Особенности расчета времени резервирования технических средств СОУЭ и времени эвакуации людей из помещений при пожаре
| 1. Основные требования Система оповещения и управления эвакуацией СОУЭ является наиважнейшей составляющей системы безопасности людей находящихся внутри здания. К техническим средствам СОУЭ предъявляются высокие требования:
Основные требования к бесперебойному питанию сводятся к следующему: СОУЭ должны функционировать в течение времени, необходимого для завершения эвакуации людей из здания, сооружения, строения. При пропадании питания СОУЭ должна функционировать в течение 24 часов в дежурном режиме плюс один час в режиме тревоги. Если в части проекта осуществляется расчет времени эвакуации, то в этом случае время резервирования в тревожном режиме должно составлять 1,3 времени эвакуации. Электропитание СОУЭ необходимо осуществлять совместно с резервным источником таким образом, чтобы система оставалась полностью работоспособной без выдачи ложных срабатываний в течение времени, необходимого для полной эвакуации людей в безопасное место. По степени надежности электропитания СОУЭ относится к потребителям первой категории, снабженным устройством автоматического ввода резерва (АВР), обеспечивается электроэнергией от двух независимых источников по двум линиям, проложенным по разным трассам. Независимо от наличия АВР СОУЭ нуждается в дополнительном резервировании на время ввода второго источника (срабатывания и переключения АВР).
2. Нормативные требования
3. Особенности использования АКБ в качестве средства резервирования СОУЭ Аккумуляторные батареи АКБ, широко применяются для резервирования технических средств СОУЭ. Наиболее распространенными являются герметичные свинцово-кислотные (SLA) перезаряжаемые не обслуживаемые аккумуляторы, рис.1.
Рис. 1 - Внешний вид АКБ, DJM 1245 К достоинству SLA аккумуляторов можно отнести эксплуатационную безопасность, относительно медленный саморазряд, возможность подзарядки, не критичность к условиям заряда. Недостатками являются большой вес, сокращение жизни батарей при глубоких разрядах и ухудшение эксплуатационных характеристик при нарушении температурного режима и перегрузке. Большинство СОУЭ питаются от напряжения 24В. Для их питания можно использовать пару АКБ (2х12В), соединенных последовательно. Одной из важных характеристик АКБ является емкость. Емкость определяет энергию аккумулятора и, как следствие, величину допустимой нагрузки. При длительной работе АКБ разряжается, что сопровождается падением напряжения на его выводах. Аккумулятор считается разряженным при достижении (конечного) напряжения, определяемого характеристиками. При работе с SLA АКБ нужно обратить внимание на следующие обстоятельства:
Для правильного определения величины нагрузки необходимо воспользоваться техническими характеристиками аккумулятора, рис. 2.
Рис. 2 - Разрядные характеристики АКБ, DJM 1245 Из разрядных характеристик можно проследить зависимость напряжения на клеммах АКБ от величины нагрузки и времени разряда (штрихпунктирная линия). Данное напряжение следует сопоставить с допустимым напряжением питания резервируемых средств. Из графика, рис. 2 видно:
Для мощных АКБ желательно использовать зарядное устройство с регулируемым уровнем заряда работающее как в режиме подзарядки, так и в буферном режиме. Зарядное устройство выбирается в зависимости от емкости и напряжения АКБ. Зарядный ток не должен превышать 10% от емкости АКБ: Jзар ≤ 0,1 C, где C – емкость АКБ, Ач.
4. Организация технических средств СОУЭ, обеспечивающая длительное резервирование Наиболее жестким с точки зрения существующих нормативов является требование по обеспечению резервного питания технических средств СОУЭ в течение дежурного режима. Для обеспечения данного требования технические средства СОУЭ необходимо разбить на 2 группы (Независимо от режима работы, резервированию подлежат только блоки, выполняющие функции СОУЭ):
На рис.3 представлена схема организации технических средств СОУЭ при резервировании от АКБ.
Рис. 3 - Организация технических средств СОУЭ при резервировании от АКБ Контроллер питания следит за напряжением на основном вводе и при его пропадании выдает команду на подключение блоков, работающих в дежурном режиме, к резервному вводу, к которому подключены АКБ и зарядное устройство. Под дежурным режимом будем понимать режим функционирования, в котором задействовано минимальное количество узлов системы (с минимальным энергопотреблением каждого узла) находящихся на дежурстве. Данные блоки (узлы) активируются от автоматической установки пожарной сигнализации АУПС и должны иметь возможность оперативного включения технических средств, отвечающих за тревожный режим. В дежурном режиме все крупные потребители, например, усилители должны находиться в режиме минимального потребления и оперативной готовности к включению в режиме тревоги. Тревожный режим активируется командным сигналом, поступающим от пожарной станции. В тревожном режиме задействуются все технические средства, необходимые для решения основной задачи (см. основные требования).
5. Расчет времени резервирования технических средств СОУЭ при работе с АКБ Расчет мощности АКБ Основными параметрами, необходимыми для расчета мощности, являются его емкость C и напряжение U на его отводах, определяемое параметрами и количеством АКБ. Емкость аккумулятора определяет максимальный ток I и, как следствие, величину нагрузки которую он сможет обеспечивать в течение требуемого времени. Емкость аккумулятора C измеряется в ампер-часах (Ач, при маленькой емкости – в миллиампер-часах (мАч)). и является произведением постоянного тока разряда аккумулятора на время разряда (в часах):
Энергия W накапливаемая в аккумуляторе, зависит как от его емкости (1), так и от напряжения U:
Аккумуляторные батареи строятся следующим образом. При параллельном соединении нескольких АКБ емкость аккумуляторной батареи C увеличивается пропорционально их количеству (пример последовательного соединения 2-х АКБ изображен на рис.1.). При последовательном соединении нескольких АКБ U на крайних отводах такой составной батареи также увеличивается пропорционально их количеству . Другими словами, при параллельном подключении АКБ суммарная мощность увеличивается за счет увеличения тока, при последовательном соединении, за счет увеличения напряжения. В составных батареях, используемых в блоках бесперебойного питания (UPS), используется последовательно параллельное подключение, рис.4.
Рис. 4 - Пример построения составной аккумуляторной батареи Мощность составной батареи складывается из мощностей каждого аккумулятора. Общая энергия батареи E_б, составленной из нескольких АКБ одинаковой мощности:
Расчет мощности, потребляемой техническими средствами СОУЭ По существующим нормативам при пропадании питания СОУЭ должна функционировать в течение 24ч дежурного времени и времени, необходимого до завершения эвакуации людей, в режиме тревоги. Для минимизации средней мощности потребления в течение всего периода технические средства СОУЭ разбиваются на две группы, мощности каждой из которых рассчитываются отдельно. Суммарная мощность потребления блоков, находящихся в дежурном режиме:
Суммарная мощность потребления блоков, находящихся в тревожном режиме:
Средняя мощность, потребляемая техническими средствами СОУЭ в течение дежурного Tд и тревожного Tтр времени:
Проверка расчета Допущение: Входные параметры АКБ можно брать непосредственно из технических характеристик, не опираясь на нагрузочные характеристики, так как последние ориентированы на активную нагрузку (например, электрический чайник). Запишем критерий (правильности) расчета времени резервирования технических средств СОУЭ, при резервировании от АКБ:
6. Пример расчета Воспользуемся результатами, полученными выше, и рассчитаем время резервирования СОУЭ, построенной на 2-х блоках: комбинированной системе ROXTON RA-8236 и блоке сообщений ROXTON VF-8160 (см. статью "Система оповещения Roxton 8000"). Схема включения данных устройств, обеспечивающая оптимальный режим работы, дана в Приложении 1. Входные данные для расчета Характеристики блока сообщений ROXTON VF-8160:
Характеристики комбинированной системы ROXTON RA-8236:
Расчет
Вывод: для резервирования данной системы необходимо выбрать пару АКБ емкостью не менее 21А.
7. Питание системы оповещения от источника бесперебойного питания На современном рынке присутствует большое разнообразие источников бесперебойного питания (ИБП). Производители, выдвигая на передний план те или иные преимущества, обычно скрывают недостатки своих брендов, поэтому для работы с СОУЭ желательно использовать ИБП, которые прошли надлежащую сертификацию. Основной характеристикой ИБП является полная мощность, измеряемая в ВА (Вольт-Амперах). Полную мощность не следует путать с активной мощностью или мощностью нагрузки, измеряемой в ваттах. Если производитель для своего ИБП не указывает мощность в ваттах, то для ее получения необходимо полную мощность умножить на коэффициент "0,7". Данный коэффициент называется коэффициентом мощности (Power Factor), равен отношению активной мощности к полной мощности (Вольт-Ампер) и определяет характер нагрузки (активная или реактивная (комплексная)). Длительную работу резервируемой системы при пропадании питания обеспечивают аккумуляторные батареи (АКБ), которые могут быть как встроенными, так и внешними. Большинство ИБП содержат встроенные АКБ, но для увеличения емкости могут предлагаться и дополнительные внешние АКБ, позволяющие увеличить время резервирования. При одновременной работе (комбинировании) внутренних и внешних АКБ необходимо удостовериться в том, что суммарная энергия (W) этих АКБ, не превысит возможности ИБП. На рис.5 изображен мощный ИБП со встроенными АКБ, предназначенный для установки в электротехнический шкаф.
Рис. 5 - Внешний вид стоечного блока бесперебойного питания JPX-3000 В современных ИБП встроенные зарядные устройства управляются процессором, который автоматически определяет, оптимизирует режим подзарядки, осуществляет полный контроль параметров, управляет внешней индикацией режимов. Программное управление позволяет дистанционно контролировать и управлять параметрами ИБП. К достоинствам ИБП по сравнению с АКБ можно отнести простоту монтажа, удобство в обслуживании и самое главное, большую безопасность. Для расчета мощности E, эффективно резервируемой ИБП, необходимо учитывать дополнительный коэффициент , учитывающий потери на инвертирование:
Приложение 1 Схема подключения блока сообщений ROXTON VF-8160 к комбинированной системе ROXTON RA-8236, обеспечивающая оптимальный режим работы в дежурном режиме
Рис. 6 - Схема подключения Особенность данного подключения заключается в том, что блок сообщений ROXTON VF-8160 в дежурном режиме полностью обесточен. В тревожном режиме он активируется от терминального усилителя RA-8236 и включается в работу. Такое включение позволяет за период дежурного времени сэкономить 24*12=288Вт.
Приложение 2 Схема включения блоков системы аварийного оповещения и музыкальной трансляции ITC-ESCORT, обеспечивающая длительное время резервирования. На рисунке ниже представлен фрагмент системы оповещения, реализованный на системе ITC-ESCORT. Система работает в 2-х режимах: режим тревожного оповещения и режим музыкальной трансляции. ИБП осуществляет резервирование по питанию только тех блоков, которые отвечают за дежурный и тревожный режим. Блоки, реализующие музыкальную трансляцию не резервируются.
Рис. 7 - Схема подключения Работа системы осуществляется следующим образом (на схеме сигналы управления и включения, обозначены пунктирными линиями). Управление 10-ю линиями громкоговорителей осуществляет автоматический селектор ITC ESCORT T-6212, к которому через селектор зон ITC ESCORT T-6202 подключены 2 независимых усилителя: ITC ESCORT T-120 – усилитель, работающий в режиме музыкальной трансляции, ITC ESCORT T-61500 – высокоприоритетный усилитель, работающий в тревожном режиме. Аварийный усилитель ITC ESCORT T-61500 запитан от отключаемых (управляемых) розеток распределителя питания ITC ESCORT T-6216. В дежурном режиме данные розетки обесточены. Автоматический селектор Т-6212, также как и аварийная панель ITC ESCORT T-6223A, отвечающая за включение тревожного сообщения находятся на дежурстве и должны быть подключены к статическим (не отключаемым) розеткам распределителя питания ITC ESCORT T-6216. При поступлении сигнала включения от системы пожарной сигнализации, на выходе автоматического селектора возникает контрольный сухой контакт, который активирует распределитель питания. На выходе отключаемых розеток возникает напряжение 220В, которое запитывает селектор зон ITC ESCORT T-6202 и усилитель ITC ESCORT T-61500. Блоки, отвечающие за музыкальную трансляцию – усилитель ITC ESCORT T-120 и CD-проигрыватель ITC ESCORT T-6221 не резервируются. Автор: Кочнов Олег Владимирович
Помимо расчета времени резервирования технических средств СОУЭ, необходимо учитывать время эвакуации людей при пожаре! 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯРекомендации предназначены для расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений различного назначения, в которых возникает пожар. Расчетные формулы получены с учетом следующих допущений:
Предлагаемая методика применима для расчета необходимого времени эвакуации при быстроразвивающихся пожарах в помещениях со средним за рассматриваемый период темпом увеличения температуры среды более 30 град·мин-1. Такие пожары характеризуются наличием пристенных циркуляционных струй и отсутствием четкой границы слоя дыма. Использование расчетных формул для пожаров с меньшим темпом роста температуры приведет к занижению величины необходимого времени эвакуации, т.е. к увеличению запаса надежности при решении задачи. 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОГО ВРЕМЕНИ ЭВАКУАЦИИ ЛЮДЕЙ ИЗ ПОМЕЩЕНИЙ ПРИ ПОЖАРЕ2.1. Общий порядок расчета  где hотм - высота отметки зоны нахождения людей над полом помещения, м; δ - разность высот пола, равная нулю при горизонтальном его расположении, м.
Следует иметь в виду, что максимальной опасности при пожаре подвергаются люди, находящиеся на уровне более высокой отметки. Так, при определении необходимого времени эвакуации людей из партера зрительного зала с наклонным полом значение h для партера нужно вычислять, ориентируясь на удаленные от сцены (расположенные на наиболее высокой отметке) ряды кресел. Время возникновения опасных для человека ситуаций при пожаре в помещении зависит от вида горючих веществ и материалов и площади горения, которая, в свою очередь, обусловливается свойствами самих материалов, а также способом их укладки и разрешения. Каждая расчетная схема развития пожара в помещении характеризуется значениями двух параметров А и n, которые зависят от формы поверхности горения, характеристик горючих веществ и материалов и определяются следующим образом.  где ψ - удельная установившаяся массовая скорость выгорания жидкости, кг·м-2 с-1;
при горении жидкости с неустановившейся скоростью  , (1)где τст - время установления стационарного режима выгорания жидкости, с.
2. Для кругового распространения пламени по поверхности равномерно распределенного в горизонтальной плоскости горючего материала  , (2)где V - линейная скорость распространения пламени по поверхности горючего материала, м·с-1.
3. Для вертикальной или горизонтальной поверхности горения в виде прямоугольника, одна из сторон которого увеличивается в двух направлениях за счет распространения пламени (например, горизонтальное напряжение огня по занавесу после охвата его пламенем по всей высоте)  , (3)где b - перпендикулярный к направлению движения пламени размер зоны горения, м.
4. Для вертикальной поверхности горения, имеющей форму прямоугольника (горение занавеса, одиночных декораций, горючих отделочных или облицовочных материалов стен при воспламенении снизу до момента достижения пламенем верхнего края материала)  , (4)где VГ и VВ - средние значения горизонтальной и вертикальной скорости распространения пламени по поверхности материала, м·с-1.
5. Для поверхности горения, имеющей форму цилиндра (горение пакета декораций или тканей, размещенных с некоторым зазором)  где Q - низшая теплота сгорания материала, охваченного племенем (при рассматриваемой схеме), MДж·кг-1; V - свободный объем помещения, м³.
Затем рассчитывается параметр по формуле  .Далее определяется критическая продолжительность пожара для данной j-й схемы развития по каждому из опасных факторов:  ,где t0 - начальная температура в помещении, °С;
б) потере видимости  ,где α - коэффициент отражения (альбедо) предметов на путях эвакуации; Е - начальная освещенность путей эвакуации, лк; D - дымообразующая способность горящего материала, Нп·м²·кг-1;
в) пониженному содержанию кислорода  ,где LО2 - расход кислорода на сгорание 1 кг горящего материала, кг·кг-1
г) каждому из газообразных токсичных продуктов горения  ,где х - предельно допустимое содержание данного газа в атмосфере помещения, кг·м-3 (хСО2 = 0,11 кг·м-3; хСО = 1,16·10-3 кг·м-3; хHCl = 23·10-6 кг·м-3 / 3/.
Определяется критическая продолжительность пожара для данной расчетной схемы  ,где i = 1, 2, ... n - индекс токсичного продукта горения.
При отсутствии специальных требований значения α и Е принимаются равными соответственно 0,3 и 50 лк.  ,где кб - коэффициент безопасности, кб = 0,8.
Исходные данные для расчетов могут быть взяты из табл. 1- 4 приложения или из справочной литературы.  .Приведенная высота Н определяется, как отношение геометрического объема к площади горизонтальной проекции помещения  .Помещение содержит две рабочие зоны: партер и балкон. В соответствии с указаниями, приведенными в разделе (2.1.1), находим высоту каждой рабочей зоны для партера h = 3 + 1,7 - 0,5 - 3 = 3,2 м; Свободный объем помещения V = 5460 - 200 = 5260 м³. А = 0,667-0,0115-0,013-0,3 = 2,99·10-5 кг·с-3; n = 3.
3. Определяем tкр при α = 0,3, В = 351 кг. для балкона
 для партера
 .Последующие расчеты tкр проводим для каждой из рабочих зон.    (отрицательное число под знаком логарифма означает, что диоксид углерода в данном случае не представляет для человека опасность и в расчет не берется);  (оксид углерода также не опасен).    Значение z для партера меньше, чем для балкона. Следовательно, выделение токсичных продуктов горения не будет опасным для человека и в этой рабочей зоне. Тогда для партера tкр = {151,102,160} = 102 с. для балкона m = 2,99·10-5 (65)³ = 8,2 кг<50 кг; Следовательно, схема опасна для обеих рабочих зон. из партера tнб = 0,8·102 = 82 c = 1,4 мин; Пример 2. Определить необходимое время эвакуации людей из помещения подготовительного цеха льнокомбината, имеющего размеры 54×212×6 м. Горючий материал (лен) в количестве 1500 кг равномерно разложен на площади 230×18 м, еще 250 кг находятся на ленте транспортера шириной 2 м. Рабочая зона людей расположена на отметке 8 м. Начальные значения температуры и освещенности в помещении соответственно 20 °С и 60 лк. Н = 6 м; h = 1,8 + 1,7 + 0,5·0 = 3,5 м;
V = 0,8·(54 212 6) = 54950 м³. 2. Выбираем расчетные схемы развития пожара. Поскольку возможно загорание как складируемого, так и транспортируемого льна, таких схем будет две. Для первой из них по формуле (2) находим A1 = 1,05·0,0213·(0,05)² = 5,59·10-5 кг·с-2; n = 3,
значения ψ и V взяты из приложения. А2 = 0,0213·0,05·2 = 2,13·10-3 кг·с-2; n = 2.
3. Проводим расчет tкр1 и tкр2 согласно рекомендациям, содержащимся в разделе 2.1.3. Принимаем α = 0,3. Остальные исходные данные берем из условия задачи, а также из приложения, учитывая, что при горении льна наиболее опасными токсичными продуктами горения являются оксид и диоксид углерода.
Для того чтобы скачать "методику расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре" нажмите на ссылку: скачать методику расчета необходимого времени эвакуации людей из помещений при пожаре
В статье приведено определение наступления опасных факторов пожара (ОФП), или время блокирования путей эвакуации. Если время наступления ОФП менее времени эвакуации применяют технические средства (например систему оповещения), которые должны обеспечить эвакуацию людей. | |
|
| |
| Просмотров: 14815 | | |
; потере видимости в дыму 
; токсичным газам 
; пониженному содержанию кислорода 
. Полученные значения сравниваются между собой и из них выбирается минимальное, которое и является критической продолжительностью пожара no j-й расчетной схеме.
, материала mj и сравнивается c общим количеством данного материала Мj, которое может быть охвачено пожаром по рассматриваемой схеме. Расчетные схемы, при которых mj>Мj, исключаются из дальнейшего анализа. Из оставшихся расчетных схем выбирается наиболее опасная схема развития пожара, при которой критическая продолжительность пожара минимальна.
.
.
= 65 с.