Rakennusten automaattisten paloilmoitinlaitteistojen luotettavuustaso

Rakennusten automaattiset paloilmoitinjärjestelmät on suunniteltu havaitsemaan alkava tulipalo ja antamaan palosta hälytys rakennuksen käyttäjille sekä välittämään tieto tulipalosta palokunnalle. Paloilmoitinjärjestelmien tulee toimia luotettavasti, jotta rakennuksen turvallisuustaso pysyy sen osalta suunnitellulla tasolla.

Sataprosenttisesti luotettavaa teknistä järjestelmää ei ole

Automaattisten paloilmoittimien luotettavuutta on tutkittu verrattain vähän ja vähyyttä selittää monimutkainen tilastollinen analyysi ja suuri toimintatilastotietojen tarve järjestelmistä (Ramachandran & Charters 2011, 262). Paloilmoittimen luotettavuus riippuu sen yksittäisten komponenttien luotettavuudesta ja vikaantumisasteista, järjestelmän komponenttien keskinäisistä riippuvuuksista, sekä komponenttien ja järjestelmän ylläpidosta ja testauksesta toimivuuden varmistamiseksi (He & Nelson 2008, 423). Rakennusten paloturvallisuussuunnittelussa havaittiin tarve laadullisen ymmärryksen parantamiselle paloilmoittimien luotettavuudesta ja tarve kehittää vikapuumalli luotettavuuden arvioimiseksi insinöörityössä. (Kauranen 2021, 2.)

Komponenttipohjainen vikapuu- ja Monte Carlo -analyysi

Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus -opinnäytetyön kirjallisuuslähteisiin pohjautuvassa luotettavuustarkastelussa paloilmoittimen komponenteista muodostettiin järjestelmän automaattisia toimintoja kuvaava vikapuumalli. Lähtöarvojen epävarmuuden johdosta laskennan suorittaminen Monte Carlo -analyysillä helpottaa eri komponenteista tehtyjen oletusten vaikutusten arviointia lopputulokseen. (Kauranen 2021, 31.)

Automaatti-nen palon havaitseminen ja hälyttäminen epäonnistuvat vikapuuhun valittiin järjestelmä, joka sisältää paloilmoittimen perustoiminnot. Valittuja toimintoja ovat automaattinen palo-nilmaisu- ja käsikäynnistystoiminto, tehonsyöttötoiminto, hälytystoiminto, palontorjuntalait-teen tai järjestelmän käynnistystoiminto ja palo- ja vikailmoituksen välitystoiminto — KUVA 1. Vikapuumalli paloilmoittimen automaattisten toimintojen epäonnistumisesta, jossa jokaiselle komponentille on muodostettu kolmiojakauma, mistä komponentin luotettavuus-arvo arvotaan jokaisella laskentakierroksella. (Kauranen 2021, 31)

Automaattisen paloilmoittimen luottavuus komponenttipohjaisella tarkastelulla

Vikapuun mukainen laskenta Monte Carlo-simulaatiolla 100 000 kertaa toistettuna paloilmoitinlaitteiston vikaantumistodennäköisyydeksi saadaan 10,9 % – 14,1 % mediaanin ollessa 12,5 %. Laitteiston luotettavuus on tällöin 87,5 % (85,9 % – 89,1 %). Laskennan tulosjakauma 5 %- ja 95 % -fraktiilitasoilla on esitetty kuvassa 2. (Kauranen 2021, 40.)

Vikapuulaskennassa paloilmoi-tinlaitteiston vikaantumistodennäköisyydeksi saatiin 10,9 % – 14,1 % mediaanin ollessa 12,5 %. Laitteiston luotettavuus olisi siis 87,5 % (85,9 % – 89,1 %). — KUVA 2. Paloilmoitinlaitteiston vikaantumistodennäköisyys vikapuulaskennan mukaisesti 5 %- ja 95 % -fraktiilitasoilla. (Kauranen 2021, 40)

Laskennan tornadokuvaaja, joka luodaan kiinnittämällä vuorotellen muuttujat yhtä lukuun ottamatta ja arvioimalla kunkin yksittäisen muuttujan vaikutusta 95 %-fraktiilitasoon. Kuvan 3 mukaisesti savuilmaisin, paloilmoitinkeskus ja palokello ovat vikaantumistodennäköisyyksiltään suurimmat ja vaikuttavat laskentaan eniten.

Komponenteista laskennan tulokseen vaikuttivat eniten savuilmaisin, paloilmoitinkeskus ja palokello, mitkä olivat vikaantumistodennäköisyyksiltään suurimmat — KUVA 3. Tarkastelun herkkyyksien tornadokuvaaja, komponentin vaikutus 95 % -fraktiilitasoon. (Kauranen 2021, 41)

Kirjallisuudesta on löydettävissä kohtuullinen määrä paloilmoittimen luotettavuutta käsitteleviä tutkimuksia, joiden pohjalta pystytään muodostamaan pelkistetty paloilmoitinjärjestelmän vikapuumalli. Vikapuuanalyysiä voidaan hyödyntää rakennusten paloturvallisuussuunnittelussa harkiten. Oleellista on tunnistaa lähtötietojen epävarmuus ja niiden mahdolliset vaikutukset tarkasteluun.

Kirjoittajat

Lea Heikinheimo, TkT, yliopettaja, toimii koordinaattorina Insinööri (ylempi AMK), Uudistava johtaminen koulutuksessa.

Niko Kauranen, on kesällä 2021 valmistuva ylemmän AMK koulutuksen insinööri Uudistavan johtamisen koulutusohjelmassa LAB-ammattikorkeakoulussa.

Lähteet

He, Y. & Nelson, D. 2008. A comparative study of effectiveness of smoke alarms in two types of buildings. Journal of fire sciences, 26(5), 415–434.

Kauranen, N. 2021. Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus. YAMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Teknologia yksikkö. Lahti. [Viiitattu 19.5.2021]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052611449

Ramachandran, G. & Charters, D. 2011. Quantitative risk assessment in fire safety. Lontoo: Routledge.

Linkit

Linkki 1. Kauranen, N. 2021. Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus. YAMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Teknologia yksikkö. Lahti. [Viiitattu 19.5.2021]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052611449

Kuvat

KUVA 1. Kauranen, N. 2021. Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus. YAMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Teknologia yksikkö. Lahti. 31. [Viiitattu 19.5.2021]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052611449

KUVA 2. Kauranen, N. 2021. Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus. YAMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Teknologia yksikkö. Lahti. 40. [Viiitattu 19.5.2021]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052611449

KUVA 3. Kauranen, N. 2021. Rakennusten automaattisen paloilmoitinlaitteiston luotettavuus. YAMK-opinnäytetyö. LAB-ammattikorkeakoulu, Teknologia yksikkö. Lahti. 41. [Viiitattu 19.5.2021]. Saatavissa: http://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021052611449