XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Сегодня практически в каждом жилом доме или квартире используются сплит-системы, которые создают комфортные условия пребывания в помещениях, где установлен внутренний блок. Исследования показали, что все применяемые в России сплит-системы производятся за рубежом и не выдерживают требований ГОСТ 12.1-004 о вероятности пожара от них не выше, чем 10^-6 в течение срока его эксплуатации, что является причиной, почти 50% пожаров в жилом секторе [1-5].

Известны многие способы и устройства обнаружения опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), реализующие эти способы:

Дымовые – ионизационные и оптические [6];

Тепловые – пороговые и аналоговые [7];

Пламенные – оптические [8] и на основе использования ультрафиолетового или инфракрасного излучения [9];

Газовые – на бытовой газ [10] и продукты горения [11], включая селективные линейные пожарные извещатели [12].

Наиболее эффективным из них является устройства, сочетающие в себе фотоэлектрические и тепловые чувствительные элементы. Подобные типы мультидатчиков применяются уже длительное время, используя очень простую систему принятия решения "или-или", когда сигнал подается, в случае срабатывания фотоэлектрического или теплового датчиков [13].

Однако все перечисленные способы и извещатели обладают существенным недостатком - большой инерционностью, т.к. обнаруживают ОФПВ, когда «они дойдут» до чувствительного элемента. А в связи с тем, что извещатели, как правило, устанавливаются на потолках, то «приход к ним» дыма, газа или температуры составляет от нескольких единиц до десятков минут [6-12]. Поэтому для раннего обнаружения опасных факторов пожара был изобретен аспирационный способ и система его реализующая, обычно называемые «проточными». Сущность этого способа заключается в том, что используются те же датчики, но устанавливаются они в камере на трубопроводе и через них «прокачивается» воздух защищаемого помещения. Иными словами, если возникают ОФПВ, то они «втягиваются в датчики» и обнаруживаются быстрее [14].

В то же время, как свидетельствует статистика, в последние годы участились случаи утечки и взрывов бытового газа и пожаров от этого, в связи с чем, возникла идея не только повысить собственную безопасность сплит-систем до уровня ГОСТ 12.1.004 с помощью модулей термоэлектронной защиты, т.к. практически все импортные электробытовые приборы не удовлетворяют отечественному стандарту [3,5,13], но и «превратить» сплит-системы в быстродействующие пожаро-взрыво-извещатели, путем установки в них пожарных извещателей и датчиков на утечку бытового газа.

Как следует из проведенных исследований [2,4], такая модель сплит-системы-пожарного извещателя (ССПИ) была создана, и включала в себя защиту самого прибора от пожароопасных отказов с помощью модулей термоэлектронной защиты, а также установку автономного дымового пожарного извещателя, датчика на бытовой газ и GSM-модема к контроллеру во внутреннем блоке ССПИ [5].

Применение газового счетчика с электромагнитным клапаном и датчиком утечки газа, позволяет снизить вероятность взрывов и/или пожаров от газовых приборов потребителя, но они не смогут защитить от взрыва при утечке бытового газа извне (внешнего газопровода, соседней квартиры и т.д.). Только применение установок газового пожаротушения, которые понижают концентрацию кислорода, удаляя его из защищаемых помещений, например, мембранные сепараторы воздуха (МСВ) или термомагнитные сепараторы воздуха (ТМСВ), могут осуществить подавление обнаруженных ОФПВ в жилом секторе. И такая модель сплит-системы-пожаро-взрыво-извещателя-подавителя (ССПВИП) с ТМСВ (рис.1) была разработана [5,11,13-16].

Рис.1 – Блок-схема ССПВИП с предлагаемой доработкой

Однако анализ функционирования модифицированной таким образом сплит-системы показал, что модель не выполняет в полном объеме пожаро-взрыво-защиту квартиры в многоквартирном жилом здании или индивидуальном жилом доме, по следующим причинам [17,18]:

во-первых, одним внутренним блоком, который устанавливается в комнате, невозможно осуществить раннее обнаружение ОФПВ при утечке бытового газа в помещении, где установлены газовые приборы (печка, колонка и др.);

во-вторых, без отключения электроснабжения квартиры или индивидуального дома в момент обнаружения ОФПВ, невозможно гарантировать, что от искры в электроустановочных изделиях (например, искры в розетке при автоматическом включении/выключении компрессора холодильника и т.д.) взрыв при утечке бытового газа не произойдет;

в-третьих, расположенный в комнате внутренний блок, в котором установлен ТМСВ, не сможет понизить концентрацию кислорода во всех помещениях квартиры/индивидуального дома до уровня, при котором взрыв или распространение огня становятся невозможными.

Д альнейшие исследования показали, что указанные недостатки можно устранить с помощью мульти-сплит системы, каждый внутренний блок которой дополняется аккумулятором аварийного питания и устройством его зарядки, для функционирования при отсутствии электроэнергии, а один из внутренних блоков размещается в помещении, где эксплуатируются газовые приборы (печь, котел и т.д.), и на трубе газового ввода устанавливается газовый счетчик с датчиком утечки газа и электромагнитным клапаном, который сопрягается с контроллером внутреннего блока, и, помимо собственного датчика, может перекрывать газоснабжение по команде контроллера внутреннего блока, а при обнаружении ОФПВ отключается электроснабжение квартиры или индивидуального дома с помощью симисторного модуля, разрывающего фазу/фазы электроснабжения, и, переходя на питание от аккумулятора, включает ТМСВ, удаляя кислород из защищаемого помещения через дренажный канал наружу (рис.2), и предотвращая взрыв от утечки бытового газа и/или распространение огня [17,18].

Рис. 2 - Структурная схема установки сплит-систем

Остальные внутренние блоки мульти сплит-системы размещаются в остальных помещениях квартиры/индивидуального дома (рис.3), и обнаруживают и подавляют ОФПВ в помещениях, где они установлены, не управляя газоснабжением и электроснабжением, при этом пульты управления внутренними блоками мульти-сплит-системы дополняются кнопкой «сброс оповещения», т.к. контроллеры внутренних блоков с GSM-радиомодемами реализуют следующие типы тревожных сигналов и алгоритмы их функционирования [17,18]:

Рис.3 – Пример размещения мульти-сплит системы в квартире

- звуковые и/или речевые, и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения внутреннего блока (утечка бытового газа, отключение электроэнергии, загорание, эвакуация), которые можно отключить кнопкой «сброс оповещения» на пульте управления, если кто-то из лиц, находящихся в защищаемых помещениях смог принять меры по ликвидации ОФПВ, при этом SMS-сообщение владельцу и управляющей компании будет отправлено в обязательном порядке через GSM-радиомодем;

- звуковые и/или речевые, и светодиодные мигающие сигналы оповещения по видам ОФПВ в месте расположения внутреннего блока и передачу SMS-сообщения через GSM-радиомодем с сохранением квитанции его доставки в памяти, при отсутствии «сброса оповещения» (отсутствия лиц в защищаемых помещениях или недостаточностью принятых мер после первого «сброса»), при утечке бытового газа - в газоаварийную службу, а при пожаре – в пожарную охрану, а также в управляющую компанию и владельцу [17,18].

Изобретение магнитного холодильника [19] дает основание утверждать, что нанотехнология магнитокалорического охлаждения, позволит в будущем интегрировать её во внутренние блоки и «навсегда избавиться» в отечественных мульти-сплит системах от внешних блоков, портящих фасады зданий, что и является направлением дальнейших исследований.

Рис.4 - Магнитокалорический холодильник фирмы Cooltech Applications

Рис. 5 – Функциональная схема магнитокалорического холодильника

Список цитированной литературы

1. Мешалкин Е.А. Пожарная безопасность жилых зданий/Системы безопасности, 2013, № 1, с.106-109.

2. Кулягин И.А. Модель интеллектуализации сплит-систем для обеспечения пожарной безопасности //Международный студенческий научный вестник – 2017.- № 5-1, с. 120-122.

3. ГОСТ 12.1.004 Пожарная безопасность. Общие требования – М: Изд.стандартов, 1992. -75с.

4. Кулягин И.А. Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем) //Электроника и электротехника.- 2018.- № 1, с.19-26; DOI: 10.7256/2453-8884.2018.1.25832.

5. Белозеров Вл.В., Кулягин И.А. Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем // Электроника и электротехника. — 2018. - № 3. - С.59-65. DOI: 10.7256/2453-8884.2018.3.27744.

6. Членов А.Н. Автоматические пожарные извещатели. - М.: НИЦ "Охрана" ВНИИПО МВД России, 1997.-51с.

7. Вицинский С.А., Нилов О.М. Устройство обнаружения возгорания в пневмотранспорте - Патент SU на изобретение № 1795894 от 24.06.91.

8. Родионов И.Д., Калинин А.П., Родионов А.И. Способ и устройство оптической локации с помощью сенсора ультрафиолетового излучения - Патент РФ на изобретение № 2433424 от 30.10.2009.

9. Попов Е.А., Емельянов Ю.М., Рахманов Е.В., Сапрыкин В.В., Зайцев А.В. Извещатель пламени - патент РФ на изобретение № 2398609 от 29.08.2006.

10. Рожин В.В., Халикова Г.А., Щеглова М.М. Пожарный извещатель - Патент РФ на изобретение № 2336573 от 14.12.2006.

11. Счетчики газа Гранд–SPI /Руководство по эксплуатации:ТУАС.407299.002 РЭ – Ростов н/Д: ООО «Турбулентность Дон», 2015. – 24с.

12. Щипицин С. Тенденции развития пожарных извещателей //Безопасность.Достоверность.Информация.-2004, №3(54), с.38-43.

13. Белозеров В.В., Олейников С.Н. Радиоизвещатели техносферной опасности и её навигации с Интернет-системой их функционирования //Фундаментальные исследования.- 2013. - № 10. С. 2843-2853.

14. Рекомендации по применению аспирационных дымовых извещателей VESDA /части 1,2 и 3- М.: ВНИИПО МЧС России, 2003.

15. Ворошилов И.В., Мальцев Г.И., Кошаков А.Ю. Генератор азота - патент РФ на изобретение № 2450857 от 24.08.2010.

16. Белозеров В.В., Босый С.И., Видецких Ю.А., Новакович А.А., Пирогов М.Г., Толмачев Г.Н. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления - Патент РФ на изобретение № 2428242 от 10.09.2011.

17. Абросимов Д.В., Белозеров В.В., Тихомиров С.А., Филимонов М.Н. Способ пожаровзрывозащиты индивидуальных жилых домов и квартир с помощью сплит систем – патент РФ на изобретение № 2703884 от 27.05.2019, опубл. 22.10.2019 Бюл. № 30.

18. Белозеров В.В. «Интеллектуальная» система вентиляции и кондиционирования воздуха в квартирах многоэтажных зданий и индивидуальных домов с нанотехнологиями защиты от пожаров и вззрывов //Нанотехнологии в строительстве.- 2019.- Том 11, № 6.- С. 650-666.- DOI: 10.15828/2075-8545-2019-11-6-650-666.

19. Бучельников В.Д., Денисовский А.Н., Николенко В.В., Таскаев С.В., Чернец И.А. Магнитокалорический рефрижератор Патент РФ 2454614 МПК F25B. 2012. Бюл. № 18.

Код для цитирования: Скопировать