Garaże zamknięte, w tym garaże podziemne to od wielu lat stały element miejskiego krajobrazu. Stały wzrost ilości samochodów implikuje zwiększenie zapotrzebowania na miejsca parkingowe, co w połączeniu z kosztem gruntów na obszarach miejskich powoduje, że deweloperzy nie mają innego wyjścia – miejsca parkingowe muszą budować pod budynkami. Takie rozwiązanie jest korzystne z punktu widzenia kosztów zakupu gruntu, ale jednocześnie wprowadza dodatkowe ryzyka związane z parkującymi pod budynkiem pojazdami spalinowymi, czy coraz częściej pojazdami elektrycznymi. Jeżeli chodzi o te pierwsze to mogą być one źródłem wydzielania się niebezpiecznych gazów, takich jak tlenek węgla (CO), tlenki azotu (NOx) i propan-butan (LPG). Jeżeli mówimy o pojazdach elektrycznych to są z nimi związane zupełnie nowe ryzyka pożarowe lub, w przypadku pojazdów wodorowych lub zasilanych CNG, ryzyko wydostania się do przestrzeni garażu silnie wybuchowego wodoru lub metanu. W niniejszym artykule nie będziemy skupiać się na ryzyku występowania takich zdarzeń ale zastanowimy się jak prawidłowo je wykrywać i minimalizować skutki występowania tych gazów w stężeniach niebezpiecznych dla ludzi i mienia.
Wymagania prawne
Ustawodawca, zdając sobie sprawę z ryzyk towarzyszących garażom zamkniętym, nakłada obowiązek montażu w nich systemów detekcji gazów. Zgodnie z Obwieszczeniem Ministra Rozwoju i Technologii z dnia 15 kwietnia 2022 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, w garażu zamkniętym należy stosować wentylację mechaniczną sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla oraz czujnikami gazu propan-butan, jeżeli dopuszcza się parkowanie samochodów zasilanych tym gazem.
Oprócz powyższego rozporządzenia warto jeszcze przytoczyć normę 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.
Czujniki gazów toksycznych
Głównym celem stosowania czujników gazów toksycznych w przestrzeni garaży zamkniętych jest sterowanie wentylacją. W praktyce realizuje się to poprzez zastosowanie 3 progowych detektorów tlenku węgla, które w zależności od stężenia tego gazu, pochodzącego ze spalin samochodów, załączają kolejne biegi wentylacji. Finalnie, jeżeli wentylacja okaże się nieskuteczna, na ostatnim progu następuje załączenie tablic ostrzegawczych, które informują o zaistniałym niebezpieczeństwie osoby przebywające w chronionym obszarze. Nie jest dobrym pomysłem załączanie tablic ostrzegawczych razem z wentylacją (na 1 lub 2 progu alarmowym) lub stosowanie detektorów o mniejszej ilości progów alarmowych – będzie to powodowało częstsze załączanie sygnalizacji ostrzegawczej, także w sytuacjach kiedy nie jest to niezbędne. Dobrze zaprojektowany system detekcji gazów nie powinien być źródłem niepotrzebnych alarmów.
Warto też zwrócić uwagę, że obecność gazów spalinowych w garażu nie jest zjawiskiem rzadkim - można wręcz pokusić się o stwierdzenie, że jest to zjawisko normalne. To co jest ważne, to by ich stężenie utrzymywać poniżej granic niebezpiecznych dla zdrowia ludzkiego. Oprócz detekcji tlenku węgla, w przestrzeni garaży zamkniętych, wskazuje się również na konieczność detekcji stężeń tlenków azotu (PN-EN 50545-1:2012) ponieważ zmiana stężenia tlenków azotu w spalinach nie zawsze jest proporcjonalna do zmiany stężenia tlenku węgla.
Jednym z kolejnych aspektów detekcji gazów toksycznych w tego rodzaju obiektach są fałszywe alarmy i wiarygodność pomiarowa urządzeń. Niestety zmiany temperatur, wilgotności oraz warunków środowiskowych na przestrzeni roku mogą powodować nieprawidłową pracę niektórych urządzeń. Z tego względu, w celu minimalizacji ryzyka wystąpienia fałszywych alarmów, zaleca się stosować sensory elektrochemiczne, w miejsce często montowanych sensorów półprzewodnikowych. Sensory elektrochemiczne umożliwiają także udostępnienie wartości pomiarowej (nie tylko progowej) stężenia gazów toksycznych w powietrzu. Analizując te informacje w systemie BMS można wyciągać wnioski i właściwie podejmować decyzje dotyczące obiektu i skuteczności samej wentylacji. Pamiętajmy też, że niewiarygodna (fałszywy alarm) lub niepełna informacja o zagrożeniach od strony gazów toksycznych w garażu podziemnym, to zmniejszenie jego dostępności, zwiększone zużycie energii przez układy wentylacji i w końcu utrata zaufania użytkowników do samego systemu.
Problem fałszywego alarmu jest krytyczny w przypadku czujników gazów palnych o czym w dalszej części artykułu.
Czujniki gazów palnych
Jeśli do przestrzeni garażu dopuszczony jest wjazd pojazdów zasilanych propanem-butanem (LPG), metanem (CNG) lub wodorem, należy rozważyć zastosowanie dedykowanego systemu detekcji. W przypadku pojazdów z instalacjami LPG – konieczność stosowania systemu detekcji jest wprowadzona przytoczonym wcześniej rozporządzeniem.
Na wstępie warto zaznaczyć, że natura wycieków gazów palnych do przestrzeni garażu zamkniętego jest zupełnie inna niż gazów toksycznych. Również z innego rodzaju zagrożeniami mamy tutaj do czynienia. Po pierwsze obecność gazów palnych w atmosferze będzie sytuacją wyjątkową, związaną z awarią instalacji w pojeździe znajdującym się w garażu. Dodatkowo należy przyjąć, że taki wyciek z instalacji niesie ze sobą zupełnie inny poziom ryzyka niż obecność spalin.
Wyobraźmy sobie, że dochodzi do wycieku LPG. Zgodnie z przytoczonym rozporządzeniem zostanie załączona wentylacja, która powinna niebezpieczne stężenia usunąć. Czy jest już bezpiecznie? Otóż niestety nie – dalej w garażu zaparkowane jest źródło wycieku. Niestety punktowo, w okolicy rozszczelnionej instalacji, stężenie gazów palnych może być zdecydowanie wyższe, niż w miejscu instalacji czujnika, który to zagrożenie wykrył. Jeżeli w garażu jest stała obsługa techniczna to powinna być zainteresowana zlokalizowaniem miejsca wycieku (pojazdu). Jednocześnie z uwagi na zagrożenie pożarowe, być może będzie również konieczne wezwanie specjalistycznych służb jak np. Straży Pożarnej. A co jeżeli był to fałszywy alarm?
Powyższe rozważania prowadzą nas do funkcjonalności, które powinien posiadać dobrze zaprojektowany system detekcji gazów palnych. Powinien zatem:
- uruchamiać dedykowaną sygnalizację alarmową (w taki sposób aby było możliwe odróżnienie obecności gazów toksycznych od gazów palnych w przestrzeni garażu),
- cechować się wiarygodnością - zastosowane rozwiązania techniczne powinny minimalizować ryzyko wystąpienia fałszywego alarmu (jedną z najlepszych metod jest zastosowanie sensorów katalitycznych w czujnikach),
- mieć możliwe najniższe progi alarmowe np. 10% i 20% DGW,
- umożliwiać zlokalizowanie miejsca wykrycia niebezpiecznego stężenia (w celu wytypowania obszaru w którym doszło do wycieku), np. poprzez zastosowanie czujników adresowalnych.
Dodatkowo w przypadku gazów wybuchowych, inaczej niż toksycznych, nie jest celowe stosowanie gradacji działań na trzech progach alarmowych – już na pierwszym progu zaleca się załączenie wentylacji na najwyższym biegu i równoczesne włączenie tablic ostrzegawczych.
Urządzenia nadrzędne
Wspomniane wcześniej czujniki gazów palnych i toksycznych nie są wystarczającymi by zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa w garażu. Oprócz kontrolowania wentylacji, wyniki pomiarów i zdarzenia pochodzące z czujników, należy prezentować użytkownikom garażu oraz stałej obsłudze technicznej (jeżeli jest przewidziana). Dla obu tych grup informacja powinna być prezentowana w różny sposób:
- użytkownicy garażu (najczęściej osoby nieprzeszkolone, nie posiadające wiedzy o zagrożeniach) powinni otrzymywać prostą i jednoznaczną informację o wystąpieniu zagrożenia, a w skrajnym przypadku o potrzebie opuszczenia garażu. Wykorzystuje się do tego celu tablice ostrzegawcze wyświetlające proste komunikaty i opcjonalnie dźwiękowe systemy ostrzegawcze (DSO),
- obsługa techniczna oprócz komunikatów zbiorczych o alarmach powinna również otrzymać dane na temat miejsca wykrycia zdarzenia. Cenna będzie również informacja pomiarowa o sposobie rozchodzenia się gazu w pomieszczeniu i aktualnych stężeniach w miejscach instalacji czujników gazów niebezpiecznych.
Aby zrealizować powyższe cele stosuje się wcześniej wspomniane tablice ostrzegawcze oraz jednostki sterujące systemów detekcji gazów, które mogą między innymi:
- identyfikować lokalizację czujnika na obiekcie – miejsce wystąpienia zagrożenia;
- prezentować dane pomiarowe na wbudowanym wyświetlaczu, osobno dla czujników gazów toksycznych i palnych,
- udostępniać dedykowane wyjścia stykowe - osobno dla mediów toksycznych oraz wybuchowych,
- udostępniać możliwość integracji z systemami BMS po protokołach cyfrowych, także z odczytem obecnej wartości mierzonego stężenia gazu,
- nadzorować poprawność pracy każdego z urządzeń wchodzących w skład systemu detekcji gazu (łącznie z układem sygnalizacji – tablice informacyjne).
Poniżej zaprezentowano przykładowy system spełniający powyższe założenia, który dzięki połączeniu na jednej magistrali 2 żyłowej – power line communication (PLC) wielu różnych urządzeń (tablice ostrzegawcze, czujniki, jednostka sterująca) zapewnia odpowiedni poziom bezpieczeństwa oraz komfort użytkowania i wykonania instalacji.
Poniżej przedstawiono przykładowe scenariusze sterowania wentylacją w garażach zamkniętych
Podsumowanie
Na rynku jest dostępnych wiele różnych rozwiązań, systemów oferujących funkcjonalności wykrywania gazów niebezpiecznych w garażach zamkniętych. Z uwagi na pełnioną funkcję i dbałość o bezpieczeństwo użytkowników garażu należy starannie je dobierać, stawiając na rozwiązania nieuciążliwe w trakcie późniejszej eksploatacji i stanowiące wiarygodne źródło informacji o zagrożeniach. Warto w związku z tym sprawdzić, czy wybrane przez nas rozwiązanie oferuje wymienione w artykule funkcjonalności oraz czy zastosowano odpowiednie technologie sensorowe w celu zminimalizowania ryzyka występowania fałszywych alarmów. Pamiętajmy, że w przypadku gazów palnych ta właściwość jest bardzo istotna!
Dobierając system dla zabezpieczenia garażu zwróćmy uwagę na cały cykl jego życia.
Na etapie projektowym decydujemy o ważnych funkcjonalnościach systemu detekcji gazów, które będą wpływać na komfort jego użytkowania i bezpieczeństwo użytkowników. Pamiętajmy o tym jak ważny jest sposób prezentacji odpowiednio przygotowanej informacji o zagrożeniach ze strony gazów niebezpiecznych dla wszystkich zainteresowanych. Niezbędna jest również możliwość automatycznej diagnostyki usterek w systemie (także w obszarze sygnalizacji obiektowej).
Etap instalacji – instalacja powinna być nieskomplikowana, minimalizuje to ryzyko błędnego podłączenia - pomocne będą z pewnością rozwiązania oparte o komunikację po linii zasilającej (PLC) z możliwością podłączenia wielu urządzeń nadzorowanych do jednej linii. Nie sposób również pominąć tu aspekty ekonomiczne – skrócenie czasu poświęconego na przygotowanie takiej instalacji oraz znaczne obniżenie kosztów okablowania.
Etap eksploatacji systemu – na rynku dostępne są rozwiązania umożliwiające kalibrację czy testowanie czujników gazami wzorcowymi bezpośrednio w miejscu ich instalacji – takie podejście zwiększa ilość dostępnych serwisów i przyczynia się do obniżenia kosztów eksploatacji obiektu. Jednocześnie zastosowanie wiarygodnego systemu zmniejszy do minimum ilość fałszywych alarmów i obniży koszt energii elektrycznej zużytej przez układ wentylacji garażu.
Bez wątpienia należy też unikać systemów, które nie udostępniają na zewnątrz informacji o uszkodzeniach własnych. Często awarie okablowania czy samych tablic ostrzegawczych nie są w systemie sygnalizowane, co powoduje, że w sytuacjach zagrożenia użytkownicy garażu będą pozbawieni odpowiedniej informacji o obecności gazów niebezpiecznych. Wyjątkiem jest wspomniany tutaj system Teta Gas z tablicami podłączanymi do magistrali cyfrowej TetaBus.
Autorzy
Marek Hiero
Marek Kaźmierczak