Úspory v investicích a zvýšení bezpečnosti při nasazení nových typů bateriových zdrojů.

 Autor: Ing. Michal Tipek

1. Rozdíl mezi zálohováním a mezi napájením dvěma nezávislými zdroji. Jak musí zdroje, napájející PBZ fungovat a jak musí být propojeny, aby bylo dosaženo nezávislosti těchto zdrojů dle normativních požadavků. Důsledky špatného pochopení problematiky a nevhodné instalace zdrojů. Jaký mají vliv přídavná technologická zařízení jako jsou např. fr. měniče na nezávislost zdrojů.
2. Nezávislost el. vedení od zdrojů k PBZ, co tuto nezávislost může porušit a jaké to má  důsledky na bezpečnost.
3. CENTRAL Stop - Správné umístění a okruhy vypínané tímto tlačítkem. Vypnutí běžných el. spotřebičů neznamená vypnutí celého objektu, důsledky takového vypnutí!
4. TOTAL Stop - i záložní zdroje  jsou PBZ!
5. Nové metody, postupy a technické prostředky a jejich vliv na zvýšení bezpečnosti a snížení ceny za realizaci.

Úvod:

Elektrická zařízení zajišťující požární bezpečnost staveb hrají  v době požáru významnou roli při ochraně lidských životů. A protože se jedná o zařízení činná, je pro jejich bezpečný provoz důležitý  vhodný výběr napájecích zdrojů,  způsob propojení napájecích zdrojů s elektrickými  PBZ  a v neposlední řadě ovládání PBZ signály EPS. Neméně důležitý je pak způsob realizace konkrétního požárně bezpečnostního řešení(PBŘ).  V dnešním článku bych  rád poukázal na možné problémy realizací elektrických částí PBŘ, které vznikají  přidanými požadavky vyplývajícími z norem o požární bezpečnosti staveb, kdy se z elektrického  zařízení  stává elektrické PBZ, kdy se z elektrických rozvodů stávají kabelové trasy,…

Aby bylo úplně jasno, prohřešky proti legislativním požadavkům způsobuje za prvé  neznalost zainteresovaných lidí a za druhé, snahy zlevnit realizace PBŘ. 

Než jsem se pustil do psaní tohoto článku, nastudoval jsem 4 normy, vyhlášku a zákon.  A s realizacemi PBŘ na stavbách se setkávám již 12 let. Myslím tedy, že něco znám. Ale znají problematiku i projektanti elektro?, Znají problematiku zhotovitelé celého řešení, tedy elektromontážní firmy?  On totiž odborník, tvůrce požárně bezp. Řešení (PBŘ) nemusí být autorizovaný projektant elektro a zpravidla nebude projektovat konkrétní el. řešení. Projektant elektro naopak zpravidla není autorizovanou osobou oprávněnou projektovat PBŘ a obvykle nemá odborné znalosti v požární ochraně a těžko je vyhledá, o znalostech pracovníků elektromontážních firem, ani nemluvě. Neznalost má pak za důsledek to, že realizace elektrické části PBŘ může být v souladu s požadavky norem elektro, ale v rozporu s legislativními požadavky týkajícími se požární ochrany staveb.

Snaha zlevnit realizaci PBŘ vede mnohdy k řešením, přitaženým za vlasy. Proto bych rád zdůraznil, že průběžně vznikají i nová technická zařízení pro požární zabezpečení budov, např. nové el. zdroje pro napájení elektrických PBZ. Jak dále ukážu, tyto zdroje nabízí nedělat technické kompromisy pro snížení ceny realizace projektu. Přitom  zvyšují bezpečnost a zprůhledňují celý projekt.  Ano, jsem zástupce firmy, která vyvíjí a vyrábí specializované napájecí zdroje. A pokud chceme svou práci dělat dobře, musíme znát legislativu z obou oborů a to jak pro vývoj nových zařízení, tak pro jejich správnou montáž a zapojení. Získáváme tak zkušenosti, které formou přednášek a článků předáváme dál především  projektantům elektro a v jiné podobě dnes, odborníkům v oblasti požární ochrany staveb.

    Celá problematika napájení, propojení a ovládání PBZ je o čtyřech až pěti pravidlech, které je vždy potřeba dodržet, a nutno dodat, že je lze dodržet u většiny výrobních i nevýrobních objektů. Zjistili jsme, že je velmi důležité, aby tvůrci PBŘ věděli o novinkách a nových možnostech na trhu, aby projektanti elektro znali problematiku alespoň v základu a v neposlední řadě, aby hasiči věděli jak zkontrolovat realizaci konkrétního objektu. Jsme také přesvědčeni, že nutná je nejen povědomost o problematice, ale shoda všech stran, ohledně výkladu norem.

1)  Rozdíl mezi zálohováním a mezi dvěma nezávislými zdroji. Důsledky špatného pochopení problematiky a nevhodné instalace zdrojů. Vliv přídavných technologických zařízení jako jsou např. fr. měniče na nezávislost zdrojů.

Použití alespoň dvou na sobě nezávislých el. zdrojů pro napájení  PBZ je známý fakt.  Při použití bateriového zdroje je ale zásadní rozdíl mezi pojmem „zálohování“ a  „napájením dvěma nezávislými zdroji“.

Při zálohování (ONLINE) je stávající síť dovedena na vstup záložního zdroje. Záložní zdroj pak napájí spotřebiče vlastním napětím a úplně spotřebiče odděluje od stávající sítě.  Při poruše záložního zdroje se však může stát, že zálohované zařízení není napájeno ani ze sítě, protože zdroj svou poruchou cestu sítě k PBZ přeruší.

Pro dva nezávislé zdroje je to nepřípustné.  Častou chybou v projektech je přitom právě to, že k jednomu zdroji, nejčastěji k elektrické síti, je sice přidán druhý, ale zdroje nejsou vzájemně nezávislé. Problém je nutné řešit vnitřním nebo vnějším  By-Passem záložního zdroje. By-Pass je prvek, který v případě poruchy záložního zdroje zajistí přepnutí na první zdroj, nejčastěji na stávající síť a zajistí onu nezávislost zdrojů.

By-Pass záložního zdroje ovšem může být k ničemu, pokud je za zdroj přidáno další pomocné zařízení, např. frekvenční měnič. Při poruše frekvenčního měniče by By-Pass  musel být proveden až za ním, technickým problémem ovšem je, že frekvenční měniče nelze na svém výstupu jednoduše přepínat stykačem, který je výkonným prvkem BY-Passu.

Na následujících 3 obrázcích je schematicky celá problematika schematicky ukázána.

Na prvním obrázku je nevhodně použitý zál. zdroj.

Na druhém je znázorněno možné použití zál. zdroje s pomocným zařízením.

Na třetím obrázku naleznete optimální řešení problému.

Možné řešení druhého zdroje pomocí přidaného By-Passu často znamená degradaci výkonného a drahého ONLINE záložního zdroje na typ zdroje OFFLINE.

 Optimální řešení

Optimálním řešením je použití zdroje, který

- je schopný bez dalších přídavných zařízení napájet PBZ s motorem - ventilátory, čerpadla,….

 - svou hierarchií zajistí automatické přepnutí mezi prvním zdrojem a svým výstupem jedním prvkem.

- v případě své poruchy samočinně „odpadne“ na první zdroj - stávající síť

   - který umí aktivovat a deaktivovat signály EPS a Total STOP.

Takové zdroje na trhu existují, díky své specializaci jsou bezpečnější, přitom levnější a je na firmách, které je vyrábějí, aby daly o sobě vědět.

Nezávislost kabelů funkčních při požáru, co tuto nezávislost může porušit a následný vliv na bezpečnost

O funkčnosti kabelových tras a o funkční integritě z hlediska požární odolnosti nechť hovoří lidé povolanější. Rád bych se ale zaměřil na to, jak mohou aktivní el. prvky, přídavné el. systémy pro PBZ, způsobit přerušení kabelů funkčních při požáru, v případě těchto el. prvků a el. systémů.  Běžně se  totiž setkáváme např. s tím, že jsou ventilátory ovládány pomocí el. systému, který je umístěn těsně před ventilátorem.  Takový systém nedělá nic jiného, než to, že při příchodu aktivačního signálu EPS připne napětí od trvale běžícího ONLINE systému k ventilátoru, při příchodu TOAL Stopu napětí odepne. Výkonná část tohoto ovládacího systému je napájena přímo z výstupu UPS, nikde jsme neviděli, že by do systému byla přivedena síť jakožto první nezávislý zdroj napájení. Přitom se jedná o systém, který zajišťuje požární bezpečnost budovy, je to tedy PBZ. 

      Navíc, jak ukazuje obrázek č. 4, samotný systém ovládání ventilátoru je poměrně složitý,není tedy vyloučena jeho porucha...  Tento systém napájení a ovládání vznikl v době, kdy byly na trhu pouze běžné záložní zdroje. Ty se jednou zapnou a trvale běží. Proto se ovládání - spouštění a vypínání PBZ muselo dělat přídavným zařízením.

Závěr:             Při poruše takto provedeného ovládacího systému dojde k přerušení kabelu od UPS k ventilátoru - ventilátor nemůže být napájen ze sítě. Pokud už je takový systém použit, musí mít dva nezávislé zdroje napájení a musí být překlenutý  By-PASSem.

Ovšem takový systém způsobí další zásadní problém. Při vypnutí Total Stopem zůstane v přívodu od UPS stále napětí např. 3x400V, 50 Hz!  

            Tento způsob ovládání navíc prodražuje projekt a instalace, nám přidělává práci, protože při instalaci našich zdrojů tyto systémy obcházíme, nebo pokud je to možné, necháváme je odstranit.

Přitom lze poměrně jednoduše a bezpečné ovládat ventilátory tím,že zavedu přímo do záložního zdroje aktivační signál  z EPS pro spuštění ventilátoru a deaktivační signál TOTAL stop pro vypnutí ventilátoru i záložního zdroje.

Poznámka. Použití zdrojů ON-LINE (dnes nasazovaných spíše ze setrvačnosti), tedy zdrojů, které se jednou zapnou a trvale dodávají napětí na svém výstupu je nešťastné. Ani pult centrální ochrany, ani jiná elektronika, natož světla, ventilátory atd. nepotřebují, pro svou funkci trvalé napájení. Já dokonce tvrdím, že jakékoli havarijní zařízení nesmí být závislé na nepřetržitém napájení. Po výpadku a opětovné příchodu proudu musí být schopno se znovu uvést do funkčního stavu. Už jen proto, že při poruše záložního zdroje, tak, jak jsem o tom hovořil v předchozím odstavci, dojde k přepnutí na el. síť. Toto přepnutí je samozřejmě s výpadkem cca 10-100ms. Proto nesmí být elektrické PBZ závislé na nepřetržitém napájení. Proto stačí např. zdroj OFFLINE s rychlým přepnutím, který ale, a to je důležité,  lépe umožňuje  splnit požadavky norem. Pokud se někdo i přesto rozhodne použít zdroj ONLINE, musí pamatovat na to, že ovládání je nutné řešit přímo u zdroje a v souladu s normami. Výhodnější je pak rozdělit napájení vybraného zařízení pomocí ON-LINE zdroje, ostatní PBZ pomocí OFFLINE zdrojů, tedy těch, které mají přepínací prvek mezi sítí a svým výstupem ve své architektuře a lze je ovládat signály EPS a Total-STOP.

Jeden postřeh ohledně rozdílnosti výkladu norem

Kabely, které jsou přivedeny na vstup záložního  zdroje bývají na stavbách provedeny jednou pomocí běžného kabelu, po druhé pro změnu pomocí kabelu funkčního při požáru a v souladu s normami. Záložní zdroje jsou PBZ a podle toho by měly být napájeny, tedy ohni odolným kabelem a v souladu s normativními požadavky. Je to i logické, protože dojde-li k poruše záložního zdroje, musí  přívodní kabel zajistit dodávku el. energie pro PBZ, z prvního zdroje - stávající sítě a je tedy  nutné, aby nedošlo k jeho přehoření ani před ani za záložním zdrojem.

CENTRAL Stop (z pohledu elektrotechnika)

 „Central stop“ je elektromechanická soustava zařízení, která zajistí odpojení všech běžných elektrických zařízení od všech zdrojů napájení, nejčastěji od rozvodné sítě. Odepnutí musí být provedeno tak, že první zdroj, rozvodná síť, musí být nadále schopna napájet PBZ. Nemůže se tedy jednat o odpojení celého objektu, resp. některého celého požárního úseku, včetně PBZ, od rozvodné sítě. I zde existuje výjimka. Pokud je výhodné odpojit celý objekt, nebo celý požární úsek od rozvodné sítě, potom je to možné, ale PBZ pak musí mít minimálně dva další nezávislé „ostrovní“ zdroje napájení.

Společně s běžnými el. spotřebiči by měly být vypnuty záložní zdroje, které běžné spotřebiče napájí. Existují samozřejmě bezpečnostní výjimky, obsažené v normách, ve kterých se jedná o zálohování el. zařízení, které nejsou PBZ, ale které by v případě výpadku proudu ohrozili životy lidí, nebo způsobily velké materiální škody.

Total Stop (z pohledu elektrotechnika)

„Total stop“ je elektromechanická soustava zařízení, která zajistí odpojení všech běžných elektrických zařízení i PBZ od všech zdrojů napájení. Zároveň musí zajistit vypnutí náhradní - druhé zdroje napájení pro PBZ

Příklad provedení CS a TS (to nejsou jen tlačítka na zdi u vchodu).

Následující obrázek č. 5 ukazuje příklad provedení CS s TS, a jak je vidět, jedná se o poměrně složitou soustavu elektromechanických prvků. Obě tlačítka jen aktivují cívku stykače v elektromechanické soustavě, a stykač - zajistí to, že dojde k odpojení napětí od spotřebičů (CS), či PBZ (TS).

Je jasné, že pro správnou funkci obou signálů je nutné, aby obě soustavy fungovaly i v době běžného výpadku proudu. Musí být na ně pohlíženo jako na PBZ a cívka musí být napájena ze dvou nezávislých zdrojů, nejlépe z rozvodné sítě přes transformátor a usměrňovač a v případě výpadku proudu z UPS, či akumulátoru. To je nejjednodušší, nejbezpečnější a nejlevnější.

 Výkonné části systému, které zajišťují odepnutí el. obvodů musí být vhodně napájeny dvěma nezávislými zdroji

  Nové metody, postupy a technické prostředky a jejich vliv na zvýšení bezpečnosti a snížení ceny za realizaci.

Každý jednotlivý projekt je originál. Je na projektantovi, jak konkrétní zadání vyřeší. My se snažíme poukázat na to, že dnes lze každé zadání řešit efektivně a bezpečně.

    Je potřeba vědět, že na trhu existují nové prostředky, pomocí kterých lze realizovat PBZ s vyšší bezpečností a nižšími náklady. Jde například o zdroje, které byly vyvinuty speciálně pro napájení PBZ, zejména pro požární ventilátory, požární bezpečnostní vrata, evakuační výtahy, stanice tlakové vody, atd.  Tyto zdroje jsou schopny bez přídavných zařízení rozbíhat motorické zátěže, což jsou, s výjimkou nouzového osvětlení, všechna PBZ.  Ve své architektuře mají nové zdroje napájení zabudovaný BY-PASS a v případě své poruchy nepřeruší napájení PBZ ze stávající sítě. Tyto typy zdrojů lze také přímo ovládat signály EPS a Total-STOP. Jejich vnitřní architektura je sice jednodušší, než u drahých a jinak dokonalých systémů ONLINE, ale pro svůj účel jsou tyto nové zdroje vysoce sofistikované a plně vyhovující požadavkům norem. Ceny takovýchto zdrojů jsou nižší. A to je také krása.

Dovětek:  V tomto článku není možné obsáhnout veškerou problematiku ani všechny naše zkušenosti. Na přednáškách, které nás čekají, můžeme jít více do hloubky. Ukážeme např. hasičům možnosti, jak zkontrolovat správnost provedení PBŘ. Předvedeme, jak nové zdroje pro napájení PBZ zjednodušší a zlevní realizace jednotlivých PBŘ a zároveň zvýší jejich bezpečnost. Těšíme se na Vaše zkušenosti a názory, na diskuzi, protože ta zlepší spolupráci všech zainteresovaných stran.