Detekcja pożaru jest istotnym elementem systemu bezpieczeństwa w obiektach każdego typu. Czujniki odpowiedzialne za wykrywanie pożaru mogą pracować jako elementy autonomiczne lub wchodzące w skład większego systemu instalacyjnego, np. BMS.
W detekcji pożaru ważne są trzy parametry: dym, ciepło i widmo światła. W dziedzinie ochrony przeciwpożarowej istnieją różne techniki wykrywania pożaru, które opierają się na wykrywaniu jednego z tych trzech parametrów poprzez stałe monitorowanie pomieszczeń i urządzeń. Systemy przeciwpożarowe mają za zadanie szybko wykryć symptomy pożaru, dzięki czemu ratują życie ludzkie i minimalizują straty materialne.
Czujniki dymu i płomieni
Za podstawę w detekcji pożaru można uznać czujki optyczne. Działają one na zasadzie pomiaru promieniowania podczerwonego rozproszonego przez cząstki dymu w komorze pomiarowej, przy czym komora jest odizolowana od światła zewnętrznego. Czujniki optyczne znajdują zastosowanie w wykrywaniu widzialnego dymu, który powstał na etapie bezpłomieniowej fazy pożaru. W tym stadium materiał zaczyna się tlić najczęściej przed pojawieniem się otwartego płomienia i zauważalnego wzrostu temperatury. Czujniki te pracują w pomieszczeniach zamkniętych i chronią przede wszystkim obiekty, w których nie występuje dym, kurz czy skraplanie pary wodnej.
Próbując sklasyfikować czujniki przeznaczone do detekcji pożaru, jako kryterium podziału można przyjąć sposób identyfikacji alarmowanego czujnika. Dlatego czujniki dzieli się na konwencjonalne i adresowalne. Czujniki konwencjonalne łączone są równolegle. Alarm jest identyfikowany jako sygnał z dowolnego czujnika, który należy do danego obwodu. Nieco bardziej zaawansowane są czujniki adresowalne. W takim systemie poszczególne czujniki są wpinane do obwodu, ale przy założeniu, że każdy z nich identyfikowany jest osobno. Tym sposobem może być precyzyjnie określone miejsce wystąpienia pożaru.
Warto zwrócić uwagę na liniowe czujniki dymu stosowane w zabezpieczaniu dużych obiektów. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują czujniki bezprzewodowe z wbudowanym sygnalizatorem akustycznym i diodą LED. Niektóre modele umożliwiają przekazywanie sygnału do centralek. W bardziej zaawansowanych wersjach połączono optyczny detektor dymu z czujnikiem temperatury. W wielu urządzeniach sygnały z obu sensorów analizowane są cyfrowo, dzięki czemu zwiększa się odporność na fałszywe alarmy. Oba sensory mogą być używane jednocześnie lub oddzielnie.
Na przykład czujka płomienia PUO-35 przeznaczona jest do wykrywania płomienia pojawiającego podczas pożaru. W momencie wykrycia zagrożenia czujka przekazuje sygnał alarmu do centrali sygnalizacji pożarowej. Z kolei czujka ciepła TUP-40 przeznaczona jest do wykrywania wzrostu temperatury pojawiającego się w pierwszej fazie pożaru. Zadziałanie czujki jest możliwe w przypadku przekroczenia określonego progu wartości temperatury lub przy gwałtownym wzroście temperatury, gdy nie został osiągnięty jeszcze próg zadziałania. W momencie wykrycia zagrożenia czujka przekazuje sygnał alarmu do centrali sygnalizacji pożarowej.
Z kolei czujka X9800 jest wyposażona w układ samosprawdzenia, który może być uruchamiany stykiem zewnętrznym, automatycznie lub magnesem. Diagnostyka obejmuje opatentowaną funkcję Oi, sprawdzającą stan zanieczyszczenia optyki. Przeciwwybuchowa, szczelna (IP66) obudowa czujki zapewnia użycie jej w strefach zagrożonych wybuchem, zarówno wewnątrz pomieszczeń, jak i na otwartej przestrzeni, w najtrudniejszych warunkach środowiskowych. Czujkę wyposażono w trzy wyjścia przekaźnikowe: alarmu, usterki oraz pomocnicze. Dostępny jest model czujki z dodatkowym wyjściem 4-20 mA. W standardzie przewidziano możliwość komunikacji serwisowej Modbus przez RS-485. Na płycie czołowej czujki znajduje się wielokolorowa dioda, wskazująca stan urządzenia.
Czujniki wielokryteriowe
Na rynku oferowane są czujniki wielosensorowe. W tym zakresie można zatem nabyć czujniki dymowo-temperaturowe, chemiczno-temperaturowe oraz dymowo–chemiczno-temperaturowe. Równoczesna
analiza temperatury, zadymienia oraz obecności tlenku węgla zwiększa skuteczność działania.
Interesujące w czujnikach tego typu są systemy wymiany danych. Na przykład czujniki wielokryteriowe z oferty firmy ADT bazują na protokole pętlowym MX Digital, który przekazuje informacje do centrali w postaci analogowej.
Tym sposobem zyskuje się pracę czujników w różnych trybach wykrywania pożaru. Są one dobierane w trakcie programowania, w odniesieniu do optymalizacji poziomu czułości oraz minimalizowania ryzyka fałszywych alarmów. W czujkach tych wszystkie sensory mogą pracować jednocześnie, zaś oprogramowanie uwzględnia zależności pomiędzy ich parametrami.
Detektory czujek wielosensorowych mogą pracować niezależnie, pod różnymi adresami. Oznacza to, że jedna czujka fizycznie jest w stanie zastąpić kilka czujek jednodetektorowych. W takim przypadku określony czujnik jest równocześnie czujką termiczną, optyczną oraz źródłem informacji o poziomie CO dla systemu zapobiegania zatruciu tlenkiem węgla.
Centrale sterujące
Pracę czujników wykrywania pożaru nadzorują centrale sterujące. Bardziej zaawansowane centrale przystosowane są do współpracy z systemami inteligentnych budynków. Funkcjonalność centrali zapewnia także sterowanie pracą urządzeń zewnętrznych, takich jak bramy pożarowe czy klapy oddymiające. W przypadku systemów adresowalnych miejsce wystąpienia pożaru może być bardzo dokładnie zidentyfikowane, z dokładnością do jednego czujnika. W przypadku wystąpienia alarmu centralka ma również za zadanie uruchomienie sygnalizacji oraz wyjść przekaźnikowych wewnątrz centrali.
Niektóre modele mogą być łączone z innymi centralkami, dzięki czemu zyskuje się możliwość rozbudowy systemu. Na rynku nabyć można wersje przekazujące informacje do zewnętrznych stacji monitoringu.
Detektory gazów
W zaawansowanych systemach bezpieczeństwa oprócz czujników wykrywania pożaru niejednokrotnie przewiduje się detektory gazów. W większości przypadków są one przeznaczone do wykrywania tlenku węgla oraz gazu ziemnego lub propan butan. W urządzeniach do detekcji obecności tlenku węgla po przekroczeniu określonego stężenia CO i czasu ekspozycji uruchamia się optyczna i akustyczna sygnalizacja detektora. Jest ona załączana w przypadku stężenia przekraczającego 0,005% CO po czasie ekspozycji wynoszącym ponad 60 min lub przy stężeniu 0,01% po czasie 10 min oraz przy stężeniu 0,03% w ciągu 3 min.
Detektory dwugazowe uwzględnia się przy jednoczesnym wykrywaniu tlenku węgla i gazu ziemnego (propan butan). Jeśli dojdzie do przekroczenia wartości stężenia gazu wynoszącego około 15% dolnej granicy wybuchowości, natychmiast zadziałają sygnalizatory.
Oferta rynkowa w zakresie domowych detektorów gazów jest szeroka, można więc nabyć kilka wersji urządzeń. Zastosowanie znajdują chociażby modele z wyjściem umożliwiającym podłączenie dodatkowej syreny. Przydać się może również wyjście stykowe sterujące wentylatorem lub systemem alarmowym. Aby zapewnić bezpieczeństwo zbieranych sygnałów, przewidziano odseparowane wejścia.
W rozbudowanych systemach detekcji gazów istotną rolę odgrywają centrale, które zbierają i przetwarzają sygnały pozyskane z czujników. W zależności od modelu obsługa urządzenia jest zapewniona przez podświetlany wyświetlacz LCD lub diodowy wskaźnik słupkowy. Przydatne rozwiązanie stanowi wbudowany rejestrator zdarzeń. Wiele central projektuje się z myślą o zastosowaniach przemysłowych, z możliwością współpracy z urządzeniami automatyki. Dlatego w niektórych modelach kluczowe pozostają wejścia i wyjścia pętli prądowej (4-20 mA) i napięciowej (0-10 V). Istotną rolę, szczególnie przy sterowaniu urządzeniami zewnętrznymi, odgrywają przekaźniki o maksymalnym napięciu obciążenia wynoszącym 250 VAC. Niektóre obudowy central są przystosowane do montażu na szynie DIN.
Integracja z BMS
Instalacje odpowiedzialne za wykrywanie pożaru niejednokrotnie integruje się z systemami BMS. Oprócz tego, w zależności od funkcji i przeznaczenia systemu, integrowanych jest wiele obszarów funkcjonowania budynku, takich jak system sterowania oddymianiem pożarowym, sterowanie i monitorowanie klap przeciwpożarowych, system kontroli dostępu, system pogodowy, urządzenia audio-wizualne oraz ochrona przeciwpożarowa. Systemy inteligentnego budynku mogą nadzorować również pracę układów wentylacji, klimatyzacji czy filtracji w oparciu o parametry jakości powietrza, tj. zawartość dwutlenku węgla i wilgotność. Procesowi integracji poddaje się system zasilania UPS, sterowanie ogrzewaniem, sieć teleinformatyczną, a także sterowanie oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym w zależności od stanu obecności osób w pomieszczeniach i ruchu.
Nie mniej ważne funkcje BMS to monitoring, alarmowanie oraz symulacja obecności. Zaletą zintegrowanych systemów zarzadzania budynkiem jest koncentrowanie danych, które pochodzą z różnych systemów w zależności od zmieniających się warunków zarówno o charakterze wewnętrznym, jak i zewnętrznym. Tym sposobem uzyskuje się poprawę komfortu użytkowania obiektu oraz zmniejszenie zużycia energii, a także zwiększenie bezpieczeństwa.
Zdjęcia wykorzystane w tekście pochodzą z SPS Electronics sp. z o.o.