Линейные тепловые пожарные извещатели: выбор и применение на инфраструктурных объектах

3 часа назад

© Сгенерировано ИИ

Аналитики ВТБ оценивают объем капитальных вложений в коммерческие, корпоративные и государственные дата-центры в ближайшие десять лет в 1,3–1,5 трлн рублей. Параллельно в стране реализуется крупнейшая за десятилетия программа развития метрополитенов: в Москве продолжается продление Рублево-Архангельской и Троицкой линий, в Нижнем Новгороде стоимость контракта на продление Автозаводской линии составляет 35,58 млрд рублей. По данным IBC Real Estate, на 2026 год заявлено строительство 14 млн м² складов. За этими цифрами стоит общий знаменатель. На складах с высотным стеллажным хранением, в кабельных тоннелях метрополитенов и серверных залах ЦОД требуется иной класс противопожарного оборудования — линейные тепловые извещатели (ИПТЛ).

Текст: Владимир Кузнецов, Лариса Дружинина

Состав ИПТЛ

«Термокабель» — рыночное название чувствительного кабеля и систем на его основе. В нормативной документации используется термин «извещатель пожарный тепловой линейный» (ИПТЛ) — система, включающая чувствительный элемент, блок обработки и устройства сопряжения с пожарной автоматикой. Такие извещатели особенно эффективны на протяженных объектах (кабельные тоннели, шахты, коллекторы), в зонах с агрессивной средой, сложной электромагнитной обстановкой или ограниченным доступом для обслуживания. Они также подходят для защиты промышленного оборудования и взрывоопасных зон.

Функционально ИПТЛ включает три основных компонента.

Чувствительный элемент (ЧЭ) — «мозг» системы, реагирующий на изменение температуры. В зависимости от типа ИПТЛ это может быть:

• термокабель — два стальных проводника, покрытых термочувствительным полимером с заданной температурой плавления; при достижении порога полимер расплавляется, проводники замыкаются;
• волоконно-оптический кабель: используется свойство оптоволокна менять характеристики при нагреве (рамановское рассеяние); блок обработки анализирует эти изменения по всей длине кабеля.

Элемент оконечный (ЭО) — устройство на концах линии термокабеля для подключения к блоку обработки.

Блок обработки (БО) — контролирует состояние ЧЭ, анализирует данные, формирует сигналы («Пожар», «Неисправность», «Норма») и передает их на внешние устройства, такие как приемно-контрольный прибор.

Принцип действия

Оптические ИПТЛ. Блок обработки посылает в волокно оптический сигнал, анализирует обратное рассеяние и рассчитывает распределение температуры по длине линии.

Проводниковые ИПТЛ. В дежурном режиме через ЧЭ проходит контрольный ток. При достижении пороговой температуры термочувствительный слой плавится, проводники замыкаются, что фиксируется блоком обработки. Делятся на две подгруппы:

• невосстанавливаемые: при достижении пороговой температуры изоляция необратимо меняется (обычно замыкание проводников); сработавший участок заменяют;
• самовосстанавливающиеся: параметры меняются при нагреве и возвращаются к исходным после охлаждения; чувствительный элемент можно использовать повторно при отсутствии механических повреждений.

 Адресность и локализация

Кабельные ИПТЛ позволяют привязать событие к участку линии — в этом смысле они адресные. Степень локализации зависит от принципа действия и блока обработки: оптическая система рассчитывает координату вдоль волокна, проводниковая указывает линию или зону либо вычисляет расстояние до места срабатывания, если это поддерживает блок.

В зависимости от условий применения могут быть использованы дополнительные элементы:

• барьер искрозащиты — для работы во взрывоопасных зонах между ЧЭ и блоком обработки (например, ШСБ-ТК), обеспечивает искробезопасность цепи;
• блоки релейного расширителя (БРР) — для выдачи сигналов срабатывания по зонам с привязкой к расстоянию до очага;
• программное обеспечение (ПО) — для настройки алгоритмов работы, обработки данных и интеграции системы в общую систему безопасности.

Сравнение групп

Оптические ИПТЛ удобны для длинных трасс, где нужно распределенное измерение температуры, программное зонирование и точная привязка к координате. Один чувствительный элемент может одновременно служить протяженным датчиком и источником данных для диспетчеризации.

Проводниковые ИПТЛ проще по чувствительному элементу и подходят для локальных и средних трасс, где нужен надежный контроль достижения заданной температуры. Невосстанавливаемые требуют замены участка после срабатывания; самовосстанавливающиеся позволяют контролировать не только порог, но и скорость роста температуры.

Блок обработки

Блок обработки — электронная часть ИПТЛ, превращающая изменение параметров ЧЭ в события системы. В оптических решениях он формирует импульсы, принимает отраженный сигнал, рассчитывает температуру и координату, задает зоны и алгоритмы. В проводниковых — контролирует сопротивление линии, отличает пожар от обрыва и короткого замыкания, в ряде систем рассчитывает расстояние до места срабатывания.

Это одна из самых сложных частей ИПТЛ, а в оптических системах — часто и самых дорогих. При выборе решений важно учитывать не только цену метра кабеля, но и число каналов блока, допустимую длину линии, точность локализации, число программируемых зон, диагностику, релейные выходы, цифровые интерфейсы, резервирование и способ интеграции с приемно-контрольным оборудованием.

Нормативная база

Применения линейных тепловых извещателей требует ряд нормативных документов.

В СП 13.13130.2009 «Атомные станции. Требования пожарной безопасности» в разделе «12.1 Требования к системам пожарной сигнализации» предусмотрено:

12.1.7 Непроходные кабельные сооружения независимо от объема следует оборудовать СПС, при этом допускается применение линейных тепловых пожарных извещателей (термокабель).

СП 120.13330.2022 «Метрополитены»:

5.16.4.24 Двухпутные тоннели должны быть защищены тепловыми линейными пожарными извещателями.

Проект свода правил «Метрополитены. Требования пожарной безопасности»:

17.9 Перегонные тоннели, камеры съездов, тупики, тоннели станционных путей для ночного отстоя подвижного состава и тоннели соединительных веток следует оборудовать СПС с применением тепловых линейных ИП на основе оптоволоконного кабеля.

17.10 Коридоры в БСП, БТП, ТПП, ПТО, в том числе с проложенными в них инженерными коммуникациями, кабелями, должны оборудоваться дымовыми или тепловыми ИП. Для защиты кабелей и инженерных коммуникаций в этих коридорах следует применять тепловые линейные ИП на основе оптоволоконного кабеля с его прокладкой совместно с силовыми электрическими кабелями (на верхних полках, лотках, рожках кронштейнов с учетом требований СП 6.13130). Данные технические решения следует применять с учетом требований ТД на ИП.

17.12 Кабельные сооружения, подлежащие оборудованию СПС в соответствии с требованиями СП 486.1311500, следует защитить линейными тепловыми ИП на основе оптоволоконного кабеля с прокладкой их совместно с силовыми кабелями на кабеленесущих системах с учетом зоны контроля ИП, а также с учетом требований СП 6.13130.

17.13 Кабельные сооружения (туннели, каналы, коллекторы, шахты, подвалы этажи), а также вентиляционно-кабельные сооружения на существующих станциях (в том числе используемые для перемещения продуктов горения) при выполнении в этих вентиляционно-кабельных сооружениях работ по реконструкции, капитальному ремонту и техническому перевооружению должны быть оборудованы тепловыми линейными ИП на основе оптоволоконного кабеля с прокладкой их чувствительных элементов совместно с силовыми электрокабелями, на лотках/рожках кронштейнов и других кабеленесущих конструкциях с учетом зоны контроля ИП, а также с учетом требований СП 6.13130.

СП 484. 1311500.2020 «Системы пожарной сигнализации и автоматизация систем противопожарной защиты»:

6.2.2 Тепловые пожарные извещатели следует применять, если в ЗКСПС (зона контроля системы пожарной сигнализации) или ее части в случае возникновения пожара на его начальной стадии превалирующим фактором является выделение тепла. В данном случае для контроля помещений могут применяться ИП:

- точечные тепловые;

- линейные тепловые;

- комбинация точечных и линейных тепловых.

Решение о виде пожарных извещателей принимается проектировщиком в случаях, когда выбор извещателей не занормирован.

Основной пример нормирования согласно СП 484:

П. 6.2.6. При оснащении СПС зданий и помещений, перечисленных в пунктах 3, 7–9, 11, 12, 14, 15 таблицы 1 и пунктах 16–21, 29–32, 35–48 таблицы 3 СП 486.1311500, в качестве автоматических ИП должны применяться дымовые ИП или ИП с каналом обнаружения дыма, при этом помещения для приготовления пищи и чердаки могут быть оснащены ИП иных типов по заданию на проектирование.

Таблица 1. Здания

Скачать pdf

Таблица 3. Помещения

Cкачать pdf

Проектирование по СТО

Применение тепловых линейных извещателей на основе волоконно-оптического кабеля, проектирование которого должно производиться согласно стандарту организации (СТО), согласованному в порядке, установленном федеральным органом исполнительной власти, уполномоченным на решение задач в области пожарной безопасности (СТО, согласованный МЧС России) предусмотрено перечнем типовых решений для специальных технических условий (СТУ) в следующих случаях¹:

- размещение погрузчиков и штабелеров в объеме складского помещения (п. 49 типовых решений);

- устройство системы пожарной сигнализации в стеллажах с высотой стеллажного складирования хранимой продукции более 5,5 м при наличии отступлений от требований нормативных документов по пожарной безопасности (п. 50 типовых решений);

- размещение мезонинов (п. 51 типовых решений);

- хранение на складах литий-ионных тяговых аккумуляторных батарей электромобилей и подзаряжаемых гибридных электромобилей (п. 53 типовых решений);

- устройство системы пожарной сигнализации в складах с ЛВЖ и ГЖ (при наличии в них любых отступлений от требований нормативных документов по пожарной безопасности) (п. 54 типовых решений);

- проектирование помещений машинных залов для размещения серверов с технологическим процессом (центров обработки данных), не допускающим отключение высокопроизводительных систем вентиляции непрерывного цикла, систем кондиционирования для охлаждения электронного оборудования, защищаемых АУП (п. 55 типовых решений);

- оборудование однопутных перегонных тоннелей тепловыми линейными пожарными извещателями (п. 60 типовых решений).

Если в СТУ на объекте (по сути, по СТУ строятся около 90% новых крупных складов и ЦОД) не будет предусмотрено устройство термокабеля, то СТУ согласовано не будет.

Строительство по СТУ (с отступлениями от требований пожарной безопасности добровольного применения) гораздо дешевле, чем полностью по нормам, а также может быть удобнее по технологии.

¹СТУ разрабатывается при отсутствии требований в нормативных документах по пожарной безопасности, в том числе в рамках СТУ могут быть обоснованы отступления от требований пожарной безопасности добровольного применения.

Критерии выбора ИПТЛ

Для оптических ИПТЛ ключевыми остаются длина чувствительного элемента на канал, число каналов, пространственный шаг или дискретность измерения, точность определения координаты, число зон и время обновления данных. Эти параметры показывают, какую трассу можно контролировать одним блоком и с какой детализацией система видит температурное событие.

Для проводниковых ИПТЛ важны тип чувствительного элемента — невосстанавливаемый или самовосстанавливающийся, температура либо диапазон порогов срабатывания, максимально допустимая длина линии, способ определения места события и совместимые блоки обработки. Для невосстанавливаемого кабеля дополнительно учитывают порядок замены сработавшего участка.

Температурные классы и исполнение чувствительного элемента задают условия применения: обычная или повышенная фоновая температура, прокладка в тоннелях, холодных помещениях, пыльной или влажной среде, требования к механической прочности и материалам оболочки.

Для объектов со взрывоопасными зонами обязательно взрывозащищенное исполнение. Для интеграции с пожарной автоматикой, диспетчеризацией и АСУ ТП учитываются интерфейсы, релейные выходы и возможности зонирования.

В перечень стандартов, используемых для оценки соответствия требованиям ТР ЕАЭС 043/2017, включен ГОСТ 34698-2020 «Извещатели пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний». Раздел 6 устанавливает требования и методы испытаний линейных и многоточечных тепловых извещателей.

Таблица 1. Сравнительные характеристики линейных тепловых извещателей

Скачать pdf

От объекта к параметрам системы

Волоконно-оптические системы являются технически обоснованным решением для объектов, где требуется детальная температурная картина по всей длине контролируемой трассы. Это:

• транспортные тоннели метрополитенов и автомобильные тоннели. Оптоволокно позволяет не только обнаружить очаг, но и определить направление его распространения, что критически важно для организации эвакуации и работы вентиляции. Для тоннелей метрополитенов выбор предопределен СП 120.13330.2022, который прямо предписывает оптоволоконные извещатели;
• кабельные сооружения и кабельные коллекторы: возможность точной локализации с погрешностью до 1 метра и дискретом до 0,01 м позволяет быстро идентифицировать поврежденный участок;
• объекты с агрессивными средами и взрывоопасными зонами: оптоволокно не содержит электроники, нечувствительно к ЭМП и может монтироваться во взрывоопасных зонах, включая зону 0, без дополнительной взрывозащиты. Для российских условий доступны взрывозащищенные исполнения с маркировкой «Ex d»;
• объекты, где важна ранняя диагностика предаварийных состояний: возможность настройки дифференциальных критериев и обнаружения локальных перегревов на 5–10°C даже при отрицательных температурах делает систему эффективной для профилактики, а не только для констатации пожара.

Ограничение: высокая стоимость блока обработки делает оптоволокно экономически нецелесообразным на коротких трассах (менее нескольких сотен метров), если только объект не относится к категории особо ответственных.

Проводниковые невосстанавливаемые (цифровые) термокабели оптимальны для объектов, где достаточно бинарного сигнала «пожар» по достижении заданной температуры, а протяженность трассы невелика:

• локальные опасные зоны на производстве — конвейеры, насосные станции, электрощитовые;
• склады и стеллажные системы: термокабель прокладывается по наиболее пожароопасным участкам;
• кабельные лотки и трассы в пределах здания — при условии, что не требуется точная координата очага;
• взрывоопасные зоны: цифровой термокабель классифицируется как «простое оборудование» и может применяться с искробезопасными барьерами, однако требует расчета параметров цепи (емкость, индуктивность) для каждой конкретной зоны.

Ключевое ограничение — одноразовость. После срабатывания участок кабеля подлежит замене. Это означает, что для объектов с высоким риском ложных срабатываний или частых тепловых воздействий (например, горячие цеха) цифровой термокабель может оказаться экономически невыгодным.

Проводниковый самовосстанавливающийся (аналоговый) термокабель — компромисс для объектов с переменным тепловым режимом. Его ключевое преимущество — возможность повторного использования после охлаждения, что делает их применимыми там, где:

• температурные воздействия носят периодический характер — например, вблизи технологического оборудования с циклическим нагревом;
• требуется контроль не только порога, но и скорости роста температуры: блок обработки может анализировать динамику, что позволяет обнаружить нештатный нагрев на ранней стадии;
• объект имеет ограниченный бюджет, но требует большей гибкости, чем дает цифровой кабель: аналоговые системы позволяют настраивать пороги и предупредительные сигналы.

Ограничения:

• требуют калибровки под конкретные условия: параметры кабеля (сопротивление) зависят от температуры окружающей среды, и при commissioning необходимо учитывать сопротивление искробезопасного барьера;
• предельная температура восстановления — обычно около 125 °C; при превышении участок подлежит замене, как и цифровой кабель;
• длина зоны ограничена: для взрывоопасных зон максимальная длина составляет 275–500 м в зависимости от группы газа и параметров барьера.

Таблица 2. Применимость на объектах

Выбор ИПТЛ

Выбор ИПТЛ зависит от протяженности трассы, требуемого характера контроля, доступности обслуживания, условий среды, требований к сертификации и способа передачи событий в пожарную систему. Сначала определяют, что нужно объекту: распределенный температурный профиль, простое пороговое срабатывание или восстанавливаемый максимально-дифференциальный контроль. После этого сравнивают конкретные изделия и блоки обработки (Табл. 3).

Для предварительного выбора фиксируют длину защищаемой трассы, число зон контроля, требуемую точность локализации, необходимость видеть фактическую температуру, температурный режим, наличие пыли, влаги, вибрации или агрессивной среды, требования к оболочке кабеля и пожарной сертификации, а также способ интеграции с автоматикой или диспетчеризацией.

На длинных объектах с большим числом зон преимущество чаще получают оптические решения: один блок может обслуживать километры линии, а зоны задаются программно. Для более коротких трасс с фиксированным порогом проводниковый ИПТЛ может оказаться проще. Если после контролируемого нагрева кабель желательно не менять, рассматривают самовосстанавливающиеся проводниковые системы.

ЦОД и серверные

В ЦОД ИПТЛ применяют на кабельных трассах, под фальшполами, в зонах электропитания, технологических коридорах и других участках с высокой плотностью инженерной инфраструктуры. Здесь особенно важна способность быстро связать тревогу с конкретным участком и передать данные в диспетчеризацию.

Для больших ЦОД полезен температурный профиль и программное зонирование оптического ИПТЛ. Проводниковые решения уместны на отдельных кабельных участках и узлах, где достаточно порогового или максимально-дифференциального контроля. В обоих случаях заранее определяют место установки блока обработки и порядок обслуживания.

Склады и мезонины

Мезонины, многоуровневые стеллажи и зоны комплектации усложняют геометрию пожарного контроля. Перегрев или пожар может возникнуть внутри стеллажной конструкции, у кабельной линии, в зоне зарядки аккумуляторов, рядом с конвейерным оборудованием или в техническом помещении.

На крупных складах с множеством длинных линий и программных зон удобны оптические ИПТЛ; кроме того, для ряда решений в СТУ прямо предусматривается волоконно-оптический линейный извещатель. Проводниковые ИПТЛ остаются практичным вариантом для отдельных трасс, конвейеров и локальных опасных зон. Для холодных складов сравнивают рабочий диапазон чувствительного элемента и блока обработки отдельно.

Тоннели и транспортная инфраструктура

В тоннелях, метрополитене, транспортных переходах и инженерных галереях оборудование работает на протяженных трассах, во влажной среде, при вибрации и ограниченном доступе. Поэтому важны надежность линии и точная локализация участка события.

При выборе учитывают максимальную длину чувствительного элемента на канал, число каналов, стойкость оболочки, механическую защиту, поведение материалов при пожаре, рабочий температурный диапазон и интеграцию с диспетчеризацией.

Ограниченный доступ повышает значение локализации и диагностики линии: чем точнее система указывает участок события или неисправности, тем проще его осмотреть и обслужить.

Кабельные сооружения и энергетика

В кабельных галереях, тоннелях, каналах, распределительных устройствах и на объектах энергетики ИПТЛ контролируют температуру кабельных трасс и оборудования. В пожарной системе извещение формируется при выполнении заданных критериев обнаружения; при наличии соответствующих функций система также может передавать данные об опасном температурном режиме.

Ключевые параметры — температурные классы, диапазон рабочих температур, длина трассы, зонирование, релейные выходы, промышленные интерфейсы и возможность передачи данных в АСУ ТП или диспетчеризацию.

Если ИПТЛ используют не только в пожарной сигнализации, но и для инженерного мониторинга, дополнительно оценивают набор формируемых сигналов, способы их передачи, сценарии обработки и отображение информации для эксплуатационного персонала.

Промышленные объекты

Условия в пределах одной промышленной площадки могут существенно различаться: сухие помещения соседствуют с пыльными и влажными зонами, горячими участками, открытыми установками и оборудованием, подверженным вибрации. Поэтому ИПТЛ выбирают отдельно для каждой зоны.

Оценивают температуру окружающей среды, способ прокладки, требования к оболочке, механические нагрузки, условия размещения блока обработки, степень защиты оборудования и доступность обслуживания.

Для горячих зон важны температурные классы и исполнение чувствительного элемента; для пыльных и влажных — степень защиты оборудования и стойкость оболочки; для открытых установок — климатическое исполнение и размещение электронных блоков. На технологических линиях дополнительно проверяют интеграцию с автоматикой и передачу событий.

Взрывоопасные зоны

Во взрывоопасной зоне выбор начинается с проверки допустимости применения оборудования. Взрывозащищенное исполнение требуется не только для чувствительного элемента, но и для связанных с ним устройств, если они размещаются в такой зоне.

Сначала проверяют взрывозащищенное исполнение, область действия сертификатов, схему подключения, требования к монтажу и совместимость с пожарной системой. Длину линии, шаг измерения и интерфейсы рассматривают после подтверждения допустимости применения.

Проверке подлежит вся цепочка: чувствительный элемент, блок обработки, барьер, адресный модуль и приемно-контрольное оборудование. Схема подключения и каждое размещаемое во взрывоопасной зоне устройство должны соответствовать условиям применения.

Открытые площадки и холодные зоны

Наружные кабельные трассы, неотапливаемые помещения, холодные склады и открытые промышленные площадки требуют проверки климатического исполнения. На выбор влияют низкие температуры, влага, конденсат, снег, пыль и ограниченный доступ к оборудованию.

Отдельно проверяют чувствительный элемент и электронное оборудование. Кабель может работать при низкой температуре, тогда как блоку обработки потребуется шкаф с обогревом. Поэтому для каждого компонента уточняют рабочий диапазон, степень защиты корпуса, требования к размещению и обслуживанию.

Для открытых трасс также важны механическая прочность и устойчивость оболочки к внешним воздействиям. Эти характеристики проверяют по документации на конкретное исполнение, а не по общему описанию линейки.

Таблицы 3. Матрица проектных акцентов

Таблица 4. ИПТЛ российских производителей

Скачать pdf

Читайте также на сайте журнала RUБЕЖ «Водяное спринклерное пожаротушение мезонинов: три повторяющиеся задачи и практические решения»