Применение автоматических установок пожаротушения (АУПТ) 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.
Можно выделить несколько видов классификации АУПТ: 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 встречаются:
Основными нормативными документами по проектированию АУПТ в части автоматики является СП 484.1311500.2020, в части технологической - СП 485.1311500.2020.
В качестве огнетушащего вещества в установках газового пожаротушения 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, либо по всему объёму помещения. Как правило, такой способ тушения применяется для защиты помещений, имеющих достаточную степень герметичности и, самое главное, с ограниченным пребыванием 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. Если в сосуды с газом и распределительные устройства размещены в помещении станции пожаротушения, установка считается централизованной. Станция пожаротушения занимает отдельное помещение, в которое сводятся все трубопроводы от защищаемых помещений, и 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 батарее), либо по времени подачи огнетушащего газа (в случае общей ёмкости), которое должно обеспечить тушение пожара в определённом помещении. Недостатками газового пожаротушения являются высокая стоимость огнетушащего газа и в некоторых случаях 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.
Работа установки газового пожаротушения 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.
Другой 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 и возможность нарушения товарного вида имущества.
Одним из перспективных направлений водяного пожаротушения являются модульные 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.
К газовым, порошковым и аэрозольным установкам СП484 предъявляет общие требования:В СП 485.1311500.2020 (СП485) определено, что для АУГП должен быть предусмотрен автоматический (основной) и дистанционный (ручной) виды включения (пуска), а в дополнение может предусматриваться местный (ручной) пуск (п.9.2.2).
Также СП 485.1311500.2020 п.9.7.1 требует обеспечить задержку выпуска газа в защищаемого помещение на время, которого будет достаточно для эвакуации людей из помещения, отключения всех видов вентиляции и закрытия соответствующий клапанов в соответствии с СП 7.13130. Это время не должно быть меньше 10 секунд с момента включения в помещении СОУЭ.
Требования к водяным модульным установкам в целом повторяют требования, приведенные выше. Для них допускается не реализовывать внешнюю световую и звуковую сигнализацию (п.7.6.12), а также контроль положения дверей (п.7.6.3).
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 так же 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 для подачи воды, управляемого от ППУ по сигналу о пожаре из данной зоны пожаротушения.
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.
СП484 предъявляет ряд требований к автоматизации водяных установок.
Для внутреннего противопожарного водопровода (ВПВ):
Для спринклерных АУПТ без принудительного пуска:
Для дренчерных АУПТ:
Пример реализации модульной установки газового пожаротушения средствами блочно-модульного прибора управления на базе ППКУП «Сириус» показан на рис.
Один "Сириус" без дополнительных блоков, подключаемых к резервированному интерфейсу, может использоваться для четырех зон газового пожаротушения.
В адресную линию связи ППКУП «Сириус» включается вся необходимая периферия: автоматические извещатели, устройства дистанционного пуска «УДП-513-3АМ» («УДП-513-3АМ-С» с расширенным рабочим диапазоном температур от минус 45 до +55 °С), адресные звуковые «С2000-ОПЗ» и табличные «С2000-ОСТ» (исполнений «Не входи», «Уходи», «Автоматика отключена») оповещатели
Пространства за подвесными потолками или фальшполами, образующие скрытые объёмы, контролируются отдельными ЗКПС, при этом СПС также выполнена на ППКУП «Сириус». Если ППКУП «Сириус» находится в непосредственной близости от защищаемого пожаротушением помещения, его собственные выходы могут быть использованы для подключения модулей тушения. Если «Сириус» размещен на пожарном посту, в качестве пусковых цепей могут применяться выходы блоков, расположенных ближе к модулям пожаротушения: «С2000-КПБ», работающих в RS-485 интерфейсе, или «С2000-СП2 исп.02», подключаемых в ДПЛС.
В соответствии с требованиями СП484 п.5.4 изоляторами КЗ «БРИЗ» в ДПЛС должны быть защищены:
Для минимизации количества «БРИЗ» рекомендуется размещать «С2000-АР2» или «С2000-АР8», «С2000-СП2 исп.02» и другие адресные устройства, относящиеся к одной зоне пожаротушения, последовательно в ДПЛС, или на одной линии ответвления ДПЛС. В этом случае каждое адресное устройство технологической части не требуется изолировать с помощью БРИЗ в силу того, что нарушение ДПЛС в местах их подключения не повлияет на работу других зон защиты. При этом между группами устройств, относящихся к одной зоне пожаротушения (или в месте ответвления ДПЛС) должен быть установлены «БРИЗ».
Блоки «С2000-КПБ» должны быть установлены в шкафах серии «ШПС-12/24» и «ШПС-24»».
Автоматический пуск пожаротушения формируется ППКУП «Сириус» по сигналам из ЗКПС, дистанционный (ручной) пуск обеспечивается с помощью органов управления «Сириус» (при количестве зон пожаротушения не более 4), местный (ручной) пуск формируется с помощью «УДП-513-3АМ».
При количестве зон пожаротушения свыше 4, блоки «С2000-ПТ 2RS485» необходимы для индикации и дистанционного управления и должны устанавливаться на пожарном посту (один «С2000-ПТ 2RS485» на 5 зон). Они также дополнительно могут устанавливаться непосредственно у защищаемых помещений для местного управления режимами автоматики. Для каждой из 5 зон тушения «С2000-ПТ 2RS485» отображает: состояние автоматики (включена или отключена), наличие пожара в зоне, неисправности, отключения или блокиров¬ки устройств автоматики в зоне, обратный отсчет задержки пуска пожаротушения. Для каждой зоны «С2000-ПТ 2RS485» позволяет производить ручной пуск пожаротушения или его отмену, останов/возобновление/сброс задержки пуска пожаротушения, включении и отключение автоматики.
Таблички «Автоматика отключена» активируются при открытии дверей, окон по сигналам от датчиков положения дверей. По согласованию с заказчиком (СП484, п. 7.6.4) выбирается один из алгоритмов возврата в состояние «Автоматика включена» :
Рекомендуется использовать один «Сириус» для контроля 10 зон (направлений) пожаротушения. Дополнительные извещатели, релейные модули и исполнительные устройства могут включаться в ДПЛС встроенных и внешних блоков «С2000-КДЛ» различных исполнений, подключенных к резервированному RS-485 интерфейсу. При этом ППКУП «Сириус», применяемые в АУПТ в качестве приборов управления, не рекомендуется одновременно использовать, как сетевой контроллер в других системах СПА объекта (СПС, СОУЭ, СПДВ). Приборы «Сириус», управляющие АУПТ, объединяются интерфейсом верхнего уровня с приборами «Сириус», управляющими другими СПА, для вывода сигналов на пожарный пост.
Пример построения более сложной централизованной установки, с основной и резервной батареями газового пожаротушения, показан на рис.
Принципы построения автоматики централизованной установки во многом аналогичны модульной. При этом технологическая часть значительно отличается. Модули тушения в этом варианте не индивидуальны и устанавливаются не в защищаемых помещениях. Используется общая батарея на несколько зон, размещаемая в специально выделенном помещении (станции пожаротушения). Разводка трубопровода, подающего огнетушащее вещество от батареи по зонам пожаротушения, предполагает наличие запорных клапанов на отводе в каждую зону. Сигнализатор давления (СДУ), он же датчик выхода огнетушащего вещества устанавливается перед или непосредственно в защищаемом помещении.
Автоматика работает следующим образом: при возникновении условий, разрешающих включение установки газового пожаротушения ППКУП «Сириус» включает выходы первого блока «С2000-КПБ», которые открывают заданное количество баллонов в батарее, и выход второго блока «С2000-КПБ», управляющий запорным клапаном соответствующей зоны пожаротушения. Огнетушащий газ поступает в необходимый трубопровод и выходит в горящее помещение. Как только давление газа на вводе трубопровода в помещение достигнет заданной величины, сработает сигнализатор давления, подключенный ко входу адресного расширителя «С2000-АР2», что будет являться подтверждением успешного запуска. Если срабатывание сигнализатора давления не было зафиксировано в течение заданного времени после открытия запорного клапана, ППКУП «Сириус» перейдет в состояние «Неудачный запуск» по данному направлению. Далее «Сириус» включит выходы первого блока «С2000-КПБ», отвечающие за открытие баллонов резервной батареи. Таким образом, будет реализована функция управления резервированной централизованной установкой газового пожаротушения.
Датчики контроля давления в баллонах батареи подключаются ко входам блоков «С2000-КПБ».
Реализация модульных установок порошкового и водяного пожаротушения средствами блочно-модульного прибора управления на базе ППКУП «Сириус» показана на рис.
Она также во многом аналогична варианту с газовыми модульными установками.
Главное отличие заключается в том, что для каждой зоны используется не один, а несколько модулей тушения, каждый из которых рекомендуется активировать от отдельного выхода блоков «С2000-КПБ» или «С2000-СП2 исп.02» и «С2000-СП2 исп.03». Также нет необходимости контролировать состояние (давление) модулей тушения.
Подключение к одному выходу С2000-КПБ нескольких модулей пожаротушения возможно только на основании характеристик цепи элемента электропускового модуля пожаротушения (безопасный ток проверки цепи, ток срабатывания, электрическое сопротивление в дежурном режиме и при пуске), отраженных в его документации. Расчет должен учитывать, в том числе, разброс параметров и разную инерционность срабатывания модулей пожаротушения.
В случае с модульной установкой тушения тонкораспыленной водой в соответствии с СП484, п. 7.6.12 и 7.6.3 допускается не реализовывать внешнюю световую и звуковую сигнализацию, а также контроль положения дверей.
При использовании блоков «С2000-АСПТ» для управления модульными установками пожаротушения каждая зона пожаротушения управляется собственным блоком «С2000-АСПТ», к которому подключаются линии с автоматическими неадресными пожарными извещателями, УДП, датчиками положения двери, выхода ОТВ, контроля массы и давления (при необходимости), а также световыми и звуковыми оповещатели. Каждый «С2000-АСПТ» имеет одну пусковую цепь. При организации порошкового пожаротушения к его внутреннему RS-485 интерфейсу подключаются до 16 блоков «С2000-КПБ» для увеличения количества управляемых модулей.
Автоматический и местный ручной пуск осуществляется блоком «С2000-АСПТ» по факту сработки неадресных извещателей и УДП. Дистанционный (ручной) пуск обеспечивается при помощи органов управления пульта «С2000М исп.02» и блока «С2000-ПТ 2RS485» или ППКУП «Сириус», расположенных на пожарном посту. Блоки «С2000-АСПТ», «С2000-ПТ 2RS485», а также сетевые контроллеры: пульты «С2000М исп.02» или ППКУП «Сириус» образуют блочно-модульный ППКУП. «С2000-ПТ 2RS485» необходимо использовать совместно с ППКУП «Сириус» при количестве зон тушения, большем 4. В этом случае «Сириус» может контролировать до 100 зон тушения.
Для выполнения требований СП484 по устойчивости к единичной неисправности линий связи блоки «С2000-АСПТ» и «С2000-КПБ» необходимо устанавливать в монтажные устройства (шкафы, боксы) с блоками коммутации «БК-24-RS485-01», обеспечивающими переход с резервированного интерфейса RS-485 на обычный (см. рис.).
Схема реализации установки водозаполненного внутреннего противопожарного водопровода (ВПВ) средствами блочно-модульного прибора управления на базе ППКУП «Сириус» приведена на рис.
Шкафы (блоки) «ШКП-XX» (где ХХ – обозначение номинальной мощности 4-10-18-30-45-75-110-250 кВт), подключенные к блокам Поток-3Н, управляют основным и резервным насосами с 3-х фазными асинхронными двигателями. Основной или резервный насос обеспечивают требуемое давление в системе для подачи воды к пожарным кранам.
В соответствии с СП484 п.7.5.1 активация ВПВ может осуществляться одним из следующих способов:
Управление и контроль положения реверсивной электрозадвижки с 3-х фазным асинхронным двигателем осуществляется при помощи блока контрольно-пускового (шкафа) «ШУЗ-RS». Для управление нереверсивной задвижкой может применяться блок «ШКП-XXRS». Электрозадвижка на обводной линии водомера на вводе водопровода служит для пропуска противопожарного расхода воды в обход водомера в соответствии с СП484, п.7.5.2.
Электроконтактный манометр PIS 01 используется для контроля расчетного давления системе в момент пуска, и, в случае наличия достаточного давления, формирует сигнал «Блокировка пуска ПТ», предотвращающий запуск основного насоса. При снижении давления ниже расчетного, сигнал блокировки не формируется, и насос запускается. Реле протока FS 01 (выход основного насоса на режим) обеспечивает сигнал о выходе насоса на режим с расчетным расходом воды, необходимым для работы пожарных кранов. Этот сигнал используется для сообщения об аварийном отключении или несрабатывании любого из основных насосных агрегатов (п.12.3 СП 10.13130). PIS 01 и FS 01 подключаются к входам «Поток-3Н».
Блок индикации и управления «Поток-БКИ 2RS485», размещенный в помещении пожарного поста, реализует требуемые ручной (дистанционный) пуск установки, индикацию состояний насосов и текущего режима установки (режимы ручного или автоматического управления по каждому агрегату), положения электрозадвижки, включение звуковых сигналов при неисправности или пожаре. Блок «Поток-БКИ 2RS485», расположенный в помещении насосной, кроме аналогичной индикации, предназначен для осуществления местного пуска тушения или сброса пуска. Также для организации местного пуска можно использовать «УДП-513-3АМ», включенные в ДПЛС, или «УДП- 513-3М», подключенный к свободном входу «Поток-3Н». ППКУП «Сириус» необходим для взаимодействия между блоками «Поток-3Н», «ШУЗ-RS», «Поток-БКИ 2RS485», регистрации происходящих событий с сохранением в электронном журнале. Для выполнения требований СП484 п.5.4 блоки «ШУЗ-RS», «Поток-БКИ 2RS485» оснащены резервированным интерфейсом RS-485, а «УДП-513-3АМ» встроенным изолятором КЗ.
Адресные расширители, подключаемые в ДПЛС «С2000-КДЛ» различных исполнений, и относящиеся к одной зоне пожаротушения, следует защищать изоляторами КЗ «БРИЗ». Блоки «Поток-3Н» блоки необходимо устанавливать в монтажные устройства (шкафы, боксы) с блоками коммутации «БК-24-RS485-01», обеспечивающими переход с резервированного интерфейса RS-485 на обычный.
На рисунке представлена водонаполненная автоматическая установка пожаротушения с тремя спринклерными секциями, автоматика которой выполнена на основе ППКУП «Сириус».
Спринклерная система пожаротушения автоматически активируется при термическом разрушении колбы спринклера и последующем падении давления в трубопроводе. Для запуска не АУПТ не используются сигналы от ЗКПС (СП484, п.7.3.1), а также команды местного и дистанционного ручного управления (СП 485.1311500.2020, п.6.1.10).
Расчетное давление поддерживается подпитывающим насосом (жокей-насос с гидробаком). Аналогично со схемой ВПВ, управление основным, резервным и жокей насосами осуществляется с помощью блоков (шкафов) «ШКП-XX» и «Поток-3Н».
Сигнализатор потока жидкости (реле протока) FIS 01 обеспечивает сигнал о выходе основного насоса на режим. Формирование сигналов управления жокей насосом производится тремя электро-контактными манометрами: PIS 01 (формирует сигнал пуска при понижение уровня давления), PIS 02 (служит для автоматической остановки жокей-насоса при восстановлении уровня давления в системе), PIS 03 (для сигнала об аварийном понижении уровня давления в системе). Для обеспечения надежного формирования сигнала «Пожар» при падении давления в системе используются 2 электроконтактных манометра PIS 04, PIS 04, работающие по логической схеме «ИЛИ».
Узлы управления, кроме технологических задач (заполнение питающих и распределительных трубопроводов водой, слив воды из питающих и распределительных трубопроводов, компенсацию утечек из гидравлической системы и пр.), в свою очередь формируют сигнал «Пожар», позволяя определить номер сработавшей спринклерной секции.
СП484 п.7.3.4 требует контролировать с помощью ППУ положение запорной арматуры, предусмотренной нормами проектирования систем пожаротушения, в местах согласно СП 485:
Электроконтактные манометры, сигнализаторы протока жидкости подключаются к блоку «Поток-3Н». Выходы узлов управления, датчики положения запорной арматуры могут быть подключены к свободным входам приемно-контрольных блоков ИСО «Орион» (например, «Сигнал-10») и адресных расширителей («С2000-АР2», «С2000-АР8»).
Блоки индикации «Поток-БКИ 2RS485» дополнительно отображают режимы установки и состояние основных узлов, остальные компоненты установки выполняют свое назначение аналогично схеме ВПВ.
На рисунке приведена структурно-функциональная схема водонаполненной автоматической установки пожаротушения с тремя спринклерными и двумя дренчерными секциями пожаротушения. Отличием автоматики данной установки от рассмотренной спринклерной АУПТ является использование дополнительного блока «Сигнал-10» для контроля устройств управления двух дренчерных секций и формирования сигналов для их местного включения.
Активация дренчерных секций может осуществляться по сигналам от ЗКПС или зон пожаротушения смежных помещений (СП484, п.7.4.2) или ручном режиме (дистанционно или по месту (СП 485.1311500.2020, п.6.3.8).Рекомендуется использовать адресные «УДП-513-3АМ», имеющие встроенные изоляторы КЗ. В случае применения неадресных «УДП-513-3М» их целесообразно подключать ко входам блока «Сигнал-10», контролирующего узлы управления дренчерными секциями.
В установках с большим количеством дренчерных секций могут быть использованы дополнительные блоки «Сигнал-10» (из расчета один «Сигнал-10» на 2 дренчерных секции).
Требования СП484 и СП6.13130.2021 в части электропитания АУПТ в целом аналогичны требованиям к электропитанию СПС (см. раздел «Электропитание систем пожарной сигнализации»). Для питания блоков «Поток-БКИ 2RS485» и «С2000-ПТ 2RS485» на пожарных постах можно эффективно использовать выход для питания внешних устройств
В соответствии с СП 485 п.6.10.5 пожарные насосы АУП следует относить к I категории надежности электроснабжения, п.6.10.6 допускает использовать в качестве второго независимого источника электроснабжения дизель-электростанции.
Для организации бесперебойного питания водяных АУПТ, управляемых «ШКП-XX» различных номиналов и «ШУЗ-RS» в качестве НКУ с АВР рекомендуется использовать специальные шкафы ввода резерва «ШВР-30», «ШВР-110», «ШВР-250». Они предназначены для обеспечения автоматического переключения питания с основного ввода трехфазного электропитания на резервный и обратно, в соответствии с требованиями ГОСТ Р 53325-2012 п.7.2.8. «ШВР» визуально отображают состояния основного и резервного вводов питания.
В соответствии с п.5.11 СП6.13130.2021 в блоках ШКП-ХХRS установлены автоматические выключатели с характеристикой Д.
