Detekcja gazów w garażach podziemnych w Polsce

Wymagania prawne

Ustawodawca, zdając sobie sprawę z ryzyk towarzyszących garażom zamkniętym, nakłada obowiązek montażu w nich systemów detekcji gazów. Zgodnie z rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], w garażu zamkniętym należy stosować wentylację mechaniczną sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla oraz czujnikami gazu propan-butan, jeżeli dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych tym gazem. Istotne zapisy znajdują się również w normie PN-EN 50545-1:2012 Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych w garażach oraz w tunelach. Część 1: Podstawowe wymagania funkcjonalne i metody badań dotyczące wykrywania i pomiaru tlenku węgla oraz tlenków azotu [2].

Czujniki gazów toksycznych

Głównym celem stosowania czujników gazów toksycznych w przestrzeni garaży zamkniętych jest sterowanie wentylacją. W praktyce realizuje się to poprzez zastosowanie trójprogowych detektorów tlenku węgla, które w zależności od stężenia tego gazu, pochodzącego ze spalin samochodów, włączają kolejne biegi wentylacji. Finalnie, jeżeli wentylacja okaże się nieskuteczna, na ostatnim progu następuje załączenie tablic ostrzegawczych, które informują o zaistniałym niebezpieczeństwie osoby przebywające w chronionym obszarze. Nie jest dobrym pomysłem załączanie tablic ostrzegawczych razem z wentylacją (na 1 lub 2 progu alarmowym) ani stosowanie detektorów o mniejszej liczbie progów alarmowych – będzie to powodowało częstsze załączanie sygnalizacji ostrzegawczej, także w sytuacjach, kiedy nie jest to niezbędne. Dobrze zaprojektowany system detekcji gazów nie powinien być źródłem niepotrzebnych alarmów.

Warto też zwrócić uwagę, że obecność gazów spalinowych w garażu nie jest zjawiskiem rzadkim – można wręcz pokusić się o stwierdzenie, że jest to zjawisko normalne. Ważne jest zatem, by ich stężenie utrzymywać poniżej granic niebezpiecznych dla ludzkiego zdrowia. Oprócz detekcji tlenku węgla, w przestrzeni garaży zamkniętych wskazuje się również na konieczność detekcji tlenków azotu [2], ponieważ zmiana stężenia tlenków azotu w spalinach nie zawsze jest proporcjonalna do zmiany stężenia tlenku węgla.

Zobacz także: Wszystko co musisz wiedzieć o klapach dymowych >>

Jednym z kolejnych aspektów detekcji gazów toksycznych są fałszywe alarmy i wiarygodność pomiarowa urządzeń. Niestety zmiany temperatur, wilgotności oraz warunków środowiskowych na przestrzeni roku mogą powodować nieprawidłową pracę niektórych urządzeń. Z tego względu w celu minimalizacji ryzyka wystąpienia fałszywych alarmów zaleca się stosowanie sensorów elektrochemicznych, zamiast często montowanych sensorów półprzewodnikowych. Sensory elektrochemiczne umożliwiają także udostępnienie wartości pomiarowej (nie tylko progowej) stężenia gazów toksycznych w powietrzu. Analizując te informacje w systemie BMS, można wyciągać wnioski i podejmować właściwe decyzje dotyczące obiektu i skuteczności samej wentylacji. Pamiętajmy też, że niewiarygodna (fałszywy alarm) lub niepełna informacja o zagrożeniach ze strony gazów toksycznych w garażu podziemnym wiąże się z ograniczeniem jego dostępności, zwiększonym zużyciem energii przez układy wentylacji i w końcu utratą zaufania użytkowników do samego systemu. Problem fałszywego alarmu jest zagadnieniem bardzo ważnym, wręcz krytycznym w przypadku czujników gazów palnych, o czym więcej poniżej.

Czujniki gazów palnych

Jeśli do przestrzeni garażu dopuszczony jest wjazd pojazdów zasilanych propanem-butanem (LPG,) metanem (CNG) lub wodorem, należy rozważyć zastosowanie odpowiedniego systemu detekcji. W przypadku pojazdów z instalacjami LPG konieczność stosowania systemu detekcji została zawarta w WT [1].

Na wstępie warto pokreślić, że natura wycieków gazów palnych do przestrzeni garażu zamkniętego jest zupełnie inna niż gazów toksycznych. Również z innego rodzaju zagrożeniami mamy tutaj do czynienia. Po pierwsze, obecność gazów palnych w atmosferze będzie sytuacją wyjątkową, związaną z awarią instalacji w pojeździe znajdującym się w garażu. Dodatkowo należy przyjąć, że taki wyciek z instalacji niesie ze sobą zupełnie inny poziom ryzyka niż obecność spalin.

Zobacz przegląd detektorów gazów >>

Załóżmy, że dochodzi do wycieku LPG. System zgodny z rozporządzeniem WT [1] spowoduje włączenie wentylacji, która powinna niebezpieczne stężenia obniżyć. Czy jest już bezpiecznie? Niestety nie, gdyż w garażu nadal zaparkowane jest źródło wycieku. Punktowo, w okolicy rozszczelnionej instalacji, stężenie gazów palnych może być zdecydowanie wyższe niż w miejscu instalacji czujnika, który to zagrożenie wykrył. Jeżeli garaż ma stałą obsługę techniczną, powinna ona zlokalizować miejsce wycieku (pojazd). Jednocześnie z uwagi na zagrożenie pożarowe być może konieczne będzie również wezwanie specjalistycznych służb, np. straży pożarnej. A co jeżeli był to fałszywy alarm?

Dobrze zaprojektowany system detekcji gazów palnych powinien zatem:

• uruchamiać dedykowaną sygnalizację alarmową (w taki sposób, aby było możliwe odróżnienie obecności gazów toksycznych od gazów palnych w przestrzeni garażu),
• cechować się wiarygodnością – zastosowane rozwiązania techniczne powinny minimalizować ryzyko wystąpienia fałszywego alarmu (jedną z najlepszych metod jest zastosowanie sensorów katalitycznych w czujnikach),
• mieć możliwie najniższe progi alarmowe, np. 10% i 20% DGW,
• umożliwiać zlokalizowanie miejsca wykrycia niebezpiecznego stężenia (w celu wytypowania obszaru, w którym doszło do wycieku), np. poprzez zastosowanie czujników adresowalnych.

Dodatkowo w przypadku gazów wybuchowych, inaczej niż toksycznych, nie jest celowe stosowanie gradacji działań na trzech progach alarmowych – już na pierwszym progu zaleca się załączenie wentylacji na najwyższym biegu i równoczesne włączenie tablic ostrzegawczych.

Urządzenia nadrzędne

Wspomniane wcześniej czujniki gazów palnych i toksycznych nie są jednak wystarczające do zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa w garażu. Oprócz kontrolowania wentylacji, wyników pomiarów i zdarzeń pochodzących z czujników, należy prezentować użytkownikom garażu oraz stałej obsłudze technicznej (jeżeli jest przewidziana) konieczne informacje. Dla obu tych grup informacja powinna być prezentowana w odmienny sposób:

• użytkownicy garażu (najczęściej osoby nieprzeszkolone, niemające wiedzy o zagrożeniach) powinni otrzymywać prostą i jednoznaczną informację o wystąpieniu zagrożenia, a w skrajnym przypadku o potrzebie opuszczenia garażu. Wykorzystuje się do tego celu tablice ostrzegawcze wyświetlające proste komunikaty oraz opcjonalnie dźwiękowe systemy ostrzegawcze (DSO),
• obsługa techniczna oprócz komunikatów zbiorczych o alarmach powinna również otrzymać dane na temat miejsca wykrycia zdarzenia. Cenna będzie także informacja pomiarowa o sposobie rozchodzenia się gazu w pomieszczeniu oraz aktualnych stężeniach w miejscach instalacji czujników gazów niebezpiecznych.

Aby zrealizować powyższe cele, stosuje się wcześniej wspomniane tablice ostrzegawcze oraz jednostki sterujące systemów detekcji gazów, które mogą m.in.:

• identyfikować lokalizację czujnika w obiekcie – miejsce wystąpienia zagrożenia,
• prezentować dane pomiarowe na wbudowanym wyświetlaczu, osobno dla czujników gazów toksycznych i palnych,
• udostępniać specjalne wyjścia stykowe – osobno dla mediów toksycznych oraz wybuchowych,
• umożliwiać integrację z systemami BMS po protokołach cyfrowych, także z odczytem obecnej wartości mierzonego stężenia gazu,
• nadzorować poprawność pracy każdego z urządzeń wchodzących w skład systemu detekcji gazu (łącznie z układem sygnalizacji – tablice informacyjne).

Na rys. 1 zaprezentowano przykładowy system spełniający powyższe założenia, który dzięki połączeniu na jednej magistrali dwużyłowej – power line communication (PLC) – wielu różnych urządzeń (tablice ostrzegawcze, czujniki, jednostka sterująca) zapewnia odpowiedni poziom bezpieczeństwa oraz komfort użytkowania i wykonania instalacji. W tabeli 1 przedstawiono przykładowe scenariusze sterowania wentylacją w garażach zamkniętych.

Podsumowanie

Na rynku dostępnych jest wiele rozwiązań systemów oferujących funkcjonalności wykrywania gazów niebezpiecznych w garażach zamkniętych. Z uwagi na pełnioną funkcję i dbałość o bezpieczeństwo użytkowników garażu należy starannie je dobierać, stawiając na rozwiązania nieuciążliwe w trakcie późniejszej eksploatacji i stanowiące wiarygodne źródło informacji o zagrożeniach. Warto sprawdzić, czy wybrane rozwiązanie oferuje wymienione wcześniej funkcjonalności oraz pozwala zminimalizować ryzyko występowania fałszywych alarmów (co jest szczególnie ważne w przypadku gazów palnych).

Dobierając system chroniący garaż, należy mieć na uwadze cały cykl jego życia. Na etapie projektowym decydujemy o ważnych funkcjonalnościach, takich jak prezentacja odpowiednio przygotowanej informacji dla wszystkich zainteresowanych, możliwość automatycznej diagnostyki usterek w systemie (także sygnalizacji obiektowej) czy inne opisane wcześniej i wpływające na komfort użytkowników. Na etapie montażu warto dążyć do tego, by instalacja była nieskomplikowana, gdyż minimalizuje to ryzyko błędnego podłączenia. Prace montażowe ułatwia komunikacja po linii zasilającej (PLC) z możliwością podłączenia wielu nadzorowanych urządzeń. Istotnym aspektem takiego rozwiązania są też kwestie ekonomiczne – skrócenie czasu poświęconego na przygotowanie instalacji oraz znaczne obniżenie kosztów okablowania. Ważny jest też etap eksploatacji systemu – na rynku dostępne są rozwiązania umożliwiające kalibrację czy testowanie czujników gazami wzorcowymi bezpośrednio w miejscu ich instalacji, co przyspiesza serwis i przyczynia się do obniżenia kosztów eksploatacji obiektu. Jednocześnie zastosowanie wiarygodnego systemu obniży do minimum liczbę fałszywych alarmów oraz koszt energii elektrycznej zużytej przez układ wentylacji garażu.

Należy unikać stosowania systemów, które nie udostępniają na zewnątrz informacji o uszkodzeniach własnych. Zdarza się bowiem, że awarie takich elementów jak okablowanie lub tablice ostrzegawcze nie są sygnalizowane w systemie, co rodzi ryzyko, że w sytuacjach zagrożenia użytkownicy garażu będą pozbawieni odpowiedniej informacji o obecności gazów niebezpiecznych. Takie ryzyko wyklucza m.in. zaprezentowany na rys. 1 i 2 system z tablicami podłączanymi do magistrali cyfrowej TetaBus.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (t.j. DzU 2022, poz. 1225)

2. PN-EN 50545-1:2012 Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych w garażach oraz w tunelach. Część 1: Podstawowe wymagania funkcjonalne i metody badań dotyczące wykrywania i pomiaru tlenku węgla oraz tlenków azotu