Każdy gaz zachowuje się w pomieszczeniu inaczej: jeden gromadzi się pod stropem, inny ścieli się przy posadzce, a jeszcze inny miesza się z powietrzem niemal równomiernie. To właśnie te różnice – gęstość względna, granice wybuchowości i dopuszczalne stężenia – decydują o tym, gdzie powiesić detektor, jakie progi alarmowe ustawić i kiedy system ma odciąć dopływ gazu lub uruchomić wentylację awaryjną. Poniżej zebraliśmy parametry, z których korzystamy przy projektowaniu instalacji detekcji gazów.
Gazy palne – granice wybuchowości i progi alarmowe
DGW (LEL) to dolna granica wybuchowości – najniższe stężenie gazu w powietrzu, przy którym mieszanina może wybuchnąć. GGW (UEL) to granica górna: powyżej niej mieszanina jest zbyt bogata w gaz, żeby się zapalić. Detektory gazów palnych pracują w odniesieniu do DGW, a nie do stężenia bezwzględnego – dlatego progi alarmowe podaje się w procentach DGW.
| Nazwa gazu | Wzór | DGW (LEL) % obj. | GGW (UEL) % obj. | Alarm 10% DGW | Alarm 20% DGW | Gęstość (powietrze = 1) | Zalecane umiejscowienie detektora |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Metan | CH4 | 4,4 | 17,0 | 0,44 | 0,88 | 0,55 | Pod stropem, w najwyższym punkcie pomieszczenia |
| Propan | C3H8 | 1,7 | 10,9 | 0,17 | 0,34 | 1,56 | Tuż nad posadzką |
| Butan | C4H10 | 1,4 | 9,3 | 0,14 | 0,28 | 2,05 | Tuż nad posadzką, także w zagłębieniach i kanałach |
| LPG (propan-butan) | mieszanina | 1,4–1,7 | 9,3–10,9 | 0,14–0,17 | 0,28–0,34 | 1,5–2,1 | Tuż nad posadzką – garaże podziemne, kotłownie |
| Wodór | H2 | 4,0 | 77,0 | 0,40 | 0,80 | 0,07 | Bezpośrednio pod stropem, z dala od kieszeni powietrznych |
| Acetylen | C2H2 | 2,3 | 100 | 0,23 | 0,46 | 0,90 | Pod stropem – gaz nieznacznie lżejszy od powietrza |
| Tlenek węgla | CO | 10,9 | 74,0 | 1,09 | 2,18 | 0,97 | W strefie oddychania, ok. 1,5–1,8 m nad posadzką |
| Amoniak | NH3 | 15,0 | 33,6 | 1,50 | 3,00 | 0,59 | Pod stropem – maszynownie chłodnicze |
| Etan | C2H6 | 2,4 | 15,5 | 0,24 | 0,48 | 1,04 | Na wysokości potencjalnego wycieku – gęstość zbliżona do powietrza |
| Pary etanolu | C2H5OH | 3,1 | 19,0* | 0,31 | 0,62 | 1,59 | Nisko, nad posadzką – pary opadają |
| Pary metanolu | CH3OH | 6,0 | 36,0* | 0,60 | 1,20 | 1,11 | Nisko, nad posadzką |
* Górna granica wybuchowości par alkoholi zależy od temperatury – podane wartości dotyczą 60 °C. Przy 100 °C wynoszą odpowiednio 27,7% dla etanolu i 50,0% dla metanolu.
Warto zwrócić uwagę na rozbieżność, która regularnie wprowadza zamieszanie w dokumentacji projektowej. Norma EN ISO/IEC 80079-20-1 podaje dla metanu DGW = 4,4%, a dla propanu 1,7%. W kartach charakterystyki i starszych opracowaniach spotyka się natomiast wartości 5,0% i 2,1%, pochodzące z amerykańskich zbiorów danych. Różnica nie jest błędem – to inne źródło danych, ale przy przeliczaniu progów alarmowych trzeba trzymać się jednego zbioru.
Skąd biorą się progi 10% i 20% DGW
Wbrew rozpowszechnionemu przekonaniu, dwustopniowy podział 10%/20% DGW nie wynika wprost z żadnej normy. Normy określają jedynie ramy:
- PN-EN 60079-29-2 wskazuje dolne ograniczenie progu alarmowego – nie niżej niż 5% DGW dla metanu oraz 10% DGW dla propanu i butanu. Chodzi o odporność na fałszywe alarmy.
- PN-EN 50194-1 (detektory do zastosowań domowych) wymaga, żeby alarm zadziałał w przedziale 3–20% DGW monitorowanego gazu.
- PN-EN 60079-29-1 opisuje wymagania metrologiczne samych detektorów, a nie progi alarmowe.
Sekwencja 10% → 20% → 30% DGW (alarm optyczny, akustyczny, odcięcie gazu i wentylacja) to praktyka projektowa i ustawienia fabryczne producentów. W urządzeniach Gazex spotyka się na przykład próg 15% DGW ±5%. Wniosek praktyczny: progi zawsze weryfikuje się w DTR konkretnego detektora, a nie przepisuje z cudzego projektu.
Gazy toksyczne – NDS i NDSCh
Przy gazach toksycznych granice wybuchowości schodzą na drugi plan – liczy się stężenie, przy którym gaz szkodzi zdrowiu, często setki razy niższe od DGW. NDS to najwyższe dopuszczalne stężenie uśrednione dla 8-godzinnego dnia pracy, NDSCh – najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe, którego nie wolno przekroczyć przez więcej niż 15 minut. Wartości reguluje rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z 12 czerwca 2018 r. (Dz.U. 2018 poz. 1286 z późn. zm.).
| Nazwa gazu | Wzór | NDS mg/m3 (ppm) | NDSCh mg/m3 (ppm) | Gęstość (powietrze = 1) | Charakterystyka i lokalizacja detektora |
|---|---|---|---|---|---|
| Dwutlenek węgla | CO2 | 9000 (~4900) | 27000 (~14800) | 1,52 | Bezbarwny i bezwonny, zbiera się przy posadzce. Detektor nisko – piwnice, gastronomia, browary, hale basenowe |
| Tlenek węgla | CO | 23 (~20) | 117 (~100) | 0,97 | Bezwonny, gęstość zbliżona do powietrza, unosi się z ciepłymi spalinami. Detektor w strefie oddychania, ok. 1,5–1,8 m |
| Siarkowodór | H2S | 7 (~5,0) | 14 (~9,9) | 1,18 | Zapach zgniłych jaj, przy wyższych stężeniach poraża węch. Detektor nisko – przepompownie, oczyszczalnie, studzienki |
| Amoniak | NH3 | 14 (~20) | 28 (~40) | 0,59 | Ostry, gryzący zapach, lżejszy od powietrza. Detektor pod stropem – maszynownie chłodnicze |
| Dwutlenek siarki | SO2 | 1,3 (~0,49) | 2,7 (~1,0) | 2,21 | Duszący, wyraźnie cięższy od powietrza. Detektor nisko – kotłownie na paliwa stałe, przemysł |
| Chlor | Cl2 | 0,7 (~0,24) | 1,5 (~0,51) | 2,45 | Żółtozielony, silnie żrący. Detektor tuż nad posadzką – stacje uzdatniania wody, baseny |
| Dwutlenek azotu | NO2 | 0,7 (~0,37) | 1,5 (~0,78) | 1,59 | Powstaje przy spalaniu oleju napędowego. Detektor nisko – garaże podziemne, warsztaty |
| Tlenek azotu | NO | 2,5 (~2,0) | nie ustalono | 1,04 | Utlenia się w powietrzu do NO2. Detektor na wysokości źródła emisji |
| Cyjanowodór (w przeliczeniu na CN–) | HCN | 1 (~0,92) | nie ustalono** | 0,93 | Zapach gorzkich migdałów, wyczuwalny nie przez wszystkich. Galwanizernie, przemysł chemiczny |
| Ozon | O3 | 0,15 (~0,075) | nie ustalono | 1,66 | Charakterystyczny zapach po burzy, silny utleniacz. Ozonatory, sterylizacja, uzdatnianie wody |
** Dla cyjanowodoru i cyjanków rozporządzenie nie ustala NDSCh, ale określa stężenie pułapowe NDSP = 5 mg/m3, którego nie wolno przekroczyć w żadnym momencie. Wartości ppm nie występują w rozporządzeniu – podano je przeliczeniowo dla 20 °C i 1013 hPa.
Gęstość gazu decyduje o wysokości montażu
Zasada jest prosta: gaz lżejszy od powietrza (gęstość względna poniżej 1) gromadzi się pod stropem, gaz cięższy (powyżej 1) – przy posadzce, w kanałach i zagłębieniach. Detektor umieszczony po niewłaściwej stronie pomieszczenia zadziała z dużym opóźnieniem albo wcale.
Trzeba jednak jasno powiedzieć jedną rzecz, o której często się zapomina: polskie przepisy nie podają konkretnych wysokości montażu w centymetrach. Warunki techniczne (§ 108 i § 158) nakazują stosowanie detekcji w garażach podziemnych i przy urządzeniach gazowych o mocy powyżej 60 kW, ale nie określają ani progów, ani wysokości. Powtarzane w branży „30 cm od sufitu” i „nie wyżej niż 30 cm nad posadzką” pochodzą z norm branżowych i dokumentacji techniczno-ruchowej producentów – i to właśnie DTR konkretnego detektora jest tu wiążąca.
Dwa wyjątki, które warto zapamiętać. Tlenek węgla ma gęstość niemal identyczną z powietrzem (0,97), ale wydostaje się z gorącymi spalinami, więc w garażach montuje się go w strefie oddychania, a nie pod stropem. Z kolei gazy o gęstości bliskiej 1 – jak etan czy tlenek azotu – wymagają umieszczenia detektora na wysokości przewidywanego wycieku, bo nie migrują wyraźnie w żadną stronę.
Podstawa prawna i normy
- EN ISO/IEC 80079-20-1 – dane materiałowe gazów i par: granice wybuchowości, gęstość względna, temperatura samozapłonu, grupa wybuchowości.
- PN-EN 60079-29-1 i PN-EN 60079-29-2 – wymagania dla detektorów gazów palnych oraz zasady doboru, instalacji i konserwacji.
- PN-EN 50194-1 – detektory gazów palnych do zastosowań domowych.
- PN-EN 50545-1 – systemy detekcji CO i NO2 w garażach i tunelach.
- Rozporządzenie MRPiPS z 12.06.2018 r. (Dz.U. 2018 poz. 1286 z późn. zm.) – wykaz NDS, NDSCh i NDSP.
- Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych (Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z późn. zm.) – § 108 i § 158.
Zestawienie ma charakter informacyjny. Dobór detektorów, progów alarmowych i miejsc montażu należy każdorazowo oprzeć na projekcie instalacji oraz dokumentacji techniczno-ruchowej zastosowanych urządzeń.
