Sterowanie wentylacją garaży – detektory gazów

Kwestię wentylacji garaży reguluje rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1]. Przepisy wymagają stosowania różnych rozwiązań w zależności od lokalizacji garażu, jego wielkości i tego, czy jest on otwarty, czy zamknięty (§ 108).

W garażach otwartych przewietrzanych naturalnie łączna wielkość niezamykanych otworów w ścianach zewnętrznych na każdej kondygnacji nie może być mniejsza niż 35% jej powierzchni ścian. Można na tych ścianach stosować stałe przesłony żaluzjowe, które nie ograniczają wolnej powierzchni otworu. Maksymalna odległość pomiędzy takimi przeciwległymi ścianami z otworami nie może być większa niż 100 m.

Ponadto przepisy wymagają, aby zagłębienie najniższego poziomu posadzki nie przekraczało 0,6 m poniżej poziomu terenu bezpośrednio przylegającego do ściany zewnętrznej garażu. W przypadku większego zagłębienia należy zastosować fosę.

W zamkniętych nieogrzewanych garażach nadziemnych wolnostojących i przybudowanych lub wbudowanych w inne budynki należy stosować wentylację co najmniej naturalną, którą zapewnią otwory wentylacyjne umieszczone w ścianach przeciwległych lub bocznych bądź we wrotach garażowych o łącznej powierzchni netto nie mniejszej niż 0,04 m² na każde stanowisko postojowe.

W garażach ogrzewanych nadziemnych lub częściowo zagłębionych mających nie więcej niż 10 stanowisk postojowych należy stosować wentylację co najmniej grawitacyjną zapewniającą 1,5-krotną wymianę powietrza na godzinę. Z tym że wyrażenie „co najmniej” zawarte w przepisach należy rozumieć jako sugestię zastosowania wentylacji mechanicznej (kanałów wentylacyjnych lub wentylatorów kierunkowych).

W pozostałych garażach zamkniętych mających więcej niż 10 stanowisk postojowych oraz w kanałach rewizyjnych służących profesjonalnej obsłudze i naprawie samochodów bądź znajdujących się w garażach wielostanowiskowych należy stosować wentylację mechaniczną sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla.

W garażach zamkniętych, w których dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych gazem propan-butan i gdzie poziom podłogi znajduje się poniżej poziomu terenu, należy stosować wentylację mechaniczną sterowaną czujnikami niedopuszczalnego poziomu stężenia gazu propan-butan (§ 108).

Ponadto w garażach zabronione jest instalowanie studzienek rewizyjnych (§ 281) i tym samym nie powinny się w nich znajdować miejsca, w których mógłby się gromadzić gaz cięższy od powietrza – w razie wycieku powinien się on rozlać po dużej płaskiej powierzchni. W garażach zamkniętych o powierzchni całkowitej przekraczającej 1500 m² należy stosować samoczynne urządzenia oddymiające (§ 277.4).

Za najlepszy wskaźnik jakości powietrza zanieczyszczonego spalinami w garażach uznawany jest poziom tlenku węgla, dlatego detektory tego gazu wykorzystywane są jako sterowniki wentylacji mechanicznej w obiektach tego typu. Prawo wyraźnie określa, gdzie powinny zostać zastosowane detektory CO (§ 108), jednak w pewnych sytuacjach mogą one nie sprostać stawianym zadaniom.

Wzrost popularności w Polsce samochodów osobowych z silnikami wysokoprężnymi spowodował, że w garażach zamkniętych, w których licznie parkują samochody z silnikami Diesla, mogą pojawić się trudności w sterowaniu wentylacją za pomocą detektorów CO. Silniki wysokoprężne emitują w spalinach na tyle małe ilości tlenku węgla, że możliwe jest, iż detektory CO nie zareagują, pomimo że powietrze będzie zanieczyszczone innymi substancjami szkodliwymi dla zdrowia, m.in. CO₂, tlenkami azotu, sadzą i węglowodorami.

Zatem w garażach zamkniętych, w których zdecydowaną większość stanowią samochody osobowe z silnikami wysokoprężnymi, sterowanie wentylacją powinno opierać się także na detektorach dwutlenku węgla. Gaz ten zawsze pojawia się w spalinach i jest dokładnie mierzony za pomocą sensorów optycznych pracujących w podczerwieni.

Kolejną istotną przy projektowaniu wentylacji garaży kwestią jest fakt, że zawartość tlenku węgla w spalinach samochodów stale spada i o ile kilkanaście lat temu przyjmowano, że znajduje się w nich ok. 4,5% CO, obecnie jest go o wiele mniej – nawet poniżej 0,5%. Jednak nadal dla zapewnienia skuteczności wentylacji projektuje się instalacje na 4% CO w spalinach.

Przyjęcie mniejszych ilości może wprawdzie umożliwić redukcję kosztów budowy instalacji, ale rodzi ryzyko nieskutecznej wentylacji. Wynika to z tego, że samochód osobowy z silnikiem iskrowym jadący z małą prędkością lub uruchomiony po okresie dłuższego postoju wydziela większe ilości tlenku węgla niż pojazd rozgrzany i na dużych obrotach.

Niebezpieczne ilości spalin i CO w garażach zamkniętych wydzielają się już w ciągu kilku minut. Przy braku sprawnej wentylacji w garażu powyżej 10 stanowisk jednoczesna praca kilkunastu silników samochodowych mogłaby się skończyć nawet śmiertelnym zatruciem przebywających w nim osób.

Następne ważne zagadnienie to detekcja gazu propan-butan. Detektory LPG służą jako sterowniki uruchamiające wentylację mechaniczną w przypadku wycieku tego gazu, a ich stosowanie wymagane jest w garażach zamkniętych, w których dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych gazem propan-butan i gdzie podłoga znajduje się poniżej poziomu terenu.

W Polsce na razie nie ma zbyt wiele samochodów osobowych z silnikami zasilanymi sprężonym gazem ziemnym CNG (metanem) i nie istnieją regulacje dotyczące parkowania takich samochodów w garażach. Jednak przy projektowaniu i budowie lub modernizacji instalacji wentylacyjnych w garażach zamkniętych warto przewidzieć miejsce na detektory CNG, tym bardziej że producenci oferują je jako produkty mogące pracować w ramach jednej instalacji sterowania wentylacją.

Optymalny system wentylacji mechanicznej garaży powinien uwzględniać konieczność usuwania zarówno gazów lżejszych, jak i cięższych od powietrza, tak aby skutecznie usuwać tlenek węgla, ditlenek węgla, propan­‑butan i metan. Dlatego instalacje wywiewne powinny mieć otwory zlokalizowane pod stropem oraz nisko nad poziomem podłogi.

Prawo nie reguluje dopuszczalnego maksymalnego stężenia tlenku węgla w tych obiektach, dlatego projektanci systemów wentylacji garaży zamkniętych korzystają z rozporządzenia w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy [2].

Natomiast jeśli na terenie garaży znajdują się warsztaty, kasy lub miejsca pracy pracowników ochrony, muszą one posiadać odrębną instalację wentylacyjną dostosowaną do warunków i wymagań dla danego pomieszczenia czy obszaru przeznaczonego do pracy [3].

Detektory CO

System detekcji stale monitoruje skład powietrza w różnych miejscach garażu i w razie przekroczenia dopuszczalnych wartości tlenku węgla powinien spowodować stopniowe włączanie urządzeń wentylacyjnych. Przekroczenie drugiego progu stężenia CO powinno nie tylko wywołać intensywniejszą wentylację, ale też jednoczesne włączenie sygnalizatorów optycznych widocznych dla wszystkich osób znajdujących się w garażu lub planujących do niego wejść.

Sygnalizatory powinny przekazywać krótkie i jednoznaczne ostrzeżenie oraz nakaz opuszczenia garażu lub zakaz wejścia do niego. Nie należy stosować sygnałów dźwiękowych, które mogą być mylone z alarmami samochodowymi. Skutecznym rozwiązaniem są komunikaty głosowe i tablice z wyświetlanym tekstem oraz sygnalizacja stanu zagrożenia, np. za pomocą kolorowych świateł pulsacyjnych.

Detektory należy montować z dala od źródeł ciepła, w miejscach, gdzie nie będą one narażone na uszkodzenia mechaniczne i działanie silnych pól magnetycznych. Powinny być montowane w miarę możliwości równomiernie w całym garażu z uwzględnieniem wytycznych projektanta budynku i zaleceń montażowych producenta urządzeń. Instaluje się je na wysokości ok. 1,7–2 m nad poziomem podłogi, z dala od otworów nawiewnych i wywiewnych.

Detektory LPG

Zadaniem detektorów LPG jest stała kontrola ewentualnych wycieków gazu propan-butan z pojazdów znajdujących się w garażach zamkniętych. W momencie przekroczenia ściśle określonej wartości progowej (5–30% dolnej granicy wybuchowości) detektor powoduje uruchomienie wentylacji mechanicznej i sygnalizacji alarmowej.

Detektory pracują w zakresie temperatur od –10 do 50°C (okresowo nawet od –20°C) i powinny mieć dużą stabilność: ±20% w trakcie jednego roku. Niektóre urządzenia można włączyć do instalacji detekcji tlenku węgla, dla innych należy wykonać oddzielną instalację. Montuje się je nie wyżej niż 30 cm nad poziomem posadzki, w pobliżu drzwi i otworów nawiewnych i wywiewnych, ale tak, by nie były one narażone na przypadkowe uszkodzenia.

Warto je też zabezpieczyć specjalnymi osłonami, które chronią urządzenia nawet w przypadku ich całkowitego oderwania od ściany i znalezienia się pod kołem samochodu.

Na rynku oferowane są od niedawna detektory dwufunkcyjne do ciągłej ochrony pomieszczeń zagrożonych emisją tlenku węgla i propanu-butanu. Są to urządzenia modułowe złożone z dwóch części: modułu głównego, który zawiera czujnik tlenku węgla, elementy regulacyjne, złącze główne i złącze do podłączenia drugiego modułu – LPG, w którym znajduje się czujnik gazu propan-butan.

Element główny montuje się na wysokości odpowiedniej dla detekcji CO, a moduł LPG nisko nad posadzką. Są one łączone przewodami o długości 120–140 cm.

Na potrzeby sterowania systemu wentylacji oferowane są też cyfrowe detektory z wymiennym sensorem półprzewodnikowym przeznaczone do ciągłej kontroli obecności tlenku węgla i LPG. Stosuje się je w garażach zamkniętych i parkingach podziemnych oraz warsztatach samochodowych. Wyposażane są w systemy sygnalizacji dwu- i trójprogowej i mogą być zasilane napięciem 230 V~ lub 12 V=.

Detektory CO₂

Gaz ten zawsze pojawia się w spalinach i może zostać bardzo selektywnie i dokładnie zmierzony. Ditlenek węgla może być najbardziej miarodajnym składnikiem spalin samochodowych w garażach, w których dominują samochody z silnikami wysokoprężnymi. Na potrzeby sterowania wentylacją garaży na rynku oferowane są mikroprocesorowe detektory dwugazowe przeznaczone do ciągłej kontroli obecności CO i CO₂.

Sensory tlenku węgla mogą być półprzewodnikowe z filtrem węglowym, a w przypadku ditlenku węgla stosuje się urządzenia z sensorami optycznymi pracującymi w podczerwieni (typu infrared − IR).

Sensory IR mogą mieć funkcję autokalibracji, a dobre półprzewodnikowe sensory CO wystarczy skalibrować raz na 3 lata. Urządzenia te nie mają żadnych elementów regulacyjnych lub obsługowych, co zwiększa ich skuteczność i trwałość.

Eksploatacja – przeglądy i kalibracja

Standardem stają się proste w obsłudze systemy działające automatycznie z detektorami progowymi sygnalizującymi przekroczenie dwóch lub trzech stężeń alarmowych. Wyposaża się je dodatkowo w sygnalizację awarii, braku zasilania albo dewastacji.

Detektory powinna cechować trwałość i mała wrażliwość na inne gazy i czynniki środowiskowe oraz ujemne i wysokie temperatury otoczenia. Nie powinny one wymagać częstych kalibracji, a konieczne jest zachowywanie przez nie dokładności detekcji wartości progowych w całym przedziale temperatur otoczenia.

Na długość okresów między kalibracjami zasadniczy wpływ ma rodzaj zastosowanego w detektorze sensora – elektrochemiczne należy kalibrować co 6 miesięcy, a półprzewodnikowe raz na 3 lata. Żywotność sensorów elektrochemicznych wynosi 2 lata, a półprzewodnikowych powyżej 10 lat w warunkach normalnej eksploatacji.

Na rynku oferowane są m.in. cyfrowe detektory z sensorami półprzewodnikowymi, które nie wymagają stosowania central alarmowych i działają w pełni automatycznie, bez konieczności bieżącej obsługi – wymagają jedynie okresowych przeglądów i kalibracji. Dostępne są też wymienne moduły sensorów, dzięki którym kalibracja przebiega bardzo szybko – wystarczy wymienić moduł sensora na inny, wcześniej skalibrowany, a administrator może to wykonać sam bez demontowania całego detektora z instalacji.

Nowością są detektory, których sensory można skalibrować w trakcie pracy systemu bez konieczności ich wyjmowania z detektorów i otwierania urządzeń. Wymaga to jednak użycia odpowiedniego sprzętu do komunikacji z detektorem za pomocą portów na podczerwień i uruchomienia trybu testowego za pomocą magnesu, a nie gazu.

Rozwiązanie to pozwala trzykrotnie skrócić czas kalibracji i umożliwia odczyt zapamiętanych przez detektor informacji o jego pracy (liczba alarmów, czas pracy w stanach alarmowych, terminy kalibracji). Analiza tych danych pozwala zoptymalizować ustawienia parametrów pracy systemu wentylacji.

W dużych garażach zamkniętych personel powinien sprawdzać system raz na kwartał, szczególnie pod kątem prawidłowości działania progów alarmowych przy określonym stężeniu, a po każdej kontroli powinien zostać sporządzony protokół. Powinien też zwracać uwagę na to, komu powierza kalibrację detektorów, tak aby była ona wykonana ściśle według wymagań producenta systemu.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, ze zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU nr 217, poz.1833, ze zm.).
3. Charkowska A., Wentylacja bytowa garaży zamkniętych – metody obliczeniowe wg niemieckich wytycznych, „Rynek Instalacyjny” nr 1–2/2012.
4. Charkowska A., Rozwiązania techniczne wentylacji garaży, „Rynek Instalacyjny” nr 4/2012.
5. Joniec W., Wentylacja garaży – sterowanie detektorami CO i LPG, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2009.
6. Materiały firm: Alter, Gazex, Pro-Service, Sensor Tech.