На страже порядка в доме: бытовые датчики утечки природного газа

Неправильная эксплуатация газовой плиты, камина, твердотопливного или газового котла может привести к внезапной высококонцентрированной утечке газа и, как следствие, к значительной вероятности возникновения пожара и отравления угарным газом. Кроме того, опасный газ может возникать также из-за использования неисправного оборудования, что представляет серьезную угрозу для безопасности пользователей.

Бытовые датчики утечки газа: виды, особенности и правила установки

Газификация жилых помещений приносит не только тепло и комфорт, но также сопряжена с рисками, поскольку газовое оборудование является источником повышенной опасности. Утечки взрывоопасных и горючих газов могут происходить из-за дефектов трубопроводов, неисправности приборов, несоблюдения правил технической эксплуатации и человеческой забывчивости. Для того чтобы обезопасить себя и своих соседей, существуют бытовые датчики утечки газа — самостоятельные устройства или системы контроля за загазованностью. Эти сигнализаторы постоянно мониторят качество воздуха и при обнаружении предельно допустимых концентраций газа (ПДК) информируют пользователей о проблеме с помощью светозвукового сигнала.

Бытовой датчик представляет собой компактное устройство, которое реагирует на изменения состава воздуха в помещении и оповещает о повышении концентрации газа. Существуют модели с электромагнитным запорным клапаном в комплекте. В этом случае одновременно со светозвуковым сигналом устройство активирует клапан, который автоматически перекрывает подачу газа, тем самым предотвращая риск взрыва или отравления.

Современные модели датчиков также оснащены возможностью включения принудительной вентиляции и отправки уведомлений о превышении ПДК как пользователю, так и аварийной службе. Такие устройства могут интегрироваться в системы «умного дома», что позволяет повысить уровень безопасности и комфорт жильцов.

Конструкция бытовых датчиков утечки газа состоит из следующих компонентов:

• первичный преобразователь — чувствительный элемент, устанавливающий и фиксирующий концентрации газа в окружающей атмосфере;
• измеритель — сравнивающий показатели чувствительного элемента с допустимыми значениями;
• блок управления внешним устройством — отправляющий сигнал на запорный клапан;
• блок питания.

Виды бытовых датчиков утечки газа

В зависимости от типа контролируемого газа, бытовые датчики делятся на:

• датчики для контроля содержания природного газа (метан, CH4);
• датчики угарного газа (CO);
• датчики углекислого газа (CO₂);
• комбинированные устройства, реагирующие одновременно на два или три типа газов.

Комбинированные датчики обеспечивают максимальную безопасность как для квартиры, так и для загородного дома.

• Термокаталитический датчик, чувствительный элемент которого покрыт катализатором (например, диоксидом олова, платиной или палладием). При воздействии целевого газа на рабочий элемент происходит изменение теплоотдачи, что приводит к изменению сопротивления катализатора;
• Полупроводниковый датчик с чувствительным элементом из оксида олова. При увеличении концентрации горючего или токсичного газа меняется его поверхностное сопротивление. Полупроводниковый материал может модифицироваться различными добавками для повышения чувствительности;
• Электрохимический датчик, основанный на работе ячейки с твердым электролитом или раствором. При взаимодействии с анализируемым газом в электролите образуются ионы, вызывающие протекание электрического тока, пропорционального концентрации газа в пробе;
• Инфракрасные датчики, которые анализируют изменение длины волны инфракрасного излучения. В современных моделях источником света чаще служат светодиоды, в то время как старые устройства использовали вольфрамовые нити.

Инфракрасные датчики часто применяются в промышленности благодаря их быстрому включению, устойчивости к вибрациям и электромагнитными помехам, высокой точности, отличной чувствительности и оперативному отклику.

• Проводные датчики работают от сети 220-230 В и создают защитные технологии, которые препятствуют короткому замыканию при большом количестве газа в воздухе;
• Беспроводные датчики функционируют на аккумуляторах, встроенных в корпус. Они требуют много энергии, и цена на эти устройства значительно выше, чем на проводные аналоги, потому чаще всего такие модели встречаются в быту, а не на производстве.

Чем опасна утечка газа?

Природный газ — это смесь различных газов, образующаяся в недрах Земли; это вещество является природным ископаемым. На протяжении более ста лет природный газ используется в быту (например, в виде бутана, пропана и т. д.), и многие считают его бытовым.

Несмотря на то, что этот газ не растворяется в крови, в высоких концентрациях он может представлять опасность для организма: симптомы отравления могут быть схожи с наркотическим опьянением или кислородным голоданием. Смертельные случаи тоже возможны, но чаще всего они происходят из-за острого недостатка кислорода в организме, поскольку высокая концентрация природного газа в воздухе может вытеснять кислород и вызывать асфиксию.

Умеренные воздействия природного газа на человека не должны служить поводом для невнимательности к безопасному использованию газового оборудования. Природный газ легко воспламеняется и может вызвать взрыв или пожар, которые, в свою очередь, могут привести к распространению угарного газа — смертельно опасного вещества.

Угарный газ (окись углерода, или CO) представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса, образующийся в процессе сжигания любого топлива, будь то бензин, керосин, дерево, древесный уголь или природный и промышленный газ и прочие органические материалы.

Отравление угарным газом происходит, когда CO проникает в кровь, заменяя кислород в красных кровяных тельцах. Это приводит к тому, что вместо кислорода по всем телу перемещается угарный газ, что может вызвать серьезные повреждения тканей или даже завести к летальному исходу.

Симптомы отравления бытовым газом

Ранние признаки отравления газом могут включать:

• головную боль;
• головокружение;
• тошноту.

По мере накопления окиси углерода в крови симптомы могут усугубляться и проявляться в виде:

• сонливости;
• учащенного дыхания, повышенного сердцебиения или болей в груди;
• ухудшения зрения;
• приступов кашля и проявлений астмы.

Как можно избежать утечки газа?

Существует несколько простых шагов, которые могут снизить риск утечки опасного газа в вашем доме:

1. Ежегодно проверяйте все приборы, работающие на топливе (например, масляные или газовые обогреватели, газовые плиты, водонагреватели, камины и дровяные печи).
2. Регулярно проверяйте дымоходы и вентиляционные отверстия, чтобы убедиться в их исправности, отсутствии засоров и правильной эксплуатации.
3. Не используйте керосиновый или пропановый обогреватель в закрытых или слабо вентилируемых помещениях.
4. Не используйте газовые или угольные грили в помещениях.
5. Рассмотрите возможность установки датчиков угарного газа в вашем доме.
6. Помните, что сигнализаторы утечки газа являются дополнительной мерой безопасности.

Датчик утечки газа: что это?

Бытовой датчик утечки газа — это устройство, которое определяет увеличение концентрации газа в помещении и выдает сигнал о наличии утечки. Более усовершенствованные модели могут также отправлять уведомления в приложение на смартфоне или оповещать аварийную службу о чрезвычайной ситуации.

Сигнализаторы загазованности для дома и производства

Модели газоанализаторов, которые мы рассмотрим, просты в использовании и могут быть установлены как в больших, так и в самых маленьких помещениях.

Rubetek KR-GD13 (Rubetek)

Это устройство способно распознавать утечки метана, пропана, бутана и других горючих бытовых газов на расстоянии до 100 метров на открытом пространстве. Сирена с громкостью 85 дБ срабатывает при фиксировании превышения концентрации газа в помещении на 10% от установленного допустимого уровня. Также прибор отправляет SMS-уведомление.

Аппарат работает при высоких температурах до +50 градусов.

Однако, среди недостатков этой модели стоит выделить сложность в синхронизации с мобильным телефоном, если важно получать уведомления о возможных утечках. Для подключения датчика к смартфону необходимо установить специальное приложение от марки Rubetek для iOS (версии 11.0 и выше) или Android (версии 5.0 и выше).

Для получения push- или SMS-уведомлений от датчика потребуется приобретение устройства с поддержкой функции центра управления домом этой же марки, например, умного Wi-Fi-роутера или умной розетки.

Что делать при утечке газа

Кенарь GD100-N (ООО Премьер Групп)

Эта система распознает утечку метана и включает в себя сам сигнализатор и предохранительный клапан. Модель обеспечивает автоматический и непрерывный контроль уровня метана в помещении и извещает о превышении его порогового значения в воздухе.

Время срабатывания датчика составляет 30 секунд. Прибор способен функционировать при высокой температуре до +55 градусов.

При утечке газа срабатывают визуальная и звуковая сигнализация, а газовая труба автоматически перекрывается.

Недостатками данной модели являются необходимость работы от электрической сети и короткий провод (не более одного метра); при скачках напряжения клапаны подачи газа перекрываются, что требует перезагрузки датчика.

Что делать при отравлении угарным или природным газом

СЗЦ (ПКФ Энергосистемы)

Сигнализаторы загазованности моделей СЗЦ-1Р и СЗЦ-2Р контролируют содержание природного и угарного газа в воздухе помещения. При утечке газа срабатывают звуковые и световые сигналы, которые отключаются после устранения проблемы. Время срабатывания сигнализатора при критической концентрации природного газа — 15 секунд, а угарного газа — 180 секунд.
Это простое и функциональное устройство может работать как самостоятельно, так и в составе системы контроля загазованности Кристалл. Конструкция этих устройств позволяет легко соединять их друг с другом для создания системы. У медленных моделей внедрены датчики термокаталитического и электрохимического принципа действия, что позволяет избежать ложных срабатываний на посторонние раздражители.
Приборы могут функционировать при температуре от +5 до +45 градусов и при влажности 80% при температуре +25 градусов.

Как безопасно использовать газ

ДГ-1-УПМ-1 (НПФ Полисервис)

Это устройство распознает утечку метана, пропана и угарного газа. При превышении концентрации метана или пропана в воздухе сигнализация срабатывает через 10 секунд, а угарного газа — в пределах 50 секунд. Датчик функционирует в трех режимах: Дежурный (нормальная ситуация), Тревога (утечка газа) и Неисправность (скачки напряжения). В Дежурном режиме индикатор мигает периодически без звукового сигнала. В режиме Тревога индикатор светит постоянно, а в режиме Неисправность он мигает часто и сопровождается звуковым сигналом.

Виды газоанализаторов

Сейчас существует большое количество типов газоанализаторов, а также способов их классификации. Более того, одни модели могут принадлежать к уникальным типам, которые не похожи на другие. Тем не менее, их все равно можно распределить по каким-либо критериям, например, по принципу действия. Мы рассмотрим основные способы классификации и расскажем, как правильно выбирать газоанализатор.

Основные типы газоанализаторов можно разделить следующим образом:

Термохимические. Эти устройства используют катализатор с окисляемым компонентом (самый распространенный вариант) или другую химическую реакцию. Реакция происходит при контакте с кислородом из воздуха, после чего терморезистор измеряет выделяемое при этом количество тепла.

Магнитные. Специальный тип, применяемый для определения концентрации кислорода. Принцип работы основан на том, что магнитная восприимчивость газовой смеси варьируется в зависимости от содержания кислорода. Такие газоанализаторы весьма точны и часто выбираются для установления уровня кислорода.

Инфракрасные. Эти устройства функционируют на основе измерения степени поглощения инфракрасных лучей различными газами. Однако есть ограничение: молекула газа должна состоять как минимум из двух атомов. Обычно инфракрасные газоанализаторы используются в лабораториях.

Пневматические. Эти устройства определяют вязкость и плотность газовой смеси. Существуют три типа таких инструментов, и они делятся по конструкции, но принцип действия остается одинаковым — оценка параметров газовой смеси. Есть узкоспециализированные аппараты, применяемые в определенных областях промышленности.

Термокондуктометрические. Это высокочувствительные и селективные газоанализаторы, которые работают на основе определения теплопроводности газовой смеси. Обычно используются для определения целевых газов, которые отличаются своей теплопроводностью от других. Примером могут служить углекислый газ, кислород или азот.

Ультрафиолетовые. Наилучшим образом подходят для обнаружения одноатомных газов. Эти устройства генерируют УФ-излучение в определенных диапазонах и измеряют спектр.

Это базовые типы газоанализаторов, но далеко не все существующие. Список можно продолжать, и если говорить о специфических типах (имеющих очень узкое применение), он будет весьма длинным. В любом случае, при покупке прибора чаще всего выбирают один из типов, перечисленных выше. Однако вернемся к классификации также по форм-фактору, выделив три группы:

• Стационарные. Эти устройства должны соответствовать самым высоким стандартам, быть надежными и точными. Как правило, они довольно крупные или предполагают установку в конкретном месте, например, в производственных помещениях. Современные газоанализаторы могут передавать данные на компьютеры для непрерывного мониторинга или интегрироваться с другими системами контроля безопасности.
• Переносные. Эти приборы весят больше и обладают внушительными размерами, однако они не стационарны, а могут перемещаться и использоваться в разных местах. Чаще всего их используют в профессиональной деятельности.
• Портативные. Это самые компактные газоанализаторы, большинство бытовых приборов относятся именно к этой категории. Сегодня такие устройства распространены, и можно встретить множество различных моделей.

Как выбрать газоанализатор

Если вы ознакомились с вышеприведенной информацией, то, вероятно, уже представляете, какой именно прибор вам нужен, так как знаете, какие газоанализаторы существуют. Однако до сих пор не упомянуто важное — на что основывают свой выбор. Это предназначение устройства, то есть, какие газы оно может определять. Очевидно, что для поиска утечки бытового газа будет совершенно бесполезен прибор, предназначенный для определения концентрации кислорода. Поэтому в первую очередь стоит обращать внимание именно на этот параметр, а затем уже рассматривать другие характеристики, такие как погрешность измерений и т. д.

Также при выборе важно обратить внимание на максимальное время наработки на отказ. Эти приборы не работают вечно, датчики и другие компоненты могут выйти из строя. Конечно, все это можно заменить, но это приведёт к дополнительным расходам. Стоит также учитывать затраты на техническое обслуживание, а также стоимость калибровки или поверки (если это необходимо). Важно уточнить методику поверки для вашего прибора и местоположение налаживающего сервиса. Это достаточно просто: чем более распространенный тип газоанализатора, тем легче и дешевле он будет в обслуживании.

Если ваша цель — купить бытовое устройство, которое будет continuously (непрерывно) следить за уровнем угарного газа, можно рассмотреть комбинированные модели, которые также определяют другие газы. Это будет полезно особенно в домах, где используется газ для отопления или готовки.

Популярностью пользуется сегмент устройств, предназначенных для определения дымовых газов. Здесь всё очевидно: чем дороже, тем лучше. Более дорогие модели обладают высокой точностью, быстротой реагирования, большим числом дополнительных функций, таких как сенсоры температуры, поддержка определения КПД и тепловых потерь, встроенная память, дисплеи и т. д. Кстати, в сегменте газоанализаторов для дымовых газов существуют простые модели по цене 4-6 тысяч рублей, так и более сложные — за 50-60, и даже больше 100 тыс. В домашних условиях тратить большие суммы нецелесообразно, но в профессиональной сфере такие устройства высоко востребованы.

Не лишним будет проверить уровень защиты корпуса. Простые и бытовые приборы имеют уровень защиты IP20, что обычно достаточно, но для профессиональной деятельности, когда существует риск повышенной загрязненности и воздействия влаги, этого будет недостаточно.

Далее, в характеристиках прибора можно найти множество других параметров, которых перечислять нет большого смысла. Например, рабочая температура (актуальна, если прибор будет задействован на улице зимой), точка росы в дымовых газах, диапазон температур, справедливую погрешность, абсолютное давление и прочие особенности. В принципе, если вы знаете, что вам нужно, выбрать подходящий по характеристикам прибор не так сложно. Нужно всего лишь понимать, какие газы необходимо определить, какова допустимая погрешность и условия эксплуатации.

Газоанализатор — это тот прибор, который лучше выбирать без спешки, сравнивая различные модели и подбирая тот, что будет оптимален именно для вас. Если не торопиться, то, как правило, можно найти устройство с наилучшим соотношением цены и качества, не переплачивая за несущественные функции или за малую погрешность, которая на практике не нужна.

Основные технические характеристики

Современные непрерывные газоанализаторы с автоматическим считыванием показаний и системой сигнализации могут измерять концентрации как крупных долей, так и незначительных. Для корректной работы прибора требуется стабилизировать несколько параметров, которые указаны производителем. Для всех типов и моделей устройств необходимо обеспечить стабилизацию потока газа, давление, температуру, напряжение питания и чистоту газа от пыли и влаги.

К наиболее важным характеристикам можно отнести:

• Концентрация анализируемого газа;
• Количество измеримых газов;
• Время отклика;
• Объем начальной газовой смеси.

При построении сети необходимо учесть расположение газоанализирующего датчика, чтобы определить способ питания и уровень защиты устройства. За это отвечает стандарт IP, который отображает степень защиты приборов от пыли и влаги. Тем не менее, не следует забывать про температурный режим работы, рабочую влажность и атмосферное давление.

К основным характеристикам газоанализаторов относятся общая потребляемая мощность. Чем она меньше, тем лучше.

В этом случае необходимо предусмотреть способ подключения к сети LoRaWAN, так как большинство устройств имеют интерфейс только RS-485 или USB.

Примеры устройств

Часто у одного устройства может быть несколько модификаций, что влияет на главные характеристики (анализируемые газы и их концентрация). Начнем с портативных газоанализаторов для анализа следующих газов: Метан (CH4) 40—60%, Углекислый газ (CO2) 35—45%, Кислород (O2), Азот (N2), Водород (H2), Водяной пар (H2O) и другие соединения (H2S).

Это устройство измеряет: горючие газы (CH4, C3H8, C2H6) и углекислый газ (CO2) с помощью оптических датчиков, а также объемные доли кислорода (O2), сероводорода (H2S), угарного газа (CO), хлора (CL2), аммиака (NH3), диоксида серы (SO2), оксида азота (NO), диоксида азота (NO2) с помощью электрохимических датчиков. Удачно применяется в угольной, нефтяной, газовой и энергетической отраслях. Количество контролируемых газовых компонентов варьируется от 1 до 5 в зависимости от модификации.

Особенности газоанализатора

• Непрерывное измерение и цифровая индикация контролируемых газов.
• Сигнализация (световая и звуковая) при достижении концентрации контролируемых газов заданного (порогового) уровня.
• Запись и последующее отображение экстремальных значений концентраций за период после включения.
• Функция черного ящика — запись результатов измерений в энергонезависимую память.
• Передача результатов измерений на ПК.
• Индикация текущей даты и времени.
• Индикация атмосферного давления.
• Индикация неисправностей.
• Электрическое питание: от заряжаемого встроенного аккумуляторного блока 4,2VDC.
• Защита от загрязнений и влаги: IP54, IP67 в зависимости от модификации.
• Время прогрева и выхода прибора в рабочий режим измерений не превышает 120 секунд.
• Время работы прибора от аккумулятора (при 25 °C) не менее 100 часов.
• Срок службы не менее 10 лет.