W niniejszym artykule opisano realizację pomysłu opracowania uniwersalnych zasilaczy przeznaczonych do stosowania w instalacjach bezpieczeństwa, które muszą niezawodnie działać w czasie pożaru. Do przeciwdziałania jego skutkom i w celu zapewnienia ochrony życia i zdrowia oraz mienia zasilacz musi dysponować odpowiednią mocą prądu przemiennego i stałego oraz zasobem energii dostępnej po zaniku zasilania podstawowego z sieci elektroenergetycznej. Na bazie istniejących norm i przepisów prawnych zaproponowano konstrukcję zasilacza, który faktycznie jest zasilaczem UPS i jednocześnie zasilaczem urządzeń przeciwpożarowych. W wyniku przyjętych założeń i wykonanego opracowania powstał innowacyjny zasilacz ZUP-230V zawierający zintegrowane źródła gwarantowanego napięcia przemiennego 230 V i stałego 24 V.

 Stan normalizacyjno-prawny

Elektryczne instalacje do celów ochrony przeciwpożarowej, które muszą działać w czasie pożaru, zaliczane są do instalacji bezpieczeństwa, zgodnie z normą PN-HD 60364-5-56:2013 [1].

Między innymi obejmuje ona:

1. pożarowe systemy alarmowe, do których można zaliczyć systemy sygnalizacji pożarowej i dźwiękowe systemy ostrzegawcze,
2. systemy ewakuacyjne, do których (oprócz odrębnie wymienionego w normie oświetlenia awaryjnego) można zaliczyć dźwiękowe systemy ostrzegawcze, systemy różnicowania ciśnień i inne systemy zapobiegania zadymieniu dróg ewakuacyjnych,
3. systemy wyciągów dymu, do których można zaliczyć grawitacyjne i maszynowe systemy wentylacji pożarowej.

Do zasilania wymienionych systemów i instalacji potrzebne są:

1. zasilacze bardzo niskiego napięcia stałego ELV (poniżej 75 V), w tym przede wszystkim 24 VDC, dla których normami przedmiotowymi są PN-EN 54-4 [2] i PN-EN 12101-10 [3],
2. zasilacze niskiego napięcia przemiennego LV (poniżej 1000 V), w tym przede wszystkim 230 VAC, dla których normą przedmiotową jest PN-EN 12101-10 [3].

Artykuł nie obejmuje źródeł i systemów niskiego napięcia stałego LV (poniżej 1500 V), w szczególności centralnego układu zasilania 220 VDC na potrzeby oświetlenia awaryjnego i ewakuacyjnego.

Dla wszystkich norm ogólnie obowiązuje dobrowolność ich stosowania, stwierdzona przez prezesa Polskiego Komitetu Normalizacyjnego w formie zajęcia stanowiska w tej kwestii na wniosek Rady Normalizacyjnej PKN w roku 2010.

W naszym kraju obowiązuje ustawa o systemie oceny zgodności [4]. Na jej podstawie wyroby, do których zaliczają się zasilacze do stosowania w ochronie przeciwpożarowej, muszą być oznaczone znakiem zgodności przed wprowadzeniem ich do obrotu. Prawo oznakowania przysługuje jednak tylko wyrobom spełniającym określone wymagania, w tym przede wszystkim opisane w normach przedmiotowych zawierających zasadnicze charakterystyki wyrobów. Zapisy w tych normach nakazują oznakowanie zasilacza numerem normy na tabliczce znamionowej.

Producent musi wystawić dla wyrobów deklarację zgodności (deklarację właściwości użytkowych), w której jest zobowiązany wymienić normy zharmonizowane z wyrobem, podać nazwę akredytowanej jednostki, która wykonała badania, a także podać nazwę jednostki notyfikowanej, która wydała certyfikat.

Wszystkie opisane uregulowania prawne do czegoś zobowiązują i jest to – mówiąc wprost – obowiązek spełnienia i przestrzegania wymagań.

Tak więc normy – ogólnie rzecz biorąc „dobrowolne” – stały się obligatoryjnymi dla określonego obszaru zastosowań wyrobów. Ich spełnienie jest „przepustką” do sprzedaży i użytkowania wyrobów.

Reasumując – dla zasilaczy do celów ochrony przeciwpożarowej normy [2] i [3] są obligatoryjne, zarówno na podstawie rozporządzenia krajowego [5], jak i rozporządzenia unijnego nr 305 [7].

Rozporządzenie 305/2011 (CPR) obowiązuje w Polsce od 1 stycznia 2016 r. na podstawie Ustawy z dnia 25 czerwca 2015 r. o zmianie ustawy o wyrobach budowlanych, ustawy – Prawo budowlane oraz ustawy o systemie oceny zgodności (odpowiednio art. 1, art. 2 i art. 3, Dz.U. z 2015 r., poz. 1165) [8]. 

W sposób wyczerpujący powyższe zagadnienia są opisane w dokumencie: „CNBOP-PIB Standard Nr 0007 Ochrona przeciwpożarowa – Zasilacze do urządzeń przeciwpożarowych” [6].

Niezawodność zasilania instalacji bezpieczeństwa pożarowego

Zasadniczym wymaganiem dla urządzeń przeciwpożarowych, które potrzebują zasilania w energię elektryczną jest ich niezawodne działanie, zarówno w czasie dozoru, jak i alarmu pożarowego, kiedy to powinny być zasilane z podstawowego źródła zasilania. W przypadku awarii, uszkodzenia lub świadomego wyłączenia podstawowego źródła zasilania, musi być zapewnione rezerwowe (dodatkowe) źródło zasilania w celu zapewnienia normalnego, bezawaryjnego działania urządzeń w warunkach pożaru.

Zgodnie z normą [1] układ elektrycznego zasilania instalacji bezpieczeństwa ma na celu podtrzymanie pracy zasadniczych części instalacji elektrycznych i wyposażenia:

1. aby zapewnić zdrowie i bezpieczeństwo osób i inwentarza żywego, i / lub
2. gdy jest takie wymaganie w przepisach krajowych – aby nie zniszczyć środowiska ani innego wyposażenia.

Ryzyko utraty zasilania podstawowego w trakcie pożaru można wyeliminować przy prawidłowym wykonaniu instalacji wewnątrz obiektu.

Ryzyko utraty zasilania podstawowego z sieci elektroenergetycznej z przyczyn leżących po stronie energetyki zawodowej występuje jednak zawsze i nawet całkowicie prawidłowo wykonana instalacja w obiekcie na nic się nie zda po zaniku jedynego źródła zasilania (podstawowego).

Zapobieżenie takiej sytuacji, drastycznie sprzecznej z szeroko rozumianymi zasadami niezawodności i bezpieczeństwa oraz wykraczającej poza znaczenie pojęcia „ryzyka”, jest możliwe po zastosowaniu jednego ze środków proponowanych w normie PN-HD 60364-5-56:2013 [1]. 

Zgodnie z wymienioną normą rozróżnia się następujące cztery dodatkowe źródła elektryczne do stosowania w instalacji bezpieczeństwa:

1. akumulatory,
2. ogniwa galwaniczne,
3. zespoły prądotwórcze niezależne od podstawowego zasilania, 
4. oddzielna linia sieci zasilającej, która skutecznie uniezależnia od podstawowej linii zasilającej.

Akumulatorów będących ogniwami wtórnymi wymagającymi ładowania nie można zaliczyć do w pełni niezależnych źródeł zasilania. Są one jednak powszechnie używane w charakterze rezerwowych źródeł zasilania zgodnie z normami PN-EN 54-4 [2] i PN-EN 12101-10 [3].

Ogniwa galwaniczne ze względu na moce niezbędne do zasilania instalacji bezpieczeństwa pożarowego można w praktyce pominąć z dalszych rozważań. W wyjątkowych sytuacjach są one jedna  stosowane do zasilania czujek pożarowych w instalacjach, w których jest wykluczone stosowanie przewodowych pętli dozorowych, np. w obiektach zabytkowych.

Do wyboru pozostają zatem tylko dwa niezależne źródła zasilania:

1. zespoły prądotwórcze niezależne od podstawowego zasilania,
2. oddzielna linia sieci zasilającej, która skutecznie uniezależnia od podstawowej linii zasilającej.

Kierując się nadrzędnym celem niezawodności na etapie projektowania instalacji przeciwpożarowej, będącej w całości lub w części instalacją bezpieczeństwa oraz w zależności od charakteru i wielkości obiektu, można stosować w dziedzinie zasilania następujące rozwiązania:

1. rezerwowe źródło zasilania w postaci baterii akumulatorów – jest to źródło zależne od źródła podstawowego;
2. niezależne źródło zasilania w postaci zespołu prądotwórczego (w pełni niezależnego od podstawowego źródła zasilania);
3. oddzielną linię sieci zasilającej, która skutecznie uniezależnia od podstawowej linii zasilającej.

Zalety, niedogodności i wady, w tym także koszty związane z wyborem niezależnego zasilania ad. 2 i 3, są znane z innych publikacji, i nie będą w tym artykule przedmiotem dalszych rozważań.

System zasilania instalacji bezpieczeństwa z rezerwowym źródłem w postaci baterii akumulatorów jest opisany w normie PN-EN 12101-10 [3] dla zasilaczy klasy A, właściwej do zasilania urządzeń działających i pracujących w czasie pożaru. Dotyczy to zarówno zasilaczy bardzo niskiego napięcia ELV, jak i zasilaczy niskiego napięcia LV (Załącznik A, Tablica A.1 [3]).

W Tablicy A.1 są do wyboru dla zasilaczy klasy A niskiego napięcia LV dwa alternatywne źródła:

1. baterie jako źródło rezerwowe napięcia stałego ELV i LV,
2. zespół prądotwórczy jako źródło rezerwowe napięcia przemiennego LV.

W oparciu o przetwornice DC/AC powstały oparte na bateriach akumulatorów rezerwowe źródła zasilania niskiego napięcia przemiennego 230 VAC.

Powstał dzięki temu nowy rodzaj zasilacza niskiego napięcia przemiennego 230 V, który jest dedykowany do instalacji bezpieczeństwa w ochronie przeciwpożarowej. Zasilacz taki wraz ze źródłem podstawowym stanowi układ gwarantowanego zasilania napięcia przemiennego LV. W takim innowacyjnym zasilaczu po zaniku zasilania podstawowego rezerwowe źródło zasilania 230 V jest automatycznie przyłączane do urządzeń odbiorczych prądu przemiennego. Ze względu na konieczność racjonalnego doboru maksymalnej pojemności baterii czas jego pracy podlega oczywiście pewnym ograniczeniom. Przy stosunkowo małym lub średnim zapotrzebowaniu na energię (rozumianą jako: moc x czas), wymaganą do pracy urządzeń w czasie pożaru, zasilacze rezerwowe napięcia przemiennego stanowią jednak ciekawą pod względem kosztów i konkurencyjną alternatywę dla w pełni niezależnych źródeł zasilania. 

Zasilanie rezerwowe systemów ochrony przeciwpożarowej w instalacjach bezpieczeństwa na przykładzie zasilacza ZUP-230V 

Firma MERAWEX przygotowała i wdrożyła do produkcji zasilacz, który jest praktyczną realizacją opisanego powyżej sposobu pracy. Jest to zasilacz ZUP-230V, który jest źródłem gwarantowanych napięć: przemiennego 230 V i stałego 24 V. 

Łączy on w sobie funkcje: zasilacza urządzeń przeciwpożarowych, UPS-a po zaniku sieci, funkcję dozorowania przez ponad 72 godz. po zaniku zasilania w sieci podstawowej z możliwością alarmowego uruchomienia na określony i kontrolowany czas przetwornicy – rezerwowego źródła 230 V.

Na wyjściu przetwornicy 24 VDC/230 VAC generowana jest czysta sinusoida (THD<3% do 100% obciążenia). Wyjścia 230 VAC, 24 VDC i wejście alarmu pożarowego zapewniają obsługę całej gamy aplikacji w systemach przeciwpożarowych, a zwłaszcza w instalacjach bezpieczeństwa. Innowacyjna funkcja reakcji na sygnał alarmu pożarowego, której efektem jest udostępnienie lub wyłączenie napięcia jest niezwykle użyteczna dla urządzeń działających w trakcie pożaru. Niebagatelną zaletą zasilaczy jest możliwość także ręcznego wysterowania (w razie potrzeby z wielu lokalizacji), które powoduje taki sam skutek jak wysterowanie sygnałem alarmu pożarowego. Zasilacz udostępnia sieć rezerwową dla odbiorników przemienno- prądowych tylko w momencie, kiedy wymagane jest dostarczenie energii do zasilanego odbioru w trakcie zaniku sieci podstawowej. Po zakończeniu działania odbiorów zasilacz automatycznie odłącza napięcie 230 V w celu zapewnienia bezpieczeństwa ekipom ratowniczym straży pożarnej. Wówczas zasilacz przechodzi w stan czuwania i pobiera bardzo małą energię na potrzeby własne, co prowadzi do obniżenia jego wymiarów, masy i ceny. Taka praca, poza wyraźnym obniżeniem kosztów użytkowania ma znaczący wpływ również na żywotność zasilacza. Zasilacze ZUP-230V są zgodne z wymienionymi powyżej wymaganiami norm i przepisów prawnych obowiązujących w ochronie przeciwpożarowej, w tym także z Rozporządzeniem UE Nr 305 (CPR) z dnia 9 marca 2011 r. [7]. 

Zasilacz ZUP-230V jest oferowany w odmianach o mocach wyjść przemienno-prądowych 400, 700, 1000, 1500 W. Są to odpowiednio ZUP-230V-400, ZUP-230V-700, ZUP-230V-1000, ZUP-230V-1500.

UPS-y, będące ze względu na zasadę działania wyrobami podobnymi do zasilacza ZUP-230V, nie spełniają wymienionych norm i wymagań. Ponadto po wyłączeniu sieci podstawowej w trakcie akcji gaszenia pożaru w dalszym ciągu dostarczają energię, do czasu rozładowania baterii akumulatorów. Ze względu na zagrożenie niebezpiecznym napięciem oraz uwzględniając fakt, iż czas tego zagrożenia nie jest znany, ani nie sposób go kontrolować, konieczne jest wyłączenie systemu UPS. Do tego celu służy zdalny aparat przerywający zasilanie na wyjściu UPS-a nazywany wyłącznikiem awaryjnym EPO (Emergency Power Off).

Ponieważ odłączenie niebezpiecznego napięcia jest celem nadrzędnym, więc w trakcie pożaru UPS nie może być używany w charakterze rezerwowego źródła zasilania urządzeń przeciwpożarowych, które z zasady mają działać w trakcie pożaru.

Uwagi końcowe

W przypadku długotrwałego zaniku napięcia w sieci podstawowej, po otrzymaniu sygnału sterującego (automatycznego alarmu pożarowego lub ręcznego wysterowania) zasilacz ZUP-230V uruchamia przetwornicę 230V na ściśle określony czas, co gwarantuje pewne zadziałanie przeciwpożarowych urządzeń bezpieczeństwa zasilanych z sieci elektroenergetycznej.

Czas dostępności tej funkcji wynoszący 1 000 godzin zdecydowanie wykracza poza maksymalny czas dozoru w ochronie przeciwpożarowej (wynosi on z reguły 72 godziny) i to właśnie jest największą zaletą zasilacza.

Po zaniku podstawowej sieci elektroenergetycznej można traktować zasilacz ZUP-230V jako swoisty „POWER BANK 230V”.

Jest to innowacyjna nowość na rynku zasilania urządzeń przeciwpożarowych, gdyż takiej funkcji nie mają żadne urządzenia zasilające w tej branży.

W instalacji, posiadającej dla odbiorników III kategorię zasilania w związku z zanikami w podstawowej sieci elektroenergetycznej, zasilacz ZUP-230V zapewnia dla lokalnej sieci podłączonych do niego urządzeń I kategorię zasilania. 

Literatura:

[1] PN-HD 60364-5-56:2010+A1:2013, Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.

[2] PN-EN 54-4:2001+A1:2004+A2:2007, Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 4: Zasilacze.

[3] PN-EN 12101-10:2007+AC:2007, Systemy kontroli rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Cześć 10: Zasilacze.

[4] Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 r. o systemie oceny zgodności, Dz.U. z 2002 r., nr 166, poz. 1360, z późn. zm.

[5] Rozporządzenie MSWiA z dnia 20 czerwca 2007 r. w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania, Dz.U. z 2007 r., nr 143, poz. 1002, zm. Dz.U. z 2010 r., nr 85, poz. 553.

[6] CNBOP-PIB Standard Nr 007 Ochrona przeciwpożarowa – Zasilacze urządzeń przeciwpożarowych.

[7] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG, Dz.Urz. UE L88.

[8] Ustawa z dnia 25 czerwca 2015 r. o zmianie ustawy o wyrobach budowlanych, ustawy – Prawo budowlane oraz ustawy o systemie oceny zgodności, Dz.U. z 2015 r., poz. 1165.

Artykuł firmy
MERAWEX Sp. z o.o.
Dariusz Cygankiewicz

fShare

Tweet