Systemy Zasysające

S yg n a l i z a c j a i a u t o m at y k a p o ż a r o wa
Detekcja pożaru
w trudnych warunkach, z ograniczonym dostępem
Artykuł firmy UTC Fire & Security Polska – Zbigniew Morawski
Fot. 1. Przykładowe obudowy
zasysające serii FASD700
We współczesnych systemach sygnalizacji pożarowej obserwujemy tendencję
do stosowania czujek o jak największej liczbie sensorów w jednej obudowie.
Z punktu widzenia producentów urządzeń łatwiej i taniej jest produkować jedną
linię czujek niż trzy lub więcej, ale niesie to pokusę masowego wprowadzania przez
projektantów najprostszych, „katalogowych” rozwiązań zamiast indywidualnego
podejścia do każdego obiektu. Jest to szczególnie widoczne w przypadkach, gdy
zgodnie z danymi z kart katalogowych możemy stosować czujki „do wszystkiego”,
czyli certyfikowane w zakresie pożarów testowych od TF1 ... TF9.
Czy istnieje czujka uniwersalna?
W praktyce słowo „uniwersalny” jest synonimem nijakości. Nie neguję kierunku
rozwoju czujek, zwłaszcza gdy do przetwarzania stosuje się układy mikroprocesorowe gwarantujące niezawodność
i pewność działania, czego prekursorem
może być system EST3(XLS1000) z rodziną
czujek SIGA (cytuję dane z karty katalogowej: mikroprocesorowe, wielosensorowe
detektory, podejmujące niezależnie decyzję o zdarzeniu bazując na algorytmach
porównujących w czasie stan komory detekcyjnej z widmem pożaru przechowywanym w pamięci. Mikroprocesor ocenia
wszystkie elementy detekcyjne, jednocześnie uwzględniając warunki pracy i natężenie zjawiska w celu rozpoznania prawdziwego pożaru i uniknięcia fałszywych
alarmów. Filtry cyfrowe eliminują sygnały,
które nie są charakterystyczne dla zjawisk
pożarowych).
Moim zdaniem wyłaniają się tu dwa możliwe podejścia do tematu detekcji zjawisk
pożarowych:
2
Tymi ostatnimi chciałbym się zająć z punktu
widzenia oferty firmy UTC Fire & Security.
Detektory do zastosowań specjalnych
Aby zobrazować obszar zastosowania systemów zasysających, posłużę się tab. 1, gdzie
pokazano procentowe zadymienie na metr,
przy którym działają poszczególne typy detektorów (założono typowy rozwój pożaru,
gdzie od przyrostu energii zaczyna się wydobywać dym rozwijający się w pożar).
Kiedy stosujemy systemy zasysające:
• Ciągłość funkcjonowania obiektu jest
najważniejsza – nie możemy pozwolić
sobie na koszty związane z przywracaniem działalności po pożarze.
• Wymagamy bardzo wczesnej detekcji;
szczególnie systemy działające w klasie A
(wg EN-54-20) generują alarm, zanim zadziała jakikolwiek detektor światła rozproszonego lub odbitego.
• uniwersalne – stosujemy wszędzie czujki punktowe, wielosensorowe,
• indywidualne – dobieramy optymalne
rozwiązania do aplikacji.
Skłaniam się ku drugiemu podejściu,
zwłaszcza że na rynku mamy czujki, które
ze względu na sposób działania i konstrukcję nadają się idealnie do zastosowań specjalnych. Wymienię kilka najpowszechniej
wykorzystywanych: czujki liniowe, płomienia, liniowe przewodowe, zasysające (ASD).
Tabela 1
Procent zadymienia/m
0,01... 0,1
0,06 ... 0,9
Dym
widzialny
Ogień
Ogień
+ wysoka
temperatura
1 ... 10
10 ... 20
Pożar
Tryskacze
-
-
-
-
+
Czujki płomienia
-
-
-
+
+
Czujki punktowe
-
-
+
+
+
Detektory zasysające
laserowe
-
+
+
+
+
Detektory zasysające
laserowe dużej czułości
+
+
+
+
+
nr 5, wrzesień – październik 2010
• Potrzebujemy rozszerzonej czułości
w aplikacjach, gdzie mamy do czynienia
z rozpraszaniem dymu, szczególnie w strefach wysokich i przy dużych wymianach
powietrza przez wentylację mechaniczną.
• W warunkach utrudniających ewakuację
i gdy potrzebna jest wczesna detekcja.
• Jako alternatywę dla czujek punktowych
i rozproszeniowych.
Z punktu widzenia analizy projektowej
danego rozwiązania istotną sprawą jest
również przydatność urządzeń do pracy:
• W trudnych warunkach (wysoka/niska
rozwiązań przewidziano proste i tanie
obudowy zasysające typu FASD710C,
FASD720C (fot. 1). Są to jedno- lub
dwukanałowe urządzenia z gniazdami na dwie czujki konwencjonalne lub
analogowe systemu FP2000. W ofercie
znajdują się jednokanałowe urządzenia
FASD710C umożliwiające montaż dwóch
czujek działających redundantnie, w koincydencji lub pojedynczo.
Obudowy umożliwiają konstrukcję
urządzenia pracującego w klasie C (odpowiadającej klasie czujek punktowych
Fot. 2. Przykładowy
detektor serii FHSD700
temperatura, duża wilgotność, zanieczyszczenie itd.).
• Przy ograniczonym dostępie do strefy;
ważna jest dostępność pomieszczeń
pod kątem serwisowym po instalacji.
• W pomieszczeniach wysokich >12 m
i przy występowaniu barier termicznych; w tego typu aplikacjach mamy
do czynienia z rozproszeniem dymu
i utrudnionym dostępem serwisowym.
• W pomieszczeniach reprezentacyjnych
i zabytkowych, gdzie ważne jest dyskretne umieszczenie czujek.
• W środowisku narażonym na uszkodzenia mechaniczne.
• W pomieszczeniach specjalnych, gdzie
mogą wystąpić akty wandalizmu.
• W środowiskach niebezpiecznych (zagrożonych wybuchem) i radioaktywnych.
Z powyższego wynika, iż wielu obiektów nie możemy zabezpieczyć czujkami
punktowymi. Podam przykłady takich
aplikacji, omawiając konkretne typy czujek pożarowych.
Przykłady aplikacji
Małe systemy, pojedyncze pomieszczenia typu stacje trafo, cele aresztantów, kanały wentylacyjne, kancelarie tajne – typowe wsparcie dla
systemów w budynkach, gdzie występują pomieszczenia o ograniczonej
dostępności.
Planując taką aplikację, z powodzeniem
możemy wynieść elementy detekcyjne poza strefę ograniczoną. Dla takich
nr 5, wrzesień – październik 2010
EN-54-7). Certyfikat dopuszcza instalację
orurowania o długości do 50 m na kanał;
w przypadku czujek serii 2000 – 40 metrów i cztery otwory.
Widzimy zatem, że obudowa z jedną czujką może zastąpić cztery czujki punktowe.
Niewielkie pomieszczenia wymagające wczesnej detekcji lub nadzoru nad
większymi powierzchniami.
Są to aplikacje podobne do wymienionych wyżej, z zastrzeżeniem, że czułość
czujki punktowej jest niewystarczająca.
Rozwiązania budowane z użyciem detektorów FASD712C i FASD715C. Są one
wyposażone w czujniki laserowe zbudowane z wykorzystaniem podobnej obudowy jak dla prostych systemów serii
FASD700. Występują w konfiguracji jedno- lub dwukanałowej.
Dzięki zastosowaniu wysokoczułego detektora mają one parametry techniczne,
które pozwalają na zbudowanie systemu
w klasie A. Użyteczną cechą tych detektorów jest możliwość zaprogramowania
ostrzeżenia w klasie A, a dla niższych klas
czułości wygenerowania prealarmu i alarmu. Certyfikat dopuszcza instalację orurowania o długości do 100 m na kanał.
W przypadku budowy systemu w klasie C
system możemy wyposażyć w 19 otworów próbkujących.
cyjne, clean-roomy, magazyny, hale
produkcyjne, więzienia, wysypiska
śmieci.
Zastosowanie znajdują tu takie urzadzenia, jak detektory serii FHSD (fot. 2):
FHSD724DC – czterokanałowy, czterorurowy detektor laserowy
FHSD726DC – sześciokanałowy, sześciorurowy detektor laserowy
Detektory laserowe charakteryzują się
możliwością pracy we wszystkich trzech
czułościach definiowanych przez normę.
Podobnie jak w przypadku opisanych
czujek FASD, ich pracę można zaprogramować w taki sposób, aby klasa A generowała alarm wstępny, a klasy mniej czułe
– prealarm i alarm. Długości rur wynoszą
do 100 m na kanał, bez względu na liczbę odgałęzień. Zaletą tych systemów jest
również to, że do całkowitej długości rur
nie wlicza się wyniesionych punktów realizowanych za pomocą kapilar o średnicy
6 mm.
Ostatnim, ciekawym urządzeniem
jest FHSD7215C. Jest to detektor 15-kanałowy, a jako medium transportu
używa się 50-metrowych kapilar o średnicy 6 mm. Może on znaleźć zastosowanie wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba
ochrony punktowej urządzeń, maszyn itp.
System rur jako medium transportowe
Ważnym elementem systemów jest
system rur pełniący rolę medium transportowego. Orurowanie i mocowania rur
powinny być dostosowane do warunków
pracy systemu, ale parametry użytych materiałów nie mogą być gorsze niż normatywne, czyli:
• odporność mechaniczna na zgniatanie
>125 N,
• wytrzymałość na uderzenie 0,5 kg z wysokości 1 m,
• temperatura pracy –15 ... 60° C.
Dobór orurowania może być odrębnym
zagadnieniem do rozważenia w kontekście indywidualnego podejścia do poszczególnych aplikacji. Jednak większość
rozwiązań będzie bazowała na typowych
rurach wykonanych z ABS lub polietylenu. Pisząc o rurach z ABS, mam na myśli
rury i łączniki o średnicy zewnętrznej
25 mm dla systemów wielootworowych.
Drugi typ rur do wykonywania wynieTabela 2
Rura prosta
Łącznik
Łącznik 90°
Łącznik 45°
Łącznik T
Zaślepka
Aplikacje wymagające zastosowania
dużych systemów, takie jak obiekty
kubaturowe, zabytkowe i reprezenta-
3
S yg n a l i z a c j a i a u t o m at y k a p o ż a r o wa
Fot. 3. Wyniesiony punkt próbkujący
z wykorzystaniem rurki o średnicy 6 mm
sionych punktów próbkujących i dedykowany do detektora FHSD7215C, jest wykonany w formie polietylenowych rurek
o średnicy 6 mm (fot. 3).
Niejako uzupełnieniem systemu pracującego w trudnych warunkach środowiskowych są: • pułapki wodne • systemy
automatycznego czyszczenia rur próbkujących • dodatkowe filtry dużych cząstek.
W jaki sposób projektować systemy
zasysające...
...mając do dyspozycji tak „zdolne” urządzenia, zwłaszcza że często spotykamy się
z nietypowymi przestrzeniami i warunkami pracy. Odpowiedź nie jest jednoznaczna, gdyż zagadnienie nie sprowadza się
tylko do wyrysowania systemu rur i preferowania go w miejscach, gdzie istnieje
możliwość instalacji detektorów punktowych. Zagadnienie podzieliłbym na dwie
części:
Część I dotyczy sposobu zabezpieczenia uwzględniającego warunki pracy
(wielkość i charakterystykę pomieszczenia, warunki środowiskowe i narażenia).
Zadaniem projektanta jest określenie
metody próbkowania:
• pierwotna – określająca umieszczenie
otworów bezpośrednio w miejscach
transportu i akumulacji dymu. Typowo
są to czerpnie powietrza. System ASD
będzie wówczas uzupełnieniem czujek
punktowych. Rekomendowana klasa
czułości to A lub B;
• wtórna – otwory próbkujące zastępują
czujki punktowe. System musi wówczas
spełniać wymogi norm lokalnych, jak
w przypadku systemów adresowalnych;
• punktowa – lokalizująca otwory w specyficznych punktach przestrzeni, które
charakteryzują transport dymu dla danej
przestrzeni. Rozmieszczenie otworów
próbkujących musi być wsparte testami
lub symulacjami, np. modele CFD wykorzystujące metody numerycznej mechaniki płynów w inżynierii pożarowej;
• dedykowana dla urządzeń w systemach
stosowanych do ochrony pojedynczych
zamkniętych w obudowach urządzeń
lub ich części;
• przeznaczona dla kanałów wentylacyjnych.
4
Fot. 4. Ekran programu GE_Aspire2
Część II – po określeniu metody i klasy
systemu możemy przystąpić do technicznego projektowania instalacji, czyli wyrysowania w trzech wymiarach (3D) systemu
rur w pomieszczeniach, określenia otworowania (rozmieszczenie i średnice), wyliczenia czułości detektora, przepływów,
czasu transportu, zbalansowanie układu
i na końcu wygenerowania zestawienia
materiałowego.
O ile w cz. I czynności projektowych musimy mieć podstawy teoretyczne i doświadczenie w projektowaniu systemów, o tyle
w cz. II wspomoże nas aplikacja wspomagająca projektowanie GE_Aspire2 (fot. 4).
Aplikacja umożliwia opracowanie w 3D
modelu naszej instalacji oraz wykonanie
wszelkich niezbędnych obliczeń. Oczywiście nic nie dzieje się samo – jest to
aplikacja wspomagająca. Sami musimy
wprowadzić dane wejściowe umożliwiające budowę modelu 3D, z określeniem
otworowania i definicją klasy systemu.
Fot. 5. Model 3D instalacji
Podsumowując nasze rozważania, systemy zasysające doskonale nadają się do
stosowania prawie wszędzie tam, gdzie
projektując system detekcji, zastanawiamy
się nad sposobem zabezpieczenia danego
miejsca, ponieważ nie do końca pasuje
nam zastosowanie czujnika punktowego.
Idealnie wspomagają systemy oparte na
czujnikach punktowych, zwłaszcza że dzięki swoim właściwościom mogą być instalowane prawie wszędzie. Z powodzeniem są
wykorzystywane w zabezpieczeniu:
– przestrzeni międzystropowych ze względów estetycznych (unikamy dziurawienia
sufitu otworami rewizyjnymi),
– pomieszczeń więziennych ze względu
na możliwość wykonania instalacji wandaloodpornej,
– pomieszczeń czystych, gdzie elementy
wystające ze ścian i sufitów nie są wskazane, a mamy duże wymiany powietrza,
– procesów przemysłowych brudnych,
– sortowni śmieci, gdzie występuje duże
niebezpieczeństwo zapłonu, a przy tym
duże zakurzenie powietrza,
– centrów obliczeniowych i gromadzenia
danych o dużej wymianie powietrza,
– magazynów wysokiego składowania
ze względu na wysokość oraz niebezpieczeństwo udarów mechanicznych,
– hal produkcyjnych bez dojścia do przestrzeni nad liniami produkcyjnymi,
– maszyn i urządzeń ważnych w procesach produkcyjnych, których zapłon może
spowodować duże straty.
Powyższe przykłady nie wyczerpują
wszystkich zastosowań, chciałem jedynie
pokazać, jakiego typu przeszkody możemy ominąć, dobierając odpowiednio sposób zabezpieczenia.
Projektowanie prostych aplikacji nie powinno więc nastręczać większych problemów, zwłaszcza że możemy posiłkować
się licznymi opracowaniami na temat zabezpieczenia różnych typów przestrzeni.
Niezbędną wiedzą w tym zakresie dysponują również pracownicy UTC Fire &
Security.
Dla bardziej dociekliwych polecam normy: • PN-EN 54-20:2010 • NFPA72 • VdS
2095 z załącznikami • BS5839-1:2002
• BS6266:2002 oraz: • Code of Practice for Design, Installation, Commissioning & Maintenance of
Aspirating Smoke Detector (ASD) Systems
wydane przez Fire Industry Association
(www.fia.uk.com) • publikacje dotyczące modelowania pożarów na podstawie
np. Fire Dynamics Symulator opracowany
przez National Institute of Standards and
Technology w USA (www.nist.gov).
UTC Fire & Security
(poprzednio GE Security Polska sp. z o.o.)
ul. Sadowa 8, 80-771 Gdańsk
tel.: (58) 301 38 31, 760 64 80; faks: (58) 301 14 36
http://www.gesecurity.pl
nr 5, wrzesień – październik 2010