Dariusz Cygankiewicz

Założenia budowy rezerwowego zasilania 230 V dla instalacji bezpieczeństwa w systemach ochrony ppoż.

Potrzeba i idea zasilania elektrycznego o wysokiej niezawodności urządzeń systemów przeciwpożarowych jest sprecyzowana w najnowszym wydaniu normy [1]. Nadrzędny cel niezawodności instalacji ppoż., będącej w całości lub w części instalacją bezpieczeństwa, narzuca w p. 560.6.1 tej normy stosowanie następujących rozwiązań zasilania systemu (poza podstawową linią zasilania):

1. akumulatory,
2. ogniwa galwaniczne,
3. zespoły prądotwórcze niezależne od normalnego źródła zasilania,
4. oddzielne przyłącze sieci zasilającej, które jest skutecznie uniezależnione od normalnego przyłącza.

Pierwsze z przedstawionych rozwiązań umożliwia wykorzystanie:

• napięcia baterii 24 V wprost jako wyjściowego źródła bardzo niskiego napięcia stałego (ELV wg normy [2]),
• baterii akumulatorów 24 V jako rezerwowego źródła napięcia stałego,
• napięcia tej samej baterii 24 V jako źródła zasilania przetwornicy DC/AC generującej niskie napięcie przemienne 230 V (LV wg [2]).

Zasilacz zbudowany zgodnie z przedstawionymi zasadami jest źródłem gwarantowanego napięcia przemiennego 230 V i napięcia stałego 24 V. W takim zasilaczu po zaniku zasilania podstawowego wyjście przetwornicy – będącej rezerwowym źródłem zasilania 230 V – jest automatycznie i prawie bezprzerwowo przyłączane na określony czas do urządzeń odbiorczych prądu przemiennego.

Cechą charakterystyczną większości urządzeń systemów kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła (SKRDiC – grupa norm PN-EN 12101) zasilanych napięciem 230 V jest brak poboru mocy w trakcie dozoru, kiedy te urządzenia pozostają na ogół w bezruchu. Przy uwzględnieniu tej właściwości zasilacz pracuje w trybie dozoru przez 72 godz. po zaniku sieci podstawowej i po upływie tego czasu jest zdolny dostarczyć pełną moc napięcia zarówno przemiennego 230 V, jak i stałego 24 V do zasilania urządzenia (urządzeń) w trakcie alarmu pożarowego przez czas wymagany dla alarmu zgodnie z normami [2] i [3].

W p. 560.3.16 normy [1] są wymienione m.in. następujące systemy bezpieczeństwa:
• alarmowe (np. pożarowe),
• ewakuacyjne,
• wyciągów dymu.

Funkcje specjalne zasilacza

1. W trakcie długotrwałego zaniku zasilania podstawowego zasilacz 230 V (wyłączony w celu oszczędzania energii) musi zareagować na sygnał alarmu pożarowego i w efekcie udostępnić napięcie 230 V. Powinno się to odbywać tylko w tym czasie, w jakim wymagane jest dostarczenie energii do zasilanego urządzenia.
2. Po zakończeniu działania urządzeń podczas dalszego zaniku sieci podstawowej zasilacz przechodzi w stan czuwania – wtedy przetwornica będąca źródłem rezerwowym 230 V zostanie ponownie wyłączona.

Na rys. 1. przedstawiono schemat blokowy zasilacza obrazujący opisaną ideę jego działania.

Rys. 1. Schemat blokowy zasilacza gwarantowanego napięcia przemiennego 230 V i stałego 24 V: – główny blok rozdziału zasilania 230 V, – przetwornica 24 V DC/230 V AC, – bateria akumulatorów 24 V, – zasilacz AC/DC, którego podstawową funkcją jest ładowanie, nadzór nad baterią akumulatorów, dostarczanie prądu do wyjścia 24 V DC oraz zasilanie układów elektronicznych bloku rozdziału zasilania 230 V. Uwagi: 1) pozycja przełącznika na rysunku odpowiada zasilaniu podstawowemu z sieci elektroenergetycznej, 2) zanik zasilania podstawowego 230 V powoduje zmianę położenia przełącznika, co umożliwia zasilanie urządzeń odbiorczych ze źródła rezerwowego 230 V.

Ciągłość funkcjonowania a ciągłość dostawy energii dla instalacji bezpieczeństwa

Ciągłość funkcjonowania systemów ppoż. zależy od ciągłości dostawy energii do poszczególnych urządzeń systemu. W przypadku systemów zasilanych prądem przemiennym ciągłość dostawy energii jest zagadnieniem bardziej skomplikowanym (niż przy prądzie stałym) i nie musi być interpretowana w dosłownym znaczeniu słowa „ciągłość”.

Zależnie od konstrukcji, cech funkcjonalnych i przeznaczenia urządzenia może ono działać w sposób ciągły zgodnie z potrzebami systemu ppoż., przy określonych przerwach w ciągłości zasilania. Przerwy te mogą powstać np. w trakcie przełączenia z zasilania podstawowego na zasilanie rezerwowe lub odwrotnie – z zasilania rezerwowego na zasilanie podstawowe.

Dla zasilaczy urządzeń ppoż. zgodnie z normą [2] czas przerwy w zasilaniu musi być zdeklarowany przez producenta w specyfikacji technicznej zasilacza (instrukcji obsługi) i na tabliczce znamionowej. Znajomość charakteru pracy zasilanych urządzeń i ich reakcji na określoną przerwę w zasilaniu jest podstawą do deklarowania przez producenta przewidywanych zastosowań zasilaczy.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa obiektu oraz jego użytkowników zasilacze powinny charakteryzować się możliwie najkrótszą przerwą. Najlepiej, gdy zgodnie z normą [1] (p. 560.4.1) zasilacze napięcia gwarantowanego 230 V pracują w trybie samoczynnym, o bardzo krótkiej przerwie (klasa B), przy której automatyczne przełączenie zasilania następuje w czasie 0,15 s lub nieco krótszym. Czas przerwy można dostosować w zależności od typu zasilanego urządzenia i zasady jego działania. Należy przy tym mieć na względzie minimalizację ryzyka braku zasilania urządzeń w czasie pożaru, gdyż nadmierne skracanie przerwy może zmniejszyć niezawodność i pewność działania zasilacza.

Bardzo ważne, aby podczas doboru czasu przerwy mieć na uwadze zapobieżenie zresetowaniu się sterownika zasilanego urządzenia. Przy stosunkowo krótkiej przerwie w zasilaniu uzyska się ciągłość w funkcjonowaniu urządzenia, a przerwa w zasilaniu będzie praktycznie niezauważalna wizualnie.

Czas pracy urządzeń stosowanych w ochronie ppoż.

W artykule przedmiotem końcowych rozważań będą zasilacze gwarantowanego napięcia przemiennego, wykorzystujące energię zgromadzoną w baterii akumulatorów. Energia akumulatorów służy do wytworzenia rezerwowego napięcia 230 V, które po zaniku sieci podstawowej zasila urządzenia odbiorcze. Niezbędny czas działania urządzeń (np. siłowników klap odcinających wentylacji pożarowej, napędów bram napowietrzających) wynika ze specyfiki ich działania i na ogół nie przekracza 1 minuty.

Odmiennym zagadnieniem jest czas pracy wentylatorów stosowanych w ochronie przeciwpożarowej. Dla wentylatorów napowietrzających lub oddymiających czas działania wynika głównie ze scenariusza pożarowego i na ogół wynosi 30 minut.
Przy takim zróżnicowaniu czasów pracy konstrukcja zasilaczy powinna uwzględniać możliwość ich nastaw, choćby ze względu na oszczędność energii.

Podsumowanie

Na podstawie założeń sprecyzowanych w normach [1], [2], [3] opracowano i wdrożono do produkcji rodzinę zasilaczy ZUP-230V predestynowaną do zastosowań w instalacjach bezpieczeństwa w charakterze „czynnych” urządzeń ochrony przeciwpożarowej.
Zasilacze mają certyfikat stałości właściwości użytkowych CPR i świadectwo dopuszczenia do użytkowania, a ponadto uzyskały Złoty Medal 2020 w Konkursie Międzynarodowych Targów Poznańskich.

Bibliografia
[1] PN-HD 60364-5-56: 2019-01 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa
[2] PN-EN 12101-10:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 10: Zasilacze
[3] PN-EN 54-4: 2001 +A1: 2004 +A2: 2007 Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 4: Zasilacze

MERAWEX
ul. Toruńska 8
44-122 Gliwice
merawex@merawex.com.pl
https://merawex.com.pl/