2-416- بارهاي بحراني

طراحي درست براي ايجاد يك مركز داده، از يك مركز كوچك ساده با يك راك گرفته تا يك مركز تمام‌عیار بزرگ با تعيين ميزان بار بحراني مورد لزومي كه بايد تغذيه و حفاظت شود شروع می‌گردد. بارهاي بحراني عبارت است از عناصر سخت‌افزاری كه معماري سيستم IT را تشكيل می‌دهد شامل سرورها، مسیریاب‌ها (routers)، كامپيوترها، دستگاه‌های ذخيره اطلاعات، تجهيزات مخابراتي و مانند آن و نيز سیستم‌های حفاظتي و سیستم‌های مانیتور کننده مربوط می‌باشد.

2-516- سیستم‌های نيروي اضطراري و پشتيبان

2-116-5- تعيين ظرفيت و كاربرد

سیستم‌های برق پشتيبان به‌منظور تغذيه مركز داده در صورت قطع برق عادي اوليه براي مدتي بيش از ظرفيت باتري UPS پیش‌بینی می‌شود (مانند قطع برق عادي براي چند ساعت يا چند روز).

علاقه به پيل سوختي و ديگر منابع توليد انرژي در محل رو به افزايش است، ليكن ظهور و نفوذ این‌گونه تکنولوژی‌ها به فضاي IT هنوز درصد كوچكي را تشكيل می‌دهد. در این‌گونه موارد انتخاب غالب، سيستم موتور ـ ژنراتور به‌ویژه موتور ديزل است، اما سیستم‌های توربيني و بنزيني نيز در مراكز كوچك مورداستفاده قرار می‌گیرد. در اين مبحث منبع نيروي پشتيبان سيستم موتور ـ ژنراتور در نظر گرفته‌شده است.

نيروگاه برق موتور ـ ژنراتور، سيستم نيروي نصب در محل می‌باشد كه تغذيه برق قابل‌اطمینان و پايدار را هنگام انجام تعميرات و قطع برق عادي به عهده خواهد داشت. در پارهاي موارد يك نيروگاه برق محلي يا منبع برق ديگر نيز می‌تواند جايگزين مولد برق نصب در محل مزبور گردد.

توان نامي ژنراتور يا كل سيستم نيروي کنترل‌شده محلي بايد با توجه به الزامات محتواي هارمونيك و كيفيت بار و نيز نيازهاي راه‌اندازی IT، بارهاي مكانيكي و غير بحراني در نظر گرفته شود.

هنگام راه‌اندازی موتور ـ ژنراتور حداكثر افت ولتاژ نوعـي حدود 15٪ است. تداوم این‌گونه افت‌ها باعـث ازکارافتادن ناگهاني سیستم‌های در حال كـار می‌گردد. از جانب ديـگر ژنراتـورهايي كه با بار سبک‌کار می‌کند به علت تزريق سوخت ناكافي و حرارت پایین‌تر، سوپاپ‌ها و اگزوز دچار اختلال می‌شود. بنابراين هنگام تعيين ظرفيت و انتخاب موتور ـ ژنراتور و يا سیستم‌های موازي موارد زير بايد مورد ملاحظه و توجه قرار گيرد:

- طرح انتقال ـ گذار باز يا بسته

- محتواي هارمونيك

- افت ولتاژ مجاز براي سيستمهاي مكانيكي و روشنايي

- تولوپوژي و شمار ژنراتورها ـ تعداد واحدهاي ژنراتور لازم براي بار، گردش نگهداري و افزونگي(redundancy)

- جريان هجومي و بارهاي راه‌اندازی موتور هنگام قطعي اوليه و همچنين هنگامی‌که پس از تعمير و نگهداري اتصال بار به‌صورت دستي انجام می‌شود.

- رطوبت و دماي راهبري نهايي براي محل نصب بايد بر اساس يكي از استانداردهاي معتبر و شناخته‌شده جهاني مانند ASHRAE رعايت شود.

- ارتفاع سايت از سطح دريا

- آلودگي و كيفيت هوا، موقعیت در ارتباط با تهويه ساختمان

- كاهش نويز

- زمان مورد انتظار براي كار سيستم

- حداقل و حداكثر ميزان بار و مشخصات سيستم ازنظر انواع شامل پشتيباني، مداوم يا اوليه بودن

- هماهنگي شارژ باتري UPS با بارهاي موردنظر

ژنراتورها بايد تمامي بارهاي مرتبط با مركز داده شامل بارهاي IT، خنک‌کننده و تهويه و نيز بارهاي غير بحراني و ساختمان را پشتيباني نمايد. در مراكز وسیع‌تر كه مركز داده بااهمیت بوده ولي همسايگان ديگري نيرو وجود دارد، نيروگاه بايد به‌گونه‌ای انتخاب شود كه پاسخگوي نيازهاي ديگر نيز باشد.

ژنراتورهايي كه تمامي بار يك مركز داده اضطراري (برحسب تعريف آیین‌نامه‌ها و استانداردهاي مربوط مانند ماده 700 استاندارد NEC) را تغذيه می‌کند بايد مجهز به‌کلیدهاي انتقال خودكار (ATS) جداگانه باشد. در این‌گونه موارد بارهاي اضطراري سيستم بايد جدا از ساير بارهاي مركز داده بوده و داراي كليدهاي انتقال خودكار مربوط به خود باشد.

براي تمامي کلاس‌ها، توصيه می‌شود بار ژنراتور كليه بارهاي مركز داده بعلاوه ساير بارهاي لازم مانند پمپ‌های چاه، سیستم‌های ايمني و ديگر سیستم‌های مستقر در محل را شامل شود.

هنگامی‌که مراكز داده در تسهيلات درماني نصب می‌شود، بار مركز داده به‌عنوآن‌یک انشعاب بار تجهيزات سيستم نيروي اضطراري غير ضرور محسوب می‌شود.

هنگامی‌که كاربرد مركز داده بر ايمني زندگي تأثیر می‌گذارد، ژنراتور و سيستم توزيع نيروي پایین‌دست با عنوان اضطراري مشخص می‌شود به‌گونه‌ای كه استفاده از آن به بارهاي ويژه اختصاص‌یافته و با بارهاي ديگر مشترك نخواهد بود. براي اين منظور دو سيستم بايد در نظر گرفته شود ـ يكي براي پشتيباني و ديگري براي عمليات اضطراري. اين ممكن است با استفاده از يك انشعاب جداگانه بانام ايمني زندگي انجام شود، كه منحصراً بارهاي ايمني حياتي را سرويس می‌دهد، درحالی‌که بارهاي مركز داده توسط سیستم‌های ديگر تحت يك ژنراتور واحد يا سيستم ژنراتورها تغذيه می‌شود.

2-216-5- سیستم‌های راه‌اندازی

شایع‌ترین مسئله موتور ـ ژنراتورهاي گازوئيلي خرابي هنگام راه‌اندازی است. ژنراتورهاي بزرگ بسته به‌اندازه آن گرايش به راه‌اندازهای چندتایی دارد، ليكن راه‌اندازی‌های چندتایی تا آنجا كه به افزونگي مربوط است هیچ‌چیزی ارائه نمی‌کند ـ راه‌اندازهای چندتايي صرفاً موتور را سریع‌تر می‌گرداند.

براي كاربردهاي مركز داده كه در آن اعاده و تداوم نيرو حياتي است، نياز به راه‌اندازی و زير بار رفتن ژنراتور(ها) هر چه زودتر اهميت دارد. راه‌اندازی سريع با استفاده از روش‌های بی‌شماری همچون انتخاب راه‌انداز بزرگ‌تر از استاندارد، آمپرساعت بالاتر، يا سيستم راه‌اندازی افزونه، ميسر می‌شود. باتری‌ها نيز مانند همه انواع ديگر آن، در دماي نامي داراي بهترين عملكرد است. دماهاي پایین‌تر يا بالاتر باعث كوتاهي عمر باتري و كاهش نيروي هندل زني می‌شود.

2-316-5- ساير مشخصات دستگاه‌های موتور ـ ژنراتور

براي ديگر مشخصات دستگاه‌های موتور ـ ژنراتور و همچنين سیستم‌های سوخت، ورود و خروج هوا، كاهش آلودگي و غيره به فصل سوم نگاه كنيد.

2- (Life safety and life support systems) سیستم‌های ايمني حياتي و حفاظت از زندگي 17

2-17- 1 بناهاي درماني

در بناهاي درماني بزرگ نمونه‌های نوعي الزامات نيروي برق اضطراري براي ايمني زندگي و حفاظت از حيات کاملاً مشهود است. بدين ترتيب درك صحيح از اين دو نياز با بررسي و مرور سيستم نيروي اضطراري يك بيمارستان حاصل می‌شود.

بیمار است آن‌ها به‌طور روزافزونی به تجهيزات برقي براي حفاظت از زندگي بيمار و درمان وي، به‌گونه‌ای كه ذیلاً شرح داده می‌شود، وابسته‌اند.

• سیستم‌های مانيتورينگ الكترونيكي براي درمان بيماراني كه در شرايط بحراني قرار دارند استفاده می‌شود.

• در اتاق‌های عمل، هنگام جراحي قلب باز، يك دستگاه الكترونيكي قلب ـ ريه گردش خون در خارج از بدن بيمار را كنترل می‌کند.

• در واحدهاي مراقبت ويژه، بيماران به دستگاه تهويه الكتريكي وابسته‌اند.

• در واحدهاي مراقبت قلبي، لوازم كمكي قلبي، گردش خون بيمار را كنترل می‌کند.

• در مناطق مراقبت اوليه از بيمار، روشنايي مداوم براي نظارت شرايط بيمار ضرورت دارد.

• براي خنك نگه‌داشتن ذخاير حياتي مانند بانك بافت و خون، تأمین مداوم برق الزامي است.

علاوه بر نمونه‌های ذکرشده، كه براي پرستاري بيمار مستقیماً به برق نياز دارد، تداوم قطع برق همچنين می‌تواند آثار رواني ناخواسته‌ای براي بيماران بدحال در برداشته باشد.

بیمار است آن‌ها همچنين بايد داراي يك منبع بسيار قابل‌اطمینان برق اضطراري براي ايمني حياتي داشته باشند تا از حفاظت زندگي افراد بيمار و ناتوان در زمان‌های اضطراري اطمينان حاصل شود.

2-17- 2 الزامات تداوم نيرو

استاندارد NFPA 99 مقرر می‌دارد كه كليه تسهيلات درماني بايد علاوه بر سيستم برق عادي مجهز به يك منبع نيروي دوم باشد. اين منبع جز در موارد استثنايي، بايد شامل يك موتور ـ ژنراتور نصب در محل باشد كه هر دو سيستم تجهيزات الكتريكي اصلي ضروري و سیستم‌های اضطراري را تغذيه كند. بر اساس استاندارد مزبور وظايف مرتبط با نگهداري بيمار، وابسته به روشنايي يا تجهيزاتي كه مجاز به اتصال به سيستم برق اضطراري است به دو انشعاب اجباري ايمني حياتي و بحراني تقسيم می‌شود. انشعاب‌های سيستم اضطراري به سيستم برق پشتيبان متصل می‌شود به‌گونه‌ای كه كليه وظايف مشخص‌شده آن به‌طور خودكار در مدت 10 ثانيه پس از قطع برق عادي تداوم يابد.

براي تحقق ضابطه 10 ثانيه سيستم اضطراري بايد داراي مدارهاي توزيع مستقل با كليد انتقال خودكار متصل به سيستم برق پشتيبان باشد. كليدهاي انتقال جداساز و كنارگذر دو راه براي انشعابات اضطراري مزبور توصیه‌شده است. شكل 3-2 سيستم سیم‌کشی اضطراري براي يك بيمارستان نوعي را نشان می‌دهد. سيستم برق اضطراري بيمارستان بايد با مفاد مواد 518 و 700 استاندارد NEC مطابقت داشته باشد.

انشعاب ايمني حياتي سيستم برق اضطراري، به شرحي كه در استاندارد NFPA 99 آمده است، شامل موارد زير است:

• علائم و روشنايي راه‌های فرار از حريق (الزامات ANSI / NFPA 101)

• سيستم اعلام حريق

• سيستم هشدار گازهاي طبي غیرقابل‌احتراق

• سیستم‌های ارتباطی بيمارستان

• پريزهاي روشنايي انتخابي در محل نصب ژنراتور اضطراري

فهرست كامل مدارهايي كه بايد به فيدرهاي انشعاب بحراني در مناطق مرتبط با پرستاري بيمار متصل شود در استاندارد NFPA 99 ارائه‌شده است. براي اغلب این‌گونه بارهاي بحراني ضابطه 10 ثانيه كافي است، ليكن تداوم يك روشنايي حداقلي با استفاده از باتري براي روشنايي كار در اتاق‌های عمل، زايمان و راديولوژي كه ممكن است زندگي بيمار تحت جراحي يا ديگر روش‌های تهاجمي را به مخاطره اندازد، توصيه می‌شود.

نمونه‌های انواع تجهيزات حفاظت از زندگي و ايمني حياتي با باتري سرخود پشتيبان به‌قرار زير است:

- حفاظت از زنـدگي: پمپ‌های بالـن شاهرگ (Aortic balloon pumps)، مانيتورهاي ECG و EEG، فيبريلاتورهاي متحرك، دستگاه‌های تنفس مصنوعي، روشنايي موضعي.

- ايمني حياتي: سيستمهاي مانيتور و هشدار حريق، سیستم‌های ارتباطي، روشنايي ايمني براي اطمينان از عملكرد درست سيستم برق اضطراري و اجزاي آن بايد يك سري آزمون‌های نگهداري دورهاي همراه با روش آزمون مشخص در نظر گرفته‌شده و انجام شود. قطعی‌های برق درگذشته نشان داده است كه عدم نگهداري در ست سیستم‌های برق اضطراري و پشتيبان باعث می‌گردد كه سيستم مزبور به هنگام قطع برق عادي، پاسخگو نبوده و برق لازم را تأمین ننموده است. نگهداري پايه و الزامات آزمون براي سیستم‌های الكتريكي ضروري در بیمارستان‌ها در استاندارد NFPA 99 ارائه‌شده است.

سيستمهـاي الكتريـكي بيمارستان بايـد با توجـه بـه مندرجـات استانـداردهـاي NFPA 99،NEC و ANSI / NFPA101 و همچنين آیین‌نامه‌های يكسان ساختماني (UBC) طراحي و اجرا شود.

شكل 2 -3: نمونه سيستم سیم‌کشی برق اضطراري بيمارستان