Elementy detekcyjne systemów pożarowych. Rodzaje i funkcje czujek
Warunki pożarowe zależą od wielu czynników, dlatego przebiegu pożaru nie da się precyzyjnie przewidzieć. Na rynku jest wiele typów czujników oraz rozwiązań z zakresu detekcji, dlatego tak ważne są ich odpowiedni dobór i zintegrowanie z innymi elementami systemów sygnalizacji pożarowej.
Spis treści
Czujki dymu
Ze względu na sposób wykrywania pożaru czujki dymu dzieli się na optyczne oraz jonizacyjne. Czujki optyczne działają w oparciu o pomiar rozproszonego przez dym promieniowania z zakresu podczerwieni. Dzięki temu dobrze wykrywają pożary rozpoczynające się od tlenia materiału i niskich przyrostów temperatury. Niestety możliwe są fałszywe wykrycia – z powodu pojawiających się np. pyłu, kurzu czy pary wodnej.
Z kolei czujki jonizacyjne przez układ elektroniczny wykrywają zakłócenia płynącego w komorze prądu jonizacji spowodowane dymem. Dzięki temu pył i kurz nie generują fałszywych alarmów. Urządzenia te szybciej wykrywają spalanie płomieniowe, zaś czujki optyczne spalanie bezpłomieniowe. Jednakże nie ma potrzeby równoczesnego stosowania obydwu typów urządzeń, ponieważ spalanie płomieniowe jest następstwem bezpłomieniowego.
Niezależnie od zasady działania czujek dymu można dokonać ich podziału zgodnie z obszarem ich zastosowania na punktowe, liniowe i zasysające.
Punktowa czujka dymu
Najbardziej powszechną czujką pożarową jest punktowa czujka dymu, wykrywająca dym pojawiający się w jej otoczeniu. Z uwagi na swoją czułość i zasięg stosowana jest w budynkach, których wysokość od podłogi do sufitu nie przekracza 11 m.
Oprócz tego czujka ta powinna być wykorzystywana w normalnych warunkach środowiskowych, w których nie występują pyły lub pary. Jej promień działania to 6,2 m, co oznacza, że odległość pomiędzy dwoma urządzeniami powinna wynosić do 8,8 m.
Liniowa czujka dymu
Drugim typem czujki dymu odnoszącym się do jej zastosowania jest czujka liniowa, która ze względu na swoje cechy znajduje zastosowanie w budynkach o dużych powierzchniach (np. centra handlowe, hale produkcyjne).
Składa się z nadajnika oraz odbiornika promieniowania podczerwonego (IR), a do detekcji wykorzystywany jest oddzielny reflektor pryzmowy (z lustrem pryzmatycznym).
Jej działanie polega na analizowaniu przezroczystości powietrza pomiędzy nadajnikiem a lustrem pryzmatowym (rysunek poniżej). Pojawiający się pomiędzy tymi elementami dym powoduje zmniejszenie się energii promieniowania docierającego do odbiornika, a zatem wyzwolenie alarmu.
W założeniu czujka liniowa powinna mieć zastosowanie w obiektach, w których w pierwszej kolejności zakładane jest wystąpienie spalania bezpłomiennego.
Zastosowanie lustra pryzmatycznego znacznie zwiększa zasięg detekcji dla pojedynczej czujki, wynoszący ok. 100 m. Dzięki temu przy projektowaniu SSP dla rozległych pomieszczeń tworzone są tory optyczne składające się z kilku (w zależności od powierzchni) czujek liniowych ustawionych w szeregu.
Szacuje się, że jeden detektor tego typu jest w stanie zastąpić kilkanaście czujek punktowych. Wysokość montażu jest taka sama dla obydwu czujek i wynosi 11 m. Promień zadziałania czujki liniowej (bez uwzględnienia toru optycznego) waha się od 6 do 7,5 m.
W zależności od budowy pomieszczeń istnieje możliwość wykorzystania czujki liniowej bez lustra pryzmatycznego. Wtedy nadajnik oraz odbiornik promieniowania podczerwonego zlokalizowane są na skrajach toru optycznego, mierzącego do 100 m. Umożliwia to modyfikacje torów optycznych oraz tworzenie ich pod różnymi kątami (w zależności od położenia nadajnika i odbiornika względem siebie), a także tworzenie czujki wieloliniowej składającej się z kilku nadajników i jednego odbiornika.
Zasysająca czujka dymu
Ostatnim, a jednocześnie najbardziej zaawansowanym typem detektorów dymu jest czujka zasysająca. Jej kluczowym elementem jest wentylator pobierający powietrze i doprowadzający je, przy użyciu rur, do modułu detekcyjnego. Powietrze to jest następnie analizowane pod względem zawartości elementów spalania.
Czujka zasysająca znajduje zastosowanie w budynkach o dużej powierzchni oraz tam, gdzie detekcja pożaru detektorami punktowymi byłaby niemożliwa ze względu na niestandardową budowę obiektu. Zasięg rur tych urządzeń wynosi do 180 m dla pojedynczego modułu detekcyjnego. Oznacza to możliwość ochrony obiektu o powierzchni 380 m2 z wykorzystaniem tylko jednego modułu detekcyjnego. Wadą stosowania takiego systemu jest konieczność ciągłego zasilania wentylatorów.
Przeczytaj również:
- Systemy pożarowe w obiektach komercyjnych. Budowa i zasady działania SSP
- Urządzenia przeciwpożarowe w obiektach komercyjnych. Współpraca z SSP
Czujki ciepła
Kolejnym rodzajem czujki pożarowej jest czujka ciepła, która analizuje temperaturę otoczenia pod względem wartości, szybkości narastania bądź różnicy wartości tego parametru w czasie. Jej elementem wykonawczym jest termistor, czyli półprzewodnik, którego rezystancja zależy od temperatury.
Ze względu na budowę (rysunek poniżej) wyróżnia się dwa rodzaje czujek ciepła: nadmiarowe oraz różnicowe.
Oba układy składają się z komparatora oraz rezystorów i termistorów pracujących w układach mostkowych. Układ nadmiarowy wysyła odpowiedni sygnał, kiedy po ustalonym czasie temperatura przekroczy pewną wartość. Z kolei różnicowy reaguje w przypadku pojawienia się szybkiej zmiany temperatury w określonym czasie.
Czujki płomieniowe
Czujki płomieniowe są detektorami, które reagują na promieniowanie emitowane w charakterystycznych dla płomieni zakresach podczerwieni i ultrafioletu.
Czujki ultrafioletowe stanowią często uzupełnienie czujników innych rodzajów, ponieważ dobrze wykrywają spalanie z małą ilością dymu. Niestety w przypadku pożarów o dużym zadymieniu ich czułość jest znacznie gorsza, co dla zamkniętych pomieszczeń przy szybkim narastaniu zadymienia może spowodować brak powiadomienia o pożarze.
Dlatego często są wybierane do monitorowania otwartych przestrzeni, takich jak różnego typu składowiska. Z uwagi na ich sposób działania należy pamiętać o możliwości wystąpienia fałszywych alarmów, których źródłem mogą być łuki elektryczne i źródła promieniowania rentgenowskiego.
Czujniki płomieni reagujące na podczerwień sprawdzają się przy dużym zadymieniu i w wykrywaniu pożarów o słabym spalaniu. W przypadku ich stosowania należy jednak pamiętać, że przy wielu źródłach promieniowania IR (grzejniki czy pracujące silniki) w ich obszarze wymagane są dodatkowe rozwiązania konstrukcyjne w celu eliminacji fałszywych alarmów, np. specjalne algorytmy przetwarzania sygnału pomiarowego czy też umieszczanie kilku detektorów podczerwieni o różnych zakresach pomiarowych w jednej czujce.
Dostępne są również wielosensorowe detektory płomieni, np. z kilkoma czujnikami IR i jednym UV.
Mnogość typów czujników oraz rozwiązań z zakresu detekcji wynika ze skomplikowanego modelowania warunków pożarowych, które powodują, że zjawisko to może mieć diametralnie różny przebieg, zależny od wielu czynników. Tym samym przy realizowaniu instalacji SSP należy dobrać czujniki i detektory do obiektu i warunków środowiskowych zgodnie z ich mocnymi i słabymi stronami.
