Intelligens tűzvédelmi és biztonsági rendszerek
Gyors megvalósítás multifunkciós tápegységekkel
Korunk legkorszerűbb épületei, különösen a magasépületek tervezőinek megbízható tűz- és biztonsági riasztórendszereket, tűzvédelmi vezérlést, vészhelyzeti kommunikációs átjátszókat, vészvilágítást és beléptető rendszereket kell biztosítaniuk. Mindezen egyre intelligensebb rendszerek a stabil áramellátásra támaszkodnak, aminek mindig működnie kell, és fenn kell tartania az állapotokról tájékoztató kommunikációt, még a hálózati áramellátás megszűnése vagy veszélybe kerülése esetén is. Emellett költséghatékonynak és az adott felhasználási célnak megfelelően skálázhatónak kell lennie, hogy megfeleljen a változó tervezési és konstrukciós követelményeknek.
E problémák megoldásához a tervezők olyan készen kapható és DIN-sínre szerelhető digitális biztonsági tápegységekhez fordulhatnak, amelyek integrált formában egy szabványos váltakozó áramú tápegységet, egy akkumulátortöltőt és egy egyenáramú szünetmentes tápegységet (DC UPS) tartalmaznak, valamint Modbus vagy CAN-busz kommunikációra képesek. Ezen elemek interaktív együttműködése még súlyos zavarok esetén is biztosítja a rendszerek megfelelő működését. A sokféle és változó konfigurációs biztonsági rendszerek igényeihez 12, 24, 36 vagy 48 voltos egyenáramú tápegységek állnak rendelkezésre. Azt, hogy az áramellátás biztosítva van-e, helyileg LED-kijelzők, távolról pedig nyitott vagy zárt relék jelzik.
Ez a cikk azzal foglalkozik, hogy az áramellátás biztosításakor a modern épületek tervezőinek milyen feladatokat szükséges megoldaniuk. Ezután megvizsgál néhány Mean Well gyártmányú intelligens biztonsági áramellátó rendszert, és bemutatja, hogyan használhatók többféle vészhelyzeti tartalékrendszer kialakításakor.
Tápegységek biztonsági rendszerekhez
Az épületek biztonsági rendszerei közé többek között a tűzvédelem, a beléptetés-ellenőrzés, a riasztás, a vészvilágítás és a vészhelyzeti kommunikáció tartozik. E rendszerek feladata, hogy vészhelyzet esetén biztosítsák az épületben tartózkodó személyek és a katasztrófavédelmi egységek biztonságát. Az építési és tűzvédelmi előírások megkövetelik, hogy ezek a kritikus rendszerek két vagy több áramforrással rendelkezzenek, amelyek közül az egyiknek újratölthető akkumulátornak kell lennie. További követelmény, hogy a biztonsági rendszer tápellátásának szünetmentesnek kell lennie. A biztonsági rendszer tápellátásának biztosításához tehát szükség van egy tápegységre, egy egyenáramú UPS-re és egy akkumulátortöltőre. Távoli helyre történő telepítés esetén rendszeren belüli állapotjelentést is biztosítani kell, hogy a felhasználókat figyelmeztesse az esetleges rendellenességekre.
A Mean Well egyedülálló megoldást kínál ezekre a követelményekre minden az egyben intelligens biztonsági tápegységeivel, a DRS-240/480 családdal. Az ebbe a családba tartozó tápegységek, mint például a 24 voltos, 480 wattos kimenetű DRS-480-24, olyan integrált többfunkciós egység, amely egyetlen DIN-sínre szerelhető modulban egy váltóáramú tápegységet, egy akkumulátortöltőt és egy egyenáramú UPS-t tartalmaz a rendszerek egyszerűsítése érdekében. Egy tartalék akkucsomaggal és egy riasztó modullal együtt ezek a tápegységek biztos alapot képeznek alapvető biztonsági tűzjelző vezérlőrendszerek kiépítésére (1. ábra).
1. ábra A képen egy alapvető biztonsági tűzjelző vezérlőrendszer látható, amely egy DRS-480-24 tápegységből, egy tartalék akkumulátorból és egy riasztómodulból áll, amelyek mindegyike a tűzjelzőrendszer vezérlőszekrényében található (Kép: Mean Well)
A DRS-480-24 tápegység 90…305 volt közötti váltakozó feszültséggel vagy 127…431 volt közötti egyenfeszültséggel működik. A modul 110 mm széles, 125,2 mm magas és 150,7 mm mély. A 93,5%-os hatásfoknak köszönhetően -30 °C és +70 °C közötti környezeti hőmérsékleten is működni tud szabad légáramlásos hűtéssel. Túláram, túlfeszültség és fordított polaritás elleni védelemmel rendelkezik, valamint akkumulátorlekapcsolási funkcióval alacsony töltöttség esetén.
A DRS-240/480 család kimenő teljesítménye 240 vagy 480 watt, négy különböző kimeneti feszültségszinttel: 12, 24, 36 vagy 48 volt. A tápegység méretei a névleges teljesítménytől függően változók. A DRS-240 valamivel kisebb a már említett DRS-480-nál. Ezen utóbbi méretei a következők: 85,5 mm széles, 125,2 mm magas és 129,2 mm mély.
A tápegységek TS-35 / 7,5 vagy 15 típusú DIN-sínekre szerelhetők, és ezen kivitelüknek köszönhetően több modul is egymás mellé helyezhető helymegtakarítási lehetőségeket biztosítva. További előnye a DIN-szerelhetőségnek, hogy a huzalozás, mint például a reléalapú állapotjelzés és a Modbus-on vagy CAN-buszon keresztüli soros kommunikáció kiépítése az előlapon található bekötőpontoknak köszönhetően könnyen kivitelezhető (2. ábra).
2. ábra A tápegységhez való csatlakoztatás, például a reléalapú állapotjelzés és a Modbus-on vagy CAN-buszon keresztüli kommunikáció kiépítése az előlapon lévő bekötőpontoknak köszönhetően könnyen kivitelezhető (Kép: Mean Well)
A bemeneti és kimeneti tápkapcsokon kívül a tápegységeken egypólusú kétáramkörös (SPDT) átkapcsoló relék is találhatók, amelyek jelzik a váltóáramú hálózati hibát, a megfelelően biztosított egyenáramot, az alacsony akkutöltöttséget, a rendellenes akkuállapotot, az akkumulátorral való kapcsolat megszakadását vagy a töltő meghibásodását. Az RJ-45 kommunikációs csatlakozó soros adatkapcsolatot biztosít Modbus-on vagy CAN-buszon keresztüli felügyelethez és vezérléshez. Ezek a buszok a kimeneti feszültségre, a kimeneti áramra vagy a hőmérsékletre vonatkozó állapotfrissítések továbbítására, valamint az egység vezérlésére szolgálnak, beleértve a készülék be/ki kapcsolását és a kimeneti feszültség-/áramszintek beállítását. Használhatók az akkumulátor töltési paramétereinek – például az állandó áram, az állandó feszültség, a tartandó feszültség, a fokozatos töltési töltőáram, az akkuhőmérséklet-kompenzáció és a töltési idő – beállítására is.
A bal felső kvadránsban található DIP-kapcsolókkal a töltési paraméterek kézzel is beállíthatók a kétlépéses töltést (állandó áram, majd állandó feszültség) vagy három lépéses töltést (állandó áram, állandó feszültség, majd feszültségtartás) alkalmazó, többféle típusú lítium- vagy savas ólomakkumulátoroknak való megfeleléshez (3. ábra).
3. ábra Két- vagy háromlépéses akkutöltési profil választható DIP-kapcsolókkal (Kép: Mean Well)
A töltési görbék az opcionális SBP-001 intelligens akkutöltés-programozóval is programozhatók.
A tápegység klasszikus, impulzusszélesség-modulált (PWM) kapcsolóüzemű kialakítású, és további kiegészítő elemeket tartalmaz, amelyek a további feladatok elvégzéséhez (teljesítményfigyelés, akkumulátortöltés és UPS) szükséges intelligens vezérlést biztosítják (4. ábra). A teljesítménytényező-javító (PFC) és az elektromágneses interferencia (EMI) -szűrő áramkörök a magot alkotó tápegység előtt találhatók.
4. ábra Az ábrán egy DRS-240/480 családhoz tartozó intelligens biztonsági többfunkciós tápegység blokkdiagramja látható, az akkumulátortöltési, az UPS, a PFC és a teljesítményfelügyeleti blokkokkal együtt (Kép: Mean Well)
A kapcsolási ciklus PWM-alapú vezérlése feszültség- és áram-visszacsatoláson alapul. Figyeljük meg a kialakításban a túlfeszültség- (OVP), a túlterhelés- (OVL) és hőmérséklet túllépése elleni védelmi (OTP) blokkok jelenlétét. A mikrovezérlő egységgel (MCU) az akkumulátor töltése és felügyelete, valamint a kommunikáció többféle módon vezérelhető.
A DRS-240/480 intelligens biztonsági tápegységek alkalmazási területei
Az építési és tűzvédelmi előírások megkövetelik, hogy számos tűzvédelmi, biztonsági és védelmi rendszer a közüzemi áramellátás kiesése esetén tartalék áramforrásról működjön. Ezen rendszerek egyike egy kétirányú erősítő (bi-directional amplifier, BDA), amely aktívan segíti az olyan épületekben működő katasztrófavédelmi egységek tevékenységét, amelyeknél vezeték nélküli kommunikációra nehezen van lehetőség (5. ábra). A feladata az, hogy ismétlőként erősítse és továbbítsa a katasztrófavédelmi egységek rádiójeleit.
5. ábra A BDA-k ismétlőként működnek, felerősítve és továbbítva az épületben tartózkodó katasztrófavédelmi egységek rádiójeleit (Kép: Mean Well)
A BDA-k és a hozzájuk tartozó antennák különösen a nagyobb, többszintes épületekben hasznosak, ahol elosztottan, több emeleten helyezik el őket. Ezek a rendszerek az épületen kívül tartózkodó katasztrófavédelmi egységek rádiójeleit is összekapcsolják a BDA-val, és továbbítják azokat az épületen belül. A BDA-k számára még a normál hálózati áramellátás kiesése esetén is biztosítani kell az áramot. A DRS-240/480 tápegységek a hozzájuk tartozó akkumulátorokkal együtt garantálják az áramellátást, mivel a hálózati áramellátás megszűnésekor akkumulátoros egyenáramú UPS üzemmódba kapcsolnak át. Ha a váltakozó áramú hálózat 120 voltos hálózat esetén 79–89 V alá, illetve 220 voltos hálózat esetén 132–187 V alá esik, az egyenáramú UPS-funkció aktiválódik, és a tápegység az akkumulátoros tartalékra vált át.
A vészhelyzeti áramellátó rendszerek olyan rendszerek tartalék áramellátását is biztosítják, amelyek a lakókat és a katasztrófavédelmi egységeket irányítják és segítik az épületek evakuálásakor. Példák erre a világító „Kijárat” jelzések, az evakuálási útvonalak padlóvilágítása és a vészvilágítás (6. ábra).
6. ábra A képen egy intelligens világításvezérlő rendszer látható, amely vészhelyzet esetén egy DRS-240 tápegységet használ tartalék áramforrásként világításra és a vészjelzések megvilágítására (Kép: Mean Well)
Ebben a világításvezérlő rendszerben a DRS-240-12 biztosítja a tartalék áramellátást a kritikus vészvilágítás és a vészjelzések megvilágításának fenntartására hálózati hiba esetén. Ez a tápegység 12 V névleges feszültségű, 240 W névleges teljesítményű, és akár 20 A erősségű áram biztosítására képes.
Az intelligens biztonsági tápegységek további alkalmazási területei közé tartoznak a tűzjelző és tűzérzékelő rendszerek, amelyek az épületekben keletkező tüzek jelzésére és azok nyomon követésére szolgálnak. Ezek a rendszerek kritikus információkkal szolgálnak a tűzoltók számára a tűz helyét és kiterjedését illetően.
A DRS-240/480 sorozatú intelligens biztonsági tápegységek
A Mean Well DR-240/480 sorozatú tápegységek hét változatban kaphatók, 240 vagy 480 W maximális névleges teljesítménnyel. A maximális kimeneti teljesítmény magába foglalja az összes terhelés, a fő kimenet és az akkumulátortöltés számára biztosított áramellátást. Megjegyzendő, hogy az akkumulátor töltési áramát a rendszer automatikusan a primer kimeneti áramnak megfelelően állítja be a túlterhelések elkerüléséhez. A sorozat 12, 24, 36 vagy 48 voltos kimeneti feszültségű változatokat tartalmaz (1. táblázat).
1. táblázat A Mean Well DRS-240/480 sorozatú biztonsági tápegységek műszaki jellemzői
Ezen intelligens tápegységeknél a kibővített képességeik miatt több biztonsági tanúsítvány megszerzésére van szükség, mint a hagyományos tápegységeknél. A tápegységek megfelelnek a biztonsági rendszerekre vonatkozó világszerte előírt szabványoknak és építési szabályzatoknak, többek között a következőknek:
- Amerikai Egyesült Államok: Underwriters Lab UL2524 – Épületen belüli kétirányú vészhelyzeti rádiókommunikációt javító rendszerekre vonatkozó szabvány 2019
- Amerikai Egyesült Államok: National Fire Protection Association NFPA 1221: A vészhelyzeti segítő szolgálatok kommunikációs rendszereinek kiépítésére, karbantartására és használatára vonatkozó szabvány 2019
- Európa: Committee for Standardization (CEN) EN 54-4: Tűzérzékelő és tűzjelző rendszerek, 4. rész: Tápegységek 1997
- Egyesült Királyság: BS EN 54-4: Tápellátó berendezések tűzérzékelő és tűzjelző rendszerek számára 1998
- Kína: GB 17945-2010: Tűzvédelmi világítás és épületkiürítési jelzőrendszer 2009
Összegzés
A Mean Well DRS-240/480 típusú multifunkciós biztonsági tápegységei egyetlen kompakt DIN-sínes modulban egy tápegységet, egy egyenáramú UPS-t és egy akkumulátortöltőt tartalmaznak integrált formában. A túlfeszültséggel, túlárammal és hőmérséklet túllépésével szemben teljes mértékben védett, beépített állapotjelentést biztosító modulok bárhová gyorsan integrálhatók, így egy széleskörűen felhasználható alapot képeznek okosépületek intelligens biztonsági és tűzvédelmi rendszereinek kiépítésekor.
Szerző: Rolf Horn – Alkalmazástechnikai mérnök, DigiKey
DigiKey
www.digikey.hu
Angol/német nyelvű kapcsolat
Rolf Horn
Application Engineer
DigiKey Germany
Tel.: +49 89 2444 8 x 16817
E-mail:
