Экспертное исследование после пожара потолочного электронагревателя

На базе Исследовательского центра экспертизы пожаров и НИИПИ более 15 лет функционирует «Музей вещественных доказательств, изымаемых с мест пожаров». Идея создания музея принадлежит доктору технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки Российской Федерации Чешко Илье Даниловичу, который и положил начало «коллекционированию» такого рода объектов. Музей сосредоточил в себе разнообразные экспонаты, которые тем или иным образом связаны с возникновением пожаров, «интересных» с научной точки зрения. Как это не прискорбно говорить, но музейная экспозиция пополняется регулярно. Однако эти наглядные примеры могут послужить людям для недопущения пожаров по аналогичным причинам в будущем.

Историей одного из таких примечательных экспонатов мы начинаем цикл статей, посвященных «Музею вещественных доказательств, изымаемых с мест пожаров».

Экспертное исследование после пожара потолочного электронагревателя

Стандартными системами отопления в жилых домах являются центральное и печное отопление. В настоящее время в жилых помещениях, особенно в загородных домах и коттеджах, все чаще применяются такие системы, как «теплый пол» или потолочные нагреватели. Данная статья посвящена экспертному исследованию потолочного пленочного нагревателя (далее – электронагреватель), изъятого с места пожара с признаками локального теплового воздействия. Пожар произошел в одном из загородных домов в Ленинградской области.

Принцип работы такого электрообогревателя заключается в следующем. При подключении к электрической сети резистивный элемент нагревается до температуры 40–50 °С. Фольгированный вспененный теплоизолятор, проложенный между потолком и электронагревателем, распределяет тепло по всей поверхности помещения. Инфракрасные лучи нагревают пол и поверхности предметов в помещении, после чего поверхности начинают передавать тепло окружающему воздуху.

Монтаж электронагревателя должен происходить следующим образом. К потолку крепится слой фольгированного вспененного теплоизолятора, затем с помощью крепежных элементов сквозь теплоизолятор к потолку крепится электронагреватель. Потолочный нагреватель может быть закрыт декором, который должен обеспечивать воздушный зазор между нагревательным элементом и элементом отделки].

На исследование был предоставлен электронагреватель размером 1,5´0,65 м с признаками локального теплового воздействия. С помощью монтажного скотча он был прикреплен к фольгированному вспененному теплоизолятору размером 1,7´1,0 м (рис. 1). Регулирующие устройства отсутствовали.

Рис. 1. Потолочный нагреватель с признаками локального теплового воздействия

Данный электронагреватель состоял из двух резистивных нагревательных элементов, закрытых прозрачной пластиковой оболочкой (рис. 2). Каждый нагревательный элемент представлял собой металлическую ленту длиной около 15 м, шириной 5 мм, толщиной 0,1 мм. По всей площади электронагревателя были равномерно проложены ленты. В каждой ленте насчитывалось 10 полос длиной 1,4 м. У электронагревателя имелось 4 вывода – по 2 на каждый нагревательный элемент.

Рис. 2. Схема потолочного пленочного нагревателя [1]

 В электронагревателе имелись участки с признаками локального теплового воздействия, на которых пластиковая оболочка в местах соприкосновения с нагревательным элементом была проплавлена (рис. 3). На нагревательных элементах были обнаружены признаки аварийного режима работы (локальные разрушения). В верхней части электрообогревателя имелся участок размером 0,1´0,3 м с полным выгоранием пластиковой оболочки и разрушением нагревательного элемента. Также имелись следы обугливания электронагревателя в виде полос карбонизированной пластиковой оболочки, пересекающих несколько полос нагревательного элемента.

В ходе визуального осмотра было обнаружено, что нагревательные элементы соединены параллельно.

Рис. 3. Крупный план участка нагревательного элемента
с локальными термическими повреждениями

Показательно, что на электронагревателе сохранились наклейки с маркировкой изготовителя и приведенными техническими характеристиками. Первая наклейка обуглена, сохранилась часть надписи «Nобщ = 196 Вт tº= 45 ºC Iпр = 0,9 А 220 V Интеллектуальное тепло». Вторая надпись «СОЕДИНЯТЬ МЕЖДУ СОБОЙ» сохранилась полностью. Она находится между выводами двух нагревательных элементов и показана стрелками на рис. 4.

Рис. 4. Участок подключения нагревательных элементов
и крупный план участка с сохранившейся маркировкой изготовителя

 

Для установления соответствия технических характеристик электрообогревателя (по потребляемым мощности и току) характеристикам, приведенным на маркировке изготовителя, было принято решение провести исследования электросопротивления и толщины нагревательных элементов. Толщина на неповрежденных участках нагревательного элемента составила от 0,03 до 0,05 мм. Так как сопротивление всего нагревательного элемента измерить не представлялось возможным из-за локальных разрушений, проводились измерения электросопротивления неповрежденных полос нагревательного элемента. Оно составило от 5 до 11 Ом, следовательно, электросопротивление одного нагревательного элемента в целом могло составить от 50 до 110 Ом. Такой разброс результатов измерений свидетельствует о неравномерной толщине нагревательного элемента.

Далее было проведено измерение общего сопротивления, потребляемого тока и потребляемой мощности при последовательном и параллельном подключении нагревательных элементов. Результаты измерения приведены в таблице.

 

Значения общего сопротивления, потребляемого тока и потребляемой мощности при последовательном и параллельном подключении нагревательных элементов

Физическая величина Параллельное
подключение
Последовательное
подключение
Сопротивление одной полосы

5 Ом

Сопротивление одной полосы

11 Ом

Сопротивление одной полосы

5 Ом

Сопротивление одной полосы

11 Ом

Общее

сопротивление R, Ом

25 55 100 220
Потребляемый

ток I, А

8,8 4 2,2 1
Потребляемая мощность W, Вт 1936 880 484 220

 

Полученные результаты показывают, что при последовательном подключении нагревательных элементов мощность электроприбора примерно соответствует сохранившейся маркировке. В данном же случае, при параллельном подключении нагревательных элементов, потребляемые ток и мощность более чем в 4 раза превышали данные, указанные на маркировке изготовителя.

Таким образом, неправильное подключение нагревательных элементов электронагревателя – параллельное вместо последовательного – привело к возрастанию мощности более, чем в 4 раза, и, соответственно, значительному возрастанию тепловыделения. Такой аварийный режим работы называется перегрузкой по току. Последствиями перегрузки могут быть изменение сечения и формы проводника, а также загорание изоляции. В данном случае, перегрузка привела к локальным проплавлениям пластиковой оболочки и разрушению нагревательного элемента.

Тот факт, что электронагреватель не сгорел полностью, а произошло выгорание участка его оболочки и фольгированного вспененного теплоизолятора, можно объяснить следующим образом. Из-за перегрузки на наиболее тонких и сильнее нагретых участках нагревательного элемента произошло проплавление пластиковой оболочки и замыкание нагревательных элементов на фольгированный слой теплоизолятора. Это, в свою очередь, вызвало увеличение силы тока до порога срабатывания защитной аппаратуры. Цепь обесточилась и горение нагревателя прекратилось.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.