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 požárně bezpečnostními zařízeními a v neposlední řadě ovládání těchto zařízení signály EPS.

Neméně důležitý je pak způsob realizace konkrétního požárně bezpečnostního řešení. V dnešním článku bych vám rád ukázal možné problémy realizací elektrických částí požárně bezpečnostních řešení, které vznikají přidanými požadavky vyplývajícími z norem o požární bezpečnosti staveb, kdy se z elektrického zařízení stává elektrické požárně bezpečnostní zařízení, kdy se z elektrických rozvodů stávají kabelové trasy.

Aby bylo úplně jasno, prohřešky proti legislativním požadavkům způsobují za prvé neznalost zainteresovaných lidí, za druhé, snahy zlevnit realizace požárně bezpečnostních řešení. Snaha zlevnit realizaci požárně bezpečnostního řešení vede často k řešením přitaženým za vlasy. Zdůrazňujeme proto, že vznikají nová technická zařízení pro požární zabezpečení budov, například nové elektrické zdroje pro napájení elektrických požárně bezpečnostních zařízení. Jak dále ukážu, tyto zdroje umožňují nedělat technické kompromisy pro snížení ceny realizace projektu. Zvyšují přitom bezpečnost a zprůhledňují celý projekt.

V následujících bodech článku vám postupně ukážeme, co se skrývá za požadavky norem o požární bezpečnosti staveb. Ukážeme vám, jak mohou vypadat elektrotechnické realizace – ty špatné i ty vyhovující. Pro problematiku napájení, propojení a ovládání požárně bezpečnostních zařízení jsou důležitá pravidla která je potřeba dodržet. Zjistili jsme, že je velmi důležité, aby tvůrci požárně bezpečnostních řešení 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 je nutná nejen povědomost o problematice, ale shoda všech stran ve výkladu norem.

Rozdíl mezi zálohováním a mezi dvěma nezávislými zdroji

Použití alespoň dvou na sobě nezávislých elektrických zdrojů pro napájení požárně bezpečnostních zařízení 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 odděluje spotřebiče od stávající sítě. Při poruše záložního zdroje se může stát, že zálohované zařízení není napájeno ani ze sítě, protože zdroj svou poruchou cestu sítě k požárně bezpečnostnímu zařízení 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 bypassem záložního zdroje.

Bypass je prvek, který v případě poruchy záložního zdroje zajistí přepnutí na první zdroj, nejčastěji na stávající síť a zajistí onu nezávislost zdrojů. Bypass záložního zdroje může být k ničemu, pokud je za zdroj přidáno další pomocné zařízení, například frekvenční měnič. Při poruše frekvenčního měniče by musel být bypass proveden až za ním. Technickým problémem ovšem je, že frekvenční měniče nelze na svém výstupu jednoduše přepínat stykačem, který je výkonným prvkem bypassu. Na třech následujících obrázcích je schematicky demonstrována popisovaná problematika. Na prvním obrázku je nevhodně použitý záložní zdroj.

Zálohování není totéž co dva nezávislé zdroje, na obrázku je typický příklad zálohování pomocí zdroje nepřetržitého napájení. V případě poruchy záložního zdroje nebude ventilátor napájen ani z elektrické sítě, zdroj odděluje síť od ventilátoru.

Na druhém je znázorněno možné použití záložního zdroje s pomocným zařízením. V případě poruchy záložního zdroje, nebo přídavného zařízení (frekvenčního měniče) se automaticky přepne napájení na elektrickou síť. Důležité je, aby přepínací prvek byl až za frekvenčním měničem.

Na třetím obrázku naleznete optimální řešení problému. Přetížitelný zdroj, který nepotřebuje přídavné zařízení a v případě své poruchy automaticky přepne zařízení na první zdroj – elektrickou síť.

Optimálním řešením je použití zdroje který:

• je schopný, bez dalších přídavných zařízení, napájet požárně bezpečnostní zařízení s motorem – ventilátory, čerpadla atd.
• svou hierarchií zajistí automatické přepnutí mezi prvním zdrojem a svým výstupem jedním prvkem.
• v případě své poruchy samočinně „odpadne" na první zdroj – stávající síť.

Rizika a vliv kabelů funkčních při požáru

O funkčnosti kabelových tras a o funkční integritě z hlediska požární odolnosti nechť hovoří lidé povolanější. Já bych se ale rád zaměřil na to, jak mohou aktivní elektrické prvky způsobit přerušení kabelů funkčních při požáru. Běžně se setkáváme například s tím, že jsou ventilátory ovládány pomocí elektrického systému, který je umístěný 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 a 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 požárně bezpečnostní zařízení. Navíc, jak ukazuje obrázek níže, samotný systém ovládání ventilátoru je poměrně složitý a 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 požárně bezpečnostních zařízení) muselo dělat přídavným zařízením.

Při poruše takto provedeného ovládacího systému dojde k přerušení kabelu od UPS k ventilátoru, a proto nemůže být ventilátor napájený ze sítě. Pokud už je takový systém použitý, musí mít dva nezávislé zdroje napájení a musí být překlenutý bypassem. Takový systém způsobí další zásadní problém. Při vypnutí Total Stopem zůstane v přívodu od UPS stále napětí např. 3×400 V, 50 Hz.

Na následujícím obrázku je ukázáno, jak vypadá postupné spuštění více ventilátorů. To, že poslední ventilátor může být spuštěný až za 30 sekund je špatně. V návaznosti na předchozí obrázek je zřejmé, že tento způsob spouštění ventilátorů je složitý a bude náchylný na poruchy. Na obrázku je schematicky znázorněno, jak by takové provedení mělo být realizováno. Běžně jsou ovládací prvky ventilátorů bez bypassu.

Tento způsob ovládání prodražuje projekt a přidělává práci, protože při instalaci zdrojů tyto systémy obcházíme nebo, pokud je to možné, necháváme je odstranit. Je přitom jednoduché a bezpečné ovládat ventilátory zavedením aktivačního signálu z EPS přímo do záložního zdroje pro spuštění ventilátoru a deaktivačního signálu TOTAL stop, pro vypnutí ventilátoru i záložního zdroje.

Použití zdrojů ONLINE (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 a další, nepotřebují pro svou funkci trvalé napájení. Tvrdím, že jakékoli havarijní zařízení nesmí být závislá 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 elektrickou síť. Toto přepnutí je samozřejmě s výpadkem cca 10 až 100 ms. Požárně bezpečnostní zařízení proto nesmí být závislé na nepřetržitém napájení. Stačí například zdroj OFFLINE s rychlým přepnutím, který ale, a to je důležité, lépe umožňuje splnit požadavky norem.

Pokud se ale někdo 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 ONLINE zdroje a ostatní požárně bezpečnostní zařízení 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.

Rozdílné výklady norem

Kabely, které jsou přivedeny na vstup záložního zdroje, bývají na stavbách provedeny jednou pomocí běžného kabelu, podruhé pro změnu pomocí kabelu funkčního při požáru a v souladu s normami. Záložní zdroje jsou požárně bezpečnostní zařízení a podle toho by měly být tedy napájeny – 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 elektrické energie pro požárně bezpečnostní zařízení z prvního zdroje stávající sítě, a je tedy nutné, aby nedošlo k jeho přehoření, před a ani za záložním zdrojem.

CentralStop a Total Stop, nejsou jen tlačítka u vchodu

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 schopná napájet požárně bezpečnostní zařízení. Nemůže se tedy jednat o odpojení celého objektu, respektive některého celého požárního úseku, včetně požárně bezpečnostních zařízení, od rozvodné sítě.

I zde existuje výjimka. Pokud je výhodné odpojit celý objekt, nebo celý požární úsek od rozvodné sítě, potom je to možné. Požárně bezpečnostní zařízení pak musí mít minimálně dva další nezávislé „ostrovní" zdroje napájení. Společně s běžnými elektrickými spotřebiči by měly být vypnuty záložní zdroje, které běžné spotřebiče napájí. Existují samozřejmě bezpečnostní výjimky, obsažené v normách, ve kterých se jedná o zálohování elektrických zařízení, která nejsou požárně bezpečnostní zařízení, ale která by v případě výpadku proudu ohrozila životy lidí, nebo způsobila velké materiální škody.

Total stop je elektromechanická soustava zařízení, která zajistí odpojení všech běžných elektrických zařízení i požárně bezpečnostních zařízení od všech zdrojů napájení. Zároveň musí zajistit vypnutí náhradního (druhého) zdroje napájení pro požárně bezpečnostní zařízení.

Následující obrázek ukazuje příklad provedení CentralStop s Total Stop, a jak je vidět, jedná se o poměrně složitou soustavu elektromechanických prvků. Obě tlačítka jen aktivují cívku stykače v elektromechanické soustavě. Stykač zajistí, že dojde k odpojení napětí od spotřebičů (CentralStop) nebo požárně bezpečnostních zařízení (TotalStop).

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 požárně bezpečnostní zařízení 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. Toto řešení 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

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 požárně bezpečnostní zařízení s vyšší bezpečností a nižšími náklady. Jde například o zdroje, které byly vyvinuty speciálně pro napájení těchto zařízení, zejména pro požární ventilátory, požární bezpečnostní vrata, evakuační výtahy, stanice tlakové vody a další. Tyto zdroje jsou schopny bez přídavných zařízení rozbíhat motorické zátěže, což jsou, s výjimkou nouzového osvětlení, všechna požárně bezpečnostní zařízení. Ve své architektuře mají nové zdroje napájení zabudovaný bypass a v případě své poruchy nepřeruší napájení bezpečnostních zařízení ze stávající sítě. Tyto typy zdrojů lze také přímo ovládat signály EPS a TotalStop. 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 dnešních norem. Další jejich nezanedbatelnou výhodou je jejich nižší cena.

Ing. Michal Tipek a kolektiv společnosti Astip Brno, s.r.o.
www.astip.cz