نقش عمر باتری در سیستم اعلام حریق

نقش عمر باتری در سیستم اعلام حریق

نقش عمر باتری در سیستم های اعلام حریق نگه داری از منبع تغذیه الکتریکی یکی از مسائل مهم در سیستم های اعلام حریق یا اعلام سرقت محسوب می شود. الزامات و استانداردها و محاسباتی برای اطمینان از اینکه باتری ها و تغذیه های الکتریکی نیاز مورد نظر ما را در زمان برآورده می سارند، مطرح است که باید بدان توجه نمود.قابلیت اطمینان و امکان جایگزینی سریع، در صورت خرابی منبع تغذیه از ویژگی های اصلی یک سیستم اعلام حریق است. خواه این سیستم ها به عنوان محافظ مجتمع های تجاری استفاده شوند یا در آپارتمان ها و ساختمان های مسکونی استفاده گردند.

این مساله یکی از دلایل اصلی ای است که چرا توان باتری از جانب مهندسان ، نصب کنندگان و مسئولان حفاظتی و ایمنی دارای مجوز (AHJ) بسیار جدی تلقی می شود. بکارگیری ظرفیت درست باتری در یک سیستم اعلام حریق بسیار مهم است .این مساله قبل از هر کاری ، با محاسبات ریاضی بررسی می شود. همچنین چگونگی و مکان نصب باتری های قابل شارژ نیز نه تنها از جنبه عملکردی بلکه از نظر مطابقت با دستور العمل ها نیز بسیار مهم بوده و می بایست مورد توجه قرار گیرد.

در NFPA72 ویرایش ۲۰۱۰ که به وسیله سازمان ملی حفاظت از حریق منتشر شده است . اطلاعات ارزشمندی در ارتباط با توان باتری ، طبق دستورالعمل های سیستم های آلارم حریق لیست UL ارائه شده است. در این مقاله همه مراجع و دستورالعمل ها از ویرایش ۲۰۱۰ این استاندارد برداشت شده است. در ابتدا اشاره ای به توان باتری از دیدگاه دستورالعمل شده و سپس به چگونگی اعمال آن در طراحی های واقعی و نصب و نگه داری آن ها پرداخته می شود.

ظرفیت باتری

در یک سیستم آلارم حریق ، به عنوان بخشی از منبع تغذیه ثانویه ، وجود باتری های قابل شارژ در سیستم های آلارم تجاری طبق دستورالعمل اجباری هستند و باتری باید قادر باشد تا در صورت قطع برق اصلی، سیستم اعلام حریق را حداقل به مدت ۲۴ ساعت روشن نگه داشته و در صورت فعال شدن سیستم اعلام حریق نیز باید توان مورد نیاز برای فعال نگه داشتن آژیر ها را به مدت ۵ دقیقه فراهم سازد. (بخش ۱۰٫۵٫۶٫۳٫۱ ) سیستم های ارتباط صوتی آلارم اضطراری در قسمت ۱۰٫۵٫۶٫۳٫۱ مطرح شده اند : ” منبع تغذیه ثانویه برای سرویس ارتباطات آلارم صوتی اضطراری حریق داخل ساختمان ، باید توانایی روشن نگه داشتن سیستم در حالت عادی برای حداقل ۲۴ ساعت را داشته و در صورت بروز حریق یا وضعیت اضطراری که حداکثر توان مصرف می شود، باید توانایی ارائه توان مورد نیاز به مدت ۱۵ دقیقه ای را نیز دارا باشد . ” در ساختمان های مسکونی الزامی است که مطابق دستورالعمل، باتری سیستم آلارم حریق توان فعال نگه داشتن سیستم برای دوره ۲۴ ساعته و در حالت فعال شدن برای مدت ۴ دقیقه را فراهم سازد.(قسمت ۲۹٫۶٫۴) همانطور که شما ممکن است انتظار داشته باشید، خرابی در هر یک از منابع تغذیه اصلی(برق عمومی ساختمان) یا تغذیه ثانویه (باتری های قابل شارژ) باید تا حداکثر ۲۰۰ ثانیه قابل آشکارسازی بوده و سیگنال مربوطه را جهت هشدار در محل های مهم فعال نگه دارد.(بخش ۱۰٫۱۲٫۱ از NFPA72 ) برای اطلاعات بیشتر درباره سیگنال های اعلام خرابی، به بخش ۱۰٫۱۲ از NFPA 72 مراجعه نمایید.

مفاهیم مربوط به قابلیت شارژ مجدد

یکی از اساسی ترین مفاهیم مرتبط با باتری های قابل شارژ ، ظرفیت آن می باشد که با آمپر –ساعت یا AH سنجیده می شود. ثبت میزان آمپر-ساعت روی همه باتری های قابل شارژ الزامی است و این موضوعی است که به هیچ وجه قابل چشم پوشی نیست. به عنوان یک قانون کلی،هر چه نرخ AH بالاتر رود، باتری بزرگتر شده و جایگاه مورد نیاز برای نگه داری آن نیز باید بزرگتر گردد. به علاوه ، هر چه نرخ AH بالاتر باشد، باتری مدت زمان بیشتری را تحت بار سپری خواهد کرد. میزان AH همانطور که روی باتری دیده می شود و شما انتظار عملکرد نرمال را دارید،گفته می شود. برای مثال ، یک باتری ۷٫۵ AH و ۱۲ولت در ظرفیت کامل ، ۷٫۵ ساعت عملکرد تحت بار یک آمپر را فراهم می سازد. اگر بار ۰٫۵ آمپر شود ، باید انتظار ۱۵ ساعت کار جایگزین با شارژ کامل را از آن داشت.محاسبات جریان بار و در نتیجه ظرفیت باتری،رابطه نسبتا مستقیمی با یکدیگر دارند. بدین منظور می بایست سازنده پنل آلارم ، برنامه محاسباتی ( معمولا یک فایل Excel ) که همه محاسبات ضروری توسط AHJ در آن درج شده ، ارائه گردد.در غیر این صورت ، اگر هیچ برنامه از قبل تهیه شده ای موجود نبود، بایستی به طور دستی آن ها را محاسبه نمود. به طور خلاصه ، باید توان مصرفی مورد نیاز برای وضعیت استندبای و فعال سیستم را محاسبه نموده و ضمن جمع آن ها با یکدیگر ، معیار ۲۰ درصد امنیت را به آن اضافه کرد. فرمول ها و محاسبات آغازین ، برای شروع کار به شرح زیر می باشند :

فرمول اصلی برای محاسبه ظرفیت باتری

ظرفیت (AH)= زمان (ساعت یا H ) * جریان ( آمپر)

محاسبه ظرفیت کلی باتری

 گام۱: ظرفیت Standby (AH)=جریان(آمپر) * H 0.083 (زمانStandby )

گام۲: ظرفیت آلارم (AH) = جریان (آمپر) * زمان آلارم (ساعت)

گام۳: ظرفیت ناخالص(AH) = ظرفیت Standby + ظرفیت آلارم گام

۴: ظرفیت کل = ۲/۱ (۲۰ درصد ظرفیت اضافه یا سربار ) * ظرفیت ناخالص (AH)

سنجیدن ظرفیت Standby

اکنون باید بررسی ها دقیق تر و برخی از مجهولات در محاسبات مشخص گردد. این کار با لیست نمودن همه بارهایی که در طول فرآیند Standby به توان باتری اعمال می شود، آغاز می شود. مطمئن شوید که جریان ، شامل جریان کشیده شده به وسیله برد اصلی در کنترل پنل حریق و همچنین رله ها ، ماژول های داخلی،آشکارسازهای دود ، ماژول های ورودی قابل آدرس دهی، فرستنده ارتباطات آلارم دیجیتالی یا ماژول های دیگر و هر دستگاه دیگر باشد. به علاوه، همه جریان های باری را که در طول آلارم مورد استفاده قرار خواهند گرفت، لیست نمایید.مطمئن شوید که آنها را بطور جداگانه ای لیست کرده اید. به عنوان مثال، فرض کنید جریان Standby ، ۵/۰آمپر و جریان آلارم ۱۲ آمپر می باشد.

ابتدا ظرفیت Standby را محاسبه نمایید:

۲۴ H * 0.5 A = 12A 

سپس،ظرفیت آلارم را محاسبه نمایید: 

۰٫۰۸۳ H (5Min) *12A = 0.996 AH 

سپس،مچموع ظرفیت نا خالص : 

۱۲AH + 0.9961 AH = 12.996 AH 

و بالاخره ظرفیت نهایی برای فضای مورد نظر : 

 ۱۲٫۹۹۶AH * 1/2(+20%) = 15/5952 AH 

نصب کنندگان اعلب دو باتری ۱۸ AH 12 ،VDS را به صورت سری استفاده می کنند. نه تنها انجام این کار تضمین می کند که باتری های استفاده شده در کنترل پنل آلارم حریق از حداقل ملزومات با معیار امنیتی ۲۰ درصد اضافی برخوردار هستند، بلکه افت ولتاژ باتری ها، ناشی از مرور زمان را نیز جبران می کند.اگر چه بین سازنده های مختلف این موضوع متفاوت است ، ولی به عنوان یک قانون کلی ، ظرفیت باتری بعد از حدود ۳ سال عملکرد به نیمه عمر خود می رسد که در اینجا ، داشتن فضای اضافی در این مورد بسیار مناسب است.

ملاحظات در مورد ملزومات و دستورالعمل ها 
دستورالعمل الکتریسیته ملی (NEC) در واقع ترکیبی از NFPA 70 و NFPA 72 است که چگونگی و مکانی که باتری نصب می شود را مشخص می کند. برای مثال، مقاله NEC 480 ، ویرایش ۲۰۰۵ ، اطلاعات مفیدی درباره به آماده به کار بردن باتری ارائه می دهد. این استاندارد الزام می کند،اطمینان حاصل نمایید که باتری هایی که نصب نموده اید، به خوبی از آسیب فیزیکیمصون می باشند. البته، ما این کار را با قرار دادن آن ها در رک انجام می دهیم. سپس آن را در جایی قرار می دهیم که در تماس با دیگر منابع بالقوه برای آسیب رسانی نباشند. هنگامی که باتری ها روی رک ها نصب می شوند، بدنه آن می بایست مطابق با NEC ، با مواد رنگی محافظت شود تا خوردگی ناشی از بخار الکترولیت باتری ها را به تعویق بیاندازد. اگر مکان استقرار باتری ها ، مجاور پنل حریق نباشد، مکان دقیق آن ها باید روی درب پنل یادداشت شده باشد.همچنین باید محل اتصال باز باتری محافظت گردد. در نتیجه آنها با جعبه های فلزی یا دیگر اتصالات باتری تماس نخواهند داشت . هر باتری باید به وسیله تاریخ نصب آن علامت گذاری شود. همچنین سال ساخت باتری روی آن باید درج شده باشد.

ملاحظات ویژه ذخیره سازی 

تهویه گازهای خروجی از باتری ، یک مسئله اساسی است که باید مد نظر قرار گیرد. همچنین سازنده پنل اعلام حریق باید نسبت به این امر حساس باشد . به علت فرآیندهای شیمیایی که در طول شارژ دوباره باتری ها رخ می دهد ، گازهایی از باتری متصاعد می شوند که قابل اشتعال هستند . بنابرین وجود تهویه مناسب به منظور اجتناب از انفجار بالقوه ، باید در نظر گرفته شود. 

از آن جایی که این گونه باتری ها اغلب در یک جعبه فلزی قرار دارند، در بعضی موارد،گرما می تواند مشکل ساز باشد . این امر به ویژه وقتی اهمیت بیشتری می یابد که جعبه فلزی در یک محیط با درجه حرارت نسبتا بالا قرار داده شود. بدین منظور می بایست جعبه باتری در مکان مناسب منبع باتری ها شود. اگر سیستم در طول عمر خود ، درجه حرارت های بالا یا پایین را تجربه می کند،بهتر است جعبه باتری در مکانی دور از کنترل پنل نصب شود. برای اطلاعات بیشتر درباره محاسبات و نصب باتری ، به دستورالعمل های سازندگان آنها مراجعه شود. همچنین توصیه می شود، مراجع دستورالعمل و اطلاعات دیگر را از فصل NFPA 72 10 و مقاله ۴۸۰ از NFPA 70 ویرایش ۲۰۰۵ بدست آورد.