Systemy alarmowania pożarowego w obiektach budowlanych – wybrane zagadnienia

W Polsce powstaje coraz więcej obiektów budowlanych. Następstwem rozwoju technologii jest ewolucja stosowanych systemów instalacyjnych, mających zapewnić zarówno odpowiednie udogodnienia, jak i oczekiwany poziom bezpieczeństwa, w tym bezpieczeństwa pożarowego. Ponieważ pożar stanowi bezpośrednie zagrożenie zdrowia, życia i mienia, niezwykle istotną kwestią jest zapewnienie instalacji umożliwiającej wczesne wykrycie pożaru oraz rozpoczęcie działań zmierzających do ewakuacji ludzi, a także zminimalizowania skutków zdarzenia. Podstawową instalacją realizującą powyższe funkcje jest system alarmowania pożarowego – bardziej znany jako system sygnalizacji pożarowej.

System sygnalizacji pożarowej

Głównym celem systemu sygnalizacji pożarowej jest wykrycie zagrożenia pożarowego w jak najwcześniejszej fazie jego rozwoju, a następnie pow iadomienie o zdarzeniu zarówno użytkowników obiektu, jak i jednostki ratowniczo-gaśnicze straży pożarnej. Należy zdać sobie sprawę, że szybkie wykrycie pożarujest głównym aspektem wpływającym na możliwość zapewnienia wczesnej ewakuacji ludzi oraz zminimalizowania szkód powstałych w wyniku pożaru.

Jest to możliwe do osiągnięcia poprzez zainstalowanie elementów liniowych, które przy odpowiednim doborze oraz usytuowaniu zapewniają możliwość wykrycia pożaru jeszcze przed pojawieniem się płomieni, tj. na etapie powstawania pierwszych fizycznych produktów spalania, takich jak dym, ciepło czy promieniowanie cieplne.

Z chwilą wykrycia potencjalnego źródła pożaru system sygnalizacji pożarowej rozpoczyna wielopłaszczyznowy ciąg zdarzeń, mający na celu powiadomienie odpowiednich służb oraz przekazanie sygnału alarmowego do elementów sterujących urządzeniami przeciwpożarowymi, np. do systemów kontroli rozprzestrzeniana dymu i ciepła.

Zainicjowanie sygnału alarmowego może nastąpić z dwóch źródeł: automatycznych czujek pożarowych bądź ręcznego  ostrzegacza pożarowego (ROP). Wygenerowany sygnał zostaje przekazany do centrali sygnalizacji pożarowej (CSP), która z kolei dokonuje analizy otrzymanychinformacji oraz inicjuje czynności zgodne z przyjętymi założeniami przeciwpożarowymi (scenariuszem pożarowym).

Po otrzymaniu powyższego sygnału CSP może przejść do jednego z dwóch stanów alarmowania. Przy wywołaniu alarmu I stopnia obsługa obiektu ma za zadanie potwierdzić na panelu CSP odebranie alarmu, a następnie udać się do miejsca, w którym zostało zidentyfikowane potencjalne zagrożenie pożarowe, weryfikując, czy jest ono prawdziwe czy fałszywe. Jeśli zagrożenie jest realne, obsługa powinna wykorzystać ręczny ostrzegacz pożarowy w celu niezwłocznego wzbudzenia systemu w II stopień alarmowania, natomiast w sytuacji gdy alarm jest fałszywy, powinna jak najszybciej wrócić do panelu CSP i skasować alarm. Gdy CSP przechodzi w stan alarmowania II stopnia, przyjmuje się, że zagrożenie jest autentyczne i zostają uruchomione stosowne podzespoły systemu przeciwpożarowego, w tym także nadajnik urządzenia transmisji alarmów pożarowych i sygnałów uszkodzeniowych (UTAPiSU) mający za zadanie przekazanie informacji o pożarze do centrum odbiorczego straży pożarnej.

Rys. 1 Przykładowe powiązanie systemów bespieczeństwa pożarowego w budynku (opracowanie własne)

Elementy składowe systemu sygnalizacji pożarowej

Głównym podzespołem systemu sygnalizacji pożarowej odpowiedzialnym za gromadzenie i analizowanie sygnałów alarmowych jest wspomniana wcześniej centrala sygnalizacji pożarowej. Biorąc pod uwagę obecnie stosowane centrale, możemy wyróżnić układy adresowalne – pozwalające na lokalizację i identyfikację indywidualnych elementów liniowych, oraz układy konwencjonalne – rozpoznające jedynie lokalizację linii dozorowych, z których pochodzi sygnał alarmowy. Oczywiście poza przedstawionymi wyżej zadaniami centrala sygnalizacji pożarowej zapewnia również prawidłowe funkcjonowanie całego systemu przez realizację takich funkcji, jak:

• sygnalizowanie awarii i uszkodzeń systemu,
• rejestrację historii zdarzeń,
• eliminację alarmów fałszywych (np. występujących przez zakłócenia elektryczne indukowane w liniach dozorowych).

Podstawowymi elementami współpracującymi z CSP są liniowe elementy detekcyjne, tj. czujki pożarowe. Stanowią one istotne ogniwo sy stemu, odpowiadając za automatyczne wykrycie pożaru i wygenerowanie sygnału alarmowego. Głównym elementem każdej czujki pożarowej jest segment detekcyjny reagujący na docelowe wartości fizyczne powstające w początkowej fazie rozwoju pożaru. Należy pamiętać, że indywidualne typy czujek reagują na wytwarzane produkty spalania z różną prędkością, w związku z czym często występuje sytuacja, gdy w chronionym pomieszczeniu konieczne będzie zastosowanie różnych typów czujek bądź czujek wielodetektorowych. W związku z tym istotną częściąprojektowania poprawnie działającego systemu detekcji jest właściwy dobór czujek pożarowych, uwzględniający następujące parametry:

• rodzaj materiałów występujących w chronionym obszarze,
• kształt chronionych pomieszczeń,
• możliwość występowania fałszywych alarmów pożarowych,
• rozmieszczenie innych instalacji budynkowych, np. wentylacji oddymiającej lub klimatyzacji.

Należy zaznaczyć, że w obecnie stosowanych systemach detekcyjnych często wykorzystywane są dodatkowe elementy, stanowiące uzupełnienie automatycznych czujek pożarowych. Urządzenia te służą do wizualizacji informacji o przejściu czujki pożarowej lub grupy czujek pożarowych w stan alarmu. Stosowanie wskaźników zadziałania, bo o nich mowa, jest niezwykle przydatne, w sytuacji gdy czujki pożarowe zostały zainstalowane w trudno dostępnych oraz niewidocznych miejscach, np. w przestrzeniach sufitów podwieszanych (w pomieszczeniach i korytarzach) lub w kanałach wentylacyjnych.

Drugim urządzeniem inicjującym sygnał alarmowy jest ręczny ostrzegacz pożarowy (ROP). Element ten służy do ręcznego wyzwolenia zasadniczego alarmu pożarowego, a co za tym idzie, rozpoczęcia sekwencji zdarzeń prowadzących do uruchomienia urządzeń przeciwpożarowych zainstalowanych w obiekcie. Biorąc pod uwagę budowę ręcznego ostrzegacza pożarowego, możemy wyróżnić dwa sposoby jego uruchomienia: bezpośrednio (uruchomienie alarmu następuje po zbiciu szybki) oraz pośrednio (uruchomienie alarmu następuje po zbiciu szybki oraz wciśnięciu przycisku).

Rys. 2. Podstawowy podział najczęściej stosowanych czujek pożarowych (opracowanie własne)

Należy pamiętać, że ze względu na fakt, iż alarm zgłoszony przez człowieka przyjmuje się za niepodważalny dowód wystąpienia pożaru, po wciśnięciu ręcznego ostrzegacza pożarowego system przechodzi bezpośrednio w II stopień alarmowania. W związku z powyższym w obiektach budowlanych o dużym zgromadzeniu ludzi, np. centrach handlowych lub halach widowiskowo-sportowych, często stosowane jest dodatkowe zabezpieczenie przed przypadkowym uruchomieniem. W powyższym przypadku w celu wyzwolenia alarmu pożarowego należy obejść dodatkowe zabezpieczenie (najczęściej stosowana jest obudowa z podnoszoną klapką), a następnie wykonać czynności przewidziane dla jednego z dwóch sposobów uruchomienia.

Ręczne ostrzegacze pożarowe są łatwe do zidentyfikowania dzięki czerwonej obudowie oraz jej oznakowaniu „płonącym domkiem” wraz z napisem POŻAR. Z chwilą gdy centrala sygnalizacji pożarowej przejdzie w stan alarmowania II stopnia, poza przekazaniem sygnału alarmowego do straży pożarnej konieczne jest także niezwłoczne poinformowanie osób przebywających w obiekcie o zaistniałym zagrożeniu. Do realizacji tego zadania w systemie alarmowania pożarowego stosowane są akustyczne i optyczne sygnalizatory pożarowe.

Sygnalizatory akustyczne wykorzystywane są do emisji sygnałów dźwiękowych oraz mogą umożliwiać nadawanie uprzednio zdefiniowanych komunikatów głosowych. Sygnał alarmowy przekazywany przez sygnalizatory akustyczne zazwyczaj ma dźwięk ciągły, niemniej jednak można także spotkać modulowane poziomy dźwięku o różnych częstotliwościach i amplitudzie. Należy zaznaczyć, że stosowane natężenie sygnału dźwiękowego musi być tak dobrane, aby nadawany sygnał był jednoznacznie identyfikowany jako stan alarmowy oraz miał identyczne brzmienie we wszystkich częściach budynku. Sygnalizatory optyczne służą do wytwarzania sygnałów świetlnych i powinny być wykorzystywane jedynie jako uzupełnienie akustycznych urządzeń alarmowych, nie powinny występować samodzielnie. Dokładny podział sygnalizatorów przedstawia schemat na rys. 3.

Rys. 3 Podział sygnalizatorów pożarowych (opracowanie własne)

Wybrane systemy współpracujące z systemem sygnalizacji pożarowej

Elementem składowym systemu SSP podnoszącym bezpieczeństwo w budynku jest dźwiękowy system ostrzegawczy (DSO), umożliwiający rozgłaszanie sygnałów ostrzegawczych i komunikatów głosowych. Pozwala on kierować ewakuacją ludzi w sytuacjach zagrożenia życia lub zdrowia przez nadawanie komunikatów w zagrożonych strefach. Stanem zagrożenia może być pożar, atak terrorystyczny lub poważna awaria (np. zasilania podstawowego). Dźwiękowy system ostrzegawczy jest zatem systemem składowym globalnego systemu bezpieczeństwa w budynku.

Powinien on umożliwiać przekazywanie komunikatów w sposób:

• automatyczny – przez odtworzenie nagranych komunikatów słownych, lub
• na bieżąco – przez przekazanie komunikatów na żywo przez operatora systemu lub osobę kierującą akcją ratowniczo-gaśniczą.

Dźwiękowy system ostrzegawczy może w pierwszej kolejności przekazać wskazówki dotyczące bezpiecznej ewakuacji w strefach najbardziej zagrożonych i nakazać pozostanie użytkowników w strefach najbezpieczniejszych. Zauważyć należy, że zależnie od konfiguracji systemu i typu budynku komunikaty mogą być rozgłaszane w całym budynku (alarmowanie ogólne) lub w określonej strefie lub strefach (alarmowanie strefowe).

Często wykorzystywaną cechą systemu jest również możliwość zastosowania go jako systemu nagłośnieniowego w galeriach handlowych (do odtwarzania muzyki). Jednakże należy zapewnić, aby komunikaty alarmowe posiadały najwyższy priorytet, a więc pierwszeństwo np. przed systemem nagłośnieniowym służącym do odtwarzania muzyki.

Ze względu na specyficzną funkcję DSO (podwyższenie poziomu bezpieczeństwa ludzi) system powinien się cechować dużą niezawodnością działania, a także charakteryzować się wysoką zrozumiałością mowy. Tę pierwszą cechę potwierdzają certyfikaty stałości właściwości użytkowych. Natomiast na prawidłową zrozumiałość mowy wpływ ma wiele czynników, np. cechy pomieszczenia, w którym system jest zainstalowany. Należy zwrócić uwagę, że zrozumiałość mowy powinna być wysoka pomimo hałasu otoczenia. Wielkość pomieszczeń, zastosowane materiały budowlane, pokrycia ścian i podłogi, a także umeblowanie mogą wpływać na tworzenie się pogłosu, echa, odbić. O powyższym należy pamiętać nie tylko przed przekazaniem obiektu do użytkowania, ale również przy zmianie aranżacji pomieszczeń, ich przebudowie lub modernizacji (co może skutkować zmniejszeniem zrozumiałości mowy).

Fot. 1. Napis POŻAR na płycie czołowej ROP-a [9]

Podstawowym problemem związanym z ewakuacją ludzi z zagrożonego obszaru jest skuteczne i szybkie przekazanie informacji o rodzaju i miejscu występowania tego zagrożenia oraz sposobie postępowania. W tym celu obecnie wykorzystywane są przede wszystkim głośniki. Odpowiadają one za przetwarzanie sygnału elektrycznego nadawanego przez centralę DSO na sygnał akustyczny. Rynek oferuje wiele różnych konstrukcji głośników: projektory, kolumny, głośniki tubowe, głośniki podtynkowe i natynkowe zarówno do montażu sufitowego, jak i ściennego. Głośniki do DSO muszą się charakteryzować mocną konstrukcją, która zapobiega uszkodzeniom, a ich obudowa powinna być wykonana z materiałów niepalnych, niekapiących oraz uniemożliwić spadanie na głowy ewakuujących się ludzi. Właściwości te powinny zostać oczywiście potwierdzone stosownym dokumentem.

Kolejną istotną częścią systemu alarmowania pożarowego – za pomocą którego podłączony jest on do jednostek Państwowej Straży Pożarnej – jest urządzenie transmisji sygnałów alarmów pożarowych i uszkodzeniowych. Jego zadaniem jest jak najszybsze przekazanie sygnału alarmu pożarowego (otrzymanego z centrali sygnalizacji pożarowej) do stacji odbiorczej w straży pożarnej lub do centrum odbiorczego, a następnie do straży pożarnej. Natomiast sygnały uszkodzeniowe powinny być przekazywane tylko do centrum odbiorczego operatora systemu monitoringu pożarowego – następnie stacja odbiorcza powinna umożliwiać przesyłanie informacji o uszkodzeniu systemu sygnalizacji pożarowej do firm utrzymujących i serwisujących te systemy.

Na przestrzeni ostatnich lat coraz popularniejsza staje się tzw. integracja systemów bezpieczeństwa. Należy przez to rozumieć łączenie co najmniej dwóch wyodrębnionych elementów, systemów lub podsystemów (składowych), tworząc jedną funkcjonalną całość. Urządzenia służące do łączenia ze sobą ww. składowych to integratory.

W zależności od sposobu interakcji wyróżnić można systemy zintegrowane:

• jednokierunkowo (tzw. integracja pasywna) – system umożliwia tylko podgląd zdarzeń z wielu składowych (między składowymi a integratorem przesyłany jest tylko sygnał informacyjny);
• dwukierunkowo (tzw. integracja aktywna) – system umożliwia wymianę informacji między składowymi oraz zarządzania składowymi (między składowymi a integratorem przesyłany jest zarówno sygnał informacyjny, jak i sterujący).

W zintegrowanym systemie dowolne zdarzenie występujące w jednej składowej powoduje określone działanie integratora i działanie drugiej składowej. Oczywiście w skład zintegrowanego systemu mogą wchodzić nie tylko systemy bezpieczeństwa, ale także systemy/urządzenia monitorujące stany wybranych instalacji technicznych (np. wentylacji czy klimatyzacji). Często się stosuje zintegrowanie systemu sygnalizacji pożarowej np. z systemem włamaniowym.

Rys. 4. Uproszczony schemat DSO w obiekcie (opracowanie własne)

Zintegrowane systemy bezpieczeństwa mają zazwyczaj postać sterujących systemów komputerowych przeznaczonych do zarządzania pracą różnych systemów bezpieczeństwa w obiekcie.

Dodatkowo działanie zintegrowanych systemów można zwizualizować w czasie rzeczywistym w programie wyposażonym w plany graficzne poszczególnych składowych. Pozwala to służbom nadzoru/ochrony obiektu na uzyskanie kompleksowej i dokładnej informacji o sytuacji w danym obszarze. Należy zauważyć, że zintegrowany system powinien również zapewniać całkowitą niezależność działania i obsługi poszczególnych składowych. Niewątpliwie taka integracja systemów umożliwia nadzór i globalne sterowanie zintegrowanymi składowymi, a także wspomaga podejmowanie decyzji przez obsługę obiektu.

Niezwykle istotna jest również potrzeba zapewnienia wysokiego poziomu bezpieczeństwa zintegrowanego systemu, jego odporność na próby zniszczenia lub forsowania, np. w wyniku ataku hakerów. Dostęp do systemu integrującego niepożądanych osób może doprowadzić do poważnych problemów w obiekcie, powstania zagrożenia dla użytkowników oraz grozić poważnymi (wymiernymi) stratami finansowymi. Należy zatem dołożyć wszelkich starań prowadzących do pewności, że zintegrowany system będzie w pełni bezpieczny, oraz okresowo monitorować jego odporność na ataki zewnętrzne.

Zakończenie

Niewątpliwie system sygnalizacji pożarowej oraz mogące współpracować z nim inne urządzenia i systemy odgrywają bardzo dużą rolę w procesie zapewnienia bezpieczeństwa, nie tylko pożarowego, w obiektach budowlanych. Aby każdy z systemów wypełniał swoje zadania należycie, muszą się składać z urządzeń przebadanych i dopuszczonych i/lub certyfikowanych. Ze względu na specyficzne działanie tych systemów powinny one być zaprojektowane przez kompetentnych projektantów, a następnie uzgodnione pod względem ochrony przeciwpożarowej z rzeczoznawcami ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych. Mając również na względzie potrzebę zapewnienia wysokiej niezawodności działania, powinny, przed dopuszczeniem do ich użytkowania w obiekcie budowlanym, zostać poddane odpowiednim próbom i badaniom, potwierdzającym prawidłowość ich funkcjonowania. Ponadto należy zapewnić, aby regularnie (nie rzadziej niż raz w roku) wykonywane były ich przeglądy techniczne i czynności konserwacyjne przez odpowiednio wykwalifikowany/przeszkolony personel zgodnie z zasadami i w sposób określony w dokumentacji technicznej.

Ze względu na złożoność zagadnień związanych z systemami alarmowania pożarowego w obiektach budowlanych zagadnienia poruszane w niniejszej publikacji z pewnością nie wyczerpują tematu. Artykuł ten należy traktować jako zbiór zasadniczych informacji dla osób, mających kontakt z tego typu systemami bezpieczeństwa.

mgr inż. Michał Pietrzak

mgr inż. Marcin Wawerek

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 20 czerwca 2007 r. w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania (Dz.U. z 2007 r. Nr 143, poz. 1002 z późn. zm.).
2. PN-EN 54-1 Systemy sygnalizacji pożarowej – Część 1: Wprowadzenie.
3. PN-EN 54-2 Systemy sygnalizacji pożarowej, Część 2: Centrale sygnalizacji pożarowej.
4. PN-EN 54-3 Systemy sygnalizacji pożarowej, Część 3: Pożarowe urządzenia alarmowe. Sygnalizatory akustyczne.
5. PN-EN 54-16 Systemy sygnalizacji pożarowej – Część 16: Centrale dźwiękowych systemów ostrzegawczych.
6. PN-EN 54-23 Systemy sygnalizacji pożarowej – Część 23: Pożarowe urządzenia alarmowe – Sygnalizatory optyczne.
7. PN-EN 54-24 Systemy sygnalizacji pożarowej – Część 24: Dźwiękowe systemy ostrzegawcze – Głośniki.
8. J. Mikulik, Budynek inteligentny, praca pod red. E. Niezabitowskiej, tom II „Podstawowe systemy bezpieczeństwa w budynkach inteligentnych”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2010.
9. J. Zboina, G. Mroczko, K. Zaciera, R. Śliwiński, Standard CNBOP-PIB-0011, Ochrona przeciwpożarowa – Ręczne ostrzegacze pożarowe, 2013.