Расстановка пожарных извещателей: отечественные и зарубежные нормы. Часть 3

В первой части статьи рассматривалась расстановка точечных пожарных извещателей в простейшем случае, на плоском горизонтальном потолке при отсутствии каких-либо препятствий для распространения продуктов горения от очага. Во второй – расстановка точечных пожарных извещателей с учетом влияния окружающих предметов на перекрытии. Третья часть посвящена более значительным препятствиям для распространения дыма в помещении: балкам, стеллажам, штабелям, перегородкам и т. д.

Критическая скорость воздушного потока

У дымовых пожарных извещателей основной характеристикой обычно считается чувствительность, измеренная в дымовом канале в дБ/м. Однако в реальных условиях эффективность обнаружения очага дымового извещателя в большинстве случаев зависит от так называемой критической скорости – минимальной скорости воздушного потока, при которой дым начинает поступать в дымовую камеру извещателя, преодолевая аэродинамическое сопротивление. То есть для обнаружения пожара необходимо не только наличие дыма достаточной удельной оптической плотности в месте расположения дымового извещателя, но и достаточно высокая скорость воздушного потока в направлении его дымозахода. В американском стандарте по пожарной сигнализации NFPA 72 для дымовых детекторов приводится расчет по методу критической скорости воздушного потока. Считается, что если в месте размещения дымового детектора была достигнута критическая скорость движения дымогазовоздушной смеси от очага, то концентрация дыма достаточна для формирования сигнала тревоги. 
В американском стандарте UL для дымовых детекторов чувствительность детектора в дымовом канале измеряется при минимальной скорости воздушного потока 0,152 м/сек. (30 футов/мин.). В НПБ 65-97 минимальная скорость воздушного потока в дымовом канале, при которой измерялась чувствительность дымового извещателя, должна была устанавливаться равной 0,2 ± 0,04 м/с, как и в европейском стандарте EN 54-7 по дымовым точечным детекторам. Однако в действующем в настоящее время ГОСТ Р 53325-2009 п. 4.7.3.1 эта величина была заменена на диапазон скоростей воздушного потока 0,20÷0,30 м/с, а в проекте новой редакции ГОСТ Р 53325 тот же диапазон определен в виде: «устанавливают скорость воздушного потока (0,25 ± 0,05) м/с». На основании каких экспериментальных исследований была проведена данная корректировка, определяющая возможность существенного снижения эффективности отечественных дымовых извещателей по сравнению с европейскими и американскими детекторами? А некоторые пожарные извещатели с «высокой» защитой от пыли за счет уменьшения площади дымозахода, критической скоростью ненамного меньше 1 м/с перестают реагировать на дым при реальных пожарах. 
В помещении с плоским горизонтальным перекрытием за счет конвекции горячий газ и дым от очага поднимается вверх, при этом он разбавляется чистым и холодным воздухом, который втягивается в восходящий поток. В руководстве по определению расстановки дымовых извещателей американского стандарта по пожарной сигнализации NFPA 72 приведена модель распространения дыма от очага для учета эффекта стратификации. Дым занимает объем в виде перевернутого конуса с углом, равным 220, соответственно, на высоте Н радиус площади, заполненной дымом, равен 0,2 Н. При распространении вдоль перекрытия дым также смешивается с чистым, холодным воздухом, при этом снижается его температура, теряется подъемная сила и скорость воздушного потока становится ниже критической. Эти физические процессы определяют невозможность обнаружения очага точечным дымовым извещателем на значительных расстояниях и ограничение максимального расстояния до обнаруживаемого очага, а не площади, как в наших нормах.

Рис. 1. Свободное расхождение дыма от очага

Отсеки помещения, выделенные части помещения, защищаемые зоны

В своде правил СП 5.13130.2009 п. 13.3.9 содержится требование: «Точечные и линейные, дымовые и тепловые пожарные извещатели, а также аспирационные следует устанавливать в каждом отсеке помещения, образованном штабелями материалов, стеллажами, оборудованием и строительными конструкциями, верхние края которых отстоят от потолка на 0,6 м и менее». Как уже отмечалось, это требование неновое, но относительно минимального количества извещателей в каждом отсеке ясности нет. Понятно, что если помещение разделено на отсеки, то дым скапливается в одном отсеке с очагом, и, как в отдельных помещениях, необходимо устанавливать минимум по 2 извещателя с логикой формирования сигнала «или» либо минимум 3–4 извещателя при формировании сигналов при срабатывании не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «и». Причем очевидно, что если в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю в двухпороговом шлейфе, то система будет неработоспособна даже при полной исправности всех извещателей и прибора. Однако какое обоснование можно найти в требованиях свода правил СП 5.13130.2009 для установки большего числа, чем один извещатель в отсеке, если при этом обеспечиваются требования по расстояниям. Ведь обычно проектирование выполняется исходя из минимума затрат на оборудование, а об эффективности работы и о работоспособности редко кто задумывается. 

По п. 13.3.2 в помещении, как и 30 лет назад, требуется устанавливать не менее двух пожарных извещателей, включенных по логической схеме «или» без каких-либо оговорок, хотя в п. 13.3.3 допущение установки одного извещателя дано не только в защищаемом помещении, но и в «выделенных частях помещения». В п. 14.2 также говорится, что не менее двух извещателей по логической схеме «или» устанавливается «в помещении (части помещения) <…>» с расстановкой на нормативных расстояниях. А в п. 14.3 уже «в защищаемом помещении или защищаемой зоне <…>» должно быть не менее 2–4 извещателей. А еще в 3-м разделе п. 3.33 есть термин «зона контроля пожарной сигнализации (пожарных извещателей)», который определяется как «совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями». 

Разнообразие использованных в своде правил СП 5.13130.2009 терминов без их определения существенно затрудняет выполнение таким образом изложенных в них требований. Чрезмерная экономия оборудования может быть ограничена только общим требованием, приведенным в п. 14.1: «Формирование сигналов на управление в автоматическом режиме установками оповещения, дымоудаления или инженерным оборудованием объекта должно осуществляться за время, не превышающее разности между минимальным значением времени блокирования путей эвакуации и временем эвакуации после оповещения о пожаре». А когда в 3 отсеках помещения установлено по одному извещателю, формирование сигнала «пожар» произойдет только тогда, когда зона пожара охватит несколько отсеков. Если в каждый отсек установить по 2 извещателя, то при условии работоспособности обоих извещателей адекватно будет формироваться сигнал «пожар», но при отказе одного из них требование не будет выполнено. Разночтения требований и путаницы с терминами можно было бы избежать, если определить, как в британском стандарте BS 5839, что, когда защищаемое помещение разделено перегородками или стеллажами, верхний край которых расположен в пределах 300 мм от потолка, (а не 600 мм, как в СП 5.13130.2009), они должны рассматриваться как сплошные стены, которые поднимаются до потолка (рис. 2). Если бы в СП 5.13130.2009 присутствовало подобное определение, то появилась бы определенность при определении количества извещателей в зависимости от их типа.

Рис. 2. Перегородки рассматриваются как стены до потолка

Перекрытия с балками

В британском стандарте BS 5839 требования относительно размещения пожарных извещателей содержатся в нескольких пунктах. По типу балки можно разделить, по крайней мере, на 3 класса: одиночные линейные балки, частые линейные балки (рис. 3) и балки, образующие ячейки наподобие сот. Для каждого типа балок приводятся соответствующие требования по установки извещателей.

Рис. 3. Сочетание мелких и глубоких балок

В изменении № 1 к своду правил СП 5.13130.2009 в п. 13.3.8 вернулись к формулировке из НПБ 88-2001 п. 12.20, в основе которой сохранились требования СНиП 2.04.09-84 п. 4.4: «Дымовые и тепловые пожарные извещатели следует устанавливать в каждом отсеке потолка, ограниченном строительными конструкциями (балками, прогонами, ребрами плит и т. п.), выступающими от потолка на 0,4 м и более». И здесь аналогично отсекам, образованным штабелями, необходимо сформулировать требование, сколько извещателей каждого типа должно быть установлено в каждом отсеке и каким образом. Ввиду неопределенности требований нередко в каждой части помещения, разделенного высоченной балкой, устанавливают по одному извещателю (рис. 4).

Рис. 4. В каждом отсеке по одному извещателю, в помещении – не менее 2. 

Кроме того, влияние балки на распространение дыма вдоль перекрытия зависит не только и не столько от высоты балки, а от ее отношения к высоте потолка. В британском стандарте BS 5839, в американском стандарте NFPA 72 рассматривается отношение высоты балки к высоте перекрытия. Если высота отдельной балки превышает 10% высоты помещения, то дым от очага по большей части будет заполнять один отсек. Соответственно, при размещении детекторов балка рассматривается как сплошная стена, и детекторы устанавливаются, как обычно, на перекрытие.

Рис. 5. Размещение извещателей относительно балки по BS 5839

В случае частого расположения балок дым и нагретый воздух распределяются вдоль перекрытия в виде эллипса. Причем верхняя часть проемов, образованных балками, остается плохо вентилируемой, и извещатели устанавливают на нижнюю поверхность балок. По NFPA 72, если отношение высоты балки к высоте потолка D/H больше 0,1 и отношение шага балок к высоте потолка W/H больше 0,4, детекторы должны быть установлены в каждом отсеке, образованном балками. Совершенно очевидно, что эта величина определена исходя из радиуса расхождения дыма на высоте Н, равного 0,2 Н (рис. 1), соответственно, дым действительно может заполнять один отсек. Например, извещатели устанавливаются в каждом отсеке при высоте потолка 12 м, если балки идут с шагом более 4,8 м, что существенно отличается от наших 0,75 м. Еще одно требование NFPA 72: если отношение высоты балки к высоте потолка D/H менее 0,1 либо отношение шага балок к высоте потолка W/H меньше 0,4, то детекторы должны быть установлены на нижней стороне балок. При этом расстояние между детекторами вдоль балок остается нормативным, а поперек балок сокращается в два раза (рис. 6).

Рис. 6. Расстояния вдоль балок нормативные, а поперек сокращаются в 2 раза

В британском стандарте BS 5839 также подробно рассмотрены частые линейные балки (рис. 7) и продольные и поперечные балки, образующие как бы соты (рис. 8).

Рис. 7. Потолок с балками. М – расстояние между извещателями

Требования BS 5839-1:2002 по допустимым расстояниям между извещателями поперек балок в зависимости от высоты потолка и высоты балок приведены в таблице 1. Как и в NFPA 72, максимальное расстояние вдоль балок остается нормативным, никакого увеличения в 1,5 раза, как у нас, нет, а расстояния поперек балок сокращаются в 2–3 раза.

Таблица 1
Где, H – высота потолка, D – высота балки. 
Для балок в виде сот пожарные извещатели устанавливаются на балке при относительно небольшой ширине ячейки, меньше учетверенной высоты балки либо на потолке при ширине ячейки больше учетверенной высоты балки (табл. 2). Здесь фигурирует граница высоты балки 600 мм (в отличие от наших 400 мм), но и учитывается относительная высота балки – дополнительная граница, 10% от высоты помещения. В таблице 2 приведен радиус контролируемой площади дымового и теплового детектора, соответственно, расстояние между детекторами при квадратной решетке в √2 больше (см. часть 1 статьи ТЗ № 5–2011).

Рис. 8. Продольные и поперечные балки разделяют потолок на соты

Таблица 2

Где, H – высота потолка, W – ширина ячейки, D – высота балки. 

Таким образом, наши нормативные требования существенным образом отличаются от зарубежных стандартов, а необходимость использования нескольких наших извещателей вместо одного детектора не только делает невозможным гармонизацию наших норм, но и создает трудности в определении площади, защищаемой извещателем, и логики работы системы. В результате на практике мы получаем низкую эффективность защиты от пожара при наличии системы пожарной автоматики. По статистике, представленной ВНИИПО в сборнике «Пожары и пожарная безопасность в 2010 г.», при 2198 пожарах на объектах, защищенных пожарной автоматикой, погибли 92 и были травмированы 240 человек, а всего было 179 500 пожаров, при которых погибли 13 061 и травмированы 13 117 человек. 

Источник: Журнал ТЗ № 1 2012