Jak działa czujnik dymu?

Czujnik dymu to jedno z tych urządzeń, o których zapominamy… dopóki nie zacznie przeraźliwie piszczeć. Małe, plastikowe kółko na suficie potrafi jednak zdecydować o tym, czy z pożaru wyjdziemy o własnych siłach. Co dokładnie dzieje się w środku, kiedy alarm się włącza? I czy naprawdę w domu „świeci” nam na głową promieniotwórczy pierwiastek?

Jakie rodzaje czujników dymy możemy wyróżnić?

W domach stosuje się przede wszystkim dwa typy czujników dymu: optyczne (fotoelektryczne) i jonizacyjne.

• Czujnik optyczny (fotoelektryczny) – dziś najczęściej spotykany w mieszkaniach i domach. W środku ma komorę, w której znajdują się: dioda LED (źródło światła) oraz fotodetektor („elektroniczne oko”).
• Czujnik jonizacyjny – korzysta z bardzo niewielkiej ilości materiału promieniotwórczego (zwykle ameru-241), który jonizuje powietrze w komorze.

Warto podkreślić: nie wszystkie czujniki dymu są „promieniotwórcze”. Tylko jonizacyjne zawierają źródło promieniowania, a w wielu krajach Europy stopniowo się z nich rezygnuje na rzecz czujników optycznych. Te drugie nie zawierają żadnego materiału promieniotwórczego.

Jak czujnik „widzi” dym?

W czujniku optycznym komora jest zaprojektowana tak, żeby światło z diody LED nie trafiało wprost na fotodetektor. W normalnych warunkach detektor „widzi” ciemność. Sytuacja zmienia się, gdy do komory dostają się drobiny dymu – rozpraszają one światło, podobnie jak mgła rozprasza światła samochodu. Część promieni odbija się i zakręca w komorze, aż trafi na fotodetektor.

Elektronika urządzenia cały czas mierzy, ile światła dociera do sensora. Gdy ilość rozproszonego światła przekroczy ustawiony próg, urządzenie uznaje, że w powietrzu jest już niebezpieczna ilość dymu i uruchamia alarm. Optyczne czujniki bardzo dobrze wychwytują dym z tleniących się pożarów – na przykład z tapicerki, drewna czy przewodów elektrycznych.

W czujniku jonizacyjnym zasada jest inna. W komorze między dwiema elektrodami umieszczone jest źródło promieniowania, które jonizuje powietrze – powstają jony dodatnie i ujemne, a między elektrodami płynie niewielki, stabilny prąd. Gdy do komory wpada dym, cząsteczki łączą się z jonami i utrudniają przepływ ładunku. Natężenie prądu spada. Układ elektroniczny wykrywa ten spadek i – jeśli przekracza on określoną wartość – uruchamia syrenę.

W uproszczeniu:

• w czujniku optycznym dym powoduje pojawienie się światła na detektorze,
• w czujniku jonizacyjnym dym powoduje spadek prądu w komorze.

Co się stanie, gdy czujnik wykryje dym?

Sam sensor to tylko część układanki. W środku czujnika znajduje się również elektronika odpowiedzialna za:

1. Zasilanie – najczęściej z baterii (tradycyjna 9 V lub wbudowane ogniwo litowe o żywotności kilku–kilkunastu lat).
2. Analizę sygnału – układ porównuje sygnał z komory z zaprogramowanym progiem alarmowym i często wymaga, by podwyższony poziom utrzymał się przez chwilę. To ogranicza przypadkowe „piki” i fałszywe alarmy.
3. Uruchomienie syreny – gdy kryterium alarmu jest spełnione, włącza się głośny sygnał dźwiękowy, zwykle o natężeniu co najmniej 85 dB w odległości kilku metrów. Ma to obudzić śpiących domowników.
4. Kontrolę baterii i błędów – krótki, pojedynczy pisk co kilkadziesiąt sekund to zwykle znak, że bateria się kończy. Niektóre modele sygnalizują też uszkodzenie specjalnym wzorem piknięć i mignięć diody.

Coraz więcej czujników ma też funkcję łączenia w system – jeśli jeden wykryje dym, uruchamiają się wszystkie połączone w sieci urządzenia. To szczególnie istotne w większych budynkach.

Dlaczego zdarzają się „fałszywe” alarmy?

Z punktu widzenia elektroniki większość „fałszywych” alarmów wcale nie jest fałszywa – czujnik po prostu wykrywa coś, co zachowuje się jak dym.

Najczęstsze przyczyny to:

• Para wodna – gęsta para z łazienki czy kuchni może dostać się do komory optycznej i rozpraszać światło podobnie jak dym.
• Tłusty dym kuchenny – drobiny tłuszczu świetnie rozpraszają światło i łatwo osadzają się w środku, podnosząc czułość czujki.
• Kurz i owady – zabrudzony sensor lub mały owad w komorze potrafią wywołać „wieczne piszczenie”.
• Silne przeciągi – gwałtowny przepływ powietrza może zaburzać warunki w komorze, zwłaszcza przy źle dobranym miejscu montażu.

Dlatego producenci odradzają montowanie czujek dymu bezpośrednio nad kuchenką, tuż przy drzwiach łazienki, przy kratkach wentylacyjnych czy w bardzo zapylonych pomieszczeniach. W takich miejscach lepiej sprawdzają się specjalne czujniki ciepła, reagujące na nagły wzrost temperatury, a nie na dym.

Gdzie czujnik zamontować, a gdzie nie?

Podstawowa zasada jest prosta: dym unosi się do góry, więc czujki montujemy wysoko.

Najczęstsze zalecenia dla domów są takie:

• czujnik na suficie, możliwie centralnie w pomieszczeniu,
• jeśli musi być na ścianie – montaż wysoko, 10–30 cm poniżej sufitu,
• unikanie narożników i „martwych stref”,
• omijanie okien, drzwi i nawiewów, gdzie przeciąg może „odciągać” dym od czujki,
• na skośnym suficie – montaż w pobliżu najwyższego punktu, ale nie tuż przy samym szczycie, lecz nieco poniżej.

W typowym domu warto mieć czujki:

• na każdej kondygnacji,
• na korytarzach prowadzących do sypialni,
• w lub przy samych sypialniach,
• w pobliżu pomieszczeń z urządzeniami grzewczymi.

Osobną kwestią jest garaż. Tam dym i spaliny pojawiają się naturalnie, gdy uruchamiamy samochód. Zwykły czujnik dymu będzie w takiej sytuacji praktycznie bezużyteczny, bo albo będzie ciągle wył, albo szybko zostanie wyłączony przez sfrustrowanych domowników. Dlatego w garażach częściej stosuje się czujniki ciepła, a czujniki tlenku węgla (CO) zaleca się montować w części mieszkalnej – na przykład przy drzwiach prowadzących z garażu do domu albo w pokoju nad garażem, zgodnie z instrukcją producenta i aktualnymi przepisami. Dodatkowo, czujniki CO warto mieć też w pobliżu sypialni i na każdej kondygnacji domu.

Zawsze najważniejsze jest jedno: sprawdzić instrukcję konkretnego modelu i obowiązujące przepisy – to one są ostatecznym wyznacznikiem prawidłowego montażu.

Podsumowanie

Czujnik dymu nie jest skomplikowanym komputerem, ale sprytną kombinacją prostych zjawisk fizycznych: rozpraszania światła albo jonizacji powietrza. W praktyce to jednak jedno z najważniejszych urządzeń w domu. Reaguje na dym w pierwszej fazie pożaru – wtedy, gdy jeszcze mamy szansę obudzić domowników, zadzwonić po straż pożarną i spróbować opanować sytuację.

Kluczem jest nie tylko sam zakup, ale też dobór właściwego typu czujnika, prawidłowy montaż i regularna kontrola baterii. Ten mały, niepozorny krążek na suficie nie zrobi za nas wszystkiego, ale może dać nam to, czego w pożarze najbardziej brakuje – kilka dodatkowych minut.