Czy przyszłość systemów wykrywania pożaru należy do adresowalnych czujek zasysających?

Zasysające czujki dymu ciągle są traktowane jako urządzenia do „zadań specjalnych”. Tymczasem tych „zadań specjalnych” przybywa i coraz więcej projektantów zdaje sobie sprawę z tego, że znajomość tej technologii stała się niezbędna w ich pracy. Niniejszy artykuł jest poświęcony nowej cesze czujek zasysających, która rzadko jest z nimi kojarzona – adresowalności

Czego najbardziej brakuje zasysającym czujkom dymu?

Adresowalności. Czujka zasysająca ma świetne możliwości wykrywcze – jest czujką wielopunktową, wspomaganą dodatkowo efektem kumulacyjnym (opis w ramce), ale w zdecydowanej większości zastosowań daje bardzo zgrubną lokalizację źródła zagrożenia. W bardzo dużych pomieszczeniach, takich jak atria, hale fabryczne i magazynowe, jest to mała wada, bo adresowalność w takich miejscach bywa pozorna. Ruch powietrza, wywołany przez wentylację lub przeciąg, potrafi znosić dym poziomo, daleko od źródła zagrożenia i wykrycie następuje nie tam, gdzie pojawiło się zagrożenie. Jeśli obsługa nie jest odpowiednio przeszkolona, to taka „adresowalność” może opóźnić zlokalizowanie źródła pożaru zamiast je przyspieszyć. Tam, gdzie chroni się wiele małych pomieszczeń (np. w hotelu), adresowalność jest jednak niezbędna.

 

Adresowanie otworów i rur czujek zasysających

Adresowanie otworów jest znane od dawna. Pierwszym stosowanym trikiem było ułożenie obok siebie dwóch rur i umieszczenie dwóch identycznych czujek na ich przeciwległych końcach. Jeśli obie wykryły pożar jednocześnie, to był on pośrodku rur. Jeśli któraś czujka zadziałała szybciej, to pożar był bliżej niej. Różnica czasów reakcji wskazywała miejsce zassania dymu (podkreślam – zassania dymu, nie źródła pożaru…). Drugie rozwiązanie, stosowane obecnie, to wydmuchanie dymu z rury i ponowne zassanie. Mierzymy czas transportu i on daje nam informację, z którego otworu pochodzi dym. Trzecie rozwiązanie problemu adresowalności to rozróżnianie rur przez czujkę. W stanie dozoru czujka zasysa powietrze przez wszystkie rury, podobnie jak wielorurowe czujki, które nie rozróżniają rur. Po przejściu w stan skanowania czujka przegląda rury po kolei. Czujki skanujące mają najczęściej cztery rury, ale istnieją też czujki z sześcioma, piętnastoma czy nawet czterdziestoma rurami.

 

Adresowanie rur

Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że czujka skanująca przekaże przydatną informację później niż czujka, która nie rozróżnia rur (przecież najpierw musi wykryć, potem zlokalizować…). W rzeczywistości jest dokładnie na odwrót. Czujka skanująca ma dodatkowy próg, ustawiony poniżej progów alarmowych, uruchamiający skanowanie znacznie wcześniej niż zareaguje czujka, która nie rozróżnia rur. Rozważmy najprostszy przypadek. Mamy czujkę skanującą z czterema identycznymi rurami i na końcu każdej z rur jest jeden otwór. Porównajmy ją z taką samą instalacją z czujką, która nie rozróżnia rur. Czułość obu detektorów jest ustawiona identycznie, powiedzmy na 0,1% zaciemnienia na metr. Oznacza to, że jeśli przez jeden z otworów czujki, która nie rozróżnia rur, zostanie zassany dym o gęstości („gęstość” nie jest tu prawidłowym określeniem, ale znacznie ułatwia opisanie zagadnienia) 0,4% zaciemnienia na metr (tak, 0,4%, nie 0,1%), to czujka zasygnalizuje alarm. A czujka skanująca (rozróżniająca rury)? Bez dymu taka czujka niczym nie różni się od zwykłej; zasysa powietrze przez wszystkie rury, ale ma dodatkowy próg uruchamiający skanowanie wcześniej, przyjmijmy, że wtedy, gdy przy jednym z otworów pojawi się dym o gęstości 0,1% zaciemnienia na metr. Skanowanie polega na zamykaniu trzech rur i „przeglądaniu” rur po kolei. Typowe rozwiązanie techniczne wygląda tak jak na fot. 1. Na skutek zamknięcia trzech rur czyste powietrze z tych rur nie rozrzedza zasysanego dymu. Do wywołania alarmu wystarczy zatem dym o gęstości 0,1%, bo tak jest ustawiona czujka. W efekcie czujka skanująca zaalarmuje przy mniejszej gęstości dymu niż czujka, która nie rozróżnia rur, a więc wcześniej. Mamy jednak raptem cztery rury, czyli możemy rozróżniać cztery strefy dozorowe. Istnieje czujka Xtralis FT-6, która rozróżnia 6 rur. Nadal niewiele…

 

Czujki bez rur

Zwiększanie liczby rur prowadziłoby do znacznego zwiększenia objętości instalacji w okolicy czujki. Nie zawsze mamy dużo miejsca. Dlatego w najnowszych rozwiązaniach rezygnuje się z rur na rzecz cienkich kapilar (fot. 2 i 3). Można powiedzieć, że otwory zasysające są łączone z czujką w układzie gwiazdy. Kapilara to rurka, która ma tylko jeden otwór na końcu. Mało? Proszę pamiętać, że rozważamy ochronę wielu małych pomieszczeń, a w przypadku małego pomieszczenia wystarczy jeden otwór, czyli jedna czujka punktowa. Wszystkie kapilary muszą mieć tę samą długość. Gdyby było inaczej, przez krótsze kapilary czujka zasysałaby więcej powietrza niż przez długie, a tym samym krótsze kapilary miałyby większą czułość. Przypominam, że w czasie dozoru czujka skanująca zasysa powietrze przez wszystkie rury (kapilary) jednocześnie. Tam, gdzie zastosowane są kapilary, zdarza się, że jedna kapilara ledwie dosięga swojego obszaru, a inną trzeba niemal w całości zwinąć w kłąb. Jak duży? Gdzie go schować? Okazuje się, że taki kłąb wcale nie jest bardzo duży. Ma średnicę rzędu 25 cm i można go schować bez większych kłopotów.

Co dają czujki zasysające z adresowalnymi kapilarami?

Po pierwsze – łatwy projekt. Przez każdą kapilarę (otwór zasysający) płynie taka sama ilość powietrza, dlatego nie trzeba dokonywać obliczeń przepływów, tak jak w przypadku czujek z grubymi (21/25 mm) rurami. Projektant rozmieszcza otwory (czujki) tak samo jak w przypadku projektu z czujkami punktowymi. Po drugie – instalacja kapilar jest podobna do układania kabli, a więc znacznie łatwiejsza niż instalowanie grubych rur. Trzeba tylko uważać, aby nie zgnieść i nie załamać kapilary. Po trzecie – są pewne unikalne zalety tego rozwiązania. Na przykład każdy punkt może mieć inną czułość. Oczywiście rzadko będziemy mieć tyle informacji o obiekcie, żeby uzasadnić i wprowadzić różne progi alarmowania dla 40 punktów, ale jeśli któraś kapilara wywołuje fałszywe alarmy, bo zasysa kurz, mamy gotowe i łatwe rozwiązanie.

 

Problemy rzeczywiste i pozorne

Cienka kapilara przepali się w czasie pożaru. Jest to nieuniknione, tak samo jak zniszczenie czujki punktowej i kabla pętli dozorowej. System zasysający to system wczesnego ostrzegania, który nie musi pracować w czasie rozwiniętego pożaru. Uszkodzona czujka zgłosi awarię do centrali SSP. Istotne jest, aby czujka wielokapilarowa rejestrowała uszkodzenie pojedynczej kapilary. Poważnym problemem jest ilość informacji, którą trzeba przekazać do centrali SSP (m. in. 40 adresów) i która znacznie przekracza rzeczywiste możliwości wejść/wyjść wykorzystujących przekaźniki. Rozwiązaniem powinny być interfejsy cyfrowe: wyjście cyfrowe w czujce i cyfrowy moduł wejściowy na pętli. Oczywiście muszą one być odporne na wszystkie narażenia, którym poddawane są SSP w czasie badań. Akurat to nie powinno być problemem – cyfrowy interfejs można zainstalować w czujce, a wtedy na zewnątrz obudowy czujki będzie wyprowadzona tylko pętla dozorowa SSP. Takie rozwiązania są już stosowane. Czujki specjalistyczne, nie tylko zasysające, są w ten sposób integrowane z pętlami dostawców central SSP. Jednak, moim zdaniem, taka integracja powinna zostać znormalizowana. Jeśli aktualnie N producentów czujek specjalnych uzgadnia integrację z M producentami central SSP, to trzeba wykonać N×M integracji. Związanej z tym pracy jest zbyt dużo. Inne rozwiązanie, obecnie powszechnie stosowane, to wizualizacja. Centrala SSP otrzymuje informację zbiorczą (kolektywną), a lokalizacja ustalana jest w systemie wizualizacji.

 

Zasysająca adresowalna czujka dymu VESDA VEA

Obecnie wprowadzana na rynki czujka zasysająca VESDA VEA (fot. 3) wykorzystuje zupełnie nową technologię wykrywania dymu i zmienia skalę adresowalnych instalacji wykorzystujących technikę zasysania. Zastosowanie adresowalnych czujek dymu będzie możliwe w wielokrotnie większych niż dotychczas obiektach.

Najważniejsze zalety czujki VESDA VEA:

  • 40 kapilar o średnicy wewn./zewn. 4 mm/6 mm i długości do 100 m,
  • możliwość rozbudowy (do 80 lub 120 kapilar dzięki zestawianiu czujek w stos),
  • interfejsy: przekaźniki, USB, Ethernet RJ45, Wi-Fi,
  • integracja z pętlami producentów central SSP.

Przykłady obiektów, w których znajdują zastosowanie adresowalne czujki zasysające:

  • obiekty wielopomieszczeniowe, ruchome - np. statki, duże jachty wielokabinowe, pociągi, samoloty (zwykłe czujki punktowe są za duże do zastosowania w takich obiektach),
  • duże serwerownie i sterownie przemysłowe, w których trudno zlokalizować wcześnie wykryte zagrożenie,
  • więzienia (długie kapilary rozprowadza się kanałami wentylacyjnymi w pobliżu kratek wentylacyjnych poszczególnych cel),
  • maszyny w halach przemysłowych.

Efekt kumulacyjny

Najtrudniejsze do wykrycia przez czujkę zasysającą jest pojawienie się dymu tylko przy jednym otworze zasysającym. Czyste powietrze zasysane jednocześnie przez pozostałe otwory rozrzedza dym w rurze w stosunku 1 do x (gdzie x jest liczbą otworów) i do czujki dociera mniej dymu niż dotarłoby na przykład do komory pomiarowej czujki punktowej zainstalowanej w tym samym miejscu co zadymiony otwór. Wszystkie obliczenia projektowe dla czujek zasysających dotyczą właśnie takiego, czyli najgorszego przypadku. Jeżeli dym pojawi się przy dwóch otworach, rozrzedzanie wynosi 2 do x (x – liczba otworów), w przypadku trzech otworów – 3 do x itd., a więc czujka wykrywa zagrożenie tym wcześniej, im bardziej dym rozprzestrzenia się w nadzorowanej strefi e. Ten efekt „współ- pracy” otworów nazywa się efektem kumulacyjnym i jest uzyskiwany tylko w czujkach zasysających.

 

Podsumowanie

Dzięki adresowalnej czujce VESDA VEA można wykorzystać technikę zasysania dymu jako sposób wczesnego wykrywania pożaru w wielokrotnie większych niż dotychczas przestrzeniach. Ponadto czujka ta ułatwia projektowanie i instalowanie. Projekt sprowadza się do wyznaczenia miejsc, w których chcemy mieć punkty zasysające (czujki). Samo instalowanie niewiele różni się od układania kabli.