Пожарный извещатель

Пожарный извещатель — это устройство, предназначенное для обнаружения признаков пожара (дыма, тепла, пламени, газов) и формирования сигнала о его возникновении. Является первичным элементом автоматической системы пожарной сигнализации (АПС). В зависимости от типа и конструкции, извещатель может либо генерировать электрический сигнал на приёмно-контрольный прибор, либо включать автономный звуковой оповещатель.

История

Первые механические системы обнаружения пожара появились в конце XIX века. В 1852 году американский изобретатель Уильям Чаннинг предложил первый электрический пожарный извещатель, основанный на расширении ртути при нагреве. В 1890 году Фрэнсис Роббинс Юэлл запатентовал тепловой извещатель с биметаллической пластиной.

Массовое внедрение пожарных извещателей началось в середине XX века. В 1941 году швейцарский физик Эрнст Майли разработал первый ионизационный дымовой извещатель, основанный на измерении тока в ионизационной камере. В 1960-х годах появились оптические дымовые извещатели, работающие на принципе рассеяния света на частицах дыма.

В СССР серийное производство пожарных извещателей началось в 1950-х годах. Первыми моделями были тепловые извещатели ДТЛ (дифференциальный тепловой легкоплавкий) и ДПС (дымовой пожарный сигнализатор). Современные адресно-аналоговые системы, позволяющие точно определять место возгорания, начали активно внедряться с 1990-х годов.

Классификация

Пожарные извещатели классифицируются по нескольким основным признакам: способу обнаружения, типу сигнала, способу подключения и конструктивному исполнению.

По способу обнаружения

• Тепловые — реагируют на повышение температуры окружающей среды. Делятся на:
• Максимальные — срабатывают при достижении пороговой температуры (обычно 54–70 °C).
• Дифференциальные — реагируют на скорость нарастания температуры (более 5–10 °C/мин).
• Максимально-дифференциальные — комбинируют оба принципа.
• Дымовые — обнаруживают продукты горения в воздухе. Подразделяются на:
• Оптические (фотоэлектрические) — используют рассеяние света на частицах дыма.
• Ионизационные — измеряют изменение ионизации воздуха в камере с радиоактивным источником (америций-241). В России постепенно вытесняются оптическими из-за требований радиационной безопасности.
• Аспирационные — принудительно засасывают воздух через систему трубок и анализируют его в чувствительном блоке.
• Пламени (световые) — реагируют на электромагнитное излучение открытого огня (ультрафиолетовый, инфракрасный или видимый диапазон). Применяются в помещениях с быстрым развитием пожара (склады горючих жидкостей, газовые объекты).
• Газовые — обнаруживают определённые газы, выделяющиеся при горении (угарный газ, углекислый газ, водород). Часто используются в комбинации с другими типами.
• Комбинированные — совмещают два или более принципа обнаружения (например, дымовой + тепловой).

По типу сигнала

• Пороговые (неадресные) — при срабатывании выдают бинарный сигнал «норма/пожар». Не позволяют определить точное место срабатывания.
• Адресные — имеют уникальный идентификатор и передают на приёмно-контрольный прибор свой адрес. Позволяют локализовать очаг возгорания с точностью до извещателя.
• Адресно-аналоговые — передают текущее значение контролируемого параметра (температура, задымлённость) в цифровом виде. Решение о тревоге принимает центральный прибор, что снижает количество ложных срабатываний.

По способу подключения

• Проводные — подключаются к шлейфу пожарной сигнализации с помощью кабеля.
• Беспроводные — используют радиоканал (например, стандарты Zigbee, LoRaWAN, собственные протоколы). Питаются от батарей или аккумуляторов. Применяются в местах, где прокладка кабеля затруднена.

По конструктивному исполнению

• Точечные — устанавливаются в определённой точке потолка или стены.
• Линейные — состоят из излучателя и приёмника, расположенных на одной оси. Дым или тепло, пересекающие луч, вызывают срабатывание. Применяются в помещениях с высокими потолками (ангары, склады).
• Многоточечные — имеют несколько чувствительных элементов, расположенных вдоль одного кабеля.

Устройство и принцип работы

Тепловой извещатель

Основные элементы: термочувствительный элемент (биметаллическая пластина, терморезистор, термопара), пороговое устройство (компаратор) и выходной каскад. При достижении пороговой температуры терморезистор меняет сопротивление, что вызывает срабатывание электронной схемы. В простых моделях (например, ДТЛ) используется легкоплавкий припой, который разрушается при нагреве, размыкая контакты.

Дымовой оптический извещатель

Состоит из светодиода (обычно инфракрасного), фотодиода и оптической камеры, защищённой от внешнего света. В нормальном режиме свет от светодиода не попадает на фотодиод. При появлении дыма частицы рассеивают свет, и часть его отражается на фотодиод, что вызывает срабатывание. Современные модели имеют алгоритмы компенсации запыления и защиты от насекомых.

Ионизационный извещатель

Внутри камеры находится источник альфа-излучения (америций-241), который ионизирует воздух. Между электродами протекает слабый ток. Частицы дыма поглощают ионы, уменьшая ток. Когда ток падает ниже порога, извещатель срабатывает. Из-за радиоактивного источника в России и странах ЕС такие извещатели выводятся из эксплуатации.

Применение

Пожарные извещатели являются обязательным элементом систем противопожарной защиты зданий и сооружений. Нормативные требования в России регламентируются Федеральным законом № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и сводами правил (СП 5.13130.2009, СП 3.13130.2009).

Области применения:

• Жилые здания (квартиры, частные дома) — автономные дымовые извещатели с звуковым оповещением.
• Общественные здания (школы, больницы, офисы) — адресные системы с выводом сигнала на пульт.
• Производственные объекты (заводы, склады) — тепловые и пламени извещатели, часто во взрывозащищённом исполнении.
• Транспорт (поезда, самолёты, суда) — специализированные извещатели, устойчивые к вибрациям и перепадам давления.

Нормативные требования в России

Согласно СП 5.13130.2009, выбор типа извещателя определяется категорией помещения по взрывопожарной и пожарной опасности, а также высотой потолка. Например:

• В помещениях высотой до 3,5 м допускается установка точечных дымовых извещателей на расстоянии не более 9 м друг от друга.
• В помещениях высотой более 12 м применяются линейные дымовые извещатели.
• В помещениях с возможностью быстрого развития пожара (категории А, Б) обязательна установка извещателей пламени.

Автономные пожарные извещатели (с собственной батареей и сиреной) с 2021 года обязательны к установке в квартирах многоквартирных домов в ряде регионов России (например, в Московской области, Татарстане). Федеральные требования постепенно расширяются.

Критика и ограничения

• Ложные срабатывания — наиболее частая проблема, особенно для оптических дымовых извещателей. Причинами могут быть пар, пыль, насекомые, табачный дым, кулинарные испарения.
• Зависимость от источника питания — у беспроводных извещателей батареи разряжаются, что требует регулярной замены. Проводные извещатели могут выходить из строя при обрыве шлейфа.
• Неэффективность при определённых условиях — тепловые извещатели медленно реагируют на тлеющие пожары; оптические извещатели плохо работают при горении спиртов и газов; ионизационные извещатели менее чувствительны к светлому дыму.
• Радиоактивная опасность — ионизационные извещатели содержат америций-241, что требует специальной утилизации. В России их производство сокращено, а в странах ЕС с 2015 года запрещена установка новых моделей.

Интересные факты

• Первый в мире автоматический пожарный извещатель был установлен в 1852 году в здании Бостонской пожарной службы (США).
• В России ежегодно устанавливается более 10 миллионов автономных дымовых извещателей, преимущественно в рамках региональных программ по снижению гибели людей на пожарах.
• В некоторых странах (например, в Великобритании) закон требует установки дымовых извещателей в каждом жилом помещении, включая арендуемое жильё.
• Аспирационные извещатели способны обнаружить пожар на стадии тления, когда дым ещё не виден невооружённым глазом — за 30–60 минут до возгорания.

Источники

• Федеральный закон от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
• СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования».
• ГОСТ Р 53325-2012 «Техника пожарная. Извещатели пожарные. Общие технические требования и методы испытаний».
• Учебное пособие «Пожарная автоматика» / Под ред. В. И. Голубева. — М.: Академия ГПС МЧС России, 2018.
• История пожарной сигнализации: материалы музея пожарной охраны (г. Москва).