Bezpečnostní inženýrství - Elektronická požární signalizace- - Stabilní hasicí zařízení -

Transkript

1 Bezpečnostní inženýrství - Elektronická požární signalizace- - Stabilní hasicí zařízení -

2 Elektrická požární signalizace a detekce úniku plynu 2 EPS = důležitá součást systémů protipožární ochrany zajišťuje včasnou a rychlou identifikaci a lokalizaci vzniku požáru dána projektovou dokumentací, která vychází z požární ochrany objektu Systémy EPS Konvenční systém rozezná jen požární úsek, smyčku, vhodný pro menší objekty omezení falešných poplachů Adresovatelné systém přesně určí, který hlásič hlásí hlásiče konvenční hlásiče s pevně nastavenou hodnotou vyhlášení požáru (běžné hlásiče - spínač) analogové hlásiče monitorují prostředí a vyhodnocují změnu

3 Elektrická požární signalizace a detekce úniku plynu 3 Konvenční systém - hlásiče se zapojují do jednotlivých požárních smyček - max. 25 hlásičů na smyčku - nelze kombinovat na jedné požární smyčce automatické hlásiče s manuálními (tlačítkovými) Adresný systém - zapojení do linek, max. max. 32 prvků v lince, lze spojovat do kruhu přes izolátory - podle typu ústředny je možné zapojit 256 nebo 512 hlásičů - ústředny mají vlastní paměť, kde se zapisují všechny události včetně data a času - pomocí reléových skříní lze (ovládat jakékoliv další zařízení za použití dalších podmínek), například zavírat požární dveře, spouštět výstražné sirény, zapínat havarijní nápisy, spouštět odvětrávací zařízení na odvod spalin, spouštět hasící zařízení apod. - ovládání musí být přímé a ne přes další systémy řízení a regulace (např. osvětlení, větrání,...)

4 Elektrická požární signalizace a detekce úniku plynu 4 Vybrané zákonné přepisy související s EPS Zákon č. 133/1985 Sb. o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů. Vyhláška č. 246/2001 Sb. o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci). Vyhláška č. 268/2011 kterou se mění vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb. ČSN Požární bezpečnost staveb - Stanovení podmínek pro navrhování elektrické požární signalizace v rámci požárně bezpečnostního řešení a návrh projektu. ČSN Elektrická požární signalizace - Projektování, montáž, užívání provoz, kontrola, servis a údržba (ČSN EN 54-1) ČSN Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty, ČSN Požární bezpečnost staveb - Výrobní objekty a ostatní normy řady ČSN 73 08xx.

5 Elektrická požární signalizace 5 č.246/2001 Sb. vyhláška o požární prevenci 8 Elektrická požární signalizace (1) U elektrické požární signalizace se kromě pravidelných jednoročních kontrol provozuschopnosti provádějí zkoušky činnosti elektrické požární signalizace při provozu, a to a) jednou za měsíc u ústředen a doplňujících zařízení, b) jednou za půl roku u samočinných hlásičů požáru a zařízení, které elektrická požární signalizace ovládá, pokud v ověřené projektové dokumentaci nebo v prováděcí dokumentaci, popřípadě v průvodní dokumentaci výrobce nebo v posouzení požárního nebezpečí není, vzhledem k provozním podmínkám nebo vlivu prostředí, určena lhůta kratší. (2) Zkouška činnosti elektrické požární signalizace při provozu se provádí prostřednictvím osob pověřených údržbou tohoto zařízení. Shoduje-li se termín zkoušky činnosti elektrické požární signalizace při provozu s termínem pravidelné jednoroční kontroly provozuschopnosti, pak tato kontrola provedení zkoušky činnosti nahrazuje. (3) Zkouška činnosti jednotlivých druhů samočinných hlásičů požáru se provádí za provozu pomocí zkušebních přípravků dodávaných výrobcem.

6 Požární hlásiče - rozdělení 6

7 Detektory požáru ruční požární hlásič 7 = nejstarší metoda detekce (nejjednodušší) poplach spouští pozorovatel Pro bezprostřední vyhlášení požárního poplachu nebo spuštění hašení. Povrchová montáž na snadno dostupných místech. Výhody - rychlé hlášení nebezpečí po přímém pozorování Nevýhoda - nepracuje automaticky

8 Automatické požární detektory 8 Automatický hlásič požáru je zařízení, které umí zjistit vznik požáru na základě vyhodnocení vnějších projevů požáru (kouře) a vyhlásit požární poplach. Existuje mnoho typů hlásičů v závislosti na způsobu detekce požáru a použití. Nejrozšířenějším typem je optickokouřový hlásič kouře. Má nejlepší provozní vlastnosti. Dalšími typy jsou např. tepelný hlásič a plamenný hlásič

9 Automatické požární detektory - principy Měření teploty = nejstarší automatické detektory požárů, rozvoj automatických hasicích systémů (sprinklerů Stabilní Hasicí Zařízení) od Nejčastěji užívané typy elektrických teploměrů: termoelektrický teploměr (termočlánek) bimetalový teploměr odporový teploměr (termistor) kovový odporový teploměr Typy detektorů Termomaximální spustí alarm při dosažení nastavené teploty, domácnost cca 60 C Termodiferenciální spustí alarm při nárůstu teploty větším než 8 C/minutu

10 Automatické požární detektory - principy Měření teploty - termočlánky 10 Termoelektrické články měří teplotu na základě termoelektrického jevu. Ten funguje na principu, že v uzavřeném elektrickém obvodu dvou vodičů z různých kovů, kdy má každý různou teplotu, teče elektrický proud. Pokud tento obvod rozpojíme, jsme schopni měřit hodnoty termonapětí, které jsou dány rozdílem teploty mezi spoji. Zdroj:

11 Automatické požární detektory - principy Měření teploty - bimetal k měření teploty využívá bimetalový (dvojkovový) pásek složený ze dvou kovů s různými teplotními součiniteli délkové roztažnosti. Při změně teploty se pásek ohýbá a tento pohyb se přenáší na ručku přístroje, nebo rozepne/sepne elektrický obvod. 11 Zdroj:

12 Automatické požární detektory - principy Měření teploty polovodičové odporové teploměry změna elektrického odporu na teplotě. Termistory jsou obecně vyrobeny z keramických materiálů, jako jsou oxidy niklu, manganu nebo kobaltu potažené sklem. Jejich hlavní výhodou je rychlost odezvy na jakékoliv změny teploty, přesnost a opakovatelnost. Pro převod změny odporu na teplotu musíme znát VA charakteristiku termistoru, která však není lineární. 12 Příklad Teplota 25 C Teplota 100 C Termistor má hodnotu odporu 10 KΩ při 25 C a hodnotu odporu 100 Ω při 100 C. Výpočet poklesu napětí na termistoru, a tím i jeho výstupního napětí (Vout) pro obě teploty, je-li zapojen v sérii s 1kΩ rezistorem napříč napájecím zdrojem 12 V. Zdroj:

13 Automatické požární detektory - principy Měření teploty kovové odporové teploměry používají se především čisté kovy, jejichž teplotní součinitel má být stálý a pokud možno co největší (platina, nikl, měď) jejich výstup je lineární, což produkuje velmi přesná měření teploty, ale mají velmi nízkou tepelnou citlivost, tj. změna teploty způsobuje pouze velmi malou změnu výstupu, například 1Ω / C obecnější typy jsou vyrobeny z platiny a jsou nazývány Platinovým odporovým teploměrem s nejběžněji dostupným ze všech snímačů Pt100, který má standardní hodnotu odporu 100 Ω při 0 C 13 Plošný měřicí odpor Drátkový odpor Zdroje: K. Kadlec 3-FPBT-Teplota.doc Dvou drátová konfigurace Tří drátová konfigurace

14 Automatické požární detektory - principy Porovnání elektrických teploměrů 14 Termočlánek Kovový odporový teploměr Termistor Výhody aktivní snímač jednoduchý levný odolný široký rozsah příznivá odezva vysoká stabilita vysoká přesnost lineární závislost vysoká úroveň signálu odolnost proti rušení vysoká citlivost rychlá odezva Nevýhody obecně nelineární nízká úroveň signálu potřeba stabiliz. napájecího zdroje zahřívání horší odezva nelineární závislost omezený rozsah křehkost potřeba stabiliz. napájecího zdroje zahřívání

15 Automatické požární detektory - principy Opticko-kouřový hlásič 15 JOB-Detec HDv HD 3001 O JOB-Detec HD 3008 O

16 Automatické požární detektory - principy Kombinovaný opticko-kouřový hlásič 16 JA-63S, Jablotron

17 Automatické požární detektory - principy 17 Kombinovaný opticko-kouřový hlásič Ionizační hlásič Princip funkce ionizačního hlásiče je naprosto shodný s opticko-kouřovým hlásičem. Rozdíl spočívá v druhu zdroje záření a vyhodnocovacího modulu. Zdrojem záření je mizivé množství radioaktivního prvku Americia (Am). Detekuje velmi jemné neviditelné částice. Oba hlásiče potřebují zdroj napájení (pro funkci LED diody a vyhodnocovací jednotky, kontrolního okruhu přijímače, světelné kontrolky, akustické sirény) Při likvidaci ionizačního hlásiče - jde o nebezpečný odpad, vyžaduje zvláštní režim zacházení (uložení do speciálního kontejneru, evidence původu a speciální likvidace v určené laboratoři apod.)! Při likvidaci opticko-kouřového hlásiče jde o obyčejný elektronický odpad.

18 Automatické požární detektory - principy 18 Plamenné hlásiče Každý typ paliva vytváří plamen se specifickým emisním spektrem.

19 Automatické požární detektory - principy 19

20 Automatické požární detektory - principy 20 Plamenné hlásiče Většina energie je neviditelná. Část spektra, kterou můžeme pozorovat, je ve viditelné oblasti díky uhlíku přítomném v plamenu. Neviditelnou infračervenou oblast spektra vnímáme jako teplo. Palivo bez uhlíku (např. vodík) hoří světle-modrým transparentním plamenem. Energie kw 2% z celkové energie plamene Ve spektru také chybí typický CO 2 pík při vlnové délce 4.4µm a tak může být detekován pouze UV nebo UV/IR detektory. UV Near IR Visible Vlnová délka 4.4

21 Automatické požární detektory - principy 21 Plamenné hlásiče Každý plamenný hlásič obsahuje jeden nebo více optických senzorů citlivých na elektromagnetické energie vyzařované na různých vlnových délkách v různých spektrálních pásmech. Výhody: rozsah citlivost rychlost přesnost Nevýhody: náklady detektor musí vidět plamen

22 Automatické požární detektory - principy 22 Plamenné hlásiče UV/IR kombinace micron IR senzor (detekce H 2 O radiace) micron IR senzor (detekce CO 2 radiace) IR 3 detektor N-heptan: 65 m Methan: 30 m

23 Plynové senzory 23 Principy Vstupní veličina: chemická veličina (výskyt určité látky v analyzovaném prostředí) dělení senzorů podle skupenství anal. fáze (plynové x kapalinové) požadavek na důkaz (určení kvality) nebo na stanovení (kvantita) Princip detekce jedná se vždy o kontaktní senzory (interakce pevná látka -plyn) elektrické vlastnosti aktivní vrstvy se popisují modelem polovodiče aktivní vrstva senzoru se během detekce chemicky nemění, pouze si vyměňuje přímo nebo zprostředkovaně elektrony s molekulami detekovaných plynů v důsledku toho se mění její elektro-fyzikální vlastnosti Výstupní veličina elektrická (impedance resp. rezistance) pasivní senzory

24 Plynové senzory 24 Chemický senzor vs. klasický analyzátor chemické senzory výhody nízká cena, jednoduchost obsluhy, malé rozměry, nízká spotřeba, přenosnost, rychlost nevýhody nestabilita, nepřesnost, rozptyl parametrů při výrobě, problémy se selektivitou, katalytickými jedy, citlivostí, dynamickými vlastnostmi klasické analyzátory * přesnost, stabilita, selektivita, odolnost, trvanlivost vysoká cena, náročná obsluha, velké rozměry, vyšší spotřeba, nepřenosnost * chromatografie, hmotnostní, UV a VIS spektroskopie, elektrochemické metody,...

25 Plynové senzory 25 Polovodičový senzoru ÚFMT VŠCHT Schéma řezu planárním senzorem: Pt -drátky aktivní vrstva Pt - elektrody Al 2 O 3 substrát topení interdigitální Pt elektrody vzdálenost mezi elektrodami desítky μm substrát z nevodivé keramiky Skutečná podoba senzoru: a) měrné elektrody b) topení aktivní vrstva nejčastěji na bázi oxidu kovu (SnO 2,In 2 O 3 apod.) tloušťka aktivní vrstvy cca nm

26 Plynové senzory 26 Princip funkce - jedná se o tzv. spalovací režim detekce. vyžaduje porézní aktivní vrstvu s velkým relativním povrchem (tvořenou jednotlivými zrny polovodivého materiálu) probíhá v prostředí se značným nadbytkem kyslíku (21 vol.% O 2 vs. řádově jednotky až stovky ppm detekovaných plynů) molekuly detekovaných plynů si zprostředkovaně vyměňují elektrony s aktivní vrstvou aktivní vrstva během detekce nemění chemické složení ani krystalovou strukturu registrují se změny rezistance (impedance) senzoru v závislosti na složení okolní atmosféry rezistance senzoru jako celku je řízena procesy na hranicích zrn

27 Plynové senzory 27 Komerční senzory hlavním dodavatelem je japonská firma FIGARO (řada senzorů TGS) cena v řádu stovek Kč za jednotlivý senzor

28 Plynové senzory 28 Umístění instalace v místě, kde je unik plynu nejpravděpodobnější Zemní plyn plyn má tendenci stoupat a zaplňovat jakékoliv prostory nad úrovní úniku snímací element detektoru má být instalován nad úrovní možného zdroje úniku a v blízkosti stropu (obvykle 0,3 m od stropu) v místě, kde není bráněno proudění vzduchu (nábytkem nebo vybavením) LPG (propan butan) plyn má tendenci klesat a zaplňovat jakékoliv prostory pod úrovní úniku snímací element detektoru má být instalován má být instalován co nejníže (obvykle 0,1 m nad podlahou) v místě, kde není bráněno proudění vzduchu (nábytkem nebo vybavením) Detektor nemá být instalován v uzavřeném prostoru (např. ve skříni) přímo pod výlevkou v blízkosti dveří nebo okna v blízkosti odsávače, digestoře v prostoru, kde může teplota poklesnout pod -10 C nebo překročit 40 C kde prach a špína mohou zanést snímač ve vlhkém nebo mokrém místě

29 Plynové senzory 29 Umístění

30 Stabilní hasicí zařízení (SHZ) 30 = aktivní prostředek požární ochrany zařízení pevně zabudovaná ve stavbě, nebo na technologii cíl: uvést vzniklý požár pod kontrolu, nebo ho uhasit Rozdělení Sprinklerové Mlhové Sprejové Pěnové Plynové Práškové Aerosolové Musí být umístěno velké sklady, haly a hangáry výškové budovy a hotely obchodní domy, multikina a divadla výrobní objekty s velkým požárním zatížením hromadné garáže památkově chráněné stavby ČSN EN A2 (389211) A Stabilní hasicí zařízení - Sprinklerová zařízení - Navrhování, instalace a údržba = Fixed firefighting systems - Automatic sprinkler systems - Design, installation and maintenance

31 Splinklerové a mlhové SHZ 31 Princip funkce

32 Splinklerové SHZ 32 Hlavice Průtok sprinkleru se vyjadřuje K faktorem (dále jen K ), což je průtok v l/min při tlaku na sprinkleru 1 bar. Základní řada standardních sprinklerů má K = 57, K = 80 a K = 115. Sprinklery s vyšším K než 115 jsou určené především pro ochranu skladů. Teplota prasknutí pojistky je 68 C (nejčastěji) - další: 79, 93, 141, 180 C Velikost kapek v řádech mm

33 Splinklerové SHZ 33 Intenzita dodávky vody dle České asociace pojišťoven Zjednodušená tabulka dle ČAP CEA /98(01) Třída rizika HL lehké riziko OH1 OH4 střední riziko HHP1 HHP3 vysoké riziko - výroba HHS vysoké riziko - skladování Intenzita dodávky [l min -1 m -2 ] Provozní čas [min] Chránění 1 sprinklerem [m 2 ] Minimální přetlak [bar] Velikost sprinkleru K faktor 2, , ,35 7, ,5 57 (OH1) 80 (OH2-4) ,5 80 nebo 115 7, a více minimální vzdálenost sprinklerů: 2 m nebezpečí ochlazení pojistky a neotevření sprinklerů smáčených vodou

34 aktivace lokálně teplotní pojistkou Mlhové SHZ 34 Hlavice aktivace přes ventil řízený z EPS Systém mlhového SHZ Tlak před tryskou [bar] Vysokotlaký > 35 Středotlaký 12,5-35 Nízkotlaký < 12,5

35 Mlhové SHZ 35 Porovnání velikosti kapek Systém SHZ Průměr kapek [mm] Povrch kapek na litr vody [m 2 ] Sprinklerový 1 2 Sprejový 0,1 20 Mlhový 0, Hasicí schopnosti Odběr tepla z okolí požáru 335 kj/kg ohřev vody z 20 C na 100 C kj/kg přeměna kapaliny na páru Lokální inertizace vodní parou z 1 litru vody vznikne litrů vodní páry při normálním tlaku (100 C)

36 Mlhové SHZ 36 Časový průběh snížení teploty