A különböző anyagok az égés során eltérő minőségű és mennyiségű égésterméket bocsátanak ki, jellemzően füstöt és különböző gázokat. Az égés hőfelszabadulással jár, amelyet lángoló égés esetén fényhatás is kísér. A tűzérzékelők – működési elvüktől függően – ezek közül egyes tűzjellemzőkre érzékenyebbek, másokra kevésbé. A tűztervezők feladata, hogy a védendő területet minél pontosabban felmérjék (várható tűzfajták, környezeti hatások), és ehhez megfelelő érzékelőket alkalmazzanak. A tűzérzékelő gyártók már évtizedekkel ezelőtt felismerték, hogy különböző típusú érzékelőket egybeépítve hatékonyabban lehet detektálni a tüzet és a fejlesztések eredményeként kb. 2002-től már nagyobb mennyiségben jelentek meg a kombinált érzékelők a tűzjelző rendszerek piacán.
Az első kombinált érzékelők a különböző típusú tűzérzékelő elemek közötti VAGY kapcsolaton alapultak, vagyis ha a többelemű érzékelő bármelyik eleme tűzre utaló jelet észlelt, az riasztást váltott ki. Ez gyorsította a tűzérzékelést, de a téves riasztások számát nem csökkentette. Igazán a mikroprocesszorok elterjedése tette lehetővé a multiszenzorok jelentősebb továbbfejlesztését. A fejlesztés során az érzékelő elemek helyigényét is kisebbre kellett szorítani, vagyis optimalizálni a közös ház méretét, valamint az áramfelvétel minimalizálása is fontos feladat volt.
A multiszenzorokba beépített mikroprocesszorok összetett feladatokat is elvégeznek a beérkező adatokkal és a működés módja már nem csak egyszerű VAGY kapcsolaton alapul. A tűzérzékelő megfelelő algoritmus segítségével elemzi a jelek térbeli megoszlását és dinamikáját, valamint az időbeli változását. Az egy burkolaton belüli különböző típusú érzékelő elemek érzékelési paramétereinek egymással való összehasonlítása révén kiszűrhető, ha nem valódi tűz indikálta a jelzéseket. Az érzékelő kellően gyakori mintavételezéssel működik és annak érdekében, hogy a tűzközponttal történő adatforgalom minél kisebb legyen, a központ felé már csak a kiértékelés eredményét küldi el. A kiértékelő algoritmusok változtathatóak, sőt a vezérlés automatikus önszabályozásra is képes a környezeti hatások, illetve az érzékelő állapotváltozásának (pl. szennyeződés) követése érdekében.
Két, három sőt négy érzékelőelem integrálásával létrejöttek a multiszenzorok, amelyek érzékelési spektruma lefedi az érzékelhető tűzjellemzők optimális tartományát, és amelyekkel a téves riasztásokat sikerült minimálisra csökkenteni. Ezzel át is alakult az érzékelők tűzvédelmi szerepe: már nem tűzjellemző érzékelésről beszélünk, hanem valódi tűzérzékelésről.
A piacon a többszenzoros tűzérzékelők túlnyomó része az optikai- és a hőérzékelés kombinációja, de ma már a három- vagy akár négyféle érzékelési technológiát egyesítő érzékelők is egyre népszerűbbek. A multiszenzorok nagyobb térnyerését ugyanakkor gátolja a (néha jelentősen) magasabb ár. Nem nehéz belátni, hogy ha egy burkolaton belül többféle tűzérzékelőt helyezünk el, akkor az drágább, mint az egyszenzoros érzékelő.
Nézzük részletesebben a kombinált érzékelőket.
Duálszenzoros tűzérzékelő
Az egyik legrégebbi, több évtizede alkalmazott duálszenzor jellegű érzékelő a hőérzékelővel kombinált hősebesség érzékelő. Mivel ennél az eszköznél tulajdonképpen ugyanannak a tűzjellemzőnek – a hőhatásnak – a különböző paramétereit általában ugyanaz az érzékelő elem (elsősorban termisztor) érzékeli, ezért nem igazán tekinthető valódi multiszenzornak.
Kombinált optikai- és hőérzékelő
Jelenleg a legelterjedtebb kombinált tűzvédelmi érzékelő a pontszerű optikai füstérzékelő hőérzékelővel (vagy hő- és hősebesség érzékelővel) kiegészített változata. Mindkét érzékelő jellemzőit részletesen is ismertettük. Azt mindenképpen érdemes tudni az optikai füstérzékelő működéséről, hogy a legkisebb méretű füstszemcsékre (az ún. láthatatlan füstre) csak kevéssé érzékeny, optimális érzékelési tartománya a közepes, illetve a nagyobb méretű (0,1-10 µm) szemcsékből álló füst. Viszonylag jól tűri a huzatos helyeket, de a magas páratartalom és hőmérséklet, valamint a poros, korrozív környezet rontja a hatásfokát.
A hő- és hősebesség érzékelő a hőmérséklet emelkedésére reagál, illetve a hőmérséklet növekedés sebességére. Remekül kiegészíti az optikai füstérzékelőt működési környezet tekintetében, mert megbízhatóan érzékel ott, ahol nagy a páratartalom, magas a hőmérséklet, poros, füstös a beltéri levegő.
A két érzékelő kombinációja némileg leegyszerűsítve úgy működik, hogy ha a füstérzékelő és hőérzékelő egyaránt jelez, akkor a riasztás gyorsabban bekövetkezik; ha csupán az egyik tűzjellemző változását, vagyis csak a füstöt vagy csak a hőmérséklet emelkedését érzékeli, akkor lassabban kerül riasztási állapotba.
Háromszenzoros tűzérzékelők
Optikai, hő- és gázérzékelő
Minden tűzben szabadul fel több-kevesebb gáz, melyek közül zárt helyen a szénmonoxid (CO) és a széndioxid (CO2) képződése a legnagyobb mértékű. Emellett szénhidrogének, nitrogén-oxidok és egyéb gázok is keletkeznek, de csak kisebb mennyiségben. A tűzvédelemben leggyakrabban szénmonoxidot kell észlelni és mérni. A CO gáz jellemzően a tűz korai szakaszában, a tökéletlen égés során, valamint a füstölgő, parázsló tüzeknél keletkezik. A szénmonoxid a levegővel közel azonos fajsúlyú, azzal jól keveredik, különösen a tűz kezdeti fázisában, amikor a keletkező égéstermékek felhajtó hatása még nem érvényesül.
Mivel alapvető cél a tűz minél korábbi észlelése, a kombinált optikai- és hőérzékelőkbe gyakran építenek CO érzékelőt, ezzel növelve a tűzérzékelés megbízhatóságát és csökkentve az érzékeléshez szükséges időt. A CO érzékelővel kiegészített eszközök elhelyezési és felszerelési szabályai nem különböznek más pontszerű füstérzékelőkétől, ezért a telepítésük egyszerű.
A gázérzékelővel kiegészített multiszenzor algoritmusai a tűzre jellemző jelek térbeli és időbeli dinamikáját vizsgálják. A riasztás generálása az alábbi tényezők függvénye:
– a jelszint emelkedése gyors-e,
– a jelszint állandó-e vagy csökken,
– a hőmérséklet emelkedik-e,
– a CO koncentráció emelkedik-e.
A téves és a valódi riasztás jellemzője egyaránt lehet a jelszint hirtelen emelkedése, de amíg ez a téves jelzésnél csökkenni fog, a valódi riasztásnál állandó vagy növekvő marad. Az időbeli változások értékelése lehetővé teszi, hogy a riasztáshoz rendelt küszöbérték átmenetileg megemelkedjen (és a riasztás ne lépjen életbe), amíg kiderül, hogy a jelszint tovább nő, ami valódi tűzre utal, vagy csökkenni kezd.
Ábrák
Probléma azért itt is akad: a napjainkban alkalmazott elektrokémiai cellás CO érzékelő átlagos élettartama mindössze 5-7 év, szemben az optikai- és a hőérzékelő szenzorral, amelyek karbantartás mellett sokkal hosszabb ideig nyújtanak megbízható érzékelést. Az egybeépített érzékelő élettartama viszont egyenlő lesz a CO jelzőével, tehát kevésbé gazdaságos az alkalmazása.
Optikai-, hő- és lángérzékelő
A gyorsan induló, lánggal égő tüzek esetén rendkívül (mondhatni: égetően) fontos a korai észlelés. Ezekre a tüzekre jellemző az aprószemcsés füstképződés, amelyet nem könnyű téves érzékelés nélkül időben felismerni. Az optikai füstérzékelő, a hő- és hősebesség érzékelő és az infravörös (IR) lángérzékelő egybeépítésével létrejött kombinált érzékelő egyidejűleg vizsgálja a jelzéseket, folyamatosan igazítja az érzékelés küszöbértékeit és szükség esetén csökkenti vagy növeli a jelerősítést. A környezeti hatások függvényében a mintavételezési időtartam és a késleltetési idő is állítható.
Ez a tűzérzékelő típus is alapvetően optikai füstérzékelő; a hőérzékelő termisztorok és az IR tartományban működő lángérzékelő az érzékelés megbízhatóságának növelésére szolgál.
Négyszenzoros tűzérzékelők
A négyszenzoros tűzérzékelő az optikai-, hő- és CO érzékelő infravörös tartományban működő lángérzékelővel történő kiegészítésével jött létre.
Az eszköz IR lángérzékelője nem csak az önálló lángérzékelőknél alkalmazott infravörös spektrumban érzékel. Ezeknek az önálló – és magas árfekvésű – lángérzékelőknek az IR érzékelési tartománya ugyanis a földfelszínre jutó kozmikus sugárzás infravörös spektrumának minimumhelyeire van korlátozva. A négyérzékelős multiszenzor jelfeldolgozó algoritmusa a lángérzékelő jelének időbeli alakulása függvényében képes megkülönböztetni a valós tűzre és például a hegesztésre jellemző jelalakot, valamint ez alapján változtatni a tűzérzékelő érzékenységét.
Alkalmazása javasolt:
- ha más típusú tűzérzékelő a várhatóan magas téves jelzési arány miatt nem jöhet szóba;
- amikor a körülmények változása nem tervezhető előre;
- széles spektrumú, alacsony reakcióidejű tűzjelzésre van szükség;
- zavaró környezeti hatások esetén;
- várhatóan lángfázissal induló tüzek esetén.
Minden jog fenntartva. Copyright © Oktel Kft. 1998-2018