Wysokość lotu dymu pożarowego i skuteczna detekcja

Dym powstały w wyniku pożaru może być bardzo szkodliwy dla zdrowia i życia, a dodatkowo znacznie utrudnia przeprowadzenie bezpiecznej ewakuacji w przypadku zagrożenia. Z tego powodu w wielu obiektach obowiązkowe jest zamontowanie specjalnych systemów oddymiania. Jest to zespół urządzeń oraz instalacji, które mają za zadanie usuwać z budynków dym, jak również szkodliwe gazy. Swobodny przepływ powietrza w przypadku wybuchu pożaru jest bardzo ważny z kilku przynajmniej powodów. Ułatwia działania służb ratowniczych, umożliwiając szybsze dotarcie do miejsca, gdzie rozprzestrzenia się ogień. To wszystko pozwala także ograniczyć straty materialne, co w miejscach takich jak urzędy czy szpitale może być dodatkowo bardzo ważne ze względu na znajdującą się tam dokumentację.

Rola systemów sygnalizacji pożaru i oddymiania

Montaż systemów oddymiania jest wymagany w obiektach, które każdego dnia odwiedzane są przez bardzo duże grupy osób. Ponadto, nie można o nich zapominać w wielokondygnacyjnych budynkach mieszkalnych, gdzie systemy oddymiania montuje się na klatkach schodowych. Prawidłowe rozmieszczenie czujek dymu w budynku ma kluczowe znaczenie dla szybkiego wykrycia pożaru i skutecznego alarmowania. Źle rozmieszczone czujki mogą opóźnić wykrycie dymu lub generować fałszywe alarmy, co jest niepożądane zarówno dla bezpieczeństwa, jak i dla spełnienia wymagań Państwowej Straży Pożarnej (PSP) przy odbiorach systemu.

Normy i wymagania prawne w Polsce

W Polsce projektowanie Systemów Sygnalizacji Pożaru (SSP) musi być zgodne z obowiązującymi przepisami i normami - przede wszystkim z wytycznymi normy PN-EN 54-14 (Specyfikacja Techniczna dotycząca projektowania SSP) oraz przepisami krajowymi. Wszystkie urządzenia wchodzące w skład SSP (czujki, centrale itp.) muszą posiadać certyfikat CE oraz świadectwo dopuszczenia CNBOP, co gwarantuje ich niezawodność.

Podstawowe zasady rozmieszczania czujek dymu

Czujki dymu najlepiej montować na suficie, możliwie centralnie w pomieszczeniu. Wynika to z fizyki pożaru - dym unosi się ku górze wraz z gorącym powietrzem, a następnie rozprzestrzenia pod stropem poziomo. Montaż czujki na środku sufitu zapewnia więc najkrótszą drogę dymu do sensora. Należy zachować odstęp od ścian - minimum 0,5 m od każdej bocznej ściany czy dużej przeszkody, aby uniknąć tzw. martwych stref, w których może gromadzić się dym bez dotarcia do czujki. Podstawowa zasada: ciepły dym zbiera się u góry, więc wszystkie czujki instalujemy wysoko.

Montaż czujek w specyficznych warunkach

• Montaż na ścianie: Jeśli nie ma możliwości montażu czujki na suficie (np. nietypowa konstrukcja), dopuszcza się instalację na ścianie, blisko sufitu. W takim przypadku czujkę należy umieścić na wewnętrznej ścianie, a jej górna krawędź powinna znajdować się co najmniej 10 cm poniżej sufitu, zaś dolna nie dalej niż 30 cm od sufitu. Taki zakres (10-30 cm poniżej stropu) zapewnia, że dym gromadzący się pod sufitem nadal dotrze do czujki.
• Stropy skośne (pochyłe): Czujki dymu mocujemy możliwie blisko najwyższego punktu: do ok. 0,9 m od kalenicy (mierząc poziomo), pamiętając o zachowaniu min. 10 cm poniżej szczytu. W pomieszczeniach ze spadzistym dachem czujki należy rozmieścić przy najwyższej części stropu - to tam najszybciej zbierze się gorący dym.

Obszar detekcji i wysokość montażu

Istotnym parametrem jest maksymalny obszar detekcji pojedynczej czujki dymu. Standardowo przyjmuje się, że jedna punktowa czujka dymu jest w stanie chronić około 60-80 m² powierzchni pomieszczenia - przy założeniu płaskiego sufitu i braku przeszkód. W praktyce przekłada się to na maksymalny rozstaw czujek około 8-9 metrów między sobą oraz najdalej 4-4,5 m od ściany.

Wysokość pomieszczenia silnie wpływa na skuteczność detekcji. Badania wskazują, że gorący dym potrafi tworzyć pod sufitem warstwę (tzw. poduszkę dymową) na wysokości około 11 m, poniżej której dym może nie opadać. Oznacza to, że punktowe czujki dymu zamontowane wyżej niż ~11-12 m mogą nie wychwycić w porę dymu unoszącego się pod stropem - stąd zalecenie, by maksymalna wysokość montażu czujek dymu nie przekraczała 11-12 m. Powyżej tej granicy normy zalecają zastosowanie innego typu detekcji (specjalne czujki wczesnej detekcji).

Tabela: Kluczowe wartości dla rozmieszczenia czujek pożarowych

Powyższe wartości wynikają z norm projektowych (CEN/TS 54-14) oraz praktyki inżynierskiej. Dla czujek punktowych dymu promień skutecznego działania wynosi ok. 6,2 m, co przekłada się na siatkę 8,8 × 8,8 m (odległość między czujkami) i 4,4 m od ścian. W wąskich korytarzach dym rozchodzi się wzdłuż długości, dlatego dopuszcza się tam większe odległości między czujkami (do 12 m dla dymu) - ale ostatnia czujka i tak musi być nie dalej niż ~6 m od końca korytarza. Czujki ciepła mają mniejszy zasięg (siatka ~6 × 6 m) z uwagi na ich niższą czułość i większe opóźnienie - reagują dopiero, gdy temperatura w pobliżu czujki wzrośnie o zadany próg, podczas gdy czujki dymu wykrywają już sam dym.

Rozplanowanie czujek w różnych typach pomieszczeń

Prawidłowe rozplanowanie czujek polega na podziale chronionego stropu na sektory o powierzchni pokrywanej przez pojedynczą czujkę. W małych pomieszczeniach (rzędu kilkunastu czy kilkudziesięciu m²) zwykle wystarcza jedna czujka dymu, umieszczona możliwie centralnie. W większych - konieczne jest użycie kilku czujek w układzie siatki, tak by cały sufit był w zasięgu ich “wzroku” (promienia detekcji). W praktyce, jeśli pokój jest większy niż ~30-50 m², zaleca się co najmniej dwie czujki dla pewności pełnego pokrycia. Zachowaj min. 0,5 m od ścian i elementów konstrukcji.

Typy pomieszczeń a rozmieszczenie czujek

• Duże, wydłużone pomieszczenie: Rozmieść wiele czujek w regularnym szyku - w jednej linii wzdłuż długiego korytarza lub w siatce przy szerszych obszarach. Należy również podzielić na oddzielne strefy dozorowe dla łatwiejszej lokalizacji alarmu.
• Wąski korytarz (szer. ≤2 m): Czujki dymu montuj w osi sufitu korytarza (centralnie). Można zwiększyć rozstaw do maks. 12 m między czujkami, ponieważ dym w korytarzu rozprzestrzenia się wzdłuż jego długości. Pierwsza i ostatnia czujka nie dalej niż ~6 m od końca korytarza i maks. 4,5 m od końców.
• Pomieszczenie wysokie (>12 m): Standardowe punktowe czujki dymu mogą być niewystarczające. Zastosuj czujki liniowe lub aspiracyjne - skuteczniejsze w wysokich kubaturach, zapewniając wczesne wykrycie rozwijających się pożarów.

Unikanie fałszywych alarmów - dobre praktyki rozmieszczenia

Bardzo ważnym aspektem projektowania systemu detekcji pożaru jest minimalizowanie fałszywych alarmów. Nieprawidłowe usytuowanie czujek dymu może skutkować częstymi alarmami niezwiązanymi z pożarem, co bywa uciążliwe i może prowadzić do bagatelizowania sygnałów. Aby tego uniknąć, warto przestrzegać kilku praktycznych zasad:

• Trzymaj czujki z dala od źródeł pary, kurzu i spalin: Nie instaluj czujek dymu w bezpośredniej bliskości kuchni ani w samych kuchniach (chyba że to specjalne czujki kuchenne). Dym kuchenny czy para z gotowania mogą regularnie wzbudzać alarmy. Jeśli pomieszczenie kuchenne wymaga detekcji, zastosuj czujkę ciepła zamiast dymu lub czujkę multisensorową odporniejszą na zanieczyszczenia. Podobnie w garażach - spaliny samochodowe mogą aktywować zwykłą czujkę dymu, dlatego w garażu montuje się raczej czujki ciepła (lub specjalne czujki dymu o obniżonej czułości do systemów wentylacji).
• Unikaj montażu w miejscach o silnym ruchu powietrza: Bezpośrednio przy otworach wentylacyjnych, klimatyzatorach, wentylatorach wyciągowych czy nad grzejnikami nie powinno być czujek. Silny przepływ powietrza może opóźnić dotarcie dymu do czujki albo zassać zanieczyszczenia (kurz) do komory pomiarowej, powodując fałszywe alarmy. Z tego powodu, projektując rozmieszczenie, sprawdź plan wentylacji - czujka powinna być w miejscu, gdzie dym swobodnie napłynie, a nie w strefie intensywnego nawiewu. Np. w długiej hali z dużymi nawiewami warto lokować czujki pomiędzy strumieniami powietrza, nie bezpośrednio w nich.
• Uwaga na skrajne temperatury i wilgotność: Standardowe czujki dymu działają poprawnie w zakresie temperatur ok. 0-40°C. Nie instaluj ich w miejscach, gdzie zimą spada temperatura poniżej zera (nieogrzewane magazyny, strychy) lub panuje bardzo wysoka temperatura (np. tuż pod dachem hali przemysłowej, jeśli latem bywa tam >40°C). Również bardzo wysoka wilgotność (np. łazienki, pralnie przemysłowe, sauny) nie jest odpowiednim miejscem dla typowej czujki dymu - para wodna może wywoływać alarmy. W takich miejscach, jeśli ochrona jest wymagana, stosuje się inne metody (czujki temperaturowe liniowe, detektory CO itp.) lub czujki specjalnie przystosowane.

Dobór typu czujki do środowiska

Częstym błędem jest założenie jednego rodzaju czujek w całym obiekcie. Tymczasem różne pomieszczenia mogą wymagać różnych rozwiązań. Przykładowo: w biurach, salach konferencyjnych sprawdzą się standardowe optyczne czujki dymu (szybka detekcja zadymienia), ale już w warsztacie mechanicznym lepsze będą czujki ciepła (dużo kurzu i spalin), a w pomieszczeniu z elektroniką przydatne mogą być czujki multisensorowe lub nawet aspiracyjne (wczesne wykrycie tlącego się sprzętu).

Tabela: Rekomendacje detekcji dla różnych środowisk

Detekcja w obiektach przemysłowych i wysokiego składowania

Jednymi z bardziej wymagających obiektów dla projektantów systemów sygnalizacji pożarowej są obiekty przemysłowe, takie jak hale produkcyjne i wszelkiego rodzaju magazyny. Podyktowane jest to m.in. tym, że składowane są w nich różnego rodzaju materiały palne, które w czasie zdarzenia pożarowego wytwarzają różne ilości cząstek ognia i dymu.

Wybór detektorów w zależności od wysokości

Zgodnie ze specyfikacją techniczną PKN-CEN/TS 54-14:2020-09E w obiekcie do wysokości 12 metrów, jako jeden rząd detekcji można użyć praktycznie wszystkich rodzajów detektorów, czyli np. czujki optyczne punktowe dymu, czujki liniowe dymu, czujki zasysające i czujki płomienia. Jedynym detektorem, który nie jest zalecany dla wysokości powyżej 6 metrów, jest czujka termiczna, bez względu na to, czy w wykonaniu punktowym, czy liniowym.

A co w sytuacji, gdy budynek jest wyższy niż 12 m? Wtedy można zastosować trzy typy detekcji lub wykonanie kilku rzędów detektorów, w odstępie 12 metrów. Należy jednak wziąć pod uwagę, że w magazynach wysokiego składowania lub innych wysokich budynkach, gdzie pracują wózki widłowe lub jakiekolwiek suwnice, instalowanie kilku rzędów detekcji jest praktycznie niemożliwe. W takiej sytuacji wystąpi bowiem trącanie zawieszonych na linkach instalacji albo przerwanie wiązki optycznej czujki liniowej, powodując uszkodzenie lub wręcz wywołując fałszywy alarm.

Zgodnie z wyżej wymienioną specyfikacją techniczną, detektorami dozwolonymi na 16 metrach są czujki liniowe optyczne, czujki płomienia i czujki zasysające. Powyżej 16 metrów, do 45 metrów (jest to maksymalna wysokość dla pojedynczego rzędu detektorów) do zastosowania możliwa jest tylko detekcja przy pomocy czujki zasysającej oraz czujki płomienia.

Czujki zasysające w wysokich obiektach

Pytanie - dlaczego specyfikacja techniczna dopuszcza czujki zasysające do nadzorowania obiektów o wysokości do 45 metrów jako jeden rząd detekcji? Odpowiedź w tym przypadku jest prosta. Czujki zasysające nazywane są systemami bardzo wczesnego wykrywania i ostrzegania o pożarze (Very Early Warning Fire Detection). W raporcie z 2011 roku, opracowanym przez Fire Industry Association (Stowarzyszenie Przemysłu Pożarowego), pod tytułem „Smoke Detection for High Ceilings” (Detekcja dymy w obiektach z wysokim sufitem), porównano działanie zasysających czujek dymu i optycznych liniowych czujek dymu. Jednym z istotnych wniosków tego porównania jest fakt, że wyższa czułość oferowana przez systemy zasysające może zapewnić wcześniejszą reakcję na pożar. „Czuła” czujka nie potrzebuje dużych i dużej ilości cząstek dymu, aby wykryć zagrożenie pożarowe. W warunkach pożaru w obiekcie, dym unosi się na jego wyższe poziomy i ulega rozrzedzeniu ze względu na dużą ilość czystego powietrza i dużą objętość pomieszczenia.

Technologie detekcji w czujkach zasysających

Na rynku dostępne są różne technologie detekcji w czujkach zasysających: optyczne, laserowe oraz z komorą mgłową (Cloud Chamber). Technologia oparta na komorze mgłowej uznawana jest za najbardziej czułą stosowaną w detektorach zasysających. Potwierdza to wiele raportów, m.in. raport opracowany na zlecenie Amerykańskie Biuro Badań Regulacji Jądrowych, o tytule “Determining the Effectiveness, Limitations, and Operator Response for Very Early Warning Fire Detection Systems in Nuclear Facilities” („Określanie Skuteczności, Ograniczeń i Reakcji Obsługi dla Systemów Bardzo Wczesnej Detekcji Pożaru w Obiektach Jądrowych”. Opatentowaną technologię czujek z komorą mgłową dostarcza na rynek europejski angielska firma Protec Fire Detection, której dystrybutorem w Polsce jest D+H Polska. Czujki tej firmy - Cirrus HYBRID i Cirrus Pro 200, ze wspomnianą wcześniej technologią detekcji, są bardziej odporne na efekty rozcieńczenia, niż czujki optyczne lub laserowe systemy zasysające.

Zjawisko stratyfikacji i jego wpływ

Innym zagrożeniem, które występuje w wysokich obiektach, jest stratyfikacja powietrza, inaczej zwana poduszką powietrzną. Zjawisko to powstaje w momencie, gdy ciepłe, unoszące się ku górze powietrze, zaczyna się schładzać i natrafia w górze na cieplejsze warstwy niż ono samo. Powoduje to zatrzymanie się tego unoszącego powietrza pod tym cieplejszym. Zjawisko to może wystąpić szczególnie latem, gdy nagrzewa się dach danego obiektu. W efekcie większe ilości dymu nie zostaną dostarczone pod sam dach, gdzie zainstalowany jest system detekcji. Dlatego tak bardzo ważne jest, aby zastosowane urządzenia były najczulsze z możliwych. Stosując systemy zasysające, możemy obniżyć miejsce detekcji, dzięki kapilarnym punktom detekcyjnym.

Poza oczywistymi zaletami systemów zasysających w zakresie ich przydatności do detekcji (w obiektach typu magazyny), istotną sprawą jest możliwość wykonania serwisu z poziomu parteru danego obiektu. Jest to możliwe przez założenie na małej wysokości dedykowanych serwisowych punktów testowych rurek próbkujących.

Najczęstsze błędy przy rozmieszczaniu czujek (a odbiór PSP)

Na koniec przyjrzyjmy się typowym błędom popełnianym przy projektowaniu i instalacji czujek dymu - ich unikanie pomoże przejść pomyślnie odbiór systemu przez PSP. Oto najczęstsze uchybienia i wskazówki, jak ich uniknąć:

• Pominięcie chronionych stref: Często zapomina się o małych magazynkach, poddaszach technicznych, sufitach podwieszanych ze znacznym zagrożeniem pożarowym (tzw. przestrzeniach ukrytych). Przepisy wymagają, aby system obejmował wszystkie strefy pożarowe, w których konieczna jest sygnalizacja pożaru. Dlatego projektant powinien dokładnie przeanalizować obiekt i umieścić czujki we wszystkich pomieszczeniach przewidzianych do ochrony (zgodnie z rozporządzeniem o ochronie ppoż. budynków oraz warunkami technicznymi).
• Zły dobór rodzaju czujki do pomieszczenia: Częstym błędem jest montaż czujek dymu tam, gdzie powinny być ciepła lub odwrotnie. PSP w trakcie odbioru może zakwestionować np. czujkę dymu w kotłowni na węgiel (gdzie powinna być raczej czujka temperatury) albo brak czujek na klatce schodowej użytej do wentylacji pożarowej (gdzie wymaga się czujek dymu do sterowania oddymianiem). Rozwiązanie: kieruj się zarówno normą projektową, jak i zdrowym rozsądkiem - uwzględnij warunki środowiskowe. Unikaj też stosowania czujek domowych (bateryjnych) w profesjonalnym systemie - to poważny błąd; każdy element systemu SSP musi być częścią certyfikowanego systemu.
• Nieprawidłowe rozmieszczenie względem konstrukcji: Np. czujka zainstalowana zbyt blisko ściany, pod belką stropową lub tuż obok wentylatora. Takie położenie może uniemożliwić wykrycie pożaru w początkowej fazie. Normy precyzują minimalne odległości (0,5 m od ścian, określone zasięgi od belek i podciągów w zależności od ich wysokości). Upewnij się, że czujka „widzi” pomieszczenie - nie może być zasłonięta przez elementy konstrukcyjne ani urządzenia (np. duże klimatyzatory podsufitowe).
• Brak dokumentacji i oznaczeń: Choć to nie błąd samego rozmieszczenia, warto wspomnieć: każda czujka na planie powinna mieć nadany adres / numer i być przypisana do strefy dozorowej, co musi zgadzać się z opisem w dokumentacji powykonawczej. Często zdarza się, że po instalacji rozmieszczenie lekko się zmieni (np. przesunięto czujkę o metr od planu) - zadbaj, by dokumentacja powykonawcza była aktualna.

tags: #jak #wysoko #poleci #dym #pozarowy