IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В последнее годы в России участились случаи взрывов природного газа в жилых домах. Так по данным ОАО «Росгазификация», ежегодно в жилом секторе происходят порядка 230 различных инцидентов, связанных с использованием газа. При этом, число взрывов и ущерб от них возрастает (рис.1), а «Ростехнадзор» возлагает вину за произошедшее на человеческий фактор, разделяя последствия на следующие категории - повреждение и обрушение зданий (уничтожение жилого фонда), гибель и травмы людей, материальный ущерб, психологическое воздействие на население, загрязнение окружающей среды [1,2].

Рис.1- Графики числа взрывов газа, травм, погибших и ущерба в жилом секторе России

Эпицентры взрывов в подавляющем большинстве случаев находились внутри квартир. При этом около 80 % пострадавших отравились оксидом углерода, а 20 % - в результате взрывов газовоздушной смеси и пожаров [2].

Несмотря на то, что текущие затраты на отопление жилого дома электричеством в 3 раза выше, чем газом (например, электрическое отопление 80 кв.м. составляет около 30,0 тыс. руб. в год, а для газового отопления - 10,0 тыс. руб.), все большее распространение получают индивидуальные системы электрического отопления в домах, в т. ч. с помощью электро-котлов. Особенно это получило распространение в не газифицированной местности и садовых товариществах, т.к. единовременные затраты при установке электрообогрева в 3 раза ниже, чем «газификация» [3-6].

Электрическое отопление - водяное, воздушное или инфракрасное (ИК), помимо возможности самостоятельного монтажа и включения, обладает рядом существенных преимуществ [4,6]:

- простота управления и регулировки работы (не требуется контролировать подачу топлива, достаточно задать желаемую температуру),

- быстрый обогрев (современные радиаторы, конвекторы и ИК излучатели позволяют установить комфортный режим через 10 минут после включения отопления).

Существенным при этом является возможность последовательного повышения эффективности системы электрического обогрева/охлаждения дома, путем комплексирования её с солнечными батареями и вихревыми воздухоохладителями и, создания, тем самым, автономной и экологически чистой системы [5-7].

И если для индивидуальных жилых домов (рис.2,3) решения очевидны, то возникает вопрос: Возможно ли аналогичное решение для «высоток»?

Моделирование показало, что независимо от этажности жилого здания проблемы безопасности и энергосбережения остаются одинаковыми, следовательно, полученные ранее решения можно «тиражировать» на «высотки» [9].

Рис.2. Комбинированная система электрообогрева дома

Рис.3. Блок-схема «солнечной подсистемы»

Если безопасность и надежность «водяных теплых полов» очевидна [4], а в «солнечной подсистеме» они обеспечиваются контроллером и «интеллектом» инвертора [6], то исследования электро-котлов (на примере ЭПО 30-108) показали, что интегральная вероятность пожара указанного типа изделий включает две составляющих: пожарную опасность пульта управления и электро-котла. При этом пожарная опасность пульта управления равна 1,95*10^-7 и не превышает нормативную - 0.000001 по ГОСТ 12.1.004-91, что позволяет вести его безопасную эксплуатацию в течение 4-х лет, а вот вероятность пожара самого электрокотла равна 4,86*10^-3 и превышает нормативную более чем на три порядка (!), что делает его опасным в 1-й же день эксплуатации [5,8].

Полученное несоответствие нормативам обусловлено тем, что защитные кожухи крышек тепловых элементов нагрева (ТЭН), выполнены из полимерного материала, температура воспламенения которого, как показали проведенные термоаналитические исследования [8], составляет 317,5°С, а схема аварийного отключения (92 ± 3°С) не контролирует тепловой режим коммутационных панелей ТЭНов, в результате чего не может предотвратить тепловой перегрев из-за возможных (аварийных) изменений переходных сопротивлений, перегрева и последующего воспламенения защитных кожухов, что требует введения термоэлектронной защиты [3,8,10].

Следует отметить, что испытания электро-котлов во ВНИИ противопожарной обороны МЧС России выявили еще один вид их пожаровзрывоопасности, связанной с образованием водорода на поверхности нагрева, что требует определенного изменения конструкции ТЭНов [11].

Введение понятия пожарно-электрического вреда (ПЭВ) и метода предотвращение пожаров от электроприборов в жилом секторе с помощью электросчетчика-извещателя [12], разработанного авторами настоящей статьи (рис.4), дает основания утверждать, что комбинированная система энергообеспечения индивидуальных жилых домов – не имеет альтернативы.

Дело в том, что что низкое качество потребляемой электроприборами электроэнергии (например, пониженное или повышенное напряжение, фазовый сдвиг тока и напряжения и т.д.) уменьшает технический ресурс электроприборов и создает условия для возникновения в них пожароопасных отказов [8,13], т.е. увеличивает вероятность пожаров по электротехническим причинам по ГОСТ 12.1.004.

Рис.4 Блок-схема электросчетчика-извещателя

Следовательно, введение «интеллекта» в электросчетчик, позволяющего регистрировать «не качественность» электроэнергии, и изменения по этой причине вероятности пожара от электроприборов, плюс применение аспирационной сети с «проточными» датчиками в электросчетчике, помимо мониторинга и возможности регулирования оплаты в соответствии с качеством электроэнергии, позволит предотвратить (обесточиванием электросети) загорание электроприбора при пожароопасном отказе в нем и обеспечить раннее обнаружение пожара (по другим причинам) во всех помещениях, а также включить звуковое оповещение о пожаре и передать вызов в ближайшую пожарную часть с помощью радиоканала [12].

Таким образом, можно сделать вывод, что «автономизация» тепло-электроснабжения любых жилых зданий – безальтернативный путь проектирования и строительства в XXI веке жилых зданий любой этажности, т.к. «потери тепла» в централизованных системах огромны, а затраты на строительство тепловых магистралей на порядки превышают стоимость «автономной электросистемы».

Литература

1. Сушко Е. А., Зайцев А. М., Кашникова А. А., Черных Д. С. О ВЗРЫВАХ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯХ В МНОГОЭТАЖНОМ ЖИЛОМ СЕКТОРЕ //Вестник Воронежского института ГПС МЧС России – 2013, № 3(8), с.20-23.

2. Бояркина Н.В. От взрывов бытового газа каждый год погибает более 300 человек //Еженедельник "Аргументы и Факты" № 6 08/02/2012 - URL: http://www.aif.ru/incidents/30924 (дата обращения 28.09.2016)

3. Михальчук А.Н., Белозеров В.В. и др. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТРОЙСТВУ ЭЛЕКТРООБОГРЕВАЕМЫХ ПОЛОВ И ПАНЕЛЕЙ //Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства (ВНИПТИМЭСХ). Зерноград, 1986.

4. Николаев С.В. Водяной теплый пол со стальным характером //Промышленный электрообогрев и электроотопление - № 2, 2015, с.68-71 - http://www.e-heating.ru/content/files/nikolaev_2_2015.pdf (дата обращения 27.09.16)

5. НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ: ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ // В.В. Белозеров, С.Н. Олейников и др. – М.: Изд. Перо, 2012. -123с.

6. Отопление жилых домов - http://www.evan.ru/products/ (дата обращения 27.09.16).

7. Азаров А. И. Конструктивно-технологическое совершенствование вихревых воздухоохладителей // Технология машиностроения. - 2004. - N 3. - С. 56-60.

8. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, ОЦЕНКА И АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ // уч. пос. для студентов, обучающихся по направлению "Строительство" / Е. И. Богуславский, В.В. Белозеров, Н.Е. Богуславский - Ростов н/Д: РГСУ, 2004. -151с.

9. Белозеров В.В., Долаков Т.Б., Олейников С.Н., Белозеров Вл.В. О БЕЗОПАСНОСТИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ В ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМАХ //«Повышение международной конкурентоспособности российской инновационной продукции и технологий предприятий Ростовской области»: сб. науч. тр. I Междунар. научно-практ. конф. – Ростов н/Д: ДГТУ, 2016, с. 34-40.

10. Белозеров В.В. и др. ПОЗИСТОРНЫЕ ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ СТЕНДА ТЕРМОЭЛЕКТРОПРОГОНА ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ // Известия РАН. Серия физическая. 1993. Т. 37. № 6. С. 155.

11. Бродач М.М. Инженерное оборудование высотных зданий (2-е изд., ISBN: 978-5-98267-068-7 – М.: НП «АВОК», 2007. – 458с.

12.Олейников С.Н. ЭЛЕКТРОСЧЕТЧИК-ИЗВЕЩАТЕЛЬ ПОЖАРНО-ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВРЕДА //Патент РФ на полезную модель № 135437 от 16.04.2013 -.2013, Бюл. № 34.

13. Белозеров В.В., Любавский А.Ю., Олейников С.Н. Модели диагностики надежности и безопасности СВТ и АСУ объектов техносферы - М.: Изд. Академии естествознания, 2015. -130 с., DOI: 10.17513/np.133.

Код для цитирования: Скопировать