Проблемы защиты запотолочного пространства

Проблемы защиты запотолочного пространства

Требования противопожарной защиты пространств за подвесными потолками и под двойными полами появились сравнительно недавно, но успели претерпеть ряд существенных изменений. В настоящее время тип автоматической противопожарной системы определяется исходя из величины объема горючей массы одного метра кабельной линии. В статье приводятся методики определения объема горючей массы кабеля и рассматривается развитие технических решений использовавшихся для защиты пространств за подвесными потолками и под двойными полами. Эти пространства, в отличие от основных помещений, характеризуются более сложными условиями: трудности монтажа и технического обслуживания наличие воздушных потоков, пыли, и т.д. Это определяет поиск специальных технических решений, обеспечивающих высокий уровень защиты при снижении общих затрат на монтаж и обслуживание.

ТРЕБОВАНИЯ ПО НПБ 110-03
Как и в общем случае, уровень требуемой защиты пространств за подвесными потолками и под двойными полами зависит от величины пожарной нагрузки, с учетом ее специфики. Если практически нечему гореть, то защита не требуется, сравнительно небольшой объем достаточно автоматической установки пожарной сигнализации (АУПС), большой объем требуется автоматическая установка пожаротушения (АУПТ). По предыдущей версии НПБ 110-99 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией» п. 3.11. Пространства за подвесными потолками и двойными полами при прокладке в них воздуховодов, трубопроводов или кабелей (проводов), в том числе при их совместной прокладке, с числом кабелей (проводов) более 12 напряжением 220 В и выше с изоляцией из горючих и трудногорючих материалов независимо от площади и объема требовали АУПТ, а при прокладке от 5 до 12 кабелей (проводов) напряжением 220 В и выше требовали АУПС независимо от площади. Допускалось не защищать пространства за подвесными потолками и под двойными полами при прокладке кабелей (проводов) в стальных водогазопроводных трубах, при прокладке трубопроводов и воздухопроводов с негорючей изоляцией, и при прокладке кабельных трасс с числом кабелей и проводов менее 5 напряжением 220В и выше с изоляцией из горючих и трудногорючих материалов. Т.е. либо запотолочное пространство должно быть изолировано от кабеля стальной трубой, которая не допустит распространения пожара, либо сам кабель должен гореть.

Конечно число кабелей (проводов) слабо связано с пожарной нагрузкой, например, можно было не защищать запотолочное пространство, если проложено 4 силовых кабеля типа ВВГ 1х1,5 (сечение 1,5 мм2) диаметром 5 мм и если проложено 4 силовых кабеля типа ВВГ 1х240 (сечение 240 мм2) диаметром 27,7 мм. В 2003 году эти требования были существенно изменены: использовавшийся ранее для определения выбора уровня защиты критерий в виде числа проводов заменен общим объемом горючей массой. В действующих в настоящее время НПБ 110-03 по п. 11 Таблицы 2 пространства за подвесными потолками при прокладке в них воздуховодов, трубопроводов с изоляцией, выполненной из материалов группы горючести Г1-Г4, а также кабелей (проводов), не распространяющих горение (НГ) и имеющих код пожарной опасности ПРГП1 (по НПБ 248), в том числе при их совместной прокладке с общей объемом горючей массой 7 и более литров на 1 метр кабельной линии защищаются системами пожаротушения, с общей объемом горючей массой от 1,5 до 7 л на 1 метр кабельной линии – пожарной сигнализацией. Там же указано, что объем горючей массы изоляции кабелей (проводов) должен определяется по методике, утвержденной в установленном порядке.

Пространства за подвесными потолками и под двойными полами, автоматическими установками не оборудуются при прокладке кабелей (проводов) в стальных водогазопроводных трубах или стальных сплошных коробах с открываемыми сплошными крышками, при прокладке трубопроводов и воздухопроводов с негорючей изоляцией, при прокладке одиночных кабелей (проводов) типа НГ для питания цепей освещения и при прокладке кабелей (проводов) типа НГ с общим объемом горючей массы менее 1,5 л на 1 метр кабельной линии за подвесными потолками, выполненными из материалов группы горючести НГ и Г. Причем, если здание (помещение) в целом подлежит защите АУПТ, пространства за подвесными потолками, при прокладке в них воздуховодов, трубопроводов с изоляцией выполненной из материалов группы горючести Г1-Г4 или кабелей (проводов) с объемом горючей массы кабелей (проводов) более 7 л на 1 метр кабельной линии необходимо защищать соответствующими установками, но если высота от перекрытия до подвесного потолка не превышает 0,4 м, то установка пожаротушения не требуется. Пожарная сигнализация используется в не зависимости расстояния между перекрытием и подвесным потолком.

ОБЪЕМ ГОРЮЧЕЙ МАССЫ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
Кабельная линия может состоять из различного количества кабелей нескольких типов (рис. 1) и для расчета объема горючей массы кабельной линии необходимо иметь величину объема изоляции каждого типа кабеля. Как правило, кабель имеет несколько слоев изоляции из различных материалов и различного объема. Например, в низковольтном многожильном ланкабеле имеется полиэтиленовая разноцветная изоляция медных жил и наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (рис. 2).

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 1. Фрагмент кабельной линии

Методика определения объема горючей массы кабеля, приведенная в Пояснении к НПБ 110-03 взята практически без изменений из ГОСТ Р МЭК 332-3-96 «Испытание кабелей на нераспространение горения. Испытание проводов или кабелей, проложенных в пучках», а именно пункт 2.3. Методика универсальная и вследствие этого достаточно сложна и реально может быть использована, пожалуй, только для сертификационных испытаний, иначе сложно обеспечить и подтвердить достоверность полученных результатов. Очевидно, по причине отсутствия гостированных методов измерения непосредственно объема изоляции кабеля, его значение определяется исходя из массы и плотности образцов изоляции кабеля.

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 2. Конструкция ланкабеля.

Для измерения берется образец кабеля длиной не менее 0,3 м с поверхностями среза, перпендикулярными оси кабеля для обеспечения точного измерения его длины. Образец разбирают на составные элементы и определяют вес каждого неметаллического материала. Неметаллические материалы, масса которых составляет менее 5 % от общей массы неметаллических материалов, допускается не учитывать. Если электропроводящие экраны нельзя снять с изоляционного материала, эти компоненты принимают за одно целое при измерении их массы и определении плотности. Далее плотность каждого неметаллического материала (включая пористые материалы) определяют соответствующим методом и в качестве примера дается ссылка на раздел 8 ГОСТ 12175 «Общие методы испытаний материалов изоляции и оболочек электрических кабелей. Методы определения плотности. Испытания на водопоглощение и усадку». В этом ГОСТе основным методом определения плотности материалов указан суспензионный метод, приведенный в п.8.1., по которому в этиловый спирт (для определения плотности менее 1 г/см3) или в раствор хлористого цинка (для определения плотности, равной или более 1 г/см3) помещают три отрезка изоляции кабеля длиной 1-2 мм. Далее добавляют дистиллированная воду пока образец не достигнет взвешенного состояния в жидкости. Затем ареометром определяют плотность жидкости и фиксируют с точностью до трех десятичных знаков как плотность испытуемых образцов. По Пояснению к НПБ 110-03 и по ГОСТ Р МЭК 332-3-96 достаточно определения значений плотности с точностью до второго десятичного знака, а для ленточных и волокнистых материалов значения плотности принимают равным 1.

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
Требования противопожарной защиты пространств за фальшпотолком и под фальшполом были введены только с января 1997 года. В НПБ 110-96 «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и обнаружения пожара», пространства за подвесным потолком и под съемными полами и т.п., используемые для прокладки электрокабелей, были отнесены к кабельным сооружениям с обязательной защитой автоматическими установками тушения или обнаружения пожара. Рекомендаций относительно типа пожарного извещателя для защиты пространств за подвесными потолками дано не было и, исходя из минимума дополнительных затрат, практически везде в запотолочном пространстве стали ставить максимальные тепловые контактные извещатели – самые дешевые, но не обеспечивающие раннее обнаружение пожара. В то время рассматривалась возможность защиты одним дымовым извещателем, врезанным в подвесной потолок, одновременно двух пространств: основного помещения и запотолочного пространства (рис. 3 а).

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 3. Защита запотолчного пространства. а) не соответствует нормативным требованиям; б) соответствует нормативным требованиям

Снижение эффективности дымоопределения при отнесении дымового извещателя от перекрытия на расстояния значительно превышающие 0,3 метра, что не допускалось по п. 4.3 СНиП 2.04.09-84 «Пожарная автоматика зданий и сооружений», действующих в 1985 — 2001 г.г., не учитывалось, так как в то время сравнение проводилось с совершенно не эффективными тепловыми максимальными извещателями. Хотя экспериментальные исследования показывали, что время обнаружения тестового очага пожара при расположении дымовых извещателей на расстоянии 0,3 м от потолка возрастает в 2 — 5 раз (рис. 4). А при установке извещателя на расстоянии 1 м от перекрытия, можно прогнозировать увеличение времени определения пожара уже в 10 — 15 раз.

Кроме того, при врезке извещателя в подвесной потолок изменялась конструкция дымозахода, значительно уменьшалось его расстояние от подвесного потолка, что снижало эффективность дымоопределения в основном помещении. Как известно, при распространении дыма в помещении вблизи перекрытия остается прослойка чистого холодного воздуха. Исходя из этого положения чувствительные элементы дымовых и тепловых извещателей должны быть расположены на некотором расстоянии от перекрытия. По европейским требованиям дымозаход пожарного дымового детектора и сенсор теплового детектора должны находиться на расстоянии не менее 25 мм от перекрытия.

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 4. Время срабатывания дымового извещателя. 1 — на потолочном перекрытии; 2, 3 — на расстоянии 0,3 м от перекрытия.

Детальные экспериментальные исследования физических процессов при установке дымового извещателя в подвесном потолке, проведенные ФГУ ВНИИПО МЧС России с учетом реальных условий эксплуатации, выявили дополнительные отрицательные моменты. Вот фрагмент интервью начальника отдела пожарной автоматики ФГУП ВНИИПО Здора Владимира Леонидовича 2003 года (Алгоритм безопасности №2, 2003): «В свое время некоторые производители дымовых пожарных извещателей заинтересовались возможностью их применения для одновременного контроля, как запотолочного, так и основного пространства защищаемого помещения. С целью получения ответа на вопрос – может ли извещатель, установленный на фальшпотолке одновременно обнаруживать дым как в запотолочном пространстве, так и в основном пространстве, специалистами ВНИИПО был проведен ряд испытаний так называемых извещателей двухстороннего действия. При проведении испытаний, в запотолочном пространстве устанавливали тестовые очаги возгорания (использовалась тлеющая хлопчатобумажная веревка). В ходе эксперимента было обнаружено, что дым, распространяясь в запотолочном пространстве, через дополнительные отверстия в верхней части корпуса извещателя двухстороннего действия, попадает в дымовую камеру такого извещателя и вызывает его срабатывание. При этом время обнаружения дыма извещателем двухстороннего действия сравнимо со временем обнаружения дыма извещателями, установленными на основном потолке запотолочного пространства. На основании этого эксперимента некоторым фирмам-производителям было выдано заключение ВНИИПО о возможном применении извещателей их производства для одновременного контроля за двумя зонами.
Специалисты ВНИИПО решили продолжить эксперименты. Известно, что в различных помещениях, как в основном пространстве, так и в запотолочном могут существовать беспорядочные или организованные воздушные горизонтальные потоки. Учитывая это, была проведена дополнительная серия испытаний. Результаты этих испытаний показали, что чувствительность извещателей в большей степени зависит от наличия воздушных горизонтальных потоков в помещении. При этом сказывается так называемый эффект пульверизатора. В обыкновенном пульверизаторе над открытой трубочкой, расположенной вертикально и помещенной в баллончик с жидкостью, пропускается в горизонтальном направлении воздух, в результате чего вверху трубочки создается разряжение воздуха, обеспечивающее засасывание через трубочку содержимого баллончика. Аналогичный эффект получается с извещателем. Если в запотолочном пространстве присутствует горизонтальный поток воздуха, то извещатель будет играть роль той самой трубочки, то есть через него будет засасываться воздух из основного помещения. В результате, если в запотолочном пространстве возникнет возгорание, то дым от этого возгорания не попадет в извещатель, так как засасывание воздуха идет из основного помещения. И соответственно наоборот, если в предпотолочном пространстве существует горизонтальный поток воздуха, то воздух засасывается из запотолочного пространства, что будет препятствовать обнаружению дыма в основном помещении.
Таким образом, воздушные потоки значительно снижают эффективность обнаружения загораний дымовыми извещателями. После получения таких результатов, а также учитывая опыт эксплуатации двухстороннего действия на различных объектах, было решено больше никаких заключений о возможности их применения не давать…».

Введенные в действие с 2002 года НБП 88-2001 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» (взамен СНиП 2.04.09-84) уточнили требования в части защиты пространств за подвесными потолками. В письме от 06.05.2002 исх. № 30/9/1259 ГУГПС МЧС России указало, что «… монтаж дымовых пожарных извещателей в подвесном потолке для одновременной защиты надпотолочного и подпотолочного пространств противоречит требованиям п. 12.18, 12.19 и 12.23 НПБ 88-01, введенного с 01.01.2002 г. взамен СНиП 2.04.09-84.
В соответствии с требованиями п.12.18 точечные пожарные извещатели следует устанавливать под перекрытием (потолком). При невозможности установки извещателей непосредственно под перекрытием допускается их установка на стенах, колоннах, тросах, специальной арматуре и других несущих конструкциях на расстоянии от 0,1 до 0,3 м от перекрытия с учетом габаритов извещателя.
При установке указанных извещателей в подвесном потолке через них будет возможен воздушный поток, который будет преградой на пути захода дымовых масс внутрь пожарных извещателей, что будет противоречить требованиям п.12.19.
В соответствии с требованиями п.12.23, пожарные извещатели, установленные над фальшпотолком, должны быть адресными, либо подключены к самостоятельным шлейфам пожарной сигнализации».
Кроме того в Приложении 12 п.3.1 по выбору типов пожарных извещателей в зависимости от назначения защищаемого помещения и вида горючей нагрузки для защиты пространств за подвесными потолками, рекомендуется использовать только дымовые извещатели и следовательно сравнение с тепловыми извещателями стало бессмысленным.
Очень важно соблюдение требования о необходимости определения места возникновения пожара – основное помещение, или запотолочное пространство. Действительно, в зависимости от места возгорания должны существенным образом различаться действия персонала: в первом случае возможно использование первичных средств пожаротушения, во втором необходимо отключение напряжения силовых линий. Таким образом, классическое решение – это установка дымовых пожарных извещателей адресных или включенных в отдельные шлейфы в каждом объеме, на перекрытии с выносной индикацией и на подвесном потолке (рис. 3б).

Однако не редко монтаж пожарных извещателей и шлейфов в запотолочном пространстве после установки воздуховодов и прокладки кабельных линий становится практически невозможен. Да и простейшем случае установка извещателей в каждом пространстве более, чем в 2 раза увеличивает трудоемкость монтажа и обслуживания пожарной сигнализации. Эти факторы и определили в свое время популярность датчиков на «два объема», хотя с первого взгляда было ясно, что в запотолочном пространстве датчик расположен на «полу», а дым с теплым воздухом будет заполнять верхнюю часть объема, кроме того воздушный поток из запотолочного пространства, проходящий через дымовую камеру будет препятствовать поступлению дыма при пожаре в основном помещении. По этой причине в конструкции европейских детекторов предусматривается герметизация технологических отверстий, например, использующихся для монтажа SMD свето и фотодиодов, для исключения вертикальных воздушных потоков через дымовую камеру при монтаже на подвесном потолке.

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 5. Двухточечный дымовой пожарный извещатель

Сравнительно недавно для защиты основного помещения и запотолочного пространства был предложен, так называемый, двухточечный дымовой пожарный извещатель. Это, по сути, два пожарных извещателя, разнесенные на значительное расстояние (до 600 – 800 мм) по вертикали и конструктивно соединенные между собой штангой (рис. 5). На подвесном потолке устанавливается монтажное кольцо и база, в которой фиксируется нижняя часть извещателя с первой дымовой камерой, расположенной в основном помещении, при этом вторая дымовая камера находится в верхней части запотолочного пространства. На основном корпусе извещателя имеются два красных индикатора режима «Пожар» для каждого пространства в отдельности и многофункциональный желтый индикатор «Неисправность» для определения запыления или снижения чувствительности по каждой дымовой камере (рис. 6). Для этого извещателя была разработана специальная 6-ти контактная база (рис. 7), которая обеспечивает не только подключение верхнего нижнего сенсоров извещателя в отдельные шлейфы, но и разрыв каждого шлейфа при снятии извещателя. Замыкание/размыкание проводников шлейфов производится не через перемычку в извещателе как обычно, а с использованием двух дополнительных контактов. При установке извещателя в базу происходит смещение основных контактов в вертикальной плоскости и их замыкание 1-го с 5-м контактом и 3-го с 6-м контактом.

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 6. Индикация режима «Пожар» за подвесным потолком

Проблемы защиты запотолочного пространства

Рис. 7. Шестиконтактная база

Дымовая камера верхнего сенсора размещается в корпусе небольшого размера, диаметром всего 50 мм, что обеспечивает простоту монтажа извещателя. Установка и снятие двухточечного извещателя производится из основного помещения: верхний сенсор со штангой «продевается» через центральное прямоугольное отверстие в базе и нижний сенсор подключается к базе как обычный дымовой извещатель. Использование данного технического решения значительно снижает объем монтажных работ и упрощает техническое обслуживание по сравнению с классическим способом защиты основного помещения и запотолочного пространства — отдельными дымовыми извещателями в каждом объеме. При расположении верхней дымовой камеры двухточечного извещателя на расстоянии до 0,3 м от перекрытия данное техническое решение полностью соответствует действующим нормативам и обеспечивает эффективную защиту двух пространств.

Таким образом, этот двухточечный дымовой пожарный извещатель обладает уникальными техническими возможностями с точки зрения нормативных требований. На сегодняшний день это единственный сертифицированный в России дымовой пожарный извещатель для защиты запотолочного пространства и основного помещения. Основные технические решения, реализованные в данном двухточечном пожарном извещателе, защищены патентами на изобретения и патентами на полезную модель.

Статья опубликована в журнале «Алгоритм безопасности» №6, 2008г.