Fot. 1. UCS 6000 – widok wnętrza (z lewej wersja 16 A, z prawej 64 A)
Według najnowszych badań największe zagrożenie dla przebywających w czasie pożaru w budynku osób jest spowodowane przez dym i toksyczne gazy będące efektem spalania. 90% ofiar pożarów w obiektach ginie wskutek zatrucia gazami. Dzięki specjalnym urządzeniom można odprowadzać trujące produkty spalania ze stref objętych pożarem lub zmniejszać ich stężenie. W pierwszej części artykułu przedstawiono funkcje i parametry techniczne central systemu UCS 6000 służących do sterowania oddymianiem. W niniejszej części zostaną przedstawione funkcje umożliwiające sterowanie oddymianiem i kontrolę procesu oddymiania, które są realizowane przez poszczególne moduły uniwersalnej centrali sterującej.
Wprowadzenie
Do oddymiania budynków wykorzystuje się elektryczny lub pneumatyczny system sterowania klapami dymowymi. Oba są równie skuteczne, jednakże system elektryczny ma szereg zalet, które sprawiają, że jest bardziej uniwersalny i funkcjonalny. Podstawowe zalety to możliwość wykorzystania klap dymowych do celów wentylacyjnych (bez ponoszenia dodatkowych kosztów), stała kontrola stanu systemu oraz możliwość optymalnego zintegrowania z innymi systemami bezpieczeństwa obiektu. W pneumatycznym systemie sterowania klapami możliwości wentylacji są ograniczone praktycznie tylko do chwili wystąpienia pożaru. Sterowanie pneumatyczne znacznie zwiększa koszty eksploatacji całego systemu ze względu na wysoki koszt próbnych uruchomień systemu oddymiania podczas konserwacji. Modułowa uniwersalna centrala sterująca UCS 6000 (rys. 1) ma zastosowanie w elektrycznym systemie sterowania oddymianiem.
Rys. 1. Moduły funkcjonalne systemu UCS 6000
Sterowanie oddymiającymi i odcinającymi klapami przeciwpożarowymi
Rys. 2. Sposób podłączenia siłowników sterowanych dwuprzewodowo
Rys. 3. Sposób podłączenia siłowników sterowanych trzyprzewodowo
Obecnie na rynku istnieje wiele rozwiązań służących do sterowania klapami przeciwpożarowymi. W przypadku klap oddymiających elementem wykonawczym jest napęd elektryczny. Może to być siłownik wrzecionowy, siłownik łańcuchowy, siłownik zębatkowy. Do sterowania wykorzystuje się zazwyczaj dwa przewody (rys. 2). Ruch siłownika, lewo – prawo (góra – dół), odbywa się po podaniu napięcia stałego 24 V na silnik elektryczny, przy czym polaryzacja tego napięcia określa kierunek ruchu. Siłowniki ze sterowaniem trzyprzewodowym są stosowane rzadziej. Sterowanie trzyprzewodowe oznacza sterowanie (zmianę kierunku obrotu) siłownikiem i napędem za pomocą trzech przewodów, poprzez przełączanie napięcia między przewodami (rys. 3).
W przypadku klap odcinających elementem wykonawczym jest siłownik ze sprężyną powrotną. W obiektach użyteczności publicznej często wymagane jest sterowanie drzwiami przeciwpożarowymi, które w normalnym stanie są otwarte (albo odwrotnie – zamknięte) i przytrzymywane elektromagnesem. W przypadku zagrożenia następuje automatyczne zamknięcie (albo odwrotnie – otwarcie) tych drzwi – zwolnienie elektromagnesu poprzez sterowanie przerwą lub impulsem prądowym. Centrala UCS 6000 jest przygotowana do pracy z takimi urządzeniami niezależnie od tego, czy musi wysterować siłownik dwuprzewodowy, trzyprzewodowy czy elektromagnes sterowany przerwą lub impulsem prądowym. Do sterowania tymi urządzeniami i zasilania ich przeznaczone jest dedykowane wyjście przekaźnika głównego, który jest umieszczony na module MGL-60 (rys. 1). Maksymalna liczba modułów MGL-60 w centrali to 7 + 1 w MGS-60. Adres modułu ustawia się za pomocą przełączników obrotowych. Wyjście przekaźnika głównego jest wyjściem uniwersalnym i może być zaprogramowane w trzech trybach pracy (co zostało przedstawione w pierwszej części artykułu) – z odpowiednimi parametrami czasowymi. Ponadto można zaprogramować kontrolę ciągłości zasilania (rezystory końcowe 5,6 kΩ) oraz kontrolę stanu przełączników krańcowych urządzeń przeciwpożarowych sterowanych i zasilanych za pomocą wyjścia głównego.
Przy niekorzystnych warunkach atmosferycznych zewnętrzne klapy lub okna mogą przymarznąć. Moduł MGL-60 centrali UCS 6000 umożliwia zaprogramowanie funkcji deadlock, czyli funkcji forsowania klap. W przypadku zadeklarowania funkcji forsowania po uruchomieniu wyjścia głównego w stanie alarmu pożarowego następuje cykliczne, chwilowe przestawianie kierunku pracy siłowników (napędów) w odstępach dwuminutowych przez 30 minut. W przypadku zastosowania siłowników lub napędów samohamownych (z wyłącznikami przeciążeniowymi) możliwe jest zaprogramowanie wyłączania zasilania i sterowania siłownikiem po osiągnięciu pozycji krańcowej, co ogranicza zużycie energii elektrycznej.
Tab. 1. Maksymalne długości przewodów w zależności od poboru prądu przez siłowniki i przekroju przewodu
Krańcówki
Aby wymagania scenariusza pożarowego dla obiektu były spełnione, stan urządzeń wykonawczych (klap) powinien być monitorowany. W przypadku UCS 6000 możliwa jest kontrola stanu (położenia) tych urządzeń poprzez kontrolę stanu dedykowanych wejść modułów MGL-60, do których podłączone są styki przełączników krańcowych sterowanych urządzeń. Możliwe jest sprawdzanie tylko stanu przełączników krańcowych (czy są zwarte, czy rozwarte). Ponadto można nadzorować ciągłość linii przełączników krańcowych (zwarcie albo przerwa). W przypadku zaprogramowania nadzoru nad ciągłością linii przełączników krańcowych należy również zaprogramować kontrolę stanu. W przeciwnym razie centrala zgłasza nieprawidłową konfigurację jako uszkodzenie systemu.
Podłączenie siłowników
Centrala UCS 6000 umożliwia podłączenie przewodów siłowników o maksymalnym przekroju 4 mm2 (żyła w postaci drutu miedzianego). Ze względu na znaczny pobór prądu (spadek napięcia na linii) przez siłowniki klap należy dobrać odpowiedni przekrój przewodów łączących siłowniki z centralą. Wymagany przekrój przewodu z żyłami miedzianymi można wyznaczyć, posługując się zależnością:
S = 0,015 × I × L
(1)
gdzie: S – przekrój przewodu [mm2]
I – przewidywany prąd obciążenia [A]
L – długość przewodu [m]
Dzienna wentylacja – przyciski przewietrzania
Centrala UCS 6000 umożliwia dzienne przewietrzanie. Do sterowania oknem lub klapą wentylacyjną (do otwierania i zamykania) służą przyciski przewietrzania, które są podłączane do dedykowanych zacisków modułu MGL-60.
Przewietrzanie jest realizowane przez każdy moduł MGL-60 niezależnie (indywidualnie). Wspólny jest tylko czujnik deszczu/wiatru podłączany do modułu MGS-60.
W trybie 1 przewietrzania okna lub klapy są otwierane (albo zamykane), dopóki wciśnięty jest przycisk OTWÓRZ (albo ZAMKNIJ). Tym samym można uchylić (ustawić) okno lub klapę w dowolnej pozycji. Dodatkowo można ustawić czas automatycznego zamknięcia Tp2 okien lub klap wentylacyjnych. W trybie 2 przewietrzania jednokrotne wciśnięcie przycisku OTWÓRZ (albo ZAMKNIJ) powoduje otwarcie (albo zamknięcie) okien lub klap wentylacyjnych.
W tym trybie można dodatkowo ustawić parametry czasowe przewietrzania:
- czas otwarcia okien lub klap wentylacyjnych (Tp1),
- czas automatycznego zamknięcia okien lub klap wentylacyjnych (Tp2).
W trybie 2 do modułu MGL-60 można przyłączyć – zamiast przycisków przewietrzających – zewnętrzny programowany zegar sterujący z dwoma stykami OTWÓRZ i ZAMKNIJ (rys. 4). W ten sposób można niezależnie sterować przewietrzaniem i dodatkowo wykorzystać w tym celu urządzenia automatyki pogodowej – czujnik deszczu i (lub) wiatru.
W przypadku alarmu pożarowego działanie przycisków przewietrzających jest zablokowane.
W centrali UCS 6000 w wersji wielostrefowej w przypadku alarmu w jednej strefie otwarte wcześniej w pozostałych strefach klapy do dziennej wentylacji zostaną niezwłocznie zamknięte.
Sterowanie wentylatorami oddymiającymi
Rys. 4. Dzienna wentylacja
W systemach sterowania oddymianiem stosowane są wentylatory wyciągowe i nawiewne w celu utrzymania stref wolnych od dymu. Uruchomienie wentylatorów, w zależności od scenariusza pożarowego obiektu, może nastąpić albo w wyniku opóźnienia sygnału sterującego wentylatorami względem sygnału sterującego klapami, albo po otrzymaniu sygnału zwrotnego potwierdzającego otwarcie (lub zamknięcie) klap w strefie objętej pożarem. Zastosowanie blokady uruchomienia wentylatorów do czasu potwierdzenia przejścia klap w pozycje bezpieczeństwa może, w przypadku uszkodzenia łączników krańcowych, doprowadzić do unieruchomienia systemu oddymiania. Centrale systemu UCS 6000 mogą sterować wentylatorami na oba sposoby. Projektant systemu może zdecydować, jaki sposób sterowania będzie najbardziej odpowiedni, tym bardziej, że centrala UCS nadzoruje stan (położenie) klap przeciwpożarowych.
Moduł przekaźników wysokonapięciowych MPW-60 (rys. 1) umożliwia sterowanie urządzeniami przeciwpożarowymi zasilanymi z sieci napięcia przemiennego 230 V poprzez przekaźniki PK1 i PK2. Ponadto możliwe jest monitorowanie stanu urządzeń przeciwpożarowych sterowanych przekaźnikami PK1 i PK2 za pomocą wejść linii kontrolnych. W centrali mogą znaleźć się maksymalnie cztery moduły MPW-60. Adres modułu ustawia się za pomocą przełączników obrotowych. Programowalne przekaźniki ze stykami bezpotencjałowymi PK1 i PK2 można wykorzystać do sterowania urządzeniami wykonawczymi instalacji oddymiania (do ich załączania i wyłączania), między innymi do sterowania wentylatorami nawiewnymi lub wywiewnymi (w zależności od potrzeb), kurtynami i roletami dymowymi, oddzieleniami przeciwpożarowymi. Przykład wykorzystania przekaźnika PK2 wraz z potwierdzeniem zadziałania za pomocą linii kontrolnej LK2 przedstawiono na rys 5. Linie wyjściowe przekaźników PK1 i PK2 są dodatkowo zabezpieczone bezpiecznikiem topikowym o nominale 6,3 A/250 V.
Ponadto można zaprogramować uzależnienia czasowe przekaźników PK1 i PK2.
Programując kontrolę (potwierdzenie) zadziałania przekaźników, można ustawić dodatkowo czas na potwierdzenie zadziałania. W przypadku braku potwierdzenia w zaprogramowanym czasie centrala UCS 6000 zgłasza uszkodzenie. Jeżeli centrala UCS 6000 współpracuje z centralą systemu POLON 4000, ta ostatnia będzie dodatkowo sygnalizować odpowiednie komunikaty alarmów technicznych (w dozorowaniu i alarmie) lub uszkodzeń niemaskowalnych (w alarmie). W przypadku modułu przekaźników dodatkowych MPD-60 mamy do dyspozycji dwa przekaźniki niskonapięciowe o obciążalności 1 A/24 V.
Tab. 2. Okablowanie w systemach oddymiania
Nadzór i kontrola nad systemem oddymiania
Rys. 5. Przykładowy sposób wykorzystania przekaźnika PK2 z kontrolą zadziałania
Centrala systemu UCS 6000 zawiera jeden moduł głównego sterownika MGS-60 (rys. 1), który kontroluje cały system oddymiania poprzez sprawowanie funkcji nadzoru i sterowania pozostałymi modułami funkcjonalnymi systemu UCS 6000 oraz posiada dedykowane wejścia i wyjścia do podłączenia tych elementów systemu, które są wspólne dla wszystkich modułów, niezależnie od wersji prądowej systemu (4A, 8A, 16A, 32A, 48A, 64A).
Do modułu głównego sterownika można przyłączyć:
- zewnętrzny, nadrzędny SSP (centrale systemu POLON 4000),
- zewnętrzny, nadrzędny SSP (konwencjonalny, np. centrale systemu IGNIS 1000),
- zewnętrzny system monitorowania lub sygnalizacji,
- czujnik deszczu/wiatru do sterowania pogodowego.
Zasilanie systemu oddymiania
Podstawowym źródłem zasilania systemu oddymiania, sterowanego i kontrolowanego przez centralę systemu UCS 6000, jest sieć elektroenergetyczna 230 V/50 Hz. Zmiana napięcia o +10% i –15% nie ma wpływu na poprawną pracę centrali. Jednoczesne zasilanie centrali oraz buforowanie lub ładowanie baterii akumulatorów dołączonej do modułów MZU-60 (rys. 1) zapewniają wewnętrzne zasilacze, które wytwarzają napięcie o wartości regulowanej przez moduły MZU-60 w zależności od stopnia naładowania baterii rezerwowych. Zasilacze centrali umożliwiają pobór prądu:
- do 5 A w sposób ciągły, przez moduł zasilacza SP-150-27.5PLA,
- do 10 A w sposób ciągły, przez moduł zasilacza SP-240-27.5PLA,
- do 20 A w sposób ciągły, przez moduł zasilacza SP-500-27.5PLA.
Na etapie projektowania instalacji należy sprawdzić, czy całkowity prąd, który będzie pobierany z zasilaczy centrali, nie przekroczy wyżej podanych wartości.
Podczas sprawdzania należy wziąć pod uwagę sumę wszystkich prądów pobieranych jednocześnie z zacisków centrali, łącznie z prądem zasilania samej centrali. Należy również zwrócić uwagę na dopuszczalne wartości prądów poszczególnych wyjść.
W przypadku zaniku napięcia w sieci, rezerwowym zasilaniem centrali jest bateria akumulatorów o napięciu znamionowym 24 V (2×12 V, 4×12 V, 6×12 V lub 8×12 V w zależności od konfiguracji sprzętowej centrali) i pojemności od 7,2 do 9 Ah. Przełączenie z zasilania zasadniczego na rezerwowe następuje samoczynnie, bez powodowania przerwy w zasilaniu. Podczas dozorowania, bez zasilania zasadniczego, z kompletem ostrzegaczy na linii dozorowej i podłączonym jednym ręcznym przyciskiem oddymiania PO-6X, lecz bez zasilania urządzeń dodatkowych, prąd pobierany przez centralę nie przekracza 120 mA.
Bateria akumulatorów jest ładowana samoczynnie przez urządzenie ładujące, które jest zintegrowane z modułem MZU-60 centrali. Prąd ładowania jest ograniczony do około 2,1 A. W stanie pełnego naładowania wartość prądu ładowania jest bliska zera, a napięcie buforowania powinno wynosić 27,3 V.
Ogólna sprawność baterii i urządzenia ładującego jest stale kontrolowana, a uszkodzenia są sygnalizowane przez centralę.
Moduł MZU-60 jest wyposażony w przekaźnik sygnalizacji uszkodzenia zasilania PKUZ (styki bezpotencjałowe). Jakiekolwiek uszkodzenie urządzeń zasilających moduł MZU-60 (np. akumulatora, zasilacza) powoduje przełączenie styków przekaźnika.
Moduł MZU-60 jest wyposażony dodatkowo w nadzorowane wyjście do zasilania zewnętrznych urządzeń. Wyjście umożliwia pobór prądu o natężeniu do 0,5 A i jest zabezpieczone bezpiecznikiem 630 mA.
Okablowanie w systemach sterowania oddymianiem
Wszystkie podłączenia elektryczne należy wykonać zgodnie z obowiązującymi przepisami odnoszącymi się do wytrzymałości ogniowej i mechanicznej oraz z zachowaniem parametrów określonych w dokumentacji techniczno-ruchowej central UCS 6000 (odpowiedniej rezystancji). Połączenia elektryczne można wykonać przewodami nieekranowanymi, za wyjątkiem przewodu łączącego centralę UCS 6000 z centralą systemu POLON 4000 (zalecany jest przewód instalacyjny YnTKSYekw 1×2×0,8 mm). W tab. 2 zestawiono obwody systemów oddymiania wraz z wymaganiami dotyczącymi niepalności i wytrzymałości ogniowej przewodów.
Zgodnie z rozporządzeniem [1] należy dobierać takiej klasy kable PH bez podanego wyróżnika liczbowego (odpowiadającego czasowi odporności ogniowej), która gwarantuje ciągłość dostawy energii i sygnału przez wymagany czas. Zgodnie ze stosowaną klasyfikacją mogą to być kable PH30, PH60 lub PH90.
Podsumowanie
W zależności od opracowanego scenariusza pożarowego dla danego obiektu może zaistnieć potrzeba sterowania wieloma urządzeniami pożarowymi różnego typu: klapami oddymiającymi, klapami odcinającymi, kurtynami powietrznymi, drzwiami przeciwpożarowymi, wentylatorami wentylacji nawiewnej i wyciągowej. Może też być potrzebna kontrola ich stanu czy położenia. Ze względu na swoją modułowość i uniwersalność centrale systemu UCS 6000 umożliwiają praktycznie każde sterowanie za pomocą wyjść sterujących i wejść kontrolnych modułów MGS-60, MGL-60, MPW-60 i MPD-60.
Mariusz Sowiński
POLON-ALFA
Zabezpieczenia 6/2011
Bibliografia
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002 r., nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami; Dz. U. z 2003 r., nr 33, poz. 270; Dz. U. z 2004 r., nr 109, poz. 1156; Dz. U. z 2008 r., nr 201, poz. 1238; Dz. U. z 2008 r., nr 228, poz. 1514; Dz. U. z 2009 r., nr 56, poz. 4510)