Detektor tlenku węgla - Carbon monoxide detector

Ten artykuł dotyczy monitorów otaczającego powietrza. W przypadku urządzeń biometrycznych, patrz Diagnostyka zatrucia tlenkiem węgla .
Nie mylić z detektorem dwutlenku węgla .

Detektor tlenku węgla podłączony do gniazdka elektrycznego
Alarm tlenku węgla

Detektor tlenku węgla lub detektor CO jest urządzenie, które wykrywa obecność tlenku węgla (CO) gazu, aby zapobiec zatruciu tlenku . Pod koniec lat 90. Underwriters Laboratories zmieniło definicję jednostanowiskowego detektora CO z urządzeniem dźwiękowym na alarm tlenku węgla (CO) . Dotyczy to wszystkich alarmów bezpieczeństwa CO, które spełniają normę UL 2034; jednak dla wskaźników pasywnych i urządzeń systemowych, które spełniają UL 2075, UL określa je jako detektory tlenku węgla .

CO to bezbarwny, pozbawiony smaku i zapachu gaz wytwarzany przez niecałkowite spalanie materiałów zawierających węgiel. Często określa się go mianem „cichego zabójcy”, ponieważ jest praktycznie niewykrywalny przez ludzi. W badaniu przeprowadzonym przez Underwriters Laboratories „Sześćdziesiąt procent Amerykanów nie potrafiło zidentyfikować żadnych potencjalnych oznak wycieku CO w domu”. Podwyższony poziom CO może być niebezpieczny dla ludzi w zależności od ilości i długości narażenia. Mniejsze stężenia mogą być szkodliwe przez dłuższy czas, podczas gdy rosnące stężenia wymagają skrócenia czasu ekspozycji, aby były szkodliwe.

Detektory CO są zaprojektowane do mierzenia poziomu CO w czasie i włączania alarmu, zanim niebezpieczne poziomy CO nagromadzą się w środowisku, dając ludziom odpowiednie ostrzeżenie, aby bezpiecznie przewietrzyć obszar lub ewakuować się. Niektóre detektory podłączone do systemu alarmują również usługę monitorowania, która w razie potrzeby może wysłać służby ratunkowe.

Chociaż detektory CO nie służą jako detektory dymu i odwrotnie, sprzedawane są również połączone detektory dymu/CO. W domu do najczęstszych źródeł CO należą: otwarty ogień, grzejniki do pomieszczeń, podgrzewacze wody, zablokowane kominy lub prowadzenie samochodu lub grilla w garażu.

Instalacja

Urządzenia, które są powszechnie dostępne w sprzedaży detalicznej w cenie 15–60 USD, mogą być zasilane bateryjnie lub zasilane prądem przemiennym (z podtrzymaniem bateryjnym lub bez). Żywotność baterii rośnie wraz z rozwojem technologii, a niektóre urządzenia zasilane bateryjnie reklamują teraz żywotność baterii do 10 lat. Wszystkie detektory CO mają przyciski "testowe", takie jak detektory dymu, ale przycisk Test na alarmie CO sprawdza tylko baterię, obwód elektroniczny i brzęczyk, a nie zdolność alarmu do wykrywania gazu.

Detektory CO można umieszczać w pobliżu sufitu lub w pobliżu podłogi, ponieważ CO ma prawie taką samą gęstość jak powietrze, ale Narodowe Stowarzyszenie Ochrony Przeciwpożarowej (NFPA) stwierdza: „Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta dotyczącymi rozmieszczenia i wysokości montażu”.

Ponieważ CO jest bezbarwny, bez smaku i zapachu (w przeciwieństwie do dymu z ognia), wykrycie w środowisku domowym jest niemożliwe bez takiego urządzenia ostrzegawczego. Jest to wysoce toksyczny środek wziewny, który przyłącza się do hemoglobiny w krwiobiegu z powinowactwem 200x silniejszym niż tlen, wytwarzając niewystarczającą ilość tlenu przemieszczającego się przez organizm.

Gdy na rynek wprowadzono detektory tlenku węgla, ich żywotność była ograniczona do 2 lat. Jednak wraz z rozwojem technologii baterii, która wzrosła, a wiele z nich obecnie reklamuje się do 10 lat, elementy czujnika mogą ulec awarii w dowolnym momencie z wielu powodów, a awaria może nie zostać wykryta przez przycisk testowy. Nowsze modele są zaprojektowane tak, aby sygnalizować potrzebę wymiany po określonym czasie, ale czujnik nadal może ulec awarii w dowolnym momencie.

Zgodnie z edycją wytycznych dotyczących tlenku węgla z 2005 r., NFPA 720, opublikowanymi przez National Fire Protection Association , sekcje 5.1.1.1 i 5.1.1.2, wszystkie detektory CO „muszą być umieszczone centralnie na zewnątrz każdej oddzielnej strefy sypialnej w bezpośrednim sąsiedztwie sypialnie”, a każdy detektor „powinny być umieszczone na ścianie, suficie lub w innym miejscu, jak określono w instrukcji instalacji dołączonej do urządzenia”.

Zgodnie z edycją IRC z 2009 r., opublikowaną przez Międzynarodową Radę Kodeksu, sekcja R315.1, „W przypadku nowych konstrukcji, zatwierdzony alarm tlenku węgla powinien być zainstalowany na zewnątrz każdej oddzielnej części sypialnej w bezpośrednim sąsiedztwie sypialni w jednostkach mieszkalnych w których zainstalowane są urządzenia opalane paliwem oraz w lokalach mieszkalnych, które posiadają garaże” oraz w sekcji 315.2, „W przypadku, gdy prace wymagające pozwolenia wykonywane są w istniejących mieszkaniach, które posiadają garaże lub w istniejących mieszkaniach, w których znajdują się urządzenia opalane paliwem, tlenek węgla alarmy są dostarczane zgodnie z sekcją R315.1."

Miejsca instalacji różnią się w zależności od producenta. Zalecenia producentów różnią się do pewnego stopnia na podstawie badań przeprowadzonych z konkretnym detektorem. Dlatego przed instalacją należy zapoznać się z dostarczoną instrukcją instalacji dla każdej czujki.

Detektory CO są dostępne jako modele samodzielne lub podłączone do systemu, monitorowane urządzenia. Czujki podłączone do systemu, które można podłączyć przewodowo do centrali bezpieczeństwa lub przeciwpożarowej, są monitorowane przez stację centralną. W przypadku, gdy mieszkanie jest puste, mieszkańcy śpią lub mieszkańcy już cierpią z powodu wpływu CO, stacja centralna może zostać powiadomiona o wysokim stężeniu gazu CO i może wysłać odpowiednie władze do zbadania.

Czujniki gazu w alarmach CO mają ograniczoną i nieokreśloną żywotność, zwykle od dwóch do pięciu lat. Przycisk testowy na alarmie CO sprawdza tylko baterię i obwody, a nie czujnik. Alarmy CO powinny być testowane z zewnętrznym źródłem kalibrowanego gazu testowego, zgodnie z zaleceniami najnowszej wersji NFPA 720. Alarmy starsze niż pięć lat powinny być wymieniane, ale powinny być sprawdzane podczas instalacji i przynajmniej raz w roku w okresie gwarancji producenta. Większość producentów alarmów zaleca obecnie testowanie czujnika wraz z instalacją i co najmniej raz w roku.

Czujniki

Wczesne projekty wykorzystywały detektor chemiczny składający się z białej podkładki, która blakła do brązowawego lub czarniawego koloru w obecności tlenku węgla. Takie detektory są tanie, ale dają tylko wizualne ostrzeżenie. W miarę wzrostu liczby zgonów związanych z tlenkiem węgla w latach 90. alarmy dźwiękowe stały się standardem.

Punkty alarmowe w czujnikach tlenku węgla nie są prostym poziomem alarmowym (jak w czujnikach dymu), ale są funkcją czasu koncentracji. Przy niższych stężeniach, np. 100 części na milion (PPM), detektor nie emituje alarmu przez kilkadziesiąt minut. Przy 400 str./min alarm włącza się w ciągu kilku minut. Ta funkcja stężenie-czas ma na celu naśladowanie wychwytu tlenku węgla przez organizm, jednocześnie zapobiegając fałszywym alarmom spowodowanym krótkimi wybuchami tlenku węgla ze stosunkowo powszechnych źródeł, takich jak dym papierosowy.

Dostępne są cztery typy czujników, różniące się kosztem, dokładnością i szybkością reakcji. Większość detektorów nie posiada wymiennych czujników.

Typ opto-chemiczny

Detektor składa się z podkładki kolorowej substancji chemicznej, która zmienia kolor w reakcji z tlenkiem węgla. Stanowią one jednak tylko jakościowe ostrzeżenie o gazie. Główną zaletą tych detektorów jest ich najniższy koszt, ale wadą jest to, że oferują również najniższy poziom ochrony.

Jedną z reakcji stosowanych do wykrywania tlenku węgla jest katalityczne utlenianie disulfitopalladanu (II) potasu:

W miarę postępu reakcji uwalnianie atomowego palladu powoduje zmianę koloru z żółtego na brązowy na czarny.

Typ biomimetyczny

Czujnik biomimetyczny działa podobnie do hemoglobiny, która ciemnieje w obecności CO proporcjonalnie do ilości tlenku węgla w otaczającym środowisku. Wykorzystuje cyklodekstryny , chromofor i szereg soli metali . Można to zobaczyć bezpośrednio lub podłączyć do źródła fotonów podczerwieni, takiego jak dioda IR, a następnie monitorować za pomocą fotodiody . Żywotność baterii zwykle wynosi 2-3 lata w przypadku konwencjonalnej baterii alkalicznej, ale bateria litowa wystarczy na cały okres użytkowania produktu. Czujniki oparte na biotechnologii mają okres użytkowania wynoszący 6 lat. Produkty te jako pierwsze weszły na rynek masowy, ale ponieważ kosztują więcej niż inne czujniki, są najczęściej używane w obszarach wyższej klasy i pojazdach kempingowych. Według raportu Lawrence Berkeley National Laboratory technologia została ulepszona i jest najbardziej niezawodną technologią.

Typ elektrochemiczny

Detektor elektrochemiczny wykorzystuje zasadę ogniwa paliwowego do generowania prądu elektrycznego, gdy wykrywany gaz przechodzi reakcję chemiczną. Generowany prąd jest ściśle powiązany z ilością tlenku węgla w bezpośrednim otoczeniu czujnika. Zasadniczo ogniwo elektrochemiczne składa się z pojemnika, dwóch elektrod, przewodów połączeniowych i elektrolitu, zazwyczaj kwasu siarkowego . Tlenek węgla jest utleniany na jednej elektrodzie do dwutlenku węgla, podczas gdy tlen jest zużywany na drugiej elektrodzie. W przypadku wykrywania tlenku węgla ogniwo elektrochemiczne ma przewagę nad innymi technologiami, ponieważ ma bardzo dokładną i liniową wydajność do stężenia tlenku węgla, wymaga minimalnej mocy, ponieważ działa w temperaturze pokojowej i ma długą żywotność, która zwykle wynosi pięć lat do dziesięciu lat. Technologia ta stała się dominującą technologią w Stanach Zjednoczonych i Europie. Przyciski testowe wskazują jedynie skuteczność działania baterii, obwodu i brzęczyka. Jedynym sposobem pełnego przetestowania działania alarmu CO przy użyciu ogniwa elektrochemicznego jest dostarczenie znanego źródła kalibrowanego gazu testowego w osłonie w celu utrzymania poziomu stężenia przez okres badania.

Typ półprzewodnika

Cienkie druciki z półprzewodnikowego dwutlenku cyny na izolującej podstawie ceramicznej zapewniają czujnik monitorowany przez układ scalony. Ten element pomiarowy musi zostać podgrzany do około 400 °C, aby mógł działać. Tlen zwiększa odporność dwutlenku cyny, podczas gdy tlenek węgla zmniejsza odporność. Układ scalony monitoruje rezystancję elementu czujnikowego. Żywotność wynosi około pięciu lat, a alarmy wymagają testowania podczas instalacji i co najmniej raz w roku za pomocą gazu testowego.

Duże zapotrzebowanie na moc tego czujnika powoduje, że zwykle jest on zasilany z sieci. Zasilany bateryjnie czujnik impulsowy jest dostępny z żywotnością w miesiącach.

Technologia ta tradycyjnie znalazła wysoką użyteczność w Japonii i na Dalekim Wschodzie z pewną penetracją rynku w USA. Jednak doskonała wydajność technologii ogniw elektrochemicznych zaczyna wypierać tę technologię.

Cyfrowy

Chociaż wszystkie domowe detektory wykorzystują dźwiękowy sygnał alarmowy jako główny wskaźnik, niektóre wersje oferują również cyfrowy odczyt stężenia CO w częściach na milion . Zazwyczaj mogą wyświetlać zarówno bieżący odczyt, jak i szczytowy odczyt z pamięci o najwyższym poziomie zmierzonym w pewnym okresie czasu. Te zaawansowane modele kosztują nieco więcej, ale poza tym są podobne do modeli podstawowych.

Zaletą modeli cyfrowych jest możliwość obserwowania poziomów poniżej progu alarmowego, poznania poziomów, które mogły wystąpić podczas nieobecności, oraz oceny stopnia zagrożenia, jeśli zabrzmi alarm. Mogą również pomóc ratownikom w ocenie poziomu przeszłego lub trwającego narażenia lub zagrożenia. Dokładność tych cyfrowych odczytów została zgłoszona w USA jako wysoce niedokładna.

Przenośny

Dostępne są również przenośne detektory CO; są one zwykle używane w zastosowaniach profesjonalnych lub w niektórych przypadkach przez konsumentów, takich jak zarządcy nieruchomości, w kwestiach związanych z konserwacją i diagnostyką (np. poszukiwanie wycieku CO). Większość z nich oferuje pomiary CO w czasie rzeczywistym do kilku ppm (zwykle pokazywanych na cyfrowym wyświetlaczu) i są droższe niż domowe detektory CO (np. ~ 250 USD vs 25 USD). Istnieją dwa rodzaje przenośnych detektorów, jeden przeznaczony do samolotów, samochodów i ciężarówek. Ostrzegają kierowcę i pasażera w przypadku zagrożenia CO. Inny typ jest używany przez higienistów przemysłowych i ratowników. Cyfrowe, szybko reagujące przenośne detektory CO są zwykle lepszym wyborem do zastosowań „w ruchu” w czasie rzeczywistym, ponieważ reagują na niski poziom CO w ciągu sekund, a nie minut lub godzin (co ma miejsce w przypadku alarmów mieszkaniowych wymienionych na liście UL2034). Większość producentów zaleca, aby przenośne detektory były zwracane do ponownej kalibracji raz w roku. Przenośne detektory powinny być regularnie testowane za pomocą skalibrowanego gazu testowego, aby upewnić się, że czujniki nadal działają.

Bezprzewodowy

Dostępne są bezprzewodowe urządzenia zabezpieczające w domu, które łączą detektory tlenku węgla z wibracyjnymi poduszkami, lampami błyskowymi lub zdalnym pilotem ostrzegawczym.

Ustawodawstwo w Stanach Zjednoczonych

W USA (stan na styczeń 2017 r.) 32 stany uchwaliły ustawy dotyczące detektorów tlenku węgla, a kolejne 11 ogłosiło przepisy dotyczące detektorów CO, a także w Waszyngtonie, DC i Nowym Jorku . W Kanadzie wymagania dotyczące alarmów CO weszły w życie 15 października 2014 r. w Ontario , w Albercie istnieje silny ruch, aby wprowadzić obowiązkowe detektory CO we wszystkich domach.

Coraz więcej stanów wprowadza przepisy dotyczące ich instalacji jako obowiązkowej funkcji.

Zgodnie z ustawą podpisaną w marcu 2009 r. przez ustawodawcę stanowego, budowniczowie domów w Kolorado są zobowiązani do instalowania detektorów tlenku węgla w nowych domach. House Bill 1091 wymaga instalacji czujek w nowych i sprzedawanych domach w pobliżu sypialni oraz w wynajmowanych mieszkaniach i domach. Weszło w życie 1 lipca 2009 r. Ustawa została wprowadzona po śmierci bankiera inwestycyjnego z Denver Parkera Lofgrena i jego rodziny. Lofgren wraz z żoną i dziećmi został znaleziony martwy w swoim domu w pobliżu Aspen w Kolorado 27 listopada 2008 roku, jako ofiary zatrucia tlenkiem węgla.

W stanie Nowy Jork „Prawo Amandy” (A6093A/C.367) wymaga, aby w domach jedno- i dwurodzinnych wyposażonych w urządzenia spalające paliwo na najniższym piętrze z częścią sypialną był zainstalowany co najmniej jeden alarm tlenku węgla, który obowiązuje od lutego. 22, 2010. Chociaż domy zbudowane przed 1 stycznia 2008 mogą mieć alarmy zasilane bateryjnie, domy zbudowane po tej dacie muszą mieć alarmy przewodowe. Ponadto kontrahenci w stanie Nowy Jork muszą zainstalować czujnik tlenku węgla podczas wymiany podgrzewacza wody lub pieca na paliwo, jeśli w domu nie ma alarmu. Prawo nosi imię Amandy Hansen, nastolatki, która zmarła na skutek zatrucia tlenkiem węgla z wadliwego kotła podczas nocowania w domu przyjaciela.

Alaska House Bill 351 wymaga zainstalowania detektora tlenku węgla w mieszkaniach, które zawierają lub są obsługiwane przez urządzenie na paliwo węglowe lub inne urządzenie wytwarzające produkty spalania.

W lipcu 2011 r. Kalifornia wymagała zainstalowania czujników tlenku węgla w istniejących domach jednorodzinnych, a w 2013 r. w domach wielorodzinnych. Ustawa CA z 2015 r. wymaga, aby wszystkie nowe instalacje czujników dymu i tlenku węgla nie były serwisowane przez 10 lat. Istniejące alarmy mogą nie wymagać wymiany dla właścicieli domów, patrz lokalne przepisy. Wymagana lokalizacja alarmu różni się również w zależności od lokalnych organów ścigania.

W Maine wszystkie wynajmowane lokale muszą być wyposażone w detektory tlenku węgla, a domy niewynajmowane są zalecane, ale nie muszą mieć detektorów tlenku węgla

Normy

Ameryka północna

Canadian Mortgage and Housing Association informuje: „Organizacje normalizacyjne Kanady (CSA) i Stanów Zjednoczonych (Underwriters Laboratories lub UL) koordynowały opracowywanie norm CO i testowanie produktów. Normy z 2010 roku zabraniają pokazywania poziomów CO poniżej 30 str./min na wyświetlaczach cyfrowych. Najnowsze normy wymagają również, aby alarm włączał się przy wyższych poziomach CO niż w poprzednich wydaniach normy. Powodem tych zmian jest ograniczenie wezwań do straży pożarnej, zakładów użyteczności publicznej i zespołów reagowania kryzysowego, gdy poziomy CO nie zagraża życiu. Ta zmiana zmniejszy również liczbę telefonów do tych agencji z powodu niedokładności detektora lub obecności innych gazów. W związku z tym nowe alarmy nie będą włączane przy stężeniach CO do 70 ppm. Należy pamiętać, że te stężenia są znacznie przekracza kanadyjskie wytyczne dotyczące zdrowia” (a także przekracza amerykańską Agencję Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy (OSHA) Dopuszczalne limity narażenia ts , czyli 50 ppm).

Wielka Brytania

W Wielkiej Brytanii alarm domowy/typu B zgodny z normą BS EN 50291:2001 powinien emitować alarm dźwiękowy po około 3 minutach ekspozycji na 300 ppm CO lub 10 do 40 minut przy 100 ppm lub 60 do 90 minut przy 50 ppm.

Bibliografia

Linki zewnętrzne