Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ МИКРОСИСТЕМЫ ПОДАВЛЕНИЯ ПОЖАРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВРЕДА

Периков А.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Академия государственной противопожарной службы» МЧС России
Проведен анализ пожарной безопасности населения, проживающего в многоквартирных высотных зданиях, на основе которого предложено использовать электро-газо-счетчики-извещатели с блоком автоматической компенсации реактивной мощности, для подавления пожарно-электрического вреда и обнаружения опасных факторов пожара. Системный синтез позволил решить задачу обеспечения безопасности жильцов высотных зданий, путем подавления опасных факторов пожара с помощью атмосферного азота, сепарированного из воздуха мембранной установкой, размещаемой в подвале или на техническом этаже, с соответствующей разводкой полимерных труб и коммутацией их в каждой квартире с аспирационными системами электро-газо-счетчиков-извещателей. Показано, что внедрение предлагаемых решений, реализует микросистему противопожарной защиты многоквартирных высотных жилых домов, в которых достигается требуемая вероятность безопасности их жильцов, а также создает возможность автоматизированного учета потребляемых ресурсов управляющими компаниями и снабжающими организациями без дополнительных затрат на автоматизацию.
пожарная безопасность
электросчетчики-извещатели
компенсатор реактивной мощности
сепарация азота
мембранная установка
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. – 68 с.
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. Е.И. Богуславского. – Ростов н/Д: РГСУ, 2004. – 151 с.
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 / В.В. Белозеров, С.Н. Олейников и др. – М.: Изд-во «Перо», 2012. – 123 с.

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-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 – Ii и напряжения в сети – Ui) по формуле [5, 6]

pr1.wmf (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].

perik1.tif

Рис. 1. Блок КРМ

perik2.tif

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].

perik3.tif

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 наименьший ущерб при тушении пожаров наносит именно газообразный азот, который 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.

perik4.tif

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]:

pr2.wmf (2)

где n1 и n2 – числа молей компонентов соответственно, с молекулярными массами M2 и M1.

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

perik5a.tif

б

perik5b.tif

в

perik5c.tif

г

perik5d.tif

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].


Библиографическая ссылка

Периков А.В. МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ МИКРОСИСТЕМЫ ПОДАВЛЕНИЯ ПОЖАРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВРЕДА // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 3-3.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=18323 (дата обращения: 27.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074