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Brandmeldesysteme und Aufzugsinteraktion

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Auslösevorrichtung vom Typ Zugstation mit Wiremold-Laufbahn, wo es nicht möglich ist, Drähte in einer bestehenden Betonwand zu verbergen

Ein Blick darauf, wie Feueralarm-, Sprinkler- und Aufzugssteuerungen in Übereinstimmung mit den heutigen Brandschutz- und Elektrovorschriften zusammenarbeiten

Die Aufzugstechnologie hat sich im Laufe der Jahre in Richtung mehr Leistung und Sicherheit weiterentwickelt. Frühe Versionen waren im Grunde Seil-und-Korb-Angelegenheiten, wobei ein Verlust der mechanischen Integrität wahrscheinlich zum Tod des Benutzers führte. Ein großer Fortschritt erfolgte 1852, als Elisha Otis den Sicherheitsaufzug erfand. Wenn das Aufzugsseil brach oder die Seilscheibe versagte, würde die Kabine aufgrund einer federaktivierten Vorrichtung, die in die Führungsschienen einrastet, nicht fallen, was sich zur modernen Sicherheit weiterentwickelt. Diese Entwicklung eliminierte eine ganze Klasse potenzieller Katastrophenmodi, aber eine große Gefahr blieb bis in die 1960er Jahre bestehen.

Im Brandfall öffnen sich ein oder mehrere Sprinklerköpfe und setzen eine außergewöhnliche Wassermenge frei. Im Allgemeinen reicht dies aus, um das Feuer zu löschen, bevor es sich ausbreiten kann, sofern eine ausreichende Sprinklerkopfverteilung und eine ausreichende Wasserversorgung vorhanden sind. Es ist jedoch möglich, dass aufgrund der Intensität des Feuers und der Fülle des Brennstoffangebots die Freisetzung von Wasser einen Brand nicht löschen würde. Wenn sich der Sprinklerkopf neben einer Aufzugstür befinden würde, wäre es darüber hinaus möglich, dass durch die Freisetzung von Wasser der Aufzugsrufknopf, ein normalerweise offener Schalter, kurzgeschlossen würde, wodurch die Aufzugskabine in ein betroffenes Stockwerk gebracht würde. Die automatische Tür würde beim Öffnen die Autoinsassen einem Feuerstoß mit tragischen Folgen aussetzen.

Diese Ereignisse traten vor den 1970er Jahren auf, als die Aufzugsfunktionen stärker in die Brandmeldesysteme von Gebäuden integriert wurden. Ein Teil des Betriebsprotokolls enthielt Elemente, die die obige Ereigniskette verhindern konnten. Wir werden einen Blick darauf werfen, wie Brandmelde-, Sprinkler- und Aufzugssteuerungen gemäß den aktuellen Vorschriften der Brandschutz- und Elektrovorschriften zusammenwirken. Zunächst müssen die Anforderungen an moderne Brandmeldeanlagen und deren konzeptionelle Umsetzung berücksichtigt werden. Dann beschreiben wir die Aufzugsanschlüsse.

Es ist wichtig zu beachten, dass das Brandmeldesystem, das den von uns in Betracht gezogenen Schutz bietet, aus weit mehr als einer Reihe von Rauchmeldern für Wohngebäude besteht, selbst wenn sie zusammen verdrahtet sind, um gemeinsam zu funktionieren. Diese bieten zwar einen ausreichenden Schutz für ein Einfamilienhaus oder gar ein Mehrfamilienhaus, bleiben aber weit hinter dem für ein öffentliches Gebäude erforderlichen Schutz zurück, insbesondere wenn sie mit einem oder mehreren Aufzügen ausgestattet sind.

Eine voll funktionsfähige Brandmeldeanlage zeichnet sich durch das Vorhandensein einer zentralen Zentrale aus. Ein wichtiges Merkmal dieser Art von Systemen ist, dass alle Elemente ständig überwacht werden. Dies bedeutet ausdrücklich nicht, dass eine Person an einem Monitor sitzt und nach einem Alarmereignis Ausschau hält. Im Gegensatz dazu wird die Überwachung elektronisch durchgeführt, und ein menschliches Eingreifen ist nicht erforderlich, es sei denn, es tritt ein anormaler Zustand auf.

Das Alarmsystem befindet sich, wie von der Zentrale gemeldet, in einem von mindestens drei Zuständen:

  • Normal, bei dem kein Alarmereignis vorliegt und alle Elemente des Systems voll funktionsfähig sind
  • Alarm, bei dem eines oder mehrere der auslösenden Geräte eine ungewöhnliche Menge an Rauch oder Hitze erkennen: Alarmgeräte ertönen und die Zentrale meldet den Zustand über ihre alphanumerische Benutzeroberfläche.
  • Störung, wenn die elektronische Überwachungsfunktion einen Funktionsverlust im System erkennt, aber keinen direkten Hinweis auf einen Brand.

Heutzutage gibt es zwei Arten von Brandmeldesystemen – konventionelle und adressierbare. Das adressierbare System wurde in den 1990er Jahren entwickelt und findet sich in Neu- und Modernisierungsanlagen wieder. Herkömmliche Systeme sind in älteren („alten“) Installationen üblich, einschließlich kleiner Gebäude, in denen eine Aufrüstung nicht gerechtfertigt erschien. Es ist möglich, ein konventionelles System in einen adressierbaren Zustand aufzurüsten, ohne die gesamte Hardware zu ersetzen. Das vorhandene Bedienfeld wird mit neuen Leiterplatten beibehalten, und Metallkanäle im gesamten Gebäude bleiben erhalten. Als Teil des Upgrades werden neue Kabel gezogen, adressierbare Köpfe und Sockel hinzugefügt und das Bedienfeld neu programmiert.

Zunächst beschreiben wir den Aufbau und die Funktionsweise einer typischen herkömmlichen Brandmeldeanlage. Es gibt zahlreiche Hersteller. Es ist bemerkenswert, wie ähnlich ihre Systeme sind, abgesehen von Programmierdetails. (Die Hardware ist jedoch nicht austauschbar.) Die Teile eines herkömmlichen Systems umfassen ein zentrales Bedienfeld, ein initiierendes Gerätenetzwerk und ein Benachrichtigungsgerätenetzwerk.

Häufig anzutreffende Auslösegeräte sind Rauchmelder, Wärmemelder und Zugstationen. Elektrisch sind diese im Wesentlichen gleich, obwohl sie unterschiedliche Formen annehmen. Sie sind in parallelen Strängen verdrahtet, die als „Zonen“ bezeichnet werden, und können sich in einem von zwei Zuständen befinden: Nicht-Alarm (aus oder nicht leitend) und Alarm (ein oder leitend). Die Zugstation ist ein einfacher Schalter, der durch Umlegen eines Schalters aktiviert oder in den Alarmzustand versetzt wird, um sie einzuschalten. Häufig weist das Gehäuse eine Frontscheibe auf, die vor der Aktivierung zerbrochen werden muss. (Dies trägt dazu bei, Vandalen davon abzuhalten, einen Fehlalarm auszulösen, da festgestellt wurde, dass sie es sich zweimal überlegen, bevor sie das Glas zerbrechen.)

Die auslösenden Geräte sind in einem oder mehreren Stromkreisen oder Zonen verdrahtet. Wenn alle auslösenden Geräte ausgeschaltet sind, geht das System nicht in Alarm. Wenn ein einzelnes Gerät leitend wird, geht das System in Alarm. Jede Zone wird separat mit der Schalttafel zurückverdrahtet und an ein Paar Schraubklemmen an einer Klemmleiste im Inneren des Gehäuses angeschlossen, woraufhin die interne Verdrahtung jede Zone mit einer separaten Leiterplatte oder Karte verbindet. Diese Karten werden in Slots installiert und können bei Bedarf einfach ausgetauscht werden. Jede Zone ist durch zwei Leiter verkabelt, die durch das Metallkanalsystem gefischt werden, so dass die auslösenden Geräte nach Bedarf in einem Flur oder einem Bereich eines Gebäudes verkettet werden, um den Brandschutz zu gewährleisten.

Die meisten Leiter der initiierenden Vorrichtung werden mit 24 VDC betrieben, sodass das System als leistungsbegrenzt gilt. Ein Leiter ist negativ, der andere positiv. Beide sind von Masse isoliert. Der Metallkanal ist wegen des Steckers am Bedienfeldgehäuse geerdet. Die Gleichspannung an den Leitern dient zwei Zwecken: Sie versorgt die elektronischen Rauchmelder mit Strom und stellt eine Überwachungsspannung für die initiierenden Gerätekreise zur Verfügung, damit diese von der Zentrale überwacht werden können. Während des normalen Zustands werden die Zonen jederzeit auf Unterbrechungen und Erdschlüsse (dh Fehler in der geerdeten Leitung) überwacht.

Ein offener Stromkreis kann vom normalen Nicht-Alarm-Zustand unterschieden werden, in dem alle auslösenden Geräte aufgrund einer ausgeklügelten Anordnung, bei der ein Abschlusswiderstand im niedrigen Kiloohm-Bereich (je nach Hersteller unterschiedlich) im Wesentlichen auf Null-Ohm-Pegel liegt, wird hinter dem auslösenden Gerät platziert, das am weitesten vom Bedienfeld entfernt ist. Um im Normalzustand zu bleiben, muss die Zentrale diesen Widerstand jederzeit ablesen. Der End-of-Line-Widerstand befindet sich in der Basis des letzten initiierenden Geräts. In Kanada muss sich dieser Widerstand in einem separaten Gehäuse befinden. In Europa wird ein End-of-Line-Kondensator verwendet. Ein Brandmelderhersteller in Neuseeland bietet eine Zentrale an, die so programmiert werden kann, dass sie entweder einen Widerstand oder einen Kondensator aufnehmen kann.

Die Benachrichtigungsgeräte können Hupen, Stroboskope oder andere Signalisierungseinheiten sein. Glockenspiele können in einer Krankenpflege verwendet werden home oder ähnliche Einrichtungen, damit die Bewohner nicht gestört werden. Blitze werden in Verbindung mit Hörnern verwendet, damit hörgeschädigte Personen benachrichtigt werden können. Meldegeräte benötigen größere Leiter als Auslösegeräte, da bei gleichzeitigem Betrieb aller Hupen eine recht hohe Stromaufnahme erfolgt. Typischerweise gibt es zwei Spannungen – ein niedrigeres Niveau zur Überwachung der Zone und ein höheres Niveau zum Betrieb der Geräte, wenn das System in den Alarmzustand geht.

Die obigen Bemerkungen gelten für das konventionelle System. Es sollte beachtet werden, dass dieses System eine Überwachung der internen Schalttafelschaltkreise ermöglicht. Wenn eine Karte schlecht wird, wird ein Störungssignal generiert. Da außerdem eine 24-V-Gleichstrom-Backup durch in Reihe geschaltete 6- oder 12-V-Batterien bereitgestellt wird, wird ein Störungssignal generiert, wenn entweder die Wechsel- oder Gleichstromversorgung unterbrochen wird. Nur wenn beide Netzteile gleichzeitig ausfallen – ein höchst unwahrscheinliches Ereignis – fällt das System aus, und es gibt keine Alarmfunktion.

Das adressierbare Brandmeldesystem ist ein deutlicher Fortschritt gegenüber dem herkömmlichen System. Es kam Mitte der 1980er Jahre auf die Bühne und dominiert heute den Markt. Beim herkömmlichen System kann die Brandmelderzentrale nur die Informationen anzeigen, die sie besitzt, die im Alarmfall die Zone ist, in der sich die leitende Auslöseeinrichtung befindet. In einem adressierbaren System hat jedes initiierende Gerät eine diskrete digitale Adresse. Die Brandmelderzentrale fragt jedes Gerät alle paar Sekunden ab, um seinen Zustand und weitere Statusinformationen zu ermitteln.

Es ist nicht erforderlich, für jeden Standort einen separaten Ersatzkopf zu inventarisieren. Die Adresseingabe erfolgt in jedem Gerätesockel durch Einstecken einer Programmierkarte oder durch anderweitige Eingabe der Binäradresse. Programmieranweisungen für die Sockel und die Brandmelderzentrale finden Sie in der Installationsanleitung, die dem Gerät beiliegt. Diese Handbücher sind auch auf den Websites der einzelnen Hersteller verfügbar.

Die Zentrale ist an zwei Telefonleitungen angeschlossen, sodass die örtliche Feuerwehr und/oder eine von Underwriters Laboratories Inc. aufgeführte zentrale Überwachungsstation im Falle eines nicht normalen Zustands benachrichtigt werden. Testanrufe werden automatisch von der Zentrale nach einem Zeitplan initiiert, und wenn eine der Telefonleitungen ausfällt, wird ein Störungssignal generiert, damit Schritte zur Behebung der Situation eingeleitet werden können.

Es ist undenkbar, dass ein Feuer ohne Auslösen der Alarmanlage, ohne dass zuerst eine Störungsmeldung generiert wird, entsteht, und dies ist mit der „Überwachungsfähigkeit“ des Systems gemeint. Darüber hinaus ist die Brandmeldeanlage mit der Sprinkleranlage verbunden, sodass jeder Wasserfluss zu einem Brandalarm führt. Somit wird jeder Sprinklerkopf zu einem zusätzlichen Auslösegerät, das die Funktionalität der Brandmeldeanlage enorm steigert.

Um Brandmelder zu konzipieren oder zu installieren, ist ein ziemlich vollständiges Wissen über Sprinkleranlagen erforderlich, da diese eng in Brandmeldeanlagen integriert sind. Eine ordnungsgemäß ausgelegte, installierte und gewartete Sprinkleranlage mit reichlich Wasser wird ein Feuer niederschlagen, bevor es sich ausbreiten kann, und jeder Wasserschaden ist viel geringer als der Verlust, der durch ein ausbreitbares Feuer entsteht. Sprinkler gibt es schon lange. In den frühen 1800er Jahren bestanden sie aus nichts anderem als einer Reihe von Düsen, die über die Decken von Fabriken und Industrieanlagen verteilt waren. Im Brandfall müssten die Arbeiter ein Ventil öffnen, um das Wasser abzulassen.

Diese Anordnung war aufgrund der Verzögerung beim Einleiten des Wasserflusses und der Möglichkeit des Einfrierens unbefriedigend. Darüber hinaus kann es aufgrund der Undurchführbarkeit der Ventilierung jedes Kopfes zu weitreichenden Wasserschäden über den unmittelbaren Bereich des Feuers hinaus kommen. Außerdem wäre der Wasserfluss an der genauen Brandstelle nicht optimal und das Gebäude wäre ohne Aufsicht nicht geschützt. Diese Mängel wurden 1890 durch die Erfindung des automatischen Sprinklerkopfes mit Glasscheiben beseitigt, der noch heute verwendet wird. Ein Glaskolben, der zerbrechen würde, oder eine Metalllegierung, die bei einer bestimmten Temperatur schmelzen würde, sorgte dafür, dass Wasser nur dort freigesetzt wurde, wo es gebraucht wurde. Wenn sich das Feuer ausbreiten würde, würden zusätzliche Köpfe aktiviert und die meisten Brände werden schnell gelöscht. Nachdem der Mensch bestätigt hat, dass das Feuer gelöscht ist, kann das Wasserventil für die betroffene Zone geschlossen und das Wasser abgelassen werden, bis neue Köpfe installiert werden.

Um effektiv zu sein, müssen Sprinkler eine reichliche Wasserversorgung haben. Wer das Innenleben dieser Systeme nicht kennt, geht davon aus, dass sie einfach an die Hauswasserversorgung angeschlossen sind. Das ist nicht der Fall. Von der Wasserleitung muss ein überdimensioniertes seitliches Rohr ohne Einschnürungen verlegt werden oder eine separate (nicht unbedingt trinkbare) Wasserversorgung muss über eine große Leitung an einen Vorratsbehälter, Hochbehälter oder eine andere Versorgung angeschlossen werden.

Es gibt zwei Arten von Sprinklerzonen, nass und trocken, die im selben Gebäude nebeneinander existieren können. Bei einem Nasssystem wird die Verrohrung der Sprinklerköpfe direkt an die Wasserversorgung angeschlossen. Es ist mit Wasser gefüllt und steht jederzeit unter vollem Druck, außer wenn es absichtlich entleert wird. In einem Trockensystem ist die Zonenleitung mit Luft gefüllt, die bis zu einem bestimmten voreingestellten Niveau unter Druck steht. Bei Druckabfall (konstruktionsbedingt durch das Öffnen eines oder mehrerer Sprinklerköpfe) öffnet ein automatisches Ventil. Luft, die durch den/die offenen Kopf(e) entweicht, ermöglicht den Wasserfluss.

In gewisser Weise ist das Nasssystem vorzuziehen. Die Wasserabgabe erfolgt augenblicklich, während es im Trockensystem bis zu einer Minute dauern kann. Das Nasssystem ist tatsächlich weniger korrosionsanfällig, da im Trockensystem ein Gemisch aus feuchter Luft und Kondensationswasser vorhanden ist, was aus Sicht der Korrosion schlimmer ist als vollständig unter Druck stehendes Wasser (wo weniger Sauerstoff vorhanden ist). Der große Vorteil des Trockensystems besteht darin, dass es weniger anfällig für Frost ist, jedoch können niedrige Stellen und Kondenswasser im Zweigrohrverlauf problematisch sein.

Normalerweise liegt die Wasserzufuhr im Trockensystem bei 160 psi vor dem automatischen Ventil. Obwohl dieser Druck höher ist als der Zonenluftdruck, öffnet das automatische Ventil erst, wenn der Luftdruck auf ein bestimmtes Niveau abfällt. Dies ist auf einen federbelasteten Flipper zurückzuführen. An den trockenen Teil der Rohrleitung ist nach dem Zonenventil ein Luftkompressor angeschlossen. Er kann reguliert werden, um einen vorbestimmten Luftdruck aufrechtzuerhalten, oder jede Zone kann ein Luftventil und ein Manometer haben, damit Luft manuell hinzugefügt werden kann.

Der Betriebsdruck auf der Trockenseite sollte auf etwa 55 psi eingestellt werden. Wenn er auf 50 psi fällt, kann Luft hinzugefügt werden. Wenn er auf 39 psi sinkt, erscheint eine Störungsmeldung an der Brandmelderzentrale, wobei die alphanumerische Anzeige anzeigt, welche Zone niedrig ist. Wenn der Luftdruck auf 31 psi sinkt (dies sind typische Werte), löst der Flipper aus und die Zone wird überflutet. Dennoch wird kein Wasser freigesetzt, da die Sprinklerköpfe geschlossen bleiben. Wasser wird jedoch freigesetzt, wenn ein Rohrbruch vorliegt, der Luftverlust verursacht hat. Außerdem geht die Brandmeldeanlage in den Alarmzustand und ihre Hupen ertönen. Ein automatischer Ruf alarmiert die Feuerwehr oder die zentrale Überwachungsstation, die Brandschutztüren werden geschlossen, die Zufuhr von brennbarem Gas wird abgeschaltet und andere in der Brandmelderzentrale programmierte Aktionen werden ausgeführt.

Ein neueres Trockensystem verlässt sich auf die Störungsbenachrichtigung an der Brandmelderzentrale, um das Wartungspersonal zu alarmieren, Luft hinzuzufügen und das Leck zu finden und zu beheben. Bei einem älteren System, das möglicherweise mehrere Tausend Fuß Stahlrohr mit Gewinde hat, kann es erforderlich sein, dass jemand alle paar Stunden den Luftdruckmesser jeder Zone überprüft und bei Bedarf Luft nachfüllt. Normalerweise wird ein Protokoll geführt, damit Trends festgestellt und Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können. Manchmal ist ein langsames Leck schwer zu lokalisieren, und es ist notwendig, das System absichtlich zu fluten, indem zuerst die betroffene Zone an der Brandmelderzentrale deaktiviert wird. Das Sperren einer Zone löst ein Störungssignal aus, daher sollte die zentrale Überwachungsstation im Voraus informiert werden.

Vor Jahren passierte der Wasserfluss in einer Sprinkleranlage einen wasserbetriebenen Gong, was einen lauten Alarm auslöste. Dies geschieht nun elektrisch über einen mit der Brandmelderzentrale verdrahteten Wasserdurchflusssensor. Außerdem erzeugt ein Sabotageschalter ein Störungssignal, wenn das Zonenwasserventil geschlossen ist. Außerdem gibt es den bereits erwähnten Low-Air-Fehleralarm.

Dies sind die Hauptmerkmale der weit verbreiteten Sprinkleranlage. Obwohl dies nicht in allen Bereichen erforderlich ist, erweitern Sprinkleranlagen Brandmeldesysteme und können Leben und Eigentum retten. Mehrere Gebäudesysteme interagieren, wie wir gesehen haben, vorteilhaft mit der Brandmeldeanlage. Ein prominentes davon ist das System von einem oder mehreren Aufzügen, die in jedem Gebäude zu finden sind, das über einige wenige Stockwerke hinausragt.

Wir haben das Problem einer Aufzugskabine erwähnt, bei der Passagiere genau in die Etage gerufen werden, in der ein heißes Feuer herrscht. Die Brandmeldeanlage verhindert dies. Eine weitere Schutzmaßnahme, die Arbeitsstromauslösung, unterbricht die Hauptstromversorgung des Aufzugs im Maschinenraum vor der Sprinkleraktivierung, wenn diese Bereiche entsprechend ausgestattet sind. Neben dem Sprinklerkopf befindet sich eine wärmeempfindliche Auslösevorrichtung. Dieses Gerät hat eine niedrigere Temperaturschwelle als der Sprinklerkopf, sodass der Strom zum Aufzug vor dem Wasserfluss abgeschaltet wird. Diese Maßnahme ist von großer Bedeutung, da der Wasserfluss verhindert, dass die Bremsmechanismen der Aufzugsmaschine funktionieren und die elektrische Steuerverkabelung kurzgeschlossen wird, wodurch die vielen Sicherheitsfunktionen, auf die wir angewiesen sind, gestört werden.

Zwei weitere Notfallmaßnahmen treten ein, wenn ein Feuer den normalen Betrieb der Aufzüge gefährdet. Phase I Emergency Recall bringt Aufzugskabinen im Brandfall nonstop an einen sicheren Ort zurück. Dies ist normalerweise das Erdgeschoss. Wenn der Alarmzustand jedoch von einem auslösenden Gerät an diesem Standort ausgeht, ist ein im Voraus gewähltes alternatives Stockwerk das Ziel. Der Feuerwehreinsatz der Phase II wird später nach Eintreffen der Einsatzkräfte einsatzbereit. Er ist nur verfügbar, wenn ein Spezialschlüssel in einen Phase-II-Betriebsschlüsselschalter eingeführt wird. Phase II überschreibt Phase I, sodass Feuerwehrleute den Aufzug manuell steuern können, einschließlich des Öffnens und Schließens der Türen. Es ist wichtig, dass Feuerwehrleute während ihrer Arbeit Zugang zu und Kontrolle über die Aufzüge haben. Sie müssen sie benutzen, um auf bestimmte Stockwerke zuzugreifen, die für die Neutralisierung des Infernos entscheidend sein können. Außerdem haben sie eine spezielle Ausbildung, damit sie wissen, was sie nicht tun sollen (dh in eine stark beanspruchte Etage gehen und die Aufzugstür öffnen und sich einem Feuerstoß aussetzen).

Wir haben uns das Brandmeldesystem und seine Interaktion mit anderen Gebäudesystemen angesehen. Viele Aufzugstechniker wissen, wie sie die zu ihrer Arbeit gehörenden Anschlüsse ausführen müssen, aber wenn das System zum ersten Mal unregelmäßig reagiert, kann ein detaillierteres Verständnis erforderlich sein, um die Dinge wieder in Gang zu bringen und einen zuverlässigen Betrieb in den kommenden Jahren zu gewährleisten.

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David Herres besitzt eine New Hampshire Master Electrician's License und arbeitet seit vielen Jahren als Elektriker im nördlichen Teil des Staates. Er konzentriert sich seit 2006 auf das Schreiben und schrieb für Zeitschriften wie ELEVATOR WORLD, Electrical Construction and Maintenance, Cabling Business, Electrical Business, Nuts and Volts, PV Magazine, Electrical Connection, Solar Connection, Solar Industry Magazine, Fine HomeBuilding Magazine und Engineering News.

Aufzugswelt | März 2012 Titelbild

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