Тепловые пожарные извещатели: виды и описание, принцип работы

2 Какие датчики обязательны к использованию в пожарной сигнализации?

Современные производители предлагают потребителям разнообразные типы пожарных датчиков, среди которых устройства дифференцируемые по типу передаваемого сигнала, а разница между ними заключается в способе организации контроля за передачей сигналов:

• Пороговые системы. Здесь устройство реагирует на две позиции. Это может быть норма или пожар. Сигнал передается только в тот момент, когда сложившаяся ситуация достигнет критической точки и будет обнаружено реальное возгорание. Система не определяет какой именно, из установленных в здании датчиков, сработал, обнаружив пламя. Несмотря на такой минус, используются довольно часто, благодаря низкой стоимости системы.
• Адресная или адресно-опросная сигнализация требует использования адресных пожарных извещателей. Для каждого установленного датчика существует свой контрольный прибор, определяющий не только пороговые состояния, но и функциональность элемента. С помощью адресного датчика можно точно определить место возникновения пожара.
• Адресно-аналоговые системы оснащены датчиками, оповещающими о ситуации на объекте в постоянном режиме. С их помощью оператор на пульте управления способен полностью контролировать малейшее изменение ситуации на подконтрольном объекте.

Обязательным является использование адресных извещателей, мгновенно реагирующих на возгорание и подающих сигнал с точным указанием на месторасположения очага пожара. Запрещена установка радиоизотопных устройств в помещениях детских дошкольных учреждений.

Адресно-аналоговая система пожарной сигнализации

Ошибки при подключении

Эффективность всей пожарной системы безопасности во многом зависит от правильного расположения и использования датчика. Монтаж линейных тепловых извещателей проводиться в соответствии с разработанной схемой. Все современные датчики произведены с учетом минимального потребления электроэнергии. Чтобы создать надежную противопожарную систему и избежать ложных сигналов, необходимо соблюдать ряд правил:

• монтаж извещателей не проводиться вблизи источников тепла;
• расстояние между кабелями устанавливается с учетом минимальной и максимальной величины площади, определяется проектирующей организацией;
• индикаторы тревоги подключаются параллельно извещателям;
• все контакты плотно прижимаются во избежание замыкания;
• подключение проводить последовательно с сохранением полярности.

Проверка каждого ПИ по отдельности и всей системы осуществляются при полном отключении электроэнергии. По окончанию срока службы утилизация извещателя не сопровождается применением специальных мер.

https://youtube.com/watch?v=ZyiXRp4r63w

5 Принцип работы оптических дымовых извещателей

Принцип работы базируется на рассеивании потока света при его прохождении через частицы дыма. Светодиод создает световой поток (используется инфракрасный диапазон), который улавливается приемником. Микропроцессор извещателя знает о параметрах светового потока и при их изменении срабатывает сигнал тревоги. В данном случае прибор может сработать не только от дыма, но от любого воздействия, которое изменит параметры светового потока (пыль, пар и т.д.). Либо улавливается отражение светового потока. Кроме того, могут по-разному реагировать на дым различного цвета. В свою очередь, оптические дымовые извещатели делятся на три типа: точечные, аспирационные и линейные.

5.1 Точечные

Самый распространенный тип, который можно встретить повсеместно. Принцип устройства точечного оптического излучателя прост: датчик и излучатель находятся в одном корпусе, соответственно, при попадании дыма в корпус, световой поток отражается (диффузное рассеивание) и датчик начинает улавливать инфракрасный свет. Подобные устройства распространены просто потому, что они компактны, дешевы и их очень легко устанавливать. Но у точечных оптических дымовых извещателей есть и недостатки.

Во-первых, они крайне плохо реагируют на черный дым, который очень хорошо поглощает инфракрасное излучение. То есть, ни о каком рассеивании (как в случае с белым или серым дымом) речи не идет. Во-вторых, они эффективно работают только в небольших зонах. Их можно использовать в небольших комнатах, но вот для помещений с большим объемом пространства и высокими потолками их эффективность находится под вопросом.

Последнее можно решить увеличением количества дымовых извещателей, но в этом случае теряется их главное преимущество: дешевизна. Подобные устройства имеет смысл использовать в квартирах, частных домах или небольших офисных помещениях.

5.2 Линейные

Оптико-электронные линейные дымовые извещатели состоят из двух компонентов: блок излучателя и блок приемника, которые расположены в одной геометрической оси и в прямой видимости. То есть, если говорить проще, здесь как раз и используется принцип, о котором мы писали выше: измеряются параметры светового потока. Либо излучатель и приемник расположены в одном блоке, но тогда будет необходим монтаж светоотражателя на противоположной стене.

Поскольку здесь речь идет об измерении ослабления светового потока, цвет дыма не принципиален, одинаково хорошо будет фиксироваться как черны, так и серый. Ключевой параметр – чувствительность сенсора, которую зачастую можно настраивать. Линейные дымовые извещатели отлично подходят для больших помещений, но у и них есть недостатки. В первую очередь это цена. Стоят они дороже, да и в монтаже более сложны.

В пыльных помещениях за ними нужно постоянно ухаживать, очищая сенсоры, в противном случае чувствительность линейного дымового извещателя будет падать, либо будут ложные срабатывания.

5.3 Аспирационные

Аспирационные дымовые извещатели однозначно превосходят два предыдущих типа, однако они очень дороги. Они производят забор воздуха и его последующий анализ, с помощью которого могут определить даже очень слабое задымление. Именно такие приборы используются в музеях, больницах, складах с дорогостоящим оборудованием и других объектах, где цена обеспечения пожарной безопасности не имеет значение, а на первое место выходит скорость. Есть отдельные модели взрывозащищенных аспирационных дымовых извещателей, а также приборы и с другими параметрами. Но, повторимся, используются они не везде.

В любом случае, это лучшее решение из всех оптико-электронных дымовых извещателей, конечно, если не считать цену. Именно из-за высокой стоимости подобные приборы не встречаются в обычных квартирах, домах или офисных помещениях.

Принцип работы, функции, технические характеристики

Под пожарной сигнализацией понимают разные средства и устройства, которые призваны для определения возгорания, сбора, обрабатывания полученной информации и выдачи сигналов на приборы оповещения и пожаротушения (если такая функция предусмотрена). В составе любой пожарной системы имеются датчики и регистраторы, которые анализируют происходящее. В случае обнаружения запаха дыма, превышения температуры, обнаружения возгорания, они передают информацию на приемно-контрольный блок. Он, в свою очередь, составляет и отправляет сигнал по информационным линиям на систему пожаротушения, оповещения, а также в соответствующие структуры.

Опросная система

Она работает по принципу получения информации с каждого датчика о его состоянии. В таком виде систем могут использоваться извещатели той же конструкции, как и в пороговой сигнализации. При этом стоимость всей конструкции можно уменьшить за счет использования меньшего числа сенсоров и соединительных шлейфов.

При этом в опросных системах существуют задержки в определении места возгорания. Они обусловлены тем, что есть временной интервал между опросами состояний датчиков. Также передается информация только о двух состояниях, из-за чего возрастает риск ложных срабатываний. Чтобы уменьшить их, применяются более современные датчики с большим количеством состояний.

Аналоговая система

Аналоговая система пожаротушения

Такая сигнализация включает в себя сложную конструкцию из аналоговых пожарных извещателей. Они могут представлять собой измерительные станции, которые позволяют непрерывно измерять и отправлять на пульт информацию, получаемую с сенсоров. Измерением занимаются датчики аналоговой системы пожарной сигнализации, за параметрами следит контроллер. В случае возникновения пожара концентрация веществ возрастает, и датчики это фиксируют.

Аналоговые пожарные извещатели стоят дороже, поэтому их монтаж оправдан в больших строениях или помещениях с повышенной ответственностью.

Применяемые датчики

Извещатели используются для фиксации первых признаков пожара. Также они отправляют полученные данные на пульт обработки и управления.

Датчики классифицируются по способу обнаружения признаков возгорания:

• Тепловые. Фиксируют превышение температуры выше нормы.
• Дымовые. Определяют возгорание по изменению плотности воздуха. Бывают дымовые адресные и неадресные датчики.
• Световые. Фиксируют изменение цветового спектра.
• Газовые. Определяют процент угарного газа по химическому составу.
• Комбинированные.

По конструктивным решениям изделия делят на лазерные, светодиодные инфракрасные.

Требования к шлейфам

Для создания шлейфов используются кабели, которые прокладываются в линии. Правила пожарной безопасности распространяются и на выбор проводников.

Основные требования, предъявляемые шлейфам:

• Соединение осуществляется кольцевым способом. Позволяет вовремя найти место разрыва или повреждения кабелей и устранить неполадку.
• Кабели должны производиться из медной многожильной проволоки с сечением не менее 0,5 кв. мм. При использовании проводов с меньшей площадью поперечного сечения будут образовываться помехи, мешающие передаче сигнала. Также недопустимо применение алюминиевых проводов, так как они являются менее прочными.
• Наличие экранирования и покрытия негорючей оболочкой. Эти пункты не являются обязательными, но они позволяют увеличить срок эксплуатации кабеля.

Всю информацию можно найти в маркировке кабелей.

Блоки управления

Блок управления пожарной системой

Все адресные пожарные извещатели собираются на базе готового центра управления. В России производством таких систем занимаются несколько известных фирм. К ним относятся марки «Рубеж» и «Болид». Блоки управления отличаются конструкцией, количеством и типом сенсоров, параметрами питания. При этом их основная задача не меняется – это обеспечение пожарной безопасности.

Виды извещателей

Их делят на виды по типу чувствительному элементу:

• контактные;
• оптические;
• механические;
• электронные.

По принципу действия и скорости срабатывания:

• максимальные – срабатывают, когда температура окружающей среды превышает установленное значение;
• дифференциальные – реагируют на скорость нарастания температуры выше предельной;
• максимально-дифференциальные – учитывают и превышение температурного порога, и скорость нарастания.

Также принята классификация тепловых извещателей по температуре срабатывания, см. в таблице. Это стандартное разделение, в котором указаны температура окружающей среды и ее пределы для нормы или срабатывания пожарных датчиков.

Температура срабатывания тепловых извещателей:

Класс извещателя	Температура среды, °С	Температура срабатывания, °С
Условно нормальная	Максимальная нормальная	Минимум	Максимум
A1	25	50	54	65
А2	25	50	54	70
A3*	35	60	64	76
B	40	65	69	85
C	55	80	84	100
D	70	95	99	115
E	85	110	114	130
F	100	125	129	145
G	115	140	144	160
Н*	Указывается в ТД на извещатели конкретных типов

* Классы А3 и H отсутствуют в стандартах ISO 7240 и EN 54-5

В жилых домах или небольших помещениях часто устанавливают одноразовые извещатели. В них чувствительный элемент перегорает и не подлежит замене. В остальных случаях они непригодны.

По измерительной зоне делятся на точечные, многоточечные и линейные устройства. Первые уместны для небольших зон контроля, а вторые предназначены, как правило, для цехов, складов и т.д. В многоточечных извещателях датчики размещают в шлейфы, которые распределяют по зонам согласно проекту пожарной сигнализации.

Линейные тепловые извещатели выполняются в виде термокабеля — кабеля небольшого сечения с нанесённым на него специальным покрытием. Под воздействием температуры изменяется сопротивление участка термокабеля, что и служит сигналом для предупреждения об опасности.

Таким образом, создаётся необходимая защита помещений в виде линейного контура, данный кабель прокладывается по потолку. Он удобен при большой загазованности помещений, при значительном содержании пыли в воздухе и повышенной пожароопасной обстановке.

Кумулятивные тепловые извещатели образуются, когда расстояние между точечными чувствительными элементами меньше радиуса их действия. Одновременное реагирование на тепловое воздействие значительно повышает эффективность устройств.

Установка

Существуют определенные правила по выбору места размещения и количества извещателей тепловых в системе пожарной сигнализации в конкретном помещении. Их устанавливают также и в комплексе с извещателями, определяющими другие факторы пожара.

Точечные извещатели тепловые размещают преимущественно под перекрытиями, но возможны и другие варианты, когда осуществить данное требование сложно по техническим причинам. Допускается их размещение на несущих конструкциях.

На стенах точечные извещатели устанавливают на расстоянии 0,5 м от угла и в отдалении от перекрытий. Также на место размещения извещателей влияют параметры защищаемого помещения – высота потолка, форма перекрытия. Все нестандартные ситуации, связанные с монтажом, требуют дополнительных расчетов по действующим нормам пожарной безопасности. Для всех устройств обеспечивают надежные крепления и устойчивость. На выбор места влияют и воздушные потоки от канализации.

Нельзя устанавливать точечный извещатель тепловой на расстоянии менее 0,5 метров от светильников и остальных предметов. Расположение таких устройств относительно друг друга зависит от данных в нормативных документах. Площадь защищаемой зоны извещателей также указана в таблицах и зависит от типа и конструктивных особенностей. Если устройства комбинированы, например тепловые и дымовые датчики находятся вместе, то их считают за одну единицу.

Допускается использование продукции, которая прошла испытания перед выпуском и имеет сертификат соответствия. Установленным требованиям в стандартах должен отвечать каждый извещатель пожарный тепловой. На нем производитель обязан указывать тип и класс, а в технической документации описывать подробные характеристики.

При установке нельзя пренебрегать данными из этих документов и увеличивать защищаемую зону. Также тепловые извещатели вне зависимости от принципа действия рассчитаны на конкретные климатические зоны, что учитывается при их изготовлении.

Описание и принцип работы теплового извещателя

Пожарные тепловые извещатели (далее ТПИ) начали выпускаться еще во времена СССР и основывались на принципе изменения свойств металлов под воздействием высоких температур.
Схема работы простая и надежная: электрическая цепь внутри корпуса замкнута через легкоплавкий припой, который при повышении температуры окружающей среды становился жидким, вследствие чего цепь обрывалась, и срабатывала сигнализация.

Единственный явный недостаток системы — это необходимость замены контактной группы на новую после каждого срабатывания.

Современные ТПИ используют, помимо старого принципа:

1. Газо-воздушные смеси, которые реагируют на изменение температуры.
2. Принцип магнитной индукции и изменения электрического сопротивления.
3. Комбинированные, где установлено сразу несколько систем реагирования на повышение температуры. Наиболее надежные и точные изделия.

Температура срабатывания подбирается под конкретные условия. Предельное значение — 250℃, что может использоваться на производствах с постоянно повышенной температурой в процессе работы.

Подсоединение датчиков к пожарно-охранным приборам своими руками

В первую очередь определите количество размещаемых датчиков исходя из площади пространства. Согласно правилам одно устройство способно обслуживать 80 кв. метров, если высота потолков не превышает 3.5 метров. В одном помещении должно располагаться не менее двух контроллеров.

Выше представлена схема подключения резистивных шлейфов с двумя датчиками. От элементов соответственно подключаются положительная и отрицательная линия к клеммам «+» и «-» на панели пожарно-охранного прибора. Количество и наименование входов зависит от модели сигнализационной системы.

Различия в тактике реагирования

Схема СПС подключения может различаться в зависимости от тактики реагирования. Различают четыре основных типа соединения противопожарного датчика:

С перезапросом на дымовых устройствах. После срабатывания одного из агрегатов в схеме питание со шлейфа будет снято для перезапуска на 3 секунды. Если при повторном подключении и анализе в течение 5 секунд механизм вновь среагирует, сформируется событие «Пожар».

Без перезапроса. В данном случае питание со шлейфа не снимается

При первой сработке создается запрос «Внимание», при второй — «Пожар». Если при тестовой проверке второй средство не срабатывает, сопротивление дополнительных резисторов можно снизить до 1.1 кОм.

Тепловой

В отличие от дымовых конструкций на тепловых приборах сообщение формируется в результате повышения температуры. При срабатывании первый измеритель создает сообщение «Внимание» и сразу приводит к событию «Пожар» на втором.

Ручной. Механизм ручного типа срабатывают при самостоятельном включении сигнала «Пожар» человеком.

Схема подключения ручных датчиков

Для подключения цепи ИПР к приемно-контрольному прибору используются оконечные резисторы номиналом 5 кОм. При нажатии кнопки на любом ручном извещаетеле резистор срабатывает. Компьютер воспринимает его активацию как знак тревоги и включает тревожный индикатор.

Порядок соединения проводов: от отрицательно заряженных клемм №3 к №4  датчиков последовательно проводится до крайнего устройства. От положительных выходов устанавливаются дополнительные резисторы на 2.5 кОм. Синий провод подводится к клемма «–» на приборе, красный — к «+».

Схема подключения автоматических датчиков

Подсоединение проводов на различных типах автоматических пожарных приборов — дымовых, тепловых — происходит по аналогичной схеме. Различия в датчиках имеются только в принципе работы.

Извещатели размещают в одну линию и подсоединяют к единому шлейфу. Для соединения используется два двухжильных негорючих кабеля: первый подводит питание, второй — отводится к контактам второго агрегата.

По аналогичному принципу необходимо последовательно подключить элементы к панели от +1- до +8-. В данном случае рекомендуется использовать резисторы с одинаковым номиналом 5 кОм на каждом датчике — на положительных проводах, отходящих от выходы №2. Цепь датчиков также проводится через отрицательные клеммы №3 и №4.

На последнем приборе параллельно цепи устанавливается оконечный резистор номиналов 10 кОм, который определяет целостность системы.

Назначение теплового извещателя

Тепловые пожарные извещатели или тепловые датчики предназначены для обнаружения в радиусе своего действия источников загорания и подачи сигнала тревоги на пульт управления. Принцип действия простейшей системы пожарного контроля можно представить, как электрическую цепь, разорванную контактами теплового реле.

При возникновении пожара, контакты под действием высокой температуры замыкаются и тем самым подают ток на пульт дежурного.

Нынешние системы с тепловыми извещателями заметно усложнились, но и фактор несрабатывания значительно снизился. Датчики всегда размещаются на потолке, над местами возможного возгорания, так как именно вверху концентрируется горячий воздух.

В отличие от дымовых устройств, где фактор срабатывания зависит от цвета дыма, его компонентов или чистоты воздуха в помещении, тепловые датчики всегда реагируют только на установленный порог температуры, начинающийся от 50

°

С и нетребовательны к уровню содержания пыли.

4 Предназначение датчиков в пожарной сигнализации

Датчики пожарной сигнализации являются ведущим компонентом системы противопожарной сигнализации. Это извещатели, реагирующие на самые первые признаки возгорания. Эти чувствительные устройства способны оповестить оператора о возникновении пожара или появлении задымления на определенном участке подконтрольной территории.

Устройство состоит из нескольких составляющих, а конкретно датчик – это элемент, созданный для реагирования на внешние изменения. Это может быть не только огонь, но и высокая температура, едкий дым или яркий свет. Любые датчики пожарной безопасности используют для обнаружения опасности и передачи сигнала.

Пороговая система автоматической сигнализации

Существует множество разновидностей этих элементов, среди которых:

1. адресные и безадресные (пороговые) устройства;
2. ручные и автоматические.

По своей сути датчик пожара – это пожарный сигнализатор, гарантирующий моментальное определение места расположения очага возгорания. Элемент высокоточный, надежный и функциональный. Именно противопожарные датчики способны реагировать на тепловое излучение, задымление, изменение температуры окружающей среды.

Пожарная сигнализация – система, используемая для обеспечения качественной защиты жилых и производственных объектов не только от огня, но и от дыма или угарного газа. Оповестить о возникновении опасности может только надежный и качественный извещатель, входящий в состав устройств защитной системы.

Важно при выборе устанавливаемого устройства обратить внимание на особенности приобретаемого прибора, его способность обнаруживать пламя или задымление в конкретном помещении, нюансы, связанные с монтажом и эксплуатацией. Немаловажна и стоимость элемента

10 Другие классификации

Противопожарные датчики делятся не только на виды, но и классифицируются по типу передаваемого сигнала на пульт управления сигнализацией. Они бывают однорежимными, двухрежимными, многорежимными и аналоговыми. Первый тип не используется и снят с разработки. Двухрежимные сенсоры могут сообщить о пожаре и послать сигнал об отсутствии возгораний на периметре.

Многорежимный тип формирует сигналы нескольких типов. Это позволяет не только отслеживать ситуацию во время возникновения и начала пожара, но и осуществлять анализ возможного появления очага возгорания. Аналоговые датчики реагируют на преодоление порога чувствительности. Они способны передавать информацию об изменении параметров температуры окружающей среды, задымленности и т. д.

Датчики классифицируются также по способу передачи информации и бывают следующими: проводными и беспроводными. В первом случае обмен информацией между устройствами осуществляется по кабельной продукции, а во втором — при помощи радиопередатчиков или беспроводного интернета.

Составляющие рабочей части извещателя

Таких частей всего две:

• микроконтроллер, обладающий памятью энергозависимой;
• система оптическая (камера дымовая).

Светодиоды и фотодиоды являются составляющими элементами оптической системы. Они располагаются во внутренней части камеры под маленьким углом. Фотоприемник полупроводникового типа являет собой прибор аналогового действия. На показатель его сопротивления оказывает влияние уровень освещенности. Адресно-аналоговые пожарные извещатели в режиме он-лайн посылают на приемно-контрольные приборы оптический показатель воздушной плотности. Фотодиодный элемент настолько чувствительный, что даже самое минимальное задымление будет зафиксировано.

Извещатель тепловой магнитный ИП-105

Рис. 5. Извещатель пожарный тепловой магнитный ИП-105-2/1 (ИТМ)

Извещатель пожарный тепловой магнитный ИП-105-2/1 (ИТМ) предназначен для работы в закрытых помещениях наземных объектов и рассчитан на непрерывную круглосуточную работу. Применяется в установках пожарной и охранно-пожарной сигнализации, воспринимающих сигнал о размыкании шлейфа сигнализации. Чувствительным элементом извещателя является геркон с закрепленной на нем магнитной системой, состоящей из постоянного магнита и никель-цинковых ферритов (рис. 5). При нормальных условиях геркон под действием продольного магнитного поля, образуемого постоянными магнитами и стабилизируемого ферритами, замкнут.

Сила притяжения пластин F_м определяется величиной магнитного потока Ф в зазоре разомкнутого магнитного контакта и площадью соприкосновения S_п.

$$\large F_м=\frac{Ф^2}{8ПS_п}$$

При повышении температуры окружающей среды до 70 °С магнитная проницаемость ферритов резко падает, что ведет к ослаблению магнитного поля и размыканию контактов.

Исчезновение магнитных свойств ферритов при достижении температуры в «точке Кюри» объясняется тем, что энергия теплового движения становится больше, чем энергия ориентирующего внутреннего молекулярного поля. Температурный коэффициент магнитной проницаемости В определяется по изменению проницаемости материала в зависимости от изменения его температуры по формуле

$$\large B=\frac{\mu_2-\mu_1}{\mu_1(t_2-t_1)}$$

где µ₁, µ₂ – магнитная проницаемость материала при температуре t₁, t₂.

Извещатель устанавливается в помещениях и на элементах конструкций, не имеющих собственного магнитного поля. Температура срабатывания извещателя 70 °С. Инерционность срабатывания до 120 с.

Эффективная инженерная разработка предложена фирмой «FITTICH — ECURITON» для защиты протяженных объектов и помещений с помощью тепловых пожарных извещателей линейного типа «TRANSAFE ADW511»(ИП-107 по российской классификации). Извещатель максимально-дифферен-циальный предназначен для использования во взрывоопасных зонах и помещениях с агрессивной средой.

«TRANSAFE ADW511» состоит из мембранного датчика давления с электронным блоком обработки сигнала, к которому подключена медная измерительная трубка, выполняющая роль термочувствительного элемента. Принцип действия основан на увеличении объема газа (воздуха) в чувствительном элементе (ЧЭ) – медной сенсорной трубке диаметром D = 4/5 мм (внутренний/наружный диаметр) и в герметичной пневмосистеме с последующим фиксированием увеличения давления датчиком контроля типа ADW511 с программным обеспечением. Чувствительный элемент (сенсорная трубка) имеет длину от 20 до 130 м. Для удобства монтажа и технического обслуживания системы пожарной сигнализации рекомендуется подвеска ЧЭ с использованием крепежных хомутов и скользящих скоб. Подключение извещателя осуществляется к приемному пульту серии BMZ 345 или «SecuriPro» («SECURITON»).

Система обнаружения очага пожара особенно эффективна на объектах с экстремальными условиями работы (загазованность, загрязненность, низкие или высокие температуры, взрывоопасность, химическая активность и т.д.). «TRANSAFE ADW511» можно успешно использовать также для защиты протяженных туннелей метро, кабельных каналах, складах ЛВЖ и химикатов.