Artykuł prezentuje genezę powstania zasilaczy ZUP-230V i ZUP-230V-BM oraz przedstawia ich zastosowanie do zasilania urządzeń stosowanych w halach produkcyjno-magazynowych napięciem gwarantowanym 230 V.
Normy i rozwiązania zasilania systemów ppoż.
Potrzeba i idea zasilania elektrycznego o wysokiej niezawodności dla urządzeń systemów przeciwpożarowych jest sprecyzowana w najnowszym wydaniu normy [1]. Nadrzędny cel niezawodności instalacji przeciwpożarowej będącej w całości lub w części instalacją bezpieczeństwa narzuca w p. 560.6.1 normy [1] stosowanie następujących rozwiązań zasilania systemu (poza podstawową linią zasilania):
- akumulatory,
- ogniwa galwaniczne,
- zespoły prądotwórcze niezależne od normalnego źródła zasilania,
- oddzielne przyłącze sieci zasilającej, które jest skutecznie uniezależnione od normalnego przyłącza.
Zastosowanie akumulatorów umożliwia:
- wykorzystanie napięcia baterii 24 V wprost jako wyjściowego źródła bardzo niskiego napięcia stałego (ELV wg [2]),
- zastosowanie baterii akumulatorów 24 V jako rezerwowego źródła napięcia stałego,
- wykorzystanie 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 założeniami jest źródłem gwarantowanego oraz rezerwowego napięcia przemiennego 230 V oraz napięcia stałego 24 V. Przykładem takiego rozwiązania jest rodzina ZUP-230V. W tych zasilaczach 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, w którym na ogół te urządzenia nie wymagają zasilania. Uwzględnienie tej właściwości przy organizacji pracy przetwornicy umożliwia znaczne oszczędności energii. Ta cecha została wykorzystana w zasilaczach napięcia przemiennego ZUP-230V i nowych ZUP-230V-BM przeznaczonych do zasilania bram napowietrzających w instalacjach bezpieczeństwa w ochronie przeciwpożarowej.
Zasilacze serii ZUP-230V mają we własnej obudowie akumulatory o odpowiednim zasobie energii, aby zapewnić pracę w trybie dozoru przez 72 godziny po zaniku sieci podstawowej oraz po upływie tego czasu dostarczyć pełną moc zarówno napięcia przemiennego 230 V, jak i napięcia stałego 24 V do zasilania urządzenia (urządzeń) w czasie alarmu pożarowego przez wymagany czas pracy lub alarmu, zgodnie z normami [2] i [3].
W p. 560.3.16 normy [1] wymienione są m.in. następujące systemy bezpieczeństwa – alarmowe (takie jak pożarowe), ewakuacyjne, oddymiające.
Funkcje specjalne zasilaczy ZUP-230V i ZUP-230V-BM:
- układ elektroniczny po zaniku sieci podstawowej, przy pomocy przekaźnika przyłącza wyjście do zasilania rezerwowego, a po pojawieniu się sieci podstawowej przyłącza wyjście do tej sieci podstawowej;
- 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 ze źródła rezerwowego – powinno się to odbywać tylko na taki czas, w którym wymagane jest dostarczenie energii do zasilanego urządzenia;
- po zakończeniu działania urządzeń podczas dalszego trwania zaniku sieci podstawowej zasilacz przechodzi w stan czuwania, w tym stanie przetwornica będąca źródłem rezerwowym 230 V zostanie ponownie wyłączona;
- w czasie pożaru zasilacz po zakończeniu działania urządzeń wynikającego ze scenariusza pożarowego odłącza je od zasilania 230 V, co podnosi bezpieczeństwo ekip ratowniczych straży pożarnej.
Ciągłość funkcjonowania a ciągłość dostawy energii dla instalacji bezpieczeństwa
Ciągłość w funkcjonowaniu systemów przeciwpożarowych zależy od ciągłości dostawy energii do poszczególnych urządzeń systemu. Przy zasilaniu prądem stałym, np. 24 V zagadnienie ciągłości dostaw energii jest stosunkowo proste od strony technicznej i jest realizowane przez zasilacz buforowany baterią akumulatorów.
W przypadku systemów zasilanych prądem przemiennym ciągłość dostawy energii jest zagadnieniem bardziej skomplikowanym i nie powinna być interpretowana w dosłownym znaczeniu słowa „ciągłość”. W skrócie polega ona zarówno na zastosowaniu odpowiednich kabli, jak i źródeł zasilania – podstawowego i rezerwowego, a także zapewnienia warunków techniczno-budowlanych umożliwiających ich funkcjonowanie w warunkach pożaru. W zależności od konstrukcji, cech funkcjonalnych i przeznaczenia urządzenia może ono funkcjonować w sposób ciągły, zgodnie z potrzebami systemu przeciwpożarowego przy określonych w czasie przerwach w ciągłości zasilania.
Dla zasilaczy urządzeń przeciwpożarowych, zgodnie z normą [2], czas przerwy w zasilaniu musi być zdeklarowany przez producenta w specyfikacji technicznej zasilacza (instrukcji obsługi) i na tabliczce znamionowej. Przerwy te mogą powstać przykładowo w trakcie przełączenia zasilania podstawowego na rezerwowe lub odwrotnie – z rezerwowego na podstawowe.
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 uwadze minimalizację ryzyka braku zasilania urządzeń w czasie pożaru.
Czas pracy urządzeń stosowanych w ochronie przeciwpożarowej
W artykule przedmiotem dalszych rozważań będą zasilacze gwarantowanego napięcia przemiennego serii ZUP-230V i ZUP-230V-BM 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 czy napędów bram napowietrzających wynika ze specyfiki ich działania i zazwyczaj nie przekracza 1 minuty. Odmiennym zagadnieniem jest czas pracy wentylatorów stosowanych w ochronie przeciwpożarowej. Dla wentylatorów napowietrzających lub oddymiających klatki schodowe czas działania wynika głównie ze scenariusza pożarowego i najczęściej wynosi 30 minut.
Przy takim zróżnicowaniu czasów pracy konstrukcja zasilaczy powinna uwzględniać możliwość ich nastawy, z uwagi na oszczędność energii. Znajomość czasu pracy urządzeń przeciwpożarowych, ich mocy nominalnej, prądu i czasu rozruchu oraz uwzględnienie czasu dozoru wynikającego ze scenariusza pożarowego umożliwia optymalne wykorzystanie zasobu energii w akumulatorach.
Zastosowanie zasilaczy ZUP-230V do zasilania rezerwowego urządzeń do kompensacji powietrza przy oddymianiu grawitacyjnym w halach PM
System oddymiania hal w czasie trwania pożaru przez klapy dymowe w dachu [4] z równoczesnym napływem powietrza uzupełniającego przez otwarte bramy przyczynia się do wzrostu bezpieczeństwa, poprzez obniżenie wpływu temperatury na elementy konstrukcyjne budynku i utrzymanie odpowiedniego poziomu widoczności w trakcie ewakuacji osób oraz w czasie działań członków zespołów ratowniczo-gaśniczych.
Zadaniem zasilaczy ZUP-230V jest zapewnienie zasilania rezerwowego, co umożliwia samoczynne otwarcie bram do napowietrzania hal niezwłocznie po wykryciu pożaru przez system sygnalizacji pożarowej lub system oddymiania. Jest to niezależne od tego czy w halach oprócz systemu oddymiania są zainstalowane tryskacze w celu ochrony mienia i zapewnienia trwałości konstrukcji budynku. Jeżeli w hali nie występują tryskacze to równocześnie z otwarciem bram musi rozpocząć się otwieranie klap dymowych [4]. W przypadku hal wyposażonych w tryskacze, otwieranie klap dymowych powinno rozpocząć się ze zwłoką, która na ogół wynosi 3 minuty, ale może to być 6 lub nawet 20 minut.
W halach, w których zastosowano tryskacze EFSR obowiązują liczne ograniczenia ich współpracy z systemami oddymiania opisane w wytycznych [5].
Podsumowanie
Na podstawie założeń sprecyzowanych w normach [1], [2] i [3] opracowano oraz wdrożono do produkcji dwie rodziny zasilaczy:
- w 2018 r. ZUP-230V przeznaczony do zastosowań w instalacjach bezpieczeństwa do zasilania „czynnych” urządzeń ochrony przeciwpożarowej, takich jak bramy, siłowniki i wentylatory; zasilacz ZUP-230V uzyskał Złoty Medal 2020 w Konkursie Międzynarodowych Targów Poznańskich;
- w 2021 r. ZUP-230V-BM przeznaczony wyłącznie do zasilania bram napowietrzających wspomagających wentylację grawitacyjną; zasilacz ZUP-230V-BM uzyskał Złoty Medal 2022 w Konkursie Międzynarodowych Targów Poznańskich.
Obie rodziny zasilaczy uzyskały certyfikaty stałości właściwości użytkowych CPR i świadectwa dopuszczenia do użytkowania. Sprawdzą się we wszystkich rodzajach instalacji oddymiania w halach PM, w tym również w obiektach wyposażonych w instalacje tryskaczowe.
Producent wspomnianych urządzeń ma w ofercie urządzenia umożliwiające mechaniczne obciążenie napędu bram, co zapewnia optymalny dobór mocy zasilaczy do konkretnego napędu.
Literatura
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 i rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 10: Zasilacze”.
3. PN-EN 54-4: 2001 +A1: 2004 +A2: 2007 „Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 4: Zasilacze”.
4. PN-EN 12101-2 „Systemy kontroli i rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 2: Klapy dymowe”.
5. Wytyczne VdS CEA 4001 dotyczące instalacji tryskaczowych – projektowanie i instalowanie (punkt 12.5.2).
Publikacja artykułu: czerwiec 2024 r.
