2.4. Типы пожарных извещателей

 Для обнаружения возгорания могут использоваться следующие основные принципы активации пожарных извещателей:

детекторы дыма – на основе ионизации или фотоэлектрического принципа;

детекторы тепла – на основе фиксирования уровня подъема температуры или какого-то ее определенного показателя;

детекторы пламени – на основе использования ультрафиолетового или инфракрасного излучения;

детекторы газа.

Ручные извещатели необходимы для принудительного перевода системы в режим сигнализации о пожаре человеком. Могут быть реализованы в виде рычагов или кнопок, покрытых прозрачными материалами (легко разбиваемыми при пожаре). Чаще всего они устанавливаются в легкодоступных местах общего пользования.

Тепловые извещатели реагируют на изменение температуры окружающей среды. Отдельные материалы горят практически без выделения дыма (например, дерево), или распространение дыма затруднено вследствие малого пространства (за подвесными потолками). Применяются в случаях, когда в воздухе высока концентрация аэрозольных частиц, не имеющих никакого отношения к процессам горения (водяные испарения, мука на мельнице и т. п.). Тепловые пороговые пожарные извещатели выдают сигнал «пожар» при достижении пороговой температуры, дифференциальные – фиксируют пожароопасную ситуацию по скорости нарастания температуры.

Контактный пороговый тепловой извещатель выдает тревожный сигнал при превышении заранее заданной предельно допустимой температуры. При нагревании расплавляется контактная пластина, электрическая цепь разрывается и вырабатывается тревожный сигнал. Это самые простые извещатели. Обычно пороговая температура составляет 75 °C.

В качестве чувствительного элемента может применяться и полупроводниковый элемент. При росте температуры сопротивление цепи падает, и по ней течет больший ток. При превышении пороговой величины электрического тока вырабатывается тревожный сигнал. Полупроводниковые чувствительные элементы имеют более высокую скорость реагирования, величина пороговой температуры может быть задана произвольно, а при срабатывании датчика не происходит разрушения прибора.

Дифференциальные тепловые извещатели обычно состоят из двух термоэлементов, один из которых располагается внутри корпуса извещателя, а второй помещен снаружи. Токи, протекающие через эти две цепи, подаются на входы дифференциального усилителя. При увеличении температуры ток, протекающий по наружной цепи, резко изменяется. Во внутренней цепи он почти не меняется, что приводит к дисбалансу токов и формированию тревожного сигнала. Использование термопары позволяет исключить влияние плавных температурных изменений, вызванных естественными причинами. Эти датчики являются наиболее быстрыми по скорости реагирования и устойчивыми в работе.

Линейные тепловые извещатели. Конструкция представляет собой четыре медных проводника с оболочками из специального материала с отрицательным температурным коэффициентом. Проводники упакованы в общий кожух так, что плотно соприкасаются своими оболочками. Провода соединяются в конце линии попарно между собой, образуя две петли, соприкасающиеся оболочками. Принцип действия: при увеличении температуры оболочки изменяют свое сопротивление, изменяя также общее сопротивление между петлями, которое и измеряется специальным блоком обработки результатов. По величине этого сопротивления и принимается решение о наличии возгорания. Чем больше длина кабеля (до 1,5 км), тем выше чувствительность прибора.

Дымовые извещатели предназначены для обнаружения наличия заданной концентрации частиц дыма в воздухе. Состав частиц дыма может быть различным. Поэтому по принципу действия дымовые извещатели подразделяются на два основных типа – оптоэлектронные и ионизационные.

Ионизационный дымовой извещатель. Поток радиоактивных частиц (обычно применяется америций-241) поступает в две отдельные камеры. При попадании частиц дыма (цвет дыма не важен) в измерительную (внешнюю) камеру происходит уменьшение тока, протекающего через нее, поскольку при этом происходит уменьшение длины пробега ?-частиц и увеличение рекомбинации ионов. Для обработки используется разность между токами в измерительной и контрольной камерах. Ионизационные извещатели не наносят вреда здоровью людей (источник радиоактивного излучения порядка 0,9 мкКи). Эти датчики дают реальную пожарную защиту во взрывоопасных зонах. Они также имеют рекордно низкий ток потребления. Недостатками являются сложность захоронения после окончания срока службы (не менее 5 лет) и уязвимость к изменениям влажности, давления, температуры, скорости движения воздуха.

Оптический дымовой извещатель. Измерительная камера этого устройства содержит оптоэлектронную пару. В качестве задающего элемента используется светодиод или лазер (аспирационный датчик). Излучение задающего элемента инфракрасного спектра в обычных условиях не попадает на фотоприемник. При попадании частиц дыма в оптическую камеру происходит рассеивание излучения от светодиода. Вследствие оптического эффекта рассеивания инфракрасного излучения на частицах дыма на фотоприемник попадает свет, обеспечивая получение электрического сигнала. Чем больше концентрация рассеивающих частиц дыма в воздухе, тем выше уровень сигнала. Для правильной работы оптического извещателя очень важной является конструкции оптической камеры.

Сравнительная характеристика ионизационных и оптических типов извещателей приведена в табл. 3.

Таблица 3

Сравнение эффективности способов обнаружения дыма

Лазерный извещатель обеспечивает обнаружение задымления на уровнях удельной оптической плотности примерно в 100 раз меньших, чем современные светодиодные датчики. Существуют более дорогие системы с принудительным всасыванием воздуха. Для поддержания чувствительности и недопущения ложного срабатывания оба типа извещателей (ионизационный или фотоэлектрический) требуют периодической очистки.

Дымовые линейные извещатели незаменимы в помещениях с высокими потолками и большими площадями. Они широко используются в системах пожарной сигнализации, так как появляется возможность фиксировать пожароопасную ситуацию на сверхранних этапах. Простота монтажа, настройки и эксплуатации современных линейных датчиков позволяют им конкурировать по цене с точечными извещателями даже в помещениях средних размеров.

Комбинированный дымовой пожарный извещатель (в одном корпусе собраны ионизационный и оптический типы извещателей) работает по двум углам отражения света, что позволяет измерять и анализировать соотношение характеристик прямого и обратного рассеяния света, определяя типы дыма и снижая количество ложных тревог. Это осуществляется за счет использования двухугольной технологии рассеяния света. Известно, что отношение прямого рассеянного света к обратному для темного дыма (сажи) больше, чем для светлых типов дыма (тлеющая древесина), и еще выше для сухих веществ (цементная пыль).

Следует отметить, что наиболее эффективным является извещатель, сочетающий в себе фотоэлектрические и тепловые чувствительные элементы. Сегодня производятся итрехмерные комбинированные извещатели, в них соединены дымовой оптический, дымовой ионизационный и тепловой принцип обнаружения. На практике применяются довольно редко.

Извещатели пламени. Открытый огонь имеет характерное излучение и в ультрафиолетовой, и в инфракрасной частях спектра. Соответственно, выпускаются два типа устройств:

ультрафиолетовые – высоковольтный газоразрядный индикатор постоянно контролирует мощность излучения в ультрафиолетовом диапазоне. При появлении открытого огня сильно повышается интенсивность разрядов между электродами индикатора и выдается тревожный сигнал. Подобный датчик может проконтролировать площадь до 200 м2 при высоте установки до 20 м. Инерционность срабатывания не превышает 5 с;

инфракрасные – с помощью ИК-чувствительного элемента и оптической фокусирующей системы регистрируют характерные всплески ИК-излучения при появлении возгорания. Этот прибор позволяет определять в течение 3 с наличие пламени размером от 10 см на расстоянии до 20 м при угле обзора 90°.

Сейчас появились датчики нового класса – аналоговые извещатели с внешней адресацией. Датчики являются аналоговыми, но адресуются шлейфом сигнализации, в котором они установлены. Датчик производит самотестирование всех своих узлов, проверяет запыленность дымовой камеры, передает результаты тестирования на приемно-контрольный прибор. Компенсация запыленности дымовой камеры позволяет увеличить время работы извещателя до очередного обслуживания, самотестирование исключает ложные срабатывания. Такие извещатели сохраняют все преимущества адресно-аналоговых извещателей, имеют низкую стоимость и способны работать с недорогими неадресными ПКП. При постановке в шлейф сигнализации нескольких извещателей, каждый из которых будет установлен в помещении один, необходимо в общем коридоре установить устройства выносной оптической индикации.

Критерием эффективности работы аппаратуры ОПС является сведение к минимуму числа ошибок и ложных срабатываний. Считается отличным результатом работы наличие одной ложной тревоги с одной зоны в месяц. Частота ложных срабатываний является основной характеристикой, по которой можно судить о помехоустойчивости извещателя.Помехоустойчивость – это показатель качества датчика, характеризующий его способность стабильно работать в различных условиях.

Управление системой охранно-пожарной сигнализации осуществляются с приемно-контрольного прибора (концентратора). Состав и характеристика этой аппаратуры зависят от важности объекта, сложности и разветвления системы сигнализации. В простейшем случае контроль за работой ОПС состоит из включения и выключения датчиков, фиксации сигналов тревоги. В сложных, разветвленных системах сигнализации контроль и управление осуществляются с помощью компьютеров.

Современные системы охранной сигнализации основаны на применении микропроцессорных контрольных панелей, связанных со станцией наблюдения по проводным линиям или радиоканалу. В системе может быть несколько сотен охранных зон, для облегчения управления зоны сгруппированы по разделам. Это позволяет ставить и снимать с охраны не только каждый датчик в отдельности, но и сразу этаж, здание и т. д. Обычно раздел отражает некоторую логическую часть объекта, например, комнату или группу комнат, объединенную некоторым существенным логическим признаком. Приемно-контрольные приборы позволяют осуществлять: управление и контроль за состоянием как всей системы ОПС, так и каждого датчика (включен-выключен, тревога, выход из строя, сбой на канале связи, попытки вскрытия датчиков или канала связи); анализ сигналов тревоги от различных типов датчиков; проверку работоспособности всех узлов системы; запись сигналов тревоги; взаимодействие работы сигнализации с другими техническими средствами; интеграцию с другими системами защиты (охранным телевидением, охранным освещением, системой пожаротушения и т. п.). Характеристики неадресных, адресных и адресно-аналоговых систем пожарной сигнализации приведены в табл. 4.

Таблица 4

Характеристики неадресных, адресных и адресно-аналоговых систем пожарной сигнализации