Správné navržení a provedení elektroinstalace, zajištění souladu s legislativními a normativními požadavky

Správné propojení je takové, které respektuje znění norem, funguje a je efektivní. Nechceme diktovat jak, ale můžeme poradit.

• Pojem dvou nezávislých zdrojů. Principiální rozdíl mezi "zálohováním" a "napájením elektrického zařízení sloužícího k protipožárnímu zabezpečení (takové zařízení budeme nadále označovat zkratkou EPpZ)". Funkčnost jednoho zdroje při poruše nebo výpadku druhého.
• Co je samostatné vedení od zdroje k EPpZ, možné instalování elektrických statických zdrojů, dieselagregátů a jejich propojení se stávající sítí a s el. zařízením sloužícím k protipožárnímu zabezpečení (EPpZ).
• "Central stop, total stop", vysvětlení pojmů = přesné vymezení vypínaných obvodů jednotlivými "tlačítky" včetně zahrnutí problematiky přípojných bodů.
• Propojení a ovládání elektrických zařízení, která jsou běžným el. spotřebičem i EPpZ – možné řešení, zaručující dodržení znění norem při jejich zapojení a ovládání.
• Možné správné propojení a ovládání zdrojů el. energie, které napájí běžné el. spotřebiče i EPpZ.
• Doporučené zapojení v nemocnicích, složitějších technologických provozech, …

Je zřejmé, že elektroprojektanti se poměrně často setkávají i s návrhy zdrojů sloužících k napájení EPpZ a jejich propojení, a to přesto, že nemají znalosti a zkoušky z patřičných norem. V důsledku toho pak vznikají "projekty", které neodpovídají znění norem. V následujícím článku vysvětlíme základní pojmy, nabídneme některé možnosti propojení pomocí dosavadních i pomocí nových technických prostředků. Vzhledem k otázce, kdo by měl elektrickou část projektu požární bezpečnosti staveb řešit si myslím, že bude vhodné aby to byli právě elektroprojektanti. Problematika není nijak složitá. Znalost celé normy je samozřejmě otázkou celého jejího prostudování, článek neřeší např. kabelové rozvody, zaměřuje se na tři základní principy nasazení zdrojů a jejich propojení s EPpZ, která slouží k požární bezpečnosti.

Začneme od nejzákladnějších pojmů obsažených v normách, výkladem jednotlivých statí a předložíme možná schémata propojení. Chceme ukázat, jak se mohou nasadit vhodné zdroje, vhodná EPpZ a jak je možné je propojit.

Schémata možného zapojení názorně vysvětlují základní ustanovení norem. Mohou být jednak vodítkem pro projektanty, jednak se mohou stát oporou pro hasiče při kontrole provedení jednotlivých projektů. Je zřejmé, že konkrétní propojení je vždy na projektantovi. Také není možné obsáhnout všechny případy, zejména u složitých technologických zařízení (elektrárny, nemocnice). Z vlastních zkušeností jsme ale přesvědčeni, že většinu sociálních, komerčních, bytových a výrobních provozů bude možno navrhovat levněji a zároveň bezpečněji. Možná propojení jsou předkládána jak pro dnes již využívané zdroje, tak i pro ty, se kterými přicházíme na trh.

"Zálohování" není totéž, co dva nezávislé zdroje.

Špatně: V případě poruchy 2. zdroje (UPS) není napájeno EPpZ ani z 1. zdroje!

Dva nezávislé zdroje

Nutnost použití dvou na sobě nezávislých el. zdrojů pro napájení el. protipožárních zabezpečení (EPpZ) je známý fakt. Vymezení pojmů pomocí nezávislých smyček je dáno přesně v normě.

Při použití bateriového zdroje je ale zásadní rozdíl mezi pojmem "zálohování" a dva "nezávislé zdroje". Při zálohování je stávající síť dovedena na vstup záložního zdroje. Zdroj začne při výpadku proudu plynule napájet zálohované zařízení. Pokud se záložní zdroj porouchá, potom není zálohované zařízení napájeno ani ze sítě ani ze zdroje. Pro dva nezávislé zdroje je to nepřípustné. Častou chybou v projektech je právě to, že k jednomu zdroji je sice přidán druhý, ale zdroje nejsou vzájemně nezávislé.

Problém lze řešit vnitřním elektronickým nebo vnějším mechanickým By-Passem záložního zdroje. To je prvek, který v případě poruchy záložního zdroje zajistí přepnutí na první zdroj, nejčastěji na stávající síť, a zajistí tak to, že první zdroj není závislý na funkci druhého. Podle vypracované metodiky je jednoduché zkontrolovat, zda je napájení EPpZ pomocí tohoto řešení provedeno právě tak.

Další rozdíl mezi zálohováním a dvěma nezávislými zdroji tkví v tom, že je-li vyhlášen požární poplach, pak napájení EPpZ zajišťuje stále první zdroj, např. stávající el. síť. Teprve po její poruše zahájí napájení druhý zdroj – záložní bateriový, dieselagregát, ...

Případ, že druhý zdroj slouží zároveň k napájení běžných spotřebičů i k napájení je vysvětlen v další části článku. Je-li použito více zdrojů než dva, zvyšuje to bezpečnost, principy jsou pochopitelně nadále zachovány.

Možné řešení:

V případě poruchy 2. zdroje (UPS) zajistí bypass napájení ze zdroje prvního.

Optimální řešení:

Přetížitelný záložní zdroj zároveň splňující podmínku dvou nezávislých zdrojů napájení dle ČSN 73 0804

Vedení, kterým el. zdroje napájí EPpZ musí být samostatné a nezávislé na ostatním vedení, kterými jsou napájena běžná elektrická zařízení.

Nezávislost el. instalace vedoucí od náhradního zdroje k EPpZ na rozvodech pro běžné spotřebiče a také nezávislost rozvodů pro signály EPS jsou druhým prubířským kamenem norem o požární bezpečnosti staveb. V realizaci rozvodů činí projektanti řadu ústupků a chyb, které jsou dány jednak neznalostí, jednak omezujícími parametry doposud používaných zdrojů el. energie, nejčastěji nepřetížitelných ON-LINE systémů s dvojí konverzí nebo dieselagregátů. Ale i při jejich použití lze dodržet podmínky norem.

Řešení je složitější, dražší, ale funkční. Jednotlivé hazardní stavy osvětlíme v následujícím textu.

• Prohřešek proti znění normy může být přerušení samostatného el. vedení, od výstupu el. náhradního zdroje až na vstup EPpZ, a to elektrickým nebo mechanickým prvkem (např. rozvaděčem postupného náběhu, frekvenčním měničem, … ), s výjimkou prvku přepnutí mezi prvním a druhým zdrojem. Pokud je včleněn výše zmíněný prvek do samostatného vedení, pak přepínací prvek mezi prvním a druhým zdrojem musí být až za všemi technologickými prvky, které jsou na samostatném vedení.
  Poznámka: Pokud je nutné za druhý zdroj umístit další podpůrný prvek, znamená to snížení bezpečnosti celého řetězce. Např. ON-Line UPS a za ní, pro rozběh el. motoru, umístěný frekvenční měnič, jsou zařízení relativně vysoké úrovně a složitosti. Stále je to však levnější varianta než předimenzovat UPS ON-Line. Pravděpodobnost poruchy je zde však cca 2x vyšší. Je proto lepší zvolit zdroj, který zvládá rozběhy el. motorů díky své architektuře a není samozřejmě dražší než ON-Line UPS.
• Samostatné vedení by nemělo být vedeno přes rozvaděče určené pro běžná el. zařízení. Zejména tehdy, je-li druhý zdroj určen k napájení běžných zařízení i k napájení EPpZ, je nutné dodržet zásadu samostatných vedení a rozvaděčů s jistícími prvky, případně dalšími technologickými prvky. Pro běžná zařízení zvlášť, pro EPpZ zvlášť. V opačném případě hrozí, pokud nastane porucha, nebo dojde k požáru na technologických prvcích umístěných ve společném rozvaděči bude přerušeno vedení i k EPpZ, které pak může ztratit oba zdroje napájení. Nejprve přehoří stávající síť, následně správně naběhne dieselagregát, ale napájení skončí v nefunkčním společném rozvaděči.

Možné propojení zdrojů s běžnými el. spotřebiči a EPpZ, ovládání signály EPS

Optimální řešení propojení

"Central stop a Total stop"

"Central stop"
Je soustava zařízení, elektromechanická, nebo jiná, která odpojí všechna běžná elektrická zařízení od všech zdrojů napájení, nejčastěji od stávající sítě. Odepnutí musí být provedeno tak, že první zdroj (platí pro dva zdroje) musí být nadále schopen napájet EPpZ. Nemůže se tedy jednat o odpojení celého objektu, resp. některého celého požárního úseku, včetně EPpZ, od prvního zdroje. I zde existuje výjimka. Pokud je výhodné odpojit celý objekt, nebo celý požární úsek od stávající sítě, potom je to možné, ale EPpZ pak musí mít minimálně dva další nezávislé "ostrovní" zdroje napájení. Společně s běžnými el. spotřebiči by měly být vypnuty záložní zdroje, které je napájí. Existují samozřejmě bezpečnostní výjimky, obsažené v normách, ve kterých se jedná o zálohování el. zařízení, které nejsou EPpZ, ale které by v případě výpadku proudu ohrozili životy lidí, nebo způsobily velké materiální škody.

"Total stop"
Je soustava zařízení, elektromechanická, nebo jiná, která odpojí EPpZ od všech zdrojů napájení, a zároveň vypne i samotné zdroje napájení – nejbezpečnější je vypnout všechny zdroje napájení. V případě, že je použit bateriový zdroj nebo dieselagregát, který napájí jak běžná elektrická zařízení, tak EPpZ, je možné že jej nebude možné vypnout. Potom je nutné umístit již dříve zmíněný rozvaděč pro jištění a ovládání EPpZ a jejich podpůrných technologií co nejblíže k takovému zdroji, aby el. vedení od zdroje k EPpZ bylo co nejkratší.

Upozornění: Pokud "Total STOPem" nevypnete bateriový zdroj nebo dieselagregát, ale pouze EPpZ, pak ve všech vedeních od zdroje k EPpZ zůstane nadále nebezpečné napětí. Vzhledem k množství a délkám takových vedení se jedná o zásadní bezpečnostní problém v případě hasičského zásahu.
Soustavy zařízení zajišťující odepnutí jednotlivých obvodů jsou také elektrickými zařízeními, která zajišťují požární bezpečnost stavby. Proto i jejich napájení musí být provedeno alespoň ze dvou nezávislých zdrojů.

Propojení a ovládání elektrických zařízení, která jsou běžnými el. spotřebiči i EPpZ

Zařízení jako jsou výtahy, ventilátory, atd. lze efektivně využít pro běžný provoz i jako EPpZ. Řídicí systémy takových zařízení musí zaručit ukončení běžného provozu, řádné spuštění v předepsaném režimu při příchodu aktivačního signálu EPS, a také vypnutí signálem Total STOP v případě potřeby. Je vhodné umístit ovládací prvky a přídavné technologie pro běžný provoz musí být na vedení pro běžná elektrická zařízení. Pokud by bylo některé prvky umístit na samostatné vedení vedoucí od druhého zdroje určeného pro EPpZ , pak musí být přepínací prvek, resp. By-Pass umístěn až za všemi těmito prvky a technologiemi.
Poznámka: Pro napájení ventilátorů lze dnes s úspěchem použít zdroje které řeší denní i požární režim koncepčně v rámci své architektury. Jsou schopné regulovat otáčky ventilátorů v závislosti na požadavcích denního větrání a v případě aktivace EPS automaticky přepnou mechanickým prvkem na samostatné vedení a na režim, který je předepsán pro požární odvětrání.

Propojení a ovládání zdrojů el. energie, které napájí běžné el. spotřebiče i EPpZ

Je zaběhlou praxí, že druhým zdrojem pro napájení EPpZ jsou např. dieselagregáty. Je to možné řešení, které je ale ve většině případů drahé a komplikuje instalaci samostatných vedení k EPpZ a jejich ovládání.

V zásadě je potřeba dodržet několik zásad při použití takového řešení:

• Ze zdroje musí jít dva samostatné okruhy vodičů. Jeden okruh, určený pro běžná elektrická zařízení a druhý, který napájí EPpZ.
• Tento vodič nebo více vodičů jsou zakončeny v jednom nebo více rozvaděčích, určených pouze pro jištění a ovládání EPpZ.
• Do hlavního rozvaděče pro běžná elektrická zařízení je pak přiveden signál "Central Stop", do rozvaděčů pro EPpZ je přiveden signál "TOTAL Stop".

Rozvaděče pro EPpZ mohou být umístěny libovolně v objektu, je však třeba mít stále na paměti skutečnost, že pokud signál "TOTAL Stop" nevypne i dieselagregát, zůstává nadále ve vedení nebezpečné napětí. Proto je vhodné umístit rozvaděče pro EPpZ co nejblíže ke zdroji, nejlépe do společné místnosti. Potom není nutné vypínat zdroj, pokud by to bylo složité, či nemožné, např. z bezpečnostního hlediska.

Je také možné umístit rozvaděče dále od zdroje který zůstane aktivní, ale výstup, či výstupy k EPpZ odpojit od napájení. V principu vždy tak, aby na dlouhém vedení nezůstalo nebezpečné napětí. Pokud zdroj napájení potřebuje pro svůj provoz podpůrné zdroje, bez kterých nejsou schopné samostatně fungovat, stává se dieselagregát i podpůrná UPS elektrickým zařízením zabezpečujícím požární bezpečnost staveb a platí pro takové řešení stejné podmínky, které byly osvětleny výše.

Nové možnosti v řešení projektů napájení EPpZ a v jejich zapojení

Nové technické prostředky, jako jsou např. přetížitelné zdroje dnes nabízejí efektivní řešení napájení EPpZ. Je výhodné rozdělit napájení běžných spotřebičů od EPpZ. Pomocí Online UPS, nebo v případě dlouhých dob zálohování dieselagregátem zálohovat běžná elektrická zařízení. EPpZ, která jsou vesměs poháněna el. motory pak napájet přetížitelnými zdroji, které jsou navíc navrženy pro ovládání signály EPS a splňují požadavky norem.

Hlavní úspory přetížitelných zdrojů tkví v tom, že není nutné nasazovat předimenzované a tudíž drahé zdroje. Odpadají problémy s přídavnými zařízeními (frekvenčními měniči, …). Také se nabízí decentralizované napájení, které ušetří další investice za instalaci. Může se zjednodušit řešení projektu, pokud se v něm bude vyskytovat více požárních úseků, atd.

Každý jednotlivý projekt je originál. Je na projektantovi, jak konkrétní zadání vyřeší. My se snažíme poukázat na to, že dnes lze každé zadání řešit efektivně a bezpečně.

Stačí pamatovat na tři základní ustanovení normy:

• alespoň dva nezávislé zdroje,
• nezávislé vedení od zdroje k EPpZ a na
• správné odepínání okruhů "CENTRAL STOpem a TOTAL STOPem".

Předvedli jsme některé možnosti provedení pomocí nových zdrojů napájení a upozornili na chyby, které vznikají někdy z neznalosti, někdy z toho důvodu, že dosavadní řešení nedávala přílišný prostor k úsporám a efektivním řešením. Na přednáškách rozvedeme další možnosti řešení a ukážeme že problematika není tak složitá jak si mnozí myslí. Jsme připraveni na diskuzi, jak ze strany projektantů, tak ze strany hasičů. Bude to ku prospěchu věci, neboť v řešení požární bezpečnosti staveb spolu tyto dvě oblasti velice úzce souvisí.

Michal Tipek