Levegővezetési rendszerek és a füstérzékelés Air Distribution and Smoke Detection

Átírás

1 Levegővezetési rendszerek és a füstérzékelés Air Distribution and Smoke Detetion SZIKRA Csaba egyetemi adjunktus Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építészmérnöki Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék szikra@egt.bme.u, Abstrat As te ative fire protetion is getting more and more important for old and even for new buildings we ave to inrease te interest on te effet of te meanial ventilation on a fire protetion system. Tere are several unknown questions: Does te smoke and eat defletor elp te sprinkler system to extinguis te fire or tere is a ertain delay on te operation time. Does te meanial ventilation ause ertain delay on te smoke detetion. If yes, is tere any ways to avoid tat? Összefoglaló Aogy az építmények aktív tűzvédelme egyre fontosabbá válik, a figyelem egyre inkább az épületgépészet agyományos rendszereinek és a tűzvédelmi rendszerek együttműködésére elyeződik. Számtalan kérdés vetődik fel a sprinkler rendszerek, a gázzal oltó rendszerek és az aspiráiós érzékelő rendszerek légtenikai rendszerrel való együttműködésével kapsolatban. Az egyik legfontosabb kérdés: vajon a légtenikai rendszer segíti, vagy gátolja a tűz korai felismerését? Kulsszavak Levegővezetési rendszerek, Elárasztásos szellőzés, Dugattyúatáson alapuló szellőzés, Zónaszellőzés, Érintő szellőzés, Nagy érzékenységű füstérzékelés A légvezetési rendszer atása a füst terjedésére A zárt térben keletkezett szilárd, égető anyagok tüzeit időbeli lefolyásuk szerint négy szakaszra tagolatjuk. Az első vagy korai szakaszra az égető anyag lassú felmelegedése jellemző. Ebben a szakaszban számottevő ő, mely a füst terjedését segíti, még nem szabadul fel. Az első szakasz végét, a második szakasz kezdetét már intenzív füstképződés jellemzi, intenzív őfelszabadulás továbbra sins. A armadik szakaszban már elegendő égető anyag füstfejlődés őfejlődés idő ábra. A ő és a füst fejlődése a zárt térben.

2 érte el a gyulladási őmérsékletet, így ezt a szakaszt a kiterjedt égés jellemzi. A negyedik szakaszban már annyi konvektív és sugárzó ő szabadul fel, ogy a térben az égés folyamata felgyorsul, ennek atására a ő felszabadulása még intenzívebbé válik, egy idő múlva elérjük azt a pontot, mikor már a konvektív és sugárzási ő intenzitása oly magas, ogy a tűz fészkétől távolabb eső tárgyak is meggyulladnak. A modern füstérzékelő rendszerek egyik legfontosabb követelménye a tűz kezdeti szakaszában keletkező füst leető legkorábban történő felismerése, a téves riasztások legatékonyabb kizárása. A tüzet már a korai szakaszban kell detektálni, amikor még a őfelszabadulás és az ebből következő intenzív feláramlás nem jellemző. Ezen elveket az ismert rendszerek közül legatékonyabban szolgálja az úgynevezett HSSD (Hig Sensitivity Smoke Detetion), a nagyérzékenységű lézeres részeskeszámláláson alapuló aspiráiós füstérzékelő rendszer. Az érzékelő berendezés egy az épületgépészetben megszokott sőálózaton keresztül mintát vesz a vizsgált térből. A minta végigalad a sőálózaton, elalad a lézernyaláb előtt. A mintában lévő lebegő füstszemséken szóródik a fény, melyet egy optikai LED érzékel. Az optikai LED által generált jelalakból az elektronika különbséget tesz a por és a füst részeskék között. A sőálózat végpontjain találjuk a szívónyílásokat. Az érzékelő furatok elelyezési szabályai jelen tudásunk szerint megegyezik a pontszerű érzékelők elelyezési szabályaival. A sőálózat méretezésének egy adott topológia esetén kettős élja van: a álózat minden pontján azonos mennyiségű minta érkezzen a sőálózatba, illetve a minta a leggyorsabban érkezzen az érzékelő lézersugár nyalábjáoz. 2. ábra. Lézeres részeskeszámláláson alapuló, nagy érzékenységű füstérzékelő. A méretezési élok eléréséez árom beavatkozási leetőségünk van: a topológia szimmetrikussá tétele, a sőálózat átmérőjének, illetve a szívónyílások átmérőjének változtatása. A berendezés, mint a működési elvéből látszik, megfelel a bevezetőben említett kettős követelmény rendszernek. A tűz keletkezésének igen korai szakaszában már képes leet a tűz által generált füstszemsék nagy biztonsággal történő érzékelésére. A minta adott idő alatt érkezik a szívónyílástól az érzékelőig. Az esetek többségében az érzékelési idő szempontjából a legtávolabbi furatot tekintetjük kritikusnak. Egy adott rendszer esetén az érzékelési időt nem sak a sőálózatban utazó minta utazási ideje atározza meg, anem az is, ogy mennyi idő alatt éri el a szívónyílást a füsttel terelt levegő. Mivel a szívónyílás

3 közelében a sebességleépülés igen gyors, gyakorlatilag a szívónyílás nins atással a tér levegővezetésére. Az aspiráiós érzékelés egyik legfontosabb élja teát a leető legkorábbi felismerés. A tűz keletkezésének korai fázisára jellemző a nagyobb és ezért neezebb füstszemse méret, illetve, ogy nins számottevő felajtó erő, mely a füst szemséit a szívónyílás felé ajtja. Így kritikussá válik a levegővezetési rendszer füstöt fel-, illetve lefelé ajtó atása az érzékelési időre. Az alábbi táblázatban négy teljesen különböző elven alapuló levegővezetési rendszer látató. Dugattyúatáson alapuló szellőzés Ezt a szellőzési módot nagy őterelések elszállítására, illetve nagy tisztaságú légterek előállítására asználjuk. Igen intenzív légsere, de alasony impulzuserő jellemzi, az áramlás ajtóereje a diffúzió jellegű erő. Amennyiben az átöblítés iránya vízszintes, és az érzékelő a mennyezeten elyezkedik el, úgy előfordulat, ogy a levegőnél neezebb füstrészeskék vízszintes irányban elagyják az átöblített teret, mielőtt még a diffúziós erő atására elérnék a felsőbb régiókat. Ez az átöblítési mód késlelteti az érzékelési időt. Erre a problémára megoldás leet, a a távozó levegő útjába is aspiráiós szívónyílásokat elyezünk. Mivel a HSSD már igen kis konentráió esetében is képes megbízató módon a füst szemséit detektálni, az érzékelési idő nem sökken számottevően. Legrosszabb eset a vertikális irányú, alsó elvezetés. Ekkor az áramlás diffúziós ereje ellene at a füstszemsék mozgását segítő diffúziós erőnek. Mivel kényszerített áramlásról van szó, az áramlás lefelé ató ereje nagyobb, mint a füstszemsékre ató erő. Főleg idegebb levegő bevezetésének (őterelések Légvezetési rendszer Dugattyúatás Elárasztásos Zóna Érintő Rövid leírása Füstmozgató atása, konentráió eloszlása a magasság függvényében Legfontosabb jellemzői a füst mozgása szempontjából Függőleges vagy vízszintes irányú egyenletes levegőmozgás A felajtóerőn alapuló átszellőzés A tartózkodó tér élzott, elyi szellőztetése A tartózkodó tér közvetlen Alasony impulzussal átöblítése főleg nyáron érkező levegő markánsan elkülönület az mozgatásáért a elyiség átöblítetlen tértől. A két őterelése felel. Ezért zóna közötti atáron a főleg nyáron képtelen a levegőben mozgó levegőnél neezebb részeskék sak diffúziós részeskék felemelésére. erővel közlekednek keresztül. 3. ábra. Különböző levegővezetési rendszerek összevetése. Alasony impulzussal érkező levegő elegendő, ogy a zavaró atásokat kiküszöbölje. A vízszintes átöblítés gátolja a füst függőleges terjedését. Intenzív keveredéses szellőztetés a teljes térben Az általában nagy impulzussal a elyiségbe vezetett levegő primer és szekunder keringést okoz, mely a legegyenletesebb keveredést biztosítja. A levegőnél neezebb füst részeskéket az impulzus erő mozgatja.

4 elszállítása) esetén késlelteti az érzékelési időt. Természetesen a tűz által generált ő keltette felajtóerő, utóbb felajtja a füstöt az érzékelő nyílásig, de ekkor már számottevően késik az érzékelés. Kedvezőbb a elyzet felső elvezetés esetén. Ekkor az áramlás diffúziós ereje segíti a füstszemsék felfelé történő mozgását. Így a átrányok közül már sak az intenzív keveredés lassítja az érzékelést. A dugattyúatáson alapuló szellőzés esetén megállapítató, ogy érzékelés szempontjából ez utóbbi eset a kedvezőbb. Elárasztásos szellőzés Mivel a őfelszabadulás által keltett felajtó erő a levegő mozgás oka, így az elárasztás legnagyobb erénye a különböző őmérsékletű és szennyezettség-szintű levegőrétegek kialakulása. 4. ábra. Elárasztásos levegővezetési rendszer. A rétegződés következménye, ogy a mennyezeten légpárna alakul ki, melyen a viszkozitás különbsége miatt neezebb a keveredés az alsóbb rétegekkel. A függőleges légmozgás lokálisan a őfelszabadulások nagyságától, elyétől és kiterjedésétől függ. A levegő függőleges irányú mozgásának oka a belső őterelés, mely el elegendő a széndioxiddal dúsult levegő elszállítására, azonban alkalmatlan a levegőnél neezebb szennyezőanyag mozgatására. A elyzet tovább romlik nyáron. Ugyan az elárasztásos szellőző rendszer alkalmatlan őterelés elszállítására, ennek ellenére nyáron az érkező levegő általában néány fokkal idegebb, mint a elyiség levegője. A levegővezetés ez esetben teljesen alkalmatlanná válik a levegőnél neezebb lebegő szemsék elszállítására. Tovább lassítja a füstszemsék szívónyílásoz jutását, a különböző őmérsékletű légrétegek, iszen a viszkozitás változása a diffúziós erő ellen at. Összefoglalva elmondató, ogy az elárasztásos levegővezetés jelentősen megnöveleti az érzékelési időt. A keletkező tűz által keltett felajtóerőnek még a kialakult levegőrétegződéssel is meg kell küzdenie, ogy a füst szemséit a szívónyílás közelébe juttassa. Zónaszellőzés A zóna vagy elyi szellőztetés egyik legfontosabb erénye, ogy sak a tartózkodó teret látja el friss levegővel. Ez a szellőző rendszer sok esetben asonlít az elárasztásos rendszerre, iszen a tér összességét tekintve viszonylag alasony impulzussal érkezik a friss levegő. A tartózkodó téren kívül gyakran alakul ki pangó terület, melynek magasabb a szennyezőanyag

5 tartalma, őmérséklete. A tartózkodó térben keletkezett füst keveredése szintén neezebben valósulat meg, iszen a levegőnél neezebb füstszemsét sak a felajtóerő és a diffúzió segíti. Levegő elvezetők Székek alatti befúvók Szellőztett tér 5. ábra. Színázterem levegővezetési rendszere. Azokban a elyi levegővezetési rendszerekben, melyek kis őterelés elszállításával működnek, a füst terjedése jobban asonlít a szellőzés mentes terek füstterjedésére. Ez esetben a tűz legkorábbi szakaszában a diffúzió a fő mozgatóerő. A elyi levegővezetési rendszerek ekkor nem gátolják, de nem is segítik a füst terjedését. Érintő szellőzés Az érintő vagy keveredéses szellőzés jellemvonása a nagy impulzussal a elyiségbe érkező levegő, mely elsődleges és másodlagos keveredési zónákat oz létre. Az intenzív légmozgás a levegőnél neezebb füstszemséket is képes szállítani. Ez a levegővezetési mód okozza a legegyenletesebb konentráió eloszlást a magasság függvényében. Ami a légtenikai szempontok szerint káros, az a füst detektálása szempontjából előnyössé vált, iszen a HSSD, a nagy ígítás ellenére, már igen kis konentráiót képes érzékelni. Ha a különböző bevezetési és elvezetési módokat végigtekintjük, a füst érzékelése szempontjából az alsó levegő bevezetés és a felső levegő elvezetés a legelőnyösebb. Felasznált irodalom [1] Howard Goodfellow, Esko Tati : Industrial ventilation design guide book; 2001