DETEKCIJA POARAPripremio: Nedad Hadiefendi, dipl. ing. el. Beograd, novembar 2006.

Sadraj 1. Znaaj instaliranja sistema za zatitu od poara 2. Detektori poara 2.1. Detektori dima 2.1.1. Jonizacioni detektor dima - princip rada i osnovne osobine 2.1.2. Optiki detektori dima 2.2. Detektori toplote 2.3. Detektori plamena 2.4. Linijski detektori poara 2.4.1. Detektori sa svetlosnim snopom 2.4.2. Linijski detektori toplote 2.4.3. Savremena reenja detektora poara 2.4.4. Runi javljai poara 3. Neke uporedne osobine konvencionalnih detektora 3.1. Jonizacioni detektori dima 3.2. Optiki detektor dima 3.3. Termiki detektor - detektor toplote 3.4. Detektori plamena 3.5. Linijski detektori dima sa svetlosnim snopom 4. Pravila postavljanja detektora i izbora tienog podruja 4.1. Raspored detektora dima i toplote 4.2. Zoniranje detektora poara 5. Vrste sistema za detekciju poara 5.1. Sistemi prve i druge generacije 5.2. Adresibilni sistemi 5.3. Analogno adresihilni sistemi 6. Napajanje sistema za dojavu poara elektrinom energijom

1. ZNAAJ INSTALIRANJA SISTEMA ZA ZATITU OD POARAPitanje koje se namee i koje je neophodno razjasniti je pitanje namene sistema za detekciju poara. Ponekad kod korisnika postoji ideja da e ugradnja sistema za detekciju spreiti nastanak poara. Naravno da je broj poara u objektima koji imaju sistem za detekciju statistiki jednak kao i u objektima koji takav sistem nemaju. Sistem za ranu detekciju poara ne poseduje mogunosti da sprei nastanak bilo kog poetnog poara. Meutim, faza poara u kojoj se on uoi i vreme za koje reakcija otpone generalno su bitno nii u objektima koji su zatieni sistemom detekcije u odnosu na one koji sistem ne poseduju i to rezultira proseno mnogo niim nivoom teta, ali i spaenim ljudskim ivotima. ta se podrazumeva pod pojmom poar? Jedan od moguih odgovora je da je poar sloen kompleks hemijskih reakcija, transporta mase i energije koji se deava u veoma razliitim realnim uslovima. Ovi uslovi su koliina, vrsta, toplotna mo svih materijala koji uestvuju u poaru, njihov oblik, agregatno stanje i prostorni raspored, koliina raspoloivog kiseonika i mogunosti da on stupi u reakciju sa gorivim materijalima, energija kojom je paljenje inicirano, uslovi okruenja itd. Svi ovi uslovi su, ili mogu biti, jo pored toga i veoma promenljivi u toku samog poara. On je jedan dinamiki proces koji bi se mogao opisati u vektorskom sistemu sa velikim brojem dimenzija, ali za iji taan matematiki model, pa prema tome tanu prognozu, za sada, ne raspolaemo dovoljnim matematikim aparatom. Praktino se moe rei da je svaki poar pojava koja se teko moe naknadno reprodukovati, osim u sasvim pojednostavljenim laboratorijskim uslovima. Ipak se ine pokuaji, koji imaju odreene primene u konkretnim situacijama, da se poar opie na jednostavan, ali racionalan nain. Poznati su pokuaji modelovanja poara koji su dali ograniene rezultate, koji se mogu primeniti samo na odreene situacije i sa ogranienom tanou. Modelovanje poara ima za cilj da prognozira, odnosno opie ,,scenario" potencijalnog poara u pojedinom prostoru, objektu ili kompleksu radi predvianja optimalne zatite od njegovih posledica. Poari se dele na dve osnovne faze: prva nastaje pri inicijalnom paljenju i predstavlja period dok plamen ne obuhvati sav posmatrani prostor (tzv. taka flashovera), a druga faza traje do prestanka poara ali obuhvata i fazu hlaenja. Duina pojedinih faza, kao i ukupno vreme poara opet su veoma razliiti za svaku konkretnu situaciju. Nekad prva faza uglavnom predstavlja dui period, a druga krai, ali to u pojedinim situacijama moe biti i obrnuto. Matematike metode koje se koriste za opisivanje poara mogu se podeliti na integralne i diferencijalne. Kod diferencijalnih metoda primenjuju se zakoni dinamike neprekidnih sredina, zakoni provoenja toplote, zraenja, itd. Jednaine koje se dobiju opisuju, sa veom ili manjom tanocu, varijacije sastava, temperature i drugih karakteristika pojedinih taaka gasne sredine u vremenu. Sistemi jednaina ovih promena veoma su sloeni i mogu se reavati samo numerikim metodama uz primenu raunara i uz ogranienja koja unosi nesavrenost dobijenih jednaina, neophodnost zanemarenja pojedinih parametara itd. Ipak, ove metode su nam omoguile prouavanje temperaturnih polja, polja brzine, koncentracije gasnih smea i odreivanje optimalnih poloaja detektora poara. Za integralne metode koriste se jednaine odranja energije i mase za temepraturu, pritisak, gustinu itd. Koriste se pojmovi srednjih temperatura i koncentracija za pojedine delove prostora -zone na koji se prostor radi analize podeli. Kao rezultat dobijaju se srednje temperature prostora za zonu, temperature obloga prostorije i slojeva konstrukcije, kao i srednje koncentracije gasova. Ovakve metode mogu se koristiti za izraunavanje vremena odziva detektora.

a. Izgled stabla poara kod ravnih plafona

b. Izgled stabla poara kod kosih plafona Slika 1. Stratifikacija stabla poara poarne kupe Sa aspekta sistema za detekciju poara od interesa je prva faza, i to pre svega njen najraniji deo - poetni poar. U toj fazi posle inicijalnog paljenja u zatvorenoj prostoriji dolazi najee, ali ne i obavezno, do laganog poetnog razvoja praenog znaajnom emisijom dima uz u poetku neznatan porast temperature. Kako je ve reeno, od interesa je da se poar detektuje u ovoj fazi, jer samo tada detekcija ima smisla. Poari se manifestuju veim ili manjim razvojem toplote, odnosno veim ili manjim porastom temperature, pojavom dima i zraenjem. Ovo su osnovni fenomeni poara, ili bar oni koji u naoj svesti unapred karakteriu poar. Postoje i druge promene u ambijentu pod delovanjem poara, kao sto je promena koncentracije kiseonika uz poveanje koncentracije nekih drugih gasova kao to su CO ili CO2, promena vlanosti vazduha itd. Dejstvom potiska topli vazduh zagrejan poarom zajedno sa produktima sagorevanja, gasovima i esticama dima, kree se ka viim takama prostora. Ovo kretanje postoji sve dok postoji razlika temperature toplog vazduha, gasova i dima nastalih u poaru i tempearture okolnog vazduha. Prostor u kome struje topli gasovi i dim ima, u

uslovima relativnog mirovanja vazduha, oblik obrnuto okrenute uske kupe sa vrhom na mestu inicijainog poara. Transport dima i produkata sagorevanja u vertikalnom pravcu pod dejstvom razlike u temperaturi, pa prema tome i u gustini produkata sagorevanja u odnosu na okolni vazduh, naziva se konvekcija. Ova kupa se u odgovarajucoj strunoj literaturi esto naziva stablo poara i mi emo usvojiti ovu terminologiju. Dimna kupa je relativno vrlo uska posebno na visinama koje su od interesa za detekciju poara, odnosno visina prostorije u kojo se poar dogodio. Kad se temperatura dimne kupe - stabla poara izjednai sa temperaturom okolnog vazduha, dolazi do razbijanja stabla i kretanja produkata sagorevanja i dima u horizontalnom smeru, odnosno dolazi do stratifikacije stabla poara. U veini sluajeva stratifikacija se deava na relativno velikim visinama, jer obino tek tada dolazi do izjednaenja temperatura stabla poara i temperature ambijenta. Do stratifikacije stabla poara dolazi i na manjim visinama, delovanjem horizontalne ili kose prepreke, odnosno tavanice prostorije (slika 1a). Ukoliko je prepreka na koji dim nailazi u svom kretanju pod nagibom u odnosu na horizontalu doi e do znaajnog kretanja dima u pravcu vee visine objekta uz veoma malo kretanje ka niim takama (slika 1b). Ako bi izostala startifikacija, takasti detektori dima ili temperature u najveem broju sluaja nee bili obuhvaeni dimnom kupom-stablom poara, te nee dati odziv na poar. To je razlog sto takasti detektori temperature i linijski i takasti detektori dima ne mogu uspeno da se koriste za zatitu otvorenih prostora bez horizontalnih prepreka. Verovatnoa da stablo poara (poarna kupa) obuhvati detektor, bez stratifikacije, veoma je mala, bez obzira na gustinu postavljanja detektora i zato bi postavljanje detektora kod kojih se podraaji koji treba da aktiviraju detektor do njega dovode konvekcijom, na otvorenom prostoru bilo besmisleno. Razlog lei u injenici da je stablo poara usko i njegova povrina poprenog preseka veoma je mala u poreenju sa ukupnom tienom povrinom. Verovatnoa da detektor bude obuhvaen stablom poara u nedostatku stratifikacije, odnosno da detektuje poar, proporcionalna je odnosu povrine poprenog preseka stabla poara na visini gde su detektori postavljeni pomnoenom brojem instaliranih detektora i povrine prostorije. Ovaj odnos, dakle, i verovatnoa detekcije takastim detektorom bez stratifikacije, oigledno, su neprihvatljivo niski. Kada bi se detektor sluajno i naao unutar dimne kupe, produkti sagorevanja strujali bi oko njega velikom brzinom, pod dejstvom potiska, pa se postavlja pitanje da li bi i u kom vremenu dospeli unutar senzorskog elementa i prouzrokovali alarmno stanje. Na slici 1a vidi se da je za detektor koji je postavljen u blizini horizontalne prepreke (plafona) osetljivost na realni poar veoma dobra, jer on ak i kad je udaljen od mesta poara biva obuhvaen produktima sagorevanja koji ulaze u njega, dok je za detektor koji je udaljen od plafona prostorije osetljivost na realni poar veoma ograniena, s obzirom na injenicu da e biti potreban veoma razvijeni poar dok dim koji se stratifikuje kod plafona ne dospe do senzorskog elementa detektora. Slino je sa detektorima toplote koje treba da aktivira topli vazduh koji se u prvoj fazi koncentrie uz plafon prostorije i tek kada se koliina ovog vazduha povea, on dospeva do detektora. To je razlog koji zahteva da se ogranii rastojanje takastog detektora dima ili toplote od plafona. Za zatitu otvorenih prostora uspeno se koriste infracrveni (IC) detektori koji reaguju na infracrveni deo spektra zraenja, i ultraljubiasti (UV) detektori plamena, osetljivi na ultraljubiasti deo istog spektra. Za aktiviranje detektora plamena nije potrebna konvekcija jer se zraenje plamena do detektora prenosi radijacijom, brzinom svetlosti. Stoga poloaj detektora nije ogranien postojanjem plafona niti stratifikacijom stabla poara. Iz tog razloga detektori plamena dae u principu mnogo bri odziv, ali samo za poare koji se u ranoj fazi karakteriu pojavom plamena. Moe se rei da je projektovanje zatite od poara otvorenih prostora bez krova gotovo nezamislivo bez detektora plamena. Jedino za poare sa sporim razvojem bez plamena u poetnim fazama dolazi u obzir primena linijskih detektora toplote - termikih kablova. Kod kosih plafona stratifikacija dima postoji, ali se startifikovani sloj dima konvekcijom kree prema viim takama prostora, dok je kretanje dima ili toplog vazduha, stabla poara, prema niim takama prostorije veoma malo (slika 1b). Dobru osetljivost na realni poar kod kosih plafona dae, dakle, takasti detektori koji su postavljeni na najviim takama prostora. Zato se oni u takvim prostorijama postavljaju tako da je gustina detektora na viim kotama prostora vea, dok se na niim takama prostora broj detektora smanjuje.

2. DETEKTORI POARAPostoji vie naina podele detektora poara koji se javljaju u literaturi, a podele koje nama izgledaju najblie realnosti mogu biti po fenomenu poara na koji su detektori osetljivi, ali i na osnovu granice detekcije. Podela detektora po granicama detekcije klasifikuje ih na takaste koji detektuju odreeni fenomen poara u okolini odreene take, i na linijske, koji detektuju promenu odreenog fenomena u okolini odreene linije koja moe, a i ne mora biti prava. Dakle, oni se na ovaj nain dele na takaste i linijske detektore poara. Takasti detektori poara. Veinu savremenih detektora poara predstavljaju takasti detektori koji reaguju na promenu koncentracije dima, temperature ili zraenja plamena u neposrednoj blizini senzorskog elementa. Ovi efekti do senzorskog elementa mogu biti transportovani konvekcijom kao kod detektora dima i toplote ili elektromagnetnim talasima kao kod detektora plamena. Linijski detektori. Ova vrsta detektora poara reaguje na promenu detektovanog fenomena u okolini odreene detekcione linije. Tipian linijski detektor toplote predstavlja termiki kabl koji reaguje na promene temperature u okolini kabla. Detektori sa svetlosnim zrakom (light beam detektor) predstavljaju u sutini linijski detektor dima koji reaguje na promenu koncentracije dima u okolini svetlosnog snopa infracrvene svetlosti koji se od predajnika emituje prema prijemniku. Detektori poara mogu se podeliti prema fenomenu poara na koji reaguju na sledee osnovne tipove: a. detektore dima, b. detektore toplote, c. detektore plamena, d. detektore ostalih poarnih fenomena, e. kombinovane (multisenzorske) detektore.

2.1

Detektori dima

Detektori dima, namenjeni su otkrivanju dima kao jednog od najprepoznatljivijih fenomena poara. Mada nazvani detektorima dima, svi savremeni detektori ovoga tipa s obzirom na principe na kojima rade predstavljaju, u stvari, detektore aerosola, jer oni detektuju sve rasprene estice aerosole prisutne u vazduhu od kojih je dim samo jedan od moguih. Dim je suspenzija tenih i/ili vrstih estica u gasnoj sredini a nastaje kao proizvod sagorevanja, ali on nije jedini aerosol koji se moe pojaviti u okolini detektora. Ovo je razlog za jedan od najveih nedostataka detektora dima, tj. jedan od najvanijih uzroka lanih alarma, koji su najvei problem savremenih detekcionih sistema. Naime, injenica da je ,,detektor dima" u stvarnosti detektor aerosola od kojih je samo jedan od potencijalnih dim, ukazuje da su detekton ,,dima" osetljivi, vie ili manje i na druge aerosoli; dakle, i na lane alarme uzrokovane emisijom aerosola koji nisu dim, ali za detektore imaju sline manifestacije. Moe se saglasno iskustvu tvrditi da dim uglavnom nije aerosol uniformnog sastava nego predstavlja smeu estica veoma razliitih dimenzija i razliitih boja, dakle, veoma razliitog spektra u svakom konkretnom sluaju. Dim koji nastaje kao posledica gorenja polivinil hlorida uglavnom se sastoji od kapljica hlorovodonine kiseline. estice dima koje nastaju pri sagorevanju celuloznih materijala u znaajnoj meri se sastoje od vode i katrana. Dim nastao sagorevanjem magnezijuma sastavljen je uglavnom od malih estica magnezijum oksida itd. Veliine estica dima kreu se od l nm do l0 m. Dim praktino nikad nije sastavljen od estica jedne vrste ve je spektar dima veoma irok, kako po veliini, tako i po vrsti, a isto tako i po boji. Isto tako postoji znaajna mogunost da

odreeni deo spektra dima bude dominantan, odnosno da za konkretni sluaj dominiraju estice u odreenom rasponu veliina i odreenih boja, ali je u izvesnom broju realnih dimova zastupljen dosta irok deo spektra estica. Dominacija dela spektra uslovljava da se dim naziva vidljivim ili nevidljivim, svetlim" ili tamnim a ove osobine najveeg dela estica od ogromnog su znaaja za pouzdanost i brzinu detekcije dima, odnosno poara. Pod vidljivim esticama podrazumevaju se one koje su optiki aktivne, odnosno one ija veliina nije manja od talasne duine vidljive svetlosti, to ih ini uoljivim ljudskom oku. Optiki aktivne mogu biti i estice ija veliina odgovara talasnoj duini svetlosti kojom se detektuje dim, kada se radi o optikim detektorima dima koji rade na principu rasprene ili reflektovane svetlosti i o kojima ce biti rei u nastavku. Takasti detektori dima su jonizacioni detekton dima ili detektori sa radio-aktivnim izvorom i optiki detektori dima koji mogu funkcionisati na principu direktne svetlosti (optiki detektori sa direktnom svetlou) ili na principu rasprene svetlosti (detektori sa rasprenom svetlou). 2.1.1 Jonizacioni detektor dima - princip rada i osnovne osobine

Ve je reeno da pojava jonizacionog detektora dima ranih etrdesetih godina ovog veka predstavlja pravu prekretnicu u istoriji sistema za detekciju poara. Moe se, takoe, rei da ovi detektori predstavljaju osnovni element najveeg broja savremenih alarmnih sistema za poar. Relativno jednostavna konstrukcija, nizak nivo radioaktivnosti, prihvatljiva cena, ali i brz odziv na veinu realnih poara ine ga detektorom opte namene. Od pojave ovog detektora broj proizvedenih senzora za poar u svetu u toku jedne godine poveavao se gotovo geometrijskom progresijom. Bez obzira na razvoj drugih vrsta detektora, kao i na nedostatke koje mu se ponekad sa razlogom, a nekad neopravdano pripisuju, jonizacioni detektor jo uvek najvie koriste u praksi i u razvijenim zemljama i jo uvek najvie opravdava naziv detektora opte namene. Jonizacioni detektor funkcionie na principu jonizacione komore koja je u sutini sistem elektroda definisane geometrije iji je meuelektrodni prostor izloen zraenju radioaktivnog izvora i koja je polarizovana tako to je na elektrode doveden jednosmerni napon. Prostor izmeu elektroda u kome se nalazi vazduh jonizovan je dejstvom emitera zraenja, obino americijuma, relativno vrlo niske aktivnosti. Srednji domet ovih estica u suvom vazduhu normalnog pritiska na temperaturi 15C iznosi 4,04 cm. Vreme poluraspada americijuma iznosi 457,7 godina, to je vaan faktor stabilnosti izvora u njegovom eksploatacionom veku. Naime, ovo dugo vreme poluraspada garantuje zadravanje priblino konstantne aktivnosti izvora zraenja i time relativnu stabilnost u itavom radnom veku detektora. Americijum ima jo jednu bitnu prednost koja ga ini praktino nezamenljivim izvorom jonizacije u savremenim detektorima dima. Najvei deo njegovog zraenja otpada na zraenje koje se, kao to je poznato vri snanu jonizaciju, ali je, istovremeno, s obzirom na relativno veliku masu estica, malog dometa, tako da je tetno delovanje zraenja svedeno na malu meru, posebno u savremenim konstrukcijama jonizacionih komora. Veliina jonizacione struje funkcija je, u najveoj meri, geometrije komore, napona izmeu elektroda i jaine radioaktivnog izvora. Mali iznos jonizacione struje uslovljava da poveanje vlanosti vazduha moe izazvati alarm ili druga nenormalna stanja jonizacionog detektora, posebno ako je detektor zaprljan higroskopnim materijalima. Pri veim koncentracijama dima promena jonizacione struje nije linearno zavisna od broja i prenika estica i izraava se sloenijim relacijama koje se mogu nai u literaturi. Poetna jonizaciona struja iste komore osim od jaine izvora zraenja, napona izmedu elektroda, konstrukcije komore, zavisi i od atmosferskih uslova odnosno pritiska, vlanosti i temperature vazduha. To praktino znai da bi promene atmosferskih uslova menjale jonizacionu struju i bez promene koncentracije aerosola, odnosno dima i time inile detektor vrlo nestabilnim ve pri normalnim varijacijama parametara okolne atmosfere. Stoga se primena jedne jonizacione komore nije do sada pokazala stvarno uspenom ni u jednoj savremenoj konstrukciji jonizacionog detektora dima. Da bi se kompenzovao uticaj ovih pojava, u veini savremenih detektora uvodi se osim merne, i

referentna komora koja je delimino zatvorena tako da okolni vazduh u nju ulazi oteano procesom difuzije, koja je veoma usporena zbog konstrukcije komore koja je sa okolnom atmosferom povezana uskim otvorima. Detektor sadri ove dve komore iste ili sline geometrije izloene zraenju izvora istog intenziteta, od kojih je jedna otvorena u odnosu na spoljni prostor tako da okolni vazduh i dim, ako se pojavi, lako ulaze u nju i naziva se mernom komorom, dok je druga komora delomino zatvorena u kuiste, koje je takve konstrukcije da je od okoline odvojeno relativno uskim otvorima. Vazduh u ovu komoru ulazi procesom difuzije kroz uske otvore koji je, u tretiranom sluaju, relativno spori proces meanja istog vazduha sa vazduhom koji sadri odreenu koliinu estica aerosola (dima). Transport spoljnjeg vazduha u unutranjost referentne komore difuzijom kroz uske otvore je suvie spor da bi dim u veim koliinama dospeo u komoru u vremenu koje je od interesa za detekciju poara i na taj nain u referentnoj komori ne dolazi do promene struje pri pojavi aerosola-dima u okolnoj atmosferi. U mernu komoru dim ulazi relativno brzo i zbog toga u njoj brzo dolazi do promene, odnosno smanjenja jonizacione struje u sluaju pojave dima u okolini detektora. Na ovaj nain dolazi do neravnotee jonizacionih struja referentne i merne komore. Naime, jonizaciona struja merne komore radikalno se smanjuje, dok jonizaciona struja referentne komore ostaje praktino ista u intervalu vremena koji je znaajan za detekciju poara. Razlika struja merne i referentne komore vodi se na elektronski pojaava i na elektronski komparator, kako je prikazano na principijelnoj emi jonizacionog detektora na slici 2.

Slika 2. Principijelna ema jonizacionog detektora Km - merna komora Kr - referentna komora izvor zracenja Am241 Kad razlika struja komora posle komparatora premai postavljeni prag detekcije, detektor prelazi u stanje alarma, koje se manifestuje naglim poveanjem struje kroz detektor, odnosno smanjenjem napona na liniji. Detektor se moze prikazati ekvivalentnim otpornikom koji ima visoku otpornost u situacijama kada je nivo aerosola takav da nije dolo do okidanja detektora. Kada koncentracija aerosola premai postavljeni prag, struja kroz detektor poraste, njegov ekvivalentni otpor se naglo smanji i to izaziva poveanje struje u liniji, odnosno pad napona u liniji koji centralni ureaj prepoznaje kao signal alarma. Atmosferske promene, odnosno promene pritiska, temperature i vlanosti relativno su veoma spore, pa je proces difuzije dovoljno brz da prati varijacije ovih veliina. Naime, struja merne i referentne komore menjae se priblino jednako, kada su spore promene uslova atmosfere (temperatura, pritisak i vlanost) i tako se ove promene nee reflektovati na odziv detektora. Jonizaciona struja merne i referentne komore, koje su praktino iste geometrije i izloene gotovo istoj koliini jonizacionih zraenja, menja se jednako pri promeni atmosferskih uslova u okolini detektora i razlika ove dve struje je teoretski jednaka nuli. Mala razlika struja ipak postoji i u normalnom stanju kada dim, odnosno aerosol ne egzistira u okolini detektora, a nastaje kao proizvod nesavrenosti merne i referentne komore. Stoga se prag detekcije mora postaviti dovoljno daleko od mirne struje detektora da bi se spreilo njegovo

aktiviranje u uslovima istog vazduha. Razlika jonizacionih struja u svim atmosferskim uslovima teoretski je ravna nuli ukoliko u mernu, otvorenu komoru ne dospeju estice dima, imajui u vidu da promene atmosferskih uslova praktino nikad nisu tako brze i da jednako deluju i na zatvorenu, referentnu komoru. U novijim reenjima ovog tipa detektora samo jedan izvor je postavljen tako da istovremeno i podjednako jonizuje meuelektrodni prostor obe komore. Ovim se smanjuju cena i ukupna radiokativnost, a istovremeno se poveava stabilnost detektora. Ukoliko se aerosol pojavi u okolini detektora, on relativno brzo dospeva u otvorenu, mernu, komoru a teko, gotovo nimalo u referentnu komoru. Aerosol e eventualno ui u referentnu komoru ako je ona izloena dimu relativno dugo, ali vreme koje je za ovo potrebno mnogo je due od vremena u kom detekcija ima smisla, odnosno detektor e pre toga ve prei u stanje alarma. Ulaskom aerosola u mernu komoru jonizaciona struja se smanjuje srazmerno koliini dima u njoj, pa se pojavljuje neravnotea mosta kojim su dve komore spojene. Rezultantna diferencijalna struja pojaava se u elektronskom pojaavau i ako ona premai podeenu vrednost praga alarma, detektor prelazi u alarmno stanje. Jonizacioni detektori su veoma osetljivi na sitne estice dima kakve nastaju i od izduvnih gasova dizel maina ili aerosole koji se emituju iz maina za hemijsko ienje, te takvi ureaji mogu lako postati uzronik lanih alarma. Generalno, zaprljanost detektora dovodi do smanjenja jonizacionih struja, i to nejednako u mernoj i referentnoj komori zbog razliite koliine vazduha koji zajedno sa esticama dima, ali i neistoa cirkulie u ove dve komore u istom intervalu vremena. Nejednaka zaprljanost dovodi do razlike u strujama dve komore, te neravnotea struja, pre ili kasnije, dostie prag alarma i dovodi detektor u alarmno stanje. Ovo predstavlja jedan od znaajnih uzronika lanih alarma, kad su u pitanju detektori dima, pa i jonizacioni detektori. Prilikom odravanja, isenja i montae detektora postoje mogunosti za izlaganje intenzivnijem zraenju i mogunost unutranje kontaminacije oveka nehotinim unoenjem americijum oksida u organizam. Ovo se moe spreiti strunim i kontrolisanim procesom rada koji podrazumeva odreena pravila koja ovaj rad ine relativno bezopasnim. Jo uvek se ponekad na tritu mogu pojaviti detektori ija radioaktivnost premauje dozvoljene granice, pa je pri nabavci i ugradnji ovih ureaja potrebno izvriti odgovarajue provere, pribaviti saglasnosti kojima se garantuje odgovarajui nivo aktivnosti. esto komplikovane procedure pribavljanja saglasnosti za proizvodnju ili uvoz ovog detektora ine da se oni esto nekritiki zamenjuju optikim detektorima dima i u situacijama koje to ne opravdavaju. 2.1.2 Optiki detektori dima

Optiki detektori dima su detektori koji ne poseduju radioaktivni izvor i ova injenica predstavlja njihovu nesumljivu prednost u odnosu na jonizacione detektore, koji vie ili manje opravdano, pobuuju strah kod korisnika ve na samu pomisao o izvoru radioaktivnosti. Meutim, i ovi detektori, u poreenju sa jonizacionim, imaju svoje nedostatke proistekle iz principa njihovog rada, bez obzira na informacije koje ponekad daju proizvoai i koje su esto preterano optimistine. Ti nedostaci nisu takvi da ovi detektori ne bi predstavljali veoma vane elemente sistema, ali nedostaci nisu zanemarljivi i treba ih imati u vidu pri projektovanju sistema. O prednostima, ali i o nedostacima ove vrste detektora dima bice vie rei u nastavku. Svi optiki detektori dima poseduju izvor svetlosti i fotoprijemnik koji reaguje na promenu svetlosti koja na njega pada, nastalu kao posledica prodora dima u mernu komoru detektora. Mogue su dve osnovne konstrukcije ovih detektora principijelno prikazane na slici 3. Prva jednostavnija konstrukcija optikih detektora dima su detektori sa direktnom svetlou. Sastoje se, kako je prikazano na slikama 3a i 3b, od predajnika - svetlosnog izvora, koji je najee

poluprovodnika dioda (LED) i prijemnika, koji moe biti fotootpornik, fotodioda ili fototranzistor, zahvaen svetlou emitovanom od izvora, odnosno na koji svetlost koju emituje izvor direktno pada. U normalnom stanju, bez dima, pun svetlosni signal dospeva na prijemnik i signal iz prijemnika je jednak poetnom maksimalnom iznosu S0. U sluaju ulaska dima u aktivni deo detektora, optiku komoru, dolazi do rasipanja i apsorpcije dela svetlosti i optiki signal koji dolazi na prijemnik, pa prema tome i elektrini signal koji on emituje, manji je u odnosu na poetni signal zbog deliminog ili potpunog zaklanjanja svetlosti zavisno od koliine aerosola unutar detektora, kako je vidljivo na slici 3b (SSP). Kod oba tipa detektora bitno je osigurati da ne dode do delovanja spoljanje svetlosti na prijemnik jer bi to ometalo rad detektora. Ovo se postie specijalnom konstrukcijom komora detektora koji osiguravaju nesmetan ulazak estica dima u komoru, ali pri tome u najveoj meri onemoguavaju ulazak spoljanje svetlosti. Osim ovoga, primenjuju se pulsirajua LED i elektronska kola koja eliminiu signal nastao od svetlosti koja ne pulsira istom frekvencijom i na taj nain se takoe omoguava sigurniji ulazak estica u komoru, poveava se osetljivost detektora, uz istovremeno smanjenje, eventualno i eliminaciju mogunosti lanih alarma zbog svetlosti iz okruenja detektora. Koritenje svetlosti manjih talasnih duina poveava osetljivost detektora na sitnije estice dima, jer su i sitnije estice tada optiki aktivne. Treba primetiti ovde da, ako su zaprljanjani prijemnik i/ili predajnik, detektor sa direktnom svetlou sigurno menja svoje stanje u pravcu dostizanja alarmnog stanja, jer se signal So smanjuje zbog naslaga koje se formiraju na izvoru i/ili prijemniku. Medutim, detektori sa rasprenom svetlou sa komorom zaprljanom esticama svetle boje, mogu takoe da idu u stanje alarma jer se signal pri istom vazduhu moe uveati i do 10 puta, zbog toga to se koeficijent refleksije zidova

komore, naslagama svetlih estica, bitno uveava. Detektori sa direktnom svetlou ipak mnogo bre idu u stanje alarma i zato bi za uspean rad ovakvi detektori zahtevali bar automatsku kompenzaciju zaprljanjanosti detektora, odnosno odranje praga detekcije na istom ,,rastojanju" od signala mirnog stanja. Ova kompenzacija ima svoju cenu i ini nekonkurentnim takav takasti detektor dima zasnovan na principu direktne svetlosti. Osim toga zaprljan detektor ubrzo bi postao ,,slepim" i ak ni kompenzacija praga nebi vie mogla da eliminie uticaj zaprljanja. Iz toga razloga je veina savremenih takastih optikih detektora dima zasnovano na principu rasipanja svetlosti (Scattered light principle). Praktina primena detekcije dima metodom direktne svetlosti nala je do sada primenu samo kod linijskih detektora dima sa svetlosnim snopom (Light beam detectors) o kojima e biti rei kasnije. Zaprljanje detektora sa rasprenom svetlou nije tako intenzivno i stoga su ovi detektori mnogo stabilniji i danas zauzimaju sve vanije mesto u lepezi komercijalno dostupnih detektorskih elemenata. Detektori koji rade na principu rasprene svetlosti mnogo se vie primenjuju od detektora na principu direktne svetlosti i danas se po broju proizvedenih detektora pribliavaju jonizacionim detektorima poara. Medutim, nedostatak ovih detektora je da su relativno neosetljivi na estice ija je veliina znaajno manja od talasne duine svetlosti koju emituje izvor. Zato su ovi detektori imuni na ,,nevidljive dimove". Mada veina dimova produkovanih realnim poarima spada u kategoriju preteno vidljivih, ipak izvesne vrste dima imaju karakteristike koje ih pribliavaju ,,nevidljivim". To je posebno dim koji nastaje kod razvijenih poara celuloze sa dovoljnom koliinom vazduha. Odziv optikog detektora dima u ovakvim situacijama moe biti veoma usporen, pa ak i sporiji od odziva detektora toplote. Poboljanje osetljivosti na dim sastavljen preteno od veoma sitnih komponenti postie se sniavanjem talasne duine svetlosti koju emituje izvor, ali potpuna eliminacija ovog nedostatka nije verovatna. Koeficijent refleksije materije od koje je sainjena estica, odnosno koliina svetlosti koja biva reflektovana u odnosu na ukupnu prispelu koliinu svetlosti veoma je vaan faktor za mogunost detekcije dima optikim metodama. estice koje imaju vei koeficient refleksije, po pravilu svetle estice, bolje se detektuju optikim detektorima dima jer je koliina svetlosti koja se reflektuje vea u odnosu na ukupnu koliinu svetlosti. Iz opisa principa rada jonizacionog detektora dima veoma je jasno da boja estica dima naravno nema nikakav uticaj na njih. Veliina estica ima uticaj na osetljivost jonizacionog detektora, ali je on ipak prihvatljivo osetljiv na estice dima svih veliina.

2.2

Detektori toplote

Detektori toplote, predstavljaju ureaje koji registruju porast temperature u mernom domenu detektora i koji imaju mogunost da taj porast, iznad odreene granice, transformiu u alarm za poar. Detektori mogu reagovati na porast temperature u njegovom apsolutnom iznosu i biti koncipirani tako da daju signal za poar ako temperatura okoline detektora premai podeenu vrednost. Takvi detektori su prvi razvijani a primenjuju se i danas i nazivaju se obino termomaksimalni detektori. Da bi detektor imao dovoljnu stabilnost u radu i da ne dostigne alarmno stanje pri viim temperaturama ambijenta koje nisu posledica poara nego normalnih varijacija temperature, podeeni nivo reakcije detektora, ili prag detekcije, mora se postaviti na dovoljnoj ,,udaljenosti" od maksimalne srednje, ali i maksimalne lokalne temperature prostorije u kojoj se detektor nalazi. Dakle, prag alarma mora biti dovoljno iznad maksimalne temperature ambijenta na mestu instaliranja detektora da ne bi dolo do aktiviranja alarma u stanju bez poara. Jasno je da distribucija temperatura u jednoj prostoriji nije uniformna, a da su najcee najvie temperature u najvioj taki prostorije, na primer na plafonu, odnosno tamo gde se i instaliraju detektori poara. Prag detekcije, odnosno temperatura alarma mora se postaviti tako da je:

Td = T p Ta max ,

pri emu Td ili prag detekcije koji je jednak razlici temperature prorade detektora Tp i maksimalne temperature ambijenta u neposrednoj blizini detektora Tamax mora biti dovoljno veliki da se pouzdano izbegne pogrean alarm svaki put kad temperatura tiene prostorije dostigne svoj maksimalan iznos (Tamax). Razlika temperature koja mora biti savladana do prorade Td zavisi od konstrukcije detektora, a posebno od stabilnosti njegovog senzorskog elementa, koji moe biti termistor. Ovaj prag konvencionalnih sistema detekcije mora se postaviti dovoljno daleko zato to se ni pri instaliranju, a posebno ne u trenutku proizvodnje detektora, ne zna pouzdano maksimalna temperatura ambijenta u kojoj e on raditi, kao ni varijacije te temperature u stvarnim lokalnim uslovima. Meutim, poar moe sa velikom verovatnoom nastati i u trenutku kad temperatura ambijenta nije maksimalna, pa e vreme detekcije biti produeno, jer senzorski element, najee poluprovodniki termistor, mora savladati temperaturni interval koji je esto znatno vei od definisanog praga detekcije ( T Td min ) pa e i stvarno vreme detekcije tds koje zavisi od razlike temperatura izmeu trenutne temperature ambijenta i proradne (Tp), biti mnogo vee od minimalnog vremena reakcije tdmin, posle kojeg bi usledila detekcija ako bi, do trenutka nastanka poara, u okolini detektora temperatura bila maksimalna temperatura ambijenta Tamax (sl. 5). Kako je vreme detekcije veoma vaan, moe se sigurno tvrditi presudan faktor za uspeh gaenja ili evakuacije iz prostora, vidi se da je efikasnost detekcije termikim detektorom sa maksimalnom (termomaksimalnim) temperaturom veoma zavisna od trenutka u kome je poar nastao i zavisi od te temperature, a vreme reagovanja detektora veoma je razliito.

Slika 5. Odziv termomaksimalnog detektora kod razliitih ambijentalnih temperatura na poetku poara Moe se, dakle, rezimirati da je osetljivost termomaksimalnog detektora bitno zavisna od poetne temperature u tienoj prostoriji, odnosno stepen razvoja poara za koji e ovaj detektor dati alarm, jako je zavisan od poetne temperature ambijenta u neposrednoj okolini detektora. Ovo je samo jedan od nedostataka termomaksimalnih detektora poara. Sa druge strane, izrazit porast temperature u prostoriji najee se moze oekivati tek u razvijenim fazama poara kod veine realnih poara, kada je gaenje esto malo efikasno. Iz ovog razloga postavlja se pitanje kolika je stvarna korist od ovakve zakasnele reakcije sistema za gaenje poara. Stoga je jasna ideja da je bolje reenje pratiti porast temperature u nekom vremenskom intervalu i na osnovu toga donositi odluku o tome da li je u pitanju poar ili nije. Detektori koji reaguju na porast (gradijent) temperature u jedinici vremena, bez obzira na temperaturu u okolini detektora pre nastanka poara, nazivaju se, saglasno opte prihvaenoj terminologiji, termodiferencijalni detektori

(rate of rise detectors). Ovi detektori prate, dakle, brzinu porasta temperature u okolini senzora (dT/dt) i reaguju podjednako brzo, bez obzira na poetnu temperaturu okoline u trenutku nastanka poara. Oni su zato generalno osetljiviji na poar od termomaksimalnih detektora, kod kojih je brzina reakcije zavisna od poetne temperature. Moe se videti principijelno na slici 5 kakve razlike u brzini reakcije mogu nastati kod razliitih temperatura ambijenta u trenutku izbijanja poara. Na slici krivulje oznaavaju jedan od moguih oblika kretanja temperatura u okolini detektora u sluaju poara i one, naravno, mogu biti i sasvim drugaije. Ali, ukupan iznos temperature u pojedinom trenutku zavisan je i od temperature prostorije u trenutku izbijanja poara. Termomaksimalni detektor daje odziv koji veoma zavisi od poetne temperature prostorije i vreme reakcije detektora krece se izmedu t min i t max dakle veoma je teko predvidivo. Raspon vremena reagovanja izmedu ovih vrednosti moe biti i veoma veliki. Medutim, termodiferencijalni detektor dao bi priblino isti odziv, bez obzira na temperaturu ambijenta u trenutku nastanka poara kod iste brzine promene temperature u jedinici vremena. Stoga termodiferencijalni detektori toplote generalno predstavljaju bolje i pouzdanije reenje u odnosu na termomaksimalne, za veinu realnih poara. Medutim u praksi nisu iskljueni poari koji se veoma sporo razvijaju, na primer gorenje nekih materijala uz deficit kiseonika, ako je pristup sveeg vazduha u toku poara znatno smanjen. U ovim situacijama reakcija detektora, koji detektuju gradijent temperature, moe izostati ili beznadeno zakasniti. Stoga, saglasno naoj i regulativi u praksi mnogih razvijenih zemalja (npr. Engleska), svi termodiferencijalni detektori moraju imati i termomaksimalni lan koji reaguje na podeenu maksimalnu temperaturu. Na ovaj nain obezbeena je reakcija i za poare koji imaju veoma spor razvoj. Treba napomenuti da neke razvijene zemlje (npr. Francuska) nisu usvojile ovu logiku i dozvoljavaju upotrebu detektora porasta temperature bez inkorporisane detekcije maksimalne temperature, ignoriui mogunost dostizanja povienih temperatura uz veoma lagan razvoj poara. Treba napomenuti da detektori poara imaju tri stepena osetljivosti koji odreuju graninu brzinu porasta temperature u jedinici vremena, ali i maksimalnu temperaturu na koji reaguje termomaksimalni lan. Detektori stepena osetljivosti I su detektori koji reaguju pri porastu temperature od lC/min, detektori stepena osetljivosti II su oni koji reaguju pri promeni temperature od 3C/min, a detektori stepena osetljivosti III su oni koji reaguju na gradijent temperature od 5C/min.

2.3

Detektori plamena

Detektori plamena reaguju na zraenje plamena koji je manifestacija znaajnog broja poara i u ranoj fazi, posebno poara zapaljivih tenosti, gasova i uopte lako zapaljivih materijala sa dovoljnim prisustvom kiseonika. Detektori plamena reaguju na zraenje u odreenom opsegu talasnih duina na koji su oni podeeni, odnosno na deo spektra zraenja koji dolazi do senzorskog elementa. Ostali deo spektra, izvan detekcionog podruja, eliminie se odgovarajuim filterima koji proputaju samo traeni deo spektra zraenja. Prema delu spektra na koji su detektori osetljivi, oni dele se na detektore ultraljubicastog zracenja ili UV (Ultra Violet) detektore, detektore vidljive svetlosti i detektore infracrvenog zracenja ili IC (IR - Infra Red) detektore. Jasno je da su detektori vidljive svetlosti neupotrebljivi za veinu aplikacija, jer bi bili pobueni i prevedeni u stanje alarma ve i u normalnim uslovima kada su izloeni dnevnoj svetlosti ili vestakom osvetljenju. Njihova primena ograniena je na sasvim specijaine sluajeve detektora koji uvek rade u zatvorenom prostoru gde nikad nisu izloeni dnevnoj svetlosti. Primer za ove retke aplikacije detektora vidljive svetlosti mogu biti ,,hvatai varnica" koji su deo ,,fire fly" sistema za gaenje poara u postrojenjima za pneumatski transport zapaljivih materijala ili sistemima za otpraivanje zapaljive praine. Ovi sistemi zasnovani su na ideji da se eventualne zapaljene estice uoe u toku transporta unutar cevovodnog sistema i da se gase vodom ili ugljendioksidom (CO2), pre nego sto dospeju do silosa za skladitenje, dakle da se proces gaenja zavri pre nego to se stvarni poar razvije. Kako detektor varnice treba da uoi zraenje koje ona emituje u zatvorenom cevovodnom sistemu u kome nije prisustna spoljna svetlost,

mogu se za tu namenu koristiti i znatno jeftiniji detektori vidljive svetlosti. Kako je deo spektra dnevne suneve svetlosti i infracrveno zraenje, detektori infracrvene svetiosti moraju posedovati sisteme za eliminaciju infracrvenog zraenja sunca koje bi bilo siguran uzrok pogrenih alarma. Bez tih sistema eliminacije infracrvenog zraenja sunca i zraenja nekih drugih izvora toplote, detektori infracrvene svetlosti potpuno se blokiraju pogrenim alarmima i postaju generalno neupotrebljivi na isti nain kao i detektori vidljive svetlosti. Odziv dobrog detektora osetljivog na ultraljubiastu svetlost ne sme se preklapati sa solarnim podrujem i na taj nain jedan od najeih uzronika lanih alarma se pouzdano eliminie. Imunitet ovih detektora na druge lane podraaje je generalno dobar, ali postoje potencijalni uzronici koji mogu lano aktivirati detektor. To su, na primer, elektroluno zavarivanje ili munja. Oni mogu aktivirati detektor i na veoma velikim udaljenostima. Neke vrste tungsten halogenih svetiljki mogu izazvati takode lane alarme detektora. Medutim, ovi detektori imaju i nedostatak koji se ogleda u tome da se UV zracenje lako apsorbuje na organskim materijalima u vrstom, tenom, pa ak i gasovitom stanju. Tako i tanki, gotovo nevidljivi sloj ulja ili masti moe potpuno blokirati detektor. Problem blokade IC detektora naslagama ulja ili masti mnogo je manji u odnosu na mogunosti blokade kod UV detektora. Ulje, mast ili dim veoma malo apsorbuju IC zraenje. Jedina praktina mogunost blokade IC detektora moe biti led koji se u zimskim mesecima ponekad formira na optici detektora.

2.4

Linijski detektori poara

2.4.1 Detektori sa svetlosnim snopom Detektor sa svetlosnim snopom je detektor koji se sastoji od predajnika svetlosti i prijemnika koji se postavljaju na razliitim stranama tienog prostora. Usmereni snop svetlosti koju emituje predajnik - izvor dolazi do prijemnika i on ga registruje kao signal SN=So - Sz, pri emu su SN svetlosni signal koji dolazi na prijemnik, So - poetni signal kod potpuno iste optike predajnika i prijemnika a Sz -umanjenje signala zbog zaprljanosti optike predajnika i/ili prijemnika i/ili gubitka dobrog usmerenja detektora. Ne treba posebno naglaavati znaaj dobre usmerenosti snopa svetlosti sa predajnika na prijemnik za pouzdanost detekcije i za smanjenje broja lanih alarma. Svaki solidan detektor ovog tipa treba da ukljuuje sofisticiran sistem za pravilno usmerenje svetlosnog snopa i za odravanje poloaja detektora u toku eksploatacije. Ukoliko se u okolini linije - svetlosnog snopa pojavi dim koji dospeva do plafona, on se stratifikuje, te apsorbuje i reflektuje deo svetlosnog snopa tako da svetlosni signal koji dospeva do prijemnika slabi na:S D = S0 S Z S A S R S N

pri emu su: SA - deo svetlosti koji se apsorbuje na esticama dima, SR - deo svetlosti koji se reflektuje o estice dima. Ukoliko je SD