Dołącz do czytelników
Brak wyników

Otwarty dostęp , Bezpieczeństwo budynku

12 grudnia 2019

NR 214 (Grudzień 2019)

Detektory pożarowe, czujniki tlenku węgla oraz gazu

246

Co roku odnotowuje się wiele przypadków zaczadzeń oraz rodzinnych tragedii związanych z pożarem. Są to wydarzenia, które mogą dotyczyć praktycznie każdego gospodarstwa domowego. Zatrucia tlenkiem węgla są zagrożeniem przede wszystkim dla użytkowników wewnętrznych instalacji gazowych oraz pieców i kotłów centralnego ogrzewania na paliwa stałe, natomiast pożar może mieć miejsce w każdym budynku, a jego źródła są bardzo różnorodne. Powszechność tych niebezpieczeństw rodzi pytanie: w jaki sposób na co dzień można zminimalizować ryzyko ich wystąpienia?
 

Stosunkowo niedrogimi i skutecznymi urządzeniami, które są bardzo przydatne w minimalizowaniu wyżej wymienionych groźnych sytuacji, są czujniki dymu i tlenku węgla zwanego potocznie „czadem”. Tlenek węgla posiada takie właściwości fizyczne, które powodują, że dla osób przebywających w mieszkaniu nawet jego zbyt duże stężenie jest nie do wykrycia bez pomocy specjalistycznego sprzętu. W przypadku pożaru – dym już jest wyczuwalny, ale pozostaje niewiele czasu na poprawną reakcję. W związku z tym odpowiednio dobrane detektory powinny podnieść poziom bezpieczeństwa w obiektach budowlanych, a w szczególności w budynkach mieszkalnych.

POLECAMY

Czujki pożarowe

Detektory wykrywania pożaru reagują na różne czynniki, ostrzegając użytkowników obiektu budowlanego. Mogą być to czujniki reagujące na podwyższoną temperaturę (czujki ciepła), płomienie lub dym. Obecnie w ofercie producentów dostępne są cztery podstawowe typy detektorów stanowiących część systemów sygnalizacji pożarowej o różnych poziomach czułości (klasy od najczulszej A1 do G). Są to:

  • czujki termiczne (czujki ciepła nadmiarowe i różniczkowe),
  • detektory optyczne,
  • czujniki jonizacyjne,
  • systemy zasysające.

Czujki termiczne

Działanie czujników termicznych opiera się o analizę poziomu temperatury panującej w pomieszczeniu i w sytuacji, gdy następują zmiany, czujka zostaje uruchomiona. Reaguje na niestandardową temperaturę, a także na szybkość jej narastania i różnice. Polega to na przeniesieniu energii cieplnej drogą konwekcji od ogniska pożaru do czujki. Bazowe rodzaje czujników ciepła to:

  • nadmiarowe – wzbudzają sygnał alarmu pożarowego, kiedy temperatura otoczenia przekroczy wartość graniczną, określaną w zależności od założonych warunków dla danego pomieszczeniu i utrzymuje się na tym poziomie przez konkretny okres czasu,
  • różniczkowe – zapoczątkowują alarm pożarowy, gdy tempo zmian temperatury w czasie przekracza określoną wartość przez odpowiednio długi czas.

Na rynku dostępna jest również termiczna czujka nadmiarowo-różniczkowa, która wyróżnia się najwyższą dokładnością, ze względu na łączenie obu przedstawionych funkcji.

Detektory optyczne

Czujniki optyczne są czułe na produkty spalania, które wpływają bezpośrednio na pochłanianie lub rozpraszanie promieniowania w podczerwonym, widzialnym czy też nadfioletowym zakresie widma elektromagnetycznego. Urządzenia te funkcjonują w oparciu o wykorzystanie zjawiska absorpcji (pochłaniania) i dyspersji (rozpraszania) światła. Zasadniczą część tego rodzaju detektorów stanowi tzw. fotoelement, odbierający światło z emitera. Wysyłane światło napotyka na unoszące się w przestrzeni cząsteczki dymu, co powoduje, że promień świetlny ulega rozpraszaniu, odbiciu, załamaniu czy pochłanianiu. Tego typu czujki charakteryzują się przede wszystkim wysoką czułością, a więc reagują natychmiast, gdy pojawi się dym. Czułość czujnika będzie też zależała od sensora, który został w nim zainstalowany:

  • rozproszeniowy ultrafioletowy – dzięki zastosowaniu światła ultrafioletowego jest jednym z najczulszych detektorów, co oznacza, że nie może być montowany w pomieszczeniach mokrych, takich jak: łazienki, sauny czy kuchnie, ponieważ będzie on reagował na parę wodną,
  • rozproszeniowy podczerwony – światło podczerwone generowane jest przez odpowiednio skonstruowaną diodę LED, która w sytuacji gdy zostanie rozproszone przez dym – uruchamia czujkę,
  • dwusensorowy podczerwony – jest bardziej rozbudowanym urządzeniem, wyposażonym w parę emitorów światła podczerwonego – dwie diody, natomiast alarm zostaje włączony wówczas, gdy rozproszone zostaną obie wiązki światła. Zabieg ten ma na celu zniwelowanie sytuacji, w której detektor uruchamia się pod wpływem pary.

Czujniki jonizacyjne

Czujniki jonizacyjne wykrywają produkty spalania, które oddziaływują na prąd jonizacji płynący przez komorę jonizacyjną czujnika. Ich funkcjonowanie związane jest ze zjawiskami zachodzącymi w komorach. Urządzenia te składają się z komory (komór) jonizacyjnej, zwanej roboczą pomiarową lub zewnętrzną, z dostępem powietrza, izotopowego źródła (źródeł) promieniowania do wytwarzania określonej koncentracji jonów i układu elektrycznego do alarmowania. Zadymienie komory powoduje zakłócenia w przepływie prądu jonowego. Ma to związek z wychwytywaniem elektronów przez cząstki dymu, co ma bezpośredni wpływ na zmniejszenie natężenia prądu jonizacji. Po przekroczeniu określonej wartości natężenia prądu jonizacji następuje reakcja czujnika. Na wartość tego prądu, oprócz czynników wewnętrznych, mają wpływ również uwarunkowania zewnętrzne, takie jak: zmiany ciśnienia atmosferycznego, temperatury, poziomu wilgotności oraz ruchy powietrza. Dzięki wykorzystaniu detekcyjnego układu dwukomorowego ograniczono większą część zakłóceń powodowanych przez wymienione czynniki zewnętrzne.

Zdj. 1 Czujka dymowa


Systemy zasysające

Do najbardziej efektywnych urządzeń wykrywających cząstki dymu należy zaliczyć systemy zasysające. Ogólny mechanizm ich działania polega na zasysaniu powietrza z pomieszczenia, w którym zamontowany został system, a w kolejnym kroku – analiza jego składu zassanego powietrza przez element detekcyjny (w prostych rozwiązaniach – zastosowaną czujkę dymu). Uruchomienie sygnalizacji optycznej i dźwiękowej następuje po przekroczeniu określonego progu zadymienia urządzenia. Najbardziej wrażliwe na pojawienie się cząstek dymu w kontrolowanej kubaturze są detekcyjne elementy w układach ssących wykorzystujących technikę laserową.

Czujniki dymu mogą być montowane jako autonomiczne urządzenia lub w systemie alarmowym. W przypadku detektora autonomicznego może być on zasilany przy pomocy baterii lub sieciowo z instalacji elektrycznej funkcjonującej w danym budynku. Zwykle posiadają one wbudowane sygnalizatory piezoelektryczne. Generowany sygnał alarmowy ma zwykle natężenie dźwięku około 80–90 dB. Jako autonomiczne urządzenia tego typu najczęściej spotykanym rozwiązaniem są optyczne czujniki dymu. Dość istotnym mankamentem tego rodzaju rozwiązania jest zastosowanie wyłącznie lokalnej sygnalizacji pożarowej, która nie posiada możliwości powiadomienia użytkownika budynku, który znajduje się w danym momencie w innej lokalizacji. Umożliwiają to metody parowania systemu alarmowego z systemem czujników pożarowych. Obecnie na rynku większość systemów alarmowych (przewodowych i bezprzewodowych) można rozbudować (doposażyć) o detektory pożarowe, w zależności od potrzeb indywidualnych. Istotne jest, aby pamiętać o właściwym dobraniu czujników do systemu alarmowego, szczególnie pod względem producenta, tak aby mające współpracować urządzenia były ze sobą kompatybilne. Połączenie systemu alarmowego z ostrzeganiem pożarowym daje możliwość powiadomienia o ewentualnym zdarzeniu, przykładowo informacją przesyłaną bezpośrednio na telefon komórkowy oraz buforowanie systemu poprzez baterię centrali alarmowej. Przy powiadamianiu telefonicznym system wyposażony jest w odpowiedni moduł GSM, który w razie uruchomienia się systemu alarmowego po wykryciu przez detektor cząstek dymu w powietrzu, wysyła wiadomość alarmową na – zdefiniowane wcześniej przez użytkownika systemu – numery telefonów komórkowych. W zależności od potrzeb, każda osoba, która zaopatruje się w taki system powiadamiania, powinna zwrócić uwagę na liczbę numerów możliwych do wprowadzenia do systemu oraz czas, po którym alarmowe wiadomości zostaną wysłane.

Oprócz wyżej wymienionych funkcji systemy pożarowe powinny być wyposażone w elementy umożliwiające testowanie zastosowanych urządzeń, przełącznik pozwalający na wyłączenie czujki na wypadek fałszywego alarmu oraz sygnalizację wyczerpania baterii.

Bardzo ważną kwestią, którą przede wszystkim należy wziąć pod uwagę przy doborze systemu ostrzegania pożarowego, jest jego zakres działania. Kryterium doboru stanowi powierzchnia, którą czujnik obejmuje. W przypadku niewielkich lokali mieszkalnych wystarczająca może być czujka o zakresie działania około 30–35 m2, natomiast w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych konieczny może okazać się zakup urządzenia z zasięgiem przekraczającym 100 m2, a przy budynkach piętrowych montaż większej ilości czujników. Prawidłowość działania detektorów pożarowych będzie także zależała od sposobu ich montażu. Przyjmuje się, że należy je instalować na suficie pomieszczenia, w centralnym punkcie, tak aby swoim zasięgiem mogły objąć całą jego kubaturę. Oznacza to, że w budynkach o kilku kondygnacjach czujniki powinny być montowane na każdej z nich. Pomieszczenia, które będą podlegały szczególnej ochronie typuje użytkownik, a zwykle są to kuchnia, łazienka, pokój dziecięcy, pokój z kominkiem i kotłownia. Przy tym ostatnim pomieszczeniu nie jest wskazane montowanie czujników wykrywających cząstki dymu, zdecydowanie lepszym rozwiązaniem będą detektory reagujące na podwyższoną temperaturę. W takich pomieszczeniach jak kuchnia czy kotłownia (gdzie możliwe jest także występowanie podwyższonej zawartości tlenku węgla w powietrzu) do rozważenia jest również zastosowanie czujników tzw. multisensorowych. Są to urządzenia droższe niż czujniki o pojedynczym zastosowaniu, gdyż łączą w sobie różne funkcje, np. detektora tlenku węgla i pożarowego. Zazwyczaj ostrzegają użytkowników obiektu sygnalizacją dźwiękową w powiązaniu z systemem wysyłania alarmowych informacji tekstowych na numery telefonów zdefiniowanych w systemie.

Detektory tlenku węgla

Tlenek węgla (CO), potocznie zwany czadem, powstaje podczas procesu niecałkowitego spalania materiałów palnych. Wśród jego właściwości fizycznych można wyliczyć to, że jest bezwonny, bezbarwny i pozbawiony smaku, ponadto jest lżejszy od powietrza, dlatego też gromadzi się głównie pod sufitem. Niebezpieczeństwo zaczadzenia wynika z faktu, że jest praktycznie niewyczuwalny przy równoczesnych silnych własnościach toksycznych. Zatrucie tlenkiem węgla jest bardzo niebezpieczne, ponieważ blokuje dostęp tlenu do komórek organizmu poprzez wiązanie się z hemoglobiną w czerwonych krwinkach. Przy długotrwałej ekspozycji na jego działanie może spowodować niedotlenienie organizmu, co bezpośrednio może doprowadzić do śmierci. Zatrucie tlenkiem węgla stanowi przyczynę wielu zgonów, zwłaszcza w jesienno-zimowym okresie grzewczym. Zawsze należy mieć na uwadze, że tlenek węgla jest niezwykle zabójczy, gdyż może doprowadzić do śmierci w ciągu nawet 30 minut. Zgodnie ze statystykami Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej – tylko w dniach od 1 do 24 października 2019 r. zaczadzeniu uległy 254 osoby, z czego jedna osoba była ofiarą śmiertelną a 107 poważnie poszkodowanymi. Już tylko te liczby uwidaczniają, jak ważne jest zadbanie o bezpieczeństwo w tym zakresie.

Niebezpieczne stężenie tlenku węgla, będące źródłem zatruć w budynkach mieszkalnych, pojawia się w sytuacji, gdy są niesprawne przewody kominowe: wentylacyjne i dymowe. Nieprawidłowości w ich działaniu mogą być spowodowane nieszczelnościami, wadami konstrukcyjnymi, brakiem należytej staranności przy ich utrzymaniu, czyli brakiem konserwacji oraz regularnego czyszczenia. Popularna inwestycja wymiany stolarki okiennej i drzwiowej na nowoczesną i szczelną może także spowodować zaburzenia w działaniu przewodów wentylacyjnych. W pomieszczeniach obiektu budowlanego może również pojawić się czad, gdy wadliwie funkcjonują urządzenia gazowe lub piecie czy kotły na paliwa stałe. W tym miejscu warto podkreślić, że do prawidłowego spalenia 1 m3 gazu ziemnego potrzeba ok. 9 m3 świeżego powietrza. Typowy łazienkowy przepływowy ogrzewacz wody zużywa średnio 2–3 m3 gazu na godzinę, co oznacza, że przez pół godziny jego używania (np. w czasie relaksującej kąpieli) konieczne jest dostarczenie do pomieszczenia łazienki ok. 10–15 m3 świeżego powietrza. W przypadku małych łazienek, o standardowej kubaturze ok. 8 m3, wiąże się to z koniecznością zapewnienia co najmniej dwukrotnej wymiany całego powietrza w pomieszczeniu w trakcie półgodzinnego korzystanie z piecyka gazowego. Jeśli ilość dostarczonego powietrza jest mniejsza z powodu np. niesprawnej wentylacji lub np. zbyt szczelnych drzwi łazienkowych (bez wymaganej kratki nawiewnej o powierzchni minimalnej 220 cm2), ma miejsce proces niecałkowitego spalania gazu i powoduje to wytwarzanie się tlenku węgla.

W celu zapobiegania nieświadomej ekspozycji na toksyczne działanie tlenku węgla w pomieszczeniach łazienek, kuchni czy kotłowni montuje się detektory CO, czyli tlenku węgla. Niestety, urządzenia te działają w sposób wysoce wybiórczy na tlenek węgla, tzn. nie wykrywają obecności w powietrzu żadnych innych gazów. Mogą być stosowane jako zintegrowane z czujnikami dymowymi. Wynika to z faktu, że chociaż dym zawiera również cząstki tlenku węgla, czas aktywacji alarmu może być przyczyną rozprzestrzenienia się pożaru w sposób trudny do opanowania. Indywidualne czujniki tlenku węgla przeznaczone są do monitorowania pomieszczeń pod kątem obecności szkodliwego stężenia tlenku węgla. W przypadku wykrycia podwyższonego stężenia czadu automatycznie uruchamia się sygnał ostrzegawczy (optyczny oraz akustyczny) informujący o możliwym zagrożeniu. W przypadku czujników wyposażonych w wyświetlacz LCD wyświetli się na nim wartość stężenia tlenku węgla w jednostkach PPM (jedna cząstka CO na milion cząstek powietrza). Czułość detektorów jest tak dobrana, aby reagowały już przy stężeniach czadu niezagrażających życiu oraz zdrowiu użytkowników, ale umożliwiały podjęcie właściwych działań, na długo zanim stężenie CO osiągnie poziom niebezpieczny dla zdrowia.

W związku z tym, że tlenek węgla jest lżejszy od powietrza zalecane jest montowanie detektorów na ścianach na wysokości co najmniej 150 cm od podłogi i w odległości 180 cm od potencjalnego źródła czadu np. przepływowego ogrzewacza wody w łazience.

Czujniki gazu

Wewnętrzne instalacje gazowe odgrywają obecnie bardzo ważną rolę w funkcjonowaniu obiektów budowlanych. Kotły centralnego ogrzewania gazowego, traktowane jako bardziej ekologiczne źródło energ...

Artykuł jest dostępny w całości tylko dla zalogowanych użytkowników.

Jak uzyskać dostęp? Wystarczy, że założysz konto lub zalogujesz się.
Czeka na Ciebie pakiet inspirujących materiałow pokazowych.
Załóż konto Zaloguj się

Przypisy