INSTALACJE PRZECIWPOŻAROWE

SERIA: ZESZYTY DLA ELEKTRYKÓW NR 5 Edward Skiepko INSTALACJE PRZECIWPOŻAROWE

Recenzenci: mgr inż. Andrzej Boczkowski Centralne Kolegium Sekcji Instalacji i Urządzeń Elektrycznych SEP mgr inż. Leszek Bożek Wojskowe Biuro Studiów Projektów Budowlanych i Lotniskowych w Warszawie Kierownik projektu Michał Grodzki Redakcja techniczna Agencja Reklamowa MEDIUM Korekta Anna Kuziemska Wszelkie prawa zastrzeżone Copyright by Dom Wydawniczy MEDIUM Copyright by Edward Skiepko ISBN 978-83-926815-7-1 Wydawca i rozpowszechnianie Dom Wydawniczy MEDIUM 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18 tel. 22 810 28 14 Sprzedaż: księgarnia wysyłkowa www.ksiegarniatechniczna.com.pl Skład i łamanie Agencja Reklamowa MEDIUM www.agencjamedium.pl Warszawa 2010, wydanie 2 Książka wydana pod patronatem miesięcznika

Podziękowania Kiedy stajesz przy mnie i mówisz, że dam sobie radę, tak się dzieje. Dziękuję Marzenko Tobie dedykuję moją pracę. Przyjacielowi Julkowi za natchnienie, pomoc i wsparcie. Dziękuję.

SPIS TREŚCI Od autora........................................................................... 7 1. Instalacje sygnalizacji pożarowej...................................................... 8 1.1. Wstęp....................................................................... 8 1.2. Wymagania przepisów.......................................................... 9 1.3. Zasada działania systemu sygnalizacji pożarowej..................................... 10 1.4. Elementy instalacji sygnalizacji pożaru............................................. 16 1.4.1. Charakterystyka i zasady doboru czujek pożarowych............................. 16 1.4.2. Linie dozorowe.......................................................... 22 1.4.3. Pozostałe elementy instalacji wykrywania pożaru............................... 24 1.4.4. Centralka sygnalizacji pożaru (CSP).......................................... 27 1.4.5. Alarmowanie w systemach sygnalizacji pożaru................................. 27 1.5. Projektowanie instalacji sygnalizacji pożarowej....................................... 28 1.5.1. Stan prawny............................................................ 28 1.5.2. Dokumentacja projektowa.................................................. 28 1.6. Parametry systemów sygnalizacji pożarowej......................................... 33 1.7. Podział budynku na strefy nadzorowane............................................ 35 1.8. Oprzewodowanie w instalacji sygnalizacji pożarowej.................................. 37 1.9. Zasady nadzorowania obiektu liniami dozorowymi.................................... 42 1.10. Dobór i rozmieszczenie czujek.................................................... 45 1.10.1. Liczba i rozmieszczenie czujek.............................................. 47 1.10.2. Powierzchnia dozorowania i rozmieszczenie czujek.............................. 50 1.10.3. Zasady rozmieszczania i instalacji liniowych czujek dymu......................... 62 1.10.4. Rozmieszczenie czujek w kanałach wentylacyjnych.............................. 65 1.10.5. Rozmieszczenie ręcznych ostrzegaczy pożarowych............................... 65 1.11. Alarmy fałszywe............................................................... 67 1.12. Zasady alarmowania i urządzenia alarmowe......................................... 71 1.13. Lokalizacja centrali sygnalizacji pożarowej.......................................... 74 1.14. Zasilanie systemów sygnalizacji pożaru............................................. 75 1.15. Transmisja sygnałów do pożarowego alarmowego centrum odbiorczego.................... 77 1.16. Uruchomienie i odbiór systemu................................................... 77 1.17. Urządzenia pomocnicze systemów sygnalizacji pożaru................................. 78 1.18. Warunki odbioru instalacji sygnalizacji pożaru....................................... 79 1.19. Porównanie standardów projektowania............................................. 80 2. Instalacje do odprowadzania dymu i ciepła............................................... 86 2.1. Wymagania przepisów.......................................................... 86 2.2. Zadania urządzeń i instalacji oddymiających......................................... 87 2.3. Instalacje oddymiania grawitacyjnego.............................................. 87 2.4. Zasada działania systemu oddymiania.............................................. 88 2.5. Elementy instalacji oddymiającej.................................................. 91 2.6. Instalacje zapobiegające zadymieniu nadciśnieniowe................................. 96 www.elektro.info.pl 5

3. Instalacje zamknięć przeciwpożarowych............................................... 97 4. Dźwiękowe systemy ostrzegawcze (DSO)............................................... 100 4.1. Zadania dźwiękowego systemu ostrzegawczego..................................... 101 4.2. Wymagania wobec DSO........................................................ 101 4.3. Podstawy akustyki............................................................ 103 4.4. Wymagania dla głośników...................................................... 111 4.5. Mikrofony................................................................... 113 4.6. Zasada działania i budowa DSO.................................................. 113 4.7. Wymagania do zasilania DSO.................................................... 116 5. Zasilanie urządzeń elektrycznych funkcjonujących w czasie pożaru........................... 117 5.1. Dobór przewodów i kabli według przepisów......................................... 117 5.2. Badania normowe............................................................. 118 5.3. Wymagania techniczno-budowlane............................................... 123 5.4. Wytyczne zasilania urządzeń.................................................... 124 5.5. Zabezpieczenia przeciwpożarowe instalacji elektrycznych.............................. 125 5.6. Tunele kablowe............................................................... 137 Literatura.......................................................................... 139 6. Załączniki....................................................................... 142 6.1. Przeciwpożarowy wyłącznik prądu................................................ 142 6.2. Ochrona przeciwpożarowa kanałów i tuneli kablowych................................ 147 6.3. Dobór przewodów i/lub kabli do zasilania urządzeń ppoż. funkcjonujących w czasie pożaru... 157 6.4. Pożary w pomieszczeniach i krzywe pożarowe symulujące pożary....................... 168 6.5. Projekt instalacji zasilania i sterowania klap dymowych............................... 173 6.6. Projekt zasilania kotłowni gazowej w budynku wielorodzinnym (w nim detekcja stężenia gazu oraz automatyczne odcinanie dopływu gazu)............... 187 6.7. Projekt instalacji sygnalizacji pożarowej........................................... 202 6.8. Zasady i przykłady tworzenia symboli elementów instalacji przeciwpożarowych............ 222 6 www.elektro.info.pl

Od autora W kolejnej publikacji z serii Zeszyty dla elektryków przybliżymy możliwości wykorzystania, zasady działania i podstawy projektowania instalacji stosowanych do zabezpieczania przeciwpożarowego budynków. Jednym z nadrzędnych celów, które należy uwzględnić podczas projektowania budynków, są wymagania, jakie powinien on spełnić w zakresie bezpieczeństwa pożarowego. Bezpieczeństwo pożarowe jest zagadnieniem bardzo złożonym, uwzględniającym wiele czynników zarówno typowo budowlanych, jak i instalacyjnych. Ponieważ instalacje przeciwpożarowe odgrywają w budynku bardzo istotną rolę, warto poznać ich elementy, zasadę działania i podstawy projektowania. Przepisy przeciwpożarowe wprowadziły definicję urządzeń przeciwpożarowych. Zgodnie z nią, są to urządzenia najczęściej stałe lub półstałe, uruchamiane ręcznie lub samoczynnie, służące do wykrywania i zwalczania pożaru lub ograniczania jego skutków. W szczególności należą do nich stałe i półstałe urządzenia gaśnicze i zabezpieczające, czyli: urządzenia wchodzące w skład dźwiękowego systemu ostrzegawczego (DSO), system sygnalizacji pożarowej, w tym urządzenia sygnalizacyjno-alarmowe, urządzenia odbiorcze alarmów pożarowych, urządzenia odbiorcze sygnałów uszkodzeniowych, instalacje oświetlenia ewakuacyjnego, hydranty i zawory hydrantowe, pompy w pompowniach przeciwpożarowych, przeciwpożarowe klapy odcinające, urządzenia oddymiające, urządzenia zabezpieczające przed wybuchem, drzwi i bramy przeciwpożarowe, o ile są wyposażone w systemy sterowania. Przepisy przeciwpożarowe nakazują wykonywanie wymienionych instalacji na podstawie odpowiednich projektów technicznych. Powinny one uwzględniać tzw. scenariusz rozwoju zdarzeń w czasie pożaru, czyli tak działać, być skonfigurowane i składać się z takich elementów, które zapewnią odpowiedni poziom ich funkcjonalności w przypadku pożaru lub innego zagrożenia. Dlatego projekty te wymagają stosownych uzgodnień i weryfikacji przez rzeczoznawców do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Ponadto poprawność wykonanych na ich podstawie instalacji powinna być potwierdzona odpowiednimi próbami i badaniami. Eksploatacja urządzeń przeciwpożarowych wymaga z kolei, aby były one poddawane przeglądom i prawidłowo konserwowane, zgodnie z zasadami określonymi w Polskich Normach dotyczących urządzeń przeciwpożarowych, w odnośnej dokumentacji techniczno-ruchowej oraz instrukcjach obsługi, w okresach i w sposób zgodny z instrukcją ustaloną przez producenta, nie rzadziej jednak niż raz w roku. Edward Skiepko www.elektro.info.pl 7

1. Instalacje sygnalizacji pożarowej 1.1. Wstęp Wykrycie pożaru na długo przed pojawieniem się płomieni ma decydujące znaczenie dla uniknięcia zakłóceń w łączności, przerw w pracy, strat materialnych i zniszczeń oraz dla zapewnienia bezpiecznej ewakuacji ludzi. Pozwala na to zastosowanie systemu wczesnego wykrywania pożaru, dzięki któremu można uratować życie ludzkie, mienie i zapobiec katastrofom budowlanym oraz rozpocząć gaszenie w początkowej fazie trwania pożaru. Zainstalowanie sytemu wykrywania i sygnalizacji pożaru umożliwia szybkie i precyzyjne zlokalizowanie pożaru, wskazanie miejsca jego powstania, powiadomienie o niebezpieczeństwie najbliższego otoczenia i poprzez system monitoringu straży pożarnej. Gdy budynek jest wyposażony w dodatkowe instalacje, taki system automatycznie uruchamia np. urządzenia gaszące (rys. 1.1.). System wykrywania i sygnalizacji pożaru powinien obejmować wszystkie pomieszczenia budynku, zwłaszcza tzw. strefy pożarowej* ), włącznie z rampami, tunelami kablowymi itp. Centrale sygnalizacji pożarowej jako główne części składowe systemów przyjmują, rejestrują i ujawniają sygnały wysyłane przez czujki pożarowe. Najczęściej są to nowoczesne systemy działające na podstawie techniki mikroprocesorowej, co pozwala znacznie zmniejszyć wymiary ich podzespołów, zwiększając przy tym możliwości funkcjonalne i eksploatacyjne. szkoda wyrządzona przez pożar przebieg pożaru bez gaszenia początek gaszenia C' za pomocą instalacji SAP zaalarmowanie nieautomatycznie np. telefonicznie C B' B a b c a' b' c' A A' czas Rysunek 1.1. Szkody wyrządzone przez pożar w zależności od czasu jego wykrycia, gdzie: a czas reakcji automatycznych czujek pożarowych, a' przeciętny czas reakcji przy zaalarmowaniu przez telefon, b/b' przeciętny czas reakcji straży pożarnej, c przeciętny czas gaszenia obiektu z instalacją SAP, c' przeciętny czas gaszenia obiektów bez instalacji SAP, A szkoda powstała do czasu zadziałania instalacji SAP, A' szkoda powstała do czasu zaalarmowania straży pożarnej przez telefon, B szkoda powstała pomiędzy zaalarmowaniem i początkiem akcji gaszenia obiektu z instalacją SAP, B' szkoda powstała pomiędzy zaalarmowaniem i początkiem akcji gaśniczej bez instalacji SAP, C szkoda powstała podczas gaszenia obiektów z instalacją SAP, C' szkoda powstała podczas gaszenia obiektu bez instalacji SAP [43] * ) Strefa pożarowa to wydzielona pożarowo elementami oddzielenia pożarowego część budynku 8 www.elektro.info.pl

Konieczność zastosowania instalacji sygnalizacji pożarowej wynika w dużej mierze z przepisów przeciwpożarowych, które szczegółowo określają, w jakich obiektach takie urządzenia są wymagane. Niezależnie od przepisów państwowych, ich stosowanie ogranicza szkody wywołane pożarem, zwłaszcza że w obiektach coraz częściej występuje koncentracja dóbr o dużej wartości. Coraz częściej zachętą do wyposażania budynków w instalacje sygnalizacji pożarowej są zniżki w ubezpieczeniach oferowane przez firmy ubezpieczeniowe. Konieczność wyposażenia budynku w instalację SAP może również wynikać z tego, że obiekt nie spełnia niektórych wymagań, np. budowlanych, w zakresie bezpieczeństwa pożarowego. Wówczas taka instalacja jest wymagana jako rozwiązanie zamienne. 1.2. Wymagania przepisów Stosowanie urządzeń automatycznej sygnalizacji pożaru jest obecnie wymogiem ustawowym. Rodzaje obiektów, w których jest wymagana taka instalacja, łącznie z urządzeniami odbiorczymi alarmów pożarowych i urządzeniami odbiorczymi sygnałów uszkodzeniowych, określa Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [16]. Są to: 1) budynki handlowe lub wystawowe: a) jednokondygnacyjne o powierzchni strefy pożarowej powyżej 5000 m 2, b) wielokondygnacyjne o powierzchni strefy pożarowej powyżej 2500 m 2, 2) teatry o liczbie miejsc powyżej 300, 3) kina o liczbie miejsc powyżej 600, 4) budynki o liczbie miejsc służących celom gastronomicznym powyżej 300, 5) sale widowiskowe i sportowe o liczbie miejsc powyżej 1500, 6) szpitale, z wyjątkiem psychiatrycznych, oraz sanatoria - o liczbie łóżek powyżej 200 w budynku, 7) szpitale psychiatryczne o liczbie łóżek powyżej 100 w budynku, 8) domy pomocy społecznej i ośrodki rehabilitacji dla osób niepełnosprawnych o liczbie łóżek powyżej 100 w budynku, 9) zakłady pracy zatrudniające powyżej 100 osób niepełnosprawnych w budynku, 10) budynki użyteczności publicznej wysokie i wysokościowe, 11) budynki zamieszkania zbiorowego, w których przewidywany okres pobytu tych samych osób przekracza trzy doby, o liczbie miejsc noclegowych powyżej 200, 12) budynki zamieszkania zbiorowego niewymienione w pkt 11, o liczbie miejsc noclegowych powyżej 50, 13) archiwa wyznaczone przez Naczelnego Dyrektora Archiwów Państwowych, 14) muzea oraz zabytki budowlane, wyznaczone przez Generalnego Konserwatora Zabytków w uzgodnieniu z Komendantem Głównym Państwowej Straży Pożarnej, 15) ośrodki elektronicznego przetwarzania danych o zasięgu krajowym, wojewódzkim i w urzędach obsługujących organy administracji rządowej, 16) centrale telefoniczne o pojemności powyżej 10 000 numerów i centrale telefoniczne tranzytowe o pojemności 5000-10 000 numerów, o znaczeniu miejscowym lub regionalnym, 17) garaże podziemne, w których strefa pożarowa przekracza 1500 m 2, lub obejmujące więcej niż jedną kondygnację podziemną, 18) stacje metra i stacje kolei podziemnych, 19) dworce i porty przeznaczone do jednoczesnego przebywania powyżej 500 osób, 20) banki, w których strefa pożarowa zawierająca salę operacyjną ma powierzchnię przekraczającą 500 m 2, 21) biblioteki, których zbiory w całości lub w części tworzą narodowy zasób biblioteczny. Według przepisów, w przypadku wyposażenia obiektów w stałe urządzenia gaśnicze, można zrezygnować z wyposażania ich w instalację sygnalizacyjno-alarmową, co nie oznacza zwolnienia z obowiązku połączenia www.elektro.info.pl 9

urządzeń z komendą lub jednostką ratowniczo-gaśniczą Państwowej Straży Pożarnej, w sposób zapewniający automatyczne przekazywanie informacji o pożarze. Stałe urządzenia gaśnicze mają za zadanie samoczynne wykrycie pożaru (najczęściej poprzez wzrost temperatury), a także samoczynne rozpoczęcie procesu gaszenia. Połączenie stałych urządzeń gaśniczych z systemem monitoringu powinno odbyć się poprzez element pośredniczący, jakim jest centrala sygnalizacji pożarowej. Wynika to z faktu, że urządzenia do monitoringu nie mogą współpracować bezpośrednio z elementami urządzeń gaśniczych. Właściciel, zarządca lub użytkownik odpowiadający za bezpieczeństwo pożarowe obiektu jest obowiązany uzgodnić z właściwym miejscowo komendantem powiatowym (miejskim) Państwowej Straży Pożarnej sposób połączenia urządzeń sygnalizacyjno-alarmowych systemu sygnalizacji pożarowej z obiektem komendy Państwowej Straży Pożarnej lub innym obiektem wskazanym przez tego komendanta [17]. 1.3. Zasada działania systemu sygnalizacji pożarowej System sygnalizacji pożarowej (potocznie zwany w skrócie SSP) lub SAP System Alarmu Pożarowego jest kombinacją elementów oraz ich wyposażenia wraz ze źródłem energii elektrycznej i łączącymi je przewodami. Mają one na celu możliwie wczesne wykrycie, lokalizację oraz sygnalizowanie i alarmowanie o pożarze w fazie jego powstania i odróżnienia go od sytuacji podobnej do pożaru, w celu podjęcia określonych działań, takich jak: ewakuacja ludzi i mienia, wezwanie straży pożarnej poprzez systemy transmisji alarmu i wreszcie rozpoczęcie automatycznego procesu gaszenia. Stwierdzenie, że systemy te umożliwiają możliwie wczesne wykrycie pożaru oznacza, że pożar powinien zostać wykryty w początkowym stadium, w momencie, kiedy powstaną pierwsze widoczne jego oznaki, takie jak: dym, ciepło, promieniowanie płomieni, czy w niektórych przypadkach zwiększone stężenie gazów pożarowych. Po wykryciu pożaru z reguły elementy systemu ulegają zniszczeniu [7]. Zasada działania systemów sygnalizacji pożaru jest następująca: uruchomienie instalacji następuje poprzez zadziałanie czujki lub ręcznie. Informacja dociera do centralki sygnalizacji pożarowej. Centralka pożarowa steruje różnymi funkcjami związanymi z bezpieczeństwem ludzi i mienia, np. alarmowaniem optycznym i akustycznym, uruchamianiem urządzeń przeciwpożarowych (klapy dymowe, drzwi pożarowe, urządzenia oddymiające, instalacje gaśnicze), może także sterować zatrzymaniem urządzeń technologicznych. Jednocześnie sygnał przekazywany jest za pośrednictwem urządzeń transmisji alarmu do Państwowej Straży Pożarnej. Wskazanie miejsca powstania zagrożenia w systemach sygnalizacji pożaru odbywa się poprzez adresowanie grupowe i indywidualne. Pojęcie adresowanie w systemach polega na przypisaniu każdemu elementowi liniowemu bądź grupie elementów określonego adresu, w celu możliwie dokładnej identyfikacji oraz lokalizacji numeru i rodzaju elementu zainstalowanego w adresowalnej linii dozorowej. Dzięki temu zagrożenie może być wstępnie zlokalizowane i w niektórych przypadkach zidentyfikowane. W praktyce, w zależności od typu systemu i jego rodzaju, rozróżnia się: adresowanie grupowe, które polega na wskazaniu linii dozorowej, do której czujka pożarowa przesyła sygnał alarmu pożarowego. Dzięki temu możliwa jest identyfikacja zagrożonej strefy, w której jedna z czujek zareagowała na źródło pożaru. Wskazywany przez centralkę numer linii dozorowej jest jednocześnie numerem strefy* ), którą może być np. kondygnacja, grupa pomieszczeń, korytarz, strefa międzysufitowa itp., adresowanie indywidualne, które może dotyczyć pojedynczych czujek, grup czujek oraz elementów sterujących zainstalowanych w linii dozorowej. Każdemu z tych elementów przypisany jest indywidualny adres, dzięki temu możliwa jest ich identyfikacja przez centralkę oraz uruchamianie i odbieranie sygnałów z wybranych urządzeń przeciwpożarowych, ostrzegawczych i sygnalizacyjnych. Umożliwia to określenie zagrożonego miejsca w pomieszczeniu lub strefy pomieszczenia z dokładnością zależną od przyjętej powierzch- * ) Strefa jest to obszar detekcji objęty jedną linią dozorową, dla której przewidziano oddzielne wskazanie w centralce 10 www.elektro.info.pl

ni dozorowania. W adresowaniu indywidualnym nie ma większego znaczenia to, na której linii dozorowej umieszczone zostały czujki, ponieważ informacje pochodzące od nich mogą być poddawane odrębnemu przetwarzaniu, grupowaniu i ujawnianiu przez centralkę w postaci odpowiednich wskazań. W systemach adresowalnych często istnieje możliwość grupowania adresowalnych elementów sieci w specjalne grupy logiczne, składające się z kilku stref dozorowych. automatyczne czujki pożarowe nieautomatyczne czujki pożarowe układ zasilania awaryjnego centrala sygnalizacji pożarowej informuje (sygnalizatory miejscowe) alarmuje (przekazuje alarm dalej) steruje (sterowanie miejscowe) akustycznie telefonicznie wentylacja pożarowa optycznie radiowo SUG instalacja rozgłaszająca PSP automatyka budynku (windy) Rysunek 1.2. Schemat ideowy instalacji sygnalizacji pożarowej [7] www.elektro.info.pl 11

budynek (obszar) piętro (sekcja) Rysunek 1.3. Struktura logiczna na przykładzie układu budynku [58] drugie piętro pierwsze piętro parter pokój 101 pokój 102 pokój 103 pierwsze piętro pokój 104 pokój (strefa dozorowana) obszar budynek sekcje parter pierwsze piętro drugie piętro strefy hol główny recepcja pokój 102 pokój 103 pokój 104 winda korytarz elementy przypisania poziom 2 poziom 1 urządzenia poziom 2 poziom 1 linia 1 linia 4 linia 7 moduł liniowy moduł funkcyjny panel obsługi centrala stacja Rysunek 1.4. Struktura logiczna adresowania indywidualnego systemu [58] Ważnym elementem wpływającym na dobór systemu, łatwość obsługi i programowanie jest tzw. konfiguracja systemu. Rozumie się przez to zbiór danych określających wyposażenie sprzętowe centralki, np. liczbę możliwych linii dozorowych, wyjść sterujących i wejść monitorujących itp., oraz jej organizację pracy, np. sposób zaprogramowania elementów adresowalnych, przydział poszczególnych elementów do stref, warianty alarmowania, ustawienie czułości poszczególnych elementów. Parametry te określa producent systemu, natomiast ich znajomość jest niezbędna do prawidłowego zaprojektowania i zaprogramowania systemu. W prakty- 12 www.elektro.info.pl

ce są one ustalone i wprowadzone do pamięci centralki; wszystkie te regulacje muszą mieścić się w granicach ustalonych przez producenta. Konfiguracja systemu może być przeprowadzona na trzy sposoby [1]: za pomocą klawiatury centralki, za pomocą dołączonej z zewnątrz klawiatury alfanumerycznej, za pomocą komputera; dane są wówczas przygotowane za pomocą specjalnego, przeznaczonego do konkretnego systemu programu i wprowadzone do pamięci centralki za pomocą standardowego łącza RS, RJ lub USB. Zasadą w systemach sygnalizacji pożarowej jest to, aby wskazywały one jedynie rzeczywiste zagrożenia. Oznacza to, iż każdy system powinien alarmować jedynie wówczas, kiedy mamy do czynienia z rzeczywistym zagrożeniem stąd też konieczność zapewnienia odpowiedniego poziomu wiarygodności alarmu, co w systemach sygnalizacji pożaru jest wymaganiem ważnym, lecz trudnym do spełnienia ze względu na częste występowanie w otoczeniu elementów innych, łudząco podobnych zjawisk, często nierozróżnialnych od wstępnej fazy prawdziwego pożaru. Z pojęciem wiarygodności alarmu wiąże się nierozłącznie inny ważny parametr, mianowicie tzw. alarm fałszywy, czyli taki, który nie wynika z zagrożenia, a został wskazany przez centralkę jako sygnał pożarowy (o przyczynach i sposobach eliminacji alarmów mowa jest w dalszej części publikacji). Najprostsze systemy sygnalizacji pożarowej pracują z dwustanowymi adresowalnymi bezpośrednio (indywidualnie) lub pośrednio (za pomocą adapterów linii konwencjonalnej) czujkami i ręcznymi ostrzegaczami pożarowymi. W takich układach wartość parametru pożarowego otrzymuje się po przetworzeniu go na wielkość elektryczną w urządzeniu pomiarowym czujki i porównaniu jej z wartością odniesienia. Proces ten może być dokonywany w samej czujce, mamy wówczas do czynienia z układem dwustanowym, ponieważ sygnalizowany jest stan alarmu i stan dozorowania, np. przekroczenie określonej wartości temperatury powoduje zmianę rezystancji linii, w której zainstalowana jest czujka (rys. 1.6.). Dzieje się tak na skutek zastosowania rezystorów wymuszających przepływ prądu w linii, a po zadziałaniu czujki rezystora czujki. W układach wielostanowych możliwe jest też rozróżnianie stanów pośrednich, dzięki temu są one w stanie wykryć i przekazać informacje, np. o zabrudzeniu układu pomiarowego [1]. W systemach bardziej rozbudowanych, dzięki zastosowaniu techniki mikroprocesorowej możliwe jest przekazanie do centrali dokładnych wartości, np. temperatury, zadymienia, zabrudzenia. Dzieje się tak dlatego, ponieważ czujki w nich zainstalowane są jedynie przetwornikami pomiarowymi mierzącymi aktualne parametry otoczenia i przekazującymi informację do centrali. To właśnie w centrali zapada decyzja, czy otrzymane wartości są już oznakami pożaru, czy nie. Dzieje się tak w tzw. systemach analogowych. W zależności od sposobu wymiany informacji pomiędzy centralą a elementami rozróżnia się: systemy monologowe w systemie monologowym czujki zgłaszają się do centrali jedynie z chwilą wykrycia pożaru, nie jest możliwe w takich systemach podłączenie w liniach elementów wykonawczych, a monitorowanie pracy podłączonych urządzeń wykonawczych odbywa się najczęściej poprzez wejścia w centrali lub za pomocą specjalnych modułów instalowanych w linii, systemy dialogowe w tym systemie element adresowy przekazuje informacje o swoim stanie, np. w przypadku procedury odpytania ze strony centrali. www.elektro.info.pl 13

centrala alarmowa przetwarzanie działanie sygnały uprawnienie przetwarzanie kasowanie włącz/wyłącz testowanie konfiguracja inne działania zgłaszanie alarmu sygnał zdalny wyjściowe sygnalizacja optyczna sygnał alarmu wejściowe obrazowanie odbiór monitorowanie stanu elementów przetwarzanie sygnał lokalny sygnał sterujący sygnalizacja akustyczna sygnalizacja głosowa sygnał o uszkodzeniu inne sygnały uszkodzenia zwarcia rejestracja i wizualizacja zdarzeń przetwarzanie Rysunek 1.5. Schemat przetwarzania informacji w centrali systemu SAP Pomiędzy elementami systemu sygnalizacji pożarowej następuje wzajemna wymiana informacji. Na podstawie otrzymanych z elementów liniowych informacji w systemie odbywa się ich przetwarzanie i analiza. Każdy system posiada możliwość określenia poziomu dostępu oraz działań, które może w ten sposób realizować. Komunikacja pomiędzy elementami może odbywać się w sposób [1]: prądowy czujka sygnalizuje wykrycie parametrów świadczących o zagrożeniu przez gwałtowne zwiększenie poboru prądu, impulsowy numer adresowy czujki identyfikowany jest przez impuls prądowy czujki. Wartość impulsu może informować o stanie czujki, natomiast jego opóźnienie względem momentu aktywacji czujki może być wykorzystywane do transmisji chwilowej wartości parametrów pożarowych do centrali (systemy analogowe), cyfrowy cyfrowa transmisja polega na sekwencyjnym przesyłaniu zakodowanych (według określonego protokołu) pakietów danych cyfrowych (impulsów). Możliwa jest identyfikacja czujki lub elementu systemu, jej rodzaju i aktualnej wartości parametrów zagrożenia wykrywanych przez dany typ czujki. 14 www.elektro.info.pl

a) I = I k CSP 18 kω 18 kω 18 kω 18 kω 45 kω b) I > I k CSP 18 kω 18 kω 18 kω 18 kω 45 kω Rysunek 1.6. Zasada transmisji informacji w systemach wykorzystujących transmisję prądową: a) stan normalnej pracy, b) zadziałanie elementu w linii dozorowej bity adresu bity sterujące bit parzystości identyfikacja (adres) test/stan wyjścia stan wejścia wartość pomiarowa typ czujki/modułu 24 V napięcie 5 V 0 V 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 informacja z centrali informacja z czujek/modułów czas odpytania czujek i modułów < 3 sekund Rysunek 1.7. Przykład protokołu transmisji cyfrowej www.elektro.info.pl 15

1.4. Elementy instalacji sygnalizacji pożaru 1.4.1. Charakterystyka i zasady doboru czujek pożarowych Czujki pożarowe (rys. 1.8.) są najważniejszą częścią składową instalacji sygnalizacji pożarowej. Zawierają minimum jeden czujnik, reagujący na przynajmniej jeden ze stosowanych parametrów pożarowych fizycznych oraz/lub chemicznych, mogących wystąpić w obszarze dozorowanym przez czujkę; ich działanie jest nadzorowane przez centralę; przekazują również w sposób ciągły lub w jednakowych odstępach czasu co najmniej jeden określony sygnał do centralki sygnalizacji pożarowej. Decyzja o tym, czy należy wysłać sygnał alarmu pożarowego, czy też uruchomić automatyczne urządzenie przeciwpożarowe, może zapadać w centralce albo w samej czujce. W adresowalnych systemach sygnalizacji pożaru adresowanie detektorów odbywa się na dwa sposoby: pierwszy w gnieździe posiadającym mikroprzełączniki, w którym dokonuje się ustawienia adresu, natomiast drugi to identyfikacja i nadanie adresu każdemu elementowi przez centralkę sygnalizacji pożarowej. W pierwszym przypadku możliwa jest np. wymiana uszkodzonej czujki lub zmiana rodzaju detektora (zaistniała w wyniku zmiany warunków panujących w chronionym pomieszczeniu lub błędnego doboru rodzaju ostrzegacza w fazie projektowania), bez konieczności zmiany adresu punktu, w którym był on zainstalowany. Umożliwia to też wykorzystanie czujek jako elementów nieadresowalnych lub adresowalnych. W instalacjach sygnalizacji pożaru najczęściej używane są cztery rodzaje czujek: ciepła, dymu, płomienia i gazów pożarowych. specjalne ostrzegacze pożarowe czujki pożarowe automatyczne ostrzegacze pożarowe ostrzegacze nieautomatyczne czujki dymu czujki ciepła czujki płomienia przycisk sygnalizacyjny jonizacyjne czujki dymu różniczkowe czujki temperatury czujki płomienia na ultrafiolet skokowy przycisk sygnalizacyjny optyczne czujki dymu nadmiarowe czujki temperatury czujki płomienia na podczerwień Rysunek 1.8. Podział czujek pożarowych [7] Czujki ciepła [9] ich zadziałanie następuje w wyniku wzrostu temperatury w otoczeniu elementu. W detektorach tych czujnikiem jest termistor* ) o ujemnym współczynniku temperaturowym (typu NTC) i małej masie, co powoduje szybkie reagowanie na zmiany temperatury otoczenia. Opór półprzewodników maleje wraz ze wzrostem temperatury. Zasada działania termistora jest następująca: w niezbyt wysokich tempera- * ) Półprzewodniki mające duży ujemny współczynnik temperaturowy oporu właściwego nazywają się termistorami, nazwa pochodzi od skrótu nazwy angielskiej thermally sensitive resistors cieplne czułe oporniki 16 www.elektro.info.pl

turach, w półprzewodnikach istnieje tylko niewielka liczba elektronów swobodnych, gdyż większość elektronów jest związana z atomami. Fakt ten wyjaśnia duży opór właściwy półprzewodników w niskich temperaturach. Wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się liczba elektronów swobodnych, co powoduje obniżenie się oporu. Podwyższenie temperatury wywołuje również wzrost ruchu cieplnego atomów, co utrudnia uporządkowany ruch elektronów i powoduje wzrost oporu. W półprzewodniku wpływ zwiększonej liczby elektronów swobodnych na przewodnictwo okazuje się większy niż wpływ związany ze wzrostem ruchu atomów, więc oporność maleje, przez co uzyskiwany jest parametr elektryczny, który można wykorzystać do przekazania informacji o wzroście temperatury. Czujka przechodzi w stan alarmowania, jeżeli tempo przyrostu temperatury przekroczy określoną wartość, np. 10 C/min, lub mierzona temperatura otoczenia przekroczy określoną wartość graniczną. Schemat blokowy czujki termicznej został przedstawiony na rysunku 1.9. Czujki ciepła stosowane są w pomieszczeniach, w których powstaje dym, w trakcie normalnej eksploatacji bądź okresowo, np. w związku z prowadzonymi pracami i tam, gdzie czujki innego rodzaju mogłyby wywołać fałszywy alarm (np. w warsztatach spawalniczych). 1. 2. 3. 4. ϑ τ Rysunek 1.9. Schemat blokowy czujki temperatury różniczkowo-nadmiarowej, gdzie: 1 czujnik cieplny, 2 układ różniczkujący, 3 wzmacniacz pomiarowy, 4 wskaźnik alarmu czujki [43] Tabela. 1.1. Klasyfikacja czujek ciepła [44] Klasa czujki Typowa temperatura użytkowania, w [ C] Maksymalna temperatura użytkowania, w [ C] Minimalna statyczna temperatura zadziałania, w [ C] Maksymalna statyczna temperatura zadziałania, w [ C] A1 25 50 54 65 A2 25 50 54 70 B 40 65 69 85 C 55 80 84 100 D 70 95 99 115 E 85 110 114 130 F 100 125 129 145 G 115 140 144 160 Objaśnienia: typowa temperatura użytkowania temperatura, w której czujka może długo pracować, gdy nie ma zagrożenia pożarem, maksymalna temperatura użytkowania maksymalna temperatura, w której czujka może pracować w krótkim czasie, gdy nie ma zagrożenia pożarem, statyczna temperatura zadziałania temperatura, w której czujka wytwarza sygnał alarmowy przy niezauważalnie małej prędkości (przyjmuje się 0,2 C/min) narastania temperatury Dotychczasowa, obowiązująca od początku lat 80., klasyfikacja czujek punktowych ciepła, została zmieniona przez wprowadzoną w 1999 r. polską normę [44]. Norma ta zmieniła również ich nazwę z czujek temperatury (nadmiarowych i różnicowych) na czujki punktowe ciepła. Zmianie uległa też ich klasyfikacja; dotychczas dzielono je na trzy klasy: www.elektro.info.pl 17

klasa 1. o temperaturze zadziałania górnego progu 62 C, klasa 2. o temperaturze zadziałania górnego progu 70 C, klasa 3. o temperaturze zadziałania górnego progu 78 C, Przy stałym dolnym progu równym 54 C. Czujki ciepła są klasyfikowane według PN-EN 54-5:2003 literowo i scharakteryzowane w tabeli 1.1. W klasyfikacji przyjęto, że typowa temperatura użytkowa jest niższa od minimalnej statycznej temperatury zadziałania o 29 C, a maksymalna temperatura użytkowa o 4 C. Wszystkie sklasyfikowane czujki powinny zadziałać w przedziale czasowym między górną a dolną wartością graniczną czasu zadziałania (tab. 1.2.). Graniczne czasy zadziałania czujek są wyznaczone dla różnych przyrostów temperatury od 1 do 30 C/min. W przypadku bardzo wolnego narastania temperatury bierze się pod uwagę jedynie statyczny próg zadziałania czujki zawarty w przedziale pomiędzy minimalną a maksymalną temperaturą zadziałania, według której następuje kwalifikacja, czy czujka mieści się w określonej klasie. Tabela 1.2. Graniczne czasy zadziałania czujek [44] Prędkość narastania temperatury powietrza, w [ C/min] Dolny graniczny czas zadziałania Czujki klasy A1 Górny graniczny czas zadziałania Czujki klasy A2, B, C, D, E, F i G Dolny graniczny czas zadziałania Górny graniczny czas zadziałania [min] [s] [min] [s] [min] [s] [min] [s] 1 29 00 40 20 29 00 46 00 3 7 13 13 40 7 13 16 00 5 4 09 8 20 4 09 10 00 10 1 00 4 20 2 00 5 30 20 30 2 20 1 00 3 13 30 20 1 40 40 2 25 Czujki dymu reagują na produkty spalania i/lub rozkładu termicznego [46]. Ze względu na sposób wykrywania dymu dzielą się one na jonizacyjne i optyczne (punktowe i liniowe). Zasada działania jonizacyjnych czujek dymu oparta jest na zjawisku jonizacji powietrza między elektrodami szeregowo połączonych komór. Do jonizacji powietrza w komorach służą preparaty wytwarzające promieniowanie alfa, np. izotop ameryku-241, charakteryzujący się małą aktywnością (od kilku do maks. 40 kbq). Czujki posiadają dwie komory jonizacyjne: wewnętrzną (odniesienia) i zewnętrzną (pomiarową). Zjonizowanie powietrza umożliwia przepływ prądu pomiarowego o małej wartości, rzędu pa. Produkty spalania, które wnikają do komory pomiarowej, zmniejszają stężenie jonów, a więc i prąd pomiarowy. Pojawiające się w związku z tym na komorach napięcie jest oceniane za pomocą wzmacniacza pomiarowego, aż do wywołania alarmu. Czujki jonizacyjne mają dużą szerokość pasma detekcji, ponieważ odróżniają zarówno dym widzialny, jak i najmniejsze cząstki aerozolu, dlatego nadają się do rozpoznawania pożarów tlących (piroliza drewna, tlenie bawełny, początkowe spalanie papieru), pożarów otwartych (np. drewna), pożarów cieczy itp. W optycznej punktowej czujce dymu typu rozproszeniowego impulsowe źródło promieniowania podczerwonego jest izolowane przez komorę pomiarową od odbiornika tego promieniowania. Schemat blokowy tego typu czujki przedstawiono na rysunku 1.10. 18 www.elektro.info.pl

1. 2. 3. 4. 5. Rysunek 1.10. Schemat blokowy optycznej czujki dymu, gdzie: 1 generator impulsowy, 2 dioda nadawcza IR, 3 dioda odbiorcza, 4 wzmacniacz pomiarowy z oceną progową, 5 wskaźnik alarmu czujki (LED) [43] Działa ona na zasadzie pomiaru promieniowania podczerwonego rozproszonego przez cząstki aerozolu w komorze pomiarowej, niedostępnej dla światła zewnętrznego. Znajdujący się w komorze pomiarowej odbiornik promieniowania fotodioda, nie odbiera promieniowania emitowanego przez nadajnik diodę elektroluminescencyjną dopóty, dopóki do komory nie wnikną cząstki dymu rozpraszające to promieniowanie, kierując je na odbiornik. odbiornik promieniowania komora niezadymiona źródło promieniowania komora zadymiona źródło: Apollo Fire Detectors Ltd. promieniowanie diody rozproszenie promieniowania cząsteczki dymu Rysunek 1.11. Zasada działania czujki optycznej dymu Czujki optyczne dymu dobrze reagują na dym widzialny, dlatego nadają się do rozpoznawania pożarów tlących, podczas których powstaje jasny dym, np. z pirolizy drewna, początków spalania papieru, pożarów tworzyw sztucznych itd. Dym dociera do czujek na zasadzie unoszenia przez rozgrzane powietrze, co jest stosowane w większości systemów sygnalizacji pożaru, lub też może być pobierany do analizy przez specjalne układy ssące. Systemy zasysające są stosowane w pomieszczeniach trudno dostępnych, lub w których występuje oddziaływanie silnych pól elektromagnetycznych. Wyniesienie czujki poza obszar oddziaływania pola, przy jednoczesnym kontrolowaniu powietrza w tym obszarze, gwarantuje pracę bez fałszywych alarmów. Czujki dymowe stosowane w pomieszczeniach zawierających materiały wydzielające w czasie pożaru znaczne ilości dymu dzielimy na: czujki dymowe optyczne, które reagują na widoczny dym, www.elektro.info.pl 19

Niedostępne w wersji demonstracyjnej. Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki w serwisie