Теплофизики Томского политеха ищут точный способ обнаружить пожар в помещении на ранней стадии — пока нет дыма и огня
Современные пожарные датчики срабатывают в тот момент, когда горение уже распространилось в помещении. Поэтому актуальным является установление процесса пиролиза горючих материалов по газовому составу воздуха. Это позволяет обнаружить возгорание на начальной стадии, когда еще нет пламени, и принять меры для предотвращения пожара.
Ученые Томского политехнического университета под руководством профессора Гения Кузнецова провели экспериментальные исследования с использованием древесины, ПВХ-панелей, линолеума и других видов горючих строительных и отделочных материалов. Для этого в рамках проекта был разработан и смонтирован экспериментальный комплекс, состоящий из изолированного бокса для размещения очага пожара, регистрирующих устройств и систем, щита автоматики, а также ПК для сбора и записи информации. Экспериментальные исследования были направлены на регистрацию продуктов пиролиза и горения исследовавшихся достаточно типичных материалов.
Результаты экспериментальных исследований являются базой данных для разработанной специалистами Томского политеха специализированной интеллектуальной системы. Она накапливает статистику срабатывания разных типов сенсоров в испытательном комплексе и анализирует статистические данные в режиме нейронной сети. Наработанная политехниками статистическая база данных позволяет на основе набора измерений (температура, время задержки срабатывания пожарных извещателей, концентрация газовых компонентов) определить тип горючего материала, его массу, механизм нагрева (пиролиза), а также спрогнозировать необходимый и достаточный для локализации и тушения очага объем тушащего состава и время тушения.Пиролиз и горение каждого материала характеризуется определенными концентрациями газообразных продуктов, например, оксида и диоксида углерода. В ходе экспериментов мы определяли концентрации компонентов газовой смеси материалов при трех температурах, соответствующих их воспламенению, средней температуре горения и типичной температуре возгорания. По концентрации газов в процессе пиролиза и в продуктах горения можно определять очаг возгорания и тип преобладающего в нем материала. Это в свою очередь позволяет вырабатывать оптимальную стратегию тушения,
Программное обеспечение, созданное на основе такой базы данных, может использоваться для предотвращения перехода возгорания в пожар в офисах, складских помещениях, торговых центрах и жилых помещениях небольших площадей.
Особенность нашей работы заключается в комплексном подходе. В рамках проекта мы изучаем также влияние разных огнетушащих жидкостей. В частности, исследовали, какие добавки нужно применять для более действенного процесса подавления горения различных материалов. Получение своевременной информации о преобладающем материале в очаге горения позволяет определить условия подачи воды с эффективной плотностью расхода. Эффективный способ тушения также минимизирует токсичные выбросы при горении, что помогает сделать эвакуацию людей более эффективной и безопасной, — рассказывает доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Алена Жданова.
Летом 2023 года запланировано проведение испытаний на полигоне Томского политехнического университета. Это позволит пополнить базу данных результатами, полученными в помещениях с большей площадью.