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):

1. akumulatory,
2. vogniwa pierwotne,
3. agregaty prądotwórcze niezależne od podstawowego zasilania,
4. oddzielny zasilacz sieci zasilającej, który jest skutecznie niezależny od linii zasilającej.

oddzielnej linii zasilającej, która skutecznie uniezależnia od podstawowej linii zasilającej”, co figurowało w poprzednim wydaniu normy z roku 2010. W dodatku w p. 560.5 normy [1] napisano: „Oddzielne niezależne źródła z sieci zasilającej nie powinny służyć jako źródła energii elektrycznej dla instalacji bezpieczeństwa, chyba że można uzyskać pewność, że jest mało prawdopodobne, aby oba źródła uległy jednoczesnej awarii”.

Pierwsze z przedstawionych rozwiązań umożliwia:

• wykorzystania napięcia baterii 24 V wprost jako wyjściowego źródła bardzo niskiego napięcia stałego (ELV wg [2]),
• wykorzystanie baterii akumulatorów 24V jako rezerwowego źródła napięcia stałego,
• wykorzystania napięcia tej samej baterii 24V jako źródła zasilania przetwornicy DC/AC generującej niskie napięcie przemienne 230 V (LV wg [2]).
• Zasilacz zbudowany w oparciu o przedstawione zasady i założenia jest źródłem gwarantowanego napięcia przemiennego 230V oraz 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 230V, jest brak poboru mocy w trakcie dozoru, w którym na ogół te urządzenia pozostają w bezruchu.

Uwzględnienie tej właściwości przy organizacji pracy przetwornicy umożliwia znaczne oszczędności energii. Dzięki temu może powstać nowy rodzaj zasilacza napięcia przemiennego 230 V dedykowanego do instalacji bezpieczeństwa w ochronie przeciwpożarowej.

Taki zasilacz pracuje w trybie dozoru przez 72 godziny po zaniku sieci podstawowej i jest zdolny po upływie tego czasu dostarczyć pełną moc zarówno napięcia przemiennego 230V jak i napięcia stałego 24 V do zasilania urządzenia (urządzeń) w czasie alarmu pożarowego przez czas wymagany dla alarmu zgodnie z normami [2] oraz [3].

Tak skonstruowany zasilacz posiadający we własnej obudowie akumulatory z odpowiednim zasobem energii jest „skutecznie niezależny od linii zasilającej 230 V”, a więc spełnia kryteria wymienione w p. 4 powyżej dla źródeł energii elektrycznej do instalacji bezpieczeństwa.

W p. 560.3.16 normy [1] wymienione są między innymi następujące systemy bezpieczeństwa:

systemy alarmowe (takie jak pożarowe),

systemy ewakuacyjne,

systemy oddymiania.

Funkcje specjalne zasilacza:

W trakcie długotrwałego zaniku zasilania podstawowego zasilacz 230V (wyłączony w celu oszczędzania energii) musi zareagować na sygnał alarmu pożarowego i w efekcie udostępnić napięcie 230V. 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 230V zostanie ponownie wyłączona.

Na rysunku poniżej przedstawiono schemat blokowy zasilacza obrazujący opisaną ideę jego działania.

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”.

Zależnie od konstrukcji, cech funkcjonalnych i przeznaczenia urządzenia może ono funkcjonować w sposób ciągły zgodnie z potrzebami systemu przeciwpożarowego, przy określonych przerwach w ciągłości zasilania.

Przerwy te mogą powstać przykładowo w trakcie przełączenia zasilania podstawowego na zasilanie rezerwowe lub odwrotnie z zasilania rezerwowego na zasilanie podstawowe.

Przy obecnym stanie techniki największe wymaganie w zakresie długości dopuszczalnych przerw w zasilaniu stwarzają systemy komputerowe informatycznej infrastruktury krytycznej. Przerwa ta nie może przekraczać 10ms (milisekund).

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.

Znajomość charakteru pracy zasilanych urządzeń i ich reakcji na określoną przerwę w zasilaniu jest podstawą dla deklarowania przez producenta przewidywanych zastosowań zasilaczy.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa obiektu oraz jego użytkowników zasilacze powinny charakteryzować się możliwie jak najkrótszą przerwą.

Najlepiej, gdy zgodnie z normą [1] (p. 560.4.1) zasilacze napięcia gwarantowanego 230V 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, gdyż nadmierne skracanie przerwy może zmniejszyć niezawodność i pewność działania zasilacza.

Bardzo ważne jest, aby przy doborze 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 przeciwpożarowej

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

Podsumowanie

Na podstawie założeń sprecyzowanych w normach [1], [2], [3] opracowano i wdrożono do produkcji rodzinę zasilaczy ZUP- -230V predystynowaną do zastosowań w instalacjach bezpieczeństwa w charakterze „czynnych” urządzeń ochrony przeciwpożarowej.

Zasilacze posiadają certyfikat stałości właściwości użytkowych CPR i świadectwo dopuszczenia do użytkowania, a ponadto uzyskały Złoty Medal 2020 w Konkursie Międzynarodowych Targów Poznańskich.

Widok zasilacza ZUP-230V przedstawiono poniżej.

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 i rozprzestrzeniania dymu i ciepła. Część 10: Zasilacze.
• [3] PN-EN 54-4: 2001 +A1: 2004 +A2: 2007 Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 4: Zasilacze.