Bezpečnostní inženýrství - Detektory požárů a senzory plynů -
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
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,...) http://www.interconnect.cz/
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 73 0875 Požární bezpečnost staveb - Stanovení podmínek pro navrhování elektrické požární signalizace v rámci požárně bezpečnostního řešení a návrh projektu. ČSN 34 2710 Elektrická požární signalizace - Projektování, montáž, užívání provoz, kontrola, servis a údržba (ČSN EN 54-1) ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty, ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb - Výrobní objekty a ostatní normy řady ČSN 73 08xx.
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.
Požární hlásiče - rozdělení 6
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
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
Automatické požární detektory - principy Měření teploty = nejstarší automatické detektory požárů, rozvoj automatických hasicích systémů (sprinklerů stabilní hasicí zařízení) od 1860. 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. 9 Termomaximální detektory spustí alarm při dosažení nastavené teploty, domácnost cca 60 C. Termodiferenciální detektory spoustí alarm při nárůstu teploty větším než 8 C/minutu.
Automatické požární detektory - principy Opticko-kouřový hlásič 10 JOB-Detec HDv HD 3001 O JOB-Detec HD 3008 O http://www.pilotni.cz/
Automatické požární detektory - principy Kombinovaný opticko-kouřový hlásič 11 JA-63S, Jablotron
Automatické požární detektory - principy 12 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). 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.
Automatické požární detektory - principy 13 Plamenné hlásiče Každý typ paliva vytváří plamen se specifickým emisním spektrem.
Automatické požární detektory - principy 14
Automatické požární detektory - principy 15 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
Automatické požární detektory - principy 16 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
Automatické požární detektory - principy 17 Plamenné hlásiče UV/IR kombinace 1. 2.7 micron IR senzor (detekce H 2 O radiace) 2. 4.3 micron IR senzor (detekce CO 2 radiace) IR 3 detektor N-heptan: 65 m Methan: 30 m
Plynové senzory 18 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
Plynové senzory 19 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,...
Plynové senzory 20 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 100 500 nm
Plynové senzory 21 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
Plynové senzory 22 Komerční senzory hlavním dodavatelem je japonská firma FIGARO (řada senzorů TGS) cena v řádu stovek Kč za jednotlivý senzor
Plynové senzory 23 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