Wykrywanie pożaru w tunelach

Wykrywanie pożaru a wykrywanie dymu w tunelach

Tunel drogowy to miejsce brudne i często zadymiane przez spaliny niesprawnych samochodów. Unikanie wykrywania dymu w tunelach i powszechność stosowania kabli wykrywających wzrost temperatury jako czujek systemu sygnalizacji pożarowej wydaje się więc naturalne. Zaskakująco dobre rezultaty przynoszą jednak próby zastosowania w tunelach zasysających czujek dymu. Być może w niedalekiej przyszłości będzie to drugie standardowo stosowane rozwiązanie.

W obecnej wersji normy EN54-20 – w rozdziale pierwszym, opisującym zakres stosowania normy – używa się określenia „instalowanych w budynkach”. Norma EN54-20 formalnie nie dotyczy zasysających czujek dymu stosowanych poza budynkami, co nie znaczy, że nie wolno ich tam stosować (jak chcieliby to interpretować niektórzy). Zasysające czujki dymu są stosowane również w pociągach (bardzo często) i tunelach.

Aby uniknąć wątpliwości dotyczących możliwych zastosowań, w nowej, obecnie przygotowywanej wersji normy pojawi się określenie: „in and around buildings and other civil engineering works”, a więc norma będzie dotyczyć praktycznie całego budownictwa lądowego.

Tunel Lincolna w USA

Rys. 1. Tygodniowy zapis tła z tunelu Lincolna uzyskany z pamięci czujki VESDA. Na podstawie takiego zapisu można określić, jak ustawić progi wykrywcze czujki

Najbardziej kompleksowe badania różnych metod wykrywania pożaru w tunelu przeprowadzono z udziałem wielu organizacji i z wykorzystaniem kilku typów czujek w 2008 roku w tunelu Lincolna łączącym Nowy Jork z New Jersey. Jest to podwodny tunel drogowy o długości 2441 m, uruchomiony w 1957 roku. Badania przeprowadzono w jednej z tub o dziennym natężeniu ruchu wynoszącym 22 tysiące samochodów. Trwały 10 miesięcy, obejmując wszystkie pory roku. Badano systemy wizyjne, optyczne czujki płomienia i czujki zasysające VESDA – w sumie pięć różnych systemów. Testy opracowała kanadyjska organizacja rządowa National Research Council of Canada. Pożary testowe miały moc od 1,5 kW do ponad 2 MW. Nie tylko przeprowadzono testy, ale także monitorowano działanie wszystkich systemów w warunkach normalnej eksploatacji, również w czasie mgły, a także podczas … mycia tunelu.

Wnioski dotyczące fałszywych alarmów i awarii

1. Automatyczne wizyjne systemy wykrywania dymu i płomienia nie powinny bazować na istniejącym w tunelu systemie CCTV przeznaczonym do celów bezpieczeństwa. Okazuje się, że oprogramowanie analizujące obrazy pod kątem pożaru nie eliminuje wielu przyczyn fałszywych alarmów, takich jak auto-iris kamer, błyski pomarańczowego światła maszyn i samochodów pracujących w tunelu, odbicia światła słonecznego oraz światła lamp tunelowych i samochodowych od dużych, jasnych i poruszających się płaszczyzn, np. samochodów ciężarowych. Liczba fałszywych alarmów była nieakceptowalna.
2. Kompletne wizyjne systemy wykrywania płomienia, w których wykorzystywane są kamery specjalne, okazały się w pełni odporne na wyżej wymienione zjawiska.
3. Optyczne czujki płomienia dawały niewiele fałszywych alarmów. Były natomiast bardzo wrażliwe na miejsce instalacji i wynikające z niego zabrudzenie, co powodowało sygnalizowanie awarii.
4. Zainstalowane w tubie czujki zasysające VESDA okazały się bardzo odporne na fałszywe alarmy i nie sygnalizowały awarii, natomiast otwory rury zasysającej czujki ulokowanej w głównym wyciągu wentylacyjnym brudziły się bardzo szybko. Takie rozwiązanie nie powinno być stosowane.

Wnioski wypływające z wyników testów pożarowych

Fot. 1. Test pożarowy w tunelu. Duża koncentracja dymu i odległość to utrudnienia dla optycznych czujek płomienia

1. Nie ma metody wykrywczej, która dawałaby 100% skuteczność wykrywania pożaru w różnych warunkach panujących w tunelu i różnych scenariuszach rozwoju pożaru.
2. Systemy wizyjne wykrywania dymu i płomienia miały dobre wyniki wykrywcze.
3. Systemy wizyjne wykrywania samego płomienia oraz optyczne czujki płomienia radziły sobie znacznie gorzej. W pewnych warunkach (duża ilość dymu, przepływ powietrza z dymem w kierunku detektora, zasłanianie pożaru przez samochody, pożar pod samochodem lub w jego wnętrzu) wykrycie w ogóle nie następowało. Uzasadnione są więc wytyczne producentów tego typu sprzętu, aby każdy obszar chronić dwiema czujkami patrzącymi w różnych kierunkach.
4. Czujki zasysające VESDA poradziły sobie niemal w każdym przypadku. Tylko raz zdarzyło się, że czas alarmowania przekroczył nieznacznie czas przewidywany w teście, a więc wynik uznano za negatywny.

Wnioski dotyczące czujek zasysających VESDA

1. Czujki zasysające VESDA najlepiej spełniały postawione wymagania: wykrywanie pożaru, szczególnie w trudnych warunkach (pożar daleko od czujki, silny przepływ powietrza, pożar zasłaniany przez samochody, pożar pod samochodem lub w jego wnętrzu), minimalna liczba fałszywych alarmów oraz minimalna liczba sygnałów awaryjnych.
2. Nie do przecenienia okazała się możliwość wykorzystania czterech progów alarmowania do uruchamiania różnych scenariuszy działania, w tym włączania wentylacji tunelu. Dzięki wyjątkowo dużemu zakresowi pomiarowemu czujek VESDA (3,5 dekady) można utworzyć różne scenariusze reagowania na zjawiska naturalne (mgła, zapylenie) i zagrożenie pożarem.
3. Duża pamięć czujek VESDA (18000 zapisów) okazała się bardzo przydatna do analizy zdarzeń post factum oraz do dopasowania parametrów czujki do tak wymagającego środowiska pracy, jakim okazał się tunel drogowy.
4. Rury zasysające nie przeszkadzają w maszynowym myciu tunelu.

Doświadczenia polskie

Fot. 2. Mycie tunelu. Omijanie czujek punktowych jest kłopotliwe

W Polsce duży zestaw czujek VESDA (22 sztuki) chroni tramwajowy tunel w Poznaniu. Ochrona takiego tunelu jest łatwiejsza niż ochrona tunelu drogowego, ale nie jest to zadanie banalne. Analiza zapisów z pamięci czujek po przeszło rocznej eksploatacji prowadzi do następujących wniosków:

1. Podstawowym czynnikiem powodującym fałszywe alarmy jest mgła. Progi alarmowania wszystkich czujek powinny być ustawione powyżej progu tła określanego przez mgły. Jest to wartość umożliwiająca pewne wykrywanie rzeczywistego zagrożenia (np. prealarm w klasie B, alarm w klasie C). Najważniejsze jest to, że po roku eksploatacji ta wartość jest już znana…
2. Warunki pracy czujek w tubie nie są trudne, a zabrudzenie otworów, rur zasysających oraz filtrów jest zaskakująco małe.
3. Znacznie trudniejsze są warunki pracy czujek chroniących perony. Występują tam silne przepływy powietrza, ponieważ perony są połączone szerokimi schodami z powierzchnią. Te przepływy brudzą rury i filtry. Serwis systemów w tych miejscach powinien być cztery razy częstszy niż serwis w tubie.
4. Nie sprawdziły się katastroficzne opisy, które rok temu można było przeczytać w prasie lokalnej, sugerujące dziesiątki fałszywych alarmów w ciągu dnia. Jak wiadomo, złe wiadomości dobrze się sprzedają.

Podsumowanie

Systemy zasysające mogą konkurować z liniowymi czujkami temperatury w tunelach. W krajach alpejskich powstały już konstrukcje czujek zasysających przeznaczone do takich zastosowań. Xtralis opracował specjalną czujkę zasysającą przeznaczoną do zastosowań w najtrudniejszych warunkach środowiskowych (np. w kopalniach i cukrowniach), w porównaniu z którymi tunel okazał się środowiskiem niemal nie nastręczającym problemów. 

Andrzej Obłój
Dyrektor Techniczny na Europę Centralną i Wschodnią
Xtralis

Dystrybutorem produktów firmy Xtralis w Polsce
jest Vision Polska
ul. Unii Lubelskiej 1, 61-249 Poznań
www.visionpolska.pl

Zabezpieczenia 5/2013