Co warto wiedzieć o systemach sterowania wentylacją mechaniczną w garażach?

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 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 około 450 mg/m3 przez 1-2 godziny powoduje ból głowy, mdłości, wymioty, osłabienie mięśni, apatię, a w stężeniu około 900-1000 mg/m3 po 2 godzinach – zapaść, utratę przytomności. Zdefiniowane są natomiast dopuszczalne stężenia na stanowisku pracy: NDS – 23 mg/m3 (20 ppm) i NDSCH – 117 mg/m3 (100 ppm).

Najwyższe Dopuszczalne Stężenie (NDS) – wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika, w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w ustawie z dnia 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 dnia 6 czerwca 2014 r. Dz.U. 2014 poz. 817)

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

Garaże są najczęściej bezobsługowe, a kierowcy i pasażerowie przebywają w nich krótko. Wydaje się, że przyjęcie za niedopuszczalne stężenie wartości NDSCh jest wystarczające. 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 ilości 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! Gaz dociera do detektora w drodze dyfuzji. „Promień działania” detektora jest wyłącznie pomocą projektową do doboru ilości urządzeń. Wybór producenta urządzeń na podstawie „promienia działania” nie jest zatem polecanym rozwiązaniem, ponieważ wszystkie detektory działają podobnie i w rzeczywistości mają ten sam „promień działania”. 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. W przeciwieństwie do czujek optycznych dymu – niecała powierzchnia garażu musi zostać pokryta okręgami. Następnie należy spróbować przewidzieć sposób rozprzestrzeniania się tlenku węgla. Gęstość właściwa CO jest zbliżona do gęstości powietrza (gęstość względem powietrza [21,1°C, 1013 hPa]: 0,9678), 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 około 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 ilość 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 według potrzeb ma na celu zapewnienie komfortu, bezpieczeństwa i uzyskania oszczędności energii. Najwięcej CO wytwarzają samochody tuż po rozruchu (zimne silniki, zimne katalizatory). Taki samochód, przejeżdżając obok detektora, może spowodować jego zadziałanie, ale lokalne, podwyższone stężenie CO szybko zanika dzięki dyfuzji w dużej przestrzeni garażu. Aby unikać niepotrzebnego, krótkotrwałego włączania wentylacji, warto pomiar gazu uśredniać. Zapewnia to bezpieczeństwo i zdecydowanie ogranicza ilość 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 na 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), co niweluje zagrożenie wybuchem. Najczęściej detektory w garażach reagują na stężenie około 10% DGW, tj. 10 razy niższe od stężenia, przy którym wybuch jest możliwy.

Dolna granica wybuchowości (DGW) – 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).

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, posiadające 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 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: 12V=, 24V= lub 230V~.

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 TP-4.s. W razie potrzeby można włączać syrenę wbudowaną w tablicę świetlną. Mogą być również stosowane sygnalizatory głosowe, wypowiadające do 6 komunikatów GS-2.

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 (ilość 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 PN-EN 50545-1:2012). Dla ograniczenia niepotrzebnych włączeń wentylacji przy chwilowym, lokalnym wzroście stężenia CO dwa pierwsze progi są uśredniane do 15 minut. 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.