Použití multifunkčního napájecího zdroje k rychlé realizaci inteligentních požárních a zabezpečovacích systémů

Projektanti nejmodernějších budov, zejména výškových staveb, musí zajistit spolehlivé požární a bezpečnostní poplachové systémy, systémy řízení požáru, komunikační opakovače pro záchranné složky, nouzové osvětlení a systémy kontroly vstupu. Tyto stále inteligentnější systémy jsou závislé na stabilním napájení, které musí být stále v provozu a udržovat stavovou komunikaci i při výpadku nebo narušení síťového napájení. Musí být také nákladově úsporné a škálovatelné pro různé aplikace, aby vyhovovaly měnícím se požadavkům na design.

Konstruktéři mohou při řešení těchto výzev využít běžně dostupné digitální bezpečnostní napájecí zdroje na DIN liště, které v sobě integrují standardní zdroj střídavého proudu, nabíječku baterií, stejnosměrný nepřerušitelný zdroj napájení (DC UPS) a komunikaci po sběrnici Modbus nebo CAN. Tyto prvky fungují interaktivně a zajišťují správné fungování systému i v podmínkách vážného narušení. K dispozici jsou zdroje se stejnosměrným výstupním napětím 12, 24, 36 nebo 48 V, které vyhovují nejrůznějším konfiguracím bezpečnostních systémů. Stav napájení je hlášen lokálně pomocí LED indikátorů a dálkově pomocí sepnutí reléových kontaktů.

Tento článek se zabývá problematikou, kterou řeší konstruktéři v oblasti zabezpečení napájení v moderních budovách. Následně se zaměří na příklady inteligentních bezpečnostních napájecích systémů od společnosti MEAN WELL a ukáže, jak je lze použít pro více nouzových záložních systémů.

Napájecí zdroje bezpečnostních systémů

Bezpečnostní systémy budov zahrnují požární ochranu, kontrolu přístupu, alarmy, nouzové osvětlení a nouzovou komunikaci. Tyto systémy mají zajistit bezpečnost obyvatel budovy a záchranářů v případě katastrofické události. Stavební a protipožární předpisy vyžadují, aby tyto kritické systémy měly dva nebo více zdrojů napájení, z nichž jedním by měla být dobíjecí baterie. Napájení bezpečnostních systémů by navíc mělo být nepřerušitelné. Bezpečnostní systému proto musí být vybaven zdrojem napájení, stejnosměrným UPS a nabíječkou baterií. Pokud je systém použit na vzdáleném místě, musí také poskytovat hlášení o stavu, které uživatele upozorní na případné anomálie.

MEAN WELL nabízí jedinečné řešení těchto požadavků v podobě inteligentního bezpečnostního napájecího zdroje typu „vše v jednom“.DRS-240/480 rodina. Napájecí zdroje z této řady, jako je například verze DRS-480-24 s napětím 24 V a výkonem 480 W, jsou integrované multifunkční jednotky, které zahrnují zdroj AC-DC napájení, nabíječku baterií a stejnosměrný zdroj UPS v jediném modulu montovaném na DIN lištu, což zjednodušuje návrh systému. Spolu se záložní baterií a modulem pro řízení poplachu tvoří zdroje základ hlavního bezpečnostního systému řízení požární signalizace (obrázek 1).

Obrázek 1: Na obrázku je základní řídicí systém požární signalizace, který se skládá z napájecího zdroje DRS-480-24, záložní baterie a modulu pro řízení poplachu, které jsou umístěny v řídicí skříni požárního poplachového systému. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

Napájecí zdroj DRS-480-24 pracuje s napětím 90 až 305 V AC nebo 127 až 431 V DC. Modul měří 110 mm na šířku, 125,2 mm na výšku a 150,7 mm do hloubky. Díky účinnosti až 93,5 % může pracovat při okolních teplotách od -30 °C do +70 °C s využitím volného konvekčního chlazení vzduchem. Je chráněn proti proudovému přetížení, přepětí a proti přepólování baterie. Má také funkci odpojení vybitého akumulátoru.

Řada DRS-240/480 má výstupní výkon 240 nebo 480 W a čtyři různé úrovně výstupního napětí 12, 24, 36 nebo 48 V. Rozměry napájecího zdroje se liší podle jmenovitého výkonu. DRS-240 je o něco menší než již zmíněný DRS-480. Jeho rozměry jsou 85,5 mm na šířku, 125,2 mm na výšku a 129,2 mm do hloubky.

Zdroje lze instalovat na DIN lištu TS-35/7,5 nebo 15. Montáž na DIN lištu umožňuje umístění více modulů vedle sebe pro úsporu místa. Díky montáži na DIN je kabeláž pro připojení, jako je stavové relé a sériová komunikace prostřednictvím sběrnice Modbus nebo CAN, snadno přístupná, protože se vše provádí z předního panelu (obrázek 2).

Obrázek 2: Připojení k napájecímu zdroji, například pro stavové relé a komunikaci po sběrnici Modbus nebo CAN, jsou snadno přístupná přes kontakty na předním panelu. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

Kromě vstupních a výstupních napájecích přípojek jsou napájecí zdroje vybaveny také jednopólovými dvojčinnými kontakty relé typu C (SPDT), které signalizují poruchu střídavého proudu, stejnosměrného proudu OK, nízký stav baterie/abnormální stav/odpojení nebo poruchu nabíječky. Komunikační port RJ-45 poskytuje sériové datové rozhraní pro monitorování a řízení prostřednictvím sběrnice Modbus nebo CAN. Tyto sběrnice se používají k přenosu aktualizací stavu výstupního napětí, proudu nebo teploty a k ovládání jednotky, včetně zapnutí/vypnutí zařízení, nastavení úrovně výstupního napětí/proudu. Používají se také k nastavení parametrů nabíjení baterie, včetně konstantního proudu, konstantního napětí, plovoucího napětí, ukončovacího proudu, kompenzace teploty baterie a doby nabíjení.

DIP přepínače v levém horním kvadrantu rovněž umožňují ruční nastavení charakteristik nabíječky tak, aby odpovídala více typům lithiových nebo olověných akumulátorů s použitím dvoustupňového (konstantní proud následovaný konstantním napětím) nebo třístupňového (konstantní proud následovaný konstantním napětím následovaným plovoucím) nabíjení (obrázek 3).

Obrázek 3: Profily nabíjení baterie lze volit pomocí DIP přepínačů jako dvou nebo třístupňové. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

Nabíjecí křivky lze také naprogramovat pomocí volitelného inteligentního programátoru nabíjení baterie SBP-001.

Napájecí zdroj využívá klasický pulzně-šířkově modulovaný (PWM) přepínací režim napájení s přidanými dalšími prvky, které inteligentně řídí jeho další role jako monitoru napájení, nabíječky baterií a UPS (obrázek 4). Základnímu napájecímu zdroji předchází korekce účiníku (PFC) a filtrace elektromagnetického rušení (EMI).

Obrázek 4: Blokové schéma znázorňuje inteligentní bezpečnostní multifunkční napájecí modul řady DRS-240/480, včetně nabíjení baterie, funkcí UPS, PFC a monitorování napájení. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

PWM řízení spínacího cyklu je založeno na napěťové a proudové zpětné vazbě. Všimněte si, že v konstrukci je zajištěna ochrana proti přepětí (OVP), proudovému přetížení (OVL) a proti přehřátí (OTP). Jednotka mikrokontroléru (MCU) zajišťuje vícerežimové řízení nabíjení baterie, monitorování baterie a komunikaci.

Způsoby použití inteligentních bezpečnostních napájecích zdrojů DRS-240/480

Mnoho požárních, bezpečnostních a zabezpečovacích systémů musí podle stavebních a požárních předpisů pracovat s využitím záložního napájení v případě přerušení dodávky elektrické energie. Jedním z takových systémů je obousměrný zesilovač (BDA), který zajišťuje aktivní komunikační podporu pro záchranáře působící v budovách, kde se bezdrátová komunikace ukazuje jako obtížná (obrázek 5). Funguje jako opakovač, který zesiluje a přenáší signály z vysílaček záchranářů.

Obrázek 5: BDA fungují jako opakovače k zesílení a opětovnému přenosu signálů z vysílaček záchranných složek v budově. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

BDA a přidružené antény jsou užitečné zejména ve větších výškových budovách, kde jsou rozmístěny na mnoha podlažích. Tyto systémy také propojují BDA se signály záchranářů z vnějšku budovy a předávají je dovnitř. Systémy BDA vyžadují napájení i při výpadku běžného síťového napájení. Napájecí zdroje DRS-240/480 s přidruženými bateriemi zaručují napájení tím, že se při výpadku síťového napájení vrátí do režimu DC UPS zálohovaného baterií. Pokud napětí střídavého proudu klesne pod 79 až 89 V u 120voltové sítě nebo pod 132 až 187 V voltů u 220voltové sítě, aktivuje se funkce DC UPS a napájení se přepne na záložní napájení z baterií.

Systémy nouzového napájení také poskytují záložní napájení systémů, které řídí a pomáhají obyvatelům a zasahujícím osobám při evakuaci objektu. Příkladem systémů jsou osvětlené únikové značky, podlahové osvětlení evakuačních tras a nouzové osvětlení (obrázek 6).

Obrázek 6: Na obrázku je inteligentní systém řízení osvětlení s využitím napájecího zdroje DRS-240 jako záložního zdroje energie pro napájení svítidel a nouzových značek během nouzové události. (Zdroj obrázku: MEAN WELL)

V tomto systému řízení osvětlení poskytuje DRS-240-12 záložní zdroj napájení pro udržení kritických nouzových světel a značek v případě výpadku elektrické sítě. Tento zdroj má jmenovité parametry 12 V, 240 W a může dodávat až 20 A.

Mezi další způsoby využití inteligentních bezpečnostních napájecích zdrojů patří systémy požární signalizace a detekce požáru, které pomáhají při hlášení a sledování požárů v budovách. Tyto systémy poskytují hasičům důležité informace o místě a rozsahu požáru.

Řada inteligentních bezpečnostních napájecích zdrojů DRS-240/480

Řada napájecích zdrojů MEAN WELL DR-240/480 je k dispozici v sedmi modelech s maximálním výkonem 240 nebo 480 W. Maximální výkon zahrnuje výstupní výkon pro všechny zátěže, hlavní výstup a nabíjení baterie. Všimněte si, že nabíjecí proud baterie se automaticky upravuje na základě primárního výstupního proudu, aby se zabránilo přetížení. Řada zahrnuje výstupní napětí 12, 24, 36 nebo 48 V (tabulka 1).

Tabulka 1: Charakteristiky bezpečnostních napájecích zdrojů řady MEAN WELL DRS-240/480. (Zdroj tabulky: Art Pini)

Rozšířené možnosti těchto inteligentních napájecích zdrojů znamenají, že vyžadují více bezpečnostních certifikátů než běžné zdroje. Tyto napájecí zdroje splňují normy a stavební předpisy pro bezpečnostní systémy nařízené po celém světě, včetně:

• USA: Underwriters Lab UL2524 – Standard for In-building 2-Way Emergency Radio Communication Enhancement Systems 2019 (Norma z r. 2019 pro dvoucestné systémy pro zlepšení tísňové rádiové komunikace v budovách)
• USA: National Fire Protection Association NFPA 1221 – Standard for the Installation, Maintenance, and Use of Emergency Services Communications Systems 2019 (Norma z r. 2019 pro instalaci, údržbu a používání komunikačních systémů tísňových služeb)
• Evropa: Výbor pro normalizaci (CEN) EN 54-4: Elektrická požární signalizace – Část 4: Napájecí zdroj 1997
• Spojené království: BS EN. 54-4 Elektrická požární signalizace, napájecí zdroj 1998
• Čína: GB 17945-2010 – Fire Emergency Lighting and Evacuate Indicating System 2009 (Požární nouzové osvětlení a systém indikace evakuace 2009)

Závěr

Multifunkční bezpečnostní napájecí zdroje MEAN WELL DRS-240/480 typu „vše v jednom“ integrují napájecí zdroj, stejnosměrný UPS a nabíječku baterií do jediného kompaktního modulu na DIN liště. Jsou plně chráněné proti napěťovému, proudovému a teplotnímu přetížení a mají vestavěné hlášení stavu, takže je lze rychle integrovat a vytvořit základ nejrůznějších inteligentních bezpečnostních a požárních systémů pro inteligentní budovy.