Co warto wiedzieć o systemach sterowania wentylacją mechaniczną w garażach?

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. z późniejszymi zmianami w § 108 reguluje zasady stosowania wentylacji w garażach zamkniętych dla samochodów osobowych. W garażach powyżej 10 stanowisk musi być stosowana wentyla­cja mechaniczna sterowana czujkami (detektorami) niedopusz­czalnego stężenia tlenku węgla (CO). Niestety, nie zdefiniowano, jaką wartość należy uznać za niedopuszczalną.

Karta charakterystyki tlenku węgla Centralnego Instytutu Ochro­ny Pracy informuje, że przebywanie w stężeniu ok. 450 mg/m³ przez 1-2 godziny powoduje: ból głowy, mdłości, wymioty, osłabienie mięśni, apatię, a w stężeniu ok. 900-1000 mg/m³ po 2 godzinach – zapaść, utra­tę przytomności. Zdefiniowane są natomiast dopuszczalne stężenia na stanowisku pracy: NDS – 23 mg/m³ (20 ppm – parts per milion – czyli części na milion) i NDSCH – 117 mg/m³ (100 ppm).

Najwyższe Dopuszczalne Stężenie (NDS) – jest to wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-go­dzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy – określonego w ustawie z 26 czerwca 1974 r., Kodeks pracy – przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń (Rozporządzenie MPiPS z 6 czerwca 2014 r., Dz.U. 2014 poz. 817).

Najwyższe Dopuszczalne Stężenie Chwilowe (NDSCh) – to wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 min i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina (Rozporządzenie MPiPS z 6 czerwca 2014 r., Dz.U. 2014 poz. 817).

Co prawda, istnieje Norma Europejska EN 50545-1:2011 Aparatura elek­tryczna do wykrywania i pomiaru gazów toksycznych i palnych na parkin­gach i w tunelach, ale w naszym kraju nie jest ona obligatoryjna, niemniej renomowani producenci detektorów stosują się do jej wytycznych. Garaże są najczęściej bezobsługowe, a kierowcy i pasażerowie przebywają w nich krótko. Wydaje się, że przyjęcie za niedopuszczalne stężenie 100 ppm jest właściwe. Oczywiście zdarzają się garaże dozorowane, ale obsługa przeby­wa głównie w wydzielonych pomieszczeniach i do garażu wchodzi tylko w przypadku interwencji. Bywają garaże, w których funkcjonują myjnie samochodowe lub punkty wymiany opon i te obszary należy traktować jak stanowiska pracy i zapewnić w nich odpowiednio wydajną wentylację.

Zdarza się, że projektanci mają problem z określeniem właściwej liczby detektorów CO i wyborem ich lokalizacji. W instrukcjach obsługi lub ma­teriałach marketingowych podawane są „promienie działania” detekto­rów. Trzeba pamiętać, że są to dane przybliżone. Detektory wykrywają gaz w miejscu zainstalowania. Promień działania detektora jest wyłącznie po­mocą projektową do wstępnego określenia liczby urządzeń. Wybór produ­centa urządzeń na podstawie promienia działania nie jest zatem polecanym rozwiązaniem, ponieważ wszystkie detektory działają podobnie. Podawanie większego promienia działania urządzeń przez konkurujące firmy jest tylko chwytem marketingowym, zachęcającym do zastosowania ich rozwiązań.

Przy projektowaniu systemów detekcji w garażach często przyjmo­wany jest 8-metrowy promień działania detektorów. Ale rysowanie na planie garażu okręgów o tym promieniu powinno być wyłącznie pierw­szym etapem projektowania. Do zagadnienia trzeba podejść po inżynier­sku. W pierwszej kolejności należy wybrać potencjalne miejsca montażu detektorów. Oczywistą lokalizacją są słupy konstrukcji nośnej, ze wzglę­du na maksymalnie wykorzystaną powierzchnię okręgu określającego obszar działania pojedynczego detektora. Oczywiście odstępstwa od promienia 8 m w jedną lub drugą stronę są dopuszczalne. Następnie na­leży spróbować przewidzieć sposób rozprzestrzeniania się tlenku węgla.

Gęstość właściwa CO jest zbliżona do gęstości powietrza (gęstość względem powietrza to 0,96678 ), co powoduje, że doskonale miesza się on z powietrzem. Jako produkt spalania ma wyższą tempe­raturę niż otoczenie i ma tendencję do unoszenia się i gromadzenia pod stropem. Lokalizacja detektorów na wysokości ok. 2 m (jest to powyżej strefy oddychania) jest zasadna. W powietrzu tlenek węgla rozchodzi się w wyniku dyfuzji, dążąc do wyrównania stężenia. Aby detektor zareagował, gaz musi wniknąć do jego wnętrza, do komory pomiaro­wej, w stężeniu powyżej progu alarmowego. Dlatego najwłaściwiej jest, w pierwszej kolejności, umieszczać detektory w miejscach, gdzie CO może z dużym prawdopodobieństwem wystąpić w podwyższo­nym stężeniu. Na pewno nie w pobliżu otworów wentylacyjnych, nie w przeciągach, nie w pobliżu często otwieranych bram garażowych, bo w tych miejscach gromadzenie się CO jest mniej prawdopodobne. Le­piej wybrać miejsca, gdzie naturalne ruchy powietrza są ograniczone. Znając konfigurację garażu, rozmieszczenie otworów wentylacyjnych, wyznaczone miejsca parkowania, ciągi komunikacyjne i umiejscowienie bram można przewidzieć, w których obszarach może być go najwięcej. Pomaga to określić optymalną liczbę detektorów do skutecznego stero­wania wentylacją. Jeżeli jest to technicznie możliwe, warto podzielić ga­raż na strefy wentylacji tak, aby lokalne pojawienie się CO nie powodo­wało włączenia wentylacji w całym garażu, a tylko w zagrożonej strefie. Właściwe jest, aby detektory miały przynajmniej 2 progi alarmowe. Przekroczenie pierwszego progu powinno uruchamiać wentylację z wydajnością wystarczającą do szybkiego usunięcia zagrożenia. Prawi­dłowe ustalenie wydajności powoduje, że wyższe progi alarmowe nie są przekraczane albo dzieje się to sporadycznie. Jeżeli mimo działania wentylacji, stężenie CO rośnie i przekracza drugi próg, sytuacja staje się niebezpieczna. Wskazane jest poinformowanie użytkowników garażu o zagrożeniu i ewentualne włączenie wyższego biegu wentylatorów. Sygnalizacja akustyczna w garażu może być kojarzona z działaniem samochodowego alarmu przeciwwłamaniowego, a nie z rzeczywistym zagrożeniem. Ponadto głośne syreny mogą być uciążliwe dla użytkowników lokali zlokalizowanych w pobliżu. Lepszym rozwiązaniem jest wyświetlanie czytelnych komunikatów o rodzaju zagrożenia na tabli­cach świetlnych. Sterowanie wentylacją wg potrzeb ma na celu zapew­nienie komfortu, bezpieczeństwa i oszczędności energii. Najwięcej CO wytwarzają samochody tuż po rozruchu (zimne silniki i katalizatory). Taki samochód, przejeżdżając obok detektora, może spowodować jego zadziałanie, ale lokalne, podwyższone stężenie CO szybko zanika dzię­ki jego dyfuzji w dużej przestrzeni garażu. Aby unikać niepotrzebnego, krótkotrwałego włączania wentylacji, warto pomiar gazu uśredniać. Zapewnia to bezpieczeństwo i zdecydowanie ogranicza liczbę włączeń wentylacji, a wentylatory potrzebują najwięcej energii i najbardziej się zużywają właśnie podczas startu.

Tlenek węgla jest dobrym wskaźnikiem do sterowania wentylacją w garażach samochodów z silnikami niskoprężnymi, bo w ich spalinach występują znaczne ilości tego gazu. W wyniku inaczej przebiegającego procesu spalania spaliny silników wysokoprężnych (diesla) zawierają znikome ilości CO. Z tego powodu w garażach z przewagą silników wy­sokoprężnych trzeba stosować inny wskaźnik – dwutlenek węgla (CO₂). Podstawowymi produktami spalania w silnikach samochodowych jest para wodna i właśnie dwutlenek węgla. Można pokusić się o stosowanie detektorów tlenków azotu (NO_x), ale zdecydowanie łatwiejszy i tańszy jest pomiar stężenia CO₂.

Punkt 4. § 108 mówi, że w garażach, w których dopuszcza się parko­wanie samochodów zasilanych gazem propan-butan (LPG) i w których poziom podłogi znajduje się poniżej poziomu terenu, musi być zastoso­wana wentylacja mechaniczna sterowana czujkami (detektorami) LPG. Zasady stosowania detektorów LPG są podobne jak detektorów CO, ale LPG jest znacznie cięższy od powietrza, więc należy je instalować bezpo­średnio nad podłogą (nie wyżej niż 20 cm) i nie ma potrzeby uśredniania pomiaru. Zbyt niskie umieszczenie detektorów naraża je na zapylenie, zachlapanie wodą lub błotem, a to może utrudnić dostęp gazu do ko­mory pomiarowej. Zadaniem wentylacji jest szybkie rozrzedzenie LPG do stężenia poniżej dolnej granicy wybuchowości (DGW – dolna granica wybuchowości, to wartość stężenia składnika palnego w mieszaninie z powietrzem lub tlenem, powyżej której pod wpływem bodźca energe­tycznego może nastąpić wybuch, dla LPG 1,9% – 2,1% objętości, wg karty charakterystyki PGNiG), co niweluje zagrożenie wybuchem. Najczęściej detektory w garażach reagują na stężenie ok. 10% DGW, tj. na stężenie 10 razy niższe od stężenia, przy którym wybuch jest możliwy.

CZY DETEKTORY STERUJĄCE WENTYLACJĄ MECHANICZNĄ MOGĄ MIEĆ AWARYJNE PODTRZYMANIE NAPIĘCIA?

Oczywiście, że mogą, ale w przypadku braku zasilania wentylatorów nie będą miały czym sterować. Jeżeli system awaryjnego podtrzymania napięcia obejmie również sygnalizatory, to będzie co najwyżej podana informacja o wzroście stężenia CO i LPG. Ale z tej informacji nie będzie wynikało, jak wysokie jest zagrożenie zatruciem bądź wybuchem i nie poprawi to w istotny sposób bezpieczeństwa. Brak zasilania jest stanem awaryjnym całego obiektu, również garażu. Nie będą działać nie tylko wentylatory, ale również inne urządzenia elektryczne o dużym poborze prądu. Garaż praktycznie będzie wyłączony z eksploatacji. Systemy detek­cji powinny być należycie eksploatowane – zgodnie z instrukcją obsługi. Instrukcje z reguły definiują dwie podstawowe czynności eksploatacyjne i terminy ich wykonywania: okresowe sprawdzanie prawidłowości dzia­łania (na pewno nie rzadziej niż raz w roku) oraz kalibrację. Detektory mają wbudowane sensory gazu – elementy, które reagują na gaz, zmie­niając swoje parametry elektryczne. Z upływem czasu sensory zmieniają czułość na gaz i wymagają korekty wskazań, czyli kalibracji. Terminy są uzależnione od rodzaju zastosowanego sensora i są podane w instrukcji obsługi. Sprawdzenie prawidłowości działania nie jest skomplikowane i użytkownik może je przeprowadzić we własnym zakresie, postępując zgodnie z instrukcją obsługi. Kalibracja jest dużo bardziej skomplikowana i mogą ją wykonać tylko osoby uprawnione, przeszkolone, mające odpo­wiednie oprzyrządowanie i mieszaniny kalibracyjne. Często o wyborze zleceniobiorcy decyduje cena usługi. Trzeba jednak bezwzględnie spraw­dzić, czy wybrana firma ma upoważnienie producenta lub dystrybutora do wykonywania kalibracji. Pojawiają się firmy nierzetelne. Podejmują się one kalibracji, nie mając należytej wiedzy, oprzyrządowania – i co najważ­niejsze – uprawnień. Ale świadomość, że użytkownik nie ma możliwości zweryfikowania prawidłowości wykonania kalibracji, skłania je do takiego działania. Przy wyborze urządzeń warto kierować się nie tylko ich ceną, ale również brać pod uwagę koszty eksploatacji, łatwość montażu i pro­stotę obsługi. Garaże są obiektami bez specjalistycznej obsługi, więc lepiej preferować najprostsze rozwiązania, które zapewniają niezawodność i wybierać dostawców gwarantujących szybki, profesjonalny serwis.

Tylko właściwy wybór urządzeń, przemyślana lokalizacja detektorów, prawidłowa ich instalacja i eksploatacja zapewniają optymalne sterowa­nie wentylacją mechaniczną w garażach. Podstawowymi urządzeniami firmy GAZEX do sterowania wentylacją w garażach są cyfrowe detekto­ry serii WG.EG. Mogą wykrywać: CO, CO₂, LPG, CNG, H₂ i NO₂. Systemy sterowania wentylacją mechaniczną zbudowane z tych detektorów są niezwykle proste w montażu i eksploatacji. Detektory nie wymagają sto­sowania central alarmowych – systemy nie wymagają bieżącej obsługi, są całkowicie automatyczne. Należy tylko przeprowadzać okresowe testy działania systemu oraz dokonywać korekt wskazań (kalibracji) detekto­rów. Można wybrać napięcie zasilania: 12 V, 24 V lub 230 V.

Pojawienie się gazu w stężeniu powyżej ustalonego progu powoduje włączenie wentylacji mechanicznej. Dodatkowo system może włączyć sygnalizatory alarmu. Standardowo są to tablice wyświetlające krótki tekst określający rodzaj alarmu lub nakazujący sposób postępowania. W razie potrzeby można włączać syrenę wbudowaną w tablicę świetlną. Mogą być również stosowane sygnalizatory głosowe, wypowiadające do 6 komunikatów. Detektory zawierają elementy elektroniczne reagujące na gaz – sensory. Sensory zmieniają swoje parametry pomiarowe z upły­wem czasu i dlatego wymagają okresowej kalibracji. W detektorach LPG i CNG stosuje się sensory półprzewodnikowe o podwyższonej selektywności a w detektorach CO półprzewodnikowe lub elektrochemiczne.

Najdoskonalszym sensorem półprzewodnikowym jest właśnie selek­tywny sensor tlenku węgla. Pracuje on w 10-sekundowych cyklach pomia­rowych sterowanych mikroprocesorem. Dodatkowo komora pomiarowa osłonięta jest filtrem węglowym eliminującym gazy zakłócające. Sensory półprzewodnikowe kalibruje się co 3 lata, co obniża koszty eksploatacji systemów. Detektor CO₂ ma sensor absorpcyjny w podczerwieni (infrared) a NO_x – elektrochemiczny. Dla ułatwienia kalibracji detektory wyposażone są w wymienne moduły sensorów. Taki moduł zawiera sensor gazu i po­dzespoły elektroniczne niezbędne do ustawiania parametrów jego pracy. W przypadku konieczności kalibracji wystarczy wymienić moduł sensora na inny, wcześniej skalibrowany. Taką operację przeprowadza się bez konieczności demontażu detektora z instalacji, i co równie ważne, operacja wymiany jest tańsza niż kalibracja, a użytkownik może przeprowadzić ją we własnym zakresie. Moduły sensorów kalibrowane są w Laboratorium Wzorcującym GAZEX akredytowanym przez PCA z użyciem automatów kalibracyjnych. Oczywiście użytkownik systemu może zlecić kalibrację wyspecjalizowanej firmie autoryzowanej przez GAZEX. Detektory zosta­ły tak skonstruowane, że kalibrację można przeprowadzić w czasie pracy systemu, bez konieczności otwierania urządzeń, ale wymaga to odpowied­niego wyposażenia. Komunikacja z modułem sensora w detektorze odby­wa się z użyciem portów na podczerwień, a tryb testu można uruchomić magnesem. Odpowiednie wykorzystanie tych portów skraca czas okre­sowych sprawdzianów prawidłowości działania detektorów kilkakrotnie. Ma to niebagatelne znaczenie przy systemach zbudowanych z kilkudzie­sięciu czy kilkuset detektorów. Z modułu sensora można odczytać zapa­miętane informacje dotyczące pracy detektora (liczba alarmów, czas pracy w stanach alarmowych, terminy kalibracji). Analiza tych danych pozwala doprecyzować ustawienia parametrów pracy systemu wentylacji. Detek­tory są trzyprogowe – sygnalizują przekroczenie trzech różnych stężeń gazu (dla CO zgodnie z europejską normą EN 50545-1:2011, 1. próg 30 ppm, 2. próg 60 ppm, 3. próg 150 ppm). Dla ograniczenia niepotrzebnych włączeń wentylacji przy chwilowym, lokalnym wzroście stężenia CO dwa pierwsze progi są uśredniane do 15 min. Jeżeli stężenie narasta szybko i osiągnie po­ziom trzeciego progu system reaguje natychmiast. Dla ułatwienia pracy in­stalatorom, zastosowano w detektorach uniwersalne złącza dostosowane do różnego rodzaju przewodów (różne przekroje, linka, drut).

Detektory LPG instalowane nisko nad podłogą warto zabezpieczać przed uszkodzeniami mechanicznymi osłonami AR-1 wykonanymi ze stali nierdzewnej. Jeżeli monitorowany garaż jest zlokalizowany w obiekcie typu inteligentny budynek informację o włączeniu wentylacji można przesłać do centrali BMS (Building Management System), wyko­rzystując jej wejścia dwustanowe.

W przypadku konieczności precyzyjnej lokalizacji obszarów za­grożonych można zastosować adresowalne detektory serii DG.EN/M, również z wymiennym modułem sensora, ale z cyfrową transmisją danych w standardzie RS485. Układy pomiarowe są identyczne jak w serii WG.EG. Detektory DG.EN/M współpracują z cyfrowym modu­łem sterującym MDD-256/T, który może nadzorować i zarządzać sie­cią detektorów (do 224 szt. w 7 strefach) oraz modułów dodatkowych (do 21 szt.). Zastosowanie modułów dodatkowych MDD-L32/T (wi­zualizacja stanów 32 detektorów), MDD-C32/T (32 wyjścia typu OC), MDD-R4/T (dodatkowe wyjścia stykowe) pozwala nie tylko łatwo i czy­telnie wizualizować stany alarmowe detektorów, ale również realizo­wać skomplikowane scenariusze pracy wentylatorów strumieniowych w rozległych garażach. W tym rozwiązaniu możliwa jest także prezen­tacja stanu detektorów i wentylatorów wrysowanych w plany garaży na ekranach multimedialnych. Takie rozwiązanie stosowane jest coraz częściej w rozległych garażach umiejscowionych w obiektach dozo­rowanych z wykorzystaniem central BMS. Obsługa na bieżąco może obserwować stany alarmowe poszczególnych detektorów oraz jest automatycznie powiadamiana o konieczności kalibracji czy ewentualnych stanach awaryjnych. Znakomicie ułatwia to eksploatację systemów zbudowanych z setek urządzeń rozmieszczonych na kilku poziomach garażu. W najbliższej przyszłości pojawią się w większych ilościach sa­mochody zasilane metanem (CNG, biogaz) i wodorem. Zapewne przepi­sy dotyczące sterowania wentylacją w garażach zostaną zmodyfikowa­ne. GAZEX jest na to przygotowany. Detektory są gotowe. Wystarczy tyko wyposażyć moduły sensorów w odpowiednie sensory.

GAZEX jest jedynym polskim producentem dysponującym własnym laboratorium wzorcującym akredytowanym przez Polskie Centrum Akredytacji (PCA), nr akredytacji AP 150.

Pełne dane techniczne produktów dostępne są na stronie www.gazex.pl