Nowoczesna detekcja gazów – skuteczna ochrona przed zagrożeniami na parkingach podziemnych
Detekcja gazu w garażach podziemnych to nie tylko wymóg prawny, ale przede wszystkim element zapewniający bezpieczeństwo użytkowników. Skuteczność systemu zależy od precyzyjnego wykrywania niebezpiecznych stężeń gazów, właściwego rozmieszczenia czujników i odpowiednio zaprojektowanej wentylacji. Coraz większym wyzwaniem są pojazdy na paliwa alternatywne, które wymagają dostosowania systemów detekcji.
Spis treści
- Detekcja gazu i specyfika zagrożeń w garażach podziemnych
- Tlenek węgla, LPG i inne – systemy detekcji gazu
- Integracja systemów detekcji gazów z wentylacją i alarmami
- Detekcja gazów ‒ przepisy i normy dotyczące bezpieczeństwa
Istotną kwestią w systemach detekcji gazów jest odpowiednie rozmieszczenie czujników, tak by zapewnić skuteczne monitorowanie w całej hali. Bezpieczeństwo w obiekcie jest zapewnione dopiero wtedy, gdy wszystkie te elementy zostaną połączone w jeden spójny system. Wyzwaniem dla bezpieczeństwa pożarowego w garażach podziemnych stały się pojazdy zasilane z wykorzystaniem alternatywnych technologii, m.in. wodoru, LNG lub CNG.
Detekcja gazu i specyfika zagrożeń w garażach podziemnych
Gazy toksyczne
Proces spalania paliwa, podobnie jak każdy inny proces tego typu, powoduje wydzielanie niebezpiecznego gazu jakim jest tlenek węgla (CO) – zabójczy dla człowieka związek chemiczny, dostający się poprzez drogi oddechowe do organizmu. Jest on bezbarwny i bezwonny, a co za tym idzie trudny do wykrycia bez specjalnej aparatury. Szczególnie groźny staje się w przestrzeniach zamkniętych, usytuowanych poniżej powierzchni terenu, gdzie nie występuje naturalne przewietrzanie. Dlatego też w garażach podziemnych konieczne jest zastosowanie wentylacji mechanicznej, wyposażonej w czujniki tlenku węgla.
Na dużych parkingach, przy zmiennej liczbie aut charakteryzujących się różnym spalaniem, tym bardziej konieczne jest monitorowanie stężenia CO. Toksyczne związki powstające przy spalaniu paliw to także tlenki azotu (NO i NO2), których stężenie, wbrew temu co pierwotnie sądzono, nie jest powiązane proporcjonalnie z obecnością CO. Tak więc zawartość NOx w powietrzu powinna być mierzona odrębnie, przeznaczonym do tego celu detektorami.
Zarówno CO jak i NO mają ciężar zbliżony do powietrza, co sprawia że się z nim mieszają i tym trudniej jest je wychwycić. Dwutlenek azotu (NO2) jest nieco cięższy od powietrza (1,5x), a więc będzie gromadził się w dolnej części pomieszczenia. Tlenki azotu w nadmiernych ilościach są niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego zwiększając np. ryzyko wystąpienia zawału serca, trudności z oddychaniem czy obrzęki płuc, dlatego także powinny być objęte systemem detekcji gazu.
Gazy wybuchowe
Innym niebezpiecznym gazem jest propan-butan (gaz LPG), który przy odpowiednim stężeniu ma właściwości wybuchowe. Dodatkowo jest cięższy od powietrza, więc gromadzi się przy posadzce co jest szczególnie niebezpieczne w obiektach podziemnych. W garażach obecność tego gazu jest spowodowana parkowaniem aut zasilanych LPG, choć na niektóre parkingi samochody z instalacją gazową obowiązuje zakaz wjazdu.
Oprócz najbardziej powszechnych paliw (benzyna, olej napędowy, gaz płynny LPG), na rynek wchodzą auta zasilane sprężonym gazem ziemnym (CNG), skroplonym gazem ziemnym (LNG) czy wodorem (H2). Rozszczelnienie samochodowych instalacji na parkingu podziemnym może spowodować gromadzenie się gazu, aż do momentu osiągnięcia dolnej granicy wybuchowości (DGW), co stwarza zagrożenie wybuchem już przy niewielkim zapłonie (np. gorąca powierzchnia). Tak więc zastosowanie w tym przypadku systemu detekcji gazów także jest konieczne.
Tlenek węgla, LPG i inne – systemy detekcji gazu
Instalacje różnią się w zależności od gazu niebezpiecznego – stosowane systemy wykrywają:
Tlenek węgla CO
System detekcji gazu działa w oparciu o odpowiednio rozmieszczone detektory połączone i niejako sterujące instalacją wentylacji mechanicznej oraz systemem ostrzegania. Czujniki, montowane na wysokości ok. 150-220 cm od podłogi, wykrywają groźny dla człowieka poziom stężenia gazu i uruchamiają wentylację. Pojedynczy detektor ma zasięg pomiaru o promieniu ok. 8 m i może objąć powierzchnię ok. 200 m2, jednak kluczowe znaczenie ma miejsce montażu. Zdecydowanie większy zasięg mają czujniki umieszczone na słupach konstrukcji niż na ścianach – wtedy powierzchnia detekcji gazu spada nawet o połowę.
Na rynku dostępne są czujniki kilkuprogowe – dwu- (nieco przestarzałe), trzy- lub czteroprogowe (tunele drogowe). Najczęściej stosowany w garażach podziemnych, czujnik trzyprogowy wysyła sygnały przy wykryciu kolejno stężenia o wartości 30/60/150 ppm tlenku węgla (średnia ważona z okresu 15 min dla progów 1 i 2 oraz z 1 min dla progu 3). Przy każdym kolejnym progu instalacja wentylacji mechanicznej wchodzi na poziom o większej wydajności, a przy ostatnim załączana jest sygnalizacja ostrzegawcza – w postaci podświetlanych tablic (m.in. „Uwaga, nadmiar spalin”, „Proszę opuścić garaż”, „Nie wjeżdżać, nadmiar spalin”) lub czasami dźwiękowego systemu ostrzegania (DSO).
LPG
Mieszanina gazu propan-butan jest cięższa od powietrza, dlatego też detektory montuje się nad posadzką (ok. 15-50 cm). Rozmieszczenie czujników na tej wysokości naraża je zdecydowanie bardziej na uszkodzenia mechaniczne, więc ważne jest zastosowanie odbojników ochronnych. Praca detektorów uzależniona jest od dolnej granicy wybuchowości i w zależności od urządzenia uruchamiają wentylację i alarmy przy wykryciu stężenia w granicach 5-30% DGW.
Tlenki azotu
Tlenek azotu NO ma właściwości zbliżone do CO, a więc czujniki gazu montowane są na wysokości 150-200 cm nad posadzką. Natomiast dwutlenek azotu NO2 jest cięższy, dlatego detektory powinny być umieszczane niżej. Warto pamiętać, że w spalinach obecny jest NO, a następnie w kontakcie z tlenem z powietrza utlenia się do NO2. Czujniki tlenków azotu lokalizowane są zazwyczaj tam gdzie, gdzie czujniki tlenku węgla. Detektory – podobnie jak w przypadku CO ‒ działają kilkuprogowo, np. trójprogowe czujniki o wartościach granicznych na poziomie 3/6/15 ppm NO2. Ten system detekcji gazu także działa w ten sposób, że każdy kolejny próg uruchamia mocniejszą wentylację, a ostatni także sygnalizację alarmową.
Metan i wodór
Zarówno metan (CH4) jak i wodór (H2) to gazy silnie wybuchowe. H2 DGW osiąga już przy 4% objętości w powietrzu, a CH4 przy 4,4% objętości. Do wykrywania metanu stosuje się czujniki progowe 10/20/30 ppm, a dla wodoru 10/30 ppm lub oparte na DGW. W obu przypadkach detektory uruchamiające wentylację i alarmujące o niebezpieczeństwie montuje się pod stropem pomieszczenia.
Dwutlenek węgla CO2
Produkt spalania paliwa, nie jest tak niebezpieczny jak CO i NOx, ale nadal szkodliwy w większym stężeniu i przy dłuższej ekspozycji, szczególnie dla osób wrażliwych na jakość powietrza np. dla pacjentów z przewlekłymi chorobami układu oddechowego. Dwutlenek węgla zachowuje się podobnie jak dwutlenek azotu – jest cięższy od powietrza, dlatego też detektory gazu należy lokalizować bliżej poziomu podłogi.
Warto pamiętać, że aby zapewnić pełną ochronę w obiekcie, niezależnie od rodzaju gazu należy odpowiednio rozmieścić detektory. Ich lokalizacja musi być dobrana odpowiednio do typu związku lotnego jak i wykluczać martwe strefy. Należy też zadbać o zapobieganie potencjalnym uszkodzeniom mechanicznym czujników systemu detekcji gazów poprzez montaż odbojników ochronnych, a także zastosowanie detektorów o stopniu ochrony min. IP54 zapewniającym bryzgoszczelność.
Integracja systemów detekcji gazów z wentylacją i alarmami
Aby zapewnić skuteczną ochronę przed gromadzeniem się niebezpiecznych gazów w garażu podziemnym konieczne jest połączenie wszystkich urządzeń w jeden spójny system. Odrębne działanie czujników sterujących wentylacją i alarmów nie będzie wystarczająco efektywne w sytuacjach zagrożenia. Regulacja pracy wentylacji przez detektory gazu jest wymagana prawem [1] w przypadku tlenku węgla i gazu propan-butan.
Na rynku dostępne są urządzenia jedno- i dwufunkcyjne, czyli takie które umożliwiają pomiar odpowiednio tylko jednego lub dwóch gazów jednocześnie za pomocą jednego czujnika. W takim rozwiązaniu moduł główny mierzy poziom CO, a dodatkowy stężenie propanu-butanu. Im czulsze urządzenie, tym szybciej i przy niższym stężeniu wykryje niepożądany gaz. Warto też zwrócić uwagę na selektywność czujników – im wyższa, tym mniejsza podatność na gazy zakłócające i większa precyzja pomiarów.
W przypadku większych obiektów powszechnie stosowane są systemy sterowania budynkiem BMS (Building Managment System), które umożliwiają integrację wielu instalacji i urządzeń. Obsługa techniczna ma wtedy podgląd na wszystkie elementy systemu, a często również dostęp do monitoringu obiektowego, co znacznie usprawnia weryfikację alarmów i ich dokładne źródło. Jednak mimo coraz większego zaawansowania technologicznego sensory nie działają idealnie i nierzadko powodują występowanie fałszywych alarmów. Dlatego bardzo istotna jest właściwa kalibracja i konserwacja systemu detekcji gazów, minimum raz na rok. W przypadku usterki i zużycia się urządzeń, zazwyczaj wystarczy zastąpić tylko moduł pomiarowy, bez konieczności demontażu i wymiany całego sensora.
W przypadku dużych powierzchni stosuje się podział na strefy – dzięki temu możliwe jest wentylowanie tylko obszaru o podwyższonym stężeniu gazu. Korzyścią płynącą z takiego rozwiązania jest oszczędność energii elektrycznej i mniejsza eksploatacja urządzeń, gdy nie jest to konieczne.
Nowoczesne systemy detekcji gazu mogą być połączone z systemem wskazywania wolnych miejsc, który inteligentnie wskazuje wolne stanowiska, dzięki czemu możliwe jest uniknięcie nagromadzenia aut w jednym sektorze i przez to niebezpiecznego wzrostu stężenia gazów.
Detekcja gazów ‒ przepisy i normy dotyczące bezpieczeństwa
Podstawowe wymagania w zakresie wentylacji i detekcji gazów w zamkniętych garażach dla samochodów osobowych ujęte są w Rozporządzeniu [1] dot. warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki (…). Zgodnie z WT w garażach podziemnych należy stosować wentylację mechaniczną z czujnikami granicznego stężenia tlenku węgla w powietrzu oraz czujnikami gazu propan-butan w przypadku dopuszczenia do parkowania w obiektach podziemnych aut zasilanych tym paliwem.
Warto zauważyć, że przepisy nie nakładają obowiązku monitorowania stężenia innych gazów, takich jak wodór, metan czy choćby dwutlenek węgla. Detekcja przytoczonych związków lotnych jest dobrowolna, ale wskazana w przypadku gdy przewidziana jest obecność samochodów zasilanych alternatywnie. Z kolei pomiar CO2 jest dobrym wskaźnikiem zanieczyszczenia powietrza, bo także jest produktem spalania.
Oprócz tego do projektowania systemów detekcji gazów wykorzystywana jest norma [3] PN-EN 50545-1:2012 dotycząca elektrycznych przyrządów do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych w garażach (…). Norma ta jest w Polsce nieobowiązkowa, jednak często wykorzystywana. Zawiera zbiór wytycznych dla urządzeń pomiarowych do detekcji gazów, m.in. konieczność przeliczania średniej ważonej mierzonego stężenia czy zdolność pomiaru chwilowego. Jest to istotne, ponieważ w przypadku gazów toksycznych oprócz samego stężenia istotną rolę odgrywa czas ekspozycji – im dłuższy tym gorsze skutki dla zdrowia i życia ludzkiego.
Kolejnym aktem prawnym, który dotyczy detekcji gazów, ale pod kątem zagrożenia wybuchem jest Rozporządzenie [7] w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków (…). Reguluje ono warunki detekcji gazów wybuchowych.
Literatura
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tj. Dz.U. 2022, poz. 1225).
- Marek Hiero, Marek Kaźmierczak „Detekcja gazów w garażach podziemnych w Polsce”, Rynek Instalacyjny 12/2023.
- PN-EN 50545-1:2012 "Elektryczne przyrządy do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych w garażach oraz w tunelach. Część 1: Podstawowe wymagania funkcjonalne i metody badań dotyczące wykrywania i pomiaru tlenku węgla oraz tlenków azotu".
- https://detektory.pl
- https://wentylacja.com.pl „Detekcja gazów w garażach i parkingach podziemnych – sterowanie wentylacją mechaniczną”.
- Zasady projektowania i eksploatacji systemów detekcji CO i LPG w garażach podziemnych - Inżynier Budownictwa.
- Michał Domin „Nowe aspekty detekcji gazów w garażach” www.rynekinstalacyjny.pl.
- Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. 2010, nr 109, poz. 719).
- Toksyczność tlenków azotu a bezpieczeństwo pracy - Artykuły - Laboratoria.net
- Joanna Ryńska, „Detektory w garażach”, Rynek Instalacyjny 12/2017.
- Projektowanie systemów detekcji gazów na przykładzie wybranych obiektów – akumulatorownie, hale przemysłowe, garaże podziemne – GAZEX.
