Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

ООО "НПТ Центр ОКТАЭДР"

Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем

Кулягин Иван Александрович

Как следует из представленной ранее модели сплит-системы-пожарного извещателя (ССПИ) для индивидуальных домов и квартир [1], на основе технологии «интеллектуализации безопасности» была осуществлена доработка сплит-системы фирмы Samsung RAC - AQV 09 12 VBCN [2], которая включала в себя защиту самого прибора от загорания с помощью модулей термоэлектронной защиты (МТ-1 и МТ-2), а также установку автономного дымового извещателя пожарного (ДИП) с GSM-модемом во внутреннем блоке ССПИ (рис.1), т.е. «превращения» её в аспирационный пожарный извещатель обнаружения опасных факторов пожара (ОФП) и передачи сигнала в пожарную часть [3].

Рис. 1 - Структурная схема сплит-систем

Для выполнения задач предотвращения и подавления опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), было осуществлено совершенствование модели ССПИ следующим образом:

во-первых, путем установки (рядом с ДИП-GSM: ИП 212-63А-GSM) датчика на бытовой газ, для обнаружения его утечки, с целью перекрытия подачи с помощью электромагнитного клапана на газовой трубе в квартире/индивидуальном доме,

во-вторых, путем подавления загорания или взрывоопасности среды (из-за утечки бытового газа), с помощью инертных газов сепарируемых из воздуха, термомагнитным сепаратором воздуха (ТМСВ), размещаемого во внешнем или внутреннем блоке ССПИ.

Модель обнаружения утечки бытового газа

В соответствии с Техническими регламентами [4,5] и датчики газа, и запорная арматура, электромагнитный клапан в частности, должны быть аттестованы в установленном порядке. Поэтому был выбран газовый счетчик «Гранд-SPI» (рис.2) с электромагнитным клапаном перекрытия газопровода, который предназначен для коммерческого учёта количества потребляемого природного газа индивидуальными потребителями [6].

Рис. 2 - Газовый счётчик Гранд-SPI

Обмен данными газового счетчика и управление электромагнитным запорным клапаном от внешних устройств осуществляется посредством встроенного GSM-модема или проводами (рис.3) с технологического разъема [6].

Рис. 3 - Схема подключения внешнего датчика утечки бытового газа

Однако, как следует из статистики взрывов и пожаров в жилом секторе, их причинами не редко являются утечки бытового газа из внешних газопроводов, путем натекания его в квартиры первых этажей, и последующего взрыва/загорания, от искрообразования в электроустановочных изделиях [3,7]. Поэтому, помимо установки в квартире «Грант-SPI», во внутреннем блоке сплит-системы рядом с ДИП-GSM установлен датчик утечки бытового газа (аналогичный, применяемому в «Грант-SPI») с управлением электромагнитным клапаном от технологического разъема (рис.3).

Модель подавления загорания и взрывоопасности от утечки бытового газа

Известно, что газообразный азот наносит наименьший ущерб электроприборам, книгам, мебели и другим предметам быта при тушении пожаров, поэтому, используя «аспирационные свойства» ССПИ, во внутренний блок сплит-системы встраивается термомагнитный сепаратор воздуха [7-10].

Термомагнитный сепаратор воздуха (ТМСВ) представляет собой трубу, свернутую в спираль (рис.4), на внешней стороне которой установлены постоянные магниты, а на внутренней - вихревые охладители [9,10].

Рис. 4 - ТМСВ: а) - единичный виток; б) - сепаратор в сборе

Вдоль канала ТМСВ установлена наноперегородка из пористого алюминия (рис.5), разделяющая его на «парамагнитный» (кислородный подканал) и «диамагнитный» подканалы (с инертными газами - азот, углекислый газ и др.), и препятствующая их обратной диффузии [10].

Рис. 5 - Схема расположения магнитов, воздухоохладителей и наноперегородки

ТМСВ, являющийся генератором инертного газа, базируется на уравнении движения газа (уравнение Эйлера) в магнитном поле, через н - поле вектора скоростей газа, p - давление газа, б - магнитную поляризуемость отдельной молекулы и Н - напряженность магнитного поля [9,10]:

(1)

Подставляя в формулу (1) уравнение состояния идеального газа pV = NkT , и выражая плотность газа через его давление p = nkT = с kT / m , получим выражение для плотности молекул газа в виде распределения Больцмана

(2)

где U = - б H 2 / 2 - потенциальная энергия отдельной молекулы газа, обладающей пара- или диамагнитными свойствами, находящейся во внешнем неоднородном магнитном поле.

Кислород является парамагнетиком, поэтому магнитная поляризуемость отдельной молекулы - положительна (+3396•10-6), а остальные атмосферные газы, в т.ч. азот (N2 = -12•10-6) - диамагнетики, у которых магнитная поляризуемость, молекул - отрицательна. Поэтому плотность кислорода увеличивается в области сильного магнитного поля в соответствии с уравнением (2), а плотность азотной компоненты - уменьшается, в зависимости от квадрата напряженности магнитного поля внутри канала сепаратора. Для улучшения отделения кислорода, между «парамагнитным» и «диамагнитным» подканалами поддерживается разность температур с помощью вихревых воздухоохладителей Азарова [10,11].

Итоговая блок-схема прелагаемой модификации представлена на рис.6, а алгоритм работы - на рис.7.

Рис.6 - Блок-схема ССПИ с предлагаемой доработкой

Рис.7 - Алгоритм обнаружения и подавления пожаровзрывоопасности

Таким образом, применение доработанных предлагаемым образом сплит-систем позволит реализовать раннее обнаружение загорания или утечки бытового газа и подавить их сепарированным из воздуха инертным газом (азотом, углекислым газом и др.) до прибытия «аварийных служб», обеспечивая следующие типы тревожных сигналов и алгоритмы их функционирования:

- звуковые и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения ССПИ (утечка бытового газа, загорание), которые можно отключить кнопкой «сброс оповещения», если кто-то из лиц, находящихся в квартире/индивидуальном доме смог принять меры по ликвидации ОФПВ, при этом SMS-сообщение владельцу защищаемых помещений и управляющей компании будет отправлено в обязательном порядке; пожар взрыв дымовой извещатель

- звуковые и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения ССПИ и передачу SMS-сообщения через GSM-радиомодем с сохранением квитанции его доставки в памяти, при отсутствии через установленный интервал времени «сброса оповещения» (отсутствия лиц в квартире/индивидуальном доме), при утечке бытового газа - в газоаварийную службу, в управляющую компанию и владельцу, а при пожаре - в пожарную охрану, в управляющую компанию и владельцу.

Библиография

1. Кулягин И.А. Модель интеллектуализации сплит-систем для обеспечения пожарной безопасности //Международный студенческий научный вестник - 2017.-№ 5-1/-C. 120-122.

2. Кулягин И.А. Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем)//Электроника и электротехника.-2018.-№ 1/-C.19-26; DOI: 10.7256/2453-8884.2018.1.25832.

3. Технический регламент о безопасности сетей газораспределения и газопотребления (утв. постановлением Правительством РФ 29.10.2010 № 870).

4. Технический регламент о безопасности аппаратов, работающих на газообразном топливе (утв. Пост. Правительством РФ 11.02.2010 № 65).

5. Счетчики газа Гранд-SPI: Руководство по эксплуатации ТУАС.407299.002 РЭ - Ростов н/Д: ООО «Турбулентность Дон», 2015.-24с.

6. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский Н.Е. Прогнозирование, оценка и анализ пожарной безопасности /под ред. Е.И.Богуславского Е.И. - Ростов н/Д: РГСУ, 2004.-151с.

7. Юдин В.А., Бабуров В.П., Быстров Ю.В., Литвинов Л.В., Белокопытов О.К. Автоматическая установка азотного пожаротушения // Патент РФ № 2041724 от 29.03.1993.

8. Бахматская Л.С., Олейников С.Н., Периков А.В. Синтез аспирационного и термомагнитного методов выделения и подавления пожарно-энергетического вреда в автоматизированную систему обеспечения безопасности жилого сектора // Электроника и электротехника. -- 2016.-№ 2.-С.24-30. DOI: 10.7256/2453-8884.2016.2.20898.

9. Белозеров В.В., Босый С.И. и др. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления // Патент на изобретение RUS 2428242 12.10.2006

10. Азаров А. И. Конструктивно-технологическое совершенствование вихревых воздухоохладителей // Технология машиностроения. - 2004. - N 3. - С. 56-60

Аннотация

В статье представлена модель «превращения» сплит-системы-пожарного извещателя в автоматизированную установку пожаровзрывозащиты квартиры/индивидуального жилого дома. Предлагаемый подход использует аспирационные свойства сплит-системы (прокачивание воздуха помещения, где установлен внутренний блок), что позволяет осуществить раннее обнаружение опасных факторов пожара (дым) и взрыва (утечку бытового газа), при установке во внутреннем блоке дымового пожарного извещателя с GSM модулем, а также датчика, который обнаруживает утечку бытового газа в квартире/индивидуальном доме. Методология «превращения» заключается в установке во внутренний блок сплит-системы термомагнитного сепаратора воздуха (ТМСВ), а на газовую трубу квартиры/индивидуального дома - газового счетчика со встроенным датчиком и электромагнитным клапаном, который перекрывает подачу газа по сигналу встроенного датчика, а также при срабатывании газового датчика во внутреннем блоке сплит-системы. Новизна заключается в том, что при обнаружении опасных факторов пожара и взрыва в квартире или в индивидуальном жилом доме, включается оповещение соответствующих служб и ТМСВ, который удаляет кислород из жилых помещений на улицу, оставляя азот, чем обеспечивается подавление загорания и разбавление взрывоопасной среды.

Ключевые слова: сплит-система, квартиры, автономный пожарный извещатель, жилой сектор, сепаратор воздуха, безопасность, пожарная безопасность, пожаровзрывозащита, диагностика, утечка бытового газа

In this article the transformations model the split-systems-firefighters of the announcer is presented to the automated installation fire and explosion protection of the apartment / an individual house. The offered approach uses aspiration properties a Split system (room air course where the internal block is installed) that allows to carry out early detection of dangerous factors of the fire (smoke) and explosion (leak of household gas), at installation in the internal block of the smoke fire announcer with the GSM module and also the sensor which finds leak of household gas in the individual house. The methodology of "transformation" consists in installation in the internal Split system block of a thermomagnetic separator of air (TMSA), and on a gas pipe of the apartment - the gas meter with the built-in sensor and the electromagnetic valve which blocks supply of gas on a signal of the built-in sensor and also at operation of the gas sensor in the internal block a split system. The novelty will be that at detection of dangerous factors of the fire and explosion in the apartment or in an individual house, the notification of the relevant services and TMSA which deletes oxygen from premises on the street joins, leaving nitrogen, than suppression of fire and dilution of the explosive environment is provided.

Keywords: fire and explosion protection, fire safety, safety, separator of air, inhabited sector, independent fire announcer, apartments, split system, diagnostic, leak of household gas

Размещено на Allbest.ru