6.1. Системы и устройства пожарной сигнализации

Система пожарной сигнализации – это совокупность установок пожарной сигнализации, смонтированных на одном объекте и контролируемых с общего пожарного поста.

Система пожарной сигнализации предназначена для своевременного обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения. Отечественные нормативные документы по пожарной безопасности строго регламентируют перечень зданий и сооружений, подлежащих оснащению автоматической пожарной сигнализацией. В настоящее время весь перечень организационно-технических мероприятий на объекте во время пожара имеет одну главную цель – спасение жизни людей. Поэтому на первое место выходят задачи раннего обнаружения возгорания и оповещения персонала. Системы пожарной сигнализации должны обеспечивать подачу светового и звукового сигналов о возникновении пожара на приемно-контрольное устройство в помещении дежурного персонала или на специальные выносные устройства оповещения.

В зависимости от масштаба задач, которые решает охранно-пожарная сигнализация (ОПС), в ее состав входит противопожарное оборудование трех основных категорий:

– оборудование централизованного управления ОПС (например, центральный компьютер с установленным на нем ПО для управления сигнализацией; в небольших системах пожарной сигнализации задачи централизованного управления выполняет охранно-пожарная панель);

– оборудование сбора и обработки информации с датчиков пожарной сигнализации;

– сенсорные устройства – датчики пожарной сигнализации и оповещатели охранно-пожарной сигнализации.

Интеграция охранной и пожарной сигнализации в составе единой системы охранно-пожарной сигнализации осуществляется на уровне централизованного мониторинга и управления. При этом системы охранной и пожарной сигнализации администрируются независимыми друг от друга постами управления, сохраняющими автономность в составе системы ОПС. На небольших объектах охранно-пожарная сигнализация управляется приемно-контрольными приборами.

Приемно-контрольный прибор осуществляет питание охранных и пожарных извещателей по шлейфам охранно-пожарной сигнализации, прием тревожных извещений от извещателей, формирует тревожные сообщения, а также передает их на станцию централизованного наблюдения и формирует сигналы тревоги на срабатывание других систем.

Основные функции пожарной сигнализации обеспечиваются различными техническими средствами. Для обнаружения пожара служат извещатели, для обработки и протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги – приемно-контрольная аппаратура и периферийные устройства.

Извещатели охранно-пожарной сигнализации. Для получения информации о тревожной ситуации на объекте в состав охранно-пожарной сигнализации входят извещатели, отличающиеся друг от друга типом контролируемого физического параметра, принципом действия чувствительного элемента, способом передачи информации на центральный пульт управления сигнализацией.

Приемно-контрольная аппаратура охранно-пожарной сигнализации. Приемно-контрольные приборы пожарной и охранно-пожарной сигнализации предназначены для приема, преобразова­ния, передачи, хранения, обработки и отображения поступающей информации. Для получения и обработки извещений ОПС использует различные типы приемно-контрольной аппаратуры: центральные станции, контрольные панели, приборы приемно-контрольные (название определяется стандартами страны-производителя, далее по тексту примем термин «контрольная панель»). Данная аппаратура отличается информационной емкостью – количеством контролируемых шлейфов сигнализации и степенью развития функций управления и оповещения. Различают контрольные панели ОПС для малых, средних и больших объектов. Как правило, небольшие объекты оборудуются неадресными системами, контролирующими несколько шлейфов охранно-пожарной сигнализации, а на средних и больших объектах используются адресные и адресно-аналоговые системы.

Пожарные приемно-контрольные приборы, как правило, должны устанавливаться в помещениях с круглосуточным пребыванием дежурного персонала. Допускается установка этих приборов в помещениях без персонала, ведущего круглосуточное дежурство, при обеспечении раздельной передачи извещений о пожаре и о неисправности в помещение с персоналом, ведущим круглосуточное дежурство, и обеспечении контроля каналов передачи извещений.

Интеграция охранно-пожарной сигнализации с комплексными системами безопасности здания. При установке на крупных объектах для обеспечения необходимого уровня безопасности здания ОПС интегрируется с другими системами безопасности и жизнеобеспечения объекта. Это необходимо для быстрой реакции на сообщение о пожаре или тревоге, поступившем от датчиков пожарной сигнализации, и обеспечения оптимальных условий для ликвидации возникшей аварийной ситуации. Таким образом, ОПС становится частью общей системы безопасности, при этом решаются вопросы не только общего мониторинга с основного поста охраны, но и взаимодействие всех подсистем.

Питание устройств охранно-пожарной сигнализации. Все устройства ОПС должны обеспечиваться бесперебойным электропитанием. В качестве основного, как правило, используется сетевое электропитание контрольных панелей сигнализации, остальные устройства питаются от низковольтных вторичных источников постоянного тока или от шлейфа. В соответствии с отечественными нормами пожарной безопасности, охранно-пожарная сигнализация должна бесперебойно функционировать в случае пропадания сетевого электропитания на объекте в течение суток в дежурном режиме и не менее 3 часов в режиме тревоги. Для выполнения этого требования сигнализация должна использовать систему резервного электропитания – дополнительные источники или встроенные аккумуляторные батареи. Проектирование и дальнейшая установка пожарной сигнализаций, а также обслуживание этих систем играют важную роль в пожарной безопасности помещений и обеспечении безопасности людей.

Система пожарной сигнализации состоит из следующих элементов:

1. пожарных извещателей, включенных в сигнальную линию (шлейф), преобразующих проявления пожара (тепло, свет, дым) в электрический сигнал;

2. приемо-контрольной пожарной станции, передающей сигнал и включающей световую и звуковую сигнализацию, а также автоматические установки пожаротушения и дымоудаления;

3. источников питания постоянного тока.

Электрическая пожарная сигнализация в зависимости от схемы подключения извещателей с приемной станцией может быть лучевой и шлейфной (рис. 6.1).

При устройстве лучевой системы каждый извещатель соединен с приемной станцией двумя проводами, образующими как бы отдельный луч. При этом на каждом луче параллельно устанавливается 3–4 извещателя. При срабатывании любого из них на приемной станции будет известен номер луча, но не место установки извещателя. Недостатком данной системы является также потребность в большом количестве проводов.

Шлейфная (кольцевая) система используется обычно при установке ручных извещателей; она предусматривает включение примерно 50 извещателей последовательно на одну линию (шлейф). Каждый извещатель, имея определенный код, подавая сигнал на станцию, одновременно дает информацию о месте своего нахождения (пожара).

а) б)

Рис. 6.1. Схемы устройства систем электрической пожарной сигнализации: а – лучевая; б – шлейфная; 1 – пожарные извещатели; 2 – приемная станция; 3 – блок резервного питания (от аккумуляторов); 4 – блок питания от сети (с преобразователем тока); 5 – система переключения; 6 – соединительные линии

Системы пожарной сигнализации по способу включения делятся на ручные и автоматические.

Ручные пожарные извещатели должны устанавливаться на путях эвакуации в местах, доступных для их включения при возникновении пожара.

Автоматические системы пожарной сигнализации должны обеспечивать подачу светового и звукового сигналов о возникновении пожара на приемно-контрольное устройство в помещении дежурного персонала или на специальные выносные устройства оповещения [3]. Пожарные извещатели должны располагаться в защищаемом помещении таким образом, чтобы обеспечить своевременное обнаружение пожара в любой точке этого помещения [3].

Извещатели пожарные. Пожарные извещатели являются ключевым компонентом систем пожарной сигнализации, так как именно они выполняют функцию обнаружения возгорания.

Под пожарным извещателем (ПИ) понимается техническое средство, предназначенное для формирования сигнала о пожаре. ПИ используются в системах пожарной сигнализации и пожаротушения, устанавливаются непо­средственно на защищаемом объекте и служат для передачи тре­вожного извещения (или отображения информации об обнаруже­нии загораний) на приемно-контрольный пожарный прибор.

ПИ классифицируются по следующим признакам:

• по способу приведения в действие ПИ подразделяют на автоматические и ручные;

• по виду контролируемого признака пожара автоматические ПИ подразделяют на следующие типы: тепловые; дымовые; пламени; газовые; комбинированные;

• по характеру реакции на контролируемый признак пожара автоматические ПИ подразделяют на максимальные; дифферен­циальные; максимально-дифференциальные;

• по принципу действия дымовые ПИ подразделяют на ионизационные; оптические;

• по принципу действия дымовые ионизационные ПИ подразделяют на радиоизотопные; электроиндукционные;

• по конфигурации измерительной зоны дымовые оптические ПИ подразделяют на точечные; линейные;

• по конфигурации измерительной зоны тепловые ПИ подразделяют на точечные; многоточечные; линейные;

• по области спектра электромагнитного излучения, воспринимаемого чувствительным элементом, ПИ пламени подразделяют на следующие: ультрафиолетового спектра излучения; инфракрасного спектра излучения; видимого спектра излучения; многодиапазонные;

• по способу электропитания ПИ подразделяют на питаемые по шлейфу; питаемые по отдельному проводу; автономные;

• по возможности установки адреса в ПИ их подразделяют на адресные; неадресные.

Извещатели пожарные тепловые используются для защиты помещений, горючая нагрузка которых обеспечивает большое тепловыделение при пожаре, а также там, где применение других типов извещателей бу­дет неэффективно (малое дымообразование горючей нагрузки, высокий уровень запыленности, наличие оптических помех и пр.). Тепловой ИП реагирует на определенное значение температуры и (или) скорости ее нарастания. Это наиболее распространенный в России тип. Их годовое производство превышает 10 миллионов штук.

В число тепловых ИП входят максимальные, дифференциальные, максимально-дифференциальные и извещатели с дифференциальной характеристикой. На тепловые ИП распространяются нормы пожарной безопасности НПБ 85-2000.

Максимальный тепловой пожарный извещатель формирует извещение о пожаре при превышении температуры окружаю­щей среды установленного порогового значения – температуры срабатывания извещателя. Температура срабатывания этих изве­щателей устанавливается от 54 °С и выше, что ограничивает их возможности обнаружения загорания на ранней стадии развития пожара. В зависимости от значения температуры срабатывания из­вещатели подразделяются на классы.

Дифференциальный тепловой пожарный извещатель – пожарный извещатель, формирующий извещение о пожаре при превышении скорости нарастания температуры окружающей сре­ды выше установленного порогового значения. То есть, в отличие от максимального теплового извещателя этот прибор срабатывает не при превышении пороговой температуры, а при превышении заданной пороговой скорости нарастания температуры. Дифференциальные извещатели позволяют обнаружить пожар на более ранней стадии, чем максимальные. Кроме этого, их можно эффективно применять для защиты объектов, в которых нормаль­ная температура окружающей среды пониженная. В то же время дифференциальные извещатели непригодны для обнаружения за­гораний с медленно развивающимся очагом горения, то есть при низкой скорости повышения температуры окружающей среды. Не следует также применять их для защиты объектов, в которых возможны значительные перепады температуры, вызванные не воз­никновением пожара, а, например, сквозняками.

Максимально-дифференциальный тепловой пожарный извещатель совмещает в себе функции максимального и диффе­ренциального тепловых пожарных извещателей.

Максимально-дифференциальные извещатели требуют аккуратного применения: их не следует устанавливать в помещениях, где возможны резкие перепады температуры, например, над ку­хонными плитами в столовых.

При выборе тепловых пожарных извещателей следует учитывать, что температура срабатывания максимальных и максимально-дифферен-циальных извещателей должна быть не менее чем на 20 °С выше максимально допустимой температуры воздуха в помещении.

Тепловые пожарные извещатели с дифференциальной характеристикой – это максимальные извещатели, температура срабатывания которых зависит от скорости повышения температуры окружающей среды. При медленном росте температуры окружающей среды они выдают тревожное извещение при достижении температурой порогового значения. Чем выше скорость роста тем­пературы, тем ниже температура срабатывания извещателя. В от­личие от максимальных, такие извещатели позволяют обнаружить загорания на более ранней стадии, то есть их применение более эффективно, в особенности при быстром развитии пожара.

Следует отметить, что в обычных помещениях применяют, в основном, точечные извещатели. Для защиты протяженных объек­тов (кабельных тоннелей, складов и др.) более эффективно приме­нение многоточечных и линейных тепловых извещателей.

Извещатели пожарные дымовые. Выбор типа точечного дымового пожарного извещателя рекомендуется производить в соответствии с его чувствительностью к различным типам дымов.

Этот тип автоматических извещателей широко используется в установках пожарной сигнализации как в России, так и за рубе­жом. Как уже ранее отмечалось, к дымовым ПИ относятся оптико-электронные и радиоизотопные (ионизационные) извещатели.

Дымовой оптико-электронный ПИ реагирует на продукты горения, способные воздействовать на поглощающую или рассеи­вающую способность излучения в инфракрасном, ультрафиолето­вом или видимом диапазоне электромагнитного спектра. Он состоит из источника и приемника электромагнитного излучения. Наличие дыма определяется посредством контроля за изменением оптической плотности среды, что может осуществляться двумя способами: по поглощению средой мощности излучения источника и по отражению или рассеянию излучения. Чувствительность извещателя – численное значение контролируемого параметра при превышении которого должно происходить срабатывание извещателя.

Извещатели пожарные пламени. Пожарные извещатели пламени следует применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается появление открытого пламени или перегретых поверхностей (как правило, свыше 600 °С), а также при наличии пламенного горения, когда высота помещения превышает значения предельные для применения извещателей дыма или тепла, а также при высоком темпе развития пожара, когда время обнаружения пожара извещателями иного типа не позволяет выполнить задачи защиты людей и материальных ценностей.

Этот тип автоматических извещателей широко применяется в тех отраслях промышленности, где используются взрывчатые материалы, легковоспламеняющиеся жидкости, горючие газы.

Извещатель пламени пожарный – прибор, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага. Любое нагретое тело является источником электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн, причем, чем выше температура нагретого тела, тем шире спектр излучения и тем больше он смещается в коротковолновую область. В излучении пламени присутствуют электромагнитные колебания как в инфракрасном (ИК), так и в ультрафиолетовом (УФ) диапазонах длин волн. Вещества, пламя которых имеет относительно низкую температуру и, как правило, окрашено в красный цвет, производят излучения в ИК-диапазоне. Высокотемпературное пламя имеет большую интенсивность в УФ-диапазоне.

Находящийся в извещателе чувствительный элемент, представляющий собой преобразователь электромагнитного излучения в электрический сигнал, реагирует на электромагнитное излучение пламени. В зависимости от диапазона длин волн регистрируемого излучения различаются ИК-извещатели, чувствительным элементом в которых являются полупроводниковые фотоприемники, и УФ-извещатели, работающие на счетчиках фотонов. Имеются и мно­годиапазонные извещатели, реагирующие на электромагнитное излучение пламени в двух или более участках спектра.

На извещатели пожарные пламени распространяются нормы пожарной безопасности НПБ 72-98.

Извещатель пожарный газовый представляет собой прибор, реагирующий на газы, выделяющиеся при тлении или горении материалов. Под чувствительностью извещателя понимается минимальное значение концентрации газа, при которой происходит срабатывание извещателя.

В настоящее время среди горючих материалов широко представлены органические соединения, при сгорании которых обра­зуются углекислый газ (СО₂) и угарный газ (СО).

Одним из чувствительных элементов, регистрирующим наличие в атмосфере повышенного содержания угарного газа, является нагретый полупроводник, обладающий высокой адсорбционной способностью. При попадании угарного газа на поверхность полупроводника происходит его доокисление, полупроводник меняет свою электрическую характеристику, что является сигналом к срабатыванию извещателя. В то же время этот чувствительный элемент регистрирует не только угарный газ, но и многие другие газы, особенно углеводороды, т.е. обладает низкой селективностью. Данное обстоятельство приводит к ложным срабатываниям газо­вых пожарных извещателей, реагирующих на распространяющие­ся в окружающей среде газы, не связанных с возгоранием, и пре­пятствует их эффективному использованию.

Другой метод регистрации газообразных продуктов сгорания основан на избирательном поглощении газами электромагнитного излучения. Функционирующий по данному методу извещатель строится на основе источника и приемника оптического излучения, характеризующихся очень узким диапазоном длин волн и игольчатой диаграммой направленности. Сигналом к срабатыванию извещателя служит понижение при появлении в атмосфере обнаруживаемого газа интенсивности излучения источника, регистрируемого приемником.

Выбор и размещение пожарных извещателей. Устройствами и системами пожарной сигнализации оборудуют жилые, общественные, промышленные здания и сооружения. Эффективность применения таких устройств и систем зависит от их правильного выбора. При выборе извещателей и устройств обнаружения пожаров необходимо учитывать степень пожарной опасности объектов, категорию производства, особенности технологических процессов, вероятность возникновения загорания и динамику его развития.

Согласно [8], при выборе типов пожарных извещателей для системы пожарной сигнализации применительно к защищаемому объекту необходимо руководствоваться следующим.

Выбор типа точечного дымового пожарного извещателя рекомендуется производить в соответствии с его способностью обнаруживать различные типы дымов.

Дымовые пожарные извещатели, питаемые по шлейфу пожарной сигнализации и имеющие встроенный звуковой оповещатель, рекомендуется применять для оперативного, локального оповещения и определения места пожара в помещениях, в которых одновременно выполняются следующие условия:

• основным фактором возникновения очага загорания в начальной стадии является появление дыма;

• в защищаемых помещениях возможно присутствие людей (гостиницы, лечебные учреждения, экспозиционные залы музеев, картинные галереи, читальные залы библиотек, помещения торговли, вычислительные центры).

Такие извещатели должны включаться в единую систему пожарной сигнализации с выводом тревожных извещений на приемно-контрольный пожарный прибор, расположенный в помещении дежурного персонала.

Пожарные извещатели пламени следует применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается появление открытого пламени. Спектральная чувствительность извещателя пламени должна соответствовать спектру излучения пламени горючих материалов, находящихся вне контроля извещателя.

Тепловые пожарные извещатели следует применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается значительное тепловыделение.

Дифференциальные и максимально-дифференциальные тепловые пожарные извещатели следует применять для обнаружения очага пожара, если в зоне контроля не предполагается перепадов температуры, не связанных с возникновением пожара, способных вызвать срабатывание пожарных извещателей этих типов.

Максимальные тепловые пожарные извещатели не рекомендуется применять в помещениях: с низкими температурами (ниже 0 °С); с хранением материальных и культурных ценностей (за исключением случаев, когда применение других извещателей невозможно или нецелесообразно.

При выборе тепловых пожарных извещателей следует учитывать, что температура срабатывания максимальных и максимально-дифференциальных извещателей должна быть не менее чем на 20 °С выше максимально допустимой температуры воздуха в помещении.

Газовые пожарные извещатели рекомендуется применять, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается выделение определенного вида газов в концентрациях, которые могут вызвать срабатывание извещателей.

Газовые пожарные извещатели не следует применять в помещениях, в которых в отсутствие пожара могут появляться газы в концентрациях, вызывающих срабатывание извещателей.

В том случае, когда в зоне контроля доминирующий фактор пожара не определен, рекомендуется применять комбинацию пожарных извещателей, реагирующих на различные факторы пожара, или комбинированные пожарные извещатели.

Выбор типов пожарных извещателей в зависимости от назначения защищаемых помещений и вида горючей нагрузки рекомендуется производить в соответствии с табл. 6.1.

Таблица 6.1

Рекомендации по выбору типов пожарных извещателей в зависимости

от назначения защищаемого помещения и вида горючей нагрузки

Окончание табл. 6.1

Согласно НПБ 88-2001, при размещении ПИ необходимо исходить из следующих положений.

Количество автоматических ПИ определяется необходимостью обнаружения загораний по всей контролируемой площади помещений (зон), а для извещателей пламени – и оборудования.

Как правило, в каждом защищаемом помещении следует устанавливать не менее двух ПИ. Установка одного ПИ допускается при одновременном выполнении следующих условий:

а) площадь помещения не больше площади, защищаемой ПИ, указанной в технической документации на него;

б) обеспечивается автоматический контроль работоспособности ПИ, подтверждающий выполнение им своих функций с выдачей извещения о неисправности на приемно-контрольный прибор;

в) обеспечивается идентификация неисправного извещателя приемно-контрольным прибором;

г) по сигналу с ПИ не формируется сигнал на запуск аппаратуры управления, производящей включение автоматических установок пожаротушения или дымоудаления, или систем опове­щения о пожаре 5-го типа по НПБ 104-03.

Точечные ПИ, кроме извещателей пламени, следует устанав­ливать, как правило, под перекрытием и размещать на расстоянии от стен не менее 0,1 м. При невозможности установки извещателей непосредственно под перекрытием допускается их установка на стенах, колоннах и других несущих строительных конструкциях, а также крепление на тросах на расстоянии не менее 0,1 м от стен и на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия, включая габариты извещателя. При подвеске извещателей на тросе должны быть обес­печены их устойчивые положение и ориентация в пространстве.

Размещение точечных тепловых и дымовых ПИ следует про­изводить с учетом воздушных потоков в защищаемом помещении, вызываемых приточной или вытяжной вентиляцией, при этом рас­стояние от извещателя до вентиляционного отверстия должно быть не менее 1 м.

Ручные пожарные извещатели следует устанавливать на сте­нах и конструкциях на высоте 1,5 м от уровня земли или пола, в мес­тах, удаленных от электромагнитов, постоянных магнитов и других устройств, воздействие которых может вызвать самопроизвольное срабатывание извещателя.