Системи за аварийно осветление с централна батерия

Видове централни аварийни системи, технически характеристики, изисквания при спецификацията

   Системите за аварийно и евакуационно осветление, захранвани от обща централна акумулаторна станция, са съвременно техническо решение, осигуряващо висока надеждност, широка функционалност, ниски експлоатационни разходи и възможности за интегриране в автоматизирани решения за управление на осветлението. Отличават се с редица предимства в сравнение с осветителните тела, захранвани с автономни батерии. Например, аварийните и евакуационни осветители, захранени с 220 V, се характеризират с 3 до 5 пъти по-високо светлинно излъчване от осветители с автономни батерии. Следователно, необходимата осветеност би могла да се осигури с по-малък брой осветителни тела. От друга страна, подмяната на батериите, вградени в осветители с автономно захранване, се налага много по-често (на всеки 3 - 4 години и то при редовна профилактика на осветителите), което в определени приложения дава основания да бъдат определени като по-нерентабилния вариант. Батериите, захранващи централните аварийни системи, се отличават с от 10 до 15 години експлоатационен живот. Също така, осветителите с автономно захранване не поддържат възможност за автоматична инспекция и мониторинг на системата по зададен час, на всеки кръг или индивидуално на всяко осветително тяло без участието на оператор, което е във възможностите на интелигентните системи за централно захранване на осветителите.

Централните аварийни системи, предлагани на българския пазар, са съвместими със системите за контрол и управление на осветлението от тип DALI и поддържат комуникационни възможности със системи за сградна автоматизация (BMS).

Видове централни аварийни системи
Съществуват различни критерии за класификация на системите за аварийно осветление с централна батерия. Според нивото на техническите възможности на използваните акумулаторни станции, централизираните системи се разделят на 3 вида. Първият от тях включва системите с централна акумулаторна станция, поддържаща тест за самодиагностика на самата нея (зареждане, годност на батерия и т. н.). В структурата им акумулаторната станция играе роля единствено на захранващо устройство на телата в случай на отпадане на централното електрозахранване. Вторият вид са централните акумулаторни станции, които поддържат функциите самодиагностика и мониторинг на състоянието на отделните кръгове от аварийни осветителни тела. Съществуват и централни акумулаторни станции, които поддържат функции за самодиагностика и за контрол на състоянието на всяко едно аварийно тяло поотделно. Описаната функционалност се постига с вграждане на интелигентен модул във всяко осветително тяло. Комуникацията между осветителните тела и системата би могла да се осъществи и по захранващия кабел. Предлагат се и по-опростени системи, които не поддържат мониторинг и контрол на отделните осветителни тела, а само на токов кръг. В този случай не се налага инсталирането на интелигентен модул в осветителните тела.

Както е известно, според европейския стандарт EN 50172:2004, аварийното осветление подлежи на ежедневна, ежемесечна и ежегодна инспекция. При интелигентните аварийни системи ежедневното, ежемесечното и ежегодното инспектиране отпада като ангажимент на служителите, тъй като системата е програмируема и автоматично извършва мониторинга на осветителите. По този начин системата регистрира и алармира единствено за проблемните осветители, което изключва субективния човешки фактор при проверката и спестява финансови средства.

Най-подходящият вариант аварийна система според възможностите на централната акумулаторна станция се определя в зависимост от различни фактори като предназначение, големина и състояние на сградата, както и брой на служителите и т. н. Третият вид системи се приемат като най-удачни за всяка съвременна сграда, тъй като предоставят възможност за следене и контрол на цялостната система за аварийно осветление, съветват специалистите.

Изборът на оптимален вид централна аварийна система
и специфицирането й зависи най-вече от големината и предназначението на сградата, в която ще се инсталира. За средни и големи сгради е технически рационално и икономически изгодно да се инвестира в интелигентна централна аварийна система. Основание за подобен съвет от специалистите са техническите им характеристики, сред които функцията за автоматично тестване на системата по зададен час, на всеки кръг или на всяко осветително тяло индивидуално без участието на оператор. Също така, някои интелигентни системи за централно захранване позволяват осветители с различен режим на работа, например с постоянно и с периодично светене и т. н., да са захранени от един и същи кръг. Технически се осъществява чрез използването на адресируеми осветители, които се програмират индивидуално в зависимост от предназначението си.

При избора на централна система за аварийно осветление е необходимо предварително да се изяснят някои конкретни технически параметри на системата, като например трябва ли тя да захранва аварийните осветители с 220 V при нормален и авариен режим и изисква ли се комуникацията й с осветителите да е само по силовия кабел или е нужно допълнително окабеляване. От значение при оразмеряването на батерията са броят и мощността на аварийните осветители, захранвани от системата. При определяне на крайния брой захранващи кръгове трябва да се изясни има ли ограничение в максималния брой осветителни тела, свързани към един кръг, или специални изисквания към групирането на осветителните тела по кръгове, в зависимост от местоположението на инсталацията. От значение при проектирането на инсталацията е и въпросът осветителните тела за кой от двата вида аварийно осветление ще бъдат предназначени - аварийно евакуационно и/или аварийно работно осветление. Важен въпрос е и какво ще бъде времетраенето на захранване на осветителните тела в авариен режим. По отношение на контрола на системата е необходимо да се знае изисква ли се индивидуален контрол за всяко осветително тяло или контрол на целия кръг чрез захранващия модул в системата. По отношение нивото на мониторинг трябва предварително да се изясни необходимо ли е наблюдението на всеки осветител индивидуално (системата следи и алармира, ако има неизправност в някое осветително тяло) или да се мониторира цял кръг чрез захранващия модул в системата. Също така, трябва ли да се извършва мониторинг върху състоянието на други електрически табла, за да се осигури сигнал към системата при отсъствие на захранване от централната акумулаторна станция. Този сигнал би могъл да се използва за включване на определени осветителни тела в районите, в които осветлението се захранва посредством споменатите електрически табла.

UPS или централна акумулаторна станция?
За отговор на въпроса възможна ли е замяната на централната акумулаторна батерия за захранване на аварийни осветители с UPS, се обърнахме към трима специалисти в сферата на осветлението – инж. Георги Бинев от Емекс България, инж. Здравко Евлогиев, Контурпроект, и инж. Иван Димов, Бегели - Прециза, чието мнение представяме в следващите редове.

Приоритетите пред двете захранващи системи са различни
„Конвенционалните UPS-и са предназначени да предоставят непрекъсваемо захранване на устройства с критични функции като компютри, сървъри, камери за видеонаблюдение и т. н., но те не отговарят на изискванията на БДС EN 50171:2006: „Централни системи за eлектрозахранване”. Съгласно стандарта, централните акумулаторни системи са проектирани да преодолеят всеки дефект в краен захранващ кръг до аварийните осветители за 5 сек. без да изключат или да прекъснат захранването в този или в друг захранващ кръг. Очевидно е, че приоритетите пред двете захранващи системи са различни.

Инверторът на конвенционалния UPS има много малък резерв за претоварване при стартов ток, което пък, от своя страна, е типичната ситуация при включване на аварийното осветление. UPS-ът е проектиран да компенсира подобни стартови токове чрез включване на директно захранване от мрежата посредством статичен байпас. Това е напълно допустимо при съоръженията, типично захранвани от UPS, но не и за аварийното осветление, което трябва да се включи при липса на захранване в мрежата. Този проблем може да бъде преодолян чрез специфициране на UPS със значително по-голяма мощност, но това води до оскъпяване и до по-големи загуби при отделянето на топлина.

Ако аварийното осветление е с постоянно светене и описаният по-горе проблем не съществува, то трябва да се има в предвид, че при пожар или друго бедствие има вероятност, захранващият аварийните осветители кабел да бъде скъсан или наранен, примерно от падащ предмет. Тогава инверторът на захранващото устройство трябва да преодолее пикът на ток при късо съединение и отново да включи осветлението. Това също е изискване на БДС EN 50171:2006.

При конвенционалния UPS зарядното и инверторът работят непрекъснато, което води до отделянето на топлина. UPS-ът отделя около 1 kW топлинна енергия на всеки 10 до 30 kW инсталирана мощност. Съответно, имаме големи разходи на енергия за отдадена топлина, а често и за климатични инсталации, които да я компенсират. Централните системи за аварийно осветление работят в пасивен режим (включват се само при липса на захранване в мрежата) и използването на зарядното и инвертора е в пъти по-рядко. От своя страна, това води до незначителни загуби на топлинна енергия в сравнение с UPS-a. Освен това, поради постоянната работа на UPS-a, неговата поддръжка, в сравнение с централната акумулаторна станция, е доста по-скъпа.

Зарядното и инверторът на UPS-a работят постоянно и едновременно, използвайки батериите да компенсират обичайно появилите се токови разлики (пулсиращи токове). Това води до значително съкращаване на живота на батериите. В чести случаи батерии с 10 г. живот издържат само 5 г. Според БДС EN 50171:2006, животът на батериите на централните системи за аварийно осветление (ЦСАО) трябва да бъде 10 г. Освен всичко останало, ЦСАО, в зависимост от модела, може да осигурява мониторинг и контрол (на кръг и/или на осветител). Тези функции са важни при проектирането на средни и големи по обем обекти, при които видовете инспектиране (съгласно БДС EN 50172:2006 ежедневно, ежемесечно и ежегодно) могат да бъдат значително облекчени.
инж. Георги Бинев, Емекс България

Със замяната на централната батерия с UPS не се изпълняват част от изискванията на стандарта БДС EN 1838 “Приложно осветление. Аварийно и евакуационно осветление”
Много малка част от предлаганите на нашия пазар UPS-и са подходящи за замяна на централната батерия. При включване, повечето осветителни тела изискват голям пусков ток, а UPS системите не са пригодени да поемат това ударно включване. Ако, разбира се, товарът е много по-балансиран, може би е възможна замяна, но не изцяло. Освен това, при захранване на осветлението от UPS се губи нещо много важно - контролът и превенцията върху осветителните тела. По новия стандарт те трябва да се тестват ежеседмично, а веднъж годишно да се прави пълен разряд и тест на системата - което е във възможностите, само ако системата е контролируема. Има две решения в тази посока – контрол на всяко осветително тяло посредством вграден в него интелигентен модул (примерно с DALI или друг интерфейс) или контрол по линия на група осветителни тела за системите с централна батерия. И двата подхода имат своите предимства и недостатъци. Изборът на тип система за аварийно осветление е сечение между много фактори – брой евакуационни и аварийни осветителни тела, предназначение на сградата, начин на експлоатация и т. н.
инж. Здравко Евлогиев, Контурпроект

UPS-ите работят в по-кратък интервал от време и нямат функции за диагностика
UPS-ите обикновено са снабдени с батерии, които могат да работят в кратък интервал от време (3 – 7 минути), докато централните батерии са конструирани за работа в авариен режим според стандартите за работа на аварийните осветителни тела - 1 или 3 часа. Освен това, UPS-те не могат да диагностицират повреди в самите аварийни осветителни тела, което е във функционалните характеристики на централните батерии. Диагностиката се извършва по захранващата линия без нужда от допълнителен комуникационен кабел.

UPS-те обикновено се доставят с 3- до 5-годишни батерии (10-годишните са като опция), докато централните батерии се предлагат стандартно с над 10-годишни батерии. Double – conversion UPS-те, които се използват обикновено за захранване на аварийни осветителни тела работят постоянно, което означава по-голямо отделено количество топлина и допълнителна климатизация. Докато централните батерии работят в stand-by режим, без отделяне на голямо количество топлина.
инж. Иван Димов, Бегели-Прециза