Javljalnik dima

Optični detektor dima Apollo

Detektor dima je naprava, ki zaznava prisotnost dima. Največkrat se ga uporablja kot javljalnik požara. V požarno - varnostni sistem povezani detektorji se uporabljajo kot oddajnik signala za prisotnost požara predvsem v poslovnih objektih, medtem ko se posamezne enote uporabljajo v stanovanjih, ki lahko ob prisotnosti dima samostojno oddajajo zvočni in/ali svetlobni signal.

Detektorji dima so navadno zaprti v plastičnem ohišju v obliki diska, premera približno 150 mm in 25 mm višine, vendar je oblika lahko odvisna od proizvajalca in tipa detektorja. Večina detektorjev dima deluje na principu optičnega zaznavanja (fotodioda) ali fizikalnega procesa (ionizacije), medtem ko drugi uporabljajo obe metodi zaznavanja za povečanje občutljivosti. S tem se lahko uporabljajo tudi za zaznavo cigaretnega dima predvsem v prostorih, kjer je kajenje prepovedano in težko obvladljivo (stranišča v šolah). Detektorji dima so napajani preko centralnega požarno-varnostnega sistema, kateri se napaja preko električnega omrežja z lastnim rezervnim napajanjem. Samostojni detektorji, pa so navadno napajani samo z eno baterijo.

Zgodovina

Prvi požarni detektor je bil patentiran ob koncu 19. stoletja. Zasluga za to napravo gre ameriškemu fiziku in matematiku Francisu Robbinsu Uptonu, ki je v sodelovanju s Fernandom J. Dibblejem izumil prenosni požarni detektor. Ta je kot senzor temperature uporabljal nastavljivo vzmet, izdelano iz dveh različnih kovin, ki je ob dovolj visoki temperaturi prek vzvodov in kontaktov sklenila električni krog ter vključila zvonec, napajan iz baterije v podnožju.

Štiri desetletja kasneje je švicarski fizik Walter Jaeger želel izdelati senzor za odkrivanje prisotnosti strupenih plinov. Pričakoval je, da se bo plin ob vstopu v senzor vezal z ioniziranimi molekulami zraka in s tem spremenil napetost na senzorju. Majhne koncentracije plina na napetost niso imele nikakršnega vpliva, a je Jaeger presenečeno ugotovil, da je senzor reagiral na cigaretni dim. Njegov poizkus je bil velik napredek pri razvoju dimnega detektorja.

Šele z napredkom na področju elektronike in jedrske fizike so taki senzorji postali dostopni širšemu krogu uporabnikov, vendar še vseeno zunaj dosega večine gospodinjstev.

Šele leta 1965 sta Duane D. Pearsall in Stanley Bennett Peterson izdelala cenovno dostopen detektor dima z možnostjo preproste zamenjave izrabljenih baterij. Prvi komercialno zanimivi požarni detektorji so prišli na trg leta 1969.

Vrste detektorjev dima

Optični detektor dima
1: optična komora
2: pokrov
3: ohišje
4: fotodioda (detektor)
5: Infrardeča dioda LED (oddajnik)

Pogled v notranjost optičnega detektorja dima.

Notranjost klasičnega ionskega detektorja dima. Črna okrogla struktura na desni je ionizacijska komora. Okrogla struktura v zgornjem levem kotu je piezoelektrično brenčalo, ki proizvaja zvok alarma.

Vsebnik americija 241 v ionskem detektorju dima

Optični

Optični detektor dima je v bistvu svetlobni senzor. Kot detektor dima vsebuje izvor svetlobe (žarnico ali infrardečo diodo LED), leče za zbiranje svetlobe v žarek in fotodiodo ali podoben fotoelektrični senzor pod kotom žarka kot detektor svetlobe. V odsotnosti dima svetlobni žarek potuje nad fotodiodo v ravni liniji. Ko dim vstopi v optično komoro na pot svetlobnemu žarku pride do pojava sipanja svetlobe. Svetloba se odbija na vse strani in tudi proti fotodiodi, katera to svetlobo zazna in sproži alarm.

V velikih prostorih, kot so razne dvorane ali avditoriji je pod stropom na eni steni nameščena enota, ki oddaja žarek, na drugi steni pa enota, ki žarek zajema, ali pa ga odbija nazaj v enoto kot ogledalo. Ko žarek postane manj viden za »oko« senzorja, se pošlje signal za alarm.

Ionski

Ionski tip detektorja je načeloma ceneje izdelati, kot fotoelektričnega, kljub temu pa je zapostavljen zaradi večje nagnjenosti k lažnim alarmom. Lahko zazna delce dima, nevidne prostemu očesu. Vsebuje približno 37 kBq ali 1 µCi radioaktivnega elementa americij 241 (²⁴¹Am), ki ustreza približno 0.3 µg izotopa. Sevanje potuje skozi ionizacijsko komoro, zračni prostor med dvema elektrodama, in dovoljuje prehod majhnemu konstantnemu električnemu toku med elektrodama. Ko v komoro zaidejo delci dima, le ti absorbirajo delce alfa in s tem zmanjšajo prevodnost komore, kar elektronika detektorja zazna kot alarm.

Delci alfa, se v detektorjih dima uporabljajo zaradi tega, ker z razliko od beta in gama delcev, njihovo sevanje ne prodira globoko in se ga lahko zaustavi že s plastičnim ohišjem.

Približno 1 % emitirane radioaktivne energije ²⁴¹Am je gama sevanja.

Vzorčenje zraka

Dimni detektor, ki deluje na principu vzorčenja zraka, je sposoben zaznavanja že mikroskopskih delcev dima. To so večinoma aspiratorni detektorji dima, ki delujejo tako, da skozi mrežo na določeni razdalji navrtanih majhnih cevk, nameščenih pod strop nad zaščitnim območjem sesajo zrak. Navrtane luknjice predstavljajo mesta vzorčenja zraka. Vzorec zraka potem potuje mimo občutljive optične naprave, ponavadi laser, nastavljen za zaznavanje izredno majhnih izgorenih delcev. Taki detektorji se lahko uporabljajo za proženje avtomatskih gasilnih sistemov, na primer gašenje s plinom v prostorih z vrednejšimi predmeti, kot so knjižnice, računalniške sobe, itd.

Večina dimnih detektorjev z vzorčenjem zraka je veliko bolj občutljivih kot ostala dva tipa detektorjev. Tak tip detektorja omogoča nastavitev nivojev alarma, kot na primer opozorilo, alarm, požar I.st., požar II.st. Te nastavitve omogočajo zgodnejše opozorilo na razvijajoč se požar, kar dovoljuje ročno intervencijo ali aktivacijo avtomatskega gašenja, preden se požar razvije do neobvladljive stopnje. Tak način pristopa povečuje možnost evakuacije in zmanjša nastalo škodo.

Zaznavanje prisotnosti ogljikovega dioksida in ogljikovega oksida

Nekateri detektorji dima uporabljajo senzorje, ki zaznavajo ogljikov dioksid ali ogljikov oksid, za detekcijo nevarnih in strupenih produktov zgorevanja. Vendar pri nakupu takih detektorjev velja opozorilo, da niso vsi dimni detektorji, za katere oglaševalci navajajo, da vsebujejo take senzorje, sposobni zaznati CO₂ ali CO brez prisotnosti požara.

Razlike

Optični dimni detektorji so pogosto hitrejši v zaznavanju dimnih delcev, ki se pojavljajo v začetni fazi požarov. Ionski dimni detektorji so navadno le malenkostno hitrejši pri zaznavi delcev dima ob razvitem požaru. Samo optični dimni senzorji so priznani kot primerni za zaznavo dimnih delcev med tlenjem in v že razvitem požaru.

Glede na teste, narejene po evropskem standardu EN 54, se lahko ob razvijajočem požaru hitreje zazna povišana vrednost ogljikovega dioksida, kot delce dima.

Primerjava

Stopnja zatemnitve pri tipičnih detektorjih dima
Tip detektorja	Stopnja zatemnitve
Ionski	2.6–5.0 % obs/m
Optični	6.5–13.0 % obs/m
Žarkovni	3 % obs/m
Aspiratorni	0.005–20.5 % obs/m
Laserski	0.06–6.41 % obs/m

Komercialni detektorji dima

Integriran mehanizem za zapiranje na protipožarnih vratih. Znotraj ohišja se nahaja mehanizem za zapiranje vrat, detektor dima ter napajanje.

Komercialni detektorji dima so žično oz. brezžično povezani v požarno - varnostni sistem, lahko pa delujejo tudi kot samostojne enote.

V požarno - varnostni sistem so detektorji lahko povezani zaporedno. V primeru pojava dima se samo sproži alarm, vendar sistem ne določi lokacije požara. To je primerno za manjše objekte, za večje objekte so bolj primerni požarno - varnostni sistemi, v katerih ima vsak detektor svoj naslov in na podlagi tega se ob alarmu lahko določi lokacija požara oz. detektorja, ki je zaznal dim. Istočasno lahko detektorji te vrste določijo količino dima.

Samostojna enota je v bistvu požarni alarm v enem ohišju. Sestavljen je iz detektorja dima, zvočne sirene ter lastnega vira napajanja (baterije). Nekateri modeli takih detektorjev oddajajo tudi svetlobne signale ob alarmu.

Samostojni detektorji dima

Osnovna funkcija samostojnih detektorjev dima je opozarjanje ljudi na ogroženost. Metode alarmiranja vključujejo:

• audio zvoke
  • navadno okoli 3200 Hz, odvisno od zmogljivosti komponente (Na tem področju je bil narejen velik napredek tudi za osebe z motnjami sluha)
  • 85 db na razdalji treh metrov
• govoreči glas ob alarmu
• bliskavica
  • izhod 110 kandel
• taktična stimulacija (tresenje postelje ali blazine)

Nekateri modeli imajo vgrajeno fukcijo za začasni izklop zvoka, ne da bi odstranili baterijo. To pride v poštev, pri detektorjih, ki se uporabljajo v prostorih, kjer so pogosti lažni alarmi (prostori, namenjeni peki, varilnice, itn).

Trenutna tehnologija je zelo učinkovita pri odkrivanju dima in požarov, vendar gluhe in naglušne še vedno skrbi, ali se bodo pravočasno zbudili ob alarmu. Med letoma 2005 in 2007 je bila izvedena raziskava pod sponzorstvom Zvezne agencije za požarno varnost ZDA (NFPA), ki je ugotavljala vzroke za večjo smrtnost v skupini z večjim tveganjem (gluhi, naglušni ter starostniki. Rezultati raziskave so pokazali, da so alarmi nižjih frekvenc (520 Hz) mnogo bolj učinkoviti pri zbujanju iz spanca oseb take skupine z večjim tveganjem. Za gluhe osebe so najbolj primerni brezžični detektorji dima ali ogljikovega dioksida, povezani z mehanizmom za vibriranje na primer vzglavnika na postelji, z bliskavico ali opozorilnim signalom preko telefona.

Baterija

Večina stanovanjskih detektorjev dima uporablja za vir napajanja 9 V baterijo. Ko se ta iztroši, tudi detektor ne opravlja več svoje funkcije. Večina detektorjev dima ima vgrajeno elektroniko za opozarjanje na iztrošene baterije. Kljub temu je v množici detektorjev težko najti tistega s prazno baterijo. Ocenjuje se, da je v stanovanjih po Veliki Britaniji nedelujočih vsaj 30 % detektorjev dima zaradi praznih ali odstranjenih baterij. V novejšem času so sicer prišli na trg tudi detektorji z vgrajenimi litijevimi baterijami, ki lahko delujejo 7 - 10 let, kar pa le zmanjšuje zavednost ljudi po menjavi baterij, saj je cikel menjave neprimerno daljši.

NFPA priporoča lastnikom domov, naj menjajo baterijo na detektorju dima vsaj enkrat letno, ko oddaja signal za izpraznjeno baterijo ali ko ne opravi testiranja. Testiranje naj se izvaja mesečno s pritiskom na testno tipko.

Zanesljivost

V letu 2004 je NIST (Zvezni inštitut za standardizacijo in tehnologijo ZDA) izdal poročilo, ki med drugim opisuje, da detektorji dima, ne glede na to ali so optični ali ionski, neposredno pripomorejo k daljšemu času evakuacije pri večini požarov. Pri požaru, ki gori s plamenom, se od ionskih detektorjev, ki so nekoliko boljši od optičnih, pričakuje 57 do 62 sekund hitrejši odziv. Tako so pri zaznavanju dima ob tlenju snovi hitrejši optični detektorji dima (47 do 53 sekund).

Zvezna agencija za požarno varnost ZDA (NFPA) priporoča menjavo detektorjev dima vsakih 10 let. Detektorji dima postanejo s časom manj zanesljivi zaradi staranja elektronskih komponent.

Redno čiščenje zmanjša možnost lažnih alarmov, ki jih povzroča naložen prah ali mrčes. Zaradi občutljivosti to še posebno velja za optične detektorje dima. Zunanjost in notranjost optičnih in ionskih dimnih detektorjev čistimo s sesalcem. Za preprečevanje lažnih alarmov v kuhinjah in prostorih za peko, je priporočljiva uporaba optičnih ali namenskih detektorjev.

Postavitev detektorja dima

Navodilo v ZDA iz leta 2007, kam montirati detektorje dima. Po en v vsakem nadstropju in vsaki spalnici.

V Združenih državah Amerike večina državnih in lokalnih zakonov določa število in postavitev detektorjev dima na osnovi standarda, objavljenega v 72. členu požarnega kodeksa zvezne agencije za požarno varnost.

Zakoni, ki določajo namestitev detektorjev dima, se med državami zelo razlikujejo. Tisti lastniki stanovanj, ki jih postavitev detektorjev dima zanima, se lahko po pomoč obrnejo na lokalne gasilce ali na gradbenega inšpektorja. Nekatera pravila, ki določajo postavitev detektorjev so zelo dosledna zaradi razvijajočega se sveta. Za primer, v Kanadi in Avstraliji se zahteva, da je delujoči detektor dima montiran v vsakem nadstropju. Kodeks NFPA zahteva detektorje dima v vsakem naseljenem nadstropju in v bližini vsake spalnice. V naseljena nadstropja so vključene tudi kleti s stojno višino.

V novih zgradbah so zahteve seveda večje. Vsi detektorji dima morajo biti direktno priključeni na električno omrežje in imeti morajo rezervno napajanje za primer izpada električnega omrežja. Montirani morajo biti v ali pred vsako spalnico, odvisno od lokalnih zakonov. Nekateri zakoni zahtevajo detektor dima tudi na stopniščih, hodnikih in v garažah.

Nekateri detektorji omogočajo povezavo v mrežo, tako da se v primeru požara oglasijo vsi detektorji hkrati. kar povečuje možnost, da stanovalci alarm tudi slišijo, čeprav so za zaprtimi vrati, ali pa je požar nekaj nadstropij nad ali pod njimi. Po letu 2000, so prišli na trg tudi detektorji, ki omogočajo povezavo v mrežo tudi brezžično z uporabo tehnologij, kot je ZigBee. Taki detektorji so primerni za vgradnjo v že obstoječe objekte, ker odpade izdelava inštalacij po objektu.

Glej tudi

• Tyndallov pojav
• Aktivna požarna zaščita
• Šprinkler

Viri

• HowStuffWorks—ionization-type smoke detectors
• Comparison of smoke detector specifications
• Analogue Addressable Systems Information Overview
• Where there's Smoke there's not always fire - An Inside look at Smoke Detectors
• Types of Smoke Detectors