فصل هشتم

: الزامات برخي ساختمان‌ها و صنايع به استفاده از برق اضطراري و پشتيبان

8- 1 كليات

در اين فصل نيازهاي به برق اضطراري و پشتيبان براي برخي صنايع ارائه‌شده است. صنايعي كه نياز عمومي به چنين نيرويي ندارند در اين جداول گنجانده نشده، اگرچه به هر صورت شايد بتوان گفت اصولاً صنعتي وجود ندارد كه در جايي يا زماني نياز به برق پشتيبان نداشته باشد. با توجه به این‌که منابع كنترل باتري براي مكانيزمهاي كليدي در استاندارد IEEE C 37.2 ارائه‌شده است از ذكر آن در اين مبحث صرفنظر می‌شود.

منظور از مطالب مطرح‌شده در اين فصل آن است كه موارد استفاده از برق پشتيبان براي كارب ريهاي مختلف در جداول مرتبط فهرست شده و این‌که چطور چنين نيرويي می‌تواند به كار رود تا نيازهاي معيني برآورده شود.

با رشد پيچيدگي تجهيزات و فرآيندها فهرست موارد نياز به برق پشتيبان نيز فزوني می‌یابد. به‌طورکلی همچنآن‌که صنايع در می‌یابند كه نيروي برق پشتيبان ازنظر اقتصادي قابل توجيه و مقرون‌به‌صرفه است، به اين فهرست افزوده می‌شود.

گاهي مشكل بنظر می‌رسد كه به لحاظ اقتصادي سيستم برق پشتيبان را توجيه نمود. بررسي تاريخچه هزینه‌های خاموشی‌های برق مشكل است و پیش‌بینی آن می‌تواند مشكل تر باشد. داده‌های مربوط به قطعی‌هاي سيستم نيرو در استاندارد IEEE 493 ارائه‌شده است، اما شرايط محلي آب و هوا يا سرويس برق موجود در محل می‌تواند با اطلاعات استاندارد کاملاً متفاوت باشد. الزامات برق پشتيبان در آیین‌نامه‌هاي ساختماني برحسب نوع ساختمان و طبقه‌بندی تصرف مشخص‌شده است. مطابقت با اينگونه‌ایين نامه‌ها علاوه بر الزامات مربوط بر تعديل نرخ بيمه نيز مؤثر است.

در مواردي كه نياز به نيروي برق اضطراري بر ايمني انسان تاثيرگذار باشد نبايد فقط جنبه اقتصادي آن در نظر گرفته شود. در این‌گونه موارداحتمال منطقي بروز حوادث و صدمات جاني بايد ملاك تصميم گيري قرار گيرد.

نيروي برق اضطراري يا پشتيبان در موارد بسياري توسط مقامات قانوني الزام‌آور شده است و این‌گونه الزامات در صورت وقوع صدمات يا حوادث منجر به فوت انسان‌ها در موارد ديگر نيز گستردهتر خواهد شد.

نيروي برق پشتيبان در همه موارد تنها راه‌حل مناسب براي قطعي برق عادي نمی‌باشد بلكه در پا رهاي موارد راه‌حل‌های جايگزين بهتري نيز وجود دارد. براي مثال در کارخانه‌های سيمان هنگام قطع برق عادي، موتورهاي احتراقي می‌تواند براي گرداندن كوره مورداستفاده قرار گيرد. به‌این‌ترتیب هم در استفاده از يك ژنراتور صرفه‌جویی می‌شود و هم از احتمال خرابي در سيستم توزيع موتور الكتريكي گرداننده كوره اجتناب می‌شود.

سيس تمهايي كه به‌طور طبيعي ايمن (inherently safe) می‌باشد قابليت اطمينان بيشتري دارد از سامانه‌هایي كه براي حفظ ايمني متكي به نيروي برق خواهد بود. به طراحان توصيه می‌شود سيستمهايي را توليد كنند كه در صورت قطع برق ايمن باقي بماند. به مديران نيز توصيه می‌شود كه از روش‌هایي كمك بگيرند كه هنگام قطع برق مخاطره‌آمیز نباشد. در مواردي كه نيروي كار ملزم به استفاده از چراغ قوه، يا يك فرآيند كنترلي با باتري پشتيبان می‌باشند، اعم از این‌که این‌گونه سیستم‌ها ذاتا ايمن يا با استفاده از برق پشتيبان تلقي شود، سامانه‌هایي اقتصادي و مؤثر خواهد بود.

ژنزاتـورهـاي مـورد استقاده در نيـروي بـرق پشتيبان اگر بـه روش توليـد هم‌زمان بـرق و گرمـا (cogeneration CHP) كار كند به سهولت قابل توجيه است. در اين روش از فرآيند توليد از انرژي دومي كه معمولاً حرارت است استفاده می‌شود و درنتیجه باعث افزايش کار آیی و عملكرد اقتصادي دستگاه می‌شود.

جزييات ويژ گيهاي سیستم‌های برق اضطراري و پشتيبآن‌که حداقل تا حدودي ويژه كاربري موردنظر است در جدول هاي تا 8-1 8-10 ارائه‌شده است. کاربری‌هایی كه ممكن است بين صنايع مختلف مشترك باشد فقط در صنعتي كه بيشترين ارتباط را با آن دارد ذکرشده است. مثلاً اغلب صنايع داراي دفتر يا تصرفهايي است كه اقلام ویژگی‌های آن در جدول 8- 3 (ساختمان‌های تجاري) وجود دارد، يا اغلب صنايع داراي نوعي فرآيند كامپيوتري با نيازهاي برق پشتيبان است كه در جدول مزبور آمده است. براي سیستم‌های بزرگ‌تر تأسیسات كامپيوتري بايد به جدول 5-8 (فرآيندداده‌هاي مالي) مراجعه شود.

 كنترلکننده‌های فرآيندي در كليه صنايع در حال بسط و توسعه است، ليكن در جداول ارائه‌شده به نيازهاي الكتريكي خود فرآيندها پرداخته شده است و نه به کنترل‌کننده‌ها، زيرا تغذيه برق به هر کنترل‌کنندهاي براي اجتناب از عملكرد نادرست، يا از دست رفتن داده‌ها براي تمامي صنايع يكسان است.

8- 2 يادآوريهاي مرتبط با جداول تا 8-1 8-10

يادآوري الف: دسته‌بندی اهداف نيروي برق اضطراري يا پشتيبان 1- ايمني و تندرستي انسان

اين عنوان شامل جلوگيري از حوادث منجر به جراحات يامرگ ناشي از سقوط، برخورد، راهبري دستگاه‌ها يا درست كار نكردن آن، انفجار، آتش‌سوزی، رها شدن يا انفجار مواد سمي، خرابي وسايل حفاظت از زندگي، خرابي وسيله تخليه، كنترل ماشین‌آلات، مبارزه با آتش‌سوزی و انتشار دود يا بخار می‌شود.

2- حفاظت محیط‌زیست

اين شامل جلوگيري از آسيب به محیط‌زیست (به‌صورت موقت يا دائم) می‌شود، كه مشتمل است بر اثر بر كيفيت آب، حيات وحش، يا زندگي گياهي كه مستقیماً ياعمدتا زندگي يا سلامت انسان را تهديد می‌کند.

3- تخليه غير اضطراري

اين نوع الزامات تخليه براي راحتي يا دلايل احتياطي است كه در آن هيچ خطر فوري يا اضطراري وجود ندارد و می‌تواند شامل روشنايي و تسهيلات انتقال باشد.

4- حفاظت از تجهيزات، محصولات، مواد و اموال

اين موردنیازهاي خاموش نمودن منظم دستگاه‌ها، يا خاموشي تجهيزات براي مدت محدود يا براي امنيت را پوشش می‌دهد، كه عدم اجراي آن باعث زیان‌های اقتصادي ناشي از لزوم انجام تعميرات يا جايگزيني قطعات يا در اختيار نبودن دستگاه‌ها يا اتلاف مواد می‌شود.

5- تداوم بخشي از توليد يا تمامي آن

اين قبيل موارد نيازهايي را پوشش می‌دهد كه توقف توليد باعث زیان‌های ناشي از راه‌اندازی مجدد يا تأخیر در تحويل محصولات می‌شود.

يادآوري ب: دسته‌بندی انواع نيروي برق اضطراري يا پشتيبان مورد لزوم

1- سيستم برق متناوب بدون وقفه. با شرايط ويژه

2- سيستم برق متناوب بدون وقفه. مناسب براي استفاده در كامپيوترها

3- سيستم نيروي برق متناوب بدون وقفه

اين نوع سيستم داراي شرايط وي ژهاي است كه افتها (sags)، خيزهاي لحظه‌ای (spikes)، نوسان (flicker)، هـارمونيـكها و نوفـه (noise) را حـذف می‌نماید چنآن‌که بـا شرايط ساز نيـروي گردان

. يا ساكن انجام می‌شود (rotating power conditioner)

4- نيروي برق متناوب قابل قطع

نيروي برق عادي تجاري مناسب براي تجهيزاتي كه به‌طور رضایت‌بخشي با منبع نيروي برق عادي كار می‌کند برابر استاندارد ANSI C 84.1 يا استاندارد موتور ANSI / NEMA MG 1. نوع دستگاه كمكي را كه ثابت يا متحرك، خودكار يا غير خودكار باشد را طيف زمان خاموشي ها مشخص می‌کند.

5- نيروي برق مستقيم نصب ثابت با قابليت نگهداري كامل

اين نوع برق مجهز به باتری‌های پشتيبان داخلي يا خارجي بوده و تغذيه برق اضطراري براي روشنايي، ارتباطات، كامپيوترها و پردازشگرها را تأمین می‌کند

6- نيروي برق مستقيم متحرك

اين نوع منابع برق كمكي شامل چراغ‌های دستي، فانوسي و وسايل ارتباطي متحرك يا نصب‌شده يا يدكي می‌شود.

جدول 8 -1: خلاصه جزييات سیستم‌های نيروي برق اضطراري يا پشتيبان در صنعت كشاورزي

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

4 درمدت خاموشي يك ساعت يا كمتر 5 4، محدو به مسكوني تغذبه تهويه

توليد پس از 10 درقيه تحت تأثیر قرار می‌گیرد تلفات پس از نيم ساعت 4 درمدت خاموشي ده دقيقه 5 4، مرغ داري تهويه، گرمايش، تغذيه، گردآوري تخم‌مرغ، روشنايي

2 4، 3، درمدت خاموشي صفر تا يك ساعت 4 يا 5 كنترل داده‌ها يا پردازش كامپيوتر

گاو ها بايد دوشيده شود حتي اگر شير ذخيره نشود 4 2 تا 4 ساعت دو بار روزانه يك تا دو ساعت 5 4، شيردوشي دستگاه دوشيدن شير

دما ميتواندبراي ساعات بسياري نگهداري شود اگر درها باز نشود 4 درمدت خاموشي نيم تا 15 ساعت 5 4، ذخيره مواد

غذايي سردسازي

راه‌حل‌های ديگري وجود دارد كه نياز به نيروي برق ندارد 4 درمدت خاموشي 2 تا 6 ساعت 5 4، سیستم‌های منابع آب پمپ‌ها، دماسازها

جدول 8 -2: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان در صنعت توليد سيمان

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

اغلـب توسـط نيـروي مك انيكي انجام می‌شود 4 نامحدود يامتناوب يا هردو 5 دقيقه 4 چرخش كوره گردان

5 2، كوتاه يا نامحدود صفر 4 خاموش نمودن يا تداوم كار كنترل

مولــد هم‌زمان بــرق و دمــا (CHP) بــا اســتفاده از دمــاياتلافي می‌تواند ازنظر افتـصاديتوجيهپـذير باشـد، به‌ویژه درموارد برق تجار ي ضعيف 4 درمدت خاموشي صفر تا 10 دقيقه 5 توليد كارخانه

جدول 8 -3: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان براي ساختمان‌های تجاري

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

مديريت ساختمان يا مقاماتايمن ي ب ر ح سب نيازهـايالزامي تصميم می‌گیرند. ،4،2 5 (1) 5/1 ساعت يا

الزامات قانوني يا

برحسب نياز 10 تا 60 ثانيه يا الزامات قانوني 5 4، 3، 1، هتل ها، آپارتمان ها، مغازه ها، سينماها، دفاتر،

سالن‌هاي گردهمايي روشنايي اضطراري

ديگر روش‌های تخليه ممكن است وجود داشته باشد. 4 (2) تا پايان تخليه 10 ثانيه تا

5 دقيقه 5 3، هتل ها، آپارتمان ها، مغازه ها، دفاتر،

آسانسورها

بــسياري از سيــستم هـ اي PBX يا PAX فاقـد بـاترياست. 6 4، 2، تا اتمام تخليه

يا تمديد مدت تصرف 10 تا 60 ثانيه 3 علامت دهندگي، کلید زنی، مكالمه تلفن‌هاي داخــل آسانسور

بــسياري از سيــ ستمهـ اي PBX يا PAX فاقـد بـاترياست. 5 4، 2، تا اتمام تخليه

يا تمديد مدت تصرف 10 تا 60 ثانيه 3 علامت دهندگي، کلید زنی، مكالمه ساير تلفنها يا مراكـزتلفن

قابل مذاكره با متصرفين بنا 4 درمدت خاموشي 1 تا 30 دقيقه 5 4، فضا، فرآيند، يا مواد تأسیسات گرمايي، تعويض هـوا و تهويـهمطبوع

قـابـل مذاكـره بـا متصرفـان ساختمان، براي سیستم‌های بزرگ بـه جـدول 5-8 نـگاه كنيد. 4 3،،2 قابل مذاكره قابل مذاكره 5 4، گوناگون كامپيوترهاي متصرفان بنا (ساختمان)

در مواردي كه ارتفاع بيش ازفشار آب باشـد، پمـپ فـشارمورد لزوم است. 4 دو ساعت يا بيشتر 10 ثانيه 4 1، كنترل پمپ‌هاي حريق و تهويه كنتـرل دود و مبـارزه با حريق

حفاظت در برابر سرقت انبـارو تخليه ،4 (2) 2، 5 (1) تا اتمام تخليه 10 تا 60 ثانيه 4 كنترل ه ايدسترسي قفل هاي ايمني برقي

حفاظــ ت در برابــ ر دزدي و ت داوم به رهب ردراي از نظ ر مالي حائز اهميت است. 4 2، تا اتمام تخليه 10 تا 60 ثانيه 4 روشنايي مغازه روشنايي اضطراري

حفـاظـت در بـرابـر دزدي و تـداوم بهـره بـردراي ازنظر مالي حائز اهميت است. 4 2، در طول مدت خاموشي 1 تا 10 ثانيه 5 4، 3، تفريحگاه عمومي روشنايي اضـطراري وتاسي سات گرم ايش، تعـويض هـوا و تهي ه مطبوع

(1) در موارد قابل‌اعمال طبق آیین‌نامه NEC قسمت 12 -700 يك ساعت و نيم ذخيره باتري موردنیاز است.

(2) در موارد قابل‌اعمال طبق آیین‌نامه NEC قسمت 12 -700 دو ساعت ذخيره سوخت مورد لزوم است.

يادآوري: عبارت ساختمان‌هاي تجاري به علت تنوع ساختمان‌ها و كاربري آن تا حدودي كلي است و اطلاعات ارائه‌شده در جداول به‌عنوان حداقل می‌باشد. متصرفان ساختمان‌ها در مواردي كه بنا بر نوع كاربري خاص نيروي برق اضافي لازم داشته باشند، بايد از موتور ـ ژنراتور مناسب استفاده كنند. در این‌گونه موارد تنها محدوديت براي مدت‌زمان استفاده از برق اضطراري، ظرفيت منبع سوخت خواهد بود.

جدول 8 -4: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان براي صنعت ارتباطات

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

باتري به‌عنوان منبع اوليه بـاژنراتور پشتيبان 5 4، 3، درمدت قطعي برق صفر 5 4، 2، 1، ترافيك انتقال دفاتر مركزي،

ایستگاه‌های کلید زنی يا تكرار كننده

عمدتا نياز به برق متناوب 5 4، 2، 1، در مدت قطعي برق صفر 5 1، ترافيك انتقال

ایستگاه‌های زمينـيماهواره

معمولاً موتور ـ ژنراتور 5 4، 2، درمدت قطعي برق صفر تا 10 ثانيه 4 3، 2، 1، ارتباط هاي پليسي و آتش‌سوزی ايمنـــي عمـــومني، ارتباطهاي راديويي وترمينال ها

معمولاً بـا قابليـت اطمينـان 6/99 درصد 5 4، 2، درمدت قطعي برق صفر 4 1، پدافندو ديپلماتيك ارتباطهـاي نظـامي وترمينال ها

5 4، درمدت قطعي برق صفر 1 برج ها چراغ هشدار هواپيما

یادآوری: صنعت ارتباطات هر دو حامل هاي عمومي و خصوصي و همچنين ارتباط هاي نقطه به نقطه و تسهيلات فرستنده ها را در برمی‌گیرد.

این‌گونه ارتباطات می‌تواند برنامه‌هاي سرگرمكننده راديويي و يا تلويزيوني، انتقال داده‌ها، كسب و كار، انتقال صدا، ايمني عمومي و امور مربوط به دفاعغ ملي را شامل شود. دسته‌بندی فوق بدين منظور انجام‌شده است كه در موارد بسياري اغلب این‌گونه ارتباطات از طريق يك كانال عمومي انتقال پيدا می‌کند ولي بايد استاندارد دقيق مربوط به آن رعايت شود.

هدف فوري نيروي پشتيبان از نقطه نظر حامل آن تحويل به‌موقع محصول است. اهداف تحويل به‌موقع شامل حفاظت از زندگي، اموال، يا محیط‌زیست توسط ادارات پليس، آتش‌نشانی يا دفاع می‌باشد. این‌گونه اهداف می‌تواند شامل امور كسبي مانند بازاريابي، توليد، خريد، يا امور مالي نيز بشود.

جدول 8 -5: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان براي فناوري اطلاعات مالي

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

بــرق بــدون وقفــه (UPS) می‌تواند همراه با نيروي بـرقپشتيبان باشد. 2 تا طي مدت قطعي برق صفر 5 4، هر كاربرد حياتي تجهيـــزات فنـــاوري اطلاعات

اگر اين منبع براي موارد اضطراري هم استفاده شود بايد شرايط 10 ثانيه نيز در آن لحاظ شود 4 تا طي مدت قطعي برق برق بدون وقفه يكسره

معمولاً 10 تا

30 دقيقه) 5 4، منبـــع نيـــروي تجهيزات فنـاورياطلاعات

سي ستم بـرق ب دون وقفه(UPS)

شامل خنك نمودن مـستقيمتجهيزات 4 تاطي مدت

قطعي برق يك دقيقه 5 4، خنـــك نمـــودن تجهيزات فنـاورياطلاعات تأسیسات گرم ايش، هـــوادهي و تهويـــهمطبوع HVAC

ـ براي اتصال زمين درست به

ف صل ش شم و مـاده 250 از آیین‌نامه NEC نگاه كنيد.

ـ اتصال كنارگذر ممكن استباعث شود كه UPS ديگر بـهعن وان ي ك منب ع جداگانـه تعريف نگردد. 4 3، تا طي مدت قطعي برق صفر 5 4، تأمین نيروي بـرقتجهيزات فنـاورياطلاعـــــــات در صـــورت خرابـــي يو ـ پي - اس سيستم UPS كنارگذر

یادآوری: در اين صنعت منافع اقتصادي تداوم توليد به‌قدری حائز اهميت است كه استفاده از سيستم برق بدون وقفه (UPS) را توجيه می‌کند. هزينه سرمایه‌گذاری در مركز فناوري اطلاعات بزرگ فقط با استفاده بهينه از آن قابل توجيه است و اتكاء صنعت به اين ابزار براي انجام سريع و به‌موقع كار است و موجود نبودن آن به‌عنوآن‌یک مانع انجام كار قابل‌قبول نيست.

جدول 8 -6: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان براي تسهيلات سلامت

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

برق اضطراري برابر مقررات 4 10 ثانيه تجهيـــزات ايمنـــي زندگي

برق اضطراري برابر مقررات 4 10 ثانيه تجهيـــزات بحرانـــي(حياتي)

برق پشتيبان برابر مقررات يك دقيقه تجهيزات ضروري

یادآوری: اين تسهيلات داراي بيشترين ضرورت و مقررات قانوني براي حفاظت زندگي انسان است. اين فصل مبحث تندرستي را مهمترين استفاده‌کننده از نيروي برق اضطراري تشخيص می‌دهد، اما خواننده را به استاندارد IEEE std. 602 كه در آن مطالب مزبور به‌طور مشروح بیان‌شده است و نيز مواد 517 و 700 استاندارد NEC ارجاع می‌دهد.

جدول 8 -7: خلاصه جزييات سیستم‌های برق اضطراري يا پشتيبان براي مع دنكاري

ملاحظات نوع منبع نيرو

يادآوري

ب) مدت موردنیاز طيف رواداري

زمان خاموشي قابل‌تحمل اهداف

يادآوري

الف) كاربرد نوع كاربري نيرو

الزامات براي مـوارد گونـاگونبسيار متفاوت اسـت؛ الزامـاتمرتبط با ايمني معدن كـاري

در مقـررات CFR, Title 30 ارائه‌شده است. 4 ± يك ساعت يك تا ده دقيقه 3 كاركنان بالابرها

الزامات براي موارد گوناگون بسيار متفاوت است؛ الزامات مرتبط با ايمني معدن كاري

در مقررات CFR, Title 30 ارائه‌شده است. 4 بك ساعت يا بيشتر يك دقيقه 1 هوادهي

باد زن‌ها (فن‌ها)

الزامات براي مـوارد گونـاگونبسيار متفاوت اسـت؛ الزامـاتمرتبط با ايمني معدن كـاري

در مقـررات CFR, Title 30 ارائه‌شده است. 4 نامحدود 1 تا 60 دقيقه 4 1، فاضلاب پمپ‌ها

 آیین‌نامه مقررات فدرال )امريكا: (Code of Federal Regulation) CFR: یادآوری