Oświetlenie awaryjne - Szkoła Główna Służby Pożarniczej

Oświetlenie awaryjne - Szkoła Główna Służby Pożarniczej

Szkoła Główna Służby Pożarniczej
Katedra Techniki Pożarniczej
Zakład Elektroenergetyki
Ćwiczenie:
Badanie układów zasilania oświetlenia
awaryjnego
Opracował:
mł. bryg. dr inż. Ryszard Chybowski
mł. bryg. dr inż. Piotr Kustra
Warszawa 2011
2
Badanie układów zasilania oświetlenia awaryjnego
Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z rodzajami oświetlenia awaryjnego,
rodzajami opraw oświetlenia awaryjnego, rodzajami zasilania w energię elektryczną tych
opraw oraz wymaganiami stawianymi oprawom i zasilaniu ich w energię elektryczną.
Rozwój elektroenergetyki umożliwił całkowite przejście oświetlenia sztucznego
z innych rodzajów np. łuczywo, lampa naftowa, lampa gazowa itp. na oświetlenie
elektryczne. Oświetlenie towarzyszące człowiekowi można podzielić na podstawowe
związane z jego działalnością wytwórczą i odpoczynkiem oraz awaryjne przewidziane do
stosowania podczas zaniku zasilania oświetlenia podstawowego. W związku z powyższym
oprawy oświetlenia awaryjnego są zasilane ze źródła niezależnego od źródła zasilania
oświetlenia podstawowego. Oświetlenie awaryjne jest ogólnym określeniem kilku
specyficznych odmian oświetlenia pokazanych na rys.1.
Rys. 1. Odmiany oświetlenia awaryjnego według [1].
Zgodnie normą [1] oświetlenie awaryjne dzieli się na oświetlenia:
• ewakuacyjne, umożliwiające identyfikację i wykorzystanie drogi ewakuacyjnej,
• bezpieczeństwa, zapewniające bezpieczeństwo osobom zatrudnionym
niebezpiecznych stanowiskach pracy,
na
Oświetlenie awaryjne jest to rodzaj oświetlenia, które uruchamia się we właściwym
czasie w przypadku zaniku oświetlenia podstawowego Dzieli się je na dwie grupy jak
wspomniano powyżej na oświetlenia ewakuacyjne i zapasowe.
Oświetlenie drogi ewakuacyjnej jest oświetleniem niezbędnym do oświetlenia dróg
ewakuacyjnych w określonym czasie przy minimalnym natężeniu światła, tak, aby umożliwić
bezpieczne opuszczenie zagrożonych pomieszczeń lub obiektu, oraz łatwe zlokalizowanie
i użycie sprzętu pożarowego i sprzętu bezpieczeństwa. Oświetlenie znaków ewakuacyjnych
najczęściej stosuje się do oświetlenia i oznaczenia wyjść ewakuacyjnych i wskazania na nie.
Według przepisów w każdym miejscu drogi ewakuacyjnej musi być widoczny, co najmniej
jeden oświetlony znak ewakuacyjny, a jeśli to wystarczy muszą być, co najmniej oznaczone
wejścia i wyjścia ewakuacyjne. Tego rodzaju oświetlenie ma za zadanie podświetlenie
znaków ewakuacyjnych w celu lepszej ich widoczności i ewentualnie może służyć do
minimalnego oświetlenia dróg ewakuacyjnych.
3
Oświetlenie strefy otwartej jest to awaryjne oświetlenie ewakuacyjne stosowane w celu
umożliwiające właściwe zakończenie działań w sposób bezpieczny osobom działającym oraz
uniknięcia paniki oraz umożliwienia dotarcia do miejsca, z którego droga ewakuacyjna może
być rozpoznana. Celem oświetlenia strefy otwartej (zapobiegającego panice) jest zmniejszenie
prawdopodobieństwa paniki i umożliwienie bezpiecznego ruchu ludzi w kierunku dróg
ewakuacyjnych przez zapewnienie warunków widoczności umożliwiających dotarcie do
miejsc, z których drogi ewakuacyjne mogą być rozpoznane. Zaleca się, aby drogi
ewakuacyjne lub strefy otwarte były oświetlone w wyniku padania światła bezpośredniego na
płaszczyznę roboczą jak również zaleca się oświetlenie przeszkód występujących na wysokości
do 2m powyżej tej płaszczyzny.
Oświetlenie strefy wysokiego ryzyka jest to awaryjne oświetlenie ewakuacyjne stosowane dla
bezpieczeństwa osób biorących udział w potencjalnie niebezpiecznym procesie lub
znajdujących się w potencjalnie niebezpiecznej sytuacji, osobom przebywającym w tej strefie.
Oświetlenie drogi ewakuacyjnej –wymagania
W przypadku dróg ewakuacyjnych o szerokości do 2m średnie natężenie oświetlenia na
podłodze wzdłuż środkowej linii drogi ewakuacyjnej powinno być nie mniejsze niż 1lx a na
centralnym pasie drogi obejmującym nie mniej niż połowę szerokości drogi natężenie
oświetlenia powinno stanowić, co najmniej 50%podanej wartości.
Z powodu obniżenia sprawności źródeł światła w okresie eksploatacji , zabrudzenia opraw
i innych czynników zewnętrznych najlepiej jest projektować natężenie oświetlenia na
poziomie minimum 1,25 lx przyjmując że na drodze ewakuacyjnej nie ma światła odbitego od
podłóg, ścian i sufitów. Nie należy, zatem stosować do potrzeb oświetlenia ewakuacyjnego
światła odbitego a jedynie bezpośrednie oświetlenie powierzchni drogi ewakuacyjnej. Przy
doborze opraw oświetleniowych należy brać również pod uwagę wysokość ich montażu nad
poziomem drogi ewakuacyjnej oraz sprawność (wartość skuteczności świetlnej lampy)
w pracy bateryjnej.
Rys. 2. Przykład rozwiązania oświetlenia drogi ewakuacyjnej. Szersze drogi
ewakuacyjne mogą być traktowane, jako kilka dróg o szerokości 2m lub mogą mieć
oświetlenie jak w strefach otwartych (zapobiegających panice).
4
Stosunek maksymalnego natężenia oświetlenia do minimalnego natężenia oświetlenia
wzdłuż centralnej linii drogi ewakuacyjnej nie powinien być większy niż 40:1. Stosunek min
do max natężenia oświetlenia definiuje równomierność oświetlenia drogi ewakuacyjnej.
Tabela 1 Zależność dopuszczalnej maksymalnej światłości oświetlenia ewakuacyjnego
od wysokości umieszczenia lamp oraz rodzaju oświetlenia awaryjnego.
Wysokość h umieszczenia opraw
nad poziomem podłogi
[m]
h<2,5
2,5 ≤ h<3,0
3,0 ≤h<3,5
3,5 ≤ h<4,0
4,0≤h<4,5
h≥4,5
Maksymalna światłość Imax przy
oświetleniu dróg ewakuacyjnych i
stref otwartych(zapobiegających
panice) [Cd]
500
900
1600
2500
3500
5000
Maksymalna światłość Imax przy
oświetleniu stref wysokiego ryzyka
[Cd]
1000
1800
3200
5000
7000
10000
Minimalny czas pracy oświetlenia ewakuacyjnego (pozwalający bezpiecznie opuścić
zagrożoną strefę) podczas ewakuacji powinien wynosić 2 godziny
Na drodze ewakuacyjnej 50% wymaganego natężenia światła powinno być osiągnięte
w czasie nie dłuższym niż 5sekund a pełny poziom natężenia światła w czasie nie dłuższym
niż jedna minuta.
Oświetlenie strefy otwartej (zapobiegające panice)
Celem oświetlenia strefy otwartej jest zmniejszenie prawdopodobieństwa powstania paniki
i umożliwienie bezpiecznego ruchu osób w kierunku dróg ewakuacyjnych poprzez stworzenie
odpowiednich warunków widoczności pozwalających na odnalezienie kierunku ewakuacji.
Oświetlenie to jest stosowane w strefach o nieokreślonych drogach ewakuacyjnych w halach
lub obiektach o powierzchniach podłogi większej niż 60m2 lub mniejszych pomieszczeniach,
jeżeli istnieje dodatkowe zagrożenie wywołane obecnością dużej liczby osób.
Natężenie oświetlenia nie powinno być mniejsze niż 0,5lx na poziomie podłogi na
niezabudowanym polu czynnym strefy otwartej, z wyjątkiem wyodrębnionego przez
wyłączenie z tej strefy obwodowego pasa o szerokości 0,5m.
Rys.3 Przykład awaryjnego oświetlenia strefy otwartej.
Pozostałe wymaga gania stawiane oświetleniu strefy otwartej są analogiczne jak w
przypadku oświetlenia drogi ewakuacyjnej.
5
Oświetlenie strefy wysokiego ryzyka.
Celem oświetlenia awaryjnego strefy wysokiego ryzyka jest zapewnienie bezpieczeństwa
ludziom zaangażowanym w potencjalnie niebezpieczny proces lub sytuację i umożliwienie im
właściwego zakończenia procedur ze względu na bezpieczeństwo innych osób
przebywających w nieruchomości.
W sytuacjach wysokiego ryzyka awaryjne natężenie oświetlenia na płaszczyźnie odniesienia
nie powinno być mniejsze niż 10% eksploatacyjnego natężenia oświetlenia wymaganego dla
danych czynności. Jednak natężenie to nie powinno być mniejsze niż 15 lx. Należy również
wyeliminować efekt stroboskopowy.
Równomierność natężenia oświetlenia w strefie wysokiego ryzyka nie powinna być mniejsza
niż 0,1.
Awaryjne oświetlenie strefy wysokiego ryzyka powinno zapewniać pełne wymagane
natężenie światła w sposób ciągły lub w ciągu 0,5s. w zależności od występującego
potencjalnego zagrożenia wynikłego z niedokończenia przebiegu procesu lub czynności
technologicznych.
Rozmieszczenie opraw (źródeł światła) oświetlenia awaryjnego.
W celu zapewnienia właściwej widzialności umożliwiającej ewakuację wymaga się,
aby były oświetlone strefy określonej przestrzeni. Z wymagania tego wynika, że wskazane
jest umieszczenie źródeł światła, co najmniej 2m nad podłogą.
W celu zapewnienia odpowiedniego natężenia oświetlenia, źródła światła oświetlenia
ewakuacyjnego zgodnie z PN-EN 60598-2-22:2004/AC, powinny być usytuowane w pobliżu
każdych drzwi wyjściowych. Oświetlenie to powinno również znaleźć się w takich miejscach,
w których może wystąpić zagrożenie dla osób ewakuowanych, ma ono na celu uprzedzenie
tych ludzi o potencjalnym niebezpieczeństwie.
Źródła światła powinny być umieszczane:
przy każdych drzwiach wyjściowych przeznaczonych do wyjścia ewakuacyjnego,
w pobliżu schodów, tak, aby każdy stopień był oświetlony bezpośrednio,
w pobliżu każdej zmiany poziomu,
obowiązkowo przy wyjściach ewakuacyjnych i znakach bezpieczeństwa,
przy każdej zmianie kierunku,
przy każdym skrzyżowaniu korytarzy,
na zewnątrz i w pobliżu każdego wyjścia końcowego,
w pobliżu każdego punktu pierwszej pomocy,
w pobliżu każdego urządzenia przeciwpożarowego i przycisku alarmowego.
Klasyfikacja opraw oświetleniowych (źródeł światła oświetlenia awaryjnego)
Oświetlenie awaryjne jest przewidziane do stosowania podczas zaniku zasilania
oświetlenia podstawowego i z tego powodu oprawy do oświetlenia awaryjnego są zasilane
również ze źródła niezależnego, jakim są akumulatory.
Lampy oświetlenia awaryjnego powinny być klasyfikowane zgodnie z działem 2
normy IEC 60598-1 z takim wyjątkiem, że całe oświetlenie awaryjne powinno być
klasyfikowane, jako odpowiednie do bezpośredniego montażu na powierzchniach normalnie
palnych (oznakowane symbolem F).
Oprawy oświetleniowe powinny być czytelnie oznakowane znamionowym napięciem
lub zakresem(-ami) znamionowego napięcia zasilania.
6
Oprawy oświetleniowe powinny być czytelnie oznakowane niezbędnymi informacjami
o właściwej lampie zamiennej w miejscu widocznym podczas wymiany lampy.
Tam gdzie to uzasadnione w oznakowaniu lub instrukcji dołączonej do oprawy
oświetleniowej powinien być podany zakres temperatury otoczenia.
Oprawy awaryjne z własnym zasilaniem powinny być czytelnie oznakowane
informacjami niezbędnymi do prawidłowej wymiany akumulatora, łącznie z typem i napięcie
znamionowym akumulatora.
Oprawy awaryjne zespolone powinny być oznakowane szczegółowymi informacjami
dotyczącymi właściwych lamp zamiennych oświetlenia podstawowego i awaryjnego. Jeżeli
lampy oświetlenia podstawowego i awaryjnego różnią się to ich typ powinien być łatwo
identyfikowalny. Oprawki lamp oświetlenia awaryjnego w oprawach zespolonych powinny
być wyróżnione zielona kropką o średnicy, co najmniej 5mm, widoczną podczas wymiany
lampy.
W instrukcji dołączonej do oprawy oświetleniowej producent powinien podać
szczegółowe informacje o urządzeniach testujących umieszczonych w oprawie lub stosowne
instrukcje, jeżeli urządzenia testujące są dostarczane oddzielnie. Instrukcje powinny zawierać
szczegóły procedur testujących.
Instrukcja powinna zawierać szczegółowe informacje o przekrojach przewodów
łączeniowych, które mogą być użyte miedz oprawą awaryjną z własnym zasilaniem,
sprzężoną i połączoną z nią oprawą awaryjną peryferyjną. Powinna być określona
maksymalna długość przewodów ograniczająca spadek napięcia do 3%.
Instrukcja powinna zawierać informację o znamionowym strumieniu światła w
awaryjnym trybie pracy lampy.
Procedura przygotowania oprawy oświetleniowej do pracy powinna być umieszczona
w instrukcjach producenta
Producent powinien udostępnić dane fotometryczne dostarczanej lampy.
Budowa
•
•
•
•
•
W oprawach awaryjnych świetlówki użyte, jako źródło światła powinny zaświecić się w
trybie awaryjnym bez pomocy zapłonników tlących zgodnie z IEC 60155. Oświetlenie
awaryjne nie powinno być realizowane z wykorzystaniem świetlówek z wbudowanym
zapłonnikiem tlącym.
Urządzenia sterujące pracą lamp awaryjnych i moduły sterujące wbudowane w oprawy
lamp powinny być zgodne z normami IEC 60928, IEC 61046.
Awaria którejkolwiek lampy oświetlenia awaryjnego przyłączonej do obwodu nie
powinna oddziaływać na inne lampy znajdujące się w tym samym obwodzie
elektrycznym. Wymaganie to może być spełnione poprzez zastosowanie zabezpieczeń
bezpiecznikowych, przekaźnikowych (blokady), lub innych technicznych rozwiązań
ochronnych zastosowanych w każdej lampie.
W oprawach oświetlenia awaryjnego zespolonych zasilanych centralnie, separacja
elektryczna pomiędzy zasilaniem podstawowym i awaryjnym powinna być zapewniona
przez izolację podwójną, wzmocnioną, ekran uziemiający lub inne rozwiązanie
techniczne.
Oprawy oświetlenia awaryjnego z własnym zasilaniem powinny mieć wbudowane w nie
układy do ładowania akumulatora z zasilania podstawowego i wskaźnik widoczny
podczas normalnej eksploatacji np. sygnalizator który pokazuje następujące stany pracy
układu:
7
a) akumulator jest ładowany
b) istnieje ciągłość obwodu poprzez wolframowe żarniki lamp oświetlenia awaryjnego,
gdy jest to uzasadnione.
Sposoby zasilania w energię elektryczną lamp oświetlenia awaryjnego różnią się pewnością
działania oraz czasem, jaki musi upłynąć od chwili awarii zasilania podstawowego do chwili
załączenia źródła rezerwowego. Bardzo wysoką niezawodnością zasilania charakteryzują się
systemy wykorzystujące oprawy oświetlenia awaryjnego zasilane indywidualnie (rys.4).
Układ zasilania w tym przypadku działa w sposób następujący; akumulator
rezerwowego źródła zasilania ładowany jest z sieci w sposób ciągły. Kiedy osiągnie
nominalną pojemność elektryczną proces ładowania ustaje. Stan naładowania monitorowany
jest nieprzerwanie przez układ kontrolno-sterujący lampy. Przetwornica napięcia ma za
zadanie dopasować napięcie rezerwowego źródła prądu do wartości wymaganej przez lampę
oświetlenia awaryjnego.
Rys. 4. Zasilanie oświetlenia awaryjnego z indywidualnych akumulatorów
1. świetlówka, 2. prostownik, 3. przetwornica napięcia, 4. akumulator,
automatyczny przełącznik, 6. żarówka
5.
Przy większych mocach zainstalowanych należy stosować układy oświetlenia
awaryjnego zasilane z zespołu prądotwórczego (rys.5)
Taka sytuacja ma miejsce, gdy zapotrzebowanie na energie elektryczną do zasilania
obwodów systemów bezpieczeństwa pożarowego wynosi kilkaset kilowatów
SIEĆ ENERGETYCZNA
RG (Rozdzielnia Główna)
Główny Punkt Zasilania
G
SZR
Generator
prądotwórczy
RNR (Rozdzielnia Napięcia Rezerwowego)
UPS
VFI
RNG (Rozdzielnia Napięcia Gwarantowanego)
Odbiory
I kategorii zasilania
Odbiory
II kategorii zasilania
Odbiory
I kategorii zasilania
(rezerwowane przez generator i UPS)
(rezerwowane przez generator)
(nierezerwowane)
8
Rys. 4. Przykład rozwiązania zasilania w energią elektryczną w zależności od kategorii
odbiorów.
Odbiory III kategorii zasilania są to odbiory niewymagające specjalnych warunków, nie
maja znaczenia w strategicznym funkcjonowaniu obiektu. Odbiory kat. III pozostają bez
zasilania do chwili powrotu napięcia sieci energetycznej. Do tej kategorii można zaliczyć:
Oświetlenie ogólne,
Ogrzewanie,
Wentylacja podstawowa (bytowa),
Odbiory II kategorii zasilania-są to odbiory, dla których chwilowy zanik napięcia nie
stanowi zagrożenia a muszą posiadać rezerwę zasilania ze względu na strategiczne
funkcjonowanie obiektu. Od źródła rezerwy energii (generatora) wymagana jest bardzo duża
niezawodność i gotowość do pojęcia natychmiastowej pracy po zaniku napięcia z sieci
energetycznej oraz zdolność do długotrwałego podtrzymywania zasilania. Czas podtrzymania
pracy tych odbiorów zależy od pojemności zbiorników paliwa i może być praktycznie
nieograniczony. Czas przerwy wynosi od kilku do kilkunastu sekund. Odbiory tej kategorii są
niewrażliwe na zaniki napięcia zasilającego, szumy, zmiany częstotliwości, wahania wartości
skutecznej, dobrze znoszą odkształcenia napięcia. Do tej kategorii odbiorów można zaliczyć:
Oświetlenie awaryjne,
Urządzenia i instalacje bezpieczeństwa przeciwpożarowego,
Wentylację awaryjną,
Windy, itp.
Klasyfikacja opraw oświetleniowych
Oprawy do oświetlenia awaryjnego ze względu na ich konstrukcję powinny być
klasyfikowane i oznakowane w następujący sposób.
Oznaczenie typu, trybu pracy, wbudowanych urządzeń i znamionowego czasu pracy oprawy
oświetleniowej powinno być przymocowane lub naniesione na oprawie w widocznym
miejscu. Oznaczenie składa się z prostokąta podzielonego na trzy lub cztery segmenty
zawierające jedną pozycję lub więcej. Stosownie do konstrukcji pozycja uzyska literę lub
cyfrę, lub punkt, jeżeli żadnego wskazania nie podano. Postać oznaczenia opraw jest
następująca:
∗
∗∗
∗∗∗
∗∗∗∗
Segmenty i pozycje wypełnione są literami i cyframi wskazującymi rodzaj konstrukcji.
a) Pierwszy segment zawiera jedną pozycję: TYP
X z własnym zasilaniem
Z zasilanie centralne
b) Drugi segment zawiera jedną pozycję: TRYB PRACY
0 zasilanie nieciągłe
1 zasilanie ciągłe
2 zespolona zasilanie nieciągłe
3 zespolona zasilanie ciągle
4 złożona zasilanie nieciągłe
5 złożona zasilanie ciągle
6 peryferyjna
c) trzeci segment zawiera cztery pozycje: URZĄDZENIA. Wypełniany stosownie do
instalacji.
9
A. zawiera urządzenie testujące
B. zawiera zdalny tryb spoczynkowy
C. zawiera tryb blokady
D. oprawa do stref wysokiego ryzyka
d). Czwarty segment zawiera trzy pozycje: stosuje się do opraw z własnym zasilaniem aby
uzyskać minimalny czas trwania trybu awaryjnego wyrażony w minutach
∗ 10 aby wskazać
10 min. czas trwania
∗ 60
1h czas trwania
120
2h czas trwania
180
3h czas trwania
Poniżej podano dwa przykłady znakowania z objaśnieniami:
X
1
∗ B∗ D
∗ 60
Znaczenie: oprawa z własnym zasilaniem, zasilanie ciągłe, zawierająca zdalny tryb
spoczynkowy ,przeznaczona do strefy wysokiego ryzyka o 60-cio minutowym czasie trwania
trybu awaryjnego.
Z
1
Znaczenie: oprawa zasilana centralnie o zasilaniu ciągłym
∗∗∗∗
Opracowanie wyników pomiarów
a) obliczyć wartości średnie otrzymanych wyników.
b) sklasyfikować oprawę oświetlenia awaryjnego będącej na wyposażenia stanowiska
laboratoryjnego.
dyskusję
otrzymanych
wyników
oraz
podać
wnioski
c) przeprowadzić
z przeprowadzonych pomiarów.
Pytania
1. Wymień i pokrótce opisz rodzaje oświetlenia awaryjnego.
2. Opisz, jakie wymagania musi spełniać oświetlenie dróg ewakuacyjnych.
3. Opisz, jakie wymagania musi spełniać oświetlenie awaryjne strefy otwartej
4. Scharakteryzuj strefę wysokiego ryzyka i opisz wymagania stawiane oświetleniu
awaryjnemu tej strefy.
5. Podaj i pokrótce opisz rodzaje opraw oświetlenia awaryjnego.
6. Podaj przykład klasyfikacji opraw oświetlenia awaryjnego.
7. Podaj, jakie dopuszczalne są czasy przełączenia zasilania z podstawowego na
awaryjne i z czym są one związane.
Podczas zajęć laboratoryjnych studenci będą wyznaczali czasy przełączania oprawy
oświetlenia awaryjnego z podstawowego zasilania na zasilanie awaryjne (akumulatorowe),
należy wykonać serię, co najmniej 10-ciu pomiarów.
Wyznaczane będzie minimalne napięcie przełączenia zasilania z podstawowego na
awaryjne oraz minimalne napięcie powrotu zasilania z awaryjnego na podstawowe (sieciowe).
Studenci będą mieli za zadanie opisanie oprawy oświetlenia awaryjnego znajdującej
się na wyposażeniu laboratorium.
Literatura
1. PN-EN 1838: 2005 Zastosowanie oświetlenia. Świetlenie awaryjne
2. PN-EN 60598-2-22:2004/AC 2006 Oprawy oświetleniowe. Część 2-22 - Wymagania
szczegółowe - Oprawy oświetleniowe do oświetlenia awaryjnego.
3. PN-EN 50171: 2007(U) Centralne układy zasilania.
4. Wytyczne projektowania oświetlenia awaryjnego. SITP WP-01:2006