Garaże podziemne to nieodłączny element codzienności dużych miast, gdzie każdy metr kwadratowy powierzchni jest na wagę złota. Spotykamy je w budynkach użyteczności publicznej, wielorodzinnych budynkach mieszkalnych, centrach handlowych oraz innych miejscach, w których stale lub okazjonalnie przebywa wiele osób. Sprawnie działający i niezawodny system detekcji szkodliwych i niebezpiecznych gazów emitowanych przez samochody w garażach podziemnych jest warunkiem bezpiecznego użytkowania tego typu obiektów.
W procesie spalania paliw w silnikach samochodowych wydzielają się substancje szkodliwe dla organizmu ludzkiego, takie jak dwutlenek i tlenek węgla, para wodna, LZO, WWA oraz tlenki azotu i siarki. Istotne zagrożenie stanowi również mieszanka gazów LPG, która może wydostać się z nieszczelnych lub uszkodzonych instalacji samochodowych. Zadaniem systemu detekcji jest szybkie wykrycie nadmiaru tych substancji w powietrzu i – w połączeniu z systemem wentylacji – utrzymanie bezpiecznego stężenia toksycznych gazów w garażu podczas jego eksploatacji. Przekroczenie bezpiecznego poziomu stężenia gazu sygnalizowane jest akustycznie i optycznie, a urządzenia wykonawcze mogą dodatkowo podejmować inne działanie w celu ograniczenia lub usunięcia zagrożenia.
Konieczność stosowania systemów detekcji CO i LPG w garażach podziemnych opisana jest w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury i Rozwoju z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Według § 108. 1. w garażu zamkniętym należy stosować wentylację:
Zagadnienie pomiaru stężenia CO ujęte jest także w wydanej w 2012 r. normie PN-EN 50545-1. Określa ona wartości trzech progów alarmowych, przy których należy włączyć wentylację, aby usunąć nadmiar tlenku węgla z pomieszczenia. Wartości te wynoszą odpowiednio: alarm 1 – 30 ppm, alarm 2 – 60 ppm, alarm 3 – 150 ppm. Detektory LPG również posiadają trzy progi alarmowe, wyrażone w procentach DGW (dolnej granicy wybuchowości) dla propan-butanu: alarm 1 – 10% DGW, alarm 2 – 20% DGW, alarm 3 – 30% DGW.
Do kluczowych elementów systemu należą detektory gazu. Przepisy prawa wymagają zastosowania w garażu podziemnym dwóch rodzajów detekcji: tlenku węgla oraz LPG (zakładając, że dopuszcza się parkowanie samochodów, które są nim zasilane), jednak nie są to jedyne zagrożenia ze strony toksycznych substancji. Silniki Diesla, w porównaniu z silnikami benzynowymi, emitują w spalinach znikome ilości tlenku węgla, ale w to miejsce wydzielają więcej tlenków azotu, którym przypisuje się ok. dziesięciokrotnie bardziej szkodliwe oddziaływanie na organizm człowieka niż tlenkowi węgla. Dlatego w sytuacji gdy w garażu parkują w większości samochody z silnikami wysokoprężnymi, system detekcji gazów powinien zostać uzupełniony o detektory dwutlenku węgla lub tlenków azotu.
Czujki gazu wyposażone są w sensory, wykrywające niebezpieczne stężenie danej substancji. Powszechnie stosuje się cztery rodzaje sensorów: elektrochemiczne, katalityczne, półprzewodnikowe i InfraRed. Ich wspólną cechą jest to, że reagują na oddziaływanie gazów, a stopień tego oddziaływania jest całkowicie mierzalny. Na tej podstawie można stwierdzić fakt przekroczenia dopuszczalnego stężenia gazu i uzyskać jego konkretną wartość. Dla prawidłowej pracy systemu detekcji gazu bardzo ważny jest właściwy wybór sensorów, odpowiedni do warunków panujących w obiekcie. Należy pamiętać o tym, że sensory zmieniają swoje parametry pomiarowe w czasie i wymagają okresowej kalibracji.
Sensory detektorów posiadają dwa ważne parametry: czułość i selektywność. Im większa czułość, tym niższe stężenie badanego gazu można wykryć. Selektywność natomiast to cecha odpowiadająca za pewność pomiaru - im wyższa, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że sensor zareaguje na inne substancje, mogące powodować podobne procesy jak gaz badany. Ważny jest także krótki czas reakcji oraz stabilność detektora, która wiąże się z odstępem czasowym pomiędzy kolejnymi kalibracjami czujnika (od 6 miesięcy do 2–3 lat).
Na potrzeby sterowania wentylacją garaży optymalnym rozwiązaniem są progowe sensory CO i LPG. Norma PN-EN 50545-1 przewiduje trzy progi alarmowe dla tlenku węgla: alarm I stopnia – 30 ppm (średnia z 15 minut), alarm II stopnia – 60 ppm (średnia z 15 minut) i alarm III stopnia – 150 ppm (średnia z 1 minuty). Wentylacja powinna zostać uruchomiona przy pierwszym progu z wydajnością, która pozwoli skutecznie usunąć zagrożenie. Jeżeli tak się nie stało, przy drugim progu należy zwiększyć wydajność wentylacji. Trzeci próg alarmowy informuje o szybkim przyroście stężenia gazu, co oznacza, że wentylacja mechaniczna powinna działać z maksymalną wydajnością. Jest to także ten moment, kiedy wyzwolony zostaje sygnał alarmowy.
Detektory LPG również posiadają trzy progi alarmowe, wyrażone w procentach DGW (dolnej granicy wybuchowości) dla propan-butanu: alarm 1 – 10% DGW, alarm 2 – 20% DGW, alarm 3 – 30% DGW. Zwykle przy stężeniu wynoszącym 5–30% dolnej granicy wybuchowości, detektor powoduje uruchomienie wentylacji i sygnałów alarmowych.
Kolejnym elementem systemu detekcji gazów są moduły sterujące. Do ich zadań należy zarówno zasilanie podłączonych detektorów, jak również odbiór, analiza i przechowywanie informacji przesyłanych przez detektory oraz sterowanie urządzeniami wykonawczymi. Moduły sygnalizują optycznie i akustycznie stany alarmowe. W przypadku systemów o większej ilości detektorów, moduły można łączyć w zespoły i tym samym budować zaawansowane sieci zabezpieczeń. W zależności od parametrów systemu stosuje się moduły analogowe bądź cyfrowe. Moduły cyfrowe wykorzystuje się najczęściej w skomplikowanych systemach detekcji, umożliwiających wizualizację stanów alarmowych i awaryjnych, sterowanie urządzeniami wykonawczymi oraz archiwizację zarejestrowanych zdarzeń w pamięci modułu i komputera. Niektóre z tych urządzeń mogą być dodatkowo przystosowane do współpracy z systemami Smart Home lub BMS.
Ze względu na to, że najważniejszą cechą systemu detekcji gazów powinna być niezawodność, inwestorzy często decydują się na eliminację zbędnych elementów, takich jak moduły pośredniczące w przekazywaniu sygnału z czujek do wentylatora. W takiej sytuacji funkcję sterującą przejmują autonomiczne detektory - posiadają one wbudowane wyjścia przekaźnikowe bezpośrednio sterujące pracą wentylatorów wyciągowych. Przykładami takich urządzeń są: detektor tlenku węgla WG-22.EG i detektor LPG WG-15.EG firmy Gazex.
Ważnym elementem systemu są urządzenia wykonawcze - za ich pośrednictwem, przypadku wykrycia zagrożenia, system podejmuje akcję. Pierwszym oczywistym wyborem jest ogłoszenie alarmu – służą do tego sygnalizatory optyczne, akustyczne i optyczno-akustyczne sterowane wyjściami napięciowymi modułów alarmowych. Do wyboru jest kilka rodzajów sygnalizatorów – od prostej syreny po tablice ostrzegawcze do akustycznej i wizualnej prezentacji stanu alarmu.
Tablice ostrzegawcze są idealnym uzupełnieniem systemu detekcji gazu. Umieszczone na nich napisy informują użytkowników garażu o potencjalnym zagrożeniu, związanym z nadmiernym stężeniem CO i LPG, bez wywoływania szkodliwej paniki. Umieszcza się je w hali garażowej wzdłuż alejek, po których poruszają się samochody. Dodatkowo tablice z napisem „Nie wchodzić, nadmiar spalin” montowane są przed wejściami do garaży, od strony klatek schodowych lub przedsionków wind, a tablice z napisem „Nie wjeżdżać, nadmiar spalin” montowane są przed wjazdem do garaży podziemnych. Załączają się po przekroczeniu drugiego progu alarmowego i mogą być wyposażone w syrenę o głośności 65 dB, która dodatkowo zwraca uwagę. Stężenia gazów, przy których podświetlane są tablice, nie powodują bezpośredniego zagrożenia dla zdrowia osób, które przebywają w garażu przez krótki okres czasu, jaki wymaga zaparkowanie samochodu.
Aby system prawidłowo spełniał swoje zadanie, musi swoim działaniem objąć całą powierzchnię garażu. Liczba detektorów zależy przede wszystkim od jej wielkości - zazwyczaj przyjmuje się, że obszar skutecznego działania jednego urządzenia to okrąg o promieniu 8 m. Dlatego też rozmieszczenie poszczególnych urządzeń na słupach konstrukcji nośnej, oznacza, że jeden detektor jest w stanie wykryć tlenek węgla na powierzchni ok. 200 mkw. Z kolei instalacja czujek na ścianie powoduje, że obszar detekcji ograniczy się do ok. 100 mkw. Jeśli w konstrukcji garażu występują przegrody lub inne przeszkody, utrudniające przepływ powietrza, należy przyjąć mniejszy obszar skutecznego pokrycia.
Równie istotną kwestią jest wysokość montażu detektorów, związana z właściwościami chemicznymi gazów, które mają wykrywać. Gęstość tlenku węgla zbliżona jest do gęstości powietrza, więc po wychłodzeniu spalin, oba gazy szybko się ze sobą mieszają. Przyjmuje się zatem że stężenie CO jest jednakowe w całej objętości otaczającego powietrza. Z tego względu zaleca się, aby montować detektory CO na wysokości ok. 1,8 m nad poziomem posadzki. Umieszczanie urządzeń tuż pod stropem naraża je na bezpośredni kontakt z gorącymi spalinami i może spowodować uszkodzenie sensora.
LPG jest gazem ok. dwa razy cięższym od powietrza (w zależności od składu mieszanki). W przypadku rozszczelnienia samochodowej instalacji gazowej będzie zalegać przy podłodze i może doprowadzić do powstania mieszaniny wybuchowej gazu z otaczającym powietrzem. Detektory LPG montuje się zatem nisko – dolna krawędź detektora powinna się znajdować nie wyżej niż 0,2-0,3 m nad poziomem posadzki (w zależności od zaleceń producenta). Najczęściej spotyka się rozwiązanie polegające na montażu detektorów CO i LPG na tym samym słupie, przy czym detektor LPG zasilany jest bezpośrednio z zamontowanego wyżej detektora CO. Czujki LPG należy dodatkowo zabezpieczyć specjalnymi osłonami rurowymi ponieważ, ze względu na wysokość montażu, narażone są one na uszkodzenia mechaniczne.
W przypadku dużych obiektów system detekcji gazów można podzielić na strefy. Każda z nich obsługiwana jest przez osobny wentylator lub grupę wentylatorów wyciągowych. Konieczność przewietrzania konkretnego, ograniczonego obszaru garażu, a nie całej jego powierzchni, znacząco zmniejsza koszty eksploatacyjne związane ze zużyciem energii elektrycznej.
Niezawodność systemu detekcji gazów uzależniona jest od właściwej eksploatacji, konserwacji i regularnego kontrolowania stanu urządzeń, które go tworzą.
Sensor czujki gazu to niezwykle ważny element, który do prawidłowej pracy wymaga kalibracji w ustalonych przez producenta odstępach czasu. W większości detektorów garażowych montowane są sensory półprzewodnikowe. Charakteryzują się one dużą żywotnością (ok. 10 lat), ale z upływem czasu zwiększa się ich czułość i zaczynają reagować na coraz niższe stężenia gazów. Dlatego przed upływem 3 lat od rozpoczęcia użytkowania wymagają przeprowadzenia kalibracji - w przeciwnym razie zaczną generować fałszywe alarmy, co z kolei doprowadzi do zwiększenia zużycia energii elektrycznej, wykorzystanej do pracy wentylatorów. O zbliżającym się terminie kalibracji informuje migająca dioda na obudowie detektora. Większość detektorów wyposażona jest w demontowalny moduł sensora, dzięki czemu proces kalibracji ogranicza się do wymiany modułu i trwa zaledwie kilka minut. Nie ma potrzeby demontażu urządzenia i wysyłania go producentowi w celu przeprowadzenia kalibracji.
Kontrole działania systemów detekcji gazów należy przeprowadzać zgodnie z zaleceniami producenta urządzeń, zawartymi w instrukcji obsługi – zwykle nie rzadziej niż raz w roku. Kontrola polega na poddaniu detektora działaniu konkretnego gazu i sprawdzeniu odpowiedzi systemu. Testuje się również uruchomienie alarmu 1, 2 i 3, załączenie tablic ostrzegawczych oraz działanie wentylacji. Tylko regularnie wykonywane czynności serwisowe systemów detekcji gazów gwarantują bezpieczeństwo i komfort użytkowania garaży i parkingów podziemnych.
