Рус Eng За 365 дней одобрено статей: 1897,   статей на доработке: 302 отклонено статей: 805 
Библиотека
Статьи и журналы | Тарифы | Оплата | Ваш профиль

Вернуться к содержанию

Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем)
Кулягин Иван Александрович

аспирант, Донской государственный технический университет

344000, Россия, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Kulyagin Ivan Aleksandrovich

Donskoy State Technical University, graduate student

344000, Russia, Rostovskaya oblast', g. Rostov-Na-Donu, ul. Pl. Gagarina, 1

bacsan@list.ru

Аннотация.

Предметом исследования явились электротехнические установки, в частности, сплит-системы, которые устанавливаются в индивидуальных жилых домах и многоэтажных зданиях, для создания комфортных условий в помещениях. Результаты исследования подтвердили факт их высокой пожарной опасности и необходимость доработки, для обеспечения их пожарной опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.004 (не более 10-6). Показано, что решить поставленную задачу можно с помощью модулей термоэлектронной защиты внутреннего и внешнего блока. При проведении исследований и доработке внутреннего и внешнего блоков сплит-системы использована методология "интеллектуализации безопасности" электротехнического оборудования. Модель разработана на основе технологии «интеллектуализации безопасности». Она включает в себя защиту самого прибора от возгорания с помощью модулей термоэлектронной защиты, а также установку автономного дымового пожарного извещателя с GSM-модемом, как средства обнаружения опасных факторов пожара и передачи сигнала в пожарную часть.

Ключевые слова: сплит-система, модуль термоэлектронной защиты, автономный пожарный извещатель, интеллектуализация безопасности, электротехнические установки, бытовые электроприборы, технический ресурс, пожаробезопасный ресурс, вероятность пожара, безопасность

DOI:

10.7256/2453-8884.2018.1.25832

Дата направления в редакцию:

25-03-2018


Дата рецензирования:

25-03-2018


Дата публикации:

28-03-2018


Abstract.

The subject of the research is electrical equipment, in particular split systems installed in residential buildings and apartment complexes for creating comfort temperature conditions.  The results of the research confirmed the high fire hazard posed by these systems and the necessity of improvement in order to conform to GOST 12.1.004 fire safety specification. The research shows that this objective could be achieved by installing thermionic protection modules for internal and external blocks. The methodology of "safety intellectualization” was used in the course of the research and improvement of internal and external blocks of the split-system. The model is developed on the basis of technology of "safety intellectualization". It includes  includes protection of the device against ignition by means of modules of thermionic protection and also installation of the independent smoke fire announcer with the GSM modem as means of identifying the dangerous factors of fire hazards and signaling the fire department.

Keywords:

technical resource, electrical household devices, electrotechnical equipment, intellectualization of safety, independent fire announcer, module of thermionic protection, split system, fireproof resource, probability of the fire, safety

Введение. Не требует особых доказательств, что никакие юридические законы, технические требования и правила не могут предвосхитить ежеминутно изменяющуюся опасность техносферы (пожарную, электрическую, механическую и т.д.) и окружающей нас среды (геосферы, биосферы, атмосферы и т.д.). Только мониторинг, т.е. применение технических и программных средств, следящих и своевременно предупреждающих об увеличении опасности выше допустимого уровня, могут изменить существующую мировую тенденцию роста аварий, пожаров и других чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также потерь от них.

Статистистические исследования причин возникновения пожаров в жилых зданиях на Юге России показал (рис.1), что от бытовых приборов происходит 71,17% пожаров, в т.ч. более половины по электротехническим причинам [1]:

- от электроустановочных изделий – 16,32%;

- от электроприборов – 21,76% (осветительные и нагревательные – 4,1%, телевизоры - 2,33%, холодильники – 0,58% и т.д.).

При этом около половины мест возникновения пожаров находится внутри объектов (рис. 2):

24,98% пожаров возникает в основных помещениях;

7,2% - в туалетах и кухнях;

6,22% - на чердаках и крышах;

4,97% - на верандах и балконах;

2,96% - в подвалах;

1,8% - в корридорах.

1

Рис. 1 - Причины пожаров

2

Рис. 2 - Места возникновения пожаров

Следовательно, если «превратить» бытовые электроприборы (телевизоры, холодильники, кондиционеры и т.д.) в автономные пожарные извещатели, то появляется возможность своевременно обнаружить 38,08% пожаров, а следовательно и сократить 24,98% ущерба от пожаров, где такие приборы установлены [2].

Разработки технологий «интеллектуализации безопасности» бытовых электроприборов были начаты 15 лет назад (для холодильников, телевизоров, электросчетчиков и т.д.), путем установки в них дымовых пожарных извещателей и модулей термоэлектронной защиты, которые обеспечивали пожарную безопасность самих электроприборов и оповещение по радиоканалу пожарной службы в случае пожара в помещении, где они установлены [2-5].

В настоящее время сплит-системы есть практически в каждом индивидуальном доме или квартире (рис.3) и сегодня без них трудно представить комфортное жилье.

Рис.3 – Наружные блоки сплит-систем на доме и здании

Существенным при этом является тот факт, что в сплит-системах реализован режим «прокачивания через себя» воздуха из помещения, где он установлен, как это делают самые быстродействующие аспирационные пожарные извещатели [1,6].

Это позволяет не устанавливать дополнительного оборудования для вентиляции и трубопроводы, а «добавить», например, дымовой пожарный извещатель и использовать существующий «интеллект управления», дополнив его соответствующими модулями [7].

Модель сплит-системы-пожарного извещателя

Для построения модели была исследована сплит-система фирмы Samsung RAC - AQV 09 12 VBCN, которая состоит [6,7]:

- из внешнего блока, устанавливаемого на специальных кронштейнах снаружи индивидуальных домов или квартир в многоэтажных зданиях (рис.3,4);

- из внутреннего блока, устанавливаемого на стене в кондиционируемом помещении (рис.4);

- из переносного пульта управления, оснащаемого автономной батарейкой, осуществляющего управление внутренним блоком с помощью инфракрасного канала (ИК-приемник во внутреннем блоке, ИК-передатчик в пульте управления).

Описание: Картинки по запросу схема сплит системы

Рис. 4 - Структурная схема сплит-системы.

Рис. 5 - Схема электрическая сплит-системы

Исследование эксплуатационного и пожаробезопасного ресурсов пульта управления (рис. 6), внутреннего блока (рис. 7) и внешнего блока (рис. 8) показали, что безопасным является лишь пульт управления (вероятность пожара – 2,51·10-7).

Внутренний блок, имея технический ресурс почти 12 лет, пожароопасным становится на 55 день своей эксплуатации (вероятность пожара – 5,15·10-6), а внешний блок становится пожароопасным на 30 день эксплуатации, при техническом ресурсе – почти 11 лет.

tab1

Рис.6 – Скрин-шот расчета пульта управления

tab2

Рис.7 – Скрин-шот расчета внутреннего блока

tab3

Рис.8 – Скрин-шот расчета внешнего блока

Применив технологию «интеллектуализации безопасности» внутреннего (рис.9) и внешнего (10) блоков, путем установки модулей термоэлектронной защиты, которые отключают их от электросети при возникновении пожароопасного отказа, были получены следующие результаты.

tab4

Рис.9 – Скрин-шот расчета внутреннего блока с МТ-2

tab5

Рис.10 – Скрин-шот расчета внешнего блока с МТ-1

Из-за дополнительных электрорадиоэлементов технический ресурс внутреннего блока сократился до 10 лет, однако пожаробезопасный ресурс увеличился до 14 лет (вероятность пожара снизилась до 6,69·10-8), т.е. его пожарная безопасность превысила нормативную по ГОСТ 12.1.004 (1·10-6) почти в 70 раз.

Аналогичная ситуация с внешним блоком - технический ресурс сократился до почти до 10 лет, а пожаробезопасный ресурс увеличился до 7 лет (вероятность пожара снизилась до 1,62·10-7), т.е. его пожарная безопасность превысила нормативную в 16 раз.

Автономный дымовой пожарный извещатель с радиомодулем оповещения о пожаре, например с GSM-модемом, устанавливается во внутреннем блоке рядом с вентилятором (рис.4), который осуществляет засасывание воздуха из помещения. В этом случае алгоритм пожаровзрывозащиты помещения можно представить в виде следующих параллельных процессов [5-7]:

- процесс непрерывного теплового контроля «пожароопасных зон» внутреннего и внешнего блоков и отключение его их сети с помощью МТ 2 (тиристора) или МТ 1 (реле), если температура зон превысит допустимую, с выдачей звукового аварийного сигнала «пожароопасный отказ»;

- процесс прокачивания воздуха из помещения через внутренний блок сплит-системы, в которой установлен дымовой пожарный извещатель и, в случае обнаружения дыма, выдача прерывистого звукового сигнала «опасные факторы пожара» (ОФП);

- 3-х кратная верификация в течение 30 секунд концентрации ОФП и, если жильцами не принимаются меры по устранению ОФП, или в квартире никого нет, то происходит отключение сплит-системы от сети и передается сигнал по каналу GSM в пожарную часть.

Заключение

Предлагаемая «интеллектуализация безопасности» расширяет возможности сплит-систем, добавляя им функции предотвращения загорания внутреннего или внешнего блока, а также пожарной сигнализации помещения, в котором установлен внутренний блок.

Для создания благоприятных условия скорейшего внедрения этой инновационной технологии и продукции, целесообразно вернуться и восстановить первую редакцию ст., ст. 26 и 29 Федерального Закона «О пожарной безопасности», в которых указанные изделия освобождались бы от налога на добавленную стоимость и от налога на прибыль.

Библиография
1.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ //учеб. пособие для студентов, обучающихся по направлению "Строительство" / Е. И. Богуславский, В. В. Белозеров, Н. Е. Богуславский ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Рост. гос. строит. ун-т. Ростов н/Д, 2004.-151с.
2.
Белозеров В.В., Тетерин И.М., Топольский Н.Г. МОДУЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИБОРОВ //Технологии техносферной безопасности.-2005.-№ 4. С. 3.
3.
Кулягин И.А. МОДЕЛЬ ХОЛОДИЛЬНИКА-ИЗВЕЩАТЕЛЯ ПОЖАРОВЗРЫВООПАСНОСТИ //Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» URL: http://www.scienceforum.ru/2016/1963/23886
4.
Белозеров В.В., Филатьева Н.А., Белозеров В.В. ТЕЛЕВИЗОР-АВТОНОМНЫЙ ПОЖАРОВЗРЫВОИЗВЕЩАТЕЛЬ //В сборнике: Приоритетные задачи и стратегии развития технических наук сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции.-Тольятти: «Эвенсис», 2016, С. 69-73.
5.
Белозеров В.В., Олейников С.Н. РАДИОИЗВЕЩАТЕЛИ ТЕХНОСФЕРНОЙ ОПАСНОСТИ И ЕЁ НАВИГАЦИИ С ИНТЕРНЕТ-СИСТЕМОЙ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ //Фундаментальные исследования.-2013.-№ 10-13. С. 2843-2853.
6.
Кулягин И.А. МОДЕЛЬ ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИИ СПЛИТ СИСТЕМ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ //Международный студенческий научный вестник – 2017.-№ 5-1, с. 120-122. URL: http://www.eduherald.ru/pdf/2017/2017_5_1.pdf
7.
Кулягин И.А. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО И ПОЖАРОБЕЗОПАСНОГО РЕСУРСОВ СПЛИТ-СИСТЕМ С МОДУЛЕМ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ. // Материалы X Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» URL: http://www.scienceforum.ru/2018/3129/769
References (transliterated)
1.
PROGNOZIROVANIE, OTsENKA I ANALIZ POZhARNOI BEZOPASNOSTI //ucheb. posobie dlya studentov, obuchayushchikhsya po napravleniyu "Stroitel'stvo" / E. I. Boguslavskii, V. V. Belozerov, N. E. Boguslavskii ; M-vo obrazovaniya i nauki Ros. Federatsii, Rost. gos. stroit. un-t. Rostov n/D, 2004.-151s.
2.
Belozerov V.V., Teterin I.M., Topol'skii N.G. MODUL''NYE SISTEMY BEZOPASNOSTI ELEKTROPRIBOROV //Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti.-2005.-№ 4. S. 3.
3.
Kulyagin I.A. MODEL'' KhOLODIL''NIKA-IZVEShchATELYa POZhAROVZRYVOOPASNOSTI //Materialy VIII Mezhdunarodnoi studencheskoi elektronnoi nauchnoi konferentsii «Studencheskii nauchnyi forum» URL: http://www.scienceforum.ru/2016/1963/23886
4.
Belozerov V.V., Filat'eva N.A., Belozerov V.V. TELEVIZOR-AVTONOMNYI POZhAROVZRYVOIZVEShchATEL'' //V sbornike: Prioritetnye zadachi i strategii razvitiya tekhnicheskikh nauk sbornik nauchnykh trudov po itogam mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii.-Tol'yatti: «Evensis», 2016, S. 69-73.
5.
Belozerov V.V., Oleinikov S.N. RADIOIZVEShchATELI TEKhNOSFERNOI OPASNOSTI I EE NAVIGATsII S INTERNET-SISTEMOI IKh FUNKTsIONIROVANIYa //Fundamental'nye issledovaniya.-2013.-№ 10-13. S. 2843-2853.
6.
Kulyagin I.A. MODEL'' INTELLEKTUALIZATsII SPLIT SISTEM DLYa OBESPEChENIYa POZhARNOI BEZOPASNOSTI //Mezhdunarodnyi studencheskii nauchnyi vestnik – 2017.-№ 5-1, s. 120-122. URL: http://www.eduherald.ru/pdf/2017/2017_5_1.pdf
7.
Kulyagin I.A. ANALIZ EKSPLUATATsIONNOGO I POZhAROBEZOPASNOGO RESURSOV SPLIT-SISTEM S MODULEM TERMOELEKTRONNOI ZAShchITY. // Materialy X Mezhdunarodnoi studencheskoi elektronnoi nauchnoi konferentsii «Studencheskii nauchnyi forum» URL: http://www.scienceforum.ru/2018/3129/769