Czujka dymu - ciekawsza, niż myślisz

Wiadomość z dnia: 23-01-2024

Kilka słów wstępu

Państwowa Straż Pożarna w roku 2021 odnotowała niespełna 39 tysięcy pożarów budynków, z czego ponad 85% stanowiły obiekty mieszkalne. Statystyka ta nie napawa optymizmem, dlatego tak ważne jest uświadamianie faktu, że możemy te liczby minimalizować, a przede wszystkim redukować straty, które są następstwem pożarów. To, co od razu przychodzi nam do głowy - i słusznie - to czujki dymu. Pozwalają one straży pożarnej odpowiednio szybko zareagować, a następnie opanować zagrożenie, zanim dojdzie do eskalacji. Temat wraca szczególnie w sezonie grzewczym. W tym okresie ryzyko wystąpienia pożarów wzrasta wielokrotnie, co wystawia nasze domy oraz nas samych na ogromne niebezpieczeństwo.

Natomiast wadliwe instalacje elektryczne, urządzenia lub wyładowania atmosferyczne to również zagrożenia pożarowe, które występują cały rok, dlatego w 100% prawdziwe jest stwierdzenie, że najlepszy moment na zakup czujki dymu jest teraz.

To przydatne w każdym gospodarstwie domowym urządzenie działa w sposób oczywisty - sygnalizuje nam fakt pojawienia się dymu w pomieszczeniu. Elektronika jednak nie posiada naturalnego zmysłu węchu, więc jakoś ten dym musi wykrywać. Jak to się dzieje? Ja to działo się kiedyś, a jak teraz? Czy istnieją różne metody wykrywania dymu? Podejmujemy wyzwanie odpowiedzi na te wszystkie pytania.

Czujka czy czujnik?

Zgodnie z branżowymi normami, czujka oznacza gotowe urządzenie, które może działać samodzielnie lub można je zintegrować z całym systemem, np. alarmowym. Czujnik natomiast to konkretny element wewnątrz tego urządzenia, wrażliwy na dany bodziec, jak na przykład pyroelement - czujnik ruchu w czujce ruchu. Tak to wygląda od strony profesjonalnej terminologii, ale na co dzień, często używa się obu słów zamiennie, określając nimi jedno i to samo - gotowy produkt. Mimo wszystko może być to ciekawa informacja dla niewtajemniczonych, a w niektórych przypadkach pozwoli uniknąć nieporozumień. Teraz już wiemy, że gdy w jednej czujce są dwa czujniki, to być może mamy do czynienia z konkretnym urządzeniem, a nie błędem redaktora.

Krótka historia czujników (i czujek!)

Historia detektorów dymu sięga początku XX wieku i jest to droga pełna innowacji i ulepszeń. Pierwsze koncepty powstały ponad 100 lat temu, w tym "Elektryczny Detektor Ciepła" George'a Darby'ego z 1902 roku. W latach 40. XX wieku wprowadzono detektory jonizacyjne (o tym za chwilę), a w latach 60. detektory fotoelektryczne. Lata 70. przyniosły detektory kombinowane, łączące obie technologie. W późnym XX wieku detektory stały się bardziej niezawodne i dostępne, a rozwój przepisów prawnych i standardów bezpieczeństwa przyczynił się do ich powszechnego stosowania. W XXI wieku pojawiły się inteligentne detektory dymu, integrujące się z systemami smart home.

Jak to działa?

Jak widać, historia odkryła dla nas wiele różnych technologii, które wykorzystywane są przy projektowaniu urządzeń. Wiele z nich jest obecnych na rynku do dziś. Najczęściej spotykane rozwiązania to czujki fotoelektryczne, wykorzystujące rozproszenie światła na cząstkach dymu, i czujki jonizacyjne, bazujące na jonizacji powietrza przez promieniowanie. Czujki fotoelektryczne działają poprzez detekcję promieniowania odbitego od cząsteczek dymu, natomiast czujki jonizacyjne reagują na zmianę natężenia prądu spowodowaną przez obecność dymu. Istnieją także modele łączące obie technologie.

Czujki dymu z detekcją optyczną

Okazuje się, że mechanizm działania detektorów optycznych jest naprawdę prosty - i być może dzięki temu skuteczny, bo powszechnie wykorzystywany w najpopularniejszych urządzeniach. W okrągłej obudowie czujnika znajduje się komora ze źródłem światła (najczęściej dioda LED). Drugim istotnym elementem jest fotorezystor. To element światłoczuły - zmienia swój opór elektryczny w zależności od natężenia światła, które na niego pada. Mogłoby się wydawać, że rezystor odbiera sygnał z diody, a gdy na drodze znajdzie się dym, natężenie odbieranego sygnału się zmniejsza. Fakt jest taki, że jest… dosłownie na odwrót! Dioda i fotorezystor nie są połączone ze sobą w linii prostej - umieszczone są w komorze w taki sposób, że w normalnych warunkach światło diody nie dochodzi do odbiornika (rys. 1).

Gdy jednak w komorze znajdzie się dym, jego cząsteczki pełnią funkcję rozpraszającą - światło rozprasza się na nich i dzięki temu może pokonać ten jeden istotny zakręt, który jest konieczny, aby światło dotarło do fotorezystora (rys. 2). Dokładnie takie samo zjawisko zachodzi podczas prowadzenia samochodu po zmroku we mgle. Można wtedy zauważyć, że światło rozprasza się we wszystkich kierunkach, a gdy jest bardzo mocne, jest w stanie nawet lekko nas oślepić. I teraz mamy do czynienia z sytuacją alarmową. Czujka może sama emitować sygnał alarmowy lub wysłać sygnał co całego systemu przeciwpożarowego, gdzie już centrala wykona odpowiednią akcję - zawiadomi straż pożarną i właściciela obiektu. Warto tutaj podkreślić, że czujka dymu może zareagować tak samo na gęstą parę wodną, jaką generują e-papierosy.

rys.1

rys.2

Czujka jonizacyjna izotopowa

Czujki jonizacyjne wykorzystują radioaktywne pierwiastki ciężkie, co zapewnia im wysoką czułość wykrywania dymu pożarowego. Charakteryzują się większą skutecznością i mniejszą liczbą fałszywych alarmów w porównaniu z innymi typami czujek. Mimo to, podobnie jak w przypadku innych czujek dymu, wymagają one regularnych przeglądów zgodnie z przepisami prawa. Nie musimy się też przejmować faktem obecności promieniowania - jego natężenie jest tak małe, że urządzenia są w 100% bezpieczne dla zdrowia.

Konstrukcja czujników jonizacyjnych sprawia, że są odporne na zmienne warunki zewnętrzne. Dochodzi tu do jonizacji powietrza przez cząstki alfa emitowane z promieniotwórczego źródła. Urządzenie składa się z dwóch komór - jednej otwartej na zewnątrz, a drugiej zamkniętej. Zderzenia cząsteczek tlenu i azotu powodują powstawanie jonów, co prowadzi do przepływu ładunków i tworzenia prądu. W przypadku pożaru, dym dostający się do otwartej komory zaburza równowagę prądową, co wykrywane jest przez układ pomiarowy, i w efekcie aktywuje alarm. Istotną rolę gra tu druga, zamknięta komora, która stanowi wzorzec, z którym porównujemy stan komory otwartej na dym. To właśnie zapewnia większą precyzję detekcji i odporność na warunki atmosferyczne.

Jaką czujkę dymu wybrać?

Z czujnikiem optycznym czy jonizacyjnym? Rozwiązania oparte o zjawisko promieniowania są zazwyczaj skuteczniejsze, jeśli chodzi o wykrywanie tego, co niewidoczne, czyli np. produktów spalania innych niż gęsty dym. Czujka optyczna natomiast najszybciej zareaguje się na pojawienie się gęstego dymu - dokładnie tego, który widzi ludzkie oko. Obie technologie są rozwijane na bieżąco, więc być może kiedyś można było śmiało stwierdzić, że czujki jonizacyjne to jedyne naprawdę profesjonalne rozwiązanie, ale teraz byłoby to nadużyciem. Niektórzy producenci w swoich topowych produktach łączą obie technologie, dodatkowo wzbogacając urządzenie o detekcję trzeciego czynnika - temperatury, która jak wiadomo, podczas pożaru jest wyższa niż zazwyczaj. Takie rozwiązania 3w1 są najlepsze, jeśli zależy nam na największej skuteczności.

To nie wszystko. Na rynku można znaleźć wiele modeli czujników dymu, które na pierwszy rzut oka wyglądają tak samo. Dlatego przy wyborze czujnika dymu należy zwrócić szczególną uwagę na parametry - zarówno pomieszczenia, jak i urządzenia, ponieważ to one zadecydują, czy dany detektor dymu sprawdzi się w Twoim pomieszczeniu:

Temperatura otoczenia - ma znaczenie, kiedy zamierzamy zamontować detektor w miejscach o podwyższonej temperaturze, na przykład w kuchni.
Wilgotność powietrza - tak jak w przypadku temperatury, trzeba zwrócić uwagę na wilgotność panującą w docelowym pomieszczeniu. Na rynku można znaleźć modele przystosowane do podwyższonego poziomu wilgoci.
Rodzaj zasilania - większość czujników posiada gniazdo na baterię, ale można również znaleźć egzemplarze zasilane centralnie.
Natężenie sygnalizacji akustycznej - hala produkcyjna z ciężkimi maszynami, kino itd. to miejsca, w których zaleca się wybrać czujniki z głośniejszym alarmem niż standardowe 80db.

Należy pamiętać, że wybór odpowiedniego sprzętu i jego konfiguracja to jedno. Równie ważne jest prawidłowe umiejscowienie czujek - zawsze warto, a w zasadzie trzeba zapoznać się z zaleceniami producenta lub zlecić odpowiednie rozplanowanie profesjonalistom. Według badań rządu Wielkiej Brytanii (The Home Office collects detailed information on incidents attended by Fire and Rescue Services), przyczyną około połowy przypadków braku reakcji systemu alarmowego był fakt, że dym nie dotarł do czujnika. Widok czujników na samym środku sufitu w pomieszczeniu nie jest przypadkowy, choć do tematu zawsze warto podejść indywidualnie.

Myślmy kompleksowo

My zawsze twierdzimy, że do bezpieczeństwa należy podchodzić, uwzględniając wszelkie możliwe zagrożenia. Czujki dymu to tylko jeden z elementów całości, a planując wyposażyć mieszkanie, dom czy biuro w odpowiednie urządzenia, warto od razu planować cały system. W końcu wiele rozwiązań przeciwpożarowych możemy zintegrować z naszym systemem alarmowym, do którego podłączone są detektory różnego typu. Nie bylibyśmy sobą bez dodania, że zwieńczeniem dobrze przygotowanego systemu alarmowego jest odpowiednio dobrany monitoring wizyjny. Z góry zakładamy, że najważniejsze rzeczy znajdują się w sejfie, któremu niestraszny zarówno pożar, jak i włamywacze.

Kompleksowość górą! A gdy jeszcze wiemy, jak to wszystko tak naprawdę działa, możemy poczuć się jeszcze bezpieczniej. O czujkach dymu wiecie już całkiem sporo.