Łukasz GORGOLEWSKI lukasz.gorgolewski@e-helios.pl ZASILANIE URZĄDZEŃ PRZECIWPOŻAROWYCH. ŹRÓDŁA ZASILANIA 1 Streszczenie: W czasie pożaru urządzenia przeciwpożarowe powinny być zasilane w sposób niezawodny w odpowiednio długim czasie przy równoczesnym zachowaniu podstawowych zasad bezpieczeństwa. W artykule przedstawiono klasyfikację urządzeń przeciwpożarowych pod względem zasilania, wymogi, jakie powinno spełniać, zagrożenia wynikające z zastosowania niewłaściwych rozwiązań, aktualny stan prawny dotyczący tego zagadnienia. 1. Wprowadzenie Odpowiednio dobrane i zastosowane źródła zasilania zapewniają niezawodne funkcjonowanie urządzeń przeciwpożarowych w czasie pożaru. Dzięki nim szybko wykryty jest pożar, ewakuacja i akcja ratownicza mogą odbywać sie bezpiecznie, akcja gaśnicza prowadzona jest sprawnie, szkody materialne są ograniczone. Informacje dotyczące wymagań stawianych zasilaniu urządzeń przeciwpożarowych zawarto w wielu normach, z których tylko część jest przywołana w rozporządzeniach, a zatem obowiązująca. Ewidentne błędy w tłumaczeniu, wypaczające jest sens oryginału, stanowią dodatkową trudność w przypadku norm tłumaczonych. Nieporadność tłumaczy w zakresie słownictwa elektrycznego sprawia, że często w różnych normach występują inne definicje tych samych pojęć czy nazwy urządzeń. To wszystko stwarza pole do różnic w interpretacji i w efekcie sporów. Celem tego artykułu jest uporządkowanie pojęć i wymagań dotyczących źródeł zasilania urządzeń przeciwpożarowych. 2. Podstawy prawne i normatywne Zagadnienia związanie z zasilaniem urządzeń przeciwpożarowych regulowane są przez rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] wraz z przywołanymi w nim normami. Podstawową w tym zakresie jest norma PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa [4] (ciągle przywołana w rozporządzeniu mimo zastąpienia jej przez PN-HD 60364-5-56:2013 [5]). Także w prawie każdej normie przedmiotowej dotyczącej urządzeń przeciwpożarowych zawarte są informacje dotyczące ich zasilania. Niektóre z tych norm [11] są przywołane w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] bądź w rozporządzeniu w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożaro- 1 Tekst artykułu prezentowano na XVII Sympozjum Oddziału Poznańskiego SEP, które odbyło się 19 20 listopada 2014 r. w Poznaniu. Nr 184 185 59
wych [3] (norma dotycząca tryskaczy [7]). Większość z norm nie jest przywołana w rozporządzeniach. Najczęściej zawarte w nich informacje dotyczące zasilania są skromne. Wyjątek stanowi norma PN-EN 12101 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła, której oddzielny arkusz (część 10) [9] poświęcony jest zasilaniu tych systemów. Również w części 6 tej normy [8] zawarto rozbudowany fragment dotyczący zasilania. Z innych opracowań rzetelnym podejściem w tym zakresie cechują się wytyczne VdS-CEA dotyczących projektowania i instalowania instalacji tryskaczowych [10]. 3. Urządzenia przeciwpożarowe W świetle obowiązujących przepisów [2] urządzenia przeciwpożarowe to stałe lub półstałe, uruchamiane ręcznie lub samoczynnie urządzenia służące do: zapobiegania powstaniu; wykrywania; zwalczania pożaru lub ograniczania jego skutków, a w szczególności: stałe i półstałe urządzenia gaśnicze i zabezpieczające; urządzenia inertyzujące; urządzenia wchodzące w skład dźwiękowego systemu ostrzegawczego i systemu sygnalizacji pożarowej, w tym urządzenia sygnalizacyjno-alarmowe, urządzenia odbiorcze alarmów pożarowych i urządzenia odbiorcze sygnałów uszkodzeniowych; instalacje awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego; znaki bezpieczeństwa ewakuacji; hydranty wewnętrzne i zawory hydrantowe, hydranty zewnętrzne, pompy w pompowniach przeciwpożarowych; przeciwpożarowe klapy odcinające, urządzenia oddymiające, kurtyny dymowe oraz drzwi, bramy przeciwpożarowe i inne zamknięcia przeciwpożarowe, jeżeli są wyposażone w systemy sterowania; urządzenia zabezpieczające przed powstaniem wybuchu i ograniczające jego skutki; dźwigi dla ekip ratowniczych; przeciwpożarowe wyłączniki prądu. Większość z nich wymaga zasilania prądem elektrycznym do wprowadzenia urządzenia w stan pożarowy, pracy w trakcie pożaru, sterowania, sygnalizacji, alarmowania, monitorowania oraz powrotu do stanu normalnego lub pracy w stanie normalnym. Przyjęte tutaj określenie stan pożarowy oznacza stan w jakim urządzenie znajduje się w trakcie pożaru (np. opuszczone kurtyny powietrzne, zamknięte klapy odcinające, drzwi i bramy przeciwpożarowe itp.), natomiast powrót do stanu normalnego oznacza np. przywrócenie położenia klapy w stanie normalnym wraz z zazbrojeniem napędu sprężynowego. 60
Urządzenia przeciwpożarowe w stanie normalnym (tzn. nie w trakcie pożaru) mogą być także wykorzystywane do innych celów, pod warunkiem, że nie wpływa to na ich funkcję podstawową, np. zestawy hydroforowe służą dla zasilania bytowej instalacji wodociągowej, a klapy oddymiające do przewietrzania. Zasilanie urządzeń w stanie normalnym niezbędne jest również do ich konserwacji i testowania. Według norm PN-IEC 60364-5-56:1999 [4] i PN-HD 60364-5-56:2013 [5] instalacje, które mają działać w czasie pożaru, nazywane są instalacjami bezpieczeństwa. Ze względu na to, że powszechnie tym mianem określa się również inne instalacje i systemy, takie jak np. system sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu, telewizji przemysłowej itp., to dla potrzeb tego opracowania instalacje zasilające urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru, będą nazywane instalacjami przeciwpożarowymi. 4. Klasyfikacja urządzeń przeciwpożarowych zasilanych prądem elektrycznym Urządzenia przeciwpożarowe zasilane prądem elektrycznym można podzielić na: wymagające zasilania do przejścia do stanu pożarowego (np. pompy, wentylatory oświetlenie awaryjne, podtrzymywane magnesem stałym w stanie normalnym i zwalniane elektromagnesem o przeciwnej biegunowości klapy odcinające z napędem sprężynowym); niewymagające zasilania do stanu pożarowego (np. urządzenia podtrzymywane elektromagnesem w stanie normalnym, takie jak klapy odcinające z napędem sprężynowym, kurtyny dymowe rozwijające się grawitacyjne, utrzymywane w pozycji otwartej przy pomocy trzymaków elektromagnetycznych i zamykane samozamykaczami drzwi przeciwdymowe lub zamykane grawitacyjnie bramy pożarowe). Posługując się nomenklaturą przyjętą dla systemów kontroli rozpowszechniania dymu i ciepła [9] w pierwszym przypadku konieczne jest zasilanie klasy A, w drugim klasy B. W przypadku klasy A wymagane są podstawowe i rezerwowe źródło zasilania. Ze względu na znamionowe napięcie i rodzaj prądu urządzenia dzielą się na zasilane niskim napięciem lub bardzo niskim napięciem oraz prądem przemiennym lub stałym. W zależności od tych czynników należy podjąć decyzję o rodzaju źródła zasilania i o tym czy występuje konieczność zasilania rezerwowego. 5. Źródła zasilania 5.1. Podstawowe źródło zasilania Podstawowym źródłem zasilania urządzeń przeciwpożarowych w energię elektryczną jest najczęściej sieć elektroenergetyczna. Urządzenia przeciwpożarowe i pozostałe odbiorniki w obiekcie mogą być zasilane z różnych źródeł lub z tego samego. W praktyce, szczególnie wtedy, kiedy jest tylko jedno zasilanie sieciowe, jest to Nr 184 185 61
wspólne źródło. W takiej sytuacji szczególnie ważnym jest, aby uszkodzenie w obwodzie nieprzeznaczonym do zasilania instalacji przeciwpożarowych nie spowodowało wyłączenia w żadnym obwodzie zasilania urządzeń przeciwpożarowych. Można to zapewnić przez rozdzielenie obu instalacji zaraz po wprowadzeniu zasilania do obiektu (najczęściej w polu zasilającym rozdzielnicy głównej niskiego napięcia), selektywność zabezpieczeń i samoczynne odłączenia w obwodach przeznaczonych do innych celów. Instalacje i urządzenia przeciwpożarowe, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, powinny być zasilane sprzed przeciwpożarowego wyłącznika prądu. Dla urządzeń wymagających zasilania klasy B wystarcza jedno źródło zasilania podstawowe. Zanik napięcia powoduje przejście zasilanych urządzeń w stan pożarowy. Z kolei w ramach wyjątku, przy zapotrzebowaniu wody do celów przeciwpożarowych nieprzekraczającym 20 dm 3 /s, przepisy rozporządzenia w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych [3] nie wymagają rezerwowego źródła zasilania pomp w pompowniach przeciwpożarowych. Sieć elektroenergetyczna jest również podstawowym źródłem dla urządzeń przeciwpożarowych zasilanych bardzo niskim napięciem lub prądem stałym. Zasilanie odbywa się wówczas przez transformatory i prostowniki. W przypadku braku sieci elektroenergetycznej doprowadzonej do obiektu, podstawowym źródłem zasilania urządzeń przeciwpożarowych mogą być inne źródła, np. zespoły prądotwórcze, akumulatory lub baterie akumulatorów. 5.2. Rezerwowe źródła zasilania Jako rezerwowe źródła zasilania mogą być stosowane: akumulatory (ogniwa galwaniczne wtórne) lub baterie akumulatorów; zespoły prądotwórcze niezależne od zasilania podstawowego; oddzielna linia sieci zasilającej całkowicie niezależna od linii zasilania podstawowego. Norma PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa [5] wymienia także ogniwa galwaniczne pierwotne, potocznie nazywane bateriami, jako źródło zasilania instalacji przeciwpożarowych. Ponieważ, w przeciwieństwie do akumulatorów, po rozładowaniu nie mogą być poddane procesowi powtórnego ładowania, baterie powinny być stosowane raczej jako źródło zasilania klasy B. Stosowanie jako rezerwowego źródła zasilania urządzeń przeciwpożarowych linii sieci energetycznej budzi liczne kontrowersje. Wynikają one z zapisów przywołanej w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki [1] normy PN-IEC 60364-5-56:1999 [4], według których: Oddzielne niezależne linie miejskie sieci rozdzielczej nie stanowią dwóch niezależnych źródeł zasilania instalacji bezpieczeństwa, chyba, że można uzyskać zapewnienie, że nie mogą one ulec równoczesnemu uszkodzeniu. 62
Nr 184 185 Instalacje elektryczne Jest mało prawdopodobne, aby jakikolwiek zakład energetyczny podpisał się pod takim oświadczeniem. W roku 2013 ukazała się norma PN-HD 60364-5-56:2013 [5] (jak dotąd nie zastąpiła w wykazie norm przywołanych w rozporządzeniu [1] swojej poprzedniczki). Napisano w niej: Oddzielne niezależne linie sieci zasilającej nie powinny służyć jako elektryczne źródła instalacji bezpieczeństwa, chyba, że nie jest możliwe, aby te dwa źródła uległy równocześnie uszkodzeniu. Jest to niestety błędne tłumaczenie, wypaczające sens zapisu angielskiego oryginału normy [6], w brzmieniu: Separate, independent feeders from a supply network shall not serve as electrical sources for safety services unless assurance can be obtained that the two supplies are unlikely to fail concurrently. Zdanie to należałoby raczej przetłumaczyć następująco: Oddzielne, niezależne linie sieci zasilającej nie mogą służyć jako elektryczne źródła zasilania instalacji bezpieczeństwa, jeżeli nie można mieć pewności, że jest mało prawdopodobne, że oba zasilacze równocześnie ulegną uszkodzeniu. Zapis w polskim wydaniu normy [4] oznacza, że nie zaleca się zasilania z dwóch niezależnych, oddzielnych linii sieci zasilającej (jako podstawowego i rezerwowego), jeżeli istnieje możliwość równoczesnego uszkodzenia obu linii. Zapis taki jest co najmniej niefortunny. W oryginale zabrania się zastosowania zasilania dwustronnego z niezależnych, oddzielnych źródeł, ale tylko wtedy, kiedy nie ma pewności, że prawdopodobieństwo takiego uszkodzenia jest małe. To prawdopodobieństwo można oszacować korzystając z metod oceny niezawodności lub skorzystać z wiedzy i doświadczenia innych lub z zapisów innych unormowań. Norma dotycząca systemów kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła [8] wymaga, aby ciągłość zasilania zapewniały następujące środki: a) zewnętrzna sieć elektryczna i b) dodatkowe/rezerwowe źródło zasilania (generator) lub c) oddzielne podstacje. Z kolei w wytycznych VdS-CEA dotyczących instalacji tryskaczowych [10] zapisano: Jeżeli instalacja tryskaczowa jest zasilana z dwóch sieci elektroenergetycznych, to wspólne prowadzenie tych sieci jest dopuszczalne dopiero od napięcia wynoszącego 110 kv. Pomijając pewną nieskładność (zapewne wynikającą z tłumaczenia) występującą w obu zapisach, można uznać, że zasilanie doprowadzone z dwóch różnych stacji transformatorowych 110 kv/sn (czyli Głównych Punktów Zasilania sieci energe- 63
tycznej) daje wg nich wystarczająco dużą pewność zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których dotyczą. Można zatem to rozwiązanie zastosować również w przypadku zasilania innych urządzeń przeciwpożarowych. Ku podobnej interpretacji, jak się wydaje, przychyla się również Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej. W pliku interpretacje_kg _2012.pdf, zamieszczonym na stronie internetowej KG PSP, w zakładce Prewencja/Materiały nie tylko dla rzeczoznawców/interpretacje przepisów w poz. 11 zapisano: Z uwagi na to, iż dostawcy energii odmawiają wydania wspomnianego zapewnienia, co w odniesieniu do ich lokalizacji na osiedlach mieszkaniowych, przy uwzględnieniu realiów występujących w tej grupie budynków, obarczone jest niepewnością zadziałania, w naszej opinii jako niezależne źródła zasilania (podstawowe i rezerwowe) urządzeń bezpieczeństwa pożarowego w budynku, gwarantujące nie niższy poziom bezpieczeństwa niż w przypadkach zastosowania rozwiązania omawianego powyżej, mogą być traktowane dwie stacje transformatorowe co najmniej 15/0,4 kv, zasilane z dwóch różnych, odrębnych stacji średniego napięcia (15, 20 lub 30 kv). Ubolewać należy, że nie znalazł się żaden elektryk, który pomógłby kolegom z KG PSP dokonać zapisu jasnego i zrozumiałego dla innych (nie tylko dla elektryków). Ponieważ jednak w poz. 9 przytoczonych wyżej interpretacji zapisano: W odpowiedzi na pismo w sprawie niezależnych źródeł zasilania w energię elektryczną, uprzejmie informuję, że jeżeli zasilanie podstawowe oraz rezerwowe zostanie poprowadzone z niezależnych pętli średniego napięcia 15 kv, zasilanych z oddzielnych głównych punktów zasilających (GPZ), to tak zapewnione zasilanie można uznać, z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej, za dwa niezależne źródła energii elektrycznej, o których mowa w 181 ust. 1 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690, z późn. zm.). W większych Głównych Punktach Zasilających GPZ występuje więcej niż jeden transformator 110 kv/sn, każdy zasilany z oddzielnej linii wysokiego napięcia 110 kv. Zasilanie z dwóch takich transformatorów daje taką samą pewność zasilania jak zasilanie z dwóch oddzielnych GPZ. Możliwość stosowania jako zasilania rezerwowego linii sieci energetycznej jest bardzo istotna, ponieważ dla urządzeń przeciwpożarowych, takich jak np. wentylatory czy dźwigi pożarowe, alternatywnym źródłem zasilania pozostają zespoły prądotwórcze, szczególnie nieekonomiczne i niepraktyczne np. w przypadku budownictwa mieszkaniowego. W tej sytuacji należy doprowadzić do tego, aby w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] pojawił się zapis: Oddzielne, niezależne linie sieci elektroenergetycznej, mogą stanowić źródła zasilania podstawowego i rezerwowego instalacji bezpieczeństwa (instalacji przeciw- 64
pożarowych) o ile każda z nich zasilana jest z innego transformatora 110 kv/sn w stacji transformatorowej 110 kv/sn. Pozwoliłoby to na uniknięcie dalszych dyskusji na ten temat. Przy zasilaniu z dwóch źródeł wątpliwości budzi kwestia, dokąd to zasilanie należy doprowadzić: czy do głównej rozdzielnicy zasilającej urządzenia przeciwpożarowe, czy też do podrozdzielnicy lub szafy sterowniczej znajdującej się najbliżej odbiorników. To drugie rozwiązanie zwiększa pewność zasilania, natomiast pierwsze jest rozwiązaniem tańszym. W przypadku pomp elektrycznych dla instalacji tryskaczowych wytyczne VdS-CEA [10] rozstrzygają to zagadnienie jednoznacznie oba zasilania muszą być doprowadzone do rozdzielnicy w pomieszczeniu pompowni. Pamiętać należy także o tym, że linie zasilające mogą stanowić słaby punkt instalacji. Aby zwiększyć pewność zasilania, powinny być układane w jednym odcinku od zacisków rozdzielnicy głównej do podrozdzielnicy lub szafy sterowniczej, podobnie dalej do odbiornika. Linie zasilania podstawowego i rezerwowego należy prowadzić w taki sposób, aby awaria jednej z nich nie oddziaływała na drugą, bądź też nie doszło do równoczesnego uszkodzenia obu. Według wytycznych VdS-CEA [10], poza pomieszczeniami rozdzielni i pompowni, powinny być prowadzone w odległości co najmniej 3 m. 6. Wymagania stawiane źródłom zasilania Dla pewnego działania instalacji przeciwpożarowych niezbędne jest spełnienie przez źródła zasilania szeregu wymogów. Jednymi z najbardziej istotnych są poniższe: 1. Przełączanie zasilania podstawowego na rezerwowe (podobnie jak powrót zasilania podstawowego) powinny następować samoczynnie. 2. Źródło powinno zapewnić dostawę energii elektrycznej podczas pożaru w odpowiednio długim czasie. 3. Źródła zasilania instalacji przeciwpożarowej powinny być zainstalowane na stałe w taki sposób, aby uszkodzenie innych źródeł zasilania nie wpływało na ich pracę i odwrotnie. 4. Źródła zasilania instalacji przeciwpożarowej powinny być wystarczające do zapewnienia zadziałania i pracy zasilanych urządzeń. 7. Bibliografia 1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz.U. 75/2002 poz. 690 z późn. zm.). 2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U.109/2010 poz. 719). Nr 184 185 65
3. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca 2009 roku w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych (Dz.U. 124/2009 poz. 1030). 4. PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa. 5. PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa. 6. PN-HD 60364-5-56:2010 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa (wersja angielska). 7. PN-EN 12845:2010 Stałe urządzenia gaśnicze Automatyczne urządzenia tryskaczowe Projektowanie, instalowanie i konserwacja. 8. PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień Zestawy urządzeń. 9. PN-EN 12101-10:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła Część 10: Zasilacze. 10. VdS-CEA 4001pl Wytyczne VdS-CEA dotyczących instalacji tryskaczowych. Projektowanie i instalowanie. 11. PN-EN 81-72:2005 Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania dźwigów. Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych. Część 72: Dźwigi dla straży pożarnej. Bielsko-Biała, dn. 1.10.2014 r. 28. Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie ENERGETAB 2015 Termin: 15 17 września 2015 r. Miejsce: ZIAD Bielsko-Biała SA Nazwa: 28. Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie ENERGETAB 2015 Organizator: ZIAD Bielsko-Biała SA 43-316 Bielsko-Biała, Al. Armii Krajowej 220 tel.: (33) 813-82-31, 813-82-32, 813-82-40 fax: (33) 813-82-33 e-mail: wystawa@ziad.bielsko.pl www.energetab.pl 66