Detektory w garażach

Dlaczego CO? Dlaczego LPG?

Prawo wymaga wykrywania w wielostanowiskowych garażach zamkniętych dwóch rodzajów gazów: tlenku węgla (CO) i gazu propan-butan (jeśli w garażu dopuszczone jest parkowanie samochodów zasilanych tym paliwem) oraz sterowania przez ich detektory pracą wentylacji – tak, by nadmiar tych substancji mógł zostać skutecznie usunięty. A ich usunięcie jest konieczne.

W przypadku CO z jednej strony chodzi o toksyczny charakter tej substancji – znany głównie z niesprawnych podgrzewaczy gazowych, ale obecny także w spalinach samochodowych.

Jednoczesna praca kilkunastu silników samochodów bez odprowadzania spalin mogłaby skończyć się śmiercią osób obecnych w garażu. Tlenek węgla uważany jest też za najlepszy wskaźnik jakości powietrza w garażu pod względem zanieczyszczenia spalinami samochodowymi.

Natomiast propan-butan należy usuwać ze względu na jego własności wybuchowe, szczególnie jeśli podłoga znajduje się poniżej poziomu terenu (jest to gaz cięższy od powietrza).

W polskim prawie nie ma natomiast wymogów sterowania wentylacją za pomocą detektorów metanu (może być emitowany przez niesprawne instalacje CNG, których w Polsce jest mało) ani dwutlenku węgla (CO₂). Jednak ten ostatni gaz jest dobrym wskaźnikiem zanieczyszczenia garażu spalinami, szczególnie w przypadku samochodów z silnikami wysokoprężnymi, które emitują mało tlenku węgla.

Detektory sterują wentylacją

Zadaniem detektorów jest wykrywanie niebezpiecznych gazów w powietrzu – ale na tym ich rola się nie kończy. Mają być częścią systemu zapewniającego bezpieczeństwo osobom przebywającym w obszarze oddziaływania szkodliwych substancji. W przypadku garaży zamkniętych mogą być one połączone z tablicami ostrzegawczymi i powodować ich załączanie.

Co jednak ważniejsze, zgodnie z prawem stosowanie systemów detekcji CO i LPG w garażach zamkniętych związane jest bezpośrednio z obsługującym je systemem wentylacji.

Prawo narzuca obowiązek sterowania wentylacją mechaniczną garaży zamkniętych poprzez systemy wykrywania zanieczyszczeń gazowych. Jest on zapisany w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie:

§ 108.1. W garażu zamkniętym należy stosować wentylację:

3) mechaniczną, sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla – w innych garażach, niewymienionych w pkt. 1 i 2 oraz w kanałach rewizyjnych, służących zawodowej obsłudze i naprawie samochodów bądź znajdujących się w garażach wielostanowiskowych, z zastrzeżeniem § 150 ust. 5,

4) mechaniczną, sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia gazu propan-butan – w garażach, w których dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych gazem propan-butan i w których poziom podłogi znajduje się poniżej poziomu terenu.

Punkty 1) i 2) § 108 określają stosowanie wentylacji co najmniej naturalnej w nieogrzewanych garażach nadziemnych wolno stojących, przybudowanych lub wbudowanych w inne budynki oraz w ogrzewanych garażach nadziemnych, lub częściowo zagłębionych (do 10 stanowisk postojowych).

Z zapisu tego można wywnioskować, że jeśli na garażach zamkniętych, np. w budynkach mieszkalnych czy przy centrach handlowych, pojawia się – spotykany zresztą nagminnie – zakaz wjazdu dla samochodów z instalacją LPG, oznacza to brak czujników LPG sterujących wentylacją. Jest to rozwiązanie, które z punktu widzenia inwestora przynosi oszczędności (mniej złożony system detekcji i sterowania wentylacją jest tańszy w zakupie i montażu, a później mniej kosztuje jego regularny serwis), ale dyskryminuje użytkowników takich samochodów.

Tlenek i dwutlenek węgla w pomieszczeniach >>>

Czuły, ale selektywny sensor gazów

Elementem czynnym w detektorze gazu jest sensor (czujka) – podzespół, który reaguje na wykrywany gaz.

Pod wpływem jego oddziaływania zmienia swoje właściwości elektryczne, co można łatwo pomierzyć i przeliczyć na stężenie konkretnego gazu w powietrzu.

Sensor charakteryzują dwa ważne parametry: czułość i selektywność.

• Im większa czułość sensora, tym niższe stężenie badanego gazu może on wykryć.
• Selektywność mówi natomiast o braku podatności na inne gazy mogące powodować podobne procesy jak gaz badany.
  Jest to więc swego rodzaju pewność pomiaru – im wyższa selektywność, tym w mniejszym stopniu sensor reaguje na inne gazy, tzw. zakłócające.

Z punktu widzenia użytkownika ważny jest także krótki czas reakcji, mała histereza (w uproszczeniu – szybki i łatwy powrót do stanu wyjściowego po usunięciu oddziaływania, niezależnie od jego intensywności) oraz stabilność.

Ten ostatni wskaźnik wyraża się najczęściej odstępem czasowym między kalibracjami czujnika (od 6 miesięcy do 2–3 lat).

Mimo starań producentów nie ma sensorów idealnych – albo jeden z parametrów (np. stabilność) jest obniżony, albo wszystkie są wynikiem kompromisu. Zespół własności danego rozwiązania zależy od rodzaju procesów fizycznych i chemicznych, na których oparty jest dany sensor.

W detektorach elektronicznych najczęściej stosowane są sensory:

• elektrochemiczne, wykorzystywane głównie do wykrywania gazów toksycznych.

Bazą takich sensorów jest ogniwo, w którym wskutek przenikania do elektrolitu wykrywanego gazu wytwarza się prąd elektryczny. Natężenie prądu jest proporcjonalne do stężenia przenikającego gazu.

Ważnym parametrem takiego sensora jest jego selektywność – należy pamiętać, że nie będzie ona wynosić 100%, ponieważ sensor może reagować także na obecność innych gazów o podobnych własnościach chemicznych.

Dużą zaletą takiego detektora jest jego wysoka czułość, wynikająca ze specyfiki procesu detekcji. Jednak ta sama specyfika powoduje, że detektor elektrochemiczny jest wymagający pod względem serwisu.

Ponieważ elektrolit w sensorze zużywa się, konieczna jest regularna i bardzo staranna kalibracja detektorów.

Dobrą praktyką bezpieczeństwa jest kalibracja detektora po każdej akcji, w której wystąpiło duże stężenie gazów;

• optyczne (na podczerwień, infrared, IR), stosowane przede wszystkim do wykrywania stężeń CO₂, metanu i propanu-butanu.

Czujniki takie są bardzo precyzyjne. Wykorzystuje się w nich zjawisko pochłaniania promieniowania podczerwonego przez cząsteczkowe wiązania chemiczne – każde z nich pochłania charakterystyczną długość fali.

Mierząc absorpcję promieni IR, określa się stężenie mierzonego gazu;

• półprzewodnikowe, z najbardziej znanym zastosowaniem do wykrywania tlenku węgla (CO).

Na powierzchni półprzewodnikowego elementu pomiarowego o określonej temperaturze adsorbowany jest gaz, który zmienia opór przewodnika. Liczbowa wielkość tej zmiany jest przeliczana na stężenie gazu w powietrzu.

Ponieważ opór przewodnika zmienia się nieliniowo, dobrym zastosowaniem detektora półprzewodnikowego jest detektor progowy, wskazujący przekroczenie określonych (np. w normie lub wymogach bezpieczeństwa) stężeń konkretnych gazów. Przy odpowiednio dobranym materiale półprzewodnika i temperaturze jego powierzchni oraz eliminacji gazów zakłócających (np. poprzez filtr węglowy osłaniający komorę procesową) można uzyskać wysoką selektywność.

Sensory półprzewodnikowe charakteryzują się prostą budową i trwałością.

Do zastosowań, które nie wymagają ciągłego pomiaru i bieżącej wizualizacji stężenia gazu, lecz „tylko” sygnalizacji przekroczenia poziomu alarmowego, dobrze nadają się detektory progowe. Do takich zastosowań zalicza się sterowanie wentylacją w garażu przez sensory CO i LPG.

Progi alarmowe dla tlenku węgla określa norma PN-EN 50545-1 Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych w garażach oraz tunelach. Część 1: Podstawowe wymagania funkcjonale i metody badań dotyczące wykrywania i pomiaru tlenku węgla oraz tlenków azotu. Norma ta podpowiada wartości trzech progów, przy których należy stopniowo załączać urządzenia wentylacyjne (a po drugim progu uruchamiać tablice ostrzegawcze i sygnały alarmowe):

• alarm 1 – 30 ppm (średnia z 15 minut),
• alarm 2 – 60 ppm (średnia z 15 minut),
• alarm 3 – 150 ppm (średnia z 1 minuty).

Natomiast detektory LPG reagują na przekroczenie wartości progowej powiązanej z tzw. granicą wybuchowości (jest to najniższe stężenie, które w mieszaninie z powietrzem może wybuchnąć od bodźca termicznego). Zwykle przy stężeniu wynoszącym 5–30% dolnej granicy wybuchowości detektor powoduje uruchomienie wentylacji i sygnałów alarmowych.

Aby system detektorów działał skutecznie, musi „pokryć” cały garaż i odpowiednio badać skład powietrza.

Ze względów ekonomicznych dla dużych obiektów systemy detekcji można projektować strefowo – tak, by w przypadku miejscowego wzrostu stężenia CO lub LPG nie przewietrzać całego dużego garażu. W każdej ze stref pracuje wentylator (grupa wentylatorów), reagując na miejscowe zwiększenie stężenia. Bardzo ważne jest zatem dobranie prawidłowej liczby urządzeń i ich właściwy montaż.

Nie za mało i na swoim miejscu

Liczba detektorów zależy przede wszystkim od wielkości garażu – do celów projektowych można przyjąć, że obszar skutecznego działania jednego urządzenia to okrąg o promieniu 8 m (obszar ok. 200 m²).

Założenie takie dobrze się sprawdza, jeśli detektor bada powierzchnię nieograniczoną przegrodami – zatem najlepiej montować go na słupie nośnym.

Jeśli detektor zamontowany jest na ścianie, obszar jego działania jest o mniej więcej połowę mniejszy i wynosi ok. 100 m².

Biorąc pod uwagę własności chemiczne gazów, bardzo ważna jest też wysokość montażu. Dla detektorów tlenku węgla przyjmuje się ok. 1,8 m nad poziomem posadzki (wysokość twarzy dorosłego człowieka), natomiast nie tuż pod stropem, gdzie mogą gromadzić się gorące spaliny mogące „zatruć” detektor.

Z kolei propan-butan jest gazem cięższym od powietrza (ok. dwukrotnie) i będzie zalegał przy posadzce. Stąd maksymalna wysokość montażu czujnika LPG wynosi 0,2–0,3 m (w zależności od zaleceń producenta) nad poziomem podłogi. Taka lokalizacja powoduje większą podatność na uszkodzenia mechaniczne (np. oderwanie od ściany), czujniki LPG należy więc zabezpieczyć specjalnymi osłonami.

Razem czy osobno?

W zależności od rodzaju rozwiązania detektory LPG mogą być włączone do systemu detekcji CO, ale nie zawsze jest to możliwe – czasami konieczna jest osobna instalacja dla każdego systemu detekcji.

Na rynku można też spotkać urządzenia dwufunkcyjne. Mają one charakter modułowy: moduł główny zawiera czujnik tlenku węgla oraz elementy regulacyjne i złącza – główne i pozwalające na podłączenie drugiego modułu, w którym znajduje się sensor gazu propan-butan.

Konserwacja systemu

Ponieważ systemy detekcji CO i LPG są kluczowe dla bezpieczeństwa użytkowników garażu, należy skrupulatnie przestrzegać reżimu kontroli i serwisu tych urządzeń.

Kontrolę działania systemów należy przeprowadzać co najmniej raz w roku, sprawdzając zachowanie każdego detektora odpowiednio do jego filozofii pracy.

Dla detektorów progowych sprawdza się odpowiedź systemu na podanie gazu o odpowiednim stężeniu – powinny powodować uruchomienie alarmu, wentylacji i tablic ostrzegawczych odpowiednio dla kolejnych poziomów.

Istotna jest też regularna kalibracja sensorów – ich częstotliwość wskazuje producent urządzenia, a zależy ona bezpośrednio od rodzaju sensora.

Przykładowo sensor elektrochemiczny wymaga najczęstszej kalibracji (zużywa się), a sensor półprzewodnikowy z upływem czasu zwiększa swoją czułość i niekalibrowany może powodować uruchamianie wentylacji przy zbyt niskim stężeniu gazu. Moduł sensora jest w wielu rozwiązaniach wymienny – dzięki temu nie trzeba demontować całego detektora, a cała kalibracja (wymiana sensora) trwa kilka minut.

Opracowano na podstawie materiałów firm: Gazex, Hekato, Pro-Service i Sensor Tech

Wentylacja zabezpieczająca przed gromadzeniem tlenku węgla >>>