Zasady doboru przewodów elektrycznych w instalacjach oddymiających

Transkrypt

1 Zasady doboru przewodów elektrycznych w instalacjach oddymiających mgr inż. Julian Wiatr Wojskowe Biuro Studiów Projektów Budowlanych i Lotniskowych w Warszawie 1. Wprowadzenie Głównym zagrożeniem w czasie pożaru przyczyniającym się do większości wypadków śmiertelnych jest zadymienie, w skład dymu wchodzą produkty spalania, gazy pożarowe i tlenek węgla. Bardzo niebezpieczna jest też ich wysoka temperatura która stwarza dodatkowe zagrożenie np. poprzez rozgorzenie. Silne zadymieni utrudnia sprawne przeprowadzenie ewakuacji oraz walkę z pożarem, dlatego przepisy z zakresu ochrony przeciwpożarowej w niektórych przypadkach nakładają obowiązek stosowania specjalnych instalacji do odprowadzania dymu i ciepła z budynków. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów rozdział 5 15 ust.1 Z każdego miejsca przeznaczonego na pobyt ludzi w obiekcie, powinny być zapewnione odpowiednie warunki ewakuacji, zapewniające możliwość szybkiego i bezpiecznego opuszczenia strefy zagrożonej lub objętej pożarem, dostosowane do liczby i stanu sprawności osób przebywających w obiekcie oraz jego funkcji, konstrukcji i wymiarów, a także być zastosowane techniczne środki zabezpieczenia przeciwpożarowego, polegające min. na: pkt4. zabezpieczeniu przed zadymieniem wymienionych w przepisach techniczno budowlanych dróg ewakuacyjnych, w tym: na stosowaniu urządzeń zapobiegających zadymieniu lub urządzeń i innych rozwiązań techniczno - budowlanych zapewniających usuwanie dymu. Z kolei w 16 ust.1 stwierdza się iż: Podstawą do uznania użytkowanego budynku istniejącego za zagrażający życiu ludzi jest niezapewnienie przez występujące w nim warunki techniczne możliwości ewakuacji ludzi, w szczególności w wyniku: ust.2 pkt. 5) niezabezpieczenia przed zadymieniem dróg ewakuacyjnych wymienionych w przepisach techniczno - budowlanych, w określony tam sposób ; Przepisy budowlane nakazują, aby w szczególności urządzenia zapobiegające zadymieniu lub samoczynne urządzenia oddymiające uruchamiane za pomocą systemu wykrywania dymu powinny być stosowane w następujących przypadkach: na klatkach schodowych i przedsionkach przeciwpożarowych, stanowiących drogę ewakuacyjną w budynku wysokim (W) dla strefy pożarowej ZL II oraz w budynku wysokościowym (WW) dla stref pożarowych innych niż ZL IV, klatkach schodowych i przedsionkach przeciwpożarowych, stanowiących drogę ewakuacyjną w budynku wysokim (W) dla strefy pożarowej ZL I, ZL III, ZL V lub PM oraz w budynku wysokościowym (WW) dla strefy pożarowej ZLIV, szybach windowych dźwigów dla ekip ratowniczych, klakach schodowych obudowanych i zamykanych drzwiami w budynkach: - niskim (N), zawierającym strefę pożarową ZL II, - średniowysokim (SW), zawierającym strefę pożarową ZL I, ZL II, ZL III lub ZLV, - niskim (N) i średniowysokim (SW), zawierającym strefę pożarową PM o gęstości obciążenia ogniowego powyżej 500 MJ/m 2 lub pomieszczenie zagrożone wybuchem. Na rys. 1 oraz rys. 2 zostały przedstawione sytuacje gromadzenia się dymu w budynku pozbawionym klap dymowych oraz budynku, w którym zastosowano klapy dymowe

2 Rys. 1: Nagromadzenie dymu i ciepła w budynku, w którym brak jest instalacji oddymiającej Rys. 2:Zasada odprowadzania dymu i ciepła z budynku wyposażonego w instalację oddymiającą Oddymianie polega na wytworzeniu odpowiedniej różnicy ciśnień. Można to uzyskać wykorzystując instalacje grawitacyjne oraz instalacje mechaniczne. 2. Zadania urządzeń i instalacji oddymiających Urządzenia i instalacje oddymiające powinny: - zapewnić w chronionym pomieszczeniu wystarczającą widoczność, - obniżyć stężenie toksycznych gazów pożarowych, - utrzymać odpowiedni poziom tlenu, - usunąć ciepło powstające w czasie pożaru. Proces oddymiania z reguły powinien przebiegać w dwu etapach: etap I utrzymanie dostępności do pomieszczeń w celu ewakuacji ludzi, dlatego instalacje powinna zostać uruchomiona w jak najkrótszym czasie, zaraz po powstaniu pożaru. etap II powstrzymanie rozprzestrzeniania się dymu poza przestrzeń objętą pożarem. Rozróżniamy dwa podstawowe sposoby oddymiania: oddymianie grawitacyjne, oddymianie mechaniczne

3 3. Instalacje oddymiania grawitacyjnego W przypadku powstania pożaru w zamkniętym pomieszczeniu lub budynku bardzo szybko gromadzi się dym i gazy pożarowe wypełniając je najpierw w górnej części a potem stopniowo obniżając się ku dołowi. Gazy pożarowe posiadają stosunkowo wysoką temperaturę sięgającą nawet C mogącą przyczynić się do naruszenia konstrukcji budynku. Jeżeli w budynku występuje instalacja oddymiająca w odpowiednim czasie po wykryciu pierwszych oznak pożaru (dymu lub ciepła) następuje jej zadziałanie. Polega ono na otwarciu specjalnych klap lub okien oddymiających i tym samym odprowadzeniu nagromadzonych gazów i ciepła na zewnątrz. Instalacje grawitacyjne są stosowane do odprowadzania gazów pożarowych z klatek schodowych budynków oraz oddymiania powierzchni produkcyjnych i magazynowych o dużej powierzchni. W przypadku oddymiania klatek schodowych skuteczność oddymiania jest dostateczna, jeżeli budynki posiadają powyżej 5 kondygnacji (im wyższy komin tym silniejsze zasysanie). Otwarciu klapy na stropie lub okna na najwyższej kondygnacji powinno towarzyszyć otwarcie odpowiednich otworów napowietrzających w dolnej części budynku. Na rys. 3 została przedstawiona konfiguracja systemu odymiania. CENTRALKA SYGNALIZACJI POŻAROWEJ MODUŁ POGODOWY CZUJNIK DESZCZU CZUJKI TERMOSTAT CZUJNIK WIATRU ZASILACZ BATERIA CENTRALKA ODDYMIANIA ZASILANIE 230V AC 50Hz PRZYCISK "PRZEWIETRZANIE" PRZYCISK "ODDYMIANIE" Rys. 3: Konfiguracja systemu oddymiania SIŁOWNIKI 4. Zasada działania systemu oddymiania W momencie wykrycia produktów spalania przez czujki dymu lub przyrostu temperatury przez czujki temperatury, następuje ich pobudzenie. Sygnał alarmu dociera do centrali oddymiania, a następnie za pośrednictwem siłowników centrala steruje otwarciem okien lub klap oddymiających oraz napowietrzających. Jednocześnie sygnał przekazywany jest do centrali sygnalizacji pożarowej budynku (o ile taka jest w budynku). Uruchomienie systemu może też nastąpić poprzez wciśnięcie ręcznego przycisku oddymiania. Otwarcie klap jest sygnalizowane optycznie i akustycznie zazwyczaj w przyciskach alarmowych oddymiania lub za pomocą sygnalizatorów optyczno-akustycznych. Tego typu systemy posiadają też możliwość otwarcia klap w celu przewietrzenia pomieszczeń, służą temu specjalne przyciski przewietrzające, które umożliwiają ręczne otwarcie i zamknięcie klap i okien oddymiających

4 Dodatkowo w celu zabezpieczenia zarówno samej instalacji jak też elementów budynku oraz materiałów w nim zgromadzonych stosuje się specjalne moduły pogodowe, które zapewniają automatyczne zamknięcie otworów przy silnym wietrze lub deszczu. System oddymiania powinien mieć możliwość współpracy z systemem sygnalizacji pożarowej. W takim przypadku wymagana jest możliwość uruchomienia centrali oddymiania przez centralę sygnalizacji pożarowej, jednocześnie zwrotnie powinna zostać przekazana informacja potwierdzająca uruchomienie siłowników, a także przekazanie alarmu uszkodzeniowego. W tym celu do przekaźników alarmu pożarowego oraz alarmu uszkodzeniowego systemu oddymiania należy połączyć obwody wejściowe CSP (np. liniowe moduły wejściowe), z kolei do elementu wykonawczego CSP należy podłączyć wejście uruchamiające systemu oddymiania oraz zastosować rozwiązanie umożliwiające nadzorowanie wszystkich sterowań i połączeń. Ponieważ ze względu na występujące spadki napięcia na przewodach łączących sterownik z siłownikiem (zasilany jest on napięciem 24V DC, średni pobór prądu od 0,3A do ok. 2A) są stosowane rozwiązania, w których centrala oddymiania znajduje się w bezpośredniej bliskości siłownika. Z tego wynika konieczność zapewnienia odpowiedniej jej odporności na wysoką temperaturę. Na rys. 4 przedstawione zostało rozmieszczenie elementów systemu oddymiania grawitacyjnego. Rys. 4: Rozmieszczenie elementów systemu oddymiania grawitacyjnego [12]. 1. Centrala oddymiania; 2. Przycisk oddymiania; 3. Przycisk przewietrzania; 4.Czujka dymowa; 5.Napęd okna. 5. Instalacja zapobiegająca zadymieniu nadciśnieniowa Instalacje nadciśnieniowe mają zastosowanie do oddymiania oraz niedopuszczenia do zadymienia na klatkach schodowych i dróg ewakuacyjnych. Jej działanie polega na wytworzeniu regulowanego nadciśnienia, które nie dopuszcza do wtargnięcia dymu na drogi ucieczki. Specjalny układ elektroniczny kontroluje za pośrednictwem dwu niezależnych linii - 4 -

5 oddymiania i grup napędów oraz specjalnych wyłączników nadciśnieniowych cały proces oddymiania i przyrostu ciśnienia. Odpowiednie wysterowanie zainstalowanych w obszarze klap oddymiających i napowietrzających powoduje również skuteczne oddymianie chronionego obszaru. Przykładowy schemat układu instalacji nadciśnieniowego oddymiania został przedstawiony na rys. 5. Przy projektowaniu instalacji nadciśnieniowych przyjmuje się że nadciśnienie w klatce schodowej będzie wynosić od 20 do 80 Pa, a prędkość przepływającego powietrza w klatce schodowej będzie nie większa niż 5 m/s. Powietrze powinno napływać do klatki schodowej w sposób równomierny, tzn. wlot powietrza powinien zapewniać jego rozpływ w dolnej części klatki schodowej i przemieszczanie się w górę całym jej przekrojem. Otwór wlotowy świeżego powietrza najlepiej spełnia swoją funkcję, kiedy umieszczony jest możliwie nisko, nie niżej jednak niż 0,5 m nad podłogą. Nawiew musi dostarczać wymaganą ilość świeżego powietrza z zewnątrz. Zastosowany układ stopniowania ciśnień pozwala na ukierunkowanie przepływu świeżego powietrza. Rys. 5: Rozmieszczenie elementów instalacji przeciwdymowej nadciśnieniowej[12] 1.Centrala sterująca z czujnikiem różnicy ciśnień, 2. Wentylator, 3. Kanał przewietrzania, 4.Ręczne przyciski wyzwalające, 5.Automatyczne czujki pożarowe, 6. Samozamykacze drzwi, 7. Rurka miedziana, 8.Przewody elektryczne do napędu elektrycznego, linie sygnalizacyjne czujek pożarowych i przycisków, 9.Czujnik ciśnienia na klatce, 10. Napęd elektryczny, 11.Otwór oddymiania, 12. Czujnik ciśnienia zewnętrznego

6 6. Kable i przewody w systemach sterowania oddymianiem Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz. U. Nr 75/2002 poz. 690 z późniejszymi zmianami] w 187 określa iż czas dostawy energii elektrycznej do urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru jest uzależniony od czasu, w którym urządzenie musi funkcjonować. Wyjątek stanowią przestrzenie objęte ochroną stałych urządzeń gaśniczych wodnych, gdzie czas ten może zostać ograniczony do 30 minut. W większości przypadków czas ten może wynosić nawet 90 minut, kiedy to temperatura pożaru uzyskuje wysokie wartości sięgające C. Przebieg zmienności temperatury pożarowej funkcji czasu trwania pożaru dla pożarów w budynkach przedstawia rys. 6. Rys. 6: Krzywa normowa temperatura czas obrazująca pożary celulozowe [13] Podstawowym kryterium wynikającym z przepisów ppoż. jest odporność ogniowa przewodów i kabli przez określony czas, przez który gwarantują one dostawę energii elektrycznej do zasilanych urządzeń po czym tracą właściwości dielektryczne. Według oznaczeń określonych przez CEN kryteriami wg których przeprowadza się ocenę odporności ogniowej są: nośność oznaczana jako R - jest to zdolność elementu próbnego nośnego elementu konstrukcji do utrzymania obciążenia badawczego bez przekraczania określonych kryteriów pod względem wielkości i prędkości przemieszczenia. szczelność dymowa oznaczana jako E - jest to zdolność elementu próbnego oddzielającego elementu konstrukcji budowlanej do zapobieżenia przejściu płomieni i gorących gazów oraz do zapobieżenia pojawienia się płomieni na powierzchni nie nagrzewanej izolacyjność ogniowa oznaczana jako I - jest to zdolność elementu próbnego oddzielającego elementu konstrukcji budowlanej, poddanego oddziaływaniu ognia z jednej strony, do ograniczenia przyrostu temperatury nie nagrzewanej powierzchni poniżej określonych poziomów. Dodatkowymi kryteriami użytkowymi są: przepuszczalność promieniowania W jeżeli o izolacyjności decyduje promieniowanie cieplne, - 6 -

7 odporność na działanie mechaniczne M w przypadku kiedy o odporności materiału decyduje oddziaływanie mechaniczne samozamykalność C kryterium dotyczy drzwi zaopatrzonych w samozamykacze, ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu S dla elementów które powinny zapewniać ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu. ciągłość dostawy energii: - PH - ciągłości dostawy energii przez kable o średnicy do 2,5 mm, - H - ciągłości dostawy energii przez kable o średnicy przewodów równej lub większej niż 2,5 mm. Zgodnie z wymaganiami zwartymi w przepisach poszczególne odcinki kabli i przewodów w instalacjach sterowania oddymianiem i zapobiegania zadymieniu powinny spełniać kryteria określone w tabeli 1. Tabela 1: Kryteria jakie powinny spełniać przewody i kable w instalacjach odymiania Zastosowanie kabli i przewodów Sterowanie i zasilanie elementów oddzieleń przeciwpożarowych, uruchamianych na zasadzie rozwarcia styków NC np. klapy przeciwpożarowe w kanałach wentylacyjnych Sterowanie elementów oddzieleń przeciwpożarowych do których zadziałania potrzebne jest dostarczenie energii elektrycznej np. bramy, siłowniki. Sterowanie odłączeniem wentylacji, urządzeń technologicznych, wind, wyłączenie zasilania Zasilanie central sterowania oddymianiem Zasilanie wentylatorów oddymiania pożarowego Zasilanie napędów klap oddymiania grawitacyjnego Zasilanie i sterowanie napędu klap dymowych w instalacjach zapobiegających zadymieniu różnicowo-ciśnieniowych dróg ewakuacyjnych Wymagania Nie stawia się wymagań (PH 0) Nie stawia się wymagań (PH 0) Podstawa/Uzasadnienie Uwagi Urządzenia te ustawiają się automatycznie w pozycji bezpiecznej w momencie pojawienia się przerwy w układzie sterowania. Zgodnie z zasadą iż uszkodzenie kabla powoduje zatrzymanie urządzeń i/lub zmianę ich pracy na bezpieczną Cecha kabla PH 30 Dotyczy to w szczególności: przycisków sterowania ręcznego, zasilania, sygnalizacji, sterowania z central. Powinny być stosowane linie nadzorowane przez centralę. Dotyczy to w szczególności sterowań z centrali pożarowej Wymagane zasilanie rezerwowe Wymagane zasilanie rezerwowe lub wydzielony obwód poza przeciwpożarowym wyłącznikiem prądu Powinny być stosowane linie nadzorowane przez centralę

8 Zasilanie i sterowanie napędu klap w instalacjach pożarowego oddymiania mechanicznego poziomych stref oddymiania Zasilanie i sterowanie klap otworów dolotowych powietrza dla instalacji oddymiania. Linie kablowe do urządzeń potwierdzających wykonanie funkcji (położenia klap) w instalacjach oddymiania maszynowego. Linie kablowe potwierdzające wykonanie funkcji w instalacjach oddymiania grawitacyjnego Kable sterujące urządzeniami oddymiania pożarowego przeznaczone do sterowania ręcznego sterowania przez uprawniony personel Kable sygnałowe i sterujące pomiędzy CSP, CSO, BMS i tablicami ręcznego sterowania wentylatorów i klap oddymiania Cecha kabla PH 30 cechach PH30 Sposób oddymiania podobny do oddymiania grawitacyjnego Uszkodzenie kabla nie powinno powodować uruchomienia klapy otworu dolotowego Mogą być stosowane linie nie nadzorowane przez centralę. Na rys. 7 zostały przedstawione rodzaje okablowania stosowane w systemach oddymiania

9 Rys.7: Rodzaje okablowania w systemach oddymiania[12] Przewody i osprzęt użyty do wykonania instalacji powinien prawidłowo funkcjonować w przedziałach czasu 30, 60 i 90min. Co odpowiada kryterium zachowania funkcji zespołu kablowego (kabel + osprzęt) E30; E60 i E90 [1] lub PH15; PH30; PH60; PH90 wg PN-EN [2]. Urządzenia oddymiania wymagają skutecznej ochrony przeciwporażeniowej zgodnie z wymaganiami normy PN-HD : 2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część Instalacje dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym. Ponieważ urządzenia te muszą funkcjonować przez wymagany czas pod działaniem wysokiej temperatury, pojawiają się problemy z dostawą energii elektrycznej o właściwych parametrach. Zgodnie z prawem Wiedemanna Franza wskutek działania wysokiej temperatury pożarowej ulega zwiększeniu rezystancja przewodów zasilających

10 Z w/w prawa wynika, że stosunek przewodnictwa cieplnego i przewodnictwa elektrycznego w dowolnym metalu jest wprost proporcjonalny do temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury powstaje wzrost przewodnictwa cieplnego i spadek przewodnictwa elektrycznego co można zapisać następującą zależnością: L T (1) gdzie: 2 - konduktywność przewodnika, w [ m/( mm ) ], - współczynnik przewodności cieplnej przewodnika, 8 2 L- stała Lorentza ( L 2,44 10 W K ), T- temperatura przewodnika, w [K].. Wartość rezystancji przewodu w temperaturze większej od 20 0 C można wyznaczyć z następującego wzoru: RT k Tk 1,16 R20 ( ) (2) 293,16 gdzie: R - rezystancja przewodu w temperaturze T k, w [ ], T k T k temperatura końcowa, w której oblicza się rezystancje przewodu R T k, w [K], R20- rezystancja przewodu w temperaturze 20 0 C, w [ ]. Przebieg zmienności rezystancji przewodów elektrycznych funkcji temperatury przedstawia rys. 8. Rys. 8: Zmienność rezystancji przewodu funkcji temperatury pożarowej Wzrost rezystancji przewodów zasilających pod działaniem temperatury, powoduje pogorszenie warunków ochrony przeciwporażeniowej oraz wzrost spadków napięć, który skutkuje pogorszeniem jakości dostarczanej energii elektrycznej zasilającej te urządzenia. W celu zneutralizowania wpływu tego niekorzystnego zjawiska przewody zasilające muszą zostać przewymiarowane. Wymagany przekrój przewodów należy wyznaczyć z

11 uproszczonych wzorów (właściwych dla przewodów S Cu 50 mm 2 lub S Al 70 mm 2 ), które uwzględniają współczynnik wzrostu rezystancji spowodowany działaniem temperatury: - dla obwodu jednofazowego k p I l cos S 200 U U % nf (3) gdzie: - fazowe napięcie nominalne, w [V] U k nf R Tk p R 20 - współczynnik wzrostu rezystancji przewodu powodowany działaniem temperatury, w [-] - dla obwodu trójfazowego S 100 k p I l cos 3 U U % n (4) W normie PN-HD : 2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym (tabela 2) zostały jednoznacznie określone dopuszczalne czasy wyłączenia zasilania podczas zwarć doziemnych jednofazowych. Najbardziej ostre wymagania w odniesieniu do czasu wyłączenia norma określa w odniesieniu do układu zasilania TT. Czasy te są o połowę krótsze od największych dopuszczalnych czasów określonych dla układów zasilania TN (TN-S; TN- C-S; TN-C). Z tego względu jedynym skutecznym zabezpieczeniem od porażeń realizowanym przez samoczynne wyłączenie w układzie zasilania TT jest wyłącznik różnicowoprądowy, który nie nadaje się do zabezpieczania urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru. Sytuacja ta powoduje, że układ zasilania TT nie nadaje się do zasilania urządzeń elektrycznych, które muszą funkcjonować w czasie pożaru. Nieprzydatność wyłącznika różnicowo prądowego w obwodach zasilających urządzenia ppoż. została wyjaśniona w dalszej części artykułu. Tabela 2:Dopuszczalne czasy trwania zwarć w instalacjach nn zgodnie z PN-HD Układ sieci 50 V< U o 120 V s 120 V< U o 230 V 230 V< U o 400 V U o > 400 V s s s a.c. d.c. a.c. d.c. a.c. d.c. a.c. d.c. TN 0,8 Wyłączenie może być 0,4 5 0,2 0,4 0,1 0,1 TT 0,3 wymagane z innych przyczyn niż ochrona przeciwporażeniowa 0,2 0,4 0,07 0,2 0,04 0,1 U o - nominalne napięcie ac lub dc przewodu fazowego względem uziemionego przewodu PE lub PEN

12 W odniesieniu do urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru przy zasilaniu w układzie TN, spodziewany prąd zwarcia jednofazowego należy obliczać z następujacego wzoru: I k1 ( k p U k 0 R ) 2 ( X k ) 2 I a (5) gdzie: k p współczynnik wzrostu rezystancji przewodu powodowanej działaniem temperatury określony wzorem, w[-]. Należy zwrócić uwagę na to, że podczas pożaru izolacja przewodów podlega silnemu nagrzewaniu przez co ulega ona, która skutkuje znacznymi wartościami doziemnych prądów upływowych. Prądy te mogą powodować niekontrolowane działanie urządzeń różnicowoprądowych powodując wyeliminowanie urządzenia, które musi funkcjonować podczas akcji gaśniczej. Zabezpieczenia obwodów zasilających urządzenia ppoż., których funkcjonowanie jest wymagane podczas akcji gaśniczej należy dobierać tak by zachowana była skuteczna ochrona przeciwporażeniowa oraz wyeliminowana możliwość ich zadziałania wskutek: - prądów rozruchowych silników - prądów załączeniowych lamp, transformatorów, zasilaczy impulsowych itp. urządzeń - zwiększonych prądów podczas normalnego użytkowania - braku wybiórczości z zabezpieczeniami na niższych stopniach zabezpieczeń. W celu wyeliminowania zbędnych zadziałań zabezpieczeń nie należy w tych obwodach stosować zabezpieczeń: - różnicowoprądowych - przeciążeniowych działających na wyłączenie. Prądy znamionowe lub nastawcze zabezpieczeń zwarciowych należy zwiększyć o jeden lub dwa stopnie w stosunku do wartości wynikających z obliczeń przy spełnieniu warunku odporności cieplnej dobieranych przewodów przy zwarciach i przeciążeniach. W celu wyjaśnienia tego problemu niżej zostanie przedstawiona zasada działania wyłącznika różnicowoprądowego. Wyłącznik różnicowoprądowy (RCD) jest to urządzenie, które mierzy różnicę prądu wpływającego (przewodem L) i wypływającego (przewodem N) z chronionej instalacji (patrz rys. 9 i rys. 10). Prąd różnicowy I (zwany również prądem upływu) stanowi różnicę pomiędzy prądem płynącym w przewodzie fazowym (przewodach fazowych) a prądem płynącym w przewodzie neutralnym N: ( L1 L2 L3 N I I I ) I 0 (6) Jednym z najważniejszych parametrów wyłącznika różnicowoprądowego jest znamionowy prąd różnicowy I n. Prąd zadziałania wyłącznika różnicowoprądowego zawiera się w granicach 0,5 I n - 1I n. Zatem poprawnie działający wyłącznik różnicowoprądowy spowoduje wyłączenie zasilania, jeżeli spełniony będzie warunek:

13 ( IL 1 IL2 IL3 ) IN (0,5 1) I n (7) Parametry wyłączników różnicowoprądowych: - napięcie znamionowe U n, w [V], - znamionowy różnicowy I n, w [A], - prąd znamionowy długotrwały I n, w [A], - typ wyłącznika ( A, AC, B ), - rodzaj wyzwalacza (np. selektywny S), - wytrzymałość zwarciowa, w [ka], - częstotliwość znamionowa, w [Hz]. Wyłączniki różnicowoprądowe dzieli się również ze względu na ich czułość: - wysokoczułe I n 30 ma, - średnioczułe 30 ma < I n 300 ma, - niskoczułe 300 ma < I n 3000 ma. Wyłącznik różnicowoprądowy pełni następujące funkcje w instalacji: - realizuje samoczynne wyłączenie zasilania w ochronie przy uszkodzeniu i jest uzupełnieniem ochrony przy dotyku bezpośrednim ( dlai n 30mA ), - jest urządzeniem chroniącym instalację przed pożarami wywołanymi zwarciami doziemnymi ( dlai n 300mA ): - prądami upływowymi. Rys. 9: Uproszczony schemat ideowy wyłącznika różnicowego Rys. 10: Działanie wyłącznika różnicowoprądowego w przypadku: a) pracy w instalacji nieuszkodzonej; b) zwarcia przewodu neutralnego N do obudowy; c) zwarcia przewodu fazowego L do obudowy; d) zwarcia pomiędzy przewodem fazowym L i neutralnym N

14 Zastosowanie wyłączników różnicowoprądowych w instalacjach zasilających urządzenia ppoż. obniża niezawodność ich działania wskutek możliwych niekontrolowanych wyłączeń spowodowanych wzrostem prądów upływowych pod działaniem temperatury, która jonizuje izolację przewodów lub kabli. Wyłącznik różnicowoprądowy powinien zadziałać, gdy prąd upływowy uzyska wartość w przedziale ( 1 0,5)I n co w przypadku nagrzania izolacji przewodu lub kabla nastąpi bardzo szybko powodując tym samym pozbawienie zasilanego urządzenia swojej funkcji. Należy również zwrócić uwagę na nieprzydatność przewodów aluminiowych do zasilania urządzeń oddymiających ze względu na temperaturę topnienia aluminium wynoszącą około C. Taka temperatura w przypadku pożaru w pełni rozwiniętego wystąpi po około 10 minutach od jego wzniecenia (patrz rys. 6). Literatura 1. DIN Zachowanie się materiałów i elementów budowlanych pod wpływem ognia. Podtrzymywanie funkcji urządzeń w czasie pożaru. Wymagania i badania. 2. PN-EN Metoda badania palności cienkich przewodów i kabli bez ochrony specjalnej stosowanych w obwodach zabezpieczających. 3. Materiały udostępnione przez firmę NIEDAX KLEINHUIS POLSKA Sp. z o.o. 4. PN-B :1997 Ochrona przeciwpożarowa budynków. Badania odporności ogniowej elementów budynku. Wymagania ogólne i klasyfikacja. 5. PROFIT Szczepańska M.: Wybrane problemy palności kabli elektrycznych - Ochrona Przeciwpożarowa nr 1/ Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz. U. 75 poz z późniejszymi zmianami]. 7. J. Sawicki Zagadnienia związane ze sterowaniem pożarowych instalacji oddymiania i odprowadzania ciepła Konferencja SAP; wrzesień Materiały do projektowania instalacji oddymiających firmy D+H Mechatronic GmbH 9. PN-HD : 2009 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część Instalacje dla zapewnienia bezpieczeństwa. Ochrona przed porażeniem elektrycznym. 10. J. Wiatr, A. Boczkowski, M. Orzechowski Ochrona przeciwporażeniowa oraz dobór przewodów i ich zabezpieczeń w instalacjach niskiego napięcia. DW MEDIUM J. Wiatr, E. Skiepko - Dobór przewodów do zasilania urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru. elektro.info 10/2010 cz. I, elektro.info 11/2010 cz.ii. 12. E. Skiepko Instalacje przeciwpożarowe DW MEDIUM 2010 wydanie II. 13. EN 1363:1999-2: Fire resistance test. Part 2. Alternative and additional procedures