АВТОМАТИКА ПОЖАРОТУШЕНИЯ и ВЕНТИЛЯЦИИ

Автоматика управления реализуется в электротехнической части систем пожаротушения и противодымной вентиляции, включает в себя устройства включения и мониторинга технологических элементов (модулей, вентиляторов, клапанов) для обеспечения выполнения данными системами своих основных функций.

Автоматика установок пожаротушения

Применение установок пожаротушения позволяет предотвращать распространение пожара в защищённом помещении, а также минимизировать вероятный ущерб, который может быть нанесён материальным ценностям огнём, продуктами горения и последствиями борьбы с пожаром.
Существует несколько видов классификации автоматических установок пожаротушения: по виду огнетушащего вещества (вода, газ, порошок, аэрозоль), по способу тушения (по объёму или по поверхности), по способу организации (модульные или централизованные), по способу управления (автономные или комплексные) и пр. Наиболее часто встречающиеся типы установок это:
  • Газовые модульные и централизованные установки;
  • Порошковые установки;
  • Водяные централизованные установки.

Газовые установки

В качестве огнетушащего вещества в газовых установках применяется сжиженный или сжатый газ, который хранится в специальных изотермических ёмкостях или баллонах под давлением. Физический принцип тушения в таких установках основан на вытеснении кислорода более тяжёлым газом, не поддерживающим горение. В этом случае тушение происходит либо локально по объёму, либо по всему объёму помещения. Как правило, такой способ тушения применяется для защиты помещений определённых категорий, имеющих достаточную степень герметичности и, самое главное, с ограниченным пребыванием людей. Работа газовой установки в автоматическом режиме должна исключать возможность выпуска огнетушащего вещества в случае присутствия людей в помещении, при этом работа самой установки в тревожном режиме должна сопровождаться звуковой и световой сигнализацией, принуждающей людей покинуть помещение.
Ввиду этих требований установка, как сложный технический комплекс средств, должна обеспечивать выполнение следующих основных функций:
  • Контроль автоматических пожарных извещателей;
  • Управление запуском противопожарных модулей;
  • Управление звуковыми и световыми оповещателями;
  • Контроль исправности газовых модулей;
  • Контроль закрытия дверных проемов;
  • Реализация режимов автоматического дистанционного и местного запуска установки;
  • Блокировка автоматического или дистанционного запуска при наличии людей.

В случае модульных установок, приборы управления и баллоны с газом могут находиться в самом помещении, при этом ёмкость баллона определяется исходя из объёма помещения и степени его негерметичности. То есть, если из помещения, которое оборудуется установкой пожаротушения, возможны какие-либо утечки огнетушащего вещества, при выборе ёмкости баллона их необходимо предусмотреть. Ёмкость баллона должна эти утечки компенсировать. Если установка защищает несколько помещений, как правило, делается централизованная газовая станция. Обычно такая станция занимает отдельное помещение, в которое сводятся все трубопроводы от защищаемых помещений, и в котором установлена батарея газовых баллонов либо одна единая ёмкость с сжатым или сжиженным газом. В этом случае количество огнетушащего газа нормируется либо по количеству баллонов (в случае газовой батареи), либо по времени подачи огнетушащего газа (в случае общей ёмкости), которое должно обеспечить тушение пожара в определённом помещении. Недостатками газового тушения являются высокая стоимость огнетушащего газа и опасность для здоровья человека, но главное его достоинство – полное отсутствие материального ущерба предметам и оборудованию, находящимся в помещении. Для ликвидации последствий тушения достаточно проветрить помещение, например, с помощью специальных установок.
Пример реализации небольшой распределенной установки газового пожаротушения на базе блочно-модульного ППКУП показан на рис.
Автономная установка газового пожаротушения
Несколько изолированных помещений имеют подвесные потолки и фальшполы, образующие скрытые объёмы, которые оборудованы самостоятельными шлейфами сигнализации. Функции контроля пожарных извещателей, управления оповещателями, контроля исправности газового баллона и функции управления тушением одного направления выполняют блоки «С2000-АСПТ». Датчики состояния двери позволяет блокировать запуск при входе/выходе из помещения; считыватель предназначен для дистанционного включения или выключения режима автоматики, а кнопка ручного пуска позволяет дистанционно активировать режим запуска установки.
На центральном посту охраны устанавливаются пульт «С2000М», а также блоки индикации и управления пожаротушением «С2000-ПТ». Один «С2000-ПТ» отображает состояния и позволяет централизованно управлять 4 направлениями тушения. В рамках одной системы может использоваться несколько блоков «С2000-ПТ», относящихся к одним и тем же направлениям тушения. Их количество ограничено только общим количеством приборов, управляемых одним пультом «С2000М».
Приборы пожаротушения, отвечающие за защиту каждого направления, объединяются интерфейсом RS-485 с приборами, размещёнными на посту охраны (пульт, блок индикации).
Каждому направлению пожаротушения в базе данных пульта «С2000М» ставится в соответствие один раздел, текущая информация о каждом разделе транслируется пультом блоку «С2000-ПТ» и отображается на индикаторах блока. При необходимости нажатием кнопок «Тушение» и «Автоматика» блока можно запустить команды на включение/выключение режима автоматического запуска или запуск/сброс пожаротушения по каждому из направлений. Стоит иметь в виду, что все команды по дистанционному управлению аппаратурой пожаротушения формируются только пультом «С2000М», а блок «С2000-ПТ» является все лишь инструментом, позволяющим их инициировать.
Также на посту охраны можно реализовать обобщённое оповещение о пожаре и сигнализацию о режиме состояния автоматического запуска. Для этого каждому разделу (направлению пожаротушения) можно назначить управление одним (или несколькими) выходами блока «С2000-КПБ», в соответствии с имеющимися тактиками управления. Стоит отметить, что такое построение системы предполагает два уровня управления. Первый уровень – управление установками автоматического пожаротушения по месту возгорания обеспечивает блок «С2000-АСПТ», второй уровень – дистанционный контроль и управление каждым направлением обеспечивает пульт «C2000М». При такой конфигурации системы, даже если в ходе пожара возникнет неисправность линии интерфейса, весь набор необходимых мер по тушению пожара будет выполнен автоматически, без участия сетевого контроллера.

Система автоматического пожаротушения с газовой батареей


Пример построения более сложной системы пожаротушения, с основной и резервной газовыми батареями, показан на рис. 18. Разводка трубопровода, подающего огнетушащее вещество от газовой батареи по направлениям пожаротушения, предполагает наличие запорного клапана на отводе в каждое направление. Там же устанавливается сигнализатор давления (СДУ), он же датчик выхода огнетушащего вещества. Система строится аналогично предыдущей, однако в данном случае функции управления пожарной автоматикой делятся между блоком «С2000-АСПТ» и пультом «С2000М». Работает система следующим образом: при возникновении условий, разрешающих включение установки газового пожаротушения, блок «С2000-АСПТ» формирует сообщение «запуск» и открывает запорный клапан, включенный в его пусковую цепь. Пульт «С2000М», получив сообщение о запуске по определенному направлению, включает выходы блока «С2000-КПБ», которые открывают заданное количество баллонов в установке. Огнетушащий газ поступает в общий трубопровод и выходит через открытый клапан в горящее помещение. Как только давление газа на вводе трубопровода в помещение достигнет заданной величины, сработает сигнализатор давления, блок «С2000-АСПТ» отправит пульту «С2000М» сообщение об успешном запуске по данному направлению, а на блоке «С2000-ПТ» включится отобразиться соответствующее состояние.
Если блок «С2000-АСПТ» не зафиксировал срабатывание сигнализатора давления в течение заданного времени после открытия запорного клапана, пульт «С2000М» получит сообщение «Неудачный запуск» по данному направлению. Получив такое сообщение, пульт включит выходы блока «С2000-КПБ», отвечающие за открытие баллонов резервной газовой батареи. Таким образом, будет реализована функция управления резервированной центральной установкой газового пожаротушения. У прибора «С2000-КПБ» имеется возможность контроля шлейфов массы и давления огнетушащего вещества (контроль пуска). Стоит обратить внимание на то, что обычно основная и резервная газовые батареи, использующиеся в системе, одного типа. Поэтому контролируется либо масса огнетушащего вещества, либо давление.
Автономная установка порошкового пожаротушения

Установки порошкового тушения

Широко распространённой категорией установок являются установки порошкового тушения. Применяемый в них порошок не токсичен и не может причинить прямого вреда здоровью человека.
Физический принцип тушения заключается в образовании порошкового облака, которое накрывает определённую площадь защищаемого помещения. При этом частицы порошка охлаждают поверхность, а газообразные продукты его термического разложения разбавляют горючую среду, препятствуя развитию пожара. Кроме того, образование порошкового облака в узких проходах или каналах имеет определённый огнезадерживающий эффект. В централизованных (или агрегатных) установках порошок хранится в общей ёмкости, а количество порошка, подаваемого в общий коллектор, определяется площадью помещения. В локальных (или модульных) установках огнетушащий порошок хранится в специальных модулях, имеющих в составе устройство запуска (как правило, электрический пиропатрон), и баллон со сжатым газом, который в случае активации распыляет порошок, образуя облако. Количество порошковых модулей и их тип определяется площадью и особенностями защищаемого помещения, а также способом их крепления.
Достоинствами порошковых установок перед газовыми являются более низкая стоимость, меньшее время восстановления и относительная безопасность  для людей. Недостатком – достаточно высокая трудоёмкость уборки порошка после срабатывания установки.
Реализация установки порошкового пожаротушения на базе блочно-модульного ППКУП показана на рис.  Она во многом аналогична варианту с газовым тушением. В качестве блоков приемно-контрольных и управления используются «С2000-АСПТ». К их внутренним RS-485 интерфейсам подключаются блоки расширения пусковых цепей «С2000-КПБ», осуществляющие контроль исправности пусковых цепей в дежурном режиме и активацию модулей в случае тушения.
На центральном посту охраны устанавливаются пульт «С2000М», а также блоки индикации и управления пожаротушением «С2000-ПТ». При необходимости, на посту охраны можно реализовать обобщённое оповещение о пожаре и сигнализацию о режиме состояния автоматического запуска средствами блока «С2000-КПБ».
При такой конфигурации системы, даже если в ходе пожара возникнет неисправность линии интерфейса, весь набор необходимых мер по тушению пожара будет выполнен автоматически, без участия сетевого контроллера.
Система порошкового пожаротушения
Автономная установка порошкового пожаротушения

Установки водяного пожаротушения
Исторически сложилось так, что системы автоматического водяного пожаротушения получили наиболее широкое распространение. Вода – наиболее дешёвое и безопасное огнетушащее вещество, позволяющее эффективно защищать объекты, для которых характерно большое скопление людей: торговые центры, офисные помещения, гостиницы. Вода, как огнетушащее вещество, не представляет непосредственной опасности для человека и других живых существ. Системы водяного пожаротушения применяются также для защиты открытых (негерметичных) объектов: многоуровневых автостоянок, гаражей, боксов, где системы газового и порошкового пожаротушения оказываются малоэффективны.
Принцип действия воды, как огнетушащего вещества, заключается в охлаждении и изоляции, за счёт образования пара, от атмосферного кислорода поверхности на месте возгорания, вследствие чего процесс горения прекращается. Тушение, в этом случае, происходит по поверхности защищаемого помещения. К физическим ограничениям, которые накладывает вода в качестве огнетушащего вещества, можно отнести следующие: невозможность использования такой установки при низких (ниже нуля) температурах, а также для тушения электроустановок.
Системы водяного пожаротушения, так же как и газового, могут подавать огнетушащее вещество локально к месту возгорания (спринклерная секция), или производить тушение общей площади защищаемого пространства (дренчерная секция).
Спринклеры вскрываются локально, при срабатывании температурного замка, над местом возможного возгорания. Дренчерные секции состоят из набора открытых оросителей. Подача огнетушащего вещества в них осуществляется при открытии общего электромагнитного клапана, управляемого одним из блоков блочно-модульного ППКУП. В шлейфы блоков такого прибора подключаются пожарные извещатели, при срабатывании которых формируется команда управления клапаном.
Одним из перспективных направлений водяного пожаротушения являются установки тушения тонкораспылённой водой. Установки пожаротушения тонкораспылённой водой объединили в себе достоинства газового и водяного пожаротушения одновременно. К основным достоинствам можно отнести малый расход огнетушащего вещества, менее существенные затраты (поскольку вода достаточно дешевле газа), отсутствие вреда здоровью людей.
Помимо ограничений, связанных с электропроводностью и замерзанием воды при отрицательных температурах, к недостаткам систем водяного пожаротушения можно отнести потенциально высокий ущерб материальным ценностям и высокие трудозатраты при ликвидации последствий срабатывания установки.
На рис.  представлена система спринклерного водяного пожаротушения, реализованная на базе прибора «Поток-3Н». Главным узлом системы автоматического водяного пожаротушения является насосная станция. Внутри станции устанавливается необходимая запорная арматура (электрозадвижка), насосы (основной пожарный, резервный, насос компенсации утечек), шкафы управления насосами и приводами, дополнительное оборудование. Прибор «Поток-3Н» имеет набор входов (контролируемых цепей), которые предназначены для подключения датчиков (электро-контактных манометров, датчиков потока), сигнальных цепей электрозадвижек и пусковых устройств. Прибор позволяет осуществлять запуск системы водяного пожаротушения по нескольким условиям: падение давления воды в системе, сработка кнопки запуска, дистанционные команды управления. При возникновении одного из условий запуска, прибор подаёт сигналы управления на шкаф управления насосом – ШКП (шкаф контрольно-пусковой). В случае блокировки автоматического включения, шкаф обеспечивает возможность местного или ручного управления агрегатами. Так же ШКП позволяет отключать все виды управления. К прибору «Поток-3Н» возможно подключить до 20 дополнительных абонентов (приборов «С2000-4») по внутреннему RS-485 (2) интерфейсу, которые можно использовать для управления дополнительным технологическим оборудованием. К основному интерфейсу прибора «Поток-3Н» подключаются пульт «С2000М», устанавливаемый на посту охраны, и блоки индикации и управления «Поток-БКИ». Блок «Поток-БКИ» позволяет полноценно отобразить состояние насосной станции, четырех насосов и управлять системой водяного пожаротушения. На объекте может быть установлено несколько блоков «Поток-БКИ», например, один в насосной и один на центральном посту. При необходимости пульт «С2000М» может централизованно управлять дополнительными агрегатами (задвижками и пр.) при помощи БПК («Сигнал-10» или «С2000-4»), подключенных в общий RS-485 интерфейс.
Рассмотренная система водяного пожаротушения может применяться как в жилых, так и в нежилых помещениях. Спринклерные секции могут применяться для защиты открытых помещений (автостоянки, торговые комплексы), в местах, где не имеется возможности установить дымовые пожарные извещатели (высокая запылённость) или нецелесообразно применять тушение по всей площади (из-за её величины).
Система водяного пожаротушения

Система водяного пожаротушения
Связь установок пожаротушения и пожарной сигнализации
В некоторых случаях целесообразно осуществлять запуск автоматических установок газового и порошкового пожаротушения по сигналу систему пожарной сигнализации. Чаще всего такая необходимость обусловлена возможностью использования в пожарной сигнализации адресно-аналоговых извещателей, обеспечивающих качественно более высокий уровень достоверности обнаружения возгорания и защиты от ложных срабаотываний. Также на объекте может быть уже смонтирована автоматическая пожарная сигнализация, т.е. устанавливать дополнительно извещатели, которые будут контролироваться установкой пожаротушения, нет смысла. В таких случаях БПК, к которым подключены извещатели СПС, блоки управления тушением, блоки индикации и, при необходимости, вспомогательные приборы, объединяются RS-485 интерфейсом под управлением пульта «С2000М». В пульте «С2000М» формируются разделы, куда добавляются извещатели АПС, а также создаются специальные сценарии управления. Каждому направлению тушения ставится в соответствие сработка соответствующего раздела. Пример такой схемы приведён на рис.
Система водяного пожаротушения
При организации пожарного водопровода или систем тушения с дренчерными секциями (рис. ниже) возникает необходимость запуска насосной станции по сигналу от пожарной сигнализации или внешних БПК, с подключенными к ним ЭДУ (элементами дистанционного управления). В этих случаях БПК объединяются общим информационным RS-485 интерфейсом с прибором «Поток-3Н», блоками индикации и управления «Поток-БКИ» и пультом «С2000М». В конфигурации пульта «С2000М» создаются специальные сценарии управления, позволяющие выполнить запуск тушения при обнаружения пожара или факта включения ЭДУ блоками приемно-контрольными.
Система водяного пожаротушения
Дренчерные секции или завесы могут применяться для защиты относительно небольших площадей, или помещений, где огонь может распространяться скоротечно.
Автоматика управления противопожарными клапанами
Противопожарные клапаны занимают одно из самых важных мест в противопожарной защите зданий. Основные требования, выдвигаемые к противопожарным клапанам, — это своевременное удаление продуктов горения из путей эвакуации и блокирование распространения огня по воздуховодам между помещениями.
Противопожарные клапаны по функциональному назначению делятся на огнезадерживающие и дымовые. Первые устанавливаются в каналах общеобменной вентиляции, вторые используются в противодымной вентиляции. Корпус клапана устанавливается непосредственно в проёме и крепится к ограждающим строительным конструкциям. Заслонка клапана – подвижный элемент, расположенный в корпусе и перекрывающий его проходное сечение. Привод клапана – механизм для перемещения заслонки. У клапанов существует два состояния, зависящие от положения заслонки, – исходное и рабочее. Для дымовых клапанов исходное состояние закрытое, а для огнезадерживающих клапанов – открытое. Управление противопожарными клапанами сводится к управлению приводами и осуществляется коммутацией напряжения переменного тока 220 В или напряжения постоянного/переменного тока 24 В на соответствующих клеммах привода. Алгоритм управления противопожарными клапанами определяется заданием на проектирование и, как правило, учитывает следующую хронологическую последовательность: при обнаружении пожара отключается общеобменная вентиляция, закрываются огнезадерживающие клапаны, открываются дымовые клапаны и запускаются вентиляторы вытяжной, а затем через 20–30 сек – приточной противодымной вентиляции.
На текущий момент автоматика управления противопожарными клапанами реализуется в ИСО «Орион» с помощью блока «С2000-СП4». Блок способен управлять электромеханическим (в том числе реверсивным) или электромагнитным приводом посредством релейной коммутации напряжения на клеммы привода, обеспечивать контроль линий управления приводом и положения заслонки клапана.
Для управления клапаном «С2000-СП4» имеет два выхода, через которые на привод коммутируется напряжение переменного тока 220 В или переменного/постоянного тока 24В, в зависимости от исполнения блока. В приборе предусмотрено отдельное питание силовой части схемы, что позволяет от одного источника питать прибор и управлять приводом. Кроме этого, в «С2000-СП4» выходные силовые цепи гальванически развязаны от двухпроводной линии связи с контроллером «С2000-КДЛ». Это обеспечивает дополнительную степень помехоустойчивости и защиты слаботочной линии связи. Контролируемые  выходы обладают обнаружить неисправность привода, например, обрыв обмотки электромагнита или электродвигателя. Наличие двух выходов позволяет с помощью одного «С2000-СП4» управлять электромеханическим реверсивным приводом, использующим электродвигатель с двумя обмотками. Для контроля положения заслонки в «С2000-СП4» предусмотрены два контролируемых входа подключения концевых переключателей привода. Для обеспечения ручного управления приводом и тестовой проверки клапана в блоке имеется возможность подключения внешней кнопки управления. Прибор имеет светодиоды, сигнализирующие о состоянии связи прибора с контроллером «С2000-КДЛ», исправности привода клапана и положения заслонки. Сообщения о состоянии клапанов также отображаются на ЖК-индикаторе пульта «С2000М» и при необходимости могут индицироваться на блоках индикации «С2000-БИ», «С2000-БКИ» или на интерактивных планах помещений в АРМ «Орион Про». Команды управления противопожарными клапанами «С2000-СП4» получает от контроллера «С2000-КДЛ», к которому он подключается по двухпроводной адресной линии связи. В свою очередь, «С2000-СП4» передаёт сообщения о состоянии подключенных цепей противопожарного клапана в «С2000-КДЛ», и далее они поступают в пульт «С2000М». Управление клапанами в ручном режиме доступно с блоков «С2000-БКИ», пультов «С2000М» и ПК с установленным АРМ «Орион Про». Структурная схема управления клапанами при использовании «С2000-СП4» с  питанием 24 В изображена на рис.
Структурная схема управления противопожарными клапанами

Структурная схема управления противопожарными клапанами

Электропитание автоматики систем пожаротушения и вентиляции

В соответствии с требованиями Федерального закона от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» автоматические установки пожаротушения должны быть оборудованы источниками бесперебойного электропитания. Другой нормативный документ, определяющий параметры электропитания для автоматики пожаротушения — ГОСТ Р 53325. В нем указано:
  • по степени обеспечения надежности электроснабжения электроприемники автоматических установок пожаротушения и систем пожарной сигнализации следует относить к I категории согласно Правилам устройства электроустановок, за исключением электродвигателей компрессора, насосов дренажного и подкачки пенообразователя, относящихся к III категории электроснабжения;
  • при наличии одного источника электропитания (на объектах III категории надежности электроснабжения) допускается использовать в качестве резервного источника питания аккумуляторные батареи или блоки бесперебойного питания, которые должны обеспечивать питание указанных электроприемников в дежурном режиме в течение 24 ч плюс 1 ч работы системы пожарной автоматики в тревожном режиме. При этом допускается ограничить время работы резервного источника в тревожном режиме до 1,3 времени выполнения задач системой пожарной автоматики;
  • при использовании аккумулятора в качестве источника питания должен быть обеспечен режим подзарядки аккумулятора.

Таким образом, бесперебойное питание приборов управления пожаротушением «С2000-АСПТ» и «Поток-3Н» может осуществляться от устройств АВР шкафов пожарной автоматики для зданий, спроектированных по 1 категории электроснабжения. При отсутствии АВР, может использовать резервированное электропитание от встроенных аккумуляторов.