Общий принцип действия и конструкция. Как работают тепловые пожарные извещатели

Появление очагов возгорания характеризуется повышением температуры окружающей среды. Поэтому в системах противопожарной сигнализации чаще всего применяются тепловые извещатели.

Они способны на начальной стадии выявлять очаги огня, что позволяет вовремя принимать меры к их устранению. Однако на рынке такие датчики представлены различными модификациями.

Чтобы выбрать подходящую для конкретного помещения стоит узнать о них как можно больше.

Конструктивные особенности устройства

Что представляет собой извещатель? Это термочувствительный элемент заключенный в пластиковом корпусе. Принцип работы самых простых моделей основан на замыкании/размыкании контактов, приводящем к формированию сигнала.

Для срабатывания прибора необходимо, чтобы температура окружающей среды поднялась выше порогового значения устройства.

При функционировании такие тепловые извещатели не потребляют ток. Они называются пассивными. В качестве термоэлемента в них используется определенный сплав. Ранее эти датчики были одноразового действия и восстановлению не подлежали, но сегодня появились многоразовые модели. В них под воздействием температуры биметаллический элемент меняя свою форму воздействует на контакт.

Есть образцы магнито-управляемые. Расположенный в них постоянный магнит изменяет свои свойства в результате нагревания, что и приводит к срабатыванию прибора.

Подбирая тепловой извещатель для помещения необходимо, чтобы пороговое значение температуры для них было выше, чем среднее по зданию не менее чем на 10° С. Это позволяет избежать ложных срабатываний.

Виды приборов и их особенности

Каждый прибор рассчитан на определенную контролируемую зону. По характеру ее обнаружения на:

• Точечные
• Линейные

Точечные извещатели пожарные тепловые в свою очередь выпускаются двух видов:

• Максимальные
• Дифференциальные

Работа первых основана на изменении состояния термоэлемента при повышении температуры до порогового значения. Стоит отметить, что для срабатывания необходимо, чтобы до указанного в технических характеристиках значения нагрелся сам извещатель. А для этого потребуется определенное время.

Это является очевидным недостатком прибора, так как не позволяет обнаруживать пожар на начальной стадии. Устранить его можно увеличив количество датчиков, расположенных в одном помещении, а также используя другие их типы.

Дифференциальные тепловые извещатели рассчитаны на отслеживание скорости повышения температуры. Это позволило снизить инерционность прибора. В конструкцию таких датчиков включены электронные элементы, что отразилось на стоимости.

На практике, чаще всего, эти два типа применяют в комплексе. Такой максимально-дифференциальный извещатель пожарный срабатывает не только на скорость повышения температуры, но и на ее пороговый показатель.

Линейные приборы или термокабели – это витая пара, где каждый провод покрыт термо резистивным материалом. Он при повышении температуры теряет свои свойства, что приводит к замыканию в цепи и формировании сигнала о пожаре.

Термокабель подключается вместо шлейфа системы. Но у него есть один недостаток – замыкание может быть вызвано не только возгоранием.

Для устранения таких моментов линейные датчики подключают через интерфейсные модули, обеспечивающие его связь с прибором сигнализации. Очень часть их применяют в технологических шахтах лифтов и других аналогичных сооружениях.

Производители – выбираем лучшую модель

Наибольшее распространение на отечественном рынке противопожарного оборудования находят тепловые датчики российских компаний. Это обусловлено как особенностями систем сигнализации, нормативными требованиями, так и умеренными ценами на них.

К наиболее популярным относятся извещатели тепловые пожарной сигнализации:

• Аврора ТН (ИП 101-78-А1) – Аргусспектр
• ИП 101-3А-A3R – Сибирский Арсенал

Извещатель Аврора относится к максимально-дифференциальным неадресным. Его применяют для обнаружения очагов возгорания в помещении и передачи сигнала ПКП.

Смотрим видео о продукции:

К достоинствам данной модели относятся:

1. Высокая чувствительность
2. Надежность
3. Использование микропроцессора в составе прибора
4. Простота в обслуживании

Его стоимость составляет более 400 рублей, но она полностью соответствует качеству прибора.

Извещатели тепловые взрывозащищенные ИП 101-3А-A3R относятся также к максимально-дифференциальным. Они предназначены для применения в отапливаемых помещениях и могут работать со шлейфами постоянного и переменного тока.

К достоинствам данной модели можно отнести:

• Электронную схему управления
• Наличие светодиодного индикатора, позволяющего контролировать работу устройства
• Современный дизайн

Стоимость данной модели значительно ниже и составляет 126 рублей, что делает их доступными для широкого круга пользователей.

Смотрим видео о продукции ИП 101-7 взрывозащищенные:

Есть еще много различных типов. Это извещатель тепловой взрывозащищенный и многие другие. Какой из них выбрать для конкретного помещения зависит от различных факторов, которые будут рассмотрены далее.

На что ориентироваться при выборе?

Каждый тепловой датчик обладает определенными классификационными признаками. Обычно они отражаются в технической документации. Перечислим те из них, на которые следует обращать внимание:

1. Температура срабатывания
2. Принцип действия
3. Конструктивные особенности
4. Инерционность
5. Вид зоны контроля

Например, для помещений, имеющих большие площади рекомендуется установка тепловых пожарных извещателейс линейной зоной обнаружения. Выбирая прибор обязательно обращают внимание на температуру срабатывания, она не должна отличаться от средней более чем на 20° С. В зоне контроля недопустимы резкие перепады, они могут привести к ложному срабатыванию

Везде ли возможно применение датчиков?

Существует перечень документов, регламентирующих использование противопожарного оборудования. В них указано, что тепловые извещатели допустимы к применению на большинстве производственных и жилых объектов. Но в то же время есть перечень помещений, где их работа нецелесообразна:

• вычислительные центры
• комнаты с подвесными потолками

Тепловой пожарный извещатель (ТПИ) - это автоматическое приспособление для формирования сигнала о пожаре, он реагирует на заданное температурное значение и/или параметров его увеличения. Иногда используют термин «датчик», но это неправильно, так датчик является только частью извещателя.

Во всех странах уже давно стало традицией использовать в качестве базовых извещателей в системах автоматической пожарной сигнализации именно тепловые элементы. Они:

• имеют простую конструкцию,
• неприхотливы в обслуживании и
• дёшевы, что немаловажно.

В тепловых извещателях используются тепловые сенсоры, которые работают на широкоизвестных законах физики. Они работают на принципах изменения линейных размерных параметров от температуры, закона Кюри для ферромагнитных материалов, температурных фазовых зависимостях материалов, температурных зависимостей полупроводникового сопротивления и других закономерностях. Первый электрический пожарный извещатель был именно тепловым (патент был получен Фрэнсисом Аптоном и Фернандо Дибблом в 1890-ом году в США). При выборе типа сенсора для ТПИ следует помнить, что его тип зависит, главным образом, от пороговых температур срабатываний, а также от инерционности этих элементов пожарного извещения.

ТПИ устанавливаются, в первую очередь, в помещениях, где на первичных этапах возгорания выделяется заметное тепловое излучение, например на складах ГСМ. Часто применение других извещателей просто невозможно или запрещено (как например, в административно-бытовых помещениях во многих странах). ТПИ устанавливают в районе потолка помещений, так как там при пожаре наблюдается зона максимальной температуры (обычно это первые десятки сантиметров от уровня потолка).

Тепловые пожарные извещатели делятся на ряд типов:

• точечные (реагируют на факторы пожара в небольшой зоне);
• многоточечные (представляют собой комплекс точечных сенсоров, размещённых дискретно по линейному принципу, причём их установка регулируется соответствующими нормативами, официальными документами и инженерно-техническими особенностями, которые указаны в документации на продукт);
• линейные (термокабель).

В последнем случае (линейные ТПИ) есть ещё ряд типов, которые разнятся между собой по своей конструкции:

• полупроводниковые (сенсором температуры является вещество, имеющее отрицательный температурный коэффициент, покрывающее провод; для этого типа ТПИ необходим электронный управляющий блок);
• механические (сенсором температуры является загерметизированная металлическая трубка, наполненная заполненная газовой смесью, датчик перепадов давления и электронный блок управления; этот тип имеет многоразовое действие);
• электромеханический (тип линейного теплового пожарного извещателя, сенсором температуры является термочувствительное вещество, которое нанесено витую пару, два проводника которой под термическим воздействием замыкаются накоротко после размягчения этого вещества).

По типу реакции на температуру тепловые пожарные извещатели делятся на:

1. максимальные ТПИ, которые срабатывают просто при достижении нужной температуры окружающего пространства;
2. дифференциальные ТПИ, которые срабатывают при превышении заданного значения скоростной динамики нарастания термических показателей в помещении;
3. максимально-дифференциальные ТПИ, которые совмещают функции и особенности максимальных и дифференциальных ТПИ.

По физическим принципам действия ТПИ делят на такие категории:

• использующие плавкие материалы, которые разрушаются при действием высокой температуры;
• использующие термоэлектродвижущую силу;
• использующие принцип зависимости электросопротивления частей конструкции от термического фактора;
• использующие температурную деформацию материала;
• использующие зависимость магнитной индукции от термического фактора;
• наконец, с любой комбинацией вышеперечисленных принципов.

Подведём итоги. Если вы используете ТПИ, вы должны знать принципы их работы, характеристики, а для этого разбираться в их техпаспортных данных, сертификатах соответствия. Это позволит вам быть уверенными в возможных результатах их работы в случае возгорания и пожара. Наша фирма обеспечивает поставку, установку и обслуживание (включая гарантийное) всех типов тепловых пожарных извещателей ведущих мировых производителей.

Тепловой пожарный извещатель предназначен для определения повышения температуры помещения сверх определенного предела. Первые такие извещатели представляли собой два контакта, соединенные низкотемпературным привоем. При повышении температуры электрическая цепь нарушалась, пожарный приемно контрольный прибор (ПКП) формировал сигнал тревоги.

Современные тепловые извещатели могут содержать специализированный датчик температуры, состояние которого отслеживается электронной схемой. По принципу взаимодействия с ПКП, подключению к шлейфу пожарной сигнализации такие извещатели похожи на дымовые.

Однако, достаточно большое количество тепловых извещателей и сегодня используют "сухие" контакты, которые при достижении порога срабатывания размыкают или замыкают цепь пожарного шлейфа. Первый вариант встречается чаще, типовая схема его подключения приведена на рисунке 1а. Rш - резистор, который при срабатывании теплового извещателя уменьшает ток шлейфа до значения, которое пожарным ПКП распознается как "пожар". При отсутствии этого резистора прибор сформирует сигнал "Обрыв" или "Неисправность". Извещатель с нормально разомкнутыми контактами подключается аналогично дымовому пожарному извещателю (рисунок 1б).

По характеру зоны обнаружения тепловые пожарные извещатели могут быть точечными или линейными. Рассмотрим сначала типы точечных тепловых извещателей.

Извещатель тепловой максимальный работает точно так, как было указано выше, то есть изменяет свое состояние при повышении температуры до значения, определенного его техническими характеристиками. Заметьте - до этой температуры должен нагреться сам извещатель, на что, безусловно, требуется время. Здесь имеет место инерционность датчика, которая, кстати, указывается в паспортных данных. Это очевидный недостаток, поскольку препятствует раннему обнаружения пожара. Бороться с этим можно увеличивая количество тепловых извещателей или использовать другие их типы.

Дифференциальный тепловой извещатель отслеживает скорость изменения температуры, что позволяет снизить его инерционность. Естественно, "сухими" контактами здесь не обойдешься, поэтому занимается этим электроника, соответственно цена его соизмерима с ценой точечных дымовых извещателей. На практике тепловой максимальный и тепловой дифференциальный пожарные датчики объединяются, в результате чего мы имеем извещатель тепловой максимально дифференциальный , который реагирует как на скорость изменения температуры, так и на ее максимально допустимое значение.

Тепловой линейный извещатель пожарной сигнализации (термокабель) представляет собой витую пару, каждый из двух проводов которой покрыт слоем терморезистивной изоляции, то есть материалом при определенной температуре (температуре срабатывания датчика) утрачивает изолирующие свойства. Результатом этого является замыкание проводов между собой, что сигнализирует о пожаре.

Подключать термокабель можно вместо шлейфа пожарной сигнализации, в том числе и с другими датчиками (рисунок 2а). Однако замыкание шлейфа может быть вызвано другими причинами, нежели возгоранием. Таким образом, налицо недостаточная информативность. Решение подобной проблемы достигается подключением термокабеля через интерфейсные модули (рисунок 2б), которые обеспечивают сопряжение этого извещателя с прибором пожарной сигнализации.

Тепловые линейные извещатели весьма удобны для организации шлейфов сигнализации в сооружениях типа лифтовых шахт, технологических колодцах и каналах.

Общие требования к размещению тепловых извещателей пожарной сигнализации запрещают их располагать в непосредственной близости от источников тепла. Это очевидно.

© 2010-2017 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов

Тепловой пожарный извещатель – автоматический ПИ, реагирующий на определенное значение температуры и (или) скорость ее повышения (ГОСТ Р53325-2012).

При оборудовании объектов автоматическими установками пожарной сигнализации широко применяются тепловые пожарные извещатели трех типов: с датчиками максимального, дифференциального и максимально-дифференциального действия

Кклассификация тепловых ПИ по характеру реакции на контролируемый признак пожара:

Максимальный тепловой пожарный извещатель - пожарный извещатель, формирующий извещение о пожаре при превышении температурой окружающей среды установленного порогового значения - температуры срабатывания извещателя.

Максимально-дифференциальный тепловой пожарный извещатель - пожарный извещатель, совмещающий функции максимального и дифференциального тепловых пожарных извещателей.

Дифференциальный тепловой пожарный извещатель - пожарный извещатель, формирующий извещение о пожаре при превышении скоростью нарастания температуры окружающей среды установленного порогового значения.

Извещатели с датчиками максимального действия срабатывают при определенной, заранее заданной температуре.

Извещатели с дифференциальными датчиками реагируют на определенную скорость повышения температуры.

Максимально-дифференциальные извещатели включают в себя датчики максимального и дифференциального действия и срабатывают как при определенной, заранее заданной температуре, так и при определенной скорости ее повышения.

При выборе тепловых пожарных извещателей следует учитывать, что температура срабатывания максимальных и максимально-дифференциальных извещателей должна быть не менее чем на 200 С выше максимально допустимой температуры воздуха в помещении.

Тепловые пожарные извещатели классифицируют в зависимости от используемого чувствительного элемента.

Извещатели с плавкими датчиками считаются наиболее распространенными из-за их простоты, надежности и малой стоимости. Будучи разового действия, они не могут служить для информации о восстановлении нормальных условий в контролируемых помещениях.

В настоящее время широкое применение получили извещатели, датчиками в которых являются термопары. Термопарныйдифференциальный извещатель содержит термобатарею, которая обеспечивает подачу сигнала о пожаре при признаках нарастания температуры среды выше максимально допустимой. Чем больше скорость нарастания температуры, тем скорее подается сигнал о пожарной опасности.

Классификация тепловых ПИ по принципу действия:

ИП101 -с использованием зависимости изменения величины термосопротивления от температуры контролируемой среды;

ИП-102 - с использованием возникающей при нагревании термоЭДС;

ИП-103 - с использованием линейного расширения тел;

ИП-104 - с использованием плавких материалов;

ИП-105 – с использованием зависимости магнитной индукции от температуры;

Классификация по конфигурации измерительной зоны тепловые ПИ бывают:

Точечный пожарный извещатель – пожарный извещатель, реагирующий на факторы пожара в компактной зоне.

Многоточечный пожарный извещатель (тепловой) – извещатель с дискретным расположением точечных чувствительных элементов в измерительной линии.

Линейный пожарный извещатель – пожарный извещатель, реагирующий на факторы пожара в протяженной, линейной зоне.

Например:

Извещатель точечный тепловой максимальный 70°С ИП-103-4/1 МАК-1

Устройство: Извещатель состоит из пластмассового защитного корпуса и пластмассового основания с двумя крепежными отверстиями под шурупы, в котором непосредственно на винтовых клеммах установлено температурное реле. К этим же клеммам монтируется шунтирующий резистор.

Принцип работы: В нормальном состоянии контактная система извещателя замкнута. При достижении пороговой температуры контакты извещателя размыкаются, а при снижении температуры от пороговой контакты вновь замыкаются.

Извещатель тепловой многоточечный ИП 102-2х2

Датчик извещателя состоит из чувствительных элементов (термопар), равномерно распределенных на длинном витом проводе.

Принцип работы : Термо-э.д.с., возникающие при воздействии на термопары тепловых потоков, суммируются на концах провода и преобразуются в специальном электронном блоке (блоке сопряжения) в сигнал тревоги. Если провод с термопарами равномерно разместить по всей площади потолка защищаемого помещения, то за счет сканирования тепловых потоков в помещении обеспечивается быстрое обнаружение загораний. Результаты огневых испытаний показали, что время срабатывания многоточечных извещателей мало зависит от высоты защищаемых помещений и составляет несколько десятков секунд вплоть до высоты Н = 20 м.

Линейный тепловой извещатель (термокабель)

Устройство термокабеля:

Линейный извещатель (термокабель) состоит из двух стальных проводников, каждый из которых покрыт термопластичным материалом. Проводники скручены вместе для создания механического напряжения между ними, и дополнительно покрыты внешней защитной ПВХ оболочкой.

Принцип работы :

Через термокабель постоянно проходит контрольный ток от интерфейсного модуля. При температуре срабатывания термопластичный материал изоляции продавливается из-за механической напряженности проводников, и они замыкаются. Термокабель работает как единый датчик непрерывного действия. Линейное детектирование имеет уникальные преимущества при использовании в местах затрудненного доступа, местах с повышенным загрязнением, пылью, агрессивной или взрывоопасной средой.

Область применения тепловых ПИ

Тепловые ПИ используют для защиты помещений, горючая нагрузка которых характеризуется значительным тепловыделением при пожаре. Если зона контроля представляет собой протяженный объект сложной геометрической формы, применяют линейные ТПИ.

Максимальные ТПИ не следует применять в помещениях, температура воздуха в которых может быть ниже 0ºС и в помещениях предназначенных для хранения культурных ценностей, для содержания горючих материалов в незначительных количествах и/или с низкой калорийностью.

Дифференциальные ТПИ эффективно применять для защиты объектов с пониженной температурой окружающей среды. Инерционность дифференциальных извещателей ниже, чем у максимальных, а это значит, что пожар будет обнаружен быстрее. В то же время не следует применять дифференциальные ТПИ для защиты помещений, в которых возможны значительные перепады температуры, не вызванные возникновением пожара, а связанные, например, с работой систем кондиционирования.

Тепловой пожарный извещатель — пожарный извещатель (ПИ), реагирующий на определенное значение температуры и (или) скорости ее нарастания.
Принцип действия тепловых пожарных извещателей заключается в изменении свойств чувствительных элементов при изменении температуры.

Развитие любого пожара происходит поэтапно. Выделяют следующие этапы развития пожара:

1) тление;
2) дым;
3) пламя;
4) тепло.

В зависимости от того, какие вещества воспламенились, развитие пожара может происходить по разным сценариям.
При горении некоторых веществ выделение дыма может быть значительным, а в ряде случаев тепловая составляющая пожара выше, чем дымовая.

Разработаны методы испытания датчиков на тестовых очагах, имитирующих основные этапы развития пожаров при горении различных материалов.
В зависимости от типа распространения пожара используются различные извещатели для его распознавания.

Качественные характеристики тестовых очагов пожара:

Классификация тепловых пожарных извещателей

Существует 5 основных типа тепловых пожарных извещателей:

• ИП101 — с использованием зависимости изменения величины термосопротивления от температуры контролируемой среды;
• ИП1 02 — с использованием возникающей при нагревании ТЭДС;
• ИП1 03 — с использованием линейного расширения тел;
• ИП104 — с использованием плавких или сгораемых вставок;
• ИП105 — с использованием зависимости магнитной индукции от температуры.

Выполнены теоретические проработки возможности использования в средствах обнаружения пожара (по параметру температуры):

• эффекта Холла (ИП106);
• объемного расширения газа (ИП1 07);
• сегнетоэлектриков (ИП108);
• зависимости модуля упругости от температуры (ИП109);
• резонансно-акустических методов (ИП110);
• комбинированных методов (ИП111);
• эффекта «памяти формы» (ИП-114);
• термобарометрических изменений (ИП-131) и др.

По конфигурации измерительной зоны тепловые ПИ подразделяются на точечные, многоточечные и линейные:

• Тепловой точечный ПИ — устройство обнаружения фактора пожара расположено в ограниченном объеме, много меньшем объема защищаемого помещения;
• Пожарный неадресный ПИ — не имеет индивидуального адреса, идентифицируемого приемно-контрольным прибором;

Принцип действия

В зависимости от характера взаимодействия с информационными характеристиками пожара автоматические ПИ можно разделить на три группы.

Группа 1 — максимальные тепловые ПИ. Реагируют на достижение контролируемым параметром порога срабатывания. Формируют извещение о пожаре, когда температура окружающей среды превышает установленное пороговое значение.

Группа 2 — дифференциальные ПИ. Реагируют на скорость нарастания контролируемого информационного параметра пожара Формируют извещение о пожаре при превышении скоростью нарастания температуры окружающей среды установленного порогового значения.

Группа 3 — максимально-дифференциальные ПИ. Реагируют и на достижение контролируемым параметром заданной величины порога срабатывания, и на его производную.

В настоящее время совершенствуются максимально-дифференциальные извещатели, срабатывающие как при превышении температурой окружающего воздуха определенного порогового значения, так и при достижении определенной скорости повышения температуры воздуха.

Разработаны и выпускаются также тепловые пожарные извещатели, инерционность которых составляет 10 — 15 с.

Конечно, все известные тепловые сенсоры обладают инерционностью в большей или меньшей степени. Для обеспечения надлежащей работы максимальных тепловых извещателей применяются малогабаритные тепловые сенсоры, имеющие малую массу и габаритные размеры, а значит, и меньшее время прогрева, и, как следствие, меньшую инерционность. Наибольшее распространение получили тепловые сенсоры на основе биметаллов, с эффектом «памяти формы», полупроводников и т.д.

В то же время сенсоры на термореле, использующие зависимость величины магнитной индукции от температуры, с применением геркона все меньше появляются на рынке, потому что такие сенсоры имеют значительную инерционность. Большую инерционность имеют также тепловые сенсоры на основе проволочных термометров сопротивления.

Технические требования

Введенный в действие в 2014 г. ГОСТ Р 53325– 2012 «Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний» разработан с учетом отдельных положений международного стандарта ISO 7240 Fire Detection and Alarm Systems и европейских стандартов серии EN 54 Fire Detection and Fire Aarm Systems. В части тепловых извещателей – это стандарт EN 54 часть 5 Point-type Heat Detectors («Точечные тепловые детекторы»). Максимальные и максимально-дифференциальные тепловые точечные ПИ по ГОСТ Р 53325–2012 в зависимости от температуры и времени срабатывания подразделяются на классы A1, A2, A3, B, C, D, E, F, G и H (табл. 1)
Класс извещателя указывается в маркировке.

Дифференциальные тепловые точечные ПИ маркируют индексом R. Маркировка максимально-дифференциальных тепловых точечных ПИ состоит из обозначения класса по температуре срабатывания и индекса R.

Температура срабатывания максимальных и максимально-дифференциальных ПИ указывается в ТД на ПИ конкретного типа и находится в пределах, определяемых их классом, в соответствии с табл. 4.1 ГОСТ Р 53325-2009. (ПИ с температурой срабатывания выше 160 °С относят к классу Н. Допуск на температуру срабатывания не должен превышать 10%.):

• Максимальная нормальная температура — температура на 4 °С ниже минимальной температуры срабатывания ПИ конкретного класса;
• Максимальная температура срабатывания — верхнее значение температуры срабатывания ПИ конкретного класса;
• Минимальная температура срабатывания — нижнее значение температуры срабатывания ПИ конкретного класса;
• Условно нормальная температура — температура на 29 °С ниже минимальной температуры срабатывания ПИ конкретного класса;

Таблица 1. Температура срабатывания тепловых извещателей

* Классы А3 и H отсутствуют в стандартах ISO 7240 и EN 54-5

Как видно из табл. 1, классификация извещателей охватывает широчайший диапазон температур. Извещатели класса А1 с температурой срабатывания от +54 до +65 °С предназначены для помещений и оборудования с условно нормальной температурой +25 °С и максимально нормальной +50 °С. Извещатели класса G с температурой срабатывания от +144 до +160 °С предназначены для помещений и оборудования с условно нормальной температурой +115 °С и максимально нормальной +140 °С. В отличие от зарубежных стандартов ISO 7240 и EN 54-5 в отечественном ГОСТ Р 53325–2012 дополнительно содержится класс А3 с температурой срабатывания от +64 до +76 °С и класс H для извещателей с температурой срабатывания выше +160 °С.

Необходимо отметить, что ни в одном из перечисленных стандартов не допускается активация теплового пожарного при температуре ниже +54 °С, так же как не допускается активация точечных дымовых извещателей при оптической плотности менее 0,05 дБ/м для исключения ложных срабатываний. При нарушении этих требований, какими бы благими намерениями это ни объяснялось, устройство не может считаться пожарным извещателем и не может быть сертифицировано ни по ГОСТ Р 53325–2012, ни по EN 54-5, ни по ISO 7240. В системах пожарной сигнализации не могут использоваться тепловые извещатели других классов, кроме указанных в табл. 1. Никаких тепловых пожарных извещателей класса А0 в природе существовать не может, равно как не могут указываться в технических характеристиках на пожарный извещатель пороги срабатывания ниже +54 °С, поскольку они не отвечают требованиям стандартов ГОСТ Р 53325–2012, EN 54-5 и ISO 7240. Это не исключает возможности формирования тепловым извещателем класса А1 сигналов предтревоги с выходом на дежурного без запуска пожарной автоматики и СОУЭ.

Класс R и класс S

Более раннее обнаружение очага в общем случае обеспечивают тепловые извещатели с дифференциальным каналом, который реагирует на скорость повышения температуры. По ГОСТ Р 53325–2012 время срабатывания дифференциальных и максимально-дифференциальных ИПТТ при повышении температуры от 25 °С в зависимости от скорости повышения температуры должно находиться в пределах, указанных в табл. 2.

Таблица 2. Время срабатывания дифференциальных и максимально-дифференциальных максимальных ИПТТ

Исходя из минимального времени срабатывания дифференциального канала извещателя, сигнал «Пожар» должен формироваться при повышении температуры не менее чем на 10 °С. С другой стороны, исходя из определения в табл. 2 требований для минимальной скорости повышения температуры равной 5 °С/мин, пороговая скорость срабатывания дифференциального канала извещателя не может быть менее 5 °С/мин с учетом технологического запаса. Однако максимальные значения времени срабатывания, приведенные в табл. 2, настолько большие, что при данных скоростях к этому времени температура повышается на 40–50 °С, и уже может сработать максимальный канал в соответствии с данными табл. 1.

Следует отметить, что в зарубежных стандартах отсутствуют дифференциальные тепловые извещатели без максимального канала, очевидно, для исключения пропуска медленно развивающихся очагов, особенно в высоких помещениях, но определены максимальные извещатели с индексом S. Эти извещатели не реагируют на резкие изменения температуры ниже порога срабатывания, что исключает выпуск тепловых максимальных извещателей, формирующих ложные тревоги при скачках температуры. Проще говоря, тепловые детекторы с индексом S являются прямой противоположностью дифференциальных тепловых извещателей с индексом R. Если дифференциальные тепловые извещатели должны активироваться при достаточно быстром нарастании температуры, до достижения максимального порога, то детекторы с индексом S не должны срабатывать при любых скачках температуры, если ее значение не достигает порога. Детекторы испытываются на перепад температуры, ориентировочно равный 45 °С. Например, детекторы класса A1S сначала выдерживают при температуре 5 °C, а затем, не более чем через 10 с, помещают в воздушный поток со скоростью 0,8 м/с, с температурой 50 °C и выдерживают не менее 10 мин. То есть воздействие на детектор класса A1S увеличения температуры на 45 °C не должно вызывать ложного срабатывания. Этим требованиям отвечают тепловые извещатели, анализирующие текущее значение температуры, например адресно-аналоговые извещатели и лазерные линейные тепловые извещатели с оптоволоконным кабелем. Такие извещатели рекомендуется использовать в зонах, где возможны значительные перепады температуры в нормальных условиях.

Применение и размещение

Тепловые ПИ применяются, если в зоне контроля в случае возникновения пожара на его начальной стадии предполагается тепловыделение и применение извещателей других типов невозможно из-за наличия факторов, приводящих к их срабатываниям при отсутствии пожара.

Дифференциальные и максимально-дифференциальные тепловые ПИ следует применять для обнаружения очага пожара, если в зоне контроля не предполагается перепадов температуры, не связанных с возникновением пожара, способных вызвать срабатывание пожарных извещателей этих типов.

Максимальные тепловые пожарные извещатели не рекомендуется применять в помещениях, где температура воздуха при пожаре может не достигнуть температуры срабатывания извещателей или достигнет ее через недопустимо большое время.

При выборе тепловых ПИ следует учитывать, что температура срабатывания максимальных и максимально-дифференциальных извещателей должна быть не менее чем на 20 °С выше максимально допустимой температуры воздуха в помещении.

Площадь, контролируемая одним точечным тепловым пожарным извещателем, а также максимальное расстояние между извещателями, извещателем и стеной, за исключением случаев, оговоренных в п. 13.3.7 СП 5.13130-2009, необходимо определять по табл. 13.5 СП 5.13130-2009. При этом не следует превышать величины, указанные в паспортах на извещатели.

При размещении тепловых ПИ следует исключить влияние на них тепловых воздействий, не связанных с пожаром.

Cформулируем требования к тепловым пожарным извещателям с учетом европейских норм.

1. Тепловые пожарные максимально-дифференциальные извещатели, которые формируют сигнал о пожаре при нарастании температуры в помещении со скоростью, превышающей 8-10 °С/мин, обладают универсальностью и способностью обнаружить очаг возгорания на ранней стадии его возникновения и являются более эффективными в применении для абсолютного большинства объектов, чем максимальные тепловые пожарные извещатели.

2. Из всего многообразия максимальных тепловых пожарных извещателей наиболее целесообразно использовать извещатели с наименьшей инерционностью или даже с упреждающим срабатыванием при больших скоростях роста температуры, если в рабочем режиме в защищаемых помещениях не бывает резких изменений температуры.

3. Применение обычных двухрежимных максимальных тепловых пожарных извещателей целесообразно ограничить помещениями с высокой степенью огнестойкости и высотой потолка не более 3,5 м, содержащими малоценные материалы, которые имеют относительно малую линейную скорость распространения горения и малую массовую скорость выгорания, а также помещениями, в которых неприменимы ни дымовые извещатели (в связи с низким коэффициентом дымообразования горючих материалов или при сильной технологической запыленности воздушной среды в помещении), ни тепловые максимально-дифференциальные извещатели (в связи с наличием в помещении нестационарных интенсивных тепловых потоков со скоростью более 10° С/мин).

4. Максимально-инерционные тепловые пожарные извещатели имеют свою область применения — кухни, котельные — то есть помещения со значительными перепадами температуры, повышенной влажностью воздуха и т.д.

При применении максимально-инерционных тепловых извещателей важно помнить, что они не должны срабатывать при резких перепадах температуры в пределах нормально-максимальной температуры среды. Но при таких перепадах температуры на кухнях и в подобных помещениях возможна конденсация влаги, а это в свою очередь приводит к новым требованиям по IP и по работе в условиях повышенной относительной влажности.

При выборе тепловых извещателей необходимо обращать внимание на то, чтобы оболочка извещателя обеспечивала свободное прохождение потока воздуха к тепловому сенсору. Важно также, чтобы конструкция изделия обеспечивала расположение теплового сенсора на расстоянии не менее 15 мм от монтажной поверхности извещателя, тогда воздушным потокам не будет мешать холодный слой воздуха у холодной поверхности, на которой смонтирован извещатель.

Линейные, многоточечные и кумулятивные

В ГОСТ Р 53325–2012 приведены определения: «извещатель пожарный тепловой линейный; ИПТЛ: ИПТ, чувствительный элемент которого расположен на протяжении линии» и «извещатель пожарный тепловой многоточечный; ИПТМ: ИПТ, чувствительные элементы которого дискретно расположены на протяжении линии». Таким образом, по сути, тепловой многоточечный извещатель представляет собой совокупность точечных извещателей, уже включенных в шлейф обычно через равные расстояния. Соответственно при проектировании необходимо соблюдать требования по расстановке чувствительных элементов многоточечного извещателя, как для точечных пожарных извещателей в соответствии со сводом правил СП 5.13130.2009 с изменениями № 1 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования». То есть расстояния между чувствительными элементами в линии не должны превышать 4–5 м, а расстояния от стен – соответственно 2–2,5 м и в зависимости от высоты защищаемого помещения. Как правило, подключение таких извещателей к ППКП производится через блок обработки. При значительно меньших расстояниях между чувствительными элементами в линии, порядка 0,5–1 м, при одновременной обработке информации от нескольких чувствительных элементов возможно образование кумулятивного теплового извещателя. При этом тепловое воздействие от очага на несколько сенсоров складывается, за счет чего несколько повышается эффективность извещателя. В своде правил СП 5.13130.2009 с изменениями № 1 указано, что «размещение чувствительных элементов извещателей кумулятивного действия производится в соответствии с рекомендациями изготовителя данного извещателя, согласованными с уполномоченной организацией».

В случае плоского горизонтального перекрытия, при отсутствии препятствий и дополнительных воздушных потоков каждый чувствительный элемент теплового многоточечного извещателя защищает площадь в виде круга в горизонтальной проекции. При расстановке чувствительных элементов через 5 м в помещении высотой до 3,5 м, средняя площадь, контролируемая одним сенсором, составляет 25 кв. м, а радиус защищаемой площади равен 2,5 м х v2 = 3,54 м (рис. 1).

В отличие от многоточечного теплового извещателя, у линейного теплового извещателя каждая точка на всей его протяженности является чувствительным элементом. Соответственно защищаемая зона представляет собой симметричную относительно линейного извещателя площадь, ширина которой в v2 больше шага расстановки точечных извещателей. Однако в наших нормах этот эффект не учитывается, и при размещении линейного теплового извещателя на нормативных расстояниях защищаемые площади соседних участков извещателя накладываются (рис. 2), что обеспечивает большую эффективность от его применения в общем случае.

Важно сказать, что зарубежные стандарты определяют значительно большую площадь, защищаемую линейными тепловыми извещателями, например по стандарту UL максимальная ширина защищаемой термокабелем площади равна 15,2 м, по требованиям FM – 9,1 м, что в 2–3 раза превышает отечественные нормативные 5 м.

Практическая реализация

В настоящее время наиболее широкое распространение среди линейных тепловых извещателей получил термокабель благодаря надежности работы в любых условиях, простоте монтажа, отсутствию затрат на техническое обслуживание и рекордному сроку службы – более 25 лет. Изобретенный более 80 лет назад, современный термокабель сохранил принцип действия, но значительно продвинулся в спектре используемых технологий и материалов. Он представляет собой двух- или трехжильный кабель с изоляцией из термочувствительного полимера.

При его нагревании до порогового значения температуры изоляция разрушается, и проводники замыкаются между собой. В зависимости от типа полимера температура сработки термокабеля может быть 57, 68, 88, 105, 138 и даже 180 °С. Трехжильный термокабель состоит из двух тепловых линейных извещателей на различные температуры срабатывания, например на 68 и 93 °С. Для удобства использования термокабель выпускается в оболочке различного цвета в зависимости от температуры срабатывания с маркировкой ее значения по всей длине термокабеля (рис. 3). В зависимости от условий эксплуатации используется оболочка различного типа: ПВХ-оболочка для универсального применения, оболочка из полипропилена – огнестойкая и устойчивая к агрессивным средам, полимерная оболочка для использования в условиях экстремально низких температур до — 60 °С, высококачественная огнестойкая оболочка из фторполимера с пониженным дымо- и газовыделением и т.д.

Рис. 3. Цвет оболочки термокабеля определяет температуру срабатывания

Термокабель может непосредственно подключаться к большинству приемно-контрольных приборов. В этом случае для корректной работы ППКП необходимо обеспечить соответствие сопротивления шлейфа режиму «Пожар» при закоротке линейного извещателя в начале и в конце. Для этого требуется включение в шлейф последовательного резистора на входе извещателя и соответствующее уменьшение номинала оконечного резистора шлейфа. В этом случае длина термокабеля ограничивается максимальным значением сопротивления шлейфа, при котором формируется сигнал «Пожар». Для увеличения протяженности термокабеля используются специальные интерфейсные модули. В простейшем варианте модуль обеспечивает светодиодную индикацию режима работы одного линейного извещателя и формирует на ППКП сигналы «Пожар» и «Неисправность» посредством переключения контактов реле. Более сложные модули позволяют подключать два однопороговых термокабеля или один двухпороговый термокабель и, кроме того, по сопротивлению термокабеля при активации вычислять и индицировать расстояние до очага вдоль термокабеля в метрах (рис. 4). При защите взрывоопасных зон термокабель подключается к интерфейсному модулю через барьер искрозащиты.

Рис. 4. Интерфейсный модуль с индикацией расстояния до очага

Протяженность термокабеля может достигать нескольких километров, что удобно при его использовании для защиты протяженных объектов, например автомобильных и железнодорожных тоннелей, кабельных трасс, и для защиты оборудования значительных размеров.

Для возможности монтажа термокабеля на объектах различного типа и на оборудовании выпускается широкая номенклатура крепежных изделий (рис. 5). На многих объектах удобно использовать модификацию термокабеля с несущим тросом.

Лазерные технологии

Конечно, современные технологии значительно расширяют функциональные возможности линейного теплового извещателя. Наибольшие результаты были получены при использовании лазерного оптического рефлектометра и волоконно-оптического кабеля. При нагревании оптического волокна происходит изменение его структуры, и соответственно изменяется антистоксовская полоса Рамана в отраженном сигнале (рис. 6). Это позволяет контролировать температуру каждой точки оптоволоконного кабеля на всей его протяженности до 10 км для одного канала, до 8 км для двух каналов и до 6 км для 4 каналов. Участки кабеля каждого канала могут разбиваться на 256 зон, и в каждой из зон могут быть запрограммированы любые значения температуры срабатывания, от класса A1 до G и H, максимально-дифференциальные – от класса A1R до класса GR и HR. Измеритель позволяет контролировать температуру окружающей среды во всем диапазоне от — 273 до +1200 °C, и его ограничения определяются только типом оболочки оптического волокна. Можно настроить сработку каждой зоны по 5 критериям, причем не только на повышение температуры, но и на ее снижение. Например, можно запрограммировать два порога при температурах вблизи нуля градусов для оповещения о возможности появления гололеда в тоннеле. Начало, конец и протяженность каждой зоны задаются индивидуально. Причем один и тот же участок оптического волокна может входить в состав различных зон. При необходимости могут быть выделены участки кабеля, которые не контролируются совсем, и т.д.

Рис. 6. Изменение структуры оптического волокна при нагревании

Рис. 7. Графический дисплей и светодиодная индикация

Используется маломощный лазер до 20 мВт (класс 1М), неопасный для глаза человека и безопасный при обрыве оптоволоконного кабеля во взрывоопасной зоне. Этот тепловой линейный извещатель может монтироваться во взрывоопасных зонах, включая зону 0, без какой-либо дополнительной взрывозащиты. С другой стороны, использование лазера на малых мощностях гарантирует стабильную работу извещателя в течение нескольких десятков лет.

Этот извещатель (рис. 7) довольно просто подключается к любому приемно-контрольному прибору благодаря программируемым 43 реле «Пожар» и 1 реле «Неисправность»; для расширения могут дополнительно использоваться внешние блоки с 256 реле на каждый канал. Может быть легко интегрирован в SCADA через Modbus-протокол, по RS-232, RS-422, RS-485 и по TCP/IP. Подключение к компьютеру обеспечивается через USB и LAN.