Пожарный извещатель

1. Характеристика объекта

Рассматриваемая комната расположена в жилом одноэтажном отдельно стоящем доме. Стены выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Площадь помещения составляет 2×4 м², высота потолка - 3 м.

В помещении имеются 2 окна, размер которых составляет 0,6×1,5 м. Имеется одна деревянная дверь размером 1×2 м. Стены оклеены бумажными обоями, на полу - линолеум.

Зимой минимальное значение температуры составляет 18^ОС, максимальная температура наблюдается в летнее время года - 25^ОС. Влажность воздуха - 80%.

Вентиляция помещения осуществляется через оконные форточки. Отопление в доме - газовое. Передача тепла в помещение осуществляется через батареи, прикрепленные к стенам. Системы автоматического пожаротушения и кондиционирования воздуха отсутствуют.

Из мебели в помещении находятся:

стул с металлическим каркасом, покрытый поролоном и обитый кожзаменителем;

деревянный стол с ящиками, наполненными бумагой;

деревянная книжная полка;

стенка;

деревянная кровать.

Аппаратура, находящаяся в комнате:

музыкальный центр;

бра.

Сведения о скоростях роста пожара и максимальных скоростях тепловыделения для некоторых предметов интерьера представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Сведения о скоростях роста пожара и максимальных скоростях тепловыделения для предметов интерьера комнаты

В комнате установлены тепловые пожарные извещатели ИП 105-3/2 на расстоянии 3,05 м друг от друга. Температура срабатывания извещателя составляет 70°С ± 5%.

Основное горючее для пожара - бумага. Наиболее вероятным очагом пожара считаем бумажную продукцию, находящуюся в ящиках стола.

Возможными источниками зажигания могут быть:

искры от неисправных электрических приборов;

возгорание неисправной электрической проводки;

неаккуратное обращение с огнем.

Характеристика людей на объекте.

Эта информация имеет очень важное значение, так как целью пожарной автоматики в данном случае в первую очередь является обеспечение пожарной безопасности людей. Жители дома подвижны и хорошо знакомы со всем домом. В комнате люди находятся: во второй половине дня и ночью в будние дни и 24 часа в сутки в выходные дни.

2. Цели и задачи системы пожарной сигнализации

2.1 Цель пожарной сигнализации

Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором с регламентируемой вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара, а также обеспечивается защита людей и материальных ценностей от воздействия его опасных факторов. Для того, чтобы обеспечить пожарную безопасность объекта, необходимо выделить основные цели, которые будут стоять перед системой пожарной сигнализации. Рассматриваемая система пожарной сигнализации разработана для спальной комнаты, следовательно, можно выделить следующие наиболее значимые цели:

а) Обеспечить пожарную безопасность людей, т. к. объект представляет собой жилую комнату, в которой проживают люди.

б) Защитить материальные ценности и имущество, находящиеся в данной комнате. В помещении находятся музыкальный центр и важные бумаги, поэтому необходимо обеспечить их сохранность.

в) Ограничить воздействие пожара на окружающую среду. Спальная комната находится в жилом доме, поэтому необходимо ограничить распространение пожара в соседние комнаты.

2.2 Цели заинтересованных сторон

Выделим следующие цели заинтересованных сторон:

а) Исключить потери жизни и травмирование людей на местах возникновения пожара и в соседних помещениях. В доме постоянно находятся люди, поэтому необходимо обеспечить их безопасность.

б) Свести к минимуму повреждение материальных ценностей при возникновении пожара. В комнате находятся ценные бумаги и имущество, необходимо обеспечить максимальную сохранность их в случае возникновения пожара.

в) Не допустить повреждения имущества за пределами очага пожара. Необходимо не допустить распространение пожара за пределы комнаты в соседние помещения.

2.3 Задачи пожарной автоматики

Задачи пожарной автоматики должны определять опасные факторы, воздействующие на людей, материальные ценности и оборудование, значение которых эта система должна контролировать. Факторы пожара характеризуются значениями соответствующих физических величин.

Основными опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, будем считать следующие:

а) Не допустить превышения предельных значений опасных факторов на местах возникновения пожара:

повышение температуры;

концентрация СО и токсических продуктов;

б) Ограничить распространение пожара (пламени) местом возникновения пожара;

в) Ограничить степень задымленности помещения.

3. Критерии достижения цели

Критерии достижения цели - это критические или пороговые значения физических величин, которые могут быть достигнуты, но не превышены, на объекте благодаря функционированию эффективной системы пожарной автоматики. Критерии должны быть достигнуты благодаря обнаружению пожара системой пожарной сигнализации на ранней стадии развития.

Для обеспечения пожарной безопасности людей необходимо, чтобы температура не превышала 70^ОС. Рассчитаем энергию, необходимую для нагревания окружающей среды до 70^ОС, по формуле

Q=c∙m∙∆t, (1)

где с - удельная теплоемкость воздуха (1,0056 кДж/кг∙^оС);

m - масса воздуха, кг;

∆t - разность между конечной и начальной температурами воздуха в офисном помещении, °С.

Значение энергии составило 10 408 кДж. Мощность тепловыделения, соответствующая этой энергии, при которой температура окружающей среды достигнет 70 °С, будет равна 10 408 кВт.

Развитие пожара зависит от характера горения топлива, его агрегатного состояния, возможности поступления воздуха в очаг и свойств камеры горения. Однако в большинстве случаев через некоторое время развития пожара пламя достигает максимальных размеров, а пожар в таком состоянии характеризуется максимальной скоростью тепловыделения.

Рассмотрим сценарий пожара, который начинается с возгорания деревянного стола с ящиками, наполненными бумагой. Стол высотой 0,8 м, площадь 1,5 на 0,5 м². Данные по тестовым пожарам в таблице А1 показывают, что такой тип пожара развивается по степенному закону t² с t_g, равным приблизительно 120 секунд. Для наихудшего варианта принимается большая скорость развития данного пожара. Расчеты характеристик пожара будем проводить по методике, описанной в «Учебно-методическом пособии» (нумерация формул соответствует нумерации в данном источнике).

Используя уравнение (16), рассчитаем величину скорости роста пожара  до мощности 1 055 кВт. Ее значение составило 0,0732 кВт/с. Время , за которое пожар достигает мощности 10408 кВт после того, как возникло пламя, можно рассчитать из выражения (29). Для скорости роста пожара, равной 0,0732 кВт/с, время  составит 377 секунд.

Предполагая, что время необходимое для пожарной части, чтобы начать тушение пожара  равно 4 минуты или 240 секунд, определим время обнаружения пожара  по формуле (30). Оно равно 137 секунд. Критическую скорость тепловыделения  найдем по формуле (31), оно составило 1374 кВт.

5. Анализ размещения извещателей

Тепловая энергия от потока воздуха под потолком поступает к чувствительному элементу теплового извещателя не мгновенно. Происходит это в течение некоторого времени.

Расчеты проводим для худшего варианта, т.е. для Т_а=18^ОС.

Из таблицы (3) «Учебно-методического пособия» определим постоянную времени. Она равна 195 секунд. Общепринято постоянную времени  определять для скорости u_O=1,5 м/с. Используя выражение (14), определим коэффициент отклика RTI. Он составит 239 м^1/2с^1/2.

Извещатели расположены на расстоянии 3,05 м друг от друга. Радиальное расстояние r рассчитаем по формуле (33), оно равно 2,1 м.

Время достижения тепловым фронтом точки r/H t_2f^* (выражение (21)) в этом случае будет равно 1,47.

Фактор А определим по формуле (20), а приведенное время t₂^* (при =2) - по формуле (19). Значение А_О получили равным 0,029 м⁴/с² кДж, приведенное время t₂^*=16,6. Рассчитанное радиальное расстояние удовлетворяет требованиям методики расчета, так как получили .

Из выражения для скорости газов при пожаре под потолком (17) определили зависимость, по которой определяется отношение . Отношение  составило 0,36. Отношение  определим по формуле (18), оно будет равно 1,309. Значение =173,2 нашли по формуле (23). Отношение определили по формуле (24), оно равно 0,734.

Результирующую температуру извещателя нашли по формуле (25), она составила 86^оС. Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что после 137 с начала развития пожара (пожар достигнет скорости тепловыделения в 1374 кВт), на расстоянии 2,1 м от центра пожара температура будет составлять 86°С. Это соответствует температуре срабатывания извещателя.

Заключение

пожарный извещатель тепловой сигнализация

В ходе работы выполнили:

) Определили и сформулировали цели и задачи системы пожарной автоматики при защите спального помещения.

2) Определили критическую мощность тепловыделения , которая равна 1374 кВт извещателя.

) Смоделировали сценарий пожара.

) Определили основные характеристики теплового пожарного извещателя ИП 105-3/2.

) Установили, что извещатели ИП 105-3/2, установленные в защищаемом спальном помещении, способны обеспечить пожарную безопасность жителей данного помещения.

1 NFPA 72 National Fire Alarm Code. Handbook /Fourth edition. Edited by Lee F. Richardson, Wayne D. Moore, P.E., FSFPE. - National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2004. - 680 p.

2 Антошин А.А., Есипович Д.Л., Пукач А.А. Обоснование выбора пожарных извещателей при проектировании систем пожарной сигнализации. Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине «Первичные измерительные преобразователи в системах безопасности». Мн.:, 2006. - 41 с.