Detektor kebakaran: prinsip kerja detektor panas, asap, dan nyala, pemilihan untuk kamar, dapur, dan laundry, letak dan jarak, tinggi plafon, dan alarm palsu

Setelah renovasi dapur sebuah hotel, oven kombi dipindah tepat di bawah detektor panas laju kenaikan yang sudah lama terpasang. Setiap kali pintu oven dibuka saat sarapan, awan uap panas naik ke plafon. Pencatat suhu di dekat detektor menunjukkan kenaikan 5 °C dalam 30 detik, yaitu 10 °C per menit, padahal detektor laju kenaikan terdaftar dirancang bereaksi pada nominal 8,3 °C per menit menurut SNI 03-3985-2000. Panel alarm tiga kali seminggu, dan teknisi jaga mengusulkan detektor dibungkus plastik. Jawaban yang benar sudah tertulis di panduan perancang: dapur memakai detektor panas suhu tetap, karena laju kenaikan pun dapat memberi alarm palsu di sana.

Batas pembahasan

Bab ini membahas cara kerja detektor kebakaran, pemilihannya untuk setiap ruang, serta letak dan jaraknya menurut SNI 03-3985-2000. Panduan perancang dalam bab ini adalah panduan perancangan sistem alarm kebakaran dari sebuah pabrik detektor yang menafsirkan BS 5839-1:2002; angkanya ditampilkan berdampingan dengan angka SNI.

Panel dan tindakan teknisi jaga ada di Bab 19, rangkaian dan kabel detektor di Bab 21, uji dan pembersihan detektor di Bab 23, proteksi kebakaran tingkat pemeriksaan di Bab 17, ventilasi, diffuser, dan tudung dapur di Bab 16, termistor di Bab 83 · Kelistrikan & Kendali, komparator dan histeresis di Bab 89 · Kelistrikan & Kendali, dan detektor sistem pemadam tudung dapur di Bab 4 · Dapur Komersial. Tata letak detektor dirancang perencana, dan bila disyaratkan, data dan denahnya disetujui instansi yang berwenang. Bab ini membekali teknisi untuk mengenali letak yang salah, terutama akibat renovasi.

Detektor panas

SNI membagi detektor menurut fenomena yang diindera (panas, asap, nyala api, gas kebakaran), bentuk (titik, garis, sampel udara), dan sifat setelah bekerja (dapat atau tidak dapat diperbaiki).

Detektor panas suhu tetap (fixed temperature heat detector) adalah detektor panas yang bekerja ketika elemennya mencapai suhu kerja tertentu. Elemennya bimetal, konduktivitas listrik, logam lebur, kabel peka panas, atau pemuaian cairan. Kelambatan panas (thermal lag) adalah selisih antara suhu udara sekitar dan suhu kerja detektor suhu tetap pada saat detektor bekerja, yang makin besar bila suhu naik makin cepat. Detektor laju kenaikan (rate-of-rise heat detector) adalah detektor panas yang bekerja ketika suhu naik lebih cepat dari laju tertentu. Detektor laju kenaikan terdaftar dirancang bereaksi pada nominal 8,3 °C per menit (15 °F per menit).

Manual aplikasi detektor menjelaskan detektor panas elektronik dengan dua termistor NTC, yang resistansinya turun bila suhu naik. Termistor pertama terbuka ke udara dan cepat mengikuti suhu; termistor kedua di rongga kecil mengikuti lebih lambat. Pada kenaikan lambat, alarm terjadi ketika termistor pertama mencapai suhu tetap; pada kenaikan cepat, ketika selisih kedua termistor mencapai nilai yang ditentukan. Termistor dibahas di Bab 83 · Kelistrikan & Kendali dan pembanding ambang di Bab 89 · Kelistrikan & Kendali.

Dua manual pabrik menegaskan bahwa detektor panas melindungi harta, bukan jiwa. Panduan perancang menyatakan detektor panas kurang peka, tidak bereaksi pada api membara, dan tidak cocok untuk ruang tidur dan jalur evakuasi, tetapi tahan lingkungan, sehingga dipakai di dapur dan ruang ketel.

Kelas suhu dan kode warna

SNI meminta detektor suhu tetap dan laju kompensasi, yaitu jenis yang bereaksi pada suhu udara sekitar tanpa dipengaruhi laju kenaikan, digolongkan menurut suhu kerja dan diberi kode warna, lalu dipilih menurut suhu plafon tertinggi yang dapat diperkirakan:

Bila warna badan detektor sama dengan kode warnanya, dipakai cincin kontras atau angka suhu setinggi 9,5 mm. Apendiks C SNI menambahkan anjuran informatif: selisih suhu kerja dan suhu plafon maksimum paling sedikit 14 °C (25 °F) untuk mengurangi alarm yang tidak diinginkan; panduan perancang memberi angka serupa, sekitar 15 °C. Contoh satu pabrik di manual aplikasi detektor sejalan: 57 °C untuk plafon sampai 38 °C, 93 °C berkode putih untuk plafon di atas 38 °C sampai 68 °C.

Detektor asap, nyala, gas kebakaran, dan CO

Detektor asap ionisasi (ionization smoke detector) adalah detektor asap yang bereaksi ketika partikel asap menurunkan konduktansi udara terionisasi di ruang penginderaannya. Detektor ini lebih bereaksi pada partikel tak terlihat, lebih kecil dari 1 mikron, dari api menyala. Sumbernya foil Americium 241 aktivitas rendah yang tunduk pada aturan radiasi pengion, sehingga jenis ini makin jarang dipakai; detektor ini juga sangat peka pada asap masak dan aliran udara.

Detektor asap fotoelektrik (photoelectric smoke detector) adalah detektor asap yang mendeteksi cahaya yang dihamburkan partikel asap ke penerima cahaya. Manual aplikasi detektor memakai LED inframerah 880 nm dan fotodioda. Jenis ini lebih bereaksi pada partikel terlihat dari api membara, dan BS 5839-1 menganjurkannya untuk koridor dan tangga evakuasi. Manual pemasangan panel beralamat skala besar mengutip studi bahwa detektor asap mungkin tidak bekerja pada sampai 35 % kebakaran.

Detektor sinar terproyeksi mengukur pengaburan cahaya sepanjang garis dan memberi sinyal gangguan, bukan alarm, bila jalur sinarnya terhalang mendadak. Detektor nyala bereaksi pada radiasi ultraviolet di bawah sekitar 4.000 Å, cahaya tampak, atau inframerah di atas sekitar 7.700 Å, memerlukan garis pandang yang bersih, dan dipakai terutama untuk cairan atau gas mudah menyala.

Detektor gas kebakaran mendeteksi gas hasil pembakaran dengan prinsip semikonduktor atau elemen katalitik. SNI menyatakan detektor gas yang mendeteksi gas sebelum penyalaan tidak termasuk lingkupnya, sehingga detektor kebocoran LPG di dapur bukan bagian sistem yang diatur SNI ini. Detektor CO cocok untuk api membara di kamar tidur dan kebal uap, tetapi lambat pada api menyala bebas. Detektor multisensor (multisensor detector) adalah detektor yang menggabungkan dua prinsip, misalnya optik dan panas, untuk menaikkan respons pada berbagai api dan mengurangi alarm palsu.

Memilih detektor untuk ruang hotel, laundry, dapur, dan rumah sakit

Detektor asap juga tidak dipasang dalam 4,5 m dari tungku dan pemanas air atau gas, dan di atas asbak lobi lift. SNI membatasi detektor asap untuk lingkungan normal: suhu 0 sampai 38 °C, kelembapan relatif tidak lebih dari 93 %, dan kecepatan udara tidak lebih dari 1,5 m/s, kecuali detektor yang terdaftar khusus.

Letak terhadap dinding, plafon, diffuser, balok, dan partisi

SNI berakar pada NFPA 72E 1987 dan panduan perancang pada BS 5839-1:2002, sehingga angkanya berbeda. Gedung di Indonesia mengacu SNI ditambah instruksi pabrik detektor.

SNI meminta detektor diletakkan pada aliran ke bukaan udara balik; detektor yang hanya dekat udara balik tidak melindungi saat unit pengolah udara mati, dan detektor saluran udara tidak menggantikan detektor ruang. Lubang kabel di belakang detektor ditutup gasket atau sealant, karena udara dari konduit menghalangi asap dan membawa debu serta serangga.

Untuk detektor asap, balok melintang atau balok sedalam 200 mm atau kurang dianggap plafon rata; balok melintang yang lebih dalam mengurangi jarak tegak lurus balok sepertiganya; balok lebih dalam dari 460 mm dengan jarak sumbu lebih dari 2,4 m menjadikan setiap cekukan daerah tersendiri. Partisi yang berhenti 460 mm atau lebih di bawah plafon tidak memengaruhi jarak; bila celahnya lebih kecil, pengaruhnya pada lintasan asap dipertimbangkan. Panduan perancang memperlakukan partisi yang sampai 300 mm dari plafon sebagai dinding, dan meminta jarak paling sedikit dua kali kedalaman penghalang dangkal seperti lampu.

Stratifikasi (stratification) adalah keadaan asap yang mendingin dan berhenti naik sebelum mencapai plafon tinggi, sehingga membentuk lapisan beberapa meter di bawahnya. Karena itu detektor selalu dipasang di plafon walau ada detektor tambahan di bawahnya. Di dapur, uap dan panas yang tertangkap tudung (Bab 16) adalah aliran normal, sehingga detektor tidak dipasang tepat di jalur aliran itu.

Jarak antar detektor dan aturan 0,7 S

Jarak terdaftar (listed spacing) adalah jarak antar detektor yang diuji dan dicantumkan lembaga pengujinya untuk satu model detektor. Untuk detektor panas di plafon rata, SNI memberi dua cara: jarak antar detektor tidak melebihi jarak terdaftar dan detektor berada dalam setengah jarak terdaftar dari dinding; atau setiap titik plafon berada dalam 0,7 kali jarak terdaftar dari detektor. Untuk detektor asap, SNI memberi 9 m sebagai pedoman, dengan rekomendasi pabrik tetap diikuti, dan aturan 0,7 kali jarak terpilih. Apendiks SNI menjelaskan geometrinya: detektor terdaftar 9,1 m kali 9,1 m mencakup lingkaran berjari-jari $0{,}7 \times 9{,}1 = 6{,}4$ m, dan luas persegi yang dilayaninya selalu kurang dari 83,6 m² (900 ft²).

Panduan perancang memakai jari-jari 7,5 m untuk detektor asap dan 5,3 m untuk detektor panas, dengan konsesi koridor evakuasi sampai lebar 2 m: detektor asap paling jauh 15 m satu sama lain dan 7,5 m dari dinding ujung. Multisensor dihitung seperti detektor asap kecuali dipakai dalam mode panas saja.

Tinggi plafon dan aliran udara

Asap dan panas mengencer saat naik. SNI memberi koreksi jarak detektor panas untuk plafon 3 sampai 9,1 m:

Detektor berefek integrasi, seperti tabung pneumatik, mengikuti rekomendasi pabrik. Apendiks SNI meminta detektor paling peka yang sesuai suhu sekitar untuk plafon di atas 9,1 m. Panduan perancang memberi tinggi pasang maksimum menurut BS 5839-1: detektor panas laju kenaikan 9 m, panas suhu tetap 7,5 m, asap titik 10,5 m, CO 10,5 m, dan asap sinar optik 25 m.

Aliran udara juga mengencerkan asap. SNI memberi luas per detektor asap menurut pergantian udara per jam untuk daerah dengan pergerakan udara tinggi:

Pergantian udara per jam adalah 60 kali debit suplai per menit dibagi volume ruang, dengan debit maksimum bila volume udara tidak konstan. Respons detektor di daerah aliran udara tinggi ditentukan instansi yang berwenang dengan masukan pabrik.

Alarm palsu: penyebab dan pencegahan

Panduan perancang membagi alarm yang bukan kebakaran menjadi alarm palsu peralatan, alarm tidak diinginkan, alarm iseng, dan alarm palsu dengan niat baik. Alarm tidak diinginkan (unwanted alarm) adalah alarm akibat pengaruh lingkungan, gejala yang mirip api seperti pemanggang roti, tindakan sembrono, atau kerusakan tidak sengaja. Penyebabnya antara lain:

1. Uap. Uap kamar mandi memicu detektor asap kamar hotel; uap pengering, setrika, dan mesin cuci memenuhi udara laundry.
2. Asap masak dan hasil bakar. Pintu dapur terbuka, kipas buang mati, saringan kotor, oven, pengering, dan pengelasan.
3. Debu dan bulu kain. Debu pekerjaan bangunan terlihat seperti asap dan dapat meninggalkan endapan permanen di detektor.
4. Serangga. Thrips mengganggu detektor optik model lama; serangga dibasmi sebelum detektor dipasang di daerah rawan.
5. Pemanas yang lama tidak dipakai. Debu pada pemanas konvektor dan lampu sorot ke atas mengeluarkan asap saat pertama dinyalakan.
6. Pengaruh listrik. Derau listrik, surja, petir, dan frekuensi radio; detektor dijauhkan paling sedikit 0,3 m dari lampu fluoresen.
7. Kelembapan tinggi dan aliran udara berlebih.

Detektor asap kamar hotel dijauhkan dari pintu kamar mandi dan pemanas konvektor; bila tak terhindar, pertimbangkan multisensor yang kurang peka uap. Selama konstruksi, detektor dilindungi dari debu dan cat sampai pembangunan dibersihkan, dan penutup dilepas sebelum sistem diaktifkan. Semua alarm palsu dicatat di buku log supaya teknisi servis dapat mencari polanya. Mengganti jenis atau memindahkan detektor adalah keputusan perencana (Bab 19).

Contoh kerja

Angka dalam contoh dan latihan di bawah, termasuk angka kasus pembuka, adalah angka latihan, kecuali disebut berasal dari standar atau manual.

Contoh 1: koridor 40 m kali 2 m. Dengan pedoman SNI 9 m, setiap titik plafon harus berada dalam $0{,}7 \times 9 = 6{,}3$ m dari detektor asap. Satu detektor mencakup sepanjang $2\sqrt{6{,}3^2 - 1^2} = 12{,}44$ m dari koridor selebar 2 m, sehingga perlu $\lceil 40/12{,}44 \rceil = 4$ detektor; dengan jarak 10 m dan 5 m dari ujung, titik terjauh berjarak $\sqrt{5^2 + 1^2} = 5{,}1$ m. Menurut konsesi BS dalam panduan perancang, 15 m antar detektor dan 7,5 m dari ujung, cukup 3 detektor pada 5, 20, dan 35 m. Gedung di Indonesia mengikuti SNI.

Contoh 2: kelas suhu untuk dapur. Suhu plafon dapur tertinggi yang diperkirakan 50 °C. Kelas Sedang hanya untuk plafon sampai 37,7 °C, sehingga tidak boleh; kelas Menengah, 79 sampai 120,5 °C berkode putih, untuk plafon sampai 65,5 °C, memenuhi. Anjuran selisih 14 °C dari apendiks dan sekitar 15 °C dari panduan perancang memberi 64 sampai 65 °C, yang jatuh di rentang kelas Sedang. Karena tabel kelas diwajibkan pasal 5.4.3 sedangkan selisih 14 °C hanya anjuran apendiks, kelas Menengah yang dipakai.

Contoh 3: laju kenaikan di dapur. Uap oven menaikkan suhu di plafon 4,5 °C dalam 30 detik, yaitu $4{,}5 \times 2 = 9$ °C per menit, di atas nominal laju kenaikan 8,3 °C per menit. Manual aplikasi detektor melarang detektor laju kenaikan di tempat yang perubahan suhunya biasa melebihi 6 °F per menit, sekitar 3,3 °C per menit, dan dekat saluran atau ventilasi. Penggantinya detektor suhu tetap kelas yang sesuai di luar jalur uap, setelah disetujui perencana.

Contoh 4: plafon kisi terbuka. SNI membolehkan detektor di bawah plafon kisi terbuka dihilangkan bila bukaannya paling sedikit 6,4 mm, tebal bahan tidak melebihi dimensi terkecil bukaan, dan bukaan paling sedikit 70 % luas. Kisi berbukaan 12 mm dengan bilah 3 mm terbuka $(12/15)^2 = 64$ %, sehingga detektor tetap dipasang di bawah kisi. Kisi berbukaan 20 mm dengan bilah 3 mm terbuka $(20/23)^2 = 75{,}6$ %, sehingga detektor di bawah kisi boleh dihilangkan bila perencana menyetujui.

Contoh 5: balok melintang di restoran. Plafon restoran memakai balok melintang rapat sedalam 300 mm. Karena lebih dari 200 mm, jarak detektor asap tegak lurus balok dikurangi sepertiga: $9 \times 2/3 = 6$ m. Karena kurang dari 460 mm, setiap cekukan tidak menjadi daerah tersendiri. Lampu gantung sedalam 150 mm diberi jarak paling sedikit 300 mm dari detektor menurut panduan perancang.

Contoh 6: lobi atrium setinggi 12 m. Tinggi 12 m melampaui tabel koreksi detektor panas SNI (sampai 9,1 m) dan tinggi maksimum detektor asap titik menurut BS (10,5 m), tetapi di bawah 25 m untuk detektor sinar optik. Stratifikasi juga dapat menahan asap di bawah plafon. Pilihan detektornya diputuskan perencana, dan pemeliharaannya memakai cara kerja di ketinggian menurut Bab 10 · Keselamatan.

Kondisi berhenti

Serahkan kepada perencana atau teknisi servis bila:

1. Detektor dibungkus, dicat, dilepas, atau dipindah selama renovasi. Detektor yang dicat di lapangan, korosi, kena lemak, kena surja atau petir, atau rusak mekanis diganti atau contohnya dikirim ke laboratorium.
2. Ada usul mengganti jenis detektor atau memindahkannya untuk menghentikan alarm palsu.
3. Pemakaian ruang berubah: dapur dipindah, oven baru, partisi baru, diffuser baru, atau rak tinggi. Pemeriksaan visual SNI mencakup perubahan bangunan, penghuni, dan lingkungan.
4. Detektor mungkin terpapar kebakaran; detektor itu diuji ulang menurut SNI 10.5.1 lewat Bab 23 tentang uji berkala.
5. Detektor ionisasi akan dilepas, disimpan, atau dibuang. Ikuti aturan radiasi pengion yang berlaku dan tanyakan pemasok.
6. Detektor berada di plafon tinggi atau ruang tersembunyi yang memerlukan akses khusus (Bab 10 · Keselamatan tentang kerja di ketinggian).
7. Alarm palsu berulang setelah penyebab yang terlihat dihilangkan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Panel dan tindakan saat alarm palsu ada di Bab 19, sirkit detektor, dioda dasar, dan resistor akhir saluran di Bab 21, uji panas dan asap serta pembersihan di Bab 23, dan gambaran proteksi kebakaran di Bab 17. Diffuser, udara pengganti, dan tudung dibahas di Bab 16, termistor di Bab 83 · Kelistrikan & Kendali, pembanding ambang di Bab 89 · Kelistrikan & Kendali, detektor dan tautan lebur pemadam tudung di Bab 4 · Dapur Komersial, dan kerja di ketinggian di Bab 10 · Keselamatan.

Latihan dan pembahasan