Научный журнал
Научное обозрение. Педагогические науки
ISSN 2500-3402
ПИ №ФС77-57475

О МОДЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ СПЛИТ-СИСТЕМ ДЛЯ ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТЫ КВАРТИР МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Сухова Я.В. 1 Белозеров В.В. 1
1 Донской государственный технический университет
В статье представлено развитие методологии «интеллектуализации» бытовых электроприборов, сплит-систем в частности, на предмет диагностики опасных факторов пожара и взрыва от утечек бытового газа в многоквартирных жилых зданиях и индивидуальных домах. На примере анализа достоинств и недостатков разработанной ранее модели сплит-системы-пожарного извещателя, в котором установлены модули термоэлектронной защиты, дымовой и газовый датчики, обнаруживающие опасные факторы пожара и утечку бытового газа, доказывается необходимость применения мульти сплит-систем с двумя или тремя внутренними блоками, один из которых в обязательном порядке устанавливается в кухне и комплексируется с газовым счетчиком, имеющим электромагнитный клапан перекрытия подачи бытового газа, а также с термомагнитным сепаратором воздуха, который при включении, «высасывает» и выводит наружу кислород, обеспечивая предотвращение взрыва или распространения пожара, формируя звуковой сигнал тревоги и SMS-вызов соответствующей аварийной службы. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности применения модифицированным таким образом мульти сплит-систем, не только для вентиляции и кондиционирования в квартирах многоэтажных зданий и в индивидуальных жилых домах, но и для их пожаровзрывозащиты.
сплит-система
термомагнитный сепаратор воздуха
опасные факторы пожара и взрыва
газоразделение
газовый счетчик
электромагнитный клапан
1. Кулягин И.А. Модель интеллектуализации сплит-систем для обеспечения пожарной безопасности // Международный студенческий научный вестник – 2017. – № 5–1. – С. 120–122.
2. Кулягин И.А., Белозеров В.В. Автоматизация пожаровзрывозащиты жилого сектора с помощью сплит-систем // Электроника и электротехника. – 2018. – № 3. – С. 59–65. DOI: 10.7256/2453–8884.2018.3.27744.
3. Кулягин И.А. Интеллектуализация безопасности электротехнических установок (на примере сплит-систем) // Электроника и электротехника. – 2018. – № 1ю – С. 19–26; DOI: 10.7256/2453–8884.2018.1.25832.
4. Богуславский Е.И., Белозеров В.В., Богуславский Н.Е. Прогнозирование, оценка и анализ пожарной безопасности / под ред. проф. Богуславского Е.И., рек. УМО Минобразования РФ для строительных ВУЗов. – Ростов н/Д: РГСУ, 2004.-151с.
5. Азаров А.Д., Бадалян Л.Х., Баранов П.П., Белозеров В.В., Белозеров В.В., Гапонов В.Л., Денисенко П.Ф., Загускин С.Л., Рейзенкинд Я.А., Пащинская В.В., Строкань Г.П. Модель адаптивной системы безопасности дорожного движения: отчет о НИР № ТОО-13.0–2500 и ТОО-13.0–2501 от 02.02.2000 (Министерство образования и науки РФ). – 255 с.
6. Белозеров В.В., Бушкова Е.С., Денисенко П.Ф., Кравченко А.Н., Лыженков В.Н., Пащинская В.В. Модель сепарации и подавления токсичности автотранспортных средств //Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды. – 2001. – № 5. – С.104–107.
7. Белозеров В.В., Босый С.И. и др. Способ термомагнитной сепарации воздуха и устройство для его осуществления: Патент на изобретение RUS 2428242 12.10.2006.

Сегодня практически в каждом жилом доме или квартире (рис. 1) используются сплит-системы, которые создают комфортную среду в помещениях, где установлен внутренний блок.

suhov-1.tif suhov-2.tif

Рис. 1. Сплит-системы в многоэтажном жилом здании и в индивидуальном доме

Как следует из проведенных ранее исследований [1–3], в ДГТУ была создана модель сплит-системы-пожарного извещателя (ССПИ) для индивидуальных домов и квартир многоэтажных жилых зданий, на основе технологии «интеллектуализации безопасности электроприборов» [4,5], путем доработки сплит-системы, которая включала в себя защиту самого прибора от пожароопасных отказов с помощью модулей термоэлектронной защиты, а также установку автономного дымового извещателя пожарного (ДИП) с GSM-модемом во внутреннем блоке ССПИ (рис. 1), т.е. «превращения» его в аспирационный пожарный извещатель, который обеспечивает раннее обнаружение пожара и передает сигнал в пожарную часть, резко сокращая социально-экономические потери от пожаров [6].

Было доказано (табл. 1, 2), что в этом случае при небольшом снижении эксплуатационного ресурса, пожаробезопасный ресурс увеличивается на порядок, что делает его соизмеримым с техническим ресурсом сплит-системы [1, 3].

 

Таблица 1

Эксплуатационный и пожаробезопасный ресурс внутреннего блока с защитой

Наименование изделия, блока, класса и типа

Ср. значения в изделии

Ср. интенсивность в группе

Вероятность в группе

Т-ра воспл.

Рек. Нагр.

Выво-дов

Кол-во ЭРЭ

Отказов номин.

Отказов фактич.

Воспла-менения

Пож. опас. отказов

Кор. замык-я

Обрыва

Пробоя

Воспла-менения

Распр-я огна

Пожара ЭРЭ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1. Внутр. Блок, в т. ч.:

250.9

 

125

 

8,82Е-06

 

2,79Е-06

 

7,22Е-09

Диод

256,3

0,35

2

16

2,10Е-07

2,92Е-06

1,68Е-08

2,54Е-07

0,047

0,264

0,040

1,10Е-06

2,22Е-03

2,45Е-09

Резистор

253,0

0,55

2

58

4,50Е-08

1,08Е-06

1,87Е-09

2,92Е-08

0,027

0,192

0,000

1,123Е-07

2,56Е-04

3,14Е-11

транзистор

316,1

0,35

3

11

8,40Е-07

2,56Е-06

4,20Е-09

7,87Е-07

0,077

0,227

0,230

2,76Е-07

6,88Е-03

1,90Е-09

конденсатор

224,3

0,60

2

33

5,20Е-08

7,06Е-07

4,57Е-09

1,45Е-07

0,130

0,000

0,075

3,00Е-07

1,27Е-03

3,80Е-10

Оптрон

256,3

0,35

2

4

2,10Е-07

7,30Е-07

4,20Е-09

6,35Е-08

0,047

0,264

0,040

2,75Е-07

5,56Е-04

1,53Е-10

Дроссель

316,1

0,80

8

1

1,00Е-06

2,48Е-07

2,27Е-09

1,98Е-07

0,500

0,100

0,300

1,49Е-07

1,70Е-03

2,59Е-10

микросхема

368,7

0,85

14

1

1,30Е08

1,92Е-08

5,56Е-09

1,13Е-08

0,370

0,240

0,220

3,64Е-08

9,94Е-05

3,62Е-12

вентилятор

306,5

0,80

2

1

2,25Е-06

5,51Е-07

8,08Е-09

4,41Е-07

0,500

0,100

0,300

5,30Е-07

3,86Е-03

2,04Е-09

Модуль МТ-2,вт.ч.:

   

12

 

8,57Е-07

 

2,04Е-05

 

2,24Е-09

– микросхемы

368,7

0,85

14

1

1,30Е-08

1,92Е-08

5,56Е-10

1,13Е-08

0,370

0,240

0,220

4,87Е-06

9,94Е-05

4,84Е-10

– тиристоры

507,8

0,35

3

1

5,00Е-07

1,18Е-07

3,36Е-10

1,02Е-08

0,047

0,264

0,040

2,95Е-05

8,97Е-05

2,64Е-10

– стабилитроны

256,3

0,35

2

1

2,10Е-07

1,82Е-07

1,05Е-09

1,59Е-08

0,047

0,264

0,040

9,20Е-05

1,39Е-04

1,28Е-09

– резисторы

253,0

0,55

2

5

4,50Е-08

9,34Е-08

1,61Е-10

2,52Е-09

0,027

0,192

0,000

1,41Е-05

2,21Е-05

3,12Е-11

– конденсаторы

224,3

0,60

2

2

5,20Е-08

2,18Е-08

1,41Е-10

4,48Е-09

0,130

0,000

0,075

1,24Е-05

3,92Е-05

4,86Е-11

– разьемы

358,2

0,65

4

1

1,00Е-06

1,90Е-07

5,20Е-10

1,81Е-08

0,095

0,000

0,000

4,56Е-07

1,58Е-04

7,22Е-11

– позистор

507,8

0,65

5

1

1,25Е-06

2,32Е-07

3,31Е-11

2,20Е-08

0,095

0,000

0,000

2,90Е-07

1,93Е-04

6,61Е-11

Провода

232,5

0,65

1

12

1,50Е-08

6,60Е-07

9,41Е-11

1,27Е-08

0,192

0,027

0,000

6,17Е-08

1,11Е-04

6,85Е-12

Монтажные соединения (пайки)

274,6

0,65

1

331

2,00Е-08

1,60Е-06

2,49Е-08

8,02Е-07

0,400

0,400

0,100

1,63Е-06

7,01Е-03

1,14Е-08

Всего по блоку:

 

149

 

1,13Е-05

 

2,49Е-05

 

2,09Е-08

Стандартное отклонение

         

8,7Е-07

             

2,7Е-09

Безотказность / пожарная устойчивость:

0,89843329

0,99999998

Технический / пожаро-безопасный ресурс, лет:

         

9,34

-:-

10,89

     

42,4

-:-

54,9

Таблица 2

Эксплуатационный и пожаробезопасный ресурс внешнего блока с защитой

Наименование изделия, блока, класса и типа

Ср. значения в изделии

Ср. интенсивность в группе

Вероятность в группе

Т-ра воспл.

Рек. Нагр.

Выво-дов

Кол-во ЭРЭ

Отказов номин.

Отказов фактич.

Воспла-мения

Пож. опас. отказов

Кор. замык.

Обрыва

Пробоя

Воспла-менения

Распр-я огня

Пожара ЭРЭ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1. Внешн. Блок, в т. ч.:

255,59

   

181

 

1,03Е-05

 

3,86Е-06

 

2,03Е-07

Резистор

253,0

0,55

2

86

4,50Е-08

1,61Е-06

2,77Е-09

4,34Е-08

0,027

0,192

0,000

2,57Е-07

3,80Е-04

9,78Е-11

Конденсатор

224,3

0,60

2

63

5,20Е-08

1,70Е-06

1,10Е-08

3,48Е-07

0,130

0,000

0,075

1,02Е-06

3,04Е-03

3,10Е-11

Транзистор

316,1

0,35

3

7

8,40Е-07

1,63Е-06

2,67Е-09

5,01Е-07

0,077

0,227

0,230

2,48Е-07

4,38Е-03

1,09Е-09

Диод

256,3

0,35

2

13

2,10Е-07

2,37Е-06

1,36Е-08

2,06Е-07

0,047

0,264

0,040

1,27Е-06

1,81Е-03

2,29Е-09

позистор

507,8

0,65

5

7

1,25Е-06

1,64Е-06

2,34Е-10

1,56Е-07

0,095

0,000

0,000

2,17Е-08

1,36Е-03

2,96Е-11

реле

507,8

0,65

5

1

1,25Е-06

2,73Е-07

3,89Е-11

2,59Е-08

0,095

0,000

0,000

3,61Е-09

2,27Е-04

8,21Е-13

оптрон

265,3

0,35

2

3

2,10Е-07

5,47Е-07

3,15Е-09

4,76Е-08

0,047

0,264

0,040

2,92Е-07

4,17Е-04

1,22Е-10

вентилятор

306,5

0,80

2

1

2,25Е-06

5,51Е-07

8,08Е-09

4,41Е-07

0,500

0,100

0,300

7,50Е-07

3,86Е-03

2,89Е-09

Модуль МТ-2,вт.ч.:

     

12

 

1,21Е-06

         

2,07Е-07

 

1,05Е-10

– транзисторы

316,1

0,35

3

2

8,40Е-07

4,66Е-07

7,64Е-10

1,43Е-07

0,077

0,227

0,230

7,09Е-08

1,25Е-03

8,89Е-11

– стабилитроны

256,3

0,35

2

1

2,10Е-07

1,82Е-07

1,05Е-09

1,59Е-08

0,047

0,264

0,040

9,74Е-08

1,39Е-04

1,36Е-11

– резисторы

253,0

0,55

2

7

4,50Е-08

1,31Е-07

2,26Е-10

3,53Е-09

0,027

0,192

0,000

2,09Е-08

3,09Е-05

6,48Е-13

– конденсаторы

224,3

0,60

2

1

5,20Е-08

1,09Е-08

7,06Е-11

2,24Е-09

0,130

0,000

0,075

6,56Е-09

1,96Е-05

1,29Е-13

– разъемы

358,2

0,65

4

1

1,00Е-06

1,90Е-07

5,20Е-11

1,81Е-08

0,095

0,000

0,000

4,83Е-09

1,58Е-04

7,64Е-13

– реле

507,8

0,65

5

1

1,25Е-06

2,34Е-07

6,39Е-11

2,22Е-08

0,095

0,000

0,000

5,93Е-09

1,95Е-04

1,15Е-12

Провода

232,5

0,65

1

7

1,50Е-08

3,85Е-08

5,49Е-10

7,39Е-09

0,192

0,027

0,000

5,09Е-08

6,48Е-05

3,30Е-12

Монтажные соединения (пайки)

274,6

0,65

1

405

2,00Е-08

3,59Е-06

1,33Е-07

1,79Е-06

0,400

0,400

0,100

1,24Е-05

1,56Е-02

1,93Е-07

Всего по блоку:

     

201

 

1,52Е-05

             

3,95Е-07

Стандартное отклонение

         

1,0Е-06

             

4,7Е-08

Безотказность / пожарная устойчивость:

0,86794895

0,99999956

Технический / пожаро-безопасный ресурс, лет:

         

7,06

-:-

8,06

     

2,26

-:-

2,87

Так для внутреннего блока было получено снижение технического ресурса до 10 лет, а увеличение пожаробезопасного – до 60 лет (табл.1).

Для внешнего блока технический ресурс уменьшился до 7 лет, а пожаробезопасный ресурс увеличился до 3 лет.

15 лет назад учеными Ростовского государственного университета, в рамках гранта по безопасности автотранспорта [5] был разработан метод термомагнитной сепарации воздуха [6] и на термомагнитный сепаратор воздуха (ТМСВ) был получен патент РФ на изобретение [7], на основе которых, модель ССПИ была дополнена [2] счетчиком на бытовой газ с электромагнитным клапаном, перекрывающим подачу бытового газа при его утечке (рис. 2), и ТМСВ (рис. 3).

suhov-3.tif

Рис. 2. Газовый счетчик и электромагнитным клапаном (а) и ТМСВ (б)

а б

suhov-4a.tif suhov-4b.tif

Рис. 3. Виток (а) и термомагнитный сепаратор воздуха в сборе (б)

Анализ модифицированной таким образом ССПИ [2] показал, что модель не выполняет в полном объеме пожаро-взрыво-защиту квартиры в многоквартирном жилом здании или индивидуальном жилом доме, по следующим причинам:

во-первых, одним внутренним блоком, который устанавливается в комнате, практически невозможно обнаружить опасные факторы пожара и взрыва (ОФПВ) при утечке бытового газа на кухне;

во-вторых, без отключения электроснабжения квартиры/индивидуального дома в момент обнаружения ОФПВ, невозможно гарантировать, что от искры в электроустановочных изделиях взрыв не произойдет;

в-третьих, расположенный в комнате внутренний блок, в котором установлен ТМСВ, не успеет понизить концентрацию кислорода во всех помещениях квартиры/индивидуального дома до уровня, при котором взрыв или распространения огня станет невозможным.

Для устранения указанных выше причин, принимая во внимание выпуск мульти сплит-систем с 2 и более блоками при одном – внешнем (рис. 4), модель ССПИ была доработана следующим образом.

Чтобы осуществить раннее обнаружение ОФПВ, один из внутренних блоков с ТМСВ и датчиками ОФПВ устанавливается на кухне, и в нем предусматривается симистор (триак), который отключает электроснабжение в квартире/индивидуальном доме, при обнаружении ОФПВ. А для того, чтобы все внутренние блоки продолжали работать при отключении электроэнергии, в каждый из них встраивается аккумулятор с соответствующим преобразователем, обеспечивающим работу внутреннего блока при пропадании электроэнергии, а также заряжающий его при её наличии.

Остальные внутренние блоки, располагающиеся в остальных жилых комнатах квартиры/индивидуального дома (рис. 4), модифицируются так же, как ССПИ по той же блок-схеме и алгоритмам работы (рис. 5).

Таким образом, «интеллектуализация» мульти сплит-системы позволяет создать надежную и автономную систему пожаровзрывозащиты квартиры в многоквартирном жилом здании или в индивидуальном жилом доме.

suhov-5.tif

Рис. 3. Мульти сплит-системы

suhov-6.tif

Рис. 4. Планировка квартиры/индивидуального дома с мульти ССПИ

suhov-7.tif

Рис. 5. Алгоритм работы внутреннего блока ССПИ


Библиографическая ссылка

Сухова Я.В., Белозеров В.В. О МОДЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ СПЛИТ-СИСТЕМ ДЛЯ ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТЫ КВАРТИР МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ И ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ // Научное обозрение. Педагогические науки. – 2019. – № 3-3. – С. 95-100;
URL: https://science-pedagogy.ru/ru/article/view?id=2018 (дата обращения: 20.08.2022).

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