У першій частині статті розглядалася розміщення точкових пожежних сповіщувачів в найпростішому випадку, на плоскому горизонтальному стелі при відсутності будь-яких перешкод для розповсюдження продуктів горіння від вогнища. У другій – розміщення точкових пожежних сповіщувачів з урахуванням впливу навколишніх предметів на перекритті. Третя частина присвячена більш значних перешкод для поширення диму в приміщенні: балок, стелажів, штабелів, перегородок і т. д.
Критична швидкість повітряного потоку
У димових пожежних сповіщувачів основною характеристикою зазвичай вважається чутливість, виміряна в димовому каналі в дБ/м. Проте в реальних умовах ефективність виявлення вогнища димового сповіщувача в більшості випадків залежить від так званої критичної швидкості – мінімальної швидкості повітряного потоку, при якій дим починає надходити в димову камеру сповіщувача, долаючи аеродинамічний опір. Тобто для виявлення пожежі необхідно не тільки наявність диму достатньої питомої оптичної щільності в місці розташування димового сповіщувача, але і досить висока швидкість повітряного потоку в напрямку його дымозахода. В американському стандарті пожежної сигналізації NFPA 72 для димових детекторів наводиться розрахунок за методом критичної швидкості повітряного потоку. Вважається, що якщо в місці розміщення димового детектора була досягнута критична швидкість руху дымогазовоздушной суміші від вогнища, то концентрація диму достатня для формування сигналу тривоги.
В американському стандарті UL для димових детекторів чутливість детектора в димовому каналі вимірюється при мінімальній швидкості повітряного потоку 0,152 м/сек. (30 футів/хв). У НПБ 65-97 мінімальна швидкість повітряного потоку в димовому каналі, при якій вимірювалася чутливість димового сповіщувача, повинна була встановлюватися рівної 0,2 ± 0,04 м/с, як і в європейському стандарті EN 54-7 по димових точковим детекторам. Однак у чинному в даний час ГОСТ Р 53325-2009 п. 4.7.3.1 ця величина була замінена на діапазон швидкостей повітряного потоку 0,20÷0,30 м/с, а в проекті нової редакції ГОСТ Р 53325 той же діапазон визначено у вигляді: «встановлюють швидкість повітряного потоку (0,25 ± 0,05) м/з». На підставі яких експериментальних досліджень була проведена дана коригування, що визначає можливість істотного зниження ефективності вітчизняних димових сповіщувачів порівняно з європейськими та американськими детекторами? А деякі пожежні сповіщувачі з «високою» захистом від пилу за рахунок зменшення площі дымозахода, критичною швидкістю ненабагато менше 1 м/с перестають реагувати на дим при реальних пожежах.
У приміщенні з плоским горизонтальним перекриттям за рахунок конвекції гарячий газ і дим від вогнища піднімається вгору, при цьому він розбавляється чистою і холодним повітрям, який втягується у висхідний потік. У посібнику визначенням розміщення димових сповіщувачів американського стандарту пожежної сигналізації NFPA 72 наведена модель поширення диму від вогнища для обліку ефекту стратифікації. Дим займає об’єм у вигляді перевернутого конуса з кутом, рівним 220, відповідно, на висоті Н радіус площі, заповненій димом, дорівнює 0,2 М. При поширенні уздовж перекриття дим також змішується з чистим, холодним повітрям, при цьому знижується його температура, втрачається підйомна сила і швидкість повітряного потоку стає нижче критичної. Ці фізичні процеси визначають неможливість виявлення вогнища точкових димових сповіщувачів на значних відстанях і обмеження максимальної відстані до виявленої вогнища, а не площі, як у наших нормах.
Рис. 1. Вільний розбіжність диму від вогнища
Відсіки приміщення, виділені частини приміщення, що захищаються зони
У зводі правил СП 5.13130.2009 п. 13.3.9 міститься вимога: «Точкові і лінійні, димові і теплові пожежні сповіщувачі, а також аспіраційні слід встановлювати у кожному відсіку приміщення, утвореному штабелями матеріалів, стелажами, обладнанням і будівельними конструкціями, верхні краї яких відстоять від стелі на 0,6 м і менше». Як вже зазначалося, це вимога ненова, але щодо мінімальної кількості сповіщувачів в кожному відсіку ясності немає. Зрозуміло, що якщо приміщення розділене на відсіки, то дим скупчується в одному відсіку з осередком, і, як в окремих приміщеннях, необхідно встановлювати мінімум за 2 сповіщувача з логікою формування сигналу «або» або мінімум 3-4 сповіщувача при формуванні сигналів при спрацьовуванні не менше двох пожежних сповіщувачів, включених за логічною схемою «і». Причому очевидно, що якщо в 3 відсіках приміщення встановлено по одному извещателю в двухпороговом шлейфі, то система буде непрацездатна навіть при повній справності всіх сповіщувачів і приладу. Однак обґрунтування можна знайти у вимогах зводу правил СП 5.13130.2009 для встановлення більшої кількості, ніж один сповіщувач у відсіку, якщо при цьому забезпечуються вимоги щодо відстаням. Адже зазвичай проектування виконується виходячи з мінімуму витрат на устаткування, а про ефективність роботи та працездатності рідко хто замислюється.
За п. 13.3.2 в приміщенні, як і 30 років тому, необхідно встановлювати не менше двох пожежних сповіщувачів, включених за логічною схемою «або» без жодних застережень, хоча в п. 13.3.3 допущення установки одного сповіщувача дано не тільки в закритому приміщенні, але і в «виділених частинах приміщення». В п. 14.2 також говориться, що не менш двох сповіщувачів за логічною схемою «або» встановлюється «в приміщенні (частини приміщення) » з розміщенням на нормативних відстанях. А в п. 14.3 вже «в закритому приміщенні або захищається зоні » повинно бути не менше 2-4 сповіщувачів. А ще в 3-му розділі п. 3.33 є термін «зона контролю пожежної сигналізації (пожежних сповіщувачів)», який визначається як «сукупність площ, об’ємів приміщень об’єкта, поява в яких факторів пожежі буде виявлено пожежними сповіщувачами».
Різноманітність використаних у зводі правил СП 5.13130.2009 термінів без їх визначення суттєво ускладнює виконання таким чином викладених у них вимог. Надмірна економія обладнання може бути обмежена лише загальним вимогам, наведеним у п. 14.1: «Формування сигналів керування в автоматичному режимі установками оповіщення, димовидалення або інженерним обладнанням об’єкта повинно здійснюватися за час, що не перевищує різниці між мінімальним значенням часу блокування шляхів евакуації і часом евакуації після оповіщення про пожежу». А коли в 3 відсіках приміщення встановлено по одному извещателю, формування сигналу «пожежа» відбудеться тільки тоді, коли зона пожежі охопить кілька відсіків. Якщо у кожний відсік встановити по 2 сповіщувача, то за умови працездатності обох сповіщувачів адекватно буде формуватись сигнал «пожежа», але при відмові одного з них вимогу не буде виконано. Різночитання вимог і плутанини з термінами можна було б уникнути, якщо визначити, як у британському стандарті BS 5839, що, коли захищається приміщення розділене перегородками або стелажами, верхній край яких розташований в межах 300 мм від стелі, (а не 600 мм, як у СП 5.13130.2009), вони повинні розглядатися як суцільні стіни, які піднімаються до стелі (рис. 2). Якщо б у СП 5.13130.2009 було подібне визначення, то з’явилася б визначеність при визначенні кількості сповіщувачів в залежності від їх типу.
Рис. 2. Перегородки розглядаються як стіни до стелі
Перекриття з балками
У британському стандарті BS 5839 вимоги щодо розміщення пожежних сповіщувачів містяться в кількох пунктах. За типом балки можна розділити, принаймні, на 3 класу: поодинокі лінійні балки, часті лінійні балки (рис. 3) і балки, що утворюють комірки зразок сот. Для кожного типу балок наводяться відповідні вимоги щодо встановлення сповіщувачів.
Рис. 3. Поєднання дрібних і глибоких балок
У зміні № 1 до зводу правил СП 5.13130.2009 в п. 13.3.8 повернулися до формулювання з НПБ 88-2001 п. 12.20, в основі якої збереглися вимоги СНиП 2.04.09-84 п. 4.4: «Димові і теплові пожежні сповіщувачі слід встановлювати у кожному відсіку стелі, обмеженому будівельними конструкціями (балками, прогонами, ребрами плит тощо), які виступають від стелі на 0,4 м і більше». І тут аналогічно відсіках, утвореним штабелями, необхідно сформулювати вимогу, скільки сповіщувачів кожного типу має бути встановлено у кожному відсіку і яким чином. Через невизначеність вимог нерідко у кожній частині приміщення, розділеного височенною балкою, встановлюють по одному извещателю (рис. 4).
Рис. 4. У кожному відсіку по одному извещателю, в приміщенні – не менше 2.
Крім того, вплив балки на поширення диму перекриття вздовж залежить не тільки і не стільки від висоти балки, а від її ставлення до висоті стелі. У британському стандарті BS 5839, в американському стандарті NFPA 72 розглядається відношення висоти балки до висоти перекриття. Якщо висота окремої балки перевищує 10% висоти приміщення, то дим від вогнища здебільшого буде заповнювати один відсік. Відповідно, при розміщенні детекторів балка розглядається як суцільна стіна, і детектори встановлюються, як правило, на перекриття.
Рис. 5. Розміщення сповіщувачів щодо балки по BS 5839
У разі частого розташування балок дим і нагріте повітря розподіляються вздовж перекриття у вигляді еліпса. Причому верхня частина прорізів, утворених балками, залишається погано вентильованої, і сповіщувачі встановлюють на нижню поверхню балок. За NFPA 72, якщо відношення висоти балки до висоті стелі D/H більше 0,1 і відношення кроку до балок висоті стелі W/H більше 0,4, детектори повинні бути встановлені в кожному відсіку, утвореному балками. Цілком очевидно, що ця величина визначена виходячи з радіуса розбіжності диму на висоті Н, рівного 0,2 М (рис. 1), відповідно, дим дійсно може заповнювати один відсік. Наприклад, сповіщувачі встановлюються в кожному відсіку при висоті стелі 12 м, якщо балки йдуть з кроком понад 4,8 м, що істотно відрізняється від наших 0,75 м. Ще одна вимога NFPA 72: якщо відношення висоти балки до висоті стелі D/H менше 0,1 небудь відношення кроку до балок висоті стелі W/H менше 0,4, то детектори повинні бути встановлені на нижній стороні балок. При цьому відстань між детекторами вздовж балок залишається нормативним, а поперек балок скорочується в два рази (рис. 6).
Рис. 6. Відстані вздовж балок нормативні, а поперек скорочуються в 2 рази
У британському стандарті BS 5839 також докладно розглянуті часті лінійні балки (рис. 7) і поздовжні та поперечні балки, що утворюють як би стільники (рис. 8).
Рис. 7. Стеля з балками. М – відстань між сповіщувачами
Вимоги BS 5839-1:2002 по допустимих відстаней між сповіщувачами поперек балок в залежності від висоти стелі і висоти балок наведені в таблиці 1. Як і в NFPA 72, максимальна відстань вздовж балок залишається нормативним, ніякого збільшення в 1,5 рази, як у нас, немає, а відстані поперек балок скорочуються у 2-3 рази.
Таблиця 1
Де, H – висота стелі, D – висота балки.
Для балок у вигляді сот пожежні сповіщувачі встановлюються на балці при відносно невеликій ширині комірки, менше збільшеної висоти балки на стелі при ширині комірки більше збільшеної висоти балки (табл. 2). Тут фігурує межа висоти балки 600 мм (на відміну від наших 400 мм), але і враховується відносна висота балки – додаткова кордон, 10% від висоти приміщення. У таблиці 2 приведений радіус контрольованій площі димового та теплового детектора, відповідно, відстань між детекторами при квадратній решітці √2 більше (див. частину 1 статті ТЗ № 5-2011).
Рис. 8. Поздовжні і поперечні балки поділяють стелю на соти
Таблиця 2
Де, H – висота стелі, W – ширина комірки, D – висота балки.
Таким чином, наші нормативні вимоги істотно відрізняються від зарубіжних стандартів, а необхідність використання кількох наших сповіщувачів замість одного детектора не тільки робить неможливим гармонізацію наших норм, але і створює труднощі в визначенні площі, що захищається сповіщувачем, і логіки роботи системи. У результаті на практиці ми отримуємо низьку ефективність захисту від пожежі при наявності системи пожежної автоматики. За статистикою, представленої ВНІЇПО у збірнику «Пожежі та пожежна безпека в 2010 р.», при 2198 пожежах на об’єктах, захищених пожежною автоматикою, загинули 92 і були травмовані 240 осіб, а всього було 179 500 пожеж, під час яких загинуло 13 061 і травмовано 13 117 осіб.
