пожарных извещателей под перекрытием их следует размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м” и “при установке точечных пожарных извещателей на стенах, специальной арматуре или креплении на тросах их следует размещать на расстоянии не менее 0,1 м от стен и на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя”. Теперь, наоборот, ограничения для размещения извещателей на стене были отнесены и к извещателям, подвешенным на тросе. Кроме того, нередко упоминание “специальной арматуры” по каким-то причинам связывалось с установкой извещателей на стене и конструировались специальные кронштейны для крепления извещателей в горизонтальном положении, что, кроме дополнительных расходов, значительно снижало эффективность работы извещателей. Воздушный поток, чтобы попасть в горизонтально ориентированную дымовую камеру извещателя, установленного на стене, должен как бы уходить “в стену”. При сравнительно небольших скоростях воздушный поток плавно обтекает препятствия и вблизи стены “заворачивается”, не заходя в угол между стеной и потолком. Следовательно, горизонтально расположенный дымовой извещатель на стене оказывается поперек воздушного потока, как если бы извещатель был установлен на перекрытии в вертикальном положении.

После корректировки через два года, в НПБ 88-2001*, требования были разделены: “при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя” и отдельно введено максимально допустимое расстояние извещателя от перекрытия при подвеске извещателей на тросе: “ расстояние от потолка до нижней точки извещателя должно быть не более 0,3 м”. Естественно, если извещатели устанавливаются непосредственно на потолке, то и при подвеске их на тросе нет оснований относить их от перекрытия на 0,1 м, как при размещении на стене.

Требования СП 5.13130.2009

В СП 5.13130.2009 пункт 13.3.4, в котором изложены требования по размещению извещателей, был существенно переработан и значительно увеличен по объему по сравнению с предыдущими версиями, но трудно сказать, что это прибавило ясности. Как и в предыдущих версиях, подряд перечисляются все возможные варианты установки: “при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях”. Правда, появилось новое требование: “при установке точечных извещателей на стенах их следует размещать на расстоянии не менее 0,5 м от угла”, которое хорошо сочетается с европейскими нормами и с общим требованием, введенным позднее в изменении № 1 к СП 5.13130.2009.

Указанный в НПБ88-2001 диапазон расстояний от потолка 0,1–0,3 м для установки извещателей на стене был исключен, и теперь расстояние от перекрытия при установке извещателей на стене рекомендовано определять в соответствии с приложением П, в котором приведена таблица с минимальными и максимальными расстояниями от перекрытия до измерительного элемента извещателя в зависимости от высоты помещения и угла наклона перекрытия. Причем озаглавлено приложение П как “Расстояния от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя”, исходя из которого можно предположить, что рекомендации приложения П относятся к размещению извещателей в случае наклонных перекрытий.

Например, при высоте помещения до 6 м и углах наклона перекрытия до 150 расстояние от перекрытия (верхней точки перекрытия) до измерительного элемента извещателя определено в диапазоне от 30 мм до 200 мм, а при высоте помещения от 10 м до 12 м соответственно – от 150 до 350 мм. При углах наклона перекрытия свыше 300 это расстояние определено в диапазоне от 300 мм до 500 мм при высоте помещения до 6 м и в диапазоне от 600 мм до 800 мм при высоте помещения от 10 м до 12 м. Действительно, при наклонных перекрытиях верхняя часть помещения не вентилируется, и, например в NFPA 72 в этом случае необходимо размещать дымовые детекторы в верхней части помещения, но только ниже 4” (102 мм) (рис. 12).

Рис. 12. Размещение детекторов при наклонном перекрытии по NFPA 72

В своде правил СП 5.13130.2009 информация относительно размещения извещателей на стене в помещении с горизонтальным перекрытии в приложении П, по-видимому, отсутствует. Кроме того, можно отметить, что в своде правил СП 5.13130.2009 есть отдельный пункт 13.3.5 с требованиями по размещению извещателей в помещениях с наклонными перекрытиями: “В помещениях с крутыми крышами, например, диагональными, двускатными, четырехскатными, шатровыми, пильчатыми, имеющими наклон более 10 градусов, часть извещателей устанавливают в вертикальной плоскости конька крыши или самой высокой части здания ”. Но в этом пункте ссылка на приложение П отсутствует и, соответственно, нет запрета установки извещателей буквально “в самую высокую часть здания”, где их эффективность значительно ниже.

Необходимо отметить, что в п. 13.3.4 говорится о точечных пожарных извещателях в общем, т. е. и о дымовых извещателях, и о тепловых извещателях, а значительные расстояния от перекрытия допускаются только для дымовых извещателей. По-видимому, приложение П применимо только для дымовых точечных извещателей, на это косвенно указывает максимальная высота защищаемого помещения – 12 м.

Установка дымовых извещателей на подвесном потолке

В пункте 13.3.4 свода правил СП 5.13130.2009 указано, что “при невозможности установки извещателей непосредственно на перекрытии допускается их установка на тросах, а также стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях”. Подвесной потолок достаточно отнести к несущим” строительным конструкциям, и для формального выполнения этого требования иногда прикручивают базы точечных извещателей на уголки крепления плиток армстронга. Однако точечные извещатели, как правило, имеют малый вес, это не линейные дымовые извещатели, которые действительно имеют не только значительную массу и габариты, но и должны сохранять свое положение в течение всего срока эксплуатации во избежание появления сигналов ложных тревог.

Размещение извещателей на подвесном потолке определено в требованиях п. 13.3.15 свода правил СП 5.13130.2009, хотя изначально речь там идет о перфорированном подвесном потолке, но в случае отсутствия перфорации не выполняется, по крайней мере, два условия, приведенные в этом пункте:

  • перфорация имеет периодическую структуру и ее площадь превышает 40% поверхности;
  • минимальный размер каждой перфорации в любом сечении не менее 10 м”,

а как сказано далее: “Если не выполняется хотя бы одно из этих требований, извещатели должны быть установлены на фальшпотолке в основном помещении < >. Именно непосредственно на фальшпотолке. Многие производители дымовых извещателей выпускают монтажные комплекты для врезки извещателей в подвесной потолок, что улучшает внешний вид помещения (рис. 13).

Рис. 13. Врезка извещателя в подвесной потолок с использованием монтажного комплекта

При этом обычно с запасом выполняется требование, приведенное в п. 4.7.1.7 ГОСТ Р 53325-2009, по которому конструкция дымового извещателя “должна обеспечивать расположение оптической камеры на расстоянии не менее 15 мм от поверхности, на которой монтируют ИПДОТ” (извещатель пожарный дымовой оптико-электронный точечный). Можно также отметить, что по британскому стандарту BS5839 пожарные извещатели должны быть установлены на потолке так, чтобы их чувствительные элементы были расположены ниже потолка в пределах от 25 мм до 600 мм для дымовых детекторов и от 25 мм о 150 мм для тепловых детекторов. Соответственно, при врезке зарубежных дымовых детекторов в подвесной потолок монтажные комплекты обеспечивают расположение дымозахода на 25 мм ниже перекрытия.

Противоречия в изменении № 1

При корректировке в п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009 было введено новое и категоричное по форме требование: “Горизонтальное и вертикальное расстояние от извещателей до близлежащих предметов и устройств, до электросветильников в любом случае должно быть не менее 0,5 м”. Обратите внимание, как усугубляет это требование словосочетание “в любом случае”. И еще одно общее требование: “Размещение пожарных извещателей должно осуществляться таким образом, чтобы близлежащие предметы и устройства (трубы, воздуховоды, оборудование и прочее) не препятствовали воздействию факторов пожара на извещатели, а источники светового излучения, электромагнитные помехи не влияли на сохранение извещателем работоспособности”.

С другой стороны, по новой версии п. 13.3.8, “точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка шириной 0,75 м и более, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на расстояние более 0,4 м”. Однако для выполнения безусловного требования п. 13.3.6 ширина отсека должна быть не менее 1 м плюс размер извещателя. При ширине отсека 0,75 м расстояние от извещателя даже без учета его размеров “до близлежащих предметов” равна 0,75/2 = 0,375 м!

Еще одно требование п. 13.3.8: “Если строительные конструкции выступают от потолка на расстояние более 0,4 м, а образуемые ими отсеки по ширине меньше 0,75 м, контролируемая пожарными извещателями площадь, указанная в таблицах 13.3 и 13.5, уменьшается на 40%”, также относится к перекрытиям с балками более 0,4 м по высоте, но требование п. 13.3.6 не позволяет устанавливать извещатели на перекрытии. А уже упоминавшееся здесь Приложение П из свода правил СП 5.13130.2009 рекомендует максимальное расстояние от верхней точки перекрытия до измерительного элемента извещателя 350 мм при углах перекрытия до 150 и при высоте помещения от 10 до 12 метров, что исключает установку извещателей на нижнюю поверхность балок. Таким образом, требования, введенные в п. 13.3.6, исключают возможность установки извещателей в условиях, приведенных в п. 13.3.8. В некоторых случаях эта нормативная проблема может быть разрешена применением линейных дымовых или аспирационных извещателей.

Есть еще одна проблема при введении в п. 13.3.6 требования “Расстояние от извещателей до близлежащих предметов в любом случае должно быть не менее 0,5 м”. Речь идет о защите запотолочного пространства. Кроме массы кабеля, воздуховодов и арматуры, сам подвесной потолок нередко располагается на расстоянии менее 0,5 м от перекрытия – и как в этом случае удовлетворить требованию п. 13.3.6? Относить подвесной потолок на 0,5 м плюс высота извещателя? Абсурд, но об исключении этого требования для случая запотолочного пространства в п. 13.3.6 не сказано.

Требования британского стандарта BS 5839

Аналогичные требования в британском стандарте BS 5839 изложены более подробно в значительно большем числе пунктов и c поясняющими рисунками. Очевидно, что в общем случае предметы вблизи извещателя оказывают различное влияние в зависимости от их высоты.

Потолочные преграды и препятствия

В первую очередь дается ограничение по размещению точечных извещателей вблизи конструкций значительной высоты, расположенных на перекрытии и существенным образом влияющих на время обнаружения контролируемых факторов, в примерном переводе: “Тепловые и дымовые детекторы не должны быть установлены в пределах 500 мм любых стен, перегородок или препятствий для потоков дыма и горячих газов, таких как структурные балки и воздуховоды, в случае, когда высота препятствия больше чем 250 мм”.

Следующее требование относится к конструкциям меньшей высоты:

Рис. 14. Детектор должен отстоять от конструкции, высота которой до 250 мм, не менее, чем две ее высоты

“Там, где балки, воздуховоды, светильники или другие конструкции, примыкающие к потолку и создающие препятствия для потока дыма, не превышают по высоте 250 мм, детекторы не должны устанавливаться к этим конструкциям ближе, чем две их высоты (см. рис. 14)”. Это требование, отсутствующее в наших нормах, как раз и учитывает размер “мертвой зоны” в зависимости от высоты препятствия, которое приходится огибать воздушному потоку. Например, при высоте препятствия 0,1 м допускается отнести от него детектор на 0,2 м, а не на 0,5 м, по п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009.

Следующее требование, также отсутствующее в наших нормах, касается балок: “Потолочные препятствия, такие, как балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены (рис. 15)”. Соответственно, за рубежом в каждом образованном такой балкой отсеке должен быть установлен минимум один детектор, а наших извещателей соответственно 1, или 2, или 3, или даже 4 по СП 5.13130.2009, но это тема отдельной статьи.

Однако необходимо отметить, что требование п. 13.3.8 “Точечные дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка…” оставляет открытым вопрос, о каком минимальном их количестве в каждом отсеке идет речь? Причем если рассматривать 13-й раздел свода правил СП 5.13130.2009, то по п. 13.3.2 “в каждом защищаемом помещении следует устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме “или”, а по 14-му разделу для установки двух извещателей в помещении необходимо выполнить ряд условий, а иначе число извещателей должно быть увеличено до 3 или 4.

Рис. 15. Балки, превышающие 10% общей высоты помещения, должны рассматриваться как стены

Свободное пространство вокруг детектора

И вот наконец-то мы добрались до аналога нашего требования п. 13.3.6 свода правил СП 5.13130.2009, однако общее с требованием стандарта BS 5839 практически только значение 0,5 м: “Детекторы должны быть размещены таким образом, чтобы было обеспечено свободное пространство в пределах 500 мм ниже каждого детектора” (рис. 7). То есть данное требование задает пространство в виде полусферы радиуса 0,5 м, а не цилиндра, как в СП 5.13130.2009, и относится в основном к предметам в помещении, а не на потолке.

Рис. 16. Свободное пространство вокруг детектора 500 мм

Защита запотолочного пространства

А следующее требование, также отсутствующее в СП 5.13130.2009 с изменением 1, – это размещение детекторов в запотолочном пространстве и под фльшполом: “В невентилируемых пространствах чувствительный элемент пожарных детекторов следует располагать в верхних 10% пространства или в верхних 125 мм в зависимости от того, что больше” (см. рис. 17).

Рис. 17. Размещение детекторов в запотолочном или подпольном пространстве

Это требование показывает, что данный случай не следует связывать с требованием свободного пространства 0,5 м вокруг извещателя для помещений и исключает возможность “изобретения” извещателя для защиты двух пространств.

Критическая скорость воздушного потока

У дымовых пожарных извещателей основной характеристикой обычно считается чувствительность, измеренная в дымовом канале в дБ/м. Однако в реальных условиях эффективность обнаружения очага дымового извещателя в большинстве случаев зависит от так называемой критической скорости – минимальной скорости воздушного потока, при которой дым начинает поступать в дымовую камеру извещателя, преодолевая аэродинамическое сопротивление. То есть для обнаружения пожара необходимо не только наличие дыма достаточной удельной оптической плотности в месте расположения дымового извещателя, но и достаточно высокая скорость воздушного потока в направлении его дымозахода. В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 для дымовых детекторов приводится расчет по методу критической скорости воздушного потока. Считается, что если в месте размещения дымового детектора была достигнута критическая скорость движения дымогазовоздушной смеси от очага, то концентрация дыма достаточна для формирования сигнала тревоги. В американском стандарте UL для дымовых детекторов чувствительность детектора в дымовом канале измеряется при минимальной скорости воздушного потока 0,152 м/сек. (30 футов/мин.). В НПБ 65-97 минимальная скорость воздушного потока в дымовом канале, при которой измерялась чувствительность дымового извещателя, должна была устанавливаться равной 0,2 ± 0,04 м/с, как и в европейском стандарте EN 54-7 по дымовым точечным детекторам. Однако в действующем в настоящее время ГОСТ Р 53325-2009 п. 4.7.3.1 эта величина была заменена на диапазон скоростей воздушного потока 0,20÷0,30 м/с, а в проекте новой редакции ГОСТ Р 53325 тот же диапазон определен в виде: «устанавливают скорость воздушного потока (0,25 ± 0,05) м/с». На основании каких экспериментальных исследований была проведена данная корректировка, определяющая возможность существенного снижения эффективности отечественных дымовых извещателей по сравнению с европейскими и американскими детекторами? А некоторые пожарные извещатели с «высокой» защитой от пыли за счет уменьшения площади дымозахода, критической скоростью ненамного меньше 1 м/с перестают реагировать на дым при реальных пожарах.

В помещении с плоским горизонтальным перекрытием за счет конвекции горячий газ и дым от очага поднимается вверх, при этом он разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. В руководстве по определению расстановки дымовых извещателей американского стандарта по пожарной сигнализации NFPA 72 приведена модель распространения дыма от очага для учета эффекта стратификации. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с углом, равным 220, соответственно, на высоте Н радиус площади, заполненной дымом, равен 0,2 Н. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым, холодным воздухом, при этом снижается его температура, теряется подъемная сила и скорость воздушного потока становится ниже критической. Эти физические процессы определяют невозможность обнаружения очага точечным дымовым извещателем на значительных расстояниях и ограничение максимального расстояния до обнаруживаемого очага, а не площади, как в наших нормах.

Рис. 18. Свободное расхождение дыма от очага

Отсеки помещения, выделенные части помещения, защищаемые зоны

В своде правил СП 5.13130.2009 п. 13.3.9 содержится требование: «Точечные и линейные, дымовые и тепловые пожарные извещатели, а также аспирационные следует устанавливать в каждом отсеке помещения, образованном штабелями материалов, стеллажами, оборудованием и строительными конструкциями, верхние края которых отстоят от потолка на 0,6 м и менее». Как уже отмечалось, это требование неновое, но относительно минимального количества извещателей в каждом отсеке ясности нет. Понятно, что если помещение разделено на отсеки, то дым скапливается в одном отсеке с очагом, и, как в отдельных помещениях, необходимо устанавливать минимум по 2 извещателя с логикой формирования сигнала «или» либо минимум 3–4 извещателя при формировании сигналов при срабатывании не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «и». Причем очевидно, что если в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю в двухпороговом шлейфе, то система будет неработоспособна даже при полной исправности всех извещателей и прибора. Однако какое обоснование можно найти в требованиях свода правил СП 5.13130.2009 для установки большего числа, чем один извещатель в отсеке, если при этом обеспечиваются требования по расстояниям. Ведь обычно проектирование выполняется исходя из минимума затрат на оборудование, а об эффективности работы и о работоспособности редко кто задумывается. По п. 13.3.2 в помещении, как и 30 лет назад, требуется устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или» без каких-либо оговорок, хотя в п. 13.3.3 допущение установки одного извещателя дано не только в защищаемом помещении, но и в «выделенных частях помещения». В п. 14.2 также говорится, что не менее двух извещателей по логической схеме «или» устанавливается «в помещении (части помещения) » с расстановкой на нормативных расстояниях. А в п. 14.3 уже «в защищаемом помещении или защищаемой зоне » должно быть не менее 2–4 извещателей. А еще в 3-м разделе п. 3.33 есть термин «зона контроля пожарной сигнализации (пожарных извещателей)», который определяется как «совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями». Разнообразие использованных в своде правил СП 5.13130.2009 терминов без их определения существенно затрудняет выполнение таким образом изложенных в них требований. Чрезмерная экономия оборудования может быть ограничена только общим требованием, приведенным в п. 14.1: «Формирование сигналов на управление в автоматическом режиме установками оповещения, дымоудаления или инженерным оборудованием объекта должно осуществляться за время, не превышающее разности между минимальным значением времени блокирования путей эвакуации и временем эвакуации после оповещения о пожаре». А когда в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю, формирование сигнала «пожар» произойдет только тогда, когда зона пожара охватит несколько отсеков. Если в каждый отсек установить по 2 извещателя, то при условии работоспособности обоих извещателей адекватно будет формироваться сигнал «пожар», но при отказе одного из них требование не будет выполнено. Разночтения требований и путаницы с терминами можно было бы избежать, если определить, как в британском стандарте BS 5839, что, когда защищаемое помещение разделено перегородками или стеллажами, верхний край которых расположен в пределах 300 мм от потолка, (а не 600 мм, как в СП 5.13130.2009), они должны рассматриваться как сплошные стены, которые поднимаются до потолка (рис. 19). Если бы в СП 5.13130.2009 присутствовало подобное определение, то появилась бы определенность при определении количества извещателей в зависимости от их типа.

Рис. 19. Перегородки рассматриваются как стены до потолка

Перекрытия с балками

В британском стандарте BS 5839 требования относительно размещения пожарных извещателей содержатся в нескольких пунктах. По типу балки можно разделить, по крайней мере, на 3 класса: одиночные линейные балки, частые линейные балки (рис. 20) и балки, образующие ячейки наподобие сот. Для каждого типа балок приводятся соответствующие требования по установки извещателей.

Рис. 20. Сочетание мелких и глубоких балок

В изменении № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 в п. 13.3.8 вернулись к формулировке из НПБ 88-2001 п. 12.20, в основе которой сохранились требования СНиП 2.04.09-84 п. 4.4: «Дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на 0,4 м и более». И здесь аналогично отсекам, образованным штабелями, необходимо сформулировать требование, сколько извещателей каждого типа должно быть установлено в каждом отсеке и каким образом. Ввиду неопределенности требований нередко в каждой части помещения, разделенного высоченной балкой, устанавливают по одному извещателю (рис. 21).

Рис. 21. В каждом отсеке по одному извещателю, в помещении – не менее 2.

Кроме того, влияние балки на распространение дыма вдоль перекрытия зависит не только и не столько от высоты балки, а от ее отношения к высоте потолка. В британском стандарте BS 5839, в американском стандарте NFPA 72 рассматривается отношение высоты балки к высоте перекрытия. Если высота отдельной балки превышает 10% высоты помещения, то дым от очага по большей части будет заполнять один отсек. Соответственно, при размещении детекторов балка рассматривается как сплошная стена, и детекторы устанавливаются, как обычно, на перекрытие.

Рис. 22. Размещение извещателей относительно балки по BS 5839

В случае частого расположения балок дым и нагретый воздух распределяются вдоль перекрытия в виде эллипса. Причем верхняя часть проемов, образованных балками, остается плохо вентилируемой, и извещатели устанавливают на нижнюю поверхность балок. По NFPA 72, если отношение высоты балки к высоте потолка D/H больше 0,1 и отношение шага балок к высоте потолка W/H больше 0,4, детекторы должны быть установлены в каждом отсеке, образованном балками. Совершенно очевидно, что эта величина определена исходя из радиуса расхождения дыма на высоте Н, равного 0,2 Н (рис. 1), соответственно, дым действительно может заполнять один отсек. Например, извещатели устанавливаются в каждом отсеке при высоте потолка 12 м, если балки идут с шагом более 4,8 м, что существенно отличается от наших 0,75 м. Еще одно требование NFPA 72: если отношение высоты балки к высоте потолка D/H менее 0,1 либо отношение шага балок к высоте потолка W/H меньше 0,4, то детекторы должны быть установлены на нижней стороне балок. При этом расстояние между детекторами вдоль балок остается нормативным, а поперек балок сокращается в два раза (рис. 23).

Рис. 23. Расстояния вдоль балок нормативные, а поперек сокращаются в 2 раза

В британском стандарте BS 5839 также подробно рассмотрены частые линейные балки (рис. 24) и продольные и поперечные балки, образующие как бы соты (рис. 8).

Рис. 24. Потолок с балками. М – расстояние между извещателями

Требования BS 5839-1:2002 по допустимым расстояниям между извещателями поперек балок в зависимости от высоты потолка и высоты балок приведены в таблице 1. Как и в NFPA 72, максимальное расстояние вдоль балок остается нормативным, никакого увеличения в 1,5 раза, как у нас, нет, а расстояния поперек балок сокращаются в 2–3 раза.

Таблица 1Где, H – высота потолка, D – высота балки.

Для балок в виде сот пожарные извещатели устанавливаются на балке при относительно небольшой ширине ячейки, меньше учетверенной высоты балки либо на потолке при ширине ячейки больше учетверенной высоты балки (табл. 2). Здесь фигурирует граница высоты балки 600 мм (в отличие от наших 400 мм), но и учитывается относительная высота балки – дополнительная граница, 10% от высоты помещения. В таблице 2 приведен радиус контролируемой площади дымового и теплового детектора, соответственно, расстояние между детекторами при квадратной решетке в √2 больше.

Рис. 25. Продольные и поперечные балки разделяют потолок на соты

Таблица 2Где, H – высота потолка, W – ширина ячейки, D – высота балки.

Таким образом, наши нормативные требования существенным образом отличаются от зарубежных стандартов, а необходимость использования нескольких наших извещателей вместо одного детектора не только делает невозможным гармонизацию наших норм, но и создает трудности в определении площади, защищаемой извещателем, и логики работы системы. В результате на практике мы получаем низкую эффективность защиты от пожара при наличии системы пожарной автоматики. По статистике, представленной ВНИИПО в сборнике «Пожары и пожарная безопасность в 2010 г.», при 2198 пожарах на объектах, защищенных пожарной автоматикой, погибли 92 и были травмированы 240 человек, а всего было 179 500 пожаров, при которых погибли 13 061 и травмированы 13 117 человек.

Игорь Неплохов - эксперт, кандидат технических наукОпубликовано в в журнале “Технологии защиты” № 5, 6 - 2011

roscam-ufa.ru


Смотрите также

Содержание, карта сайта.