Detektor czadu (CO)

Detektor czadu jest urządzeniem wykrywającym i mierzącym tlenek węgla(II) potocznie zwany czadem. Czujnik czadu pełni ważną rolę w wielu obiektach chroniąc przebywające w nich osoby przed toksycznymi właściwościami tego gazu. Najczęściej czujniki czadu montowane są w halach garażowych, warsztatach i stacjach obsługi pojazdów ze względu na spaliny emitowane przez silniki spalinowe, w kotłowniach węglowych i gazowych lub przy piecach przemysłowych gdzie istnieje ryzyko emisji czadu przy nieprawidłowej pracy urządzeń grzewczych, w halach przemysłowych, sortowniach, rampach załadowczych gdzie mogą poruszać się pojazdy transportowe napędzane paliwami ciekłymi lub gazowymi, a nawet w domach gdzie instalacje grzewcze wykorzystują paliwa stałe, ciekłe lub gazowe (kotły, piece, kominki, kozy).

Charakterystyka czadu

Czad często nazywany również “cichym zabójcą” ze względu, że jest to gaz bezbarwny, bezwonny, ale bardzo toksyczny. Jest on efektem nieprawidłowego spalania kiedy dostarczana jest zbyt mała ilość tlenu w procesie utleniania paliwa. Jest on również gazem wybuchowym zakres jego wybuchowości to 10,9% (DGW - Dolna Granica Wybuchowości) do 74% (GGW - Górna Granica Wybuchowości).

Oddziaływanie czadu na człowieka

Czad ze względu na swoją charakterystykę i szybkość wchłaniania do krwiobiegu jest niezwykle niebezpieczny dla zdrowia a przy wyższych stężeniach lub dłuższej ekspozycji może doprowadzić do śmierci. W poniższej tabeli przedstawiono przykładowe poziomy stężenia czadu i konsekwencje ekspozycji organizmu ludzkiego.

Stężenie (ppm)	Objawy zatrucia
100 – 200 ppm	umiarkowany ból głowy po przebywaniu w pomieszczeniu przez 120 minut
400 ppm	intensywny ból głowy po 60 minutach
800 ppm	złe samopoczucie fizyczne objawiające się nudnościami, otumanieniem oraz drgawkami już po niecałej godzinie, wysokie ryzyko śpiączki już po 120 minutach
1600 ppm	mocny ból głowy, torsje, drgawki po 20 minutach, zgon po upływie 120 minut
3200 ppm	już po niecałych 10 minutach silny ból głowy oraz wymioty, po niespełna pół godzinie zgon
6400 ppm	bardzo szybka reakcja organizmu objawiająca się bólem głowy oraz wymiotami po 60 sekundach, zgon po upływie 20 minut
12800 ppm	bardzo szybka reakcja organizmu już po 3 wdechach człowiek traci przytomność a po 3 minutach następuje zgon

Rozmieszczanie detektorów czadu

W związku z tym, że ciężar czadu jest bardzo zbliżony do powietrza (współczynnik 0,97:1) idealnie się z nimi miesza co oznacza, że nie ma jedynej optymalnej wysokości montażu detektorów czadu. Najczęściej zaleca się aby detektory czadu były montowane na wysokości głowy człowieka co nie jest jednoznaczne. Dla osoby stojącej będzie to wysokość 150-180 cm, dla siedzącej, poruszającej się na wózku lub dla dzieci ok.100cm, a dla leżącej (np. na kanapie przy kominku) 60-70cm. Widać więc, że pionowe rozmieszczenie czujnika czadu zależy m.in. od tego kto i jak wykorzystuje pomieszczenie. Nie będzie także błędem umieszczanie czujnika czadu na suficie (w przypadku pomieszczeń do 3m) lub przy podłodze ponieważ czad i tak wypełni całe pomieszczenie. Warto pamiętać o innych parametrach towarzyszących pojawieniu się czadu np. spaliny są ciepłe i najpierw kierują się ku górze, wentylacja (naturalna i mechaniczna) może skutecznie przemieścić gaz, miejsce ewentualnej emisji także ma znaczenie. Miejmy też na uwadze, że alarmy detektorów w większości ustawione są tak nisko, że czujnik czadu umieszczony przy suficie lub przy podłodze zaalarmuje nas na tyle wcześnie, że nic nam się nie stanie. Nie mniejsze znaczenie ma poziome rozmieszczenie detektorów czadu. Detektor nie ma żadnego wpływu na to jak szybko gaz przemieści się do niego więc podawane w niektórych materiałach informacyjnych “zasięgi” detektorów nie są prawdziwym parametrem. Wg różnych źródeł jako maksymalną odległość umieszczenia detektor czadu od potencjalnego źródła podaje się 8-10m jeżeli na tej drodze nie ma żadnych przeszkód. Im więcej utrudnień dla migracji gazu tym bardziej powinno się tą odległość skrócić. Należy przy tym wziąć pod uwagę nie tylko przeszkody stałe (np. maszyny czy meble), ale przede wszystkim możliwe ruchu powietrza (np. otwory wentylacyjne, naturalne ciągi powietrza, martwe strefy itp.). Jak widać umiejscowienie detektora czadu to nie jest prosta sprawa, a od wyboru miejsca instalacji zależy bezpieczeństwo, a nawet życie użytkowników pomieszczenia. Dlatego rozmieszczanie detektorów powinien wykonywać uprawniony i doświadczony projektant, a nie sprzedawca, instalator lub inna przypadkowa osoba.

Przykładowe wskazówki w przypadku zagrożenia czadem w obiektach z czujnikami czadu

Czujniki czadu są ustawione w taki sposób aby od momentu zaalarmowania do momentu, który stanowiłby realne zagrożenie było wystarczająco czasu na podjęcie odpowiednich środków zapobiegawczych. Nie należy nigdy lekceważyć alarmu czujnika czadu może to wiązać się z poważnymi konsekwencjami. W sytuacji alarmowej spowodowanej wykryciem podwyższonego stężenia czadu należy zachować spokój i podjąć racjonalne czynności takie jak zlikwidowanie źródła powodującego podwyższone stężenie czadu (o ile jest taka możliwość np. wyłączenie urządzenia grzewczego lub silnika samochodu), przewietrzenie (otwarcie okien i drzwi) i opuszczenie pomieszczenia. W systemach wyposażonych w wentylację w momencie osiągnięcia pierwszego progu alarmowego powinna automatycznie włączyć się wentylacja mechaniczna. Jeżeli zauważymy u siebie bądź u innych osób pierwsze objawy zatrucia takie jak ból głowy, senność, problemy z oddychaniem bądź zaburzenia świadomości należy natychmiast wezwać służby ratownicze.

Właściwości pomiarowe czujników czadu

Parametry pomiarowe detektorów czadu będą różne w zależności od typu obiektu, jego przeznaczenia, a nawet rodzaju prac (czynności) w nim wykonywanych.
Obiekty takie jak warsztaty, stacje kontroli pojazdów, zakłady naprawcze silników spalinowych, kotłownie lub obiekty z instalacją tlenku węgla są miejscami pracy i mają określone w przepisach wartości o najwyższych dopuszczalnych stężeń NDS i NDSCh. W przypadku Najwyższego Dopuszczalnego Stężenia (NDS) jest to wartość ok. 20 ppm. Z kolei dla Najwyższego Dopuszczalnego Stężenia Chwilowego (NDSCh) jest to wartość ok. 100 ppm. Co nie mniej ważne, jest to wartość średniej ważonej (AV - average value) czyli średnie stężenie w określonym czasie, a nie wartość chwilowa/bieżąca (CV - current value). Definicja NDS oznacza, że człowiek może przebywać w danych warunkach przez cały 8 godzinny czas pracy natomiast w przypadku NDSCh może przebywać dwa razy po 15 minut w czasie jednej zmiany roboczej przy czym musi być zachowany godzinny odstęp pomiędzy kolejnymi ekspozycjami.

Poniższa tabela prezentuje przykładowe progi detektorów czadu i reakcję urządzeń wykonawczych dla stacji kontroli pojazdów (SKP), warsztatów, kotłowni lub instalacji przemysłowych.

Zakres pomiarowy detektora czadu 0-300 ppm

Poziom gazu (CO)	Rodzaj pomiaru	Próg alarmowy detektorów	Rodzaj alarmu	Powiadomienie BMS	Reakcja urządzeń wykonawczych
20 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 1	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na I bieg
100 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 2	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na II bieg
200 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 3	alarm optyczny	√	włączenie sygnalizacji optycznej
300 ppm	wartość bieżąca CV - current value	PRÓG 4	alarm akustyczny	√	włączenie sygnalizacji akustycznej

W halach garażowych wymogi dla czujników czadu są inne i wynikają z zapisów normy PN-EN 50545-1 określającej parametry dla hal garażowych i tuneli. Poniższa tabela prezentuje poziomy alarmowe w zależności do stężenia gazu w hali garażowej. Alarmy są załączane po osiągnięciu średniej ważonej z ostatnich 15 minut na pierwszych dwóch progach alarmowych oraz z ostatnich 5 minut na trzecim poziomie alarmowym.

Norma PN-EN 50545-1 dla hal garażowych
Stężenie (ppm)	Parametr
30 ppm	1 poziom alarmowy - średnia ważona (15 min.)
60 ppm	2 poziom alarmowy - średnia ważona (15 min.)
150 ppm	3 poziom alarmowy - średnia ważona (5 min.)

Tabela poniżej prezentuje reakcję urządzeń wykonawczych oraz progi alarmowe w systemie detekcji gazu z wentylacją kanałową w zależności od stężenia gazu wykrytego przez czujnik czadu.

Zakres pomiarowy detektora czadu 0-300 ppm

Poziom gazu (CO)	Rodzaj pomiaru	Próg alarmowy czujników	Rodzaj alarmu	Powiadomienie BMS	Reakcja urządzeń wykonawczych w systemie detekcji z wentylacją kanałową
30 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 1	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na I bieg
60 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 2	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na II bieg
150 ppm	średnia ważona AV - average value	PRÓG 3	alarm optyczny	√	włączenie sygnalizacji optycznej
300 ppm	wartość bieżąca CV - current value	PRÓG 4	alarm akustyczny	√	włączenie sygnalizacji akustycznej

Poniższa tabela prezentuje z kolei reakcję urządzeń wykonawczych w hali garażowej wyposażonej w system wentylacji strumieniowej.

Zakres pomiarowy detektora czadu 0-300 ppm

Poziom gazu (CO)	Rodzaj pomiaru	Próg alarmowy detektorów	Rodzaj alarmu	Powiadomienie BMS	Reakcja urządzeń wykonawczych w systemie detekcji gazu z wentylacją strumieniową
30 ppm	średnia ważona AV	PRÓG 1	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na 25%
60 ppm	średnia ważona AV	PRÓG 2	brak alarmu	√	włączenie wentylacji na 50%
150 ppm	średnia ważona AV	PRÓG 3	alarm optyczny	√	włączenie wentylacji na 75%
300 ppm	wartość bieżąca CV	PRÓG 4	alarm akustyczny	√	włączenie sygnalizacji optycznej i akustycznej włączenie wentylacji na 100%

W przypadku czujników czadu, które są przeznaczone do zastosowania domowego parametry określa norma PN-EN 50291-1.

Ustawienia czujników czadu dla zastosowań domowych według normy PN-EN 50291-1
Stężenie (ppm)	Parametr
30 ppm	alarm po upływie 2h
50 ppm	alarm w zakresie 1h - 1,5h
100 ppm	alarm w zakresie 10 - 40 minut
300 ppm	alarm do 3 minut

Ostatnię ważną kwestią przed wyborem odpowiedniego detektora czadu jest znajomość zakresu pomiarowego jaki chcemy mierzyć. W przypadku detekcji “więcej” wcale nie znaczy “lepiej”. Błąd pomiarowy czujnika o dużym zakresie może przekraczać wartości, które mamy monitorować. Poniższa tabela przedstawia przykład detektorów czadu z identycznym błędem pomiarowym, ale z innym zakresem pomiarowym wyniki pokazują, że zastosowanie miernika o dużym zakresie do pomiaru niskich wartości mija się z celem i jest nie efektywne.

Przykładowe błędy pomiarowe o różnym zakresie pomiarowym czujników czadu
Zakres pomiarowy	Przykładowy błąd pomiarowy	Wartość błędu pomiarowego	Wartość Najwyższego Dopuszczalnego Stężenia (NDS)
0-300 ppm	3%	9 ppm	20ppm
0-500 ppm	3%	15 ppm
0-1000 ppm	3%	30 ppm

Więcej informacji o systemach detekcji gazu, w których zastosowano czujniki czadu znajduje się w opisach obiektów poniżej: