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.
- 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.
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 až 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 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.
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 (radikáli) 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.
Zvýšenie pravdivosti informácie o vzniku požiaru možno dosiahnu 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.
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 pri prekročení nastavenej medznej hodnoty teploty – termomaximálne hlásiče, alebo pri prudkom zvýšení teploty v relatívne krátkom čase – termodiferenciálne hlásiče.
- hlásiče plameňa – hlásiče reagujú na elektromagnetické žiarenie v pásme ultrafialového alebo infračerveného žiarenia vyžarované plameňom pri horení dreva, plastov, alkoholu, výrobkov z ropy, horľavých plynov a podobne.
- hlásiče dymu – reagujú na prítomnosť časticových produktov horenia alebo pyrolýzy v atmosfére a na zvýšenie koncentrácie dymových viditeľných a neviditeľných aerosólov nad stanovenú hranicu. Hlásiče využívajú na detekciu dymu ionizačný alebo optický princíp snímania.
- hlásiče plynu – hlásiče reagujú na prítomnosť plynov vznikajúcich v dôsledku chemických reakcií pri horení najmä organických látok na báze ropy.
Ionizačné hlásiče požiaru
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 (Ik) 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 tvorený 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.
Pokračovanie v budúcom čísle.