Firma ALUCO SYSTEM w okresie od 012.06.2020 do 30.09.2021 realizowała projekt pod nazwą: „Autonomiczny system grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła” dofinansowanego z Funduszy Europejskich w ramach działania 1.2 RPO WŚ 201402020.
System oddymiania składa się z kilku urządzeń, wzajemnie ze sobą współpracujących, które w momencie powstania pożaru umożliwiają automatyczne lub ręczne otwarcie klap oddymiających.
Głównym urządzeniem elektrycznego systemu oddymiania jest centralka sterująca zasilana napięciem 24V/DC, do której (w momencie powstania pożaru) wysyłany jest impuls elektryczny. Impuls docierający do centralki wysyłany jest automatycznie z czujek dymowych lub innych detektorów. Impuls może być ponadto wysłany ręcznie, poprzez wciśniecie przycisku w alarmowego oddymiania lub zdalnie z urządzeń mobilnych lub pilota zdalnego sterowania. Zadziałanie centralki powoduje wysłanie impulsu do zaworów ciśnieniowych. Rezultatem wyzwolonej w ten sposób energii pneumatycznej jest uruchomienie siłowników i otwarcie klap oddymiających.
Energia niezbędna do sterowania oraz monitorowania jest uzyskiwana z ogniw fotowoltaicznych, zintegrowanych w górnej części klap dymowych. Uzyskiwana w ten sposób energia jest magazynowana w akumulatorach. Dzięki temu przy małym prądzie ładowania, generowanym z ogniw fotowoltaicznych, można zgromadzić dużą ilość energii, tak aby urządzenie mogło działać również nocą. Wysoki prąd rozładowania niezbędny dla małego momentu podczas pracy napędu nie stanowi problemu dla obciążenia akumulatorów.
Do zasilania systemu został wykorzystywany zespół elastycznych paneli fotowoltaicznych w ilości 2 sztuk połączonych szeregowo, zbudowanych z wysoko wydajnych monokrystalicznych ogniw, w których wykorzystany jest materiał ETFE (etyleno-tetrafluoroetylen) zapewniający większą absorpcję światła słonecznego, dzięki ograniczeniu odblasku. Dla optymalnej pracy systemu panel powinien zapewniać moc szczytową przynajmniej 100W i napięcie w zakresie 26–44V, które po ustabilizowaniu przez regulator napięcia powinno zapewnić prąd o napięciu 24V DC powszechnie stosowane do sterowania otwieraniem skrzydeł klapy dymowej. W systemie mogą być użyte elektryczne lub pneumatyczne napędy (mechanizmy) otwierania klap dymowych w zależności od wymagań i specyfiki budynkowej.
Autonomiczny system grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła – panele fotowoltaiczne
© Aluco System
Przy sterowaniu pneumatycznym elementem napędowym mechanizmu otwierającego klapę dymową jest siłownik pneumatyczny, a energię do otwarcia klapy zapewniają naboje gazowe zawierające sprężony CO₂. Urządzeniem sterującym, wyzwalającymi sprężony gaz, są termowyzwalacze z modułem elektrycznym uruchamiane sygnałem elektrycznym 24V zainicjowanym przez centralkę.
Możliwe jest również sterowanie mechaniczne, gdzie elementem napędowym są sprężyny gazowe uruchamiane zatrzaskami wyposażanymi w moduły elektryczny lub pneumatyczny do zdalnego wyzwalania za pomocą sygnału elektrycznego 24V.
W celu zapewnienia niezbędnej energii do sterowania mechanizmami oraz zasilania centralki i pozostałych urządzeń peryferyjnych zostanie zastosowany zespół dwóch bezobsługowych akumulatorów żelowych (40Ah) przystosowanych do cyklicznego ładowania i rozładowania w systemie z panelami fotowoltaicznymi z wykorzystaniem regulatora ładowania w technologii MPPT (Maximum Power Point Tracking). Regulatory tego typu stale sprawdzają napięcie na panelu słonecznym oraz jego prąd i wybierają najlepszy punkt mocy. Dzięki takiemu rozwiązaniu system pracuje nawet do 30% sprawniej w złych warunkach oświetleniowych takich ja wczesny poranek lub późne popołudnie, a także w miejscu zacienionym w stosunku do standardowych regulatorów. Regulator z systemem MPPT nie sprowadza napięcia panelu słonecznego do napięcia ładowania akumulatora, przez co oferuje zdecydowanie wyższą wydajność. Największy punkt mocy panelu wyznaczany jest na charakterystyce prądowo-napięciowej pracy modułu fotowoltaicznego.
Autonomiczny system grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła – bezobsługowe akumulatory żelowe
© Aluco System
Uzyskane z zespołu zasilania napięcie 24V/DC pozwoli na zasilanie centralki sterującej, która może działać w zakresie 14÷30V/DC. Centralka, jako główny element sterujący systemem umożliwia podłączenie czujek dymu, czujników temperatury i wilgotności i innych detektorów przewodowo. Dodatkowo centralka posiada wbudowany moduł Wifi i modem GSM, który przekazuje informacje do użytkownika i pozwala na zdalną komunikację z centralką.
Czujka po wykryciu zagrożenia wysyła sygnał do centralki, która wywołuje alarm i wykorzystując przekaźnik półprzewodnikowy z wbudowanym zabezpieczeniem elektronicznym otwiera klapę dymową poprzez elementy wykonawcze w postaci siłowników pneumatycznych (odbezpieczając zawór ciśnieniowy/ termowyzwalacz). Alarm ogłaszany zostaje akustycznie przez sygnalizator oraz wysyłany jest na aplikacje mobilne przez sieć Wifi lub/i sieć komórkową (po wyposażeniu centralki w aktywną kartę SIM). Alarm można również wywołać przy pomocy przycisku ręcznego lub zdalnego pilota.
Centralka może być programowana lokalnie przez łącze micro USB lub zdalnie w sieci Wifi przy pomocy aplikacji w systemie android lub oprogramowaniem na komputerze PC. Do programowania funkcji zaawansowanych wykorzystuje się wbudowany procesor logiczny, który pozwala na programowanie przy pomocy graficznego, blokowego edytora logiki lub przy pomocy edytora skryptów językiem skryptowym C. Pozwala to m.in. na zaprogramowanie przekaźników czasowych do realizacji funkcji czasowo-logicznych.
Energia do sterowania oraz monitorowania uzyskiwana z ogniw fotowoltaicznych, zintegrowanych w górnej części klapy dymowej jest magazynowana w akumulatorach, dzięki czemu przy małym prądzie ładowania, generowanym z ogniw fotowoltaicznych, można zgromadzić dużą ilość energii, tak aby urządzenie mogło działać również nocą. Wysoki prąd rozładowania niezbędny dla małego momentu podczas pracy napędu nie stanowi problemu dla obciążenia akumulatorów. Niski pobór prądu przez urządzenia sterowania pozwala na w pełni funkcjonalne działanie systemu i stanowi podstawę do rozbudowy w celu określenia jego możliwości o następne elementy automatyki budynkowej.
Autonomiczny system grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła
© Aluco System
Wyniki badań wskazują, że autonomiczny system grawitacyjnego odprowadzania dymu i ciepła zbudowany w ramach projektu jest samowystarczalny i funkcjonuje niezależnie od stanu zasilania budynku z sieci energetycznej. Czas pracy całego systemu ograniczony może być jedynie zużyciem podzespołów, które w trybie serwisowym mogą zostać wymienione.
Ze względu na dużą rezerwę energii wymaganej do zasilania układu możliwa jest rozbudowa systemu o kolejne elementy, dzięki czemu można uzyskać dodatkowe funkcjonalności pozwalające na sygnalizację włamania, sterowanie innymi urządzeniami, obsługę czujników temperatury lub wilgotności itp. Może to być elementem kolejnych badań i prób.
Więcej informacji na stronie firmy Aluco System Sp. z o.o. w portalu PdA.
