Urządzenia przeciwpożarowe zostały zdefiniowane w rozporządzeniu MSWiA w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów [2]. Generalną zasadą zapewniającą prawidłowość ich działania jest prawidłowe zasilanie i sterowanie. Patrząc na stawiane im wymagania skoncentrować się należy na tym, aby osiągnąć efekt końcowy – zapewnić ich normalne, bezawaryjne działanie w warunkach pożaru. W praktyce możliwe jest to sprawdzenie jedynie w jeden sposób – podczas pożaru, ale jest to metoda destrukcyjna, niemożliwa do zrealizowania w normalnych warunkach. Pożar jest zdarzeniem wyjątkowym, ale dla większości urządzeń – stanem ich normalnej pracy, muszą, więc one zostać zaprojektowane i wykonane z dużą rezerwą, obejmującą ewentualne nieprzewidziane zdarzenia, które w czasie eksploatacji mogą wystąpić. Dlatego też w stosunku do wielu z nich przeprowadzane są badania określające ich przydatność do zastosowania w ochronie przeciwpożarowej [3].
Jednym ze szczególnych wymagań są wymagania w zakresie zasilania i sterowania urządzeń, które obejmuje dwa stany ich pracy – stan do momentu wykrycia pożaru i pracę w warunkach pożaru. W zależności od tych dwóch stanów dobierane są rozwiązania techniczne zapewniające ich funkcjonowanie.
Obejmują one:
- źródła zasilania urządzenia,
- sposób ich zasilania,
- dobór elementów rozdzielczych i łączeniowych,
- zastosowanie odpowiednich kabli,
- właściwe usytuowanie (bezpieczne) z punktu
- widzenia ochrony przeciwpożarowej,
- odpowiedni moment ich uruchomienia,
- odporność na zakłócenia.
W literaturze często spotykane jest sformułowanie doskonale oddające ideę takich rozwiązań, mowa jest o kablach ze zintegrowanymi elementami zapewniającymi podtrzymanie funkcji. Z punktu widzenia działania systemów jest to bardzo dobre określenie obejmujące całość kwestii związanych z zasilaniem w budynku – począwszy od miejsca usytuowania złącza, przeciwpożarowego wyłącznika prądu, rozdzielni elektrycznej, sposobu prowadzenia i rodzaju kabli i mocowań, oraz innych elementów wpływających na ich działanie.
Niezależne zasilanie
Pewność zasilania urządzeń przeciwpożarowych można uzyskać realizując połączenie szeregu wymagań opisanych wcześniej, jednak największym problemem jest zapewnienie dwóch źródeł zasilania. Przepisy [1] nakazują zastosowanie zasilania z dwóch niezależnych źródeł – podstawowego i rezerwowego.
Definicję niezależnych źródeł zasilania można znaleźć w normach dotyczących projektowania instalacji tryskaczowej oraz normie PN-HD 60364-5-56 [9]. Zgodnie z zawartymi tam zapisami: PN-M-51540 [16] (norma nieobowiązująca traktowana na zasadzie wiedzy technicznej), oraz VDS CEA 4001:2003-01(01), „ …za dwa niezależne zasilania w energię elektryczną uznaje się takie dwa ciągi zasilania (linie, aparaty rozdzielcze), które nie mają żadnego wspólnego elementu systemu rozdziału energii do poziomu napięcia rozdzielczego 110 kV”.
W normie PN-HD 60364-5-56:2010+A1:2011 [17], wprowadzonej jako obligatoryjna do stosowania po opublikowaniu rozporządzenia Ministra Infrastruktury zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [15], znajduje się definicja „niezależności zasilania”.
Rozróżnia ona następujące źródła elektryczne do stosowania w instalacji bezpieczeństwa:
- akumula
- tory,ogniwa galwaniczne,
- zespoły prądotwórcze niezależne od podstawowego zasilania,
- oddzielna linia sieci zasilającej, która skutecznie uniezależnia od podstawowej linii zasilającej.
Ponadto norma [17] określa, że: „oddzielne niezależne linie sieci zasilającej nie powinny służyć, jako elektryczne źródła instalacji bezpieczeństwa, chyba, że można zagwarantować, że nie jest możliwe, aby te dwa źródła zasilania jednocześnie uległy uszkodzeniu”.
Ważne!
Doboru poszczególnych źródeł dokonuje się na podstawie tego, co mają zasilać w przypadku zaniku napięcia zasilania podstawowego. Powyższe wymaganie nie dotyczy instalacji sygnalizacji pożarowej i dźwiękowych systemów ostrzegawczych, których zasady zasilania rezerwowego określone są w normie EN-54-4 oraz systemów oddymiania, których zasady zasilania rezerwowego określone są w normie serii EN-12101-10. Podobnie jest z instalacjami gaśniczymi.
Powyższe akty prawne w sposób ogólny odnoszą się do kwestii związanych z zasilaniem, pozostawiając do decyzji projektantów i rzeczoznawców szeroki zakres urządzeń, które logika nakazuje zasilić z dwóch źródeł, ale przepisy wprost takiej potrzeby nie wskazują.
Należą do nich:
- zasilanie napowietrzania,
- zasilanie elementów przeciwpożarowych wyłączników prądu,
- przeciwpożarowe klapy odcinające (PKO) opisane w normie EN 15650 [18],
- klapy odcinające wentylacji pożarowej KOWP opisane w normie EN 12101-8 [19],
- obwody bezpiecznego zasilania urządzeń.
Zasilanie napowietrzania w systemach oddymiania
Bramy (doki załadunkowe) w myśl normy PN-B-02877-4 [4] można wykorzystać do napowietrzania w przypadku uruchomienia oddymiania. W przytoczonej normie mamy wskazane podstawowe zasady projektowania klap oddymiających, przy czym nie jest dokładnie wskazane jak te klapy są uruchamiane i jak sterowane. Dostępne rozwiązania bazują na klapach uruchamianych pojedynczo, kiedy w ich otoczeniu wzrośnie temperatura – pneumatycznie lub mechanicznie, z lokalnej skrzynki sterującej, do której można też doprowadzić sygnał uruchamiający oraz systemy elektryczne uruchamiane z dedykowanych central sygnałem pochodzącym z systemu detekcji dymu. Napowietrzanie natomiast może być zrealizowane automatycznie lub ręcznie przez obsługę w momencie wykrycia pożaru, takie rozwiązanie jednakże wymaga odpowiedniego przeszkolenia obsługi, zapewnienia dodatkowych możliwości otwarcia bram i wreszcie – co jest podstawowe – informacji o pożarze i uruchomieniu oddymiania.
W praktyce jest to niemożliwe przy lokalnych, niesterowanych centralnie rozwiązaniach. Klapy nie posiadają wyłączników krańcowych, nie są monitorowane ich położenia, a to ile ich zadziała zależy od temperatury wokół nich. Dla systemów oddymiania kluczowe zatem staje się zapewnienie możliwości automatycznego otwarcia otworów napowietrzających, można to zrealizować w dwojaki sposób: stosując zasilanie z sieci elektroenergetycznej przed przeciwpożarowym wyłącznikiem prądu kablem o odporności ogniowej, z układem monitorowania położenia klap i bram, oraz odłączenia ich zasilania po otrzymaniu potwierdzenia otwarcia. Takie rozwiązanie jest kosztowne i często bardzo skomplikowane – wymusza konieczność stosowania układów automatyki, a i technicznie jest trudne do wykonania.
Drugie rozwiązanie to zastosowanie lokalnych zasilaczy pożarowych, zgodnych z wymaganiami stawianymi zasilaczom systemów sygnalizacji pożarowej i systemów oddymiania. Zasilacz taki posiada styki, które monitorują (przyjmują) informację o zadziałaniu klapy, jeśli to nastąpi wysterowują otwarcie napowietrzania hali.
Zasilanie elementów wykonawczych przeciwpożarowych wyłączników prądu (PWP)
W praktyce mamy trzy metody odłączenia napięcia:
1) metoda mechaniczna – polegająca na zastosowaniu mechanicznych wyłączników sterowanych ręcznie,
2) metoda wzrostowa,
3) metoda podnapięciowa.
Poszczególne metody mają swoje wady i zalety, których świadomość istnienia powinien wykorzystać projektant stosując odpowiednie rozwiązanie, przy czym należy uwzględnić poniższe kwestie.
Metoda wzrostowa polega na zastosowaniu elektromagnetycznych wyzwalaczy napięciowych wzrostowych, nazywanych powszechnie cewkami wybijakowymi. W praktyce stosuje się prosty obwód sterowniczy ze zestykiem zwiernym łącznika sterującego, który załącza wyzwalacz napięciowy wzrostowy wyłącznika. Taki sposób sterowania stosują również renomowane firmy w fabrycznych układach automatyki SZR i innych. Czy jest to poprawne?
W razie przerwania obwodu sterowniczego (wskutek niedbałego wykonania połączeń, zanieczyszczenia styków, uszkodzenia przewodów podczas robót budowlanych itp.), a przede wszystkim braku napięcia wyzwolenia – układ będzie niesprawny i nie zostanie to zauważone. Strażacy po pobudzeniu łącznika sterującego przystąpią do akcji gaśniczej, nie zdając sobie sprawy, że wyłączenie nie nastąpiło. Może dojść do porażenia prądem członków ekip ratowniczych.
Stąd pojawiła się propozycja zapewnienia zasilania rezerwowego w takich obwodach. Zasadne staje się tu zastosowanie zasilaczy rezerwowych, a ponieważ mamy tu do czynienia z urządzeniem przeciwpożarowym – zasilaczy spełniających wymagania norm PN-EN 54-4 [12] oraz PN-EN 12101–10 [11], a także Mandatu 109 KE [20]. Zasilacz taki umożliwia w przypadku zaniku napięcia wyłączenie zasilania z rezerwowego źródła przez czas potrzebny do usunięcia uszkodzenia, lub naprawy instalacji.
Metoda podnapięciowa (zanikowa) polega na zastosowaniu elektromagnetycznych wyzwalaczy zanikowych. Stosuje się łącznik sterujący ze zestykiem rozwiernym i wyzwalacz zanikowy w wyłączniku głównym. Jest to metoda znacznie bardziej niezawodna niż poprzednia (z punktu widzenia tzw. zadziałań zanikowych, powszechnie stosowanych w automatyce pożarowej), ale rzadko stosowana, bo każdy krótkotrwały zanik lub głęboki zapad napięcia powoduje zadziałanie zbędne i przerwę w zasilaniu. Konieczne jest ponowne ręczne włączenie zasilania przez obsługę. Może dochodzić do długotrwałych przerw w funkcjonowaniu obiektu, jeżeli nie ma stałej obsługi.
Podobnie jak przy metodzie wzrostowej nie będzie tego problemu, jeżeli sterowanie jest zasilane z rezerwowego źródła zasilania, jakim jest zasilacz urządzeń przeciwpożarowych.
Klapy przeciwpożarowe i klapy wentylacji pożarowej
Pod tym pojęciem rozumieć należy dwa rodzaje klap: te, które zamykają się w przypadku pożaru (rys. 1a), jak i te, które otwierają się w przypadku pożaru – są sterowane i służą do odymiania lub napowietrzania (rys. 1b). Różnica polega na zasadzie ich działania:
Przeciwpożarowe klapy odcinające (PKO) zawsze zamykają się w przypadku pożaru (przechodzą do „bezpiecznego położenia pożarowego”) – rys. 1a.
Klapy odcinające wentylacji pożarowej (KOWP) są dwukierunkowe – zależnie od ich funkcji w instalacji mają dwa położenia robocze w trakcie pożaru:
1) zamknięte – rys.1a) – klapy w tym przypadku służą do zapobiegania zadymieniu,
2) otwarte – rys. 1b) – klapy w tym przypadku służą do oddymiania lub napowietrzania.
a) przeciwpożarowa klapa odcinająca PKO EN 15650 b) klapa odcinajaca wentylacji pożarowej EN 12101-8
Powszechnie przyjęto, iż najbezpieczniejsze pod względem ochrony przeciwpożarowej są klapy zasilane napięciem 24 VDC, więc w tym celu powszechnie stosuje się w ich obwodach zasilacze 230 AC/24 VDC o mocy dobranej do ilości siłowników klap, które są zasilane. Jednak często stosowane są również klapy zasilane napięciem 230 VAC. Ze względu na koszty rzadko są to zasilacze posiadające dopuszczenia do stosowania w ochronie przeciwpożarowej, najczęściej nie są one wyposażone w układy podtrzymania napięcia.
Co w działaniu przeciwpożarowych klap odcinających jest najważniejsze – otóż to żeby zadziałały wtedy, gdy rzeczywiście nastąpi ich wysterowanie sygnałem alarmu pożarowego, a nie przypadkowo w momencie krótkotrwałego zaniku napięcia zasilania. Położenie klap musi być monitorowane w systemie SSP lub systemie integrującym, zatem każdy niekontrolowany zanik napięcia powoduje ich zadziałanie, system nadzorujący odbiera wówczas kilkadziesiąt lub w skrajnych wypadkach kilkaset sygnałów, centrala jest zajęta przetwarzaniem tych sygnałów – zamiast przetwarzać informacje, do których została stworzona zajmuje się przyjmowaniem niepotrzebnych sygnałów, podobnie po powrocie napięcia i przywróceniu klap do pozycji wyjściowej – sytuacja się powtarza.
Zastosowanie zasilaczy urządzeń przeciwpożarowych zarówno w obwodach klap zasilanych napięciem 24 V jak i 230 V powoduje, że nie następuje opisana wcześniej sytuacja. W skrajnym przypadku centrala pożarowa otrzymuje zbiorczy sygnał o uszkodzeniu zasilania.
Bardzo niebezpieczna jest również sytuacja, gdy mamy różne obwody zasilania klap i wentylatorów, nastąpić może wówczas sytuacja, w której klapy przypadkowo zostają zamknięte, a wentylatory nadal pracują – może to doprowadzić w skrajnym przypadku do uszkodzenia całego systemu wentylacji.
Obwody bezpiecznego zasilania urządzeń
Do obwodów bezpiecznego zasilania urządzeń zaliczyć można obwody zasilające drzwi i bramy pożarowe, systemy zasysające czujek dymu, układy zasilające podtrzymujące układy sterowania w elementach automatyki pożarowej itp.
W układach tych chodzi w praktyce o zapewnienie ich działania nie tyle w warunkach pożaru, co w przypadku zaniku napięcia podstawowego. Ważne jest, aby w przypadku zasilania różnych urządzeń z jednego zasilacza uszkodzenie w jednym obwodzie nie wpływało niekorzystnie na działanie innego obwodu. Powszechne jest pewne nieprawidłowe połączenie zasilania różnych urządzeń, np. klap (PKO), sygnalizatorów, czujek zasysających, i np. zasilania drzwi do jednego wspólnie zabezpieczonego bezpiecznikiem wyjścia zasilacza. Poszczególne urządzenia spełniają w ochronie przeciwpożarowej różne funkcje, jedne działają w warunkach pożaru, inne natomiast pełnią jedynie funkcje pomocniczą, jedne wykonane są zespołami kablowymi, inne zwykłym przewodem elektrycznym – zatem uszkodzenie w jednym obwodzie powoduje zwarcie i odcięcie zasilania do pozostałych urządzeń.
W celu ograniczenia takich sytuacji należy stosować specjalne listwy rozdzielające zasilanie na poszczególne obwody z odrębnymi zabezpieczeniami. Uszkodzenie w każdym z nich jest sygnalizowane jako alarm techniczny w zasilaczu, który z kolei jest monitorowany w systemie SSP.
mł. bryg. mgr inż. Edward Skiepko – pracownik Szkoły Głównej
Służby Pożarnej, ekspert SITP i SIBP w zakresie zasilania urządzeń
przeciwpożarowych, od 2007 roku rzeczoznawca do spraw zabezpieczeń
przeciwpożarowych
mgr inż. Dariusz Cygankiewicz – MERAWEX Sp. z o.o.
