Способ формирования охранного пространства загазованного подвального помещения

 

Использование: изобретение может быть использовано в системах сигнализации загазованности подвалов жилых и общественных зданий для предотвращения взрывов. Цель: предотвращение образования взрывоопасной концентрации путем обеспечения промежутка времени, необходимого для прибытия аварийной службы. Сущность изобретения: датчики устанавливают линейно вдоль продольной оси помещения с удалением от потолка на 100 ^oC 200 мм таким образом, чтобы каждый контролировал минимальную площадь помещения, подсчитываемую аналитически. В том случае, если площадь помещения менее расчетной, то смежные помещения объединяют путем пробивки отверстия в перегородках под потолком. Положительный эффект: повышается надежность срабатывания сигнализации при обеспечении невзрывоопасных концентраций к моменту прибытия аварийной службы. 6 ил.

Изобретение относится к системам сигнализации загазованности и предназначено для контроля довзрывных концентраций природного газа в подвалах жилых и общественных зданий, имеющих вводы инженерных коммуникаций, пересекающих фундаменты, и расположенных вблизи подземных газопроводов.

Известен способ формирования охранного пространства загазованного помещения (Шаровар Ф.И. Устройства и системы пекарной сигнализации. М. Стройиздат, 1985, с.296-297), по которому монтируют извещатели на потолках помещений, в отсеках, образованных высокими стеллажами или штабелями, в каждом пролете, образованном перекрытием конструкции, выступающим боле чем на 90,6 м (балки, прогоны, ребра жесткости железобетонных плит и т.п.), а также в нишах стен и перекрытий.

Известно, что распространение газа в подвальных помещениях имеет свои особенности. Как правило, эти помещения имеют плохой воздухообмен (краткость воздухообмена, равную примерно 1 и ниже, что подтверждено обследованиями, проводимыми Институтом "ГипроНИИгаз" в г. Саратове в 53 различных общественных и жилых зданиях). Указанное обуславливает более быстрое создание очагов взрывоопасной атмосферы в подвалах даже при сравнительно небольших поступлениях (утечках) газа.

Условия осложняются такте тем, что при слабом воздухообмене происходит плохое перемешивание воздуха с поступающим газом. Поэтому имеет место более неравномерная концентрация газа по высоте помещения и природный газ, который по плотности почти в 2 раза легче воздуха, скапливается под потолком помещения, создавая тем в смеси с воздухом взрывоопасную концентрацию намного ранее, чем она могла бы возникнуть при равномерном ее распределении по всей высоте помещения.

Существующие до сих пор способы формирования охранного пространства загазованного помещения не в полной мере учитывают особенности подвальных помещений. В результате даже при избыточном числе датчиков не обеспечивается такое важное условие, как возможность прибытия аварийной службы на объект до создания на нем взрывоопасной атмосферы. Поэтому аварийная служба вынуждена работать не только в условиях загазованности, но и в условиях взрывоопасности, что значительно снижает эффективность системы сигнализации. Кроме того, каждый лишний датчик не только повышает стоимость всей системы, но и снижает ее надежность.

Технический результата заключается в обеспечении возможности предотвращения образования взрывоопасной концентрации.

Для этого в способе формирования охранного пространства загазованного подвального помещения, включающем установку датчиков на его потолочной зоне с удалением от потолка на 100-200 мм, с учетом времени, необходимого для прибытия аварийной службы, минимальная площадь контролируемого помещения каждым датчиком рассчитывается по формуле F_мин K ˙ q ˙ τ где F_мин минимальная площадь контролируемого помещения, м²; q величина утечки газа в помещении, м³/ч; τ- время, необходимое для ликвидации аварийной ситуации, мин; К коэффициент, лежащий в диапазоне 0,1-0,3 ч/м˙мин.

На фиг.1 изображена схема подвального помещения с размещением в нем датчиков и указанием площади помещения.

По данному способу установку датчиков производят следующим образом.

В подвальном помещении размещают датчики 1, причем под потолком в перегородках прорубают ниши 2 и 3, обеспечивающие контроль минимальной площади 4.

Экспериментальные исследования проводились в помещении площадью 32,5 м² размером 5,7 х 5,7 м и высотой 3 м. В помещении была выполнена хорошая герметизация дверного и оконных проемов и обеспечена низкая кратность воздухообмена порядка 0,5 (критические условия для подвальных помещений). Помещение имело одинаковую температуру внутри и снаружи, что исключало конвективный воздухообмен. Газ в атмосферу помещения подавался снизу средней части стены. Замены концентрации газа в воздухе производились по оси помещения в трех местах: у стены над впуском газа, в середине помещения, у противоположной стены. В каждом из указанных мест камеры замеры производились на одинаковой высоте в трех точках: на расстоянии 3 см от потолка, 1,5 м от пола, 3 см от пола. Расход газа замерялся счетчиком, а его концентрация в воздухе газоанализатором ЕХ-ТЕХ РМ фирмы ФРГ "Герман Северин" с пределом измерения от 0 до 5 об. метана и погрешностью 0,0-0,2% от максимального предела измерения.

Утечки газа были условно разделены на средние 3 м³/ч (0,1 м³/ч на 1 м²), большие 9 м³/ч (0,3 м³/ч на 1 м²) и более (см.фиг. 2 5).

При средней утечке газа (3 м³/ч) сигнальная концентрация газа в воздухе, равная 0,5% начала возникать у потолка помещения над местом утечки газа через 0,5-1 мин, а в середине помещений через 1-2 мин (разница около 1 мин). Взрывоопасная концентрация газа в воздухе, равная 5% в этих точках возникала только через 130-160 мин. Время 2-2,5 ч с момента сигнала о появлении газа до начала создания очага взрывоопасной атмосферы вполне достаточно для предотвращения аварийной опасности (на основании "Правил безопасности" прибытие аварийных бригад на объект должно быть в срок не более 30-40 мин).

При большой утечке газа (9 м³/ч) концентрация газа в воздухе, равная 0,5% начала возникать у потолка помещения менее чем через 0,5 мин, причем практически одновременно над местом утечки газа и в середине помещения. Взрывоопасная концентрация газа в воздухе, равная 5% в этих точках образовалась также практически одновременно через 20-22 мин. В этом случае создание очага взрывоопасной атмосферы в помещении может произойти до прибытия аварийной бригады, система сигнализации в данном случае не обеспечит предотвращения аварийной опасности до ее возникновения.

По данным проведенных исследований при утечке газа 3 м³/ч фронт 1% концентрации газа в воздухе распространяется по горизонтали у потолка помещения со скоростью 0,5-0,6 м/мин (до середины помещения), а по вертикали со скоростью 0,09-0,125 м/мин, т.е. примерно в 5 раз медленнее. При утечке газа 12-13 м³/ч в этих же условиях фронт 5% концентрации газа в воздухе распространяется по горизонтали со скоростью 0,3 м/мин, а по вертикали со скоростью 0,06 м/мин (также в 5 раз медленнее). Указанное хорошо подтверждается тем, что датчики 1 системы сигнализации загазованности СТМ-1 ДУI (наиболее широко применяемая в настоящее время в нашей стране и используемая также в данных исследованиях), расположенные под потолком в начале, середине и конце помещения по его продольной оси, во всех случаях срабатывали практически одновременно при сигнальных концентрациях 0,5 и 2,5% содержания газа в воздухе. Максимальная разница во времени подачи сигналов между датчиками 1 не превышала 4-5 мин, при средних утечках газа 2-3 мин при больших утечках.

Графики искривлений фронта концентраций газа (фиг.4 и 5) показывают отклонение значений концентрации газа у стен помещения по отношению к концентрациям по продольной оси. Как следует из графиков, линии распространения одинаковых концентраций газа, как в потолочной зоне помещения, так и в средней зоне и у пола не имеют четкой закономерности. Для всех рассмотренных величин утечек газа концентрации газа у боковых стен на одной поперечной линии по отношению к концентрации по оси помещения в этом же поперечнике изменяются в пределах ± 30% Это также подтверждает полученную из графиков (фиг. 2 и 3) закономерность более быстрого распространения концентраций газа в горизонтальном направлении по сравнению с вертикальным. При рассматриваемых условиях плохого воздухообмена в помещении расположение фронта распространения одинаковых концентраций практически можно считать линейным.

На основании проведенных исследований можно сделать выводы: в подвальных помещениях наихудшими (критическими) условиями для создания аварийной опасности при проникновении (утечках) газа является плохой воздухообмен и отсутствие циркуляции воздуха; при утечках газа в подвальное помещение при критических условиях повышенная концентрация газа в воздухе будет под потолком помещения; возникновение взрывоопасной концентрации газа в воздухе зависит от величины утечки газа, от площади помещения (не от объема) и продолжительности утечки газа; при установке датчиков 1 системы сигнализации загазованности подвальных помещений следует учитывать минимальную площадь контролируемого помещения, которая при определенной утечке газа позволит обеспечить время до начала создания взрывоопасной концентрации, достаточное для принятия мер по предотвращению аварийной ситуации.

Для практически расчетов можно использовать формулу F_мин K ˙ q ˙ τ где F_мин минимальная площадь контролируемого подвального помещения, м²;
q величина утечки газа в помещении, м³/ч;
τ- время, необходимое для локализации и ликвидации аварийной ситуации, мин;
К коэффициент, построенный по данным эксперимента (для утечек газа 5, 10 и 15 м³/ч К соответственно равен 0,1, 0,2 и 0,3) (см.фиг.6).

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОХРАННОГО ПРОСТРАНСТВА ЗАГАЗОВАННОГО ПОДВАЛЬНОГО ПОМЕЩЕНИЯ, включающий установку датчиков на его потолочной зоне с удалением от потока на 100 200 мм, отличающийся тем, что с учетом времени, необходимого для прибытия аварийной службы, площадь F_мин контролируемого помещения каждым датчиком рассчитывается по формуле
F_мин= K·q·τ,
где q величина утечки газа в помещении, м³/ч;
τ время, необходимое для ликвидации аварийной ситуации, мин;
K коэффициент, лежащий в диапазоне 0,1 0,3 ч/м · мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6