SAIRAALAN TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMÄN KARTOITUS Opinnäytetyö Jani Puumala Sähkötekniikan koulutusohjelma Energiahuolto Hyväksytty..
SAVONIA-AMMATTIKORKEAKOULU TEKNIIKKA KUOPIO Koulutusohjelma Sähkötekniikan koulutusohjelma Tekijä Jani Puumala Työn nimi Sairaalan turvavalaistusjärjestelmän kartoitus Työn laji Päiväys Sivumäärä Insinöörityö 22.4.2009 61 + 24 Työn valvoja lehtori Heikki Laininen Yritys Insinööritoimisto Granlund Kuopio Oy Tiivistelmä Yrityksen yhdyshenkilö projektipäällikkö Aaro Pekkanen Tämän insinöörityön aiheena oli kartoittaa Mikkelin keskussairaalan saneerauksessa uusittavan turvavalaistusjärjestelmän laajuus ja määrittää rakennukseen tulevien turvavalokeskuksien alustava määrä sekä palvelualueet. Lisäksi työssä vertailtiin vaihtoehtoisten turvavalaistusjärjestelmien kustannuksia. Työ tuli aiheelliseksi, kun uusittavalle turvavalaistusjärjestelmälle tarvittiin runkosuunnitelma. Turvavalaistusjärjestelmän suunnittelussa oli ennen tämän työn alkua edetty siten, että uusi turvavalaistusjärjestelmän keskus otettiin käyttöön vasta, kun edellisen keskuksen laajennusvara oli loppunut. Tällä tavoin edettäessä oli vaarana, että järjestelmän kokonaisuus olisi muodostunut vaikeaselkoiseksi. Tässä työssä tehdyn kartoituksen myötä järjestelmän tuleva suunnittelu helpottui ja suunnittelussa voitiin edetä siten, että järjestelmästä tulisi selkeä kokonaisuus mahdollisimman vähäisillä muutostöillä. Saneerauksessa käytettäväksi järjestelmäksi oli saneerauksen alkaessa valittu väylätekniikkaa hyödyntävä järjestelmä. Tällä järjestelmällä oli sairaalarakennuksessa selkeitä etuja keskusakustotekniikkaa hyödyntäviin järjestelmiin nähden. Kustannusvertailun tavoitteena oli osoittaa, kuinka paljon asiakas hyötyy taloudellisesti uuden järjestelmän tuomista eduista. Työn tuloksena saatiin osittain valmiita turvavalaistussuunnitelmia hyödyntäen määriteltyä saneerauksessa jo käyttöön otettujen sekä tulevien keskuksien sijainnit ja palvelualueet samaan kaavioon. Kokonaisuus saatiin muodostettua siten, että valmiiksi toteutettuun järjestelmään tarvittiin ainoastaan pieniä muutoksia, jotta järjestelmä olisi uuden suunnitelman mukainen. Kustannusten vertailussa ilmeni, että saneerauksen toteutukseen valitun järjestelmän kokonaiskustannukset olivat selkeästi pienimmät. Avainsanat turvavalaistus, valaistuslaskenta, kustannusarvio Luottamuksellisuus julkinen
SAVONIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Degree Programme Electrical Engineering Author Jani Puumala Title of Project Surveying of Emergency Lighting System in a Hospital Building Type of Project Date Pages Final Project 22 April 2009 61 + 24 Academic Supervisor Mr Heikki Laininen, Senior Lecturer Company Granlund Kuopio Oy Abstract Company Supervisor Mr Aaro Pekkanen, Project Manager The aim of this final year project was to survey extent of the emergency lighting system of a hospital building, and to determine the amount and distribution zones of the central units of the system. In addition, an estimation of costs between possible emergency lighting system alternatives was made. This project was needed when the emergency lighting system had to be renewed during the restructuring of the hospital building. Earlier designing of the system had been made using a method, in which a new central unit was added after all the expansion resources of the old unit had been used. In this way it would have been difficult to design the whole system clearly. After surveying the system as a whole, these difficulties could be avoided and the designing of the system would be more straightforward with less changes. When this project started, the choice between emergency lighting system alternatives for the hospital restructuring had already been made and the chosen system is a bus-based system. When this kind of system is used in a hospital building, it has some advantages compared to systems that use central batteries. The purpose of the comparison of the costs between the emergency lighting system alternatives was to prove that these advantages make the bus-based system cost-effective. As a result of this project, the amount, placement and distribution zones of new central units were determined and the designing of the whole bus-based system could now be made more easily. Only small changes had to be made for the already designed system to make it match the new plan. The estimation of costs between the emergency lighting systems showed that the busbased system is very cost-effective. Keywords Emergency lighting, Estimation of costs Confidentiality public
ALKUSANAT Tämän insinöörityön toimeksiantajana on ollut Insinööritoimisto Granlund Kuopio Oy ja valvojana lehtori Heikki Laininen Savonia-ammattikorkeakoulun sähköosastolta. Haluan kiittää Granlundin sähköosaston johtajaa insinööri Timo Oravaista työn toimeksiannosta. Hänen lisäkseen haluan kiittää työn kohteena olevan sairaalan sähkösuunnittelusta vastaavaa insinööri Aaro Pekkasta sekä muun Granlundin henkilökunnan ohella erityisesti insinööri (AMK) Jari Turusta kaikesta siitä avusta, jonka olen saanut insinöörityöni aikana. Suuri kiitos kuuluu myös vaimolleni Johannalle kannustuksesta ja tuesta työn aikana. Kuopiossa 22.4.2009 Jani Puumala
SISÄLLYS 1. JOHDANTO... 6 2. TURVAVALAISTUS... 7 2.1. Poistumisvalaistus... 7 2.2. Sairaalan varavalaistus... 11 3. TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMÄT... 12 3.1. Keskusakustojärjestelmät... 13 3.1.1. Perinteiset keskusakustojärjestelmät...14 3.1.2. Osoitteelliset keskusakustojärjestelmät...14 3.2. Väylään perustuvat, yksikköakulliset järjestelmät... 15 3.3. Turvavalaistusjärjestelmien uusia ominaisuuksia... 16 3.3.1. Langaton järjestelmä...17 3.3.2. Kondensaattorit akkujen korvaajina...18 3.3. Sairaalassa käyttöön otettu turvavalaistusjärjestelmä... 18 4. SANEERATTAVAN TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMÄN KARTOITUS... 20 4.1. Valaisinmäärän arviointi... 20 4.1.1. Turvavalaisimien asennusväli...21 4.1.2. Käytävien valaisinmäärät...25 4.1.3. Valaisinmäärien arviointi muissa tiloissa...26 4.1.4. Valaisinmäärien yhteenveto...27 4.2. Neptolux-järjestelmän keskusjako... 28 5. TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMIEN KUSTANNUSVERTAILU... 30 5.1. Neptolux-järjestelmän valaisinmäärät... 31 5.2. Keskusakustojärjestelmien valaisinmäärät... 32 5.3. Valaisimien hankinta- ja asennuskustannukset... 32 5.4. Keskusten kustannukset... 35 5.5. Valaisimien kaapelointikustannukset... 38 5.6. Normaalivalaistuksen tilatiedon valvontalaitteiden kustannukset... 41 5.7. Valaisimien energiakustannukset... 46 5.8. Järjestelmien testauksista aiheutuvat kustannukset... 47 5.9. Järjestelmien huoltokustannukset... 50 5.10. Järjestelmien kokonaiskustannuksien tarkastelu... 56 6. TYÖN YHTEENVETO JA POHDINTA... 58 LÄHTEET... 59 LIITTEET... 62 Liite A: Mikkelin keskussairaalan asemapiirros 1:1000 (A3) Liite B: SFS 6000-7-710 mukainen lääkintätilojen tilaluokittelu (A4) Liite C: ST-kortin 51.79 mukainen lääkintätilojen tilaluokittelu (A4) Liite D: Neptolux-järjestelmän kartoituksessa kirjatut osoitemäärät (A4) Liite E: Ehdotus turvavalaistusjärjestelmän toteutusperiaatteesta (A4) Liite F: Turvavalokeskusten palvelualuekaaviot (A3) Liite G: ST-kortiston yksikköhintojen työkustannusten muodostuminen (A4)
6 1. JOHDANTO Turvavalaistusta tarvitaan julkisissa rakennuksissa turvaamaan henkilöiden liikkuminen ja työskentely normaalivalaistuksen jännitesyötön vikatilanteiden aikana. Turvallisuuden varmistamiseksi on hyvin tärkeää, että rakennuksen turvavalaistusjärjestelmä on aina toimintakunnossa. Turvavalaistuksen määräykset muuttuvat ja turvavalaistusjärjestelmät vanhenevat ajan myötä. Rakennuksen saneerauksessa myös turvavalaistusjärjestelmä päivitetään voimassa olevien määräysten mukaiseksi. Tämä työ on osa Mikkelin keskussairaalan (asemapiirros: liite A) saneerauksen sähkösuunnittelua. Sairaalarakennuksessa on yhteensä yhdeksän kerrosta, kun mukaan luetaan pohja- ja kellarikerrokset. Rakennuksen suuruusluokan vuoksi saneeraus tehdään vaiheittain ja jokaiselle uusittavalle järjestelmälle tarvitaan runkosuunnitelma, jonka mukaan saneerauksessa edetään. Tässä työssä kartoitetaan saneerauksessa uusittavan turvavalaistusjärjestelmän laajuus sekä vertaillaan eri järjestelmävaihtoehtojen kustannuksia niiden elinkaaren aikana. Työn päätarkoituksena on turvavalaistusjärjestelmän kartoitus, joka perustuu työn tekohetkellä voimassa oleviin turvavalaistuksen määräyksiin ja suosituksiin. Kartoituksessa käytetään hyväksi saneerauksen alkuvaiheiden turvavalaistussuunnitelmia, joista etsitään apukeinoja turvavalaistusjärjestelmän valaisinmäärän arviointiin. Turvavalaistusjärjestelmän keskusten alustava lukumäärä sekä palvelualueet määritellään arvioidun valaisinmäärän perusteella ja saatujen tulosten avulla turvavalaistusjärjestelmälle laaditaan palvelualuekaavio. Kaavio toimii työn valmistuttua runkosuunnitelmana uusittavan turvavalaistusjärjestelmän suunnittelulle. Kustannusvertailussa tarkastellaan kolmen eri turvavalaistusjärjestelmän kustannuksien muodostumista sairaalan päärakennuksessa. Tarkoituksena on osoittaa, että saneerauksessa toteutukseen valittu väylätekniikkaan perustuva järjestelmä on kustannustehokas vaihtoehto keskusakustotekniikkaa hyödyntäviin järjestelmiin nähden. Jokaisen vertailussa olevan järjestelmän kustannuksien muodostumista tarkastellaan yksityiskohtaisesti ja kustannukset kootaan yhteen järjestelmien vertailua varten. Edellä esitetyn lisäksi työssä kerrotaan markkinoilla olevien turvavalaistusjärjestelmien ominaisuuksista, järjestelmien valitsemisesta sekä uusinta tekniikkaa hyödyntävistä järjestelmistä. Näiden tietojen tarkoituksena on, että työn lukijat saavat hieman pohjatietoa turvavalaistusjärjestelmien nykytilanteesta ja -kehityksestä. Toiveena on, että näistä pohjatiedoista saataisiin uusia ideoita tuleviin turvavalaistuksen suunnitteluprojekteihin.
7 2. TURVAVALAISTUS Turvavalaistusta tarvitaan normaalivalaistuksen jännitesyötön vikatilanteissa. Turvavalaistus jaetaan poistumisvalaistukseen ja varavalaistukseen kuvan 1 mukaisesti. Varavalaistuksen tarkoituksena on turvata työskentely normaalivalaistuksen vikaantuessa. Poistumisvalaistuksen avulla rakennuksesta voidaan hätätilanteissa poistua turvallisesti. Poistumisvalaistuksen yleiset määräykset löytyvät standardista SFS-EN 1838. Varavalaistuksen määräykset ovat kohdekohtaisia. /1/ Kuva 1. Turvavalaistuksen jakautuminen eri valaistusmuotoihin. /2/ 2.1. Poistumisvalaistus Poistumisvalaistuksen tarkoituksena on luoda sopivat näkyvyysolosuhteet vaarallisten koneiden ja prosessien alasajoon sekä mahdollistaa tiloista poistuminen. Tarvittava valaistus saadaan aikaan jatkuvasti valaistuilla poistumisopasteilla ja ajoittain (sähkökatkon aikana) toimivilla turvavalaisimilla. /1/ Taulukko 1. Poistumisopasteiden ja poistumisreitin valaistuksen tarve /3, s. 16/. Poistumisvalaistus jaetaan poistumisreittivalaistukseen, avoimen alueen valaistukseen sekä riskialttiin työalueen valaistukseen kuvan 1 mukaisesti. Poistumisreittivalaistuksen avulla ilmaistaan ja valaistaan poistumisreitit. Kohteet, joissa poistumisreittivalaistusta tarvitaan, on esitetty taulukossa 1. /2; 3/
8 Avoimen alueen valaistuksen tarkoituksena on vähentää paniikin todennäköisyyttä ja auttaa ihmisiä suunnistamaan kohti poistumisreittejä. Avoimeksi alueeksi luetaan esimerkiksi aulatila, jonka pinta-ala on suurempi kuin 60 m 2. Riskialttiin työalueen valaistuksen tarkoituksena on luoda turvalliset valaistusolosuhteet vaarallisten koneiden ja prosessien alasajoon. /4/ Standardissa SFS-EN 1838 annettujen poistumisvalaistuksen määräysten lisäksi on huomioitava, että poistumisvalaistukseen käytettävien valaisimien on täytettävä standardin SFS- EN 60598-2-22 tekniset määräykset. Valaisimiin liittyvät määräykset täyttyvät, kun poistumisvalaistus toteutetaan tarkoitukseen suunnitelluilla valaisimilla. Myös muita valaisimia voidaan käyttää poistumisvalaistuksessa, mutta tällöin valaisimien määräystenmukaisuus on tarkistettava. /1/ Poistumisopasteilla osoitetaan poistumisreitit, ja opasteiden tulee olla jatkuvasti valaistuja. Opasteet sijoitetaan siten, että ne osoittavat selvästi poistumisreitin turvalliseen paikkaan. Seuraavan opasteen tulee näkyä välittömästi, kun edellinen on ohitettu. Opasteet sijoitetaan myös sellaisiin paikkoihin, joissa on erehtymisen vaara. Jos esimerkiksi poistumisreitillä on kaksi vierekkäistä ovea, tulee oikea ovi merkitä helposti havaittavalla opasteella niin, ettei erehdyksen vaaraa ole. Nykyiset poistumisopasteet ovat tyypillisesti sisäpuolelta valaistuja, jolloin niistä usein käytetään nimitystä opasvalaisimet. /1/ Turvavalaisimilla täydennetään poistumisvalaistusta. Kun normaalin valaistuksen sähkönsyöttö häiriintyy, saadaan turvavalaisimilla luotua sopivat näkyvyysolosuhteet poistumisreiteille. Seuraavat poistumisreitin kohdat tulee korostaa poistumisvalaistuksella /5/: a) jokainen hätäpoistumiseen tarkoitettu uloskäytävän ovi b) portaiden lähialue siten, että jokainen porrastasanne saa suoraa valoa c) lähialue jokaisessa muussa portaiden korkeustason muutoskohdassa d) pakolliset uloskäytävät ja turvallisuuskilvet e) kulkusuunnan jokainen muutospaikka f) käytävien jokainen risteys g) jokaisen lopullisen uloskäynnin lähistö ja uloskäynti h) jokaisen ensiapupisteen lähialue i) jokaisen palosammutuskaluston sijoituspaikan ja palohälytyspisteen lähialue.
9 Standardissa SFS-EN 1838 on esitetty jokaisesta poistumisvalaistuksen osa-alueesta tarkemmat vaatimukset valaistusvoimakkuudesta ja toiminta-ajasta. Seuraavat vaatimukset ovat suoraa lainausta kyseisestä standardista /5/: Poistumisreittivalaistus Enintään 2 m leveillä poistumisreiteillä vaakasuoran valaistusvoimakkuuden lattian tasossa poistumistien keskilinjalla on oltava vähintään 1 lx, ja keskivyöhykkeellä, jonka leveys on vähintään puolet poistumisreitin leveydestä, valaistusvoimakkuuden on oltava vähintään 50 % keskilinjan kohdalla olevasta valaistusvoimakkuudesta. Yli 2 m leveitä poistumisreittejä voidaan käsitellä 2 m levyisinä kaistoina, tai ne voidaan valaista avoimen alueen valaistusvaatimusten mukaan. Poistumisreitin keskilinjalla suurimman valaistusvoimakkuuden suhde pienimpään valaistusvoimakkuuteen ei saa olla suurempi kuin 40:1. Avoimen alueen valaistus Vaakasuoran valaistusvoimakkuuden lattialla on oltava vähintään 0,5 lx koko tilassa lukuunottamatta 0,5 m levyistä reunavyöhykettä. Suurimman valaistusvoimakkuuden suhde pienimpään valaistusvoimakkuuteen ei saa olla suurempi kuin 40:1. Sekä poistumisreittivalaistuksen että avoimen alueen valaistuksen syttymisajasta on määrätty seuraavaa: Hätäpoistumiseen tarkoitetun poistumisvalaistuksen on toimittava vähintään 1 h ajan. Valaistuksen on saavutettava 50 % vaaditusta valaistuksesta 5 s sisällä ja täysi valaistusvoimakkuus 60 s sisällä. Lisäksi standardissa on määräykset valaisimien häikäisystä ja värintoistosta. Tässä työssä on käytetty valmiiden turvavalaistusjärjestelmien valaisimia, joten valaisimien suunnittelussa on huomioitu nämä asiat /1/.
10 Riskialttiin työalueen valaistus Riskialtteilla työalueilla valaistusvoimakkuuden referenssitasolla on oltava vähintään 10 % työhön vaadittavasta valaistusvoimakkuudesta, kuitenkin vähintään 15 lx. Haitallista stroboskooppi-ilmiötä ei saa esiintyä. Valaistusvoimakkuuden tasaisuuden riskialttiilla työalueella on oltava vähintään 0,1. Riskialttiin alueen valaistuksen on toimittava vähintään niin kauan, kuin vaaraa on ihmisille. Normaalivalaistuksen häiriintyessä riskialttiin alueen valaistuksen on annettava täysi valaistusvoimakkuus keskeytyksettä tai 0,5 s sisällä sovelluksesta riippuen. Määräyksistä havaitaan, että riskialttiiden työalueiden vaatimukset poikkeavat merkittävästi poistumisreittivalaistuksen ja avoimen alueen valaistuksen vaatimuksista. On siis ilmeistä, että valmiiden turvavalaistusjärjestelmien valaisimien soveltuminen riskialttiiden työalueiden valaisemiseen täytyy varmistaa erikseen. Edellä lueteltujen yleisten vaatimusten lisäksi poistumisvalaistusta tarvitaan myös esimerkiksi pukutiloissa sekä IV-konehuoneissa, joissa usein liikkuu sairaalan henkilökunnan lisäksi työharjoittelijoita tai opiskelijoita /7, s. 12/.
11 2.2. Sairaalan varavalaistus Varavalaistuksen yleisenä tarkoituksena on, että toimintaa voidaan jatkaa normaalin valaistuksen vikaantuessa. Sairaalassa potilaiden liikkuminen ja henkilökunnan työskentely turvataan varavalaistuksen avulla. Normaalin valaistuksen syötön vikaantuessa varavalaistusta syötetään generaattorin syöttämästä varavoimaverkosta, UPS-laitteesta ja turvavalaistusjärjestelmästä. /7/ Sairaalan varavalaistuksen vaatimukset on esitetty lääkintätilastandardissa SFS 6000-7- 710, jossa edellä mainittuja järjestelmiä kutsutaan nimellä turvasyöttöjärjestelmät. Kyseisen standardin kohdassa 710.556.7.5. varavalaistuksesta on määrätty seuraavaa /8/: Syöttöverkon vioittuessa on seuraavissa mainituissa tiloissa välttämätön minimivalaistus syötettävä turvasyöttöjärjestelmien teholähteestä. Turvasyöttöjärjestelmän vaihtoaika ei saa ylittää 15 s: - poistumisalueet - ulosmenokilpien valaistus HUOM. Lisäksi on noudatettava turvavalaistusta ja poistumisreittivalaistusta koskevia vaatimuksia - turvasyöttöjärjestelmien generaattorien kytkinlaitostilat ja normaalin syötön ja turvasyöttöjärjestelmien pääkeskustilat - ryhmän 1 lääkintätilat. Kussakin huoneessa on ainakin yhtä valaisinta syötettävä turvasyöttöjärjestelmien teholähteestä - ryhmän 2 lääkintätilat. Vähintään 50 % valaistuksesta on syötettävä turvasyöttöjärjestelmien teholähteestä. Leikkaussaleissa 100 % valaistuksesta liitetään turvasyöttöjärjestelmän teholähteeseen Lääkintätilojen ryhmät 0-2 (G0-G2) määräytyvät sen mukaan, millaisia sähkökäyttöisten lääkintälaitteiden liityntäosia niissä käytetään. Ryhmän 2 tiloissa vaatimukset ovat tiukimmat, koska liityntäosia käytetään sellaisissa sovelluksissa, joissa sähkönsyötön vika voi aiheuttaa potilaille hengenvaaran. Liitteissä B ja C on esitetty taulukot lääkintätilojen esimerkkijaottelusta. /7; 8/ Lääkintätilastandardin vaatimusten lisäksi varavalaistus suositellaan asennettavaksi myös esimerkiksi yleisiin odotustiloihin, kulkureiteille sekä inva-wc -tiloihin. Tällaisissa tiloissa varavalaistusta tarvitaan, jotta rakennuksessa olevien henkilöiden liikkuminen olisi turvallista, ja turhilta paniikkitilanteilta vältyttäisiin normaalin valaistuksen vikaantuessa. /7/
12 3. TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMÄT Markkinoilla on useita eri toimintaperiaatteella toimivia turvavalaistusjärjestelmiä. Määräysten mukainen turvavalaistus on toteutettavissa millä tahansa näistä järjestelmistä, mutta järjestelmien sopivuus kohteeseen tulisi selvittää tapauskohtaisesti. Järjestelmätyypin valinnassa tulee huomioida sekä tekniset että taloudelliset tekijät. Esimerkiksi järjestelmän laajuutta saattaa rajoittaa kaapeleiden tai keskusten kuormitettavuus. Toisaalta jotkin järjestelmät ovat hankintakustannuksiltaan edullisia muihin järjestelmiin verrattuna, mutta niiden ylläpito voi olla joissain kohteissa hankalaa ja aiheuttaa siten merkittäviä kustannuksia järjestelmän pitoaikana. Lisäksi mm. kaapeloinnissa, valaisimien kuluttamassa energiassa sekä järjestelmän muunneltavuudessa saattaa olla huomattavia eroja eri järjestelmien välillä. Etenkin suurissa kohteissa oikealla järjestelmävalinnalla voidaan saavuttaa merkittäviä kustannussäästöjä. /4; 9/ Työn kohteena olevan sairaalarakennuksen saneerauksessa käytettävä turvavalaistusjärjestelmä oli jo valittuna työn alkaessa. Järjestelmien välisten kustannusten vertailua varten tuli myös muiden järjestelmien toteutusperiaatteet selvittää. Tässä osassa on kerrottu markkinoilla olevien järjestelmien yleisistä ominaisuuksista, sekä eritelty tarkemmin saneerauksessa käyttöönotetun järjestelmän yksityiskohtia. Suomessa valmiiden turvavalaistusjärjestelmien toimittajia ovat mm. Autrosafe, Elema, Eltek, Exilight, Glamox, Neptolux sekä Teknoware, joiden tuotevalikoimaa on koottu taulukkoon 2. Taulukko perustuu toimittajien internet-sivujen tuotevalikoimista /10-15/ löytyneisiin tietoihin. Lähes kaikilta toimittajilta on saatavilla perinteistä keskusakustotekniikkaa hyödyntävä järjestelmä. Osoitteellisia ja väylään perustuvia järjestelmiä on tarjolla lähinnä suurempien järjestelmätoimittajien valikoimissa. Näiden lisäksi Teknowaren valikoimista löytyy järjestelmiä, joissa on hyödynnetty uusinta tekniikkaa. Taulukko 2. Turvavalaistusjärjestelmien toimittajien tarjoamia järjestelmätyyppejä. Keskusakustojärjestelmät Valaisinkohtaisen energiavaraston omaavat järjestelmät Perinteinen Osoitteellinen Väylään perustuva Langaton Kondensaattoreita järjestelmä järjestelmä järjestelmä järjestelmä hyödyntävä järjestelmä Autrosafe X Elema X Eltek X X X Exilight X X Glamox X X Neptolux X Teknoware X X X X Yleisimmät järjestelmät Uutta tekniikkaa
13 3.1. Keskusakustojärjestelmät Perinteisesti turvavalaistusjärjestelminä on käytetty keskusakustojärjestelmiä, jotka toimivat kuvan 2 mukaisella periaatteella. Keskusakustojärjestelmissä turvavalaistusta syötetään normaalitilanteessa verkosta ja verkkojännitteen katketessa turvavalokeskus vaihtaa syötön keskuksessa sijaitsevalle akustolle. /4/ Kuva 2. Keskusakustojärjestelmän yksinkertaistettu periaatekuva. Keskusakustojärjestelmissä valaistusta syötetään joko 24 V tai 230 V jännitteellä. Järjestelmissä käytetyt akkujännitteet ovat 24 V ja 216 V, jotka on toteutettu kytkemällä tarvittava määrä 12 V akkuja sarjaan. 230 V syöttöjännite saadaan muodostettua 24 V akkujännitteestä invertterin tai hakkurivirtalähteen avulla, jolloin valaistuksen syöttöjännitteenä on vastaavasti 230 V vaihto- tai tasajännite. 216 V akkujännitettä käytetään sellaisenaan 230 V valaistuksen syöttämiseen. /4, s. 45./ Keskusakustojärjestelmän kaapelointiin vaikuttavat kaapeleiden kuormitettavuus sekä toimintavarmuuteen liittyvät tekijät. Kuormitettavuus vaikuttaa kaapelipituuksiin erityisesti 24 V järjestelmissä, koska pienellä jännitteellä valaisimien ottama virta ja sen myötä kaapeleissa muodostuva jännitteenalenema ovat suuria. Kaapelointi mitoitetaan siten, että valaisinryhmän kauimmaisella valaisimella jännite on valmistajan sallimissa rajoissa vielä nimellisen toiminta-ajan lopulla. /4, s. 48-49./
14 Koska turvavalaistuksen täytyy toimia vähintään yhden tunnin ajan, keskusakustojärjestelmissä valaistusta syötetään palonkestävällä kaapelilla. Lisäksi poistumisreitin osastoilla yhden poistumisvalaistukseen käytetyn valaisimen vikaantuminen ei saa pimentää reittiä kokonaan. Keskusakustojärjestelmiä käytettäessä jokaiselle poistumisreitin alueelle tuodaan syöttö vähintään kahdesta ryhmästä. Valaisimet ryhmitellään mahdollisuuksien mukaan siten, että peräkkäisiä valaisimia syötetään eri ryhmistä. Toimintavarmuuden vuoksi yhden valaistusryhmän suositeltu enimmäiskoko on maksimissaan 15 valaisinta, vaikka kuormitettavuus sallisi useampia valaisimia. /4, s. 48./ 3.1.1. Perinteiset keskusakustojärjestelmät Keskusakustojärjestelmät voidaan jakaa perinteisiin ja osoitteellisiin järjestelmiin keskusten suorittaman valaisinvalvonnan perusteella. Perinteisissä keskusakustojärjestelmissä akuston jännite on yleensä valvottu, ja keskukselta saadaan hälytys, mikäli akuston jännite on liian alhainen. Keskus ei kuitenkaan valvo valaisimien kuntoa, joten järjestelmän ylläpitäjä joutuu valvomaan järjestelmän toimivuutta tekemällä järjestelmälle määräysten mukaiset toimintatestit. Kuukausittaisessa testissä järjestelmä kytketään akkukäytölle, ja keskuksen sekä kaikkien järjestelmän valaisimien toiminta tarkistetaan. Lisäksi akuston kuntoa tarkkaillaan vuosittain täyden kuormitusajan testillä. /4, s. 45; 17/ 3.1.2. Osoitteelliset keskusakustojärjestelmät Osoitteellisissa keskusakustojärjestelmissä keskus valvoo koko järjestelmän toimintaa. Akuston jännitteen lisäksi valaisimien toimintaa tarkkaillaan automaattisesti, joten kaikista järjestelmän vioista saadaan hälytys. Tämä helpottaa oleellisesti järjestelmän ylläpitämistä. Osoittellisten järjestelmien ominaisuuksiin kuuluu myös määräysten mukaisten kuukausija vuositestien suorittaminen automaattisesti. Testien tulokset ovat luettavissa joko keskuksen luota tai etäkäytöllä tietokonepäätteeltä tätä ominaisuutta tukevissa keskuksissa. /4, s. 45; 18/ Perinteiseen järjestelmään verrattuna vastaava osoitteellinen järjestelmä on kalliimpi toteuttaa järjestelmän keskuslaitteiden sekä valaisimien osoitteellisuuden vuoksi. Osoitteellisten järjestelmien ylläpitokustannukset ovat kuitenkin vähäisiä, koska kaikista vikatilanteista saadaan ilmoitus automaattisesti, eikä koko järjestelmää näin tarvitse jatkuvasti tarkkailla. Riittää, kun järjestelmän testiraportit tarkastetaan kuukausittain /19/. Automaattisten testien ansiosta osoitteellisen järjestelmän kokonaiskustannukset voivat kalliimmista hankintakustannuksista huolimatta olla perinteistä järjestelmää pienemmät, kuten tämän työn kustannusvertailu osoittaa.
15 3.2. Väylään perustuvat, yksikköakulliset järjestelmät Väylään perustuvissa, yksikköakullisissa järjestelmissä jokainen valaisin saa omalta akultaan tarvitsemansa energian sähkönsyötön vikatilanteissa. Lisäksi valaisimissa on mm. valaisimen testausyksikkö, akun latausyksikkö sekä tiedonsiirtoyksikkö, jolla valaisin kytketään väylän kautta turvavalokeskukselle. Järjestelmän keskus tunnistaa valaisimet niiden osoitteiden perusteella. Valaisimien kaapelointi voidaan toteuttaa joko erillisellä 230 V syötöllä ja tiedonsiirtoväylän heikkovirtakaapelilla tai ainoastaan heikkovirtakaapelilla toteutetulla väyläkaapelilla. /4/ Erillisellä 230 V kaapeloinnilla varustetuissa järjestelmissä valaisimet saavat tarvitsemansa energian normaalin valaistuksen ryhmäkeskukselta. Syöttöjännitteen katketessa kaikki valaisimet siirtyvät automaattisesti akkukäytölle. Väyläkaapelia käytetään ainoastaan keskuksen ja valaisimien väliseen tiedonsiirtoon. Esimerkkinä erilliseen syöttöön ja tiedonsiirtoväylään perustuvasta järjestelmästä on Eltek Delta Compact, jonka periaatekaavio on esitetty kuvassa 3. /12/ Kuva 3. Eltek Delta Compact järjestelmä. Tässä järjestelmässä valaisimilla on erillinen syöttö- ja tiedonsiirtokaapelointi. /12/ Ainoastaan väyläkaapeloinnin omaavissa järjestelmissä väyläkaapelia käytetään valaisimien energian syöttämiseen sekä tiedon siirtämiseen turvavalokeskuksen ja valaisimien välillä. Tällaisessa järjestelmässä valaisimet toimivat pienellä käyttöjännitteellä ja niiden tehot ovat pieniä, jotta kaapeli ei ylikuormitu. Ainoastaan väyläkaapelia käyttävästä järjestelmätyypistä esimerkkinä on Neptolux-järjestelmä, joka on käytössä työn kohteena olevassa sairaalarakennuksessa. Järjestelmän tarkempi kuvaus on esitetty luvussa 3.3. /4, s. 45; 20/
16 Yksikköakullisissa järjestelmissä 230 V syöttö sekä keskusten ja valaisimien välinen väyläkaapelointi voidaan tehdä tavanomaisilla kaapelityypeillä palonkestävien kaapeleiden sijaan. Akut sijaitsevat valaisimissa, joten valaisimien syöttö on varmennettu, vaikka kaapeliyhteys turvavalokeskukselle tai 230 V verkkoon katkeaa ryhmävian tai tulipalon seurauksena. Lisäksi turvavalokeskusten ja valaisimien välille tarvitaan ainoastaan yksi väyläkaapeli usean ryhmäkaapelin sijaan. Yksikköakullisten järjestelmien kaapelointi onkin usein edullisempi toteuttaa kuin keskusakustojärjestelmissä käytettävä palonkestävä kaapelointi. /4; 20/ Akkujen huoltaminen mielletään usein merkittäväksi kustannustekijäksi yksikköakullisissa järjestelmissä, sillä akkuja on useita ja ne sijaitsevat hajautetusti joka puolella rakennusta olevissa valaisimissa /9/. Täytyy kuitenkin muistaa, että kaikkien turvavalaistusjärjestelmien valaisimet vaativat säännöllistä huoltoa. Nykyisten akkujen kapasiteetti sekä käyttöikä yhdistettynä uusimpaan led-tekniikkaan ovat mahdollistaneet valaisimille ja niiden akuille useiden vuosien huoltovälin, joten valaisimissa sijaitsevien akkujen huolto voidaan nykyisissä järjestelmissä jaksottaa muun säännöllisen valaisinhuollon yhteyteen. /4; 20/ 3.3. Turvavalaistusjärjestelmien uusia ominaisuuksia Tässä luvussa on esitetty turvavalaistusjärjestelmien uusia teknisiä ominaisuuksia. Tätä työtä tehtäessä näiden tuotteiden käytöstä ei juurikaan ollut kokemusperäistä tietoa saatavilla. Järjestelmätoimittajan hinnastosta /21/ ilmenee, että näitä ominaisuuksia hyödyntävät laitteet ovat vielä tätä työtä tehtäessä suhteellisen kalliita. Järjestelmistä saatavat edut voivat kuitenkin joissain kohteissa merkitä pienentyneitä kokonaiskustannuksia pidemmällä aikavälillä.
17 3.3.1. Langaton järjestelmä Langaton järjestelmä perustuu valaisinkohtaisiin akkuihin ja valaisimien osoitteellisuuteen, joten se on hyvin samankaltainen yksikköakulliseen väyläpohjaiseen järjestelmään verrattuna. Jokainen valaisin tarvitsee 230 V syötön saman alueen valaistusta palvelevalta ryhmäkeskukselta. Merkittävä tekninen ero väylään perustuvaan ratkaisuun nähden on väyläkaapelin korvaaminen langattomalla tiedonsiirrolla. /22/ Langattomassa järjestelmässä valaisimet sisältävät langattoman lähettimen ja vastaanottimen. Kun valaisimet asennetaan toistensa kantoalueille, syntyy valaisimien välille kuvan 4 mukaisesti langaton tiedonsiirtoverkko. Jokainen valaisin toimii järjestelmässä tiedon välittäjänä, jolloin järjestelmän tiedonsiirtoon muodostuu useita vaihtoehtoisia reittejä. Yhden valaisimen rikkoontuminen ei katkaise tiedon kulkua, mikäli muut rakennuksen turvavalaisimet ovat toistensa kantoalueella. /22/ Kuva 4. Langattoman järjestelmän toimintaperiaate. Tiedonsiirtoon muodos-tuu langattomassa järjestelmässä useita vaihtoehtoisia reittejä. /22/ Langattoman järjestelmän tilaa valvotaan langattomilla laitteilla. Tiedon kerääminen ja tarkastelu onnistuu seinään asennettavalla paneelilla tai USB-koordinaattorilla varustetulla tietokoneella. /22/
18 3.3.2. Kondensaattorit akkujen korvaajina Uutuutena turvavalaistusjärjestelmien markkinoilla on järjestelmä, jossa valaisinkohtaisten akkujen tilalla on käytetty nykyaikaisia superkondensaattoreita. Kondensaattoreille luvataan pidempi elinikä kuin akuille ja niille myönnetäänkin jopa 10 vuoden toimintatakuu. Kondensaattorit eivät sisällä haitallisia metalleja (RoHS), ja niiden latausajat ovat akkuja lyhyempiä. Kondensaattoreiden jännite käyttäytyy akkujen jännitteeseen nähden eri tavalla niitä purettaessa ja ladattaessa. Tämän vuoksi kondensaattoreilla ei suoraan voida korvata valaisimien akkuja, vaan kondensaattoreille täytyy valita niille erikseen suunnitellut valaisimet. /23/ 3.3. Sairaalassa käyttöön otettu turvavalaistusjärjestelmä Kohteena olevan sairaalan saneerauksessa turvavalaistusjärjestelmäksi valittiin osoitteellinen, väylään perustuva Neptolux-turvavalaistusjärjestelmä, jonka periaate on esitetty kuvassa 5. Tämän luvun tiedot perustuvat järjestelmän esitteeseen /20/ ja suunnitteluohjeeseen /24/. Kuva 5. Neptolux-järjestelmäkaavio. /25/ Nepto 254 -keskuksessa on kaksi väylää, joihin kumpaankin voidaan ryhmitellä 127 osoitteellista valaisinta tai I/O-yksikköä. Neptolux-järjestelmä perustuu väylätekniikkaan. Väylää käytetään opas- ja turvavalaisimien energian syöttöön sekä tiedonsiirtoon väylään kytkettyjen laitteiden ja turvavalokeskusten välillä. Järjestelmän Nepto 254 -keskuksissa on kaksi väylää, joihin molempiin voidaan kytkeä 127 osoitteellista valaisinta ja I/O-yksikköä. Väylän enimmäispituus on 1000 m käytettäessä väyläkaapelina KLMA 4x0,8+0,8 -kaapelia. Myös edullisemman KLMA 2x0,8+0,8 -kaapelin käyttö on mahdollista, mutta tällöin väylän pituus rajoittuu 500 m:iin.
19 Opas- ja turvavalaisimet ovat Neptolux-järjestelmässä yksikköakullisia ja osoitteellisia. Jokaisessa valaisimessa on samanlainen asennuskanta, mikä helpottaa käytännön asennustyötä. Aluksi valaisinkannat asennetaan paikoilleen ja väyläkaapeli kytketään kantoihin. Kun kaikki asennustyöt on tehty, valaisimien osoitteet ohjelmoidaan erillisellä ohjelmointilaitteella valaisimiin ja lopuksi valaisimet kiinnitetään pikakiinnityksellä kantoihinsa. Turvavalokeskus tunnistaa tämän jälkeen automaattisesti jatkuvatoimiset opasvalaisimet sekä ajoittain toimivat turvavalaisimet. Normaalin valaistuksen jännitetieto tuodaan Neptolux-järjestelmään väylään kytketyn I/Oyksikön avulla. I/O-yksiköt ovat valaisimien tapaan osoitteellisia, ja ne saavat käyttöjännitteensä järjestelmän väylän kautta. Jokaiseen valvottavaan ryhmäkeskukseen asennetaan vaihevahti, jonka kosketintieto tuodaan I/O-yksikköön KLMA 2x0,8+0,8 -kaapelin avulla. Kun jännite missä tahansa ryhmäkeskuksen vaiheessa laskee riittävästi, vaihtaa vaihevahdin kosketin tilaansa ja I/O-yksikkö välittää tämän tiedon turvavalojärjestelmään. Vaihevahtien lisäksi I/O-yksikköön voidaan kytkeä esimerkiksi turvavalopainikkeet. Turvavalokeskus sytyttää turvavalaisimet I/O-yksikön välittämän tiedon avulla normaalivalaistuksen jännitesyötön häiriintyessä tai turvavalopainiketta painettaessa. Väylässä olevaan I/O-yksikköön voidaan kytkeä erillinen keskus, jota ohjataan yksikössä olevan lähdön avulla. Tällöin Neptolux-järjestelmässä voidaan käyttää myös muiden valmistajien valaisimia. Osoitteellinen Nepto 254 -keskus tulkitsee erillisen keskuksen vain yhtenä osoitteena, joten kaikki erilliseen keskukseen asennetut valaisimet toimivat samanaikaisesti. Osoitteellisuuden ansiosta järjestelmän toimintatestit on saatu automaattisiksi. Keskus testaa standardin SFS-EN 50172 mukaisesti jokaisen valaisimen toiminnan kuukausittain, sekä suorittaa akkujen täyden ajan kuormituskokeen vuosittain. Kaikki tapahtumatiedot tallentuvat keskusyksikön muistiin, josta ne ovat luettavissa joko keskuksen luona olevalta käyttölaitteelta tai vaihtoehtoisesti tietokoneelta keskuksen ollessa kytkettynä lähiverkkoon. Tietokonetta käytettäessä viallisen valaisimen sijainti saadaan näkymään rakennuksen pohjakuvassa, kun käytössä on järjestelmätoimittajan grafiikkaohjelmisto. Lisäksi hälytystiedot voidaan välittää huoltoliikkeeseen erillisellä siirtolaitteella.
20 4. SANEERATTAVAN TURVAVALAISTUSJÄRJESTELMÄN KARTOITUS Kun turvavalaistukseen liittyvät määräykset ja käytettävän turvavalaistusjärjestelmän ominaisuudet olivat selvillä, voitiin saneerauksessa käytettävän järjestelmän laajuus kartoittaa. Neptolux-järjestelmässä keskus tulkitsee valaisinpisteet yksittäisinä osoitteina ja keskukset mitoitetaan osoitemäärien perusteella /20/. Tämän vuoksi valaisimien arvioitu kokonaismäärä sairaalan jokaisessa rakennusosassa selvitettiin, minkä jälkeen turvavalokeskusten määrä ja niiden palvelualueet saatiin määritettyä. 4.1. Valaisinmäärän arviointi Saneerauksen alkuvaiheessa oli Neptolux-järjestelmälle tehty valmiita turvavalaistussuunnitelmia. Näistä suunnitelmista etsittiin apukeinoja rakennuksen valaisinmäärän arviointiin. Ensimmäisenä ajatuksena oli, että rakennuksen pinta-alaan perustuva menetelmä olisi ollut nopea tapa määrittää kunkin rakennusosan valaisinmäärät. Tätä menetelmää kokeiltaessa todettiin, että sairaalan eri rakennusosissa tilat oli suunniteltu täysin eri käyttötarkoituksiin. Joissain rakennusosissa tilat olivat pääosin yleisiä tiloja, kun taas muissa vastaavan kokoisissa rakennusosissa saattoi olla esimerkiksi leikkaussaleja tai varastotiloja. Lisäksi rakennusosien käytävien suhteellinen määrä vaihteli, joten valaisinmääriä ei pystytty määrittämään pinta-alan perusteella. Seuraavaksi huomio kiinnittyi käytäviin, jotka olivat koko rakennuksessa pääosin saman levyisiä ja korkuisia. Käytävien valaisinmäärien arviointi onnistuikin käytäväpituuteen perustuvaa arviointimenetelmää käyttäen. Lopullista valaisinmäärän arviointia varten jokaisesta sairaalan kerroksesta luotiin erillinen Excel-taulukko. Taulukkoon muodostettiin sarakkeet kerroksessa oleville rakennusosille ja rakennuksen CAD-pohjakuviin rajattiin vastaavat rakennusosat. Lopulta rakennuksen pohjakuvat käytiin läpi kerroksittain rakennusosa kerrallaan, ja arvioidut valaisinmäärät kirjattiin taulukoihin (liite D). Käytävien valaisinmäärien arviointi onnistui pohjakuvista mitattujen käytäväpituuksien perusteella ja muut tilat käytiin erikseen läpi jokaisesta rakennusosasta.