II. Všeobecné technické informácie 1. Všeobecné základné technické informácie EPS 1.1 Úvod Elektrická požiarna signalizácia slúži na preventívnu ochranu objektov pred požiarom tak, že opticky a akusticky signalizuje vznik a miesto požiaru. EPS samočinne alebo prostredníctvom ľudského činiteľa urýchľuje odovzdávanie informácie o požiari osobám určeným na vykonanie požiarneho zásahu, prípadne uvádza do činnosti zariadenia, ktoré bránia rozšíreniu požiaru, resp. priamo vykonávajú protipožiarny zásah. EPS má charakter pomocného zariadenia, ktoré je jedným z prostriedkov protipožiarneho istenia objektu. Zariadenie EPS musí vyhovovať požiadavkám STN 34 2710 EN-54, STN 73 0875 môže sa projektovať a používať po schválení územne príslušných orgánov požiarnej ochrany.
1.2 Základná zostava EPS Základná zostava EPS pozostáva z : hlásičov požiaru (manuálnych a automatických), požiarnych slučiek, ústrední EPS, signalizačnej linky, doplňujúcich zariadení (signalizačné zariadenie, zariadenie diaľkového prenosu informácií, ovládacie jednotky a pod.). Základné druhy EPS sú : jednostupňová EPS, ktorá má jednu alebo viac hlavných ústrední EPS, na vstup ktorých sú
pripojené samočinné a tlačidlové hlásiče požiaru. Na výstupy ústrední sú pripojené doplňujúce zariadenia, prípadne ovládané zariadenia. Jednostupňová EPS nemá vedľajšie ústredne.
-1-
viacstupňová EPS, ktorá má hlavnú a vedľajšie ústredne EPS, na ktorých vstupy sú pripojené samočinné a tlačidlové hlásiče požiaru a výstupy vedľajších ústrední (nižšieho stupňa). Na výstupy ústrední sú pripojené doplňujúce zariadenia, prípadne ovládané zariadenia. Viacstupňové EPS sa zriaďujú v rozsiahlych areáloch s niekoľkými od seba vzdialenými objektmi.
1.3 Vývoj požiaru Vznik požiaru spravidla prechádza najskôr tzv.,,chladnou fázou“ tzv. pyrolýzový oheň . Počas tejto fázy prebieha len tlenie sprevádzané vývojom dymu s veľkými dymovými časticami. Pevné horľavé materiály majú v kľude stabilnú štruktúru. Pri zvyšovaní teploty dochádza k aktívnejšiemu kmitaniu atómov a molekúl látky. Pri dosiahnutí určitej teploty nadobudnú kmity takú intenzitu,že atómové väzby sa začnú uvoľňovať. Voľné častice látky sa spájajú s molekulami kyslíka, oxidujú (zhoria) a od ohniska požiaru sa vzďaľujú v dôsledku termického prúdenia spôsobeného teplom horenia v podobe oxidu uhoľnatého alebo oxidu uhličitého. Pohybová energia atómov produkuje ďalšie teplo, ktoré zosilňuje kmitanie atómov a tým ich uvoľňovanie z látky. V zmesi spalín a okolitého vzduchu sa vznášajú aj nespálené väčšie častice látky napríklad uhlík. Uvoľnené častice sú prostredníctvom termického prúdenia vynesené z oblasti spaľovania a väčšina z nich sa spojí s vodou a kondenzačnými produktmi. Tieto spojenia sa nazývajú aerosóly a monočastice, ich veľkosť sa pohybuje v rozmedzí 0,1 a. 5 µm. Teplo pripravuje požiar a prostredníctvom pohybovej energie kmitov častíc v horľavej látke sa dosiahne prah, ktorý požiar vyvolá. Nastáva výrazná oxidácia materiálu, ktorá opäť produkuje teplo a to spôsobuje ďalšiu oxidáciu. Vzniká nútená reťazová reakcia, ktorá spôsobuje nadproporcionálny vzostup teploty a urýchlenie spaľovania. Tento proces prebieha v počiatočnej fáze požiaru relatívne pomaly a niekedy trvá aj niekoľko hodín, ide o tzv. nízkoteplotný požiar. Pritom narastá počet veľkých častíc v aerosóle a vzniká dymová zmes. Počet veľkých častíc v dymovej zmesi narastá rýchlejšie ako počet malých častíc. So -2-
zvyšovaním teploty požiaru rastie termická energia požiaru. V dôsledku toho sa veľké spojenia častíc začínajú oddeľovať a v dymovej zmesi narastá počet malých častíc oproti veľkým časticiam. Nasledujúce obrázky znázorňujú priebeh nárastu počtu dymových častíc a teploty v čase pri nízkoteplotnom (tlecom) požiari (Obr. 3) a pri otvorenom (vysokoteplotnom) požiari (Obr. 4). Súčasne sú v grafoch znázornené aj reakcie konvenčných hlásičov na vývoj horenia.
-3-
1.4 Hlásiče požiaru Hlásiče požiaru sú prístroje, ktoré vytvárajú výstupný elektrický signál : samočinne pri dosiahnutí hodnoty reakcie - automatické hlásiče, uvedením do činnosti osobou - tlačidlový (ručný) hlásič. Samočinné hlásiče požiaru sú časti EPS, ktoré obsahujú najmenej jeden snímač monitorujúci trvalo alebo v častých intervaloch aspoň jeden chemický alebo fyzikálny jav súvisiaci s požiarom. Pritom do ústredne EPS odosielajú aspoň jeden zodpovedajúci signál. Hlásiče požiaru sa do činnosti uvádzajú dosiahnutím hodnoty reakcie (tzv. poplachovej úrovne). Pre detekciu požiarov možno použiť vyhodnocovanie nasledujúcich fyzikálnych veličín a ich parametrov: elektromagnetické vyžarovanie plameňa, teplo uvoľnené pri horení, tuhé a kvapalné zložky požiarneho aerosólu, plynné zlúčeniny vznikajúce pri horení, voľné náboje (radikály) vznikajúce pri horení. Pre praktické účely sa používa najmä detekcia vyžarovania plameňa, tepla a hustoty dymu. Významným parametrom hlásičov požiaru je miera pravdivosti informácie o vzniku požiaru . Schopnosť detektorov rozlíšiť prejavy horenia vznikajúce v počiatočnej fáze požiaru od rušiacich vplyvov okolitého prostredia. Táto vlastnosť detektorov odolnosť voči falošným poplachom závisí od spôsobu vyhodnocovania snímaných veličín v detektore. Jednoduchšie konvenčné detektory používajú úrovňové vyhodnocovanie - ak snímaná fyzikálne veličina prekročí vopred nastavenú rozhodovaciu úroveň , detektor vyhlási poplach. Tento princíp neposkytuje veľkú odolnosť proti falošným poplachom. Buď je rozhodovacia úroveň nízka- detektor má vysokú citlivosť na akýkoľvek signál a teda aj na rušiaci, alebo je rozhodovacia úroveň vysoká a detektor je síce odolný proti rušiacim signálom ale má súčasne aj menšiu citlivosť a teda dlhý čas reakcie.
-4-
Zvýšenie pravdivosti informácie o vzniku požiaru možno dosiahnuť použitím detekcie dvoch alebo troch príznakov požiaru v jednom detektore a porovnaním ich výstupov. Inteligentné hlásiče požiaru využívajú pri vyhodnocovaní vstupných signálov matematické spracovanie- využívajú napríklad neostrú logiku (fuzzy logic) alebo rôzne transformácie (napr. vlnková transformácia - wavelet transformation). Inteligentný hlásič dosiahne za rovnaký čas rozhodnutie s vyššou pravdepodobnosťou správnosti, respektíve dosiahne rozhodnutie s rovnakou pravdepodobnosťou za kratší čas ako konvenčný hlásič .
1.4.1 Klasifikácia automatických detektorov požiaru Samočinné hlásiče požiaru možno deliť podľa rôznych hľadísk: podľa konfigurácie hlásičov požiaru: bodové - hlásiče reagujú na fyzikálny jav snímaný v blízkosti jedného pevného bodu, viacbodové -. hlásiče reagujú na fyzikálne javy snímané v blízkosti viacerých pevných bodov, líniové - hlásiče reagujú na javy snímané v blízkosti jednej spojitej rovnej čiary. podľa spôsobu reagovania hlásiča na snímaný jav: statické - hlásič reaguje na prekročenie vopred nastavenej hodnoty meranej fyzikálnej veličiny, diferenčné - hlásič reaguje na situáciu, keď rozdiel hodnôt meraných fyzikálnych veličín odmeraných v rôznych časových okamžikoch alebo v rôznych miestach prekročí vopred nastavenú hodnotu, dynamické - hlásič reaguje správou o poplachu, keď rýchlosť zmeny meranej fyzikálnej veličiny prekročí stanovenú hodnotu, inteligentné - hlásič vyhodnocuje niekoľko parametrov snímanej fyzikálnej veličiny (napríklad rýchlosť zmeny, gradient nárastu, ...) podľa zložitejších algoritmov. podľa snímaného fyzikálneho javu: hlásiče teploty - detektory reagujú poplachovým hlásením na zvýšenie teploty okolitého prostredia: o termomaximálne hlásiče, pri prekročení nastavenej medznej hodnoty teploty o termodiferenciálne hlásiče, prudkom zvýšení v krátkom čase. hlásiče plameňa - hlásiče reagujú na elektromagnetické žiarenie v pásme o ultrafialového alebo infračerveného žiarenia vyžarované plameňom pri horení o dreva, plastov, alkoholu, výrobkov z ropy, horľavých plynov a podobne. hlásiče dymu - reagujú na prítomnosť časticových produktov horenia alebo o pyrolýzy v atmosfére a na zvýšenie koncentrácie dymových viditeľných a o neviditeľných aerosólov nad stanovenú hranicu. Hlásiče využívajú na detekciu o dymu ionizačný alebo optický princíp snímania. hlásiče plynu - hlásiče reagujú na prítomnosť plynov vznikajúcich v dôsledku o chemických reakcií pri horení najmä organických látok na báze ropy.
1.4.2 Ionizačné hlásiče požiaru -5-
Ionizačné dymové hlásiče pracujú ako dymové detektory, ktoré sú citlivé na zmenu vodivosti vzduchu vyvolanú prítomnosťou dymu. Detektorom je otvorená ionizačná komora, kde sa potrebná ionizácia dosahuje rádioaktívnym žiaričom (ako žiarič sa používa izotop amerícia Am 241 s podlimitnou intenzitou žiarenia - typicky 35 ÷.75 kBq). Ionizovaný vzduch v komore je vodivý. Vplyvom elektrického poľa vytvoreného medzi meracími elektródami dochádza v komore k pohybu iónov, čím vzniká slabý elektrický prúd. Intenzita tohto elektrického prúdu (I) závisí od počtu iónov (je daný intenzitou rádioaktívneho žiarenia) a rýchlosti ich pohybu (je daná veľkosťou napätia pripojeného na elektródy). Medzi voľnými iónmi dochádza k čiastočnej rekombinácii (vyrovnanie elektrického náboja kladného a záporného iónu), čím sa mierne znižuje počet iónov v komore. To spôsobuje ustálenie elektrického prúdu v komore. Ak do meracej komory vnikne dymový aerosól, niektoré ióny sa akumulujú okolo ťažkých dymových častíc. Dochádza k spomaleniu pohybu ťažkých iónov, zvyšuje sa počet nekombinovaných iónov a znižuje sa prenos náboja. Dôsledkom je zníženie prúdu pretekajúceho komorou (Ip << Ik).
Pretože snímanie pomerne malého prúdu pretekajúceho meracou komorou je obtiažne, pre praktické použitie je princíp modifikovaný. Ionizačný systém je otvorený vnútornou referenčnou ionizačnou komorou a vonkajšou dymovou snímacou komorou. Držiak rádioaktívnej fólie a dymová komora súčasne tvoria kladnú a zápornú elektródu. Rádioaktívna fólia vyrobená z izotopu amerícia Am 241 umiestnená vo vnútornej referenčnej komore ožaruje vzduch v oboch komorách a tým ho štiepi na kladné a záporné ióny. Po pripojení elektrického napätia medzi elektródy vzniká elektrické pole podľa (Obr. 8 Vznik elektrického poľa v detektore). Ióny sú priťahované k elektródam s opačným nábojom, niektoré ióny kolidujú a následne rekombinujú, ale celkovo je výsledkom pripojenia napätia vznik slabého elektrického prúdu medzi elektródami. V mieste medzi referenčnou a snímacou dymovou komorou je umiestnená snímacia elektróda, ktorá slúži na premenu kolísania prúdu v komore na napätie. Keď dymové častice vstúpia do ionizačnej komory, zrážajú sa s iónmi vzduchu. To spôsobuje, že prúd tečúci cez ionizačnú komoru sa zmení. Tento efekt je väčší v dymovej ako v referenčnej komore, -6-
kam je prístup dymových častíc obmedzený. V dôsledku toho sa na snímacej elektróde zvyšuje kladný potenciál. Princíp ionizačných detektorov sa používa iba u bodových hlásičov. Hlásiče sú vhodné do prostredia, kde sa predpokladá v začiatočnom štádiu požiaru tvorba neviditeľných i viditeľných dymových aerosólov vznikajúcich najmä horením materiálov otvoreným plameňom, kde je veľkosť dymových častíc do 0,3 µm. Nie sú vhodné do priestorov, kde vzniká dym a aerosóly pri technologickom procese. Z ekologických dôvodov (problémy s likvidáciou prípadne uskladnením starých, použitých detektorov) sa v súčasnosti použitie ionizačných detektorov obmedzuje.
1.4.3 Opticko-dymové hlásiče požiaru Optické dymové hlásiče reagujú na nárast koncentrácie viditeľného dymu, ktorý ovplyvňuje rozptyl alebo absorpciu elektromagnetického žiarenia v oblasti infračervenej, viditeľnej alebo ultrafialovej časti spektra. Prakticky sa používajú dva princípy konštrukcie optických detektorov: o optické detektory dymu na princípe rozptylu žiarenia, o optické detektory dymu na princípe absorpcie žiarenia. Opticko-dymový detektor s nepriamym lúčom Tento typ detektora pracuje na princípe rozptylu infračerveného žiarenia dymovými časticami. V optickej snímacej komore je umiestnený zdroj infračerveného žiarenia, fotoelektrický snímač a nepriehľadný matný labyrint. Fotoelektrický snímač je umiestnený mimo optickej osi zdroja žiarenia tak, aby v kľudovom stave naň nemohlo dopadať žiadne IR žiarenie. Labyrint je usporiadaný tak, aby žiarenie, ktoré naň dopadne absorboval, prípadne odrazil mimo fotoelektrického snímača. V prípade, že do snímacej komory vnikne dym, dymové častice odrážajú časť svetelných lúčov a tieto dopadajú na fotoelektrický senzor, na výstupe ktorého sa objaví napätie. Úroveň napätia závisí od optických vlastností dymových častíc a ich hustoty. Intenzita rozptýleného žiarenia je priamo úmerná šiestej mocnine priemeru dymových častíc [6]. Schopnosť rozptylu žiarenia je väčšia u veľkých dymových častíc. Schopnosť rozptylu je však redukovaná absorpciou žiarenia dymovými časticami. Sadze a tmavé dymové častice majú menšiu schopnosť rozptylu ako svetlé dymové častice.
Praktická konštrukcia detektora môže byť rôzna. Optický detektor dymu je tvorený snímacou komorou. Snímacia komora je obvykle výlisok z čierneho plastu upravený ako labyrint, ktorého úlohou je okrem rozptylu a absorpcie žiarenia vnútri komory zabrániť vniknutiu svetla do komory z okolia. Labyrint je obalený jemnou mriežkou na zabránenie vniknutiu hmyzu do snímacej komory.
-7-
Vo vnútri snímacej optickej komory (Obr. 11) je optický systém tvorený svetlo emitujúcou diódou (LED) pracujúcou v pásme infračerveného svetla a fotodiódou. Optické osi infračervenej LED a fotodiódy zvierajú tupý uhol a je medzi nimi nepriehľadná prekážka zabraňujúca dopadu žiarenia z LED na fotodiódu. Fotodióda je vybavená filtrom denného svetla na ďalšiu ochranu systému pred prenikajúcim svetlom z priestoru mimo detektora. LED emituje impulzy infračerveného svetla usmernené puzdrom do smeru mimo fotodiódy. V prípade, že v optickej komore je čistý vzduch na fotodiódu vzhľadom na uhol optických osí LED a fotodiódy nedopadajú žiadne fotóny IR žiarenia z LED. Keď sa do komory dostane dym, rozptýli fotóny infračerveného žiarenia, tie dopadnú na fotodiódu a vybudia ju. Aby bol detektor odolnejší voči falošným poplachom, niektoré konštrukcie používajú napríklad nasledujúci algoritmus činnosti. Signál z fotodiódy spôsobí emisiu ďalších dvoch svetelných impulzov v intervale asi 2 sekúnd. Ak je svetlo prítomným dymom rozptýlené na fotodiódu v oboch týchto impulzoch, detektor sa prepne do poplachového stavu. Na dosiahnutie maximálnej spoľahlivosti, LED emituje svetlo modulované frekvenciou okolo 3 kHz a fotodióda reaguje len na svetlo tejto frekvencie. Hlásiče sú vhodné na detekciu najmä dymu svetlej farby, ktorý vzniká pri horení niektorých druhov plastov, bavlny, izolačných materiálov elektrotechnických prístrojov alebo horľavín, ktoré pri zahriatí, tlení a horení vyvíjajú dym. Princíp je optimálny pre dymové častice veľkosti 4 a 10 µm, pre častice menšie ako 0,3 µm je nevhodný. Princíp sa používa iba pri konštrukcii bodových hlásičov. Opticko-dymový detektor s priamym lúčom Tento typ optického detektora je tiež tvorený zdrojom IR žiarenia a fotoelektrickým snímačom. Vysielač a prijíma IR žiarenia sú usporiadané tak, že žiarenie priamo dopadá na snímač . V prípade prítomnosti dymu v snímacej optickej komore je IR žiarenie dymovými časticami utlmované. Na útlme sa podieľajú dva efekty: tmavé dymové častice žiarenia absorbujú, svetlé dymové častice žiarenie rozptyľujú. Princíp je použiteľný pre dymové častice veľkosti 0,15 a. 10 µm a je vhodný aj pre tmavé častice.
-8-
Nevýhodou princípu priameho lúča je zvyšovanie pravdepodobnosti falošných poplachov pri postupnom znečistení optického systému v meracej komore alebo pri starnutí súčiastok (predovšetkým zdroja IR žiarenia a fotoelektrického snímača). Na elimináciu týchto nepriaznivých vplyvov sa používa systém s dvomi lúčmi doplnený inteligentným spracovaním prijatého signálu. Detektor je tvorený dvojitou meracou komorou zloženou z dymového meracieho a referenčného meracieho kanála. Vo vnútri snímacej aj referenčnej optickej komory je optický systém tvorený svetlo emitujúcou diódou pracujúcou v pásme infračerveného svetla (IR LED) a fotodiódou. Svetelný lúč z IR LED sa rozdelí na dva lúče, ktoré prechádzajú hermeticky uzavretým referenčným meracím kanálom a dymovým meracím kanálom. IR LED a fotodióda sú v optickej osi takže žiarenie z LED dopadá na fotodiódu. Fotodióda je vybavená filtrom denného svetla na ďalšiu ochranu systému pred prenikajúcim svetlom z priestoru mimo detektora. LED emituje impulzy infračerveného svetla usmernené puzdrom do smeru fotodiódy. V prípade, že v dymovej meracej komore je čistý vzduch, na fotodiódu dopadajú fotóny IR žiarenia z LED a na výstupe z fotodiódy sa objaví určitá definovaná úroveň napätia. Keď sa do snímacej komory dostane dym, čiastočne rozptýli fotóny infračerveného žiarenia, čiastočne ich absorbuje. Na výstupe z fotodiódy poklesne napätie a detektor vyhlási poplach. Úlohou referenčnej komory je zaistiť spoľahlivú činnosť detektora aj pri dlhodobom používaní, kedy vplyvom prostredia môže dôjsť k znečisteniu LED a fotodiódy, čo spôsobí trvalý pokles napätia fotodiódy a následné zvýšenie citlivosti detektora - aj nižšia koncentrácia dymových častíc spôsobí hlásenie požiaru. V znečistenom prostredí taký detektor môže spôsobovať falošné poplachy. Rovnaký negatívny vplyv môže mať starnutie súčiastok detektora. Referenčná komora je izolovaná od vplyvov okolia. Tak je vylúčený vplyv znečistenia alebo dymových častíc. Na prvkoch umiestnených v referenčnej komore sa prejavuje len starnutie súčiastok. Elektronika detektora potom vyhodnocuje nielen pokles napätia na fotodióde v snímacej komore ale súčasne aj rozdiel napätí oboch fotodiód. Ak je na meracej fotodióde vyhodnotený pokles napätia ale rozdiel medzi meracou a referenčnou komorou je malý, detektor poplach nevyhlási. Ak je rozdiel napätí väčší, poplach vyhlási.
-9-
Odolnosť detektora proti falošným poplachom je zvýšená inteligentným vyhodnocovaním signálov z fotoelektrických snímačov. Signály sú zosilnené a po zdigitalizovaní spracované v mikroprocesore. Zo snímaných hodnôt sa v procesore vypočíta stredná hodnota meraného signálu, rýchlosť nárastu alebo poklesu signálu, rýchlosť zmien signálu, korekcia kolísania. Tieto hodnoty sa následne spracúvajú s využitím neostrej „fuzzy“ logiky. Detektory s priamym lúčom sa konštruujú ako bodové, ale princíp sa používa predovšetkým pri lineárnych hlásičoch.
1.4.4 Teplotné hlásiče Teplotné hlásiče reagujú na zmenu teploty okolitého prostredia - poplachovým výstupom reagujú na zvýšenie teploty. Zvýšenie teploty môžu vyhodnocovať pri prekročení nastavenej medznej teploty tzv. termomaximálne hlásiče, alebo v závislosti od nárastu teploty za určitý čas termodiferenciálne hlásiče. Teplotné hlásiče sú určené do prostredia, kde nemožno použiť dymové hlásiče, pretože pri požiari nedôjde k vývinu dostatočného množstva dymu, resp. kde sa dym vyskytuje z technologických dôvodov alebo požiar sprevádza veľký vývin tepla. Termomaximálne hlásiče požiaru Termomaximálne hlásiče vyhodnocujú ako poplach prekročenie nastavenej maximálnej Teplotyobvykle 60°C, pre niektoré aplikácie sa používa 80 až 100°C. Ako senzory na meranie teploty možno použiť polovodičový termistor, tavnú poistku, bimetalový pásik prípadne senzor využívajúci tepelnú rozťažnosť plynu alebo kvapaliny. Princíp je vhodný na detekciu otvoreného ohňa do priestorov, kde sa predpokladá rýchly nárast teploty vplyvom technologických procesov, nielen horením. Termodiferenciálne hlásiče požiaru Termodiferenciálne hlásiče vyhodnocujú ako poplach prudké zvýšenie teploty za jednotku času, pri absolútnej hodnote teploty nemusí by vysoká. Ako senzory na meranie teploty mocno použiť polovodičový termistor alebo senzor využívajúci tepelnú rozťažnosť plynu alebo kvapaliny. Predpokladom je samozrejme iné zapojenie a vyhodnocovanie signálu. Pri použití termistorov detektor teploty obsahuje dvojicu termistorov so záporným teplotným koeficientom. Jeden termistor je nechránený a je teda v dobrom teplotnom kontakte s okolitým vzduchom. Vďaka tomu rýchlo reaguje na zmeny teploty okolitého vzduchu. Druhý termistor je izolovaný od okolitého vzduchu a reaguje omnoho pomalšie. Za normálnych stabilných podmienok sú obidva termistory v teplotnej rovnováhe s okolitým vzduchom - 10 -
majú rovnakú teplotu. Ak sa teplota vzduchu prudko zvýši, vznikne teplotný rozdiel medzi oboma termistormi. Odpor nechráneného termistora bude menší ako odpor izolovaného termistora. Pomer hodnôt odporov oboch termistorov je elektronicky snímaný a vyhodnocovaný. Ak tento pomer prekročí továrensky nastavenú úroveň, detektor vyhlási poplach. Ak sa teplota vzduchu zvyšuje pomaly, nevznikne medzi termistormi významný rozdiel. Avšak pri vysokej teplote sa stane významnou hodnota odporu pevného rezistora zapojeného v sérii s izolovaným termistorom. Ak súčet odporov izolovaného termistora a s ním v sérii zapojeného pevného rezistora porovnaný s odporom nechráneného termistora prekročí nastavenú úroveň, je vyhlásený poplach. Hodnota odporu pevného rezistora je vyberaná tak, aby detektor vyhlásil poplach pri určenej hodnote teploty okolitého vzduchu.
Hlásič sa skladá z tzv. maximálnej časti, ktorá reaguje na prekročenie nastavenej teploty okolia (obvykle 60°C až 100°C) a z diferenciálnej časti, ktorá reaguje na rýchlosť narastania teploty (asi 10°C za 1 až 3 min). Tepelné hlásiče sa vyrábajú pre normálne prostredie a pre prostredie s nebezpečenstvom výbuchu. Pri voľbe hlásiča treba prihliadať na teplotu prostredia, aby nedošlo k nežiadúcej funkcii hlásiča v dôsledku prekročenia maximálnej teploty pre trvalú prevádzku (60°C) a rýchlej zmeny teploty o viac ako 6°C za minútu. Tepelné hlásiče sa nesmú umiestňovať tam, kde by sa mohli zohrievať inými zdrojmi tepla (teplovodom, slnečným žiarením a pod.).
1.4.5 Hlásiče plameňa Hlásiče plameňa reagujú na ultrafialový modulový podiel v plameni pomocou fotoelektrického článku s predradeným filtrom a na infračervené žiarenie plameňov horiaceho dreva, plastov, alkoholu, výrobkov z ropy a pod. Nie sú citlivé na denné a umelé osvetlenie, nereagujú na samostatné tepelné, ultrafialové, röntgenové žiarenie alebo - žiarenie.
- 11 -
Ultrafialové žiarenie vyžarované plameňom má menšiu intenzitu a vzhľadom ku kratším vlnovým dĺžkam je viac pohlcované nečistotami v ovzduší a znečistením povrchu detektora. Pásmo citlivosti hlásičov citlivých na infračervenú časť spektra využívajúcich pyroelektrický senzor leží v oblasti vlnových dĺžok, v ktorých je podiel infračervenej zložky v slnečnom svetle silne redukovaný pohlcovaním molekulami CO2 v atmosfére. Pyroelektrický senzor doplnený vhodným optickým filtrom reaguje na žiarenie vlnových dĺžok 4,1 až 4,7 µm. Tak je zabezpečená maximálna citlivosť na IR žiarenie vlnovej dĺžky 4,3 µm, ktoré vzniká pri horení látok obsahujúcich uhlík. Ako doplnkové kritérium na vyhodnotenie plameňa a jeho odlíšenie od statických rušiacich signálov sa používa pulzovanie plameňa. Frekvencia pulzov IR žiarenia sa pohybuje v rozmedzí 1 až 30 Hz. Hlásiče plameňa sú vhodné do prostredia, kde sa pri požiari predpokladá rýchle horenie otvoreným plameňom alebo kde sa predpokladá nebezpečenstvo výbuchu.
1.5 Tlačidlové hlásiče požiaru Tlačidlové hlásiče sú určené pre manuálne ohlásenie požiaru osobou, ktorá požiar zistí. Vyhlásenie požiaru sa uskutoční stlačením tlačidla po rozbití krycieho skla, alebo len samotným rozbitím skla. Po odovzdaní signálu POŽIAR požiarnej ústredni tlačidlový hlásič prerušovaným svetlom spätne signalizuje, že ústredňa vyhlásila poplach. Hlásič je vybavený aretáciou, ktorá zabezpečuje trvanie elektrického signálu od začiatku pôsobenia na ovládací prvok hlásiča do zrušenia aretácie obsluhou.
1.6 Požiarne slučky Požiarna slučka je vedenie, ktoré spája hlásič alebo skupinu hlásičov s príslušným vstupom do ústredne. Zapojovanie hlásičov do požiarnych slučiek a počet hlásičov zapojených do jednej slučky sa musí zvoli tak, aby bolo možné rýchlo a jednoznačne určiť miesto vzniku požiaru. Detektory sa k poplachovej ústredni môžu pripájať pomocou: o vyváženej slučky, o zbernice. Zapojenie hlásičov do vyváženej slučky Požiarne hlásiče sa na poplachovú ústredňu pripájajú prostredníctvom vyváženej slučky. Obvykle sa používa dvojvodičov pripojenie hlásičov. Vodiče slučky sú z poplachovej ústredne napájané striedavým napätím, ktoré slúži ako napájanie detektorov. Ústredňa vyhodnocuje prúd pretekajúci slučkou. V kľudovom stave je prúd v slučke určený len napájacím prúdom logiky hlásičov pripojených do slučky. V prípade hlásenia požiaru, v hlásiči zopne výstupný spínací prvok (elektromechanické relé, tyristor, ...), ktorý do slučky pripojí malý odpor. V dôsledku toho prudko vzrastie prúd slučkou a ústredňa vyhodnotí poplach.
- 12 -
Pri prerušení alebo skrate požiarnej slučky poplachová ústredňa indukuje poruchový stav. Nevýhodou pripojenia hlásičov do slučky je málo presné hlásenie miesta požiaru - ústredňa indikuje len slučku, ktorá vyhlásila poplach, nie konkrétny hlásič. To môže byť nevýhoda najmä v objektoch s väčším počtom miestností a väčším počtom hlásičov pripojených do jednej slučky. Pripojenie hlásičov zbernicou Zbernicový spôsob pripojenia požiarnych hlásičov je moderný spôsob pripojenia hlásičov. Umožňuje priamu adresáciu hlásičov a v prípade inteligentného programového vybavenia poplachovej ústredne presnú informáciu o mieste signalizovaného požiaru. Zbernicové pripojenie obvykle používa dva vodiče spoločné pre napájanie aj prenos. Ako prenosové médium sa štandardne používa krútená dvojlinka. Výhodou zbernicového pripojenia je možnosť jednoduchej zmeny topológie vedenia. Hlásičové linky (zbernice) môžu by budované ako otvorené (jednoduché „stub line“) alebo uzavreté (kruhové „loop line“). Výhodou uzavretej zbernice je vyššia bezpečnosť - aj pri prerušení zbernice z jednej strany je zaistená komunikácia. Na zbernici možno spravidla ľubovoľne používať odbočné body. Prerušenie otvorenej zbernice môže viesť k strate informácie od hlásičov za miestom prerušenia. Poplachová ústredňa musí preto pravidelne kontrolovať spojenie so všetkými hlásičmi a v prípade prerušenia komunikácie signalizovať poruchu. Skrat zbernice nemôže viesť k nefunkčnosti celého systému. Preto sa zbernicové systémy konštruujú odolné proti skratu linky. Niektoré systémy používajú automatické adresovanie hlásičov - používa sa dátová zbernica ,,.LONWORKS“ s vlastnosťami neurónovej siete. Pri rozširovaní systému alebo výmene požiarneho hlásiča sa nový hlásič po pripojení napájania inicializuje a prihlási do systému. Po prijatí odpovede od ostatných komponentov zapojených v systéme mu poplachová ústredňa alebo ostatné prvky systému prenesú informáciu o adrese hlásiča a v prípade náhrady poškodeného hlásiča aj o pôvodnom nastavení poškodeného hlásiča.
- 13 -
1.7 Ústredne EPS Ústredňa EPS predstavuje zariadenie, ktoré prijíma a vyhodnocuje výstupné elektrické signály hlásičov požiaru alebo ústrední nižšieho stupňa, signalizuje a vysiela informácie o svojich stavoch, ovláda doplňujúce zariadenia a priamo alebo nepriamo ovláda zariadenia, ktoré bránia rozširovaniu požiaru a uľahčujú prípadne vykonávajú protipožiarny zásah (požiarne dvere, samočinné hasiace zariadenie, automatické vypínanie prívodu elektrickej energie, vypínanie vzduchotechniky a pod.). Súčasťou ústredne je akustická a optická signalizácia poplachu. Slučkové ústredne sú proti vzniku falošných poplachov, ktoré môžu vzniknúť v dôsledku poruchových impulzov naindukovaných do vedenia, vybavené elektronickými obvodmi tzv. opakovaného nulovania. Opakované nulovanie znamená, že ústredňa najprv vynuluje ktorúkoľvek slučku signalizujúcu požiar a poplach hneď nevyhlási. Ak poplachový podnet v slučke trvá ďalej aj po skončení opakovaného nulovania (to je v prípade požiaru), ústredňa vyhlási požiarny poplach okamžite. Dokonalejšie mikroprocesorom riadené ústredne okrem vyhodnocovania impulzov od požiarnych hlásičov môžu vyhodnocovať signály aj od hlásičov horľavých plynov a umožňujú ovládanie pomocných zariadení (otvárať dymové klapky, zatvárať požiarne dvere, zastavuje vetranie, riadi výťahy) a uvádza do prevádzky požiarnotechnické zariadenia. Ústredňa v prípade poplachu necháva obsluhe krátky čas na posúdenie miery vznikajúceho nebezpečenstva. Pri zanedbateľnom prípade obsluha môže odčítavanie času (tzv. countdown) prerušiť . Ak obsluha v stanovenom čase nezasiahne, samočinne sa spustí diaľkový prenos poplachového signálu. Čas na rozhodovanie môže obsluha skrátiť v prípade, že použije tlačidlo poplach priamo na ovládacom panely a priamo privolá jednotku požiarnej ochrany (tzv. dvojstupňový poplach). Pri súčasnom výskyte signálu z dvoch slučiek alebo pri obslúžení tlačidlového hlásiča, vydá ústredňa pokyn na hasenie. Po uplynutí nastaveného oneskorenia (od niekoľkých sekúnd do 1min.), otvorením riadiaceho ventilu uvedie ústredňa do činnosti hasiace zariadenie. Počas požiaru ústredňa môže vydávať ďalšie povely - vypínanie klimatizácie, zatváranie dverí, signalizácia úbytku hasiaceho prostriedku v zásobníku a pod.
1.8 Signalizácia poplachu zariadením EPS Poplach môže by signalizovaný ako : úsekový poplach - akustickou alebo optickou a akustickou signalizáciou vo vymedzenej časti objektu. Slúži na zvolanie požiarnych hliadok z tejto časti objektu so zámerom vykonať prvý zásah v mieste požiaru, všeobecný poplach - akustickou, optickou, príp. akustickou a optickou signalizáciou, ktorá oznamuje vznik požiaru v objekte alebo v časti požiarom ohrozenej. Slúži ako návesť na vydanie pokynov pre evakuáciu a vykonanie nevyhnutných technických opatrení na prevádzkových zariadeniach a poplachových smerníc objektu, diaľkový prenos informácií na požiarny útvar alebo iné určené miesto. Signalizácia poplachu môže by jednostupňová alebo dvojstupňová. Pri jednostupňovej signalizácii ústredňa EPS signalizuje všeobecný poplach do priestorov ohrozených požiarom a podľa potreby sprostredkuje diaľkový prenos informácií. Používa sa v objektoch, kde je inštalovaná EPS s tlačidlovými hlásičmi požiaru.
- 14 -
Pri dvojstupňovej signalizácii ústredňa EPS signalizuje úsekový poplach a všeobecný poplach do priestorov ohrozených požiarom, príp. zabezpečuje diaľkový prenos informácií. Rozlišujú sa pritom dva pracovné režimy - v pracovnom čase(Deň) a mimo pracovného času(Noc).
V režime v pracovnom čase (Deň) ústredňa EPS signalizuje na podnet samočinných hlásičov najskôr úsekový poplach. Po uplynutí určitého času (asi 20s), po nezrušení signálu o požiari v ústredni sa samočinne spúšťa signalizácia všeobecného poplachu, prípadne doplnená diaľkovým prenosom informácií. Na podnet z tlačidlových hlásičov sa súčasne signalizuje úsekový i všeobecný poplach. V režime mimo pracovného času(Noc) ústredňa EPS signalizuje na podnet zo samočinných a tlačidlových hlásičov požiaru súčasne úsekový i všeobecný poplach (príp. diaľkový prenos informácií). Dvojstupňovou signalizáciou sa podľa STN 73 0875 musia vystrojiť : požiarne úseky, v ktorých sa zdržuje viac ako 50% osôb nepoznajúcich prostredie (napr. v administratívnych budovách, ...) alebo osôb s obmedzenou schopnosťou pohybu (nemocnice a pod...); vysoké budovy (h > 45 m); priestory určené pre osoby s obmedzenou schopnosťou pohybu a pre spiace osoby (neplatí pre hromadné ubytovne a internáty); priestory, z ktorých EPS zabezpečuje diaľkový prenos informácií.
1.9 Voľba typu hlásičov požiaru Pri výbere hlási a požiaru treba zohľadňovať : pravdepodobný druh požiaru, príp. jeho očakávanú veľkosť v začiatočnej fáze, svetlú výšku priestoru, podmienky prostredia, možnosť planých poplachov. Vývoj požiaru Ak sa v začiatočnej fáze požiaru ráta s vývinom tletia, ktoré charakterizuje intenzívna tvorba dymu, nedostatok konvenčného tepla a veľmi malé alebo žiadne vyžarovanie plameňa, sú vhodné dymové - 15 -
hlásiče. Tie sú tie. vhodné, ak sa už v počiatočnej fáze požiaru predpokladá tvorba spalín a hustého dymu, čím sú ohrozené osoby alebo na dym citlivý tovar. Ak sa v začiatočnej fáze požiaru predpokladá intenzívny vývin tepla, intenzívne vyžarovanie plameňov a tvorba dymu, môžu sa použiť dymové, tepelné hlásiče prípadne hlásiče vyžarovania plameňa. Z hľadiska citlivosti jednotlivých druhov možno konštatovať, že tepelné hlásiče sa vyznačujú menšou citlivosťou ako ionizačné hlásiče. Pri hlásičoch reagujúcich na svetlo si treba uvedomiť, že hodnota svetelnej energie sa znižuje so štvorcom vzdialenosti od zdroja a že svetelné lúče môže zatieniť akákoľvek nepriehľadná prekážka. Je výhodné používať kombináciu hlásičov, čím možno predísť vyvolaniu planého poplachu. Výška priestoru Použitie jednotlivých hlásičov vymedzuje nasledujúca tabuľka : Výška priestoru
do 4,5 m 4,5 - 6,0 m 6,0 - 7,5 m 7,5 - 9 m 9 - 12 m 12 -20 m nad 20 m
Dymový hlásič
! x
Hlásič vyžarovania plameňa !
Tepelný hlásič Trieda 1 ! x x x
Trieda2 x x x x x
Pre hlásič vyžarovania plameňa platí výška pripevnenia Legenda: - vhodný, ! vo zvláštnych prípadoch, x - nevhodný Zanedbať možno vyššie časti stropu s veľkosťou menšou ako 10% celkovej plochy stropu, ak tieto časti nie sú väčšie ako najväčšie dovolené plochy strážené jedným hlásičom. Treba si uvedomiť, že čím vyšší je priestor príp. čím väčšia je vzdialenosť medzi ohniskom požiaru a stropom, tým viac sa rozptyľujú charakteristické hodnoty požiaru, na ktoré hlásič buď nemusí reagovať alebo môže reagovať oneskorene. Vplyv prostredia Dymové, kombinované tepelné hlásiče a hlásiče vyžarovania plameňa sa môžu inštalovať v prostredí s teplotou od -20 do + 50°C. Pri teplotných hlásičoch sa maximálna časť hlásiča musí nastaviť na referenčnú teplotu o 10 až 35°C vyššiu, ako je najvyššia očakávaná teplota hlásiča, ktorá sa môže vyskytnúť vplyvom klimatických alebo prevádzkových podmienok. Pri teplotách pod 0°C nemožno použiť tepelné hlásiče s maximálnou časťou reagujúcou na prekročenie nastavenej teploty. Menej vhodné sú tiež tepelné hlásiče s diferenciálnou časťou pre pracovné prostredie s náhle klesajúcou teplotou. Pri teplote prostredia pod 0°C treba zabezpečiť, aby sa hlásiče nepokryli námrazou. Pre iné teplotné prostredia sa môžu použiť len špeciálne hlásiče, ktorých spôsobilosť je overená skúškou. Dymové hlásiče sa môžu inštalovať v prostredí, kde rýchlosť prúdenia vzduchu neprekročí 5 m/s-1 (pre vyššie rýchlosti prúdenia sú určené špeciálne hlásiče). Ak sa na mieste predpokladaného umiestnenia hlásiča očakávajú neprípustné otrasy, pri montáži sa musia vykonať príslušné opatrenia (osadenie tlmiča kmitov a pod.). Pre použitie hlásičov v prostredí s relatívnou vlhkosťou do 93% - 16 -
neplatia žiadne obmedzenia ak je isté, že nebude dochádzať ku kondenzácii. Príčinou najčastejších planých poplachov v EPS sú požiar simulujúce vplyvy - výfukové plyny, prach alebo tepelné žiarenie. Požiarne hlásiče sa môžu umiestňovať len tam, kde ich funkčný princíp resp. schopnosť reakcie zaručujú, že vplyvy prostredia nezapríčinia planý poplach. Vplyv vzduchotechniky V prostredí, kde ja nainštalovaná vzduchotechnika, treba predpokladať ovplyvnenie aerodynamických podmienok pre šírenie dymu a zriedenie dymu a inštalovať vyšší počet hlásičov na jednotku plochy. Ak sa zo stráženého priestoru odsáva použitý vzduch cez stenu a čistý vzduch vstupuje protiľahlou stenou, umiestňujú sa hlásiče bližšie k odsávacej stene. Ak vstupuje čistý vzduch do stráženého priestoru stropom a použitý vzduch sa odsáva podlahou, umiestňujú sa hlásiče na strop v miestach, kde sa pomocou zásten vytvorí obmedzený priestor, v ktorom sa pri požiari hromadia spaliny. Pri vstupe čistého vzduchu podlahou a odsávaní použitého vzduchu cez strop sa hlásiče umiestňujú pod stropom symetricky v priemernej hustote. Hlásiče na stráženie priestoru sa nesmú inštalovať do vzduchotechnického potrubia vzhľadom k nízkej koncentrácii spalín. Stropy s perforáciou, ktoré slúžia na vetranie, majú byť v okruhu 0,5 m od hlásiča uzavreté.
1.10 Umiestňovanie hlásičov 1.10.1 Umiestňovanie tlačidlových hlásičov Tlačidlové hlásiče sa umiestňujú na miestach rýchlo dosiahnuteľných unikajúcimi osobami vo výške 1,2 až 1,5 m nad podlahou, predovšetkým : pri východoch z únikových ciest na viditeľnom mieste (aby pri otvorení dverí neboli zakryté dverným krídlom) a tak, aby boli vždy prístupné, na miestach, okolo ktorých prechádzajú osoby strážiace objekt, na miestach obsluhy technologických zariadení. Hlásiče vo vyhotovení pre vonkajšie prašné a mokré prostredie možno umiestni aj na vonkajších stenách objektov. Jednu skupinu môže tvoriť najviac 10 tlačidlových hlásičov. Platí len pre konvenčné systémy. Do skupiny tlačidlových hlásičov sa odporúča zapojovať hlásiče : zo schodišťového priestoru s viac ako dvomi podzemnými podlažiami, v ktorom sa hlásiče vždy umiestňujú na prízemí, príp. na prístupových komunikáciách do podzemných a nadzemných podlaží, najviac z dvoch nadväzujúcich podlaží, z uceleného prehľadného priestoru, ktorého východy sú od seba vzdialené najviac 100m, z neprehľadného priestoru, ktorého východy na únikových cestách sú od seba vzdialené najviac 50m.
- 17 -
1.10.2 Zapájanie automatických hlásičov požiaru Jednu skupinu môže tvoriť najviac 20 samočinných hlásičov. Skupina hlásičov sa zapája : a) do jednej slučky : ak sú z jedného priestoru alebo zo susedných príp. dispozične blízkych priestorov,
ktorých počet nie je väčší ako 5 a celková pôdorysná plocha stráženého priestoru nie je väčšia ako 400 m2 , ak sú miestnosti susedné, ich vstupy sú ľahko spozorovateľné, celková pôdorysná
plocha stráženého priestoru neprekračuje 1000 m2 a v blízkosti vstupov sú umiestnené dobre viditeľné signálne svietidlá. Požiarne hlásiče inštalované v medzistrope, pod zvýšenou podlahou, v inštalačných a káblových kanáloch, vo vzduchotechnických zariadeniach a v neprehľadných priestoroch, musia tvoriť vlastnú skupinu hlásičov alebo musí byť jednoducho rozpoznateľné, v ktorej časti priestoru sa hlásič hlási (hlásiče sa vybavujú súbežnými signálnymi svietidlami umiestnenými na dobre viditeľnom mieste). Do jednej požiarnej slučky sa nemajú zapojovať automatické hlásiče umiestnené : vnútri technologického zariadenia s hlásičmi strážiacimi okolitý priestor, v medzistrope alebo pod zvýšenou podlahou s hlásičmi strážiacimi okolitý priestor, v medzistrope s hlásičmi umiestnenými pod zvýšenou podlahou.
Do jednej požiarnej slučky sa nemôžu zapojovať samočinné hlásiče spolu s tlačidlovými hlásičmi. b) najmenej do dvoch slučiek (viacslučková závislosť), ak ide o stráženie jedného priestoru, v ktorom môže dôjsť k signalizácii poplachu len vtedy, ak hlásiče požiaru v oboch slučkách reagujú súčasne na nerovnaké podnety. Do viacslučkovej závislosti sa zapojujú samočinné hlásiče stráženého priestoru, ak EPS samočinne vypína dôležité energetické prívody, ak ovláda spustenie stabilného hasiaceho zariadenia, ktorého nežiadúce spustenie by mohlo spôsobiť následné škody. 1.10.3 Navrhovanie skupín hlásičov požiaru Celý okruh stráženia sa odporúča rozdeliť na skupiny hlásičov. Skupina hlásičov sa spravidla pripája do jednej požiarnej slučky alebo jednej adresy. Skupiny hlásičov sa majú usporiadať tak, aby umožnili včasnú signalizáciu a identifikovali miesto vznikajúceho požiaru. Skupina hlásičov smie strážiť len jedno podlažie alebo jeden požiarny úsek. Do jednej skupiny hlásičov sa môžu pripojiť hlásiče umiestnené v schodišťovom priestore, vo výťahovej a inštalačnej šachte, príp. vo vyškovej budove.
- 18 -
1.11 Umiestňovanie ústrední EPS Z praktických dôvodov je vhodné, ak sú ústredne umiestnené v bezprostrednej blízkosti miesta, odkiaľ sa predpokladá vedenie požiarneho zásahu. Ak to nie je možné, treba na toto miesto umiestniť signalizačný panel, ktorý synchrónne s ústredňou zaručuje signalizáciou miesta požiaru alebo poruchy. Podľa STN 73 0875 musí byť ústredňa EPS v požiarnom úseku s malým požiarnym zaťažením (a 1 ,), na mieste prístupnom z voľného priestranstva alebo z chránenej únikovej cesty. Hlavná ústredňa s jednostupňovým zapojením sa umiestňuje v mieste s trvalou obsluhou (najlepšie v ohlasovni požiarov). Ak sa takéto miesto v objekte nenachádza, musí sa zabezpečiť prenos informácií o signalizovanom požiari a poruche na iné miesto s trvalou obsluhou. Z miesta, kde je umiestnená ústredňa sa musí zabezpečiť aj ručné ovládanie ovládaných zariadení, ak túto funkciu neplní samočinne ústredňa. Pri viacstupňovej EPS sa musí hlavná ústredňa umiestniť v závodnej ohlasovni požiarov. Vedľajšie ústredne sa umiestňujú prevažne v mieste s trvalou obsluhou príp. môžu by v prevádzke aj bez obsluhy za predpokladu, že sú zabezpečené proti zneužitiu.
1.12 Zásobovanie EPS elektrickou energiou Ústredne sa zásobujú z dvoch navzájom nezávislých energetických zdrojov. Obidva zdroje musia byť vyhotovené tak, aby pri výpadku jedného z nich bola zaručená neobmedzená dodávka elektrickej energie na predpokladaný čas funkcie ústredne a signalizačného zariadenia. Jedným z napájacích zdrojov musí byť rozvodná elektrická sieť , druhým náhradným zdrojom elektrickej energie akumulátorová batéria alebo iný rovnocenný zdroj. Na primárny zdroj - rozvodnú sieť - sa zariadenie EPS musí pripojiť vlastným prúdovým okruhom. Elektrická energia pre zariadenie EPS sa musí dodávať z hlavného rozvádzača objektu samostatným, v priebehu trasy neodpojiteľným vedením. Akumulátor musí mať takú kapacitu, aby bol schopný zabezpečiť počas predpokladanej prevádzky na náhradný zdroj 24 až 72 hodín (v závislosti od technickej úrovne prenosu signálu a príjazdovej vzdialenosti servisnej firmy) činnosť všetkých funkcií zariadenia na čas najmenej 15 minút.
- 19 -
