Sterowanie systemami oddymiania przez interfejs SCS

W obiektach budowlanych systemy oddymiania są kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa, umożliwiając wydłużenie przejść i dojść ewakuacyjnych, zwiększenie powierzchni strefy pożarowej lub podwyższenie klasy odporności pożarowej jednokondygnacyjnych budynków kategorii PM. Działanie tych systemów powinno być niezawodne, aby spełnić wymagania zawarte w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury (§227 pkt 4, §229, §237 pkt 6, §256 pkt 4 i §215).

Składowe systemu oddymiania i odprowadzania ciepła

System oddymiania i odprowadzania ciepła składa się z wielu współdziałających ze sobą instalacji i urządzeń, które muszą działać niezawodnie w warunkach pożaru. Wyróżnia się następujące elementy:

• Źródła zasilania: zarówno podstawowe, jak i rezerwowe, dla instalacji elektrycznych i pneumatycznych.
• Zespoły kablowe: służące do zasilania, przesyłania sygnałów sterujących oraz orurowanie napędów pneumatycznych.
• Instalacje wczesnej detekcji dymu: autonomiczne lub wykorzystujące odrębny system sygnalizacji pożarowej (SSP).
• Urządzenia wykonawcze: takie jak wentylatory, klapy oddymiające z napędami elektromechanicznymi i pneumatycznymi, urządzenia otwierające otwory dolotowe powietrza z napędami elektromechanicznymi i pneumatycznymi.
• Urządzenia wydzielające strefę pożarową: takie jak klapy odcinające, drzwi i bramy przeciwpożarowe.
• Urządzenia wydzielające strefy dymowe: kurtyny dymowe aktywowane w czasie alarmu.
• Centrale i sterowniki: sterujące poszczególnymi składowymi systemu oddymiania, w tym centrale zgodne z projektem normy prEN12101-9.

Głównym zadaniem systemu oddymiania jest jak najszybsze usunięcie dymu i toksycznych gazów z zagrożonych pomieszczeń oraz odprowadzenie nadmiaru ciepła, co ma na celu zapewnienie bezpieczeństwa na drogach ewakuacyjnych i zmniejszenie ryzyka zawalenia obiektu.

Wymagania dla central i sterowników oddymiania

Określenie funkcji i wymagań dla central i sterowników realizujących oddymianie i odprowadzanie ciepła jest niezwykle istotne. O złożoności zagadnienia świadczy fakt, że norma EN 12101-9 Control Panels do dziś pozostaje projektem. Zgodnie z rozporządzeniem Rady Europy nr 301/2011, certyfikaty dotyczące właściwości użytkowych powinny być przyznawane na podstawie europejskich lub krajowych dokumentów zawierających ocenę techniczną.

Niezawodność i warunki środowiskowe

Centrale i sterowniki stosowane w systemach oddymiania pożarowego muszą być przede wszystkim niezawodne. Dotyczy to szczególnie układów podstawowego i rezerwowego zasilania zarówno central, jak i urządzeń peryferyjnych i wykonawczych. Niezawodność działania jest ściśle związana z odpornością samej centrali na warunki środowiskowe i oddziaływanie pożaru (w ograniczonym zakresie). W związku z tym centrala musi być zainstalowana w odpowiednim pomieszczeniu lub miejscu. Centrale sterujące urządzeniami służącymi do oddymiania grawitacyjnego i mechanicznego powinny być umieszczone w pobliżu urządzeń wykonawczych, którymi sterują, które zasilają oraz kontrolują. Dotyczy to przede wszystkim siłowników elektromechanicznych na niskie napięcie 24 VDC ze względu na występowanie spadków napięć i związane z nimi dobieranie przekrojów przewodów zasilających.

Gdy nie można umieścić centrali sterowania oddymianiem grawitacyjnym w pobliżu własnych urządzeń wykonawczych, należy rozważyć zastosowanie siłowników elektromechanicznych na napięcie 230 VAC. Takie rozwiązanie będzie wymagało zastosowania centrali lub tablicy sterującej z możliwością komutacji napięcia 230 VAC. Tablice sterujące i zasilające wentylatory oddymiające 3x400 VAC powinny być instalowane w pobliżu tych wentylatorów, gdyż zasilanie awaryjne powinno być doprowadzone jak najbliżej silnika napędowego wentylatora.

Wymagania funkcjonalne

Oprócz wymaganej sygnalizacji optycznej stanów pracy urządzenia (dozór, uszkodzenie, blokada) centrale i sterowniki oddymiania powinny mieć możliwość odbioru sygnałów wyzwalających z innych central i sterowników, w szczególności z centrali sygnalizacji pożarowej (CSP). Centrale autonomiczne, czyli mające własne linie dozorowe, na których instalowane są czujki dymowe, powinny spełniać wymagania dotyczące CSP. Ze względu na warunki środowiska, w którym centrala pracuje, konieczny jest wyższy stopień ochrony obudowy centrali (IP).

Wymagania funkcjonalne dotyczące central i sterowników do sterowania oddymianiem grawitacyjnym są zawarte w projekcie normy EN 12101-9, natomiast w normie PN-EN 12101-6 zawarte są wytyczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień. Centrale i sterowniki systemów oddymiania mechanicznego i mieszanego (grawitacyjno-mechanicznego) zostały opracowane przez ITB i CNBOP-PIB jako dokumenty oceny technicznej, stanowiące podstawę do wydania krajowej oceny technicznej zgodnie z rozporządzeniem RE nr 305/2011.

Od systemów oddymiania grawitacyjnego i mieszanego wymaga się umożliwienia prawidłowego sterowania systemem w przestrzeniach podzielonych na więcej niż jedną strefę dymową - przy założeniu, że system oddymiania jest jednocześnie wykorzystywany do przewietrzania budynku. Oddymianie powinno zadziałać tylko w tej strefie, w której czujki dymowe wykryły pożar, lub po użyciu ręcznego przycisku oddymiania (RPO) przyporządkowanego tej strefie. Jeśli centrale lub sterowniki obsługujące kilka stref oddymiania są wykorzystywane do przewietrzania budynku (otwarte są wszystkie klapy oddymiające), to po wykryciu pożaru w którejkolwiek strefie powinny natychmiast zamknąć wszystkie klapy oddymiające oprócz tych znajdujących się w strefie, w której wykryto pożar. W przypadku przewietrzania otwory dolotowe powietrza kompensacyjnego nie muszą być otwierane. Jeżeli w obiekcie zastosowano kilka central sterujących, z których każda obsługuje swoją strefę oddymiania, należy je wyposażyć w interfejsy umożliwiające spełnianie opisanej funkcji.

Źródła zasilania w systemach oddymiania

Zasilanie elektryczne i pneumatyczne

Zapewnienie zarówno podstawowych, jak i rezerwowych źródeł zasilania jest kluczowe dla niezawodnego działania systemów oddymiania. Istnieją dwa podstawowe sposoby zasilania elementów wykonawczych, zwłaszcza klap oddymiających i klap otworów dolotowych powietrza: energią elektryczną oraz energią zmagazynowaną w sprężonym gazie roboczym (CO2, powietrze). W niektórych rozwiązaniach do otwierania klap oddymiających i klap powietrza dolotowego wykorzystuje się energię zmagazynowaną w sprężynach mechanicznych.

Szczególnie ważne jest zapewnienie rezerwowego zasilania wentylatorów oddymiających, które są urządzeniami wymagającymi źródeł zasilania o znacznych mocach. Warunki dotyczące źródeł zasilania wentylatorów są zawarte w normie PN-EN12101-6 dotyczącej systemów różnicowania ciśnień. Odbiory bezpieczeństwa, w tym zasilanie urządzeń przeciwpożarowych, które nie mogą być wyłączane przez przeciwpożarowy wyłącznik prądu, powinny być zasilane z zespołu prądotwórczego zgodnego z PN-ISO 8528-1.

Jako rezerwowe źródło elektrycznego zasilania central sterujących, sterowników napędów elektromechanicznych klap oddymiających i otworów dolotowych powietrza stosuje się baterie akumulatorów 24 VDC. Układ zasilania kontrolujący i ładujący baterie akumulatorów powinien naładować w pełni rozładowany akumulator do 80% pojemności znamionowej w czasie 24 godzin, a przez następne 48 godzin do 100% pojemności znamionowej, co oznacza, że proces ładowania jest dosyć długi i wynosi trzy doby, w trakcie których rezerwowe źródło zasilania może być niesprawne.

W przypadku obliczeń przekrojów przewodów zasilających elektromechaniczne urządzenia napędowe do klap oddymiających i otworów dolotowych (z reguły są to silniki szeregowe prądu stałego) należy przyjmować spadek napięcia równy 1 V, ponieważ napięcie wyjściowe akumulatora jest silnie zależne od wartości prądu obciążenia.

Zasilanie rezerwowe w systemach pneumatycznych

Zapewnienie zasilania rezerwowego w systemach oddymiania grawitacyjnego z napędami pneumatycznymi jest skomplikowane. Wymaga to zastosowania podwójnych butli CO2, dwóch rurociągów dostarczających gaz do siłownika pneumatycznego oraz układu kontrolnego, który powodowałby uaktywnienie rezerwowego źródła zasilania w przypadku uszkodzenia źródła podstawowego lub rurociągu przesyłowego. Rezerwowe źródło zasilania byłoby aktywowane przez układ sterująco-kontrolny po otrzymaniu sygnału związanego z brakiem potwierdzenia otwarcia klapy oddymiającej. Z tego względu, w przypadkach oddymiania omówionych w niniejszym artykule, nie powinny być stosowane systemy pneumatyczne bez zasilania rezerwowego, ponieważ nie gwarantują one niezawodnego działania.

Kurtyny dymowe w systemach oddymiania

Zgodnie z normą PN-EN 12101-1 kurtyny dymowe to urządzenia do oddzielania, gromadzenia i (lub) zapobiegania migracji dymu. Dzielą się na stałe (SBS) i ruchome (ASB). Stałe kurtyny dymowe są zamontowane na stałe i nie wymagają układów sterowniczych. Ruchome kurtyny dymowe ASB powinny ustawiać się w pożarowej pozycji działania na skutek zewnętrznej aktywacji i być zgodne ze swoją przewidywaną klasyfikacją, np. ochroną życia lub mienia, metodami działania i zewnętrznymi aktywacjami - wyzwalaniem.

Kategorie ruchomych kurtyn dymowych:

• ASB 1: kurtyny, które są uruchamiane także wtedy, gdy wszystkie używane źródła zasilania (podstawowe i awaryjne) są odcięte.
• ASB 2: kurtyny dymowe, które ustawiają się w pożarowej pozycji działania lub pozostają w niej na skutek zewnętrznej aktywacji, lecz potrzebują do tego źródła zasilania (napędy elektromechaniczne).
• ASB 3: kurtyny dymowe odpowiadające kryteriom przynależności do kategorii ASB 1, które mogą być umieszczone na każdej wysokości (opuszczone niżej niż 2,5 m nad poziomem podłogi).
• ASB 4: kurtyny dymowe odpowiadające kryteriom przynależności do kategorii ASB 2, które mogą być umieszczone na każdej wysokości (opuszczone niżej niż 2,5 m nad poziomem podłogi).

Kurtyny dymowe kategorii ASB 1 i ASB 3 nie wymagają zasilania rezerwowego ani ognioodpornych kablowych zespołów zasilających, ponieważ zanik napięcia zasilającego powoduje ich uruchomienie przez grawitację (są przytrzymywane w pozycji dozorowej za pomocą trzymaczy elektromagnetycznych). Nie mają możliwości zdalnego powrotu do pozycji dozoru, a ich stosowanie jest uzasadnione, gdy nie ma konieczności zmiany decyzji dotyczącej sterowania automatycznego.

Kurtyny dymowe kategorii ASB 2 i ASB 4 wymagają zasilania energią elektryczną. Są ustawiane w pozycji pożarowej i w pozycji dozoru przez napęd elektromechaniczny. Wymagają gwarantowanego, rezerwowego źródła zasilania w postaci zasilacza zgodnego z PN-EN 12101-10 (bateria akumulatorów o pojemności wystarczającej do wykonania minimum trzech pełnych cykli rozwinięcia i złożenia kurtyn). Zasilające i sterujące zespoły kablowe powinny odpowiadać wymaganiom §187 rozporządzenia Ministra Infrastruktury. Centrala sterująca kurtynami dymowymi powinna nadzorować ciągłość ich elektrycznych obwodów zasilających.

IBP NODEX zaleca kurtyny dymowe kategorii ASB 2 i ASB 4, jeżeli w obiekcie zastosowano System Integrujący Urządzeń Przeciwpożarowych (SIUP) oraz przewiduje się możliwość zmiany położenia kurtyn dymowych podczas pożaru przez personel uprawniony. Zadziałanie kurtyn dymowych wszystkich kategorii powinno nastąpić w jak najwcześniejszej fazie pożaru, niezależnie od działania instalacji oddymiania pożarowego, które może być opóźniane z powodu konieczności wyłączenia i zabezpieczenia instalacji wentylacji ogólnej.

Zespoły kablowe i instalacje detekcji dymu

Zespoły kablowe i orurowanie

Zespoły kablowe z przewodami zasilającymi i sygnalizacyjnymi, wchodzące w skład systemów oddymiania, muszą spełniać wymagania zawarte w § 187 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury. Dotyczy to energii, sygnałów elektrycznych oraz przekazu światłowodowego. Rurociągi gazowe w grawitacyjnych systemach oddymiania pneumatycznego, przeznaczone do zasilania podstawowego i rezerwowego, powinny być chronione przed uszkodzeniami mechanicznymi i mocowane w sposób zapewniający odpowiednią odporność ogniową na czas potrzebny do otwarcia klap oddymiania i otworów dolotowych powietrza. Należy również brać pod uwagę wpływ oddziaływań elektrycznych, mogących indukować znaczne napięcia na metalowych przewodach rurociągów.

Instalacje wczesnej detekcji dymu

Systemy oddymiania i odprowadzania ciepła powinny być uruchamiane automatycznie, w efekcie odebrania sygnałów z czujek dymu, oraz ręcznie, przyciskiem lub na skutek rozkazu z systemu integrującego. Centrale elektryczne mogą mieć własne, autonomiczne moduły współpracujące z czujkami dymu, które powinny odpowiadać wymaganiom normy PN-EN 54-2 i 4. Obiekty budowlane i strefy pożarowe powinny być w pełni chronione przez czujki dymu. Jeżeli linie dozorowe systemu sygnalizacji pożarowej biegną przez strefy inne niż te, w których zastosowano oddymianie, powinny być wykonane z przewodów o odpowiednich cechach PH i odporności ogniowej, zapewniających ciągłość dostarczania energii i sygnału zgodnie z § 187 rozporządzenia.

Wymagania ogólne dla sterowania

W sterowaniu poszczególnymi systemami pożarowymi istotne jest określenie momentu ich zadziałania oraz wzajemnej współpracy. Za moment rozpoczęcia się pożaru przyjmuje się aktywowanie alarmu przez system sygnalizacji pożarowej. Zweryfikowany przez centralę sygnalizacji pożarowej alarm pożarowy jest praktycznym i najpewniej określonym początkiem pożaru.

Prawidłowo wykonany system sygnalizacji pożarowej powinien objąć zasięgiem detekcji wszystkie miejsca chronione w budynku, ponieważ tylko takie rozwiązanie umożliwia dokładne pokrycie się rzeczywistego początku pożaru i alarmu aktywowanego przez centralę. Po wykryciu pożaru i zweryfikowaniu kryterium pożarowego scenariusz pożarowy dla większości obiektów zakłada bezzwłoczne rozesłanie sygnałów wyzwalających do autonomicznych sterowników instalacji systemów przeciwpożarowych.

Konieczność bezzwłocznego przekazania sygnałów wyzwalających wynika ze wzrostu temperatury w czasie pożaru. Wykonanie ustalonych czynności przez instalacje przeciwpożarowe powinno następować w jak najwcześniejszej fazie rzeczywistego pożaru. Drugą zasadą, która powinna być brana pod uwagę, jest kompatybilność systemów, czyli ich zgodność zarówno na poziomie komponentów, jak i programowania. System sterowań, zwłaszcza systemami bezpieczeństwa, powinien składać się z instalacji i urządzeń, które mogą ze sobą współdziałać, tak aby uszkodzenie jednego systemu nie powodowało uszkodzenia lub utraty innego systemu przeciwpożarowego. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest w takim przypadku autonomiczność systemów.

Sterowanie umożliwiające systemom prawidłowe realizowanie ich funkcji powinno cechować się także pewnym stopniem nadmiarowości (redundancji), dzięki czemu możliwe jest prawidłowe sterowanie w przypadku jednokrotnego uszkodzenia toru transmisji lub urządzenia (np. pętlowe tory transmisji i rezerwowe źródła zasilania).

Najważniejsze funkcje systemów zabezpieczeń przeciwpożarowych po otrzymaniu sygnałów wyzwalających:

• wydzielenie stref pożarowych i ograniczenie przestrzeni objętych pożarem,
• powiadomienie ludzi przebywających w obiekcie o pożarze celem ich ewakuacji,
• uruchomienie środków umożliwiających ewakuację i ograniczających skutki pożaru,
• uruchomienie środków zwalczania pożaru, np. stałych urządzeń gaśniczych,
• uruchomienie środków i urządzeń, które umożliwią zwalczenie pożaru ekipie ratowniczo-gaśniczej.

Realizacja sterowań przez interfejs SCS

Centrala sygnalizacji pożarowej (CSP) wykrywa i weryfikuje zjawisko pożarowe po upływie czasu określonego w scenariuszu rozwoju zdarzeń, a następnie wysyła sygnały sterujące do swoich urządzeń pośredniczących. W nowoczesnych centralach programowalnych systemów analogowych, urządzenia pośredniczące mają postać modułów liniowych wejścia/wyjścia - zgodnie z PN-EN 54-18. Moduły liniowe są instalowane na liniach dozorowych centrali i mogą pracować jako urządzenia linii bocznej, moduły informujące oraz jako moduły sterujące, tzn. przekazujące sygnały wyzwalające do central i sterowników urządzeń przeciwpożarowych.

Moduły liniowe powinno się instalować w pobliżu urządzeń, do których wysyłany jest sygnał wyzwalający. Ponieważ moduły te nie są odporne na ciepło emitowane w czasie pożaru, zaleca się ich grupowanie w pomieszczeniach wydzielonych pożarowo (np. w rozdzielniach elektrycznych) lub umieszczenie w dodatkowych obudowach metalowych o stopniu ochrony nie mniejszym niż IP 44. Odcinki linii dozorowych, na których zainstalowane są moduły sterujące, powinny być wykonane z zastosowaniem torów kablowych i przewodów o cechach PH zgodnych z warunkami technicznymi zawartymi w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury (§ 187). Przewody dostarczające sygnał sterujący z modułu do urządzenia przeciwpożarowego również powinny mieć odpowiednią cechę PH.

Przykłady sterowań

Sterowanie drzwiami pożarowymi

Drzwi pożarowe, jako element dróg ewakuacyjnych i wydzieleń strefy pożarowej, powinny samoczynnie zamykać otwór w razie pożaru. W praktyce, gdy drzwi pozostają otwarte ze względu na ruch w obiekcie, konieczne jest ich automatyczne zamknięcie i kontrola wykonania tej funkcji przez centralę sterującą lub inne urządzenia integrujące. Urządzenia podtrzymujące drzwi w stanie dozoru, sterowane za pomocą systemu sygnalizacji pożarowej lub sterowników, powinny działać nie tylko w przypadku zaalarmowania przez sterującą grupę czujek, lecz także w przypadku ich odłączenia i uszkodzenia. Sterowanie przez ręczne ostrzegacze pożarowe jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy istnieje możliwość indywidualnego przypisania ich do wskazanych elektromagnesów drzwiowych. W pobliżu każdego elektromagnesu drzwiowego powinien być zainstalowany przycisk do otwierania ręcznego.

Sterowanie bramami

Systemy sterujące bramami powinny mieć wyjścia sygnalizacyjne i być wyposażone w sygnalizatory optyczne (o barwie pomarańczowej lub bursztynowej) i akustyczne, które ostrzegają o zamknięciu bram. W centrali sterującej należy nastawić opóźnienie uruchomienia napędu bramy, wynoszące około 30 sekund. Procedura sterowania powinna być tak zorganizowana, że najpierw uruchamiana jest sygnalizacja ostrzegawcza, a po czasie opóźnienia następuje zamknięcie bram. Bramy należy wyposażyć w urządzenia zatrzymujące (wyłączniki krańcowe, hamulce elektromechaniczne), które zagwarantują, że ruch bramy zostanie natychmiast zatrzymany w przypadku natrafienia na przeszkodę. Dla elektrycznych napędów i układów zatrzymujących należy przewidzieć zasilanie awaryjne gwarantujące przynajmniej czterogodzinną pracę. Instalacje przewodowe powinny działać zgodnie z wymaganiami zawartymi w §187 rozporządzenia Ministra Infrastruktury. Bramy i drzwi powinny być tak skonstruowane, aby istniała możliwość ich ręcznego otwarcia, a całkowita siła potrzebna do tego nie powinna przekraczać 100 N.

Sterowanie instalacjami wentylacji

Wszystkie instalacje wentylacji, które przechodzą przez różne strefy pożarowe, a nie mają odpowiedniej odporności ogniowej, powinny zostać wyposażone w przeciwpożarowe klapy odcinające na przejściach między strefami pożarowymi. Klapy te powinny być sterowane przez systemy sygnalizacji pożarowej po otrzymaniu sygnału z czujek dymowych lub wyzwalaczy termicznych. Czujki dymowe powinny być rozmieszczone w całej przestrzeni, w której znajduje się instalacja wentylacji (zgodnie z wymaganiami PKN/CEN-TS54-14), łącznie z czujkami kanałowymi. Zaleca się, aby po wyzwoleniu klap pożarowych było nadzorowane nie tylko ich dojście do położenia alarmowego, lecz także ich powrót w położenie dozorowe. Niezawodne funkcjonowanie klap przeciwpożarowych powinno być zapewnione niezależnie od zasilania ogólnego.

tags: #sterowanie #sygnalem #oddymianie #uaktywnienie #przez #interfejs