X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В последние годы в России участились случаи пожаров и гибели населения от них в многоквартирных высотных жилых зданиях, несмотря на то, что они, как правило, строятся без газоснабжения, с вводом в квартиры 3-х фазного энергоснабжения для электроплит и электродуховок, а также капитальных противопожарных мер (незадымляемые лестничные клетки, противопожарное зонирование и т.д.) [1].

Это свидетельствует о том, что указанных противопожарных мер недостаточно, чтобы обеспечить вероятность безопасного проживания в них не хуже, чем 0,999999, как это требует ГОСТ 12.1.004 [2].

Дело в том, что низкое качество потребляемой бытовыми электроприборами электроэнергии (например, пониженное или повышенное напряжение, фазовый сдвиг тока и напряжения и т.д.) уменьшает их технический ресурс и создает условия для возникновения в них пожароопасных отказов [3], т.е. увеличивает вероятность аварий и пожаров по электротехническим причинам [4].

Казалось бы, очевидным решением в этом случае является оснащение квартир электросчетчиками, которые, во-первых, определяют качественность электроэнергии, а во-вторых, автоматически «сглаживают не качественность» с помощью блока компенсации реактивной мощности (КРМ). При этом автоматическая компенсация осуществляется с помощью синхронного измерения текущего значения коэффициента мощности в определенные моменты времени (вычислением фазного угла и его косинуса по трем значениям силы тока – I_i и напряжения в сети - U_i) по формуле [5,6]:

(1)

путем подключения конденсаторов из батареи в блоке КРМ (рис.1) с помощью оптосимисторов, в т.ч. для 3-х фазной сети (рис.2) [7].

Рис.1 – Блок КРМ

Рис. 2 – Принципиальная схема блока КРМ для трехфазной сети

При этом, если в такой электросчетчик устанавливаются датчики дыма, температуры и газов, которые сопрягаются с аспирационной системой (рис.3), то получаем извещатель раннего обнаружения загорания и утечки газа [6-8].

Рис.3 – Блок-схема электро-газо-счетчика–извещателя (ЭГСИ) с КРМ

Исследования показали [1,3-7], что газообразный азот, введенный на ранней стадии в зону загорания с одновременным отключением электрооборудования, может подавить источник загорания и предотвратить распространение огня. И наименьший̆ ущерб при тушении пожаров наносит именно газообразный̆ азот, который̆ давно применяется для объемного тушения пожаров в библиотеках и на других объектах, и от которого не повреждаются ни электроприборы, ни книги, ни мебель, ни декоративные и отделочные материалы и вещи, а также соседние с пожаром помещения и предметы быта в них, и самое главное – азот не вреден для человека, в отличие от других огнетушащих составов.

Таким образом, возникает идея объединить ЭГСИ с КРМ с генератором азота, который при возникновении загорания подключается к аспирационной системе (рис.4) и предотвращает пожар, путем подачи азота в защищаемые помещения.

Рис. 4 - Блок схема ЭГСИ КРМ с аспирационной системой и генератором азота

В качестве генератора азота в многоквартирных высотных жилых домах, в соответствии с СП 5.13130 «Системы пожарной сигнализации и установки пожаротушения автоматические, автономные», целесообразно использовать нанотехнологию мембранной сепарации азота из окружающего воздуха. Эта нанотехнология хорошо известна и широко используется, в т. ч. за рубежом, представляя собой кнудсеновскую диффузию, в соответствии с которой компоненты разделяемой смеси проникают через поры мембраны с различными скоростями, в связи с чем, коэффициент разделения смеси зависит от молекулярных масс [9]:

(2)

где и -числа молей компонентов соответственно, с молекулярными массами и .

Азотная мембрана представляет собой тонкую трубку толщиной в несколько долей микрометра, обеспечивающую газоразделение (рис.5 «а»). Сотни метров таких трубок размещаются в мембранных модулях (рис.5 «б»), которые собираются в компактную установку с соответствующим компрессором (рис.5 «в»).

В многоквартирных высотных жилых домах такую установку целесообразно установить в подвале или на техническом этаже [10], с разводкой «азотного» и «кислородного» трубопроводов параллельно с трубами тепло-водо-снабжения и водоотведения (рис.5 «г»).

а)

г)

б)

в)

Рис.5-Мембранные нанотехнологии (а-мембрана; б-модуль; в-установка; г-разрез «высотки»)

Таким образом, внедрение предлагаемых решений комплексирования ЭГСИ с КРМ и блоком сепарации, подключаемых к мембранной азотной установке, превращает их в микросистему противопожарной защиты многоквартирных высотных жилых домов, в которых достигается требуемая вероятность безопасности их жильцов [10,11].

Список литературы

1. Белозеров В.В., Голованев В.А., Периков А.В., Модель автоматизированной системы противопожарной защиты высотных зданий //VIII Международная студенческая электронная научная конференции «Студенческий научный форум 2016» - URL: http://www.scienceforum.ru/2016/1963/25023 (дата обращения 02.02.2018)

2. ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования – М.: Стандартинформ, 2006.-68с.

3. Белозеров В.В., Топольский Н.Г., Смелков Г.И. Вероятностно-физический метод определения пожарной опасности радиоэлектронной аппаратуры //Научно-техническое обеспечение противопожарных и аварийно-спасательных работ: Материалы ХII Всероссийской науч.-практ.конф.- М.: ВНИИПО, 1993, с.23-27.

4. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский, Н.Е. Прогнозирование, анализ и оценка пожарной безопасности / Уч. пособие под ред. проф. Богуславского Е.И./ – Ростов н/Д: РГСУ, 2004. – 151с.

5. Мелентьев В.С., Баскаков В.С., Шутов В.С. Способ определения коэффициента мощности // А.С. SU № 1679401 A1, G 01R21/00 от 18.07.1989.

6. . Шумченко В.С. Автоматическое обнаружение и подавление пожарно-электрического вреда в жилом секторе //«Студенческий научный форум-2017»: IX Межд. студ. науч.конф. [Электронный ресурс] – URL: http://www.scienceforum.ru/2017/2312/27296 (дата обращения 02.02.2018) .

7. Синергетика безопасности жизнедеятельности в жилом секторе: монография / В.В. Белозеров, Т.Б. Долаков, С.Н. Олейников, А.В. Периков. – М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2017. – 184 с. DOI 10.17513/np.283.

8. Олейников С.Н. Электросчетчик-извещатель пожарно-электрического вреда – патент РФ на полезную модель № 135437 от 16.04.2013.

9. Ворошилов И.В., Мальцев Г. И., Кошаков А. Ю. Генератор азота - патент РФ на изобретение № 2450857 от 20.05.2012.

10. Бахмацкая Л. С., Олейников С.Н., Периков А.В. Синтез аспирационного и термомагнитного методов выделения и подавления пожарно-энергетического вреда в автоматизированную систему обеспечения безопасности жилого сектора // Электроника и электротехника.- 2016.- № 2.-С.88-95; DOI: 10.7256/2453-8884.2016.2.20898.

11. Новые технологии и материалы в производстве и строительстве: вопросы проектирования, разработки и внедрения / Белозеров В.В., , Олейников С.Н. и др. – М.: Издательство «Перо», 2012. -123 с.

Код для цитирования: Скопировать