Többfunkciós tápegységek használata intelligens tűzvédelmi és biztonsági rendszerek gyors megvalósításához

A legkorszerűbb épületek, különösen a magas épületek tervezőinek megbízható biztonsági és tűzriasztó rendszereket, tűzterjedésgátló rendszereket, vészhelyzet-elhárítók kommunikációs átjátszóit, vészvilágítást és beléptetőrendszereket kell kialakítaniuk. Ezeknek az egyre intelligensebb rendszereknek stabil áramellátásra van szükségük, amelynek akkor is működnie kell, és fenn kell tartania az állapotra vonatkozó kommunikációt, ha a közüzemi hálózati áramellátás megszűnik vagy veszélybe kerül. Emellett költségtakarékosaknak és a különböző felhasználási területek igényeire méretezhetőeknek is kell lenniük, hogy megfeleljenek a különféle területek változó követelményeknek.

Ezeknek a feladatoknak a megoldásához a tervezők használhatnak készen kapható, DIN sínre szerelhető, szabványos hálózati tápegységet, akkumulátortöltőt, szünetmentes egyenáramú tápegységet (DC UPS) és Modbus vagy CAN sínen történő kommunikációt egyesítő digitális biztonsági tápegységeket. Ezek a részegységek interaktívan működnek, hogy még súlyos zavarok esetén is biztosítsák a rendszer megfelelő működését. A 12, 24, 36 vagy 48 voltos kimenő egyenfeszültségű tápegységek sokféle kialakítású biztonsági rendszerhez alkalmasak. Az áramellátás állapotát helyileg LED-visszajelzőkkel, távolról pedig reléérintkezők működtetésével lehet jelezni.

Ez a cikk a korszerű épületek tervezői előtt álló energiabiztonsági feladatokat ismerteti, majd példaként a MEAN WELL intelligens biztonsági energiaellátó rendszereit használva megmutatja, hogyan használhatóak azok többféle vészhelyzeti tartalékrendszerben.

Biztonsági rendszerekhez készült tápegységek

Az épületek biztonsági rendszerei közé tartozik a tűzvédelem, a beléptetés-ellenőrzés, a riasztórendszerek, a vészvilágítás és a vészhelyzeti kommunikáció. Ezeknek a rendszereknek az a feladatuk, hogy katasztrófa esetén garantálják az épületben tartózkodók és a vészhelyzet-elhárítók biztonságát. Az építési és tűzvédelmi előírások megkövetelik, hogy ezeknek a kritikus rendszereknek legalább két áramforrásuk legyen, amelyek közül az egyiknek akkumulátornak kell lennie. Ezenkívül a biztonsági rendszer áramellátásának szünetmentesnek kell lennie. Ezért a biztonsági rendszer áramellátási igénye magában foglal egy hálózati tápegységet, egy egyenáramú szünetmentes tápegységet és egy akkumulátortöltőt. Ha a rendszert valamilyen távoli helyen használják, állapotjelentő alrendszerre is szükség van, hogy figyelmeztesse a felhasználókat az esetleges rendellenességekre.

A MEAN WELL egyedülálló megoldást kínál ezekre a követelményekre egy mindent egyben tartalmazó biztonsági okostápegység-sorozat, a DRS-240/480 termékcsalád formájában. Az ebbe a termékcsaládba tartozó tápegységek, amilyen például a DRS-480-24 jelű 24 V-os, 480 W kimenőteljesítményű változat, összeépített többfunkciós egységek, amelyek a rendszertervezés egyszerűsítése érdekében egyetlen DIN sínre szerelhető modulban tartalmaznak hálózati tápegységet, akkumulátortöltőt és egyenáramú hálózati tápegységet. Ezek a tápegységek egy vésztartalék akkumulátorcsomaggal és egy riasztásvezérlő modullal együtt egy alapszintű biztonsági tűzjelzésvezérlő rendszer alapját képezik (1. ábra).

1. ábra: A képen egy alapszintű biztonsági tűzjelzésvezérlő rendszer látható, amely egy DRS-480-24 tápegységből, egy vésztartalék akkumulátorcsomagból és egy riasztásvezérlő modulból áll, és mindez a tűzjelző rendszer vezérlőszekrényében található (kép: MEAN WELL)

A DRS-480-24 tápegység 90 V és 305 V közötti váltakozó feszültségről vagy 127 V és 431 V közötti egyenfeszültségről működik. A modul méretei: 110 mm széles, 125,2 mm magas és 150,7 mm hosszú. A 93,5%-os hatásfok lehetővé teszi, hogy –30 °C és +70 °C közötti környezeti hőmérsékleten is működjön szabad légáramlásos hűtéssel. Túlterhelés, túlfeszültség és fordított akkumulátorbekötés elleni védelemmel van ellátva. Kis akkumulátortöltöttség esetén való lekapcsolási funkciója is van.

A DRS-240/480 termékcsalád tagjainak kimenőteljesítménye 240 W vagy 480 W, és négy különböző kimenőfeszültséggel kaphatóak: 12, 24, 36 vagy 48 V. A tápegység méretei a névleges teljesítménytől függően változnak. A DRS-240 valamivel kisebb, mint a már említett DRS-480. Méretei: 85,5 mm széles, 125,2 mm magas és 129,2 mm hosszú.

A tápegységek a TS-35/7,5-es vagy 15-ös DIN sínre szerelhetők. A DIN sínre szerelés lehetővé teszi több modul egymás mellé helyezését, így helyet lehet megtakarítani. Mivel DIN sínre szerelhető, az olyan csatlakozások huzalozása, mint a relés alapkiépítés, valamint a Modbus vagy CAN sínen keresztüli soros kommunikáció, könnyen hozzáférhető, mivel mindez megoldható az előlapról (2. ábra).

2. ábra: A tápegységhez való csatlakozások, például a relés alapkiépítéshez, valamint és a Modbus vagy CAN sínen keresztüli kommunikációhoz szükséges kapcsolatok egyszerűen elérhetőek az előlapi panel huzalozási érintkezőin keresztül (ábra: MEAN WELL)

A be- és kimeneti tápcsatlakozásokon kívül a tápegységek C típusú egypólusú két áramkörös (SPDT, single pole, double throw) relés érintkezőkkel is el vannak látva, amelyek jelzik következőket: a váltakozó áramú hálózat hibája (AC fail), az egyenáram megfelelő (DC OK), kis töltöttségű/rendellenes/levált akkumulátor, valamint ha hibás a töltő. Az RJ-45 kommunikációs port soros adatcsatlakozót biztosít a Modbus vagy CAN sínen keresztül megoldott felügyelethez és vezérléshez. Ezek a sínek a kimenőfeszültség-, a kimenő áramerősség- és a hőmérsékletadatok állapotfrissítéseinek továbbítására, valamint a tápegység vezérlésére szolgálnak, beleértve a készülék be- és kikapcsolását, valamint a kimenőfeszültség és áramerősség beállítását. Emellett az akkumulátor töltési paramétereinek beállítására is szolgálnak, beleértve az állandó áramot, az állandó feszültséget, a tartandó feszültséget, a fokozatos töltés töltőáramát, az akkumulátor hőmérsékleti helyesbítését és a töltési időt.

A bal felső részen található DIP kapcsolók lehetővé teszik a töltő jellemzőinek kézi beállítását is, hogy többféle lítiumionos vagy ólom–sav akkumulátorhoz lehessen illeszteni a töltőt, két- (állandó áram, majd állandó feszültség) vagy háromlépcsős (állandó áram, majd állandó feszültség, végül tartandó feszültség) töltést használva (3. ábra).

3. ábra: Az akkumulátortöltési profilokat DIP kapcsolókkal lehet kiválasztani két- vagy háromlépcsős töltéshez (ábra: MEAN WELL)

A töltési görbék a külön beszerezhető SBP-001 okosakkumulátortöltés-programozóval is beállíthatók.

A tápegység egy hagyományos impulzusszélesség-modulált (PWM, pulse width modulated) kapcsolóüzemű tápegység, amely további elemekkel egészül ki, hogy intelligensen vezérelje további funkciókat, amilyen a teljesítményfigyelés, az akkumulátortöltés és a szünetmentes tápegység funkció (4. ábra). A teljesítménytényező-javítás (PFC, power factor correction) és az elektromágneses zavarszűrés (EMI-szűrés) a tápegység magja előtt helyezkedik el.

4. ábra: A blokkvázlaton a DRS-240/480 termékcsalád többfunkciós biztonsági okostápegység-modulja látható, beleértve az akkumulátortöltési, a szünetmentes tápegység, a teljesítménytényező-javító és a teljesítményfelügyeleti funkciót (ábra: MEAN WELL)

A kapcsolási ciklus PWM-szabályozása a feszültség- és áramerősség-visszacsatoláson alapul. Figyelje meg a készülék túlfeszültség- (OVP, overvoltage protection), áramtúlterhelés- (OVL, overload) és túlmelegedés-védelmi (OTP, over-temperature protection) funkcióit. A mikrovezérlő (MCU, microcontroller unit) többféle vezérlést kínál az akkumulátortöltéshez, az akkumulátorfigyeléshez és a kommunikációhoz.

A DRS-240/480 biztonsági okostápegységek felhasználási területei

Az építési és tűzvédelmi szabályzatok számos tűzvédelmi, biztonsági és védelmi rendszer esetében előírják, hogy a közüzemi áramellátás kimaradása esetén tartalék energiáról működjön. Az egyik ilyen rendszer a kétirányú erősítő (BDA, bi-directional amplifier), amely aktív kommunikációs támogatást nyújt az olyan épületekben tevékenykedő vészhelyzet-elhárítók számára, ahol a vezeték nélküli kommunikáció nehézkesnek bizonyul (5. ábra). Átjászóként működik, felerősítve és továbbítva a vészhelyzet-elhárítók rádióinak jeleit.

5. ábra: A kétirányú erősítők átjászóként működnek, felerősítve és az épületen belül továbbítva a vészhelyzet-elhárítók rádióinak jeleit (ábra: MEAN WELL)

A kétirányú erősítők és a hozzájuk tartozó antennák különösen hasznosak a nagyobb, magas épületekben, ahol több emeletre vannak elosztva. Ezek a rendszerek összekapcsolják a kétirányú erősítőt a vészhelyzet-elhárítók rádióinak az épületen kívülről érkező jeleivel, és továbbítják ezeket a jeleket az épületen belül. A kétirányú erősítőknek akkor is szükségük van áramra, ha a normál hálózati áramellátás megszakad. A DRS-240/480 tápegységek a hozzájuk tartozó akkumulátorokkal együtt garantálják az áramellátást, mivel a hálózati áramellátás megszűnésekor akkumulátoros egyenáramú szünetmentes tápegység üzemmódra váltanak. Ha a közüzemi váltakozó áramú hálózat feszültsége 120 V-os hálózat esetén a 79–89 V-os, 220 V-os hálózat esetén a 132–187 V-os tartomány alá esik, bekapcsol az egyenáramú szünetmentes tápegység funkció, és az áramellátás átvált az akkumulátoros vésztartalék üzemmódra.

A vészhelyzeti áramellátó rendszerek olyan rendszerek tartalék áramellátását is biztosítják, amelyek az épület kiürítésekor irányítják és segítik a lakókat és a vészhelyzet-elhárítókat. Ilyen rendszerek többek közt a világító kijáratjelzések, a kiürítési útvonalak padlóvilágítása és a vészvilágítás (6. ábra).

6. ábra: Az ábrán egy intelligens világításvezérlő rendszer látható, amely vészhelyzet esetén DRS-240 tápegységet használ tartalék áramforrásként a világítás és a vészjelzések áramellátására (ábra: MEAN WELL)

Ebben a világításvezérlő rendszerben a DRS-240-12 biztosítja a közüzemi hálózat kimaradása esetén a tartalék áramforrást a létfontosságú vészvilágítás és a vészjelzések működésének fenntartásához. Ez a tápegység 12 V-os, 240 W teljesítményt és legfeljebb 20 A áramerősséget ad le.

A biztonsági okostápegységek további felhasználási területei közé tartoznak a tűzjelző és tűzérzékelő rendszerek, amelyek az épületekben keletkező tüzek jelentését és nyomon követését segítik. Ezek a rendszerek létfontosságú információkkal látják el a tűzoltókat a tűz helyéről és kiterjedéséről.

A DRS-240/480 sorozatú biztonsági okostápegység termékcsalád

A MEAN WELL DR-240/480 sorozatú tápegységek hét változatban kaphatóak, 240 W vagy 480 W legnagyobb kimenőteljesítménnyel. A legnagyobb kimenőteljesítmény tartalmazza az összes terhelés, a fő kimenet és az akkumulátortöltés ellátásához szükséges kimenőteljesítményt. Itt jegyeznénk meg, hogy az akkumulátor töltőárama a túlterhelés elkerülése érdekében automatikusan van beállítva a primer kimenő áramerősség alapján. A sorozat tagjai 12, 24, 36 vagy 48 V kimenőfeszültséggel kaphatóak (1. táblázat).

1. táblázat: A MEAN WELL DRS-240/480 sorozatú biztonsági tápegységek műszaki adatai (táblázat: Art Pini)

Ezek az okostápegységek a fejlettebb képességeik miatt több biztonsági tanúsítványt igényelnek, mint a hagyományos tápegységek. Megfelelnek a biztonsági rendszerekre vonatkozóan világszerte előírt kötelező szabványoknak és építési szabályzatoknak, többek között az alábbiaknak:

• Amerikai Egyesült Államok: Standard for In-building 2-Way Emergency Radio Communication Enhancement Systems 2019 (Az épületen belüli fejlett kétirányú vészhelyzeti rádiókommunikációs rendszerekre vonatkozó szabvány, 2019.).
• Amerikai Egyesült Államok: NFPA 1221 – Standard for the Installation, Maintenance, and Use of Emergency Services Communications Systems 2019 (A vészhelyzet-elhárító szolgálatok kommunikációs rendszereinek telepítésére, karbantartására és használatára vonatkozó szabvány, 2019.).
• Európai Unió: EN 54-4: Committee for Standardization (CEN) EN 54-4: Fire Detection and Fire Alarm Systems Part 4: Power Supply Equipment 1997 (Szabványügyi bizottság (CEN) EN 54-4: Tűzérzékelő és tűzjelző rendszerek, 4. rész: Áramellátó berendezések, 1997.).
• Egyesült Királyság: BS EN. 54-4 Fire Detection and Fire Alarm Systems Power Supply Equipment 1998 (BS EN 54-4: Tűzérzékelő és tűzjelző rendszerek áramellátó berendezései, 1998.).
• Kína: GB 17945-2010 - Fire Emergency Lighting and Evacuate Indicating System 2009 (GB 17945-2010 – Tűzeseti vészhelyzeti világítás és kiürítési jelzőrendszer, 2009.).

Összegzés

A MEAN WELL DRS-240/480 többfunkciós biztonsági tápegységek egyetlen kis méretű, DIN sínre szerelhető modulban egyesítenek egy hálózati tápegységet, egy egyenáramú szünetmentes tápegységet és egy akkumulátortöltőt. A túlfeszültség, túláram és túlmelegedés ellen teljes mértékben védett, beépített állapotjelentéssel rendelkező modulok gyorsan összeépíthetőek, hogy megteremtsék az okosépületek sokféle intelligens biztonsági és tűzvédelmi rendszerének alapját.