KONEELLISEN SAVUNPOISTON PUHALLINOHJAUSKESKUS Case: Kera Group Oy LAHDEN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ala Kone- ja tuotantotekniikka Mekatroniikka Opinnäytetyö Syksy 2017 Tuomas Ovaska
Lahden ammattikorkeakoulu Kone- ja tuotantotekniikka OVASKA, TUOMAS: Koneellisen savunpoiston puhallinohjauskeskus Case: Kera Group Oy Tuotantopainotteisen mekatroniikan opinnäytetyö, 37 sivua, 13 liitesivua Syksy 2017 TIIVISTELMÄ Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Kera Group Oy:n savunhallintaosastolle (Keravent) savunpoiston ohjauskeskus, jolla voidaan ohjata koneelliseen savunpoistojärjestelmään liittyviä koneita ja toimilaitteita. Keskuksen ominaisuuksiin kuuluu sen ohjauskäskyjen saumaton liittäminen yrityksen toimittamiin painovoimaisen savunpoiston ohjauskeskuksiin, joita monesti hyödynnetään korvausilmalaitteiden ohjauksessa koneellisissa järjestelmissä. Keskuksen toiminta perustuu hyvin pitkälti sen ohjelmoitavaan älyreleeseen, jonka ohjemoitavissa olevaa ohjelmaa muuttamalla keskusta voidaan käyttää myös toisten toimittajien toimilaitteiden kanssa. Yrityksellä on jo vuosia ollut tuotteena koneellisen savunpoiston kattoluukku, johon on integroitu 3-vaihemoottori koneellista savunpoistoa varten. Lisäksi yritys toimittaa koneelliseen savunpoistoon soveltuvia seinäluukkuja- ja ikkunoita, eli kokonaisen järjestelmän toimittamisesta puuttuu koneellisen savunpoistojärjestelmän laitteita ohjaava keskus. Kera Group Oy on Orimattilassa toimiva savunpoistoluukkuja ja rakennusalan muovituotteita valmistava yritys. Yrityksen ydinosaamiseen kuuluu myös savunpoiston ohjausautomatiikka, erityisesti painovoimaisen savunpoiston osalta. Jatkuvan kysynnän vuoksi on kuitenkin luonnollista, että yritys panostaa myös koneellisen savunpoiston ohjaukseen. Työ aloitettiin asettamalla keskukselle tietyt vaatimukset, jotta se olisi tuotannon kannalta kannattava, sekä mahdollisimman laaja ominaisuuksiltaan kuitenkin riittävän kompaktissa koossa. Nämä vaatimukset määritti automaatio-osaston esimies Toni Potinkara. Lopputuloksena tuli olla vaatimusten mukainen tuote, eli keskus, jolla voidaan ohjata koneellisen savunpoiston laitteita. Työhön kuului myös tuotteen dokumentointi. Asiasanat: koneellinen savunpoisto, painovoimainen savunpoisto, savunpoiston ohjauskeskus
Lahti University of Applied Sciences Degree Programme in Mechanical and Production Engineering OVASKA, TUOMAS: extraction Control panel for the machine based smoke Bachelor s Thesis in Production oriented mechatronics, 37 pages, 13 pages of appendices Autumn 2017 ABSTRACT The goal for this thesis was to design a control panel for Kera Group Ltd s smoke control department (Keravent). The panel was expected to be able to control machines and actuators included in mechanical smoke extraction. One of the attributes of the control panel is a possibility to connect its control signals to natural smoke extraction system panels, which are often used to control the replacement air systems in mechanical smoke extraction systems. The panel s operation is based in its progammable intelligent relay. By reprogramming the relay, the panel is also suitable for other manufacturers actuators. Kera Group has already had a roof installed hatch with an integrated 3-phase blower for several years. The purpose for this product is to be a part of the mechanical smoke extraction system. They also deliver wall installed hatches and windows that are suitable for mechanical smoke extraction systems. Therefore, the only part they did not have was a control panel that can control all these machines and actuators. Kera Group Ltd. is a company based in Orimattila. The company manufactures smoke exhaust ventilation hatches and plastic products for the construction industry. Kera Group s main know-how also also includes smoke exhaust automation, especially in the field of natural smoke exhaust ventilation. Because of the continuous demand, it is only natural that the company also puts effort on the mechanical smoke extraction systems. The work was started by setting certain demands for the panel. The panel had to be cost-effective with a wide amount of features in a compact size. These demands were set by automation department foreman Toni Potinkara. The result was expected to be a product that was in line with the given demands, a panel that can control motors and actuators included in mechanical smoke extraction. The work also included product documentation. Keywords: mechanical smoke extraction, natural smoke extraction, smoke extraction control panel
SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 OPINNÄYTETYÖN LÄHTÖKOHDAT 3 2.1 Kera Group Oy 4 2.2 Keravent automaatio 7 2.3 Opinnäytetyön tavoitteet 8 3 SAVUNPOISTOJÄRJESTELMÄN MERKITYS 9 3.1 Savunpoistojärjestelmälle asetetut tavoitteet 10 3.2 Savunpoiston tehtävät 11 3.3 Savunpoistotasot 12 3.3.1 Uloskäytävät ja hissikuilut 14 4 SAVUNPOISTOMENETELMÄT 15 4.1 Painovoimainen savunpoisto 15 4.2 Koneellinen savunpoisto 17 5 PUHALLINKESKUS 21 5.1 Suunnittelun lähtökohdat 21 5.2 Keskuksen pääsuunnittelu 22 5.2.1 Keskuksen mekaniikkasuunnittelu 23 5.2.2 Keskuksen sähkösuunnittelu 26 5.2.3 Keskuksen automaatiosuunnittelu 29 5.2.4 Keskuksen ohjaus 30 5.3 Keskuksen tuotanto 32 6 YHTEENVETO 34 LÄHTEET 36 LIITTEET 38
SANASTO Koneellinen savunpoisto Savu poistetaan koneellisin keinoin seinälle tai katolle asennettavilla savunpoistopuhaltimilla. Puhaltimet sijoitetaan yleensä savunpoistokanavien päähän. Painovoimainen savunpoisto Savukaasut nousevat ilmaa kevyempinä ylös. Painovoimaisessa savunpoistossa voidaan käyttää savun poistamiseen katolle asennettuja savunpoistoluukkuja tai seinän yläosaan asennettuja savunpoistoluukkuja ja -ikkunoita. Savunpoiston korvausilma Toimivan savunpoistojärjestelmän edellytys on riittävä korvausilma, joka voidaan järjestää esimerkiksi käsin tai sähköisesti avattavista ovista ja ikkunoista. Savusulku Savusululla voidaan rajoittaa savulohkon koko halutun kokoiseksi. Savusulku rajoittaa savun leviämisen savulohkosta toiseen. Savulohko Savulohko on määritelty alue, josta savu poistetaan samaan aikaan. Savulohkon koko rajoitetaan tiettyihin mittoihin, jolloin savu ei ehdi jäähtymään liikaa ja täten painumaan alas estäen turvallien poistumisen. Toimilaite Toimilaitteella voidaan tarkoittaa esimerkiksi moottoria, joka on asennettu savunpoistoikkunaan tai korvausilmaluukkun. Moottorin tehtävä on avata ikkuna tai luukku savunpoistotilanteessa.
1 1 JOHDANTO Tulipalossa henkilö- ja omaisuusvahingot aiheutuvat palokaasujen myrkyllisyydestä ja kuumuudesta sekä noesta. Savunpoiston tarkoituksena on turvata ihmisten pelastautuminen pitämällä poistumisreittejä savuttomina, helpottaa pelastushenkilöstön pelastus- ja sammutustyötä sekä vähentää savun aiheuttamia palovahinkoja. Savunpoistolaitteiden asianmukaisuus ja toimivuus ovat tärkeitä osatekijöitä pelastustoimintaa suunniteltaessa ja onnettomuustilanteisiin varauduttaessa. (Kallioniemi 2012, 3.) Toimintavarma savunpoistojärjestelmä saadaan hallitsemalla ja suunnittelemalla koko savunpoistojärjestelmän elinkaari. Toimivan järjestelmän kulmakivi on asiantunteva suunnittelu, jossa määritetään järjestelmän tavoitteet ja vaatimukset sekä suoritetaan riskien tarkastelu. Näiden pohjalta luodaan savunpoistosuunnitelma. Suunnitteluvaiheessa tulee valita vaatimuksenmukaiset laitteet. Suunnittelun jälkeen seuraa asennus- ja käyttöönottovaihe. Tässä kohtaa on tärkeää, että noudatetaan laitevalmistajan asennusohjeita. Asentajan pätevyys tulee varmistaa, sillä joka päivä savunpoistolaitteita asentavat henkilöt ovat asiaan perehtyneitä ja asiantuntevia verrattuna sellaisiin asentajiin, jotka asentavat useita eri järjestelmiä. Käyttöönottovaiheessa tulee tehdä järjestelmän riittävän laaja ja suunnitelmallinen testaus, josta laaditaan pöytäkirja todisteeksi toimivasta järjestelmästä. Kun käyttöönottovaihe on suoritettu ja kaikki tarkastukset on suoritettu, seuraa lopulta tärkein ja pitkäaikaisin osuus. Huolto- ja kunnossapito tulee varmistaa, koska muuten järjestelmän toimintavarmuus putoaa radikaalisti. Laajan kokemuksen savunpoistoalalta omaavana tiedän, että muutamassa vuodessa jopa hyvin suunniteltu ja toteutettu järjestelmä menettää toimintakykynsä. Kuviossa 1 on esitetty savunpoistojärjestelmän elinkaari.
2 KUVIO 1. Savunpoistojärjestelmän elinkaari (Kallioniemi 2012, 15) Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Kera Group Oy:lle savunpoiston ohjauskeskus, jolla voidaan ohjata yrityksen savunpoistopuhallinluukkuja savunpoistotilanteessa. Keskus palvelee siis koneellista savunpoistoa. Keskuksen piti olla myös integroitavissa yrityksen toimittamiin savunpoistojärjestelmiin saumattomasti, myös muiden toimijoiden yleisimmät laitteet tuli huomioida suunnittelussa. Keskus suunniteltiin siten, että sen asennus olisi mahdollisimman helppoa, käyttäminen riittävän yksinkertaista ja huollon kannalta ajateltuna huoltaminen ja korjaaminen mahdollisimman jouhevaa. Näitä ominaisuuksia tukee selkeä ja kattava dokumentointi. Työn ohjaajana toimi sen aikainen esimieheni ja automaatio-osaston esimies Toni Potinkara.
3 2 OPINNÄYTETYÖN LÄHTÖKOHDAT Kera Group Oy on perinteisesti toimittanut painovoimaiseen savunpoistoon liittyviä järjestelmiä. Yrityksen yhteistyökumppaneita ovat alan suurimpiin toimittajiin kuuluvat D+H Mechatronics AG Saksasta ja Actulux A/S Tanskasta. Kera Group on jo muutaman vuoden rakentanut ja toimittanut koneelliseen savunpoistoon liittyviä puhallinluukkuja, joissa 3- vaiheinen oikosulkumoottori (puhallin) on integroituna savunpoistokattoluukkuun. Tälle tuotteelle yrityksellä ei kuitenkaan ole ollut tarjota mahdollisuutta ohjaukseen. Sille on kuitenkin ollut paljon kysyntää, ja sen pohjalta aloin kehittämään tuotetta, jonka voisi rakentaa nopeasti ja joka sopisi useimpiin tilanteisiin, joita asiakkailla on. Monesti keskikokoisilla ja suurilla kiinteistöillä on sekä painovoimaista että koneellista savunpoistoa. Kera Group on tähän asti pystynyt toimittamaan painovoimaisen savunpoistojärjestelmän kokonaisuudessaan CEmerkittynä. Sen lisäksi yritys on voinnut toimittaa koneellisen savunpoiston osalta savunpoistoluukut, joissa on puhallin integroituna sekä korvausilmaluukut avaajalaitteineen. Asiaa havainnollistava järjestelmäkaavio on esitetty kuviossa 2. On luonnollista, että yrityksellä olisi tarjota myös ratkaisu koneellisen savunpoiston ohjaukseen, jolloin asiakkaalla olisi mahdollisuus tilata koko järjstelmän samalta toimittajalta. Tähän asti koneelliseen savunpoistoon liittyvät keskukset on pitänyt tilata eri toimittajalta, ja tällainen johtaa yleensä jossain vaiheessa projektia ongelmiin, sillä kaiken yhteensovittaminen saattaa olla haastavaa.
4 KUVIO 2. Kera Group Oy:n toimittamat laitteet 2.1 Kera Group Oy Kera Group Oy on rakennusalan muovituotteita valmistava yritys. Yhtiön asiantuntemus keskittyy erilaisiin päivänvaloratkaisuihin sekä paloturvallisuutta edistäviin savunpoistojärjestelmiin. Päätuotteita ovat savunpoistoluukut ja kattovalokuvut. Omakotirakentajille Keraplast toimittaa valokatteita. Yhtiö on myös muoviosien sopimusvalmistaja, tilaajina vene- ja valaisinteollisuus. Laajentuneen yhtiön nimi muutettiin vuonna 2012 Kera Group Oy:ksi. Alabrändit KERAVENT (savunpoisto), KERAPLAST (valoa läpäisevät rakennustuotteet) KERAPLAST INTERIOR (sisustusvalaisimet) ja KERAPLAST B to B (muoviosien alihankinta) jakavat yhtiön liiketoimintayksiköiksi.
5 KUVA 1. Orivillen tehtaan katolla yrityksen omia savunpoistoluukkuja (Kera Group 2017a) Orimattilassa sijaitseva yritys on perustettu 1970-luvulla kahden miehen voimin ja on nykyään kasvanut 140 henkeä työllistäväksi yhtiöksi, jonka tytäryhtiöt sijaitsevat Ruotsissa, Venäjällä, Virossa, Liettuassa ja Latviassa. Vuonna 2015 yrityksen liikevaihto oli 23,4 miljoonaa euroa. Orimattilassa tuotantotiloja yrityksellä on yhteensä 7500 m2 kahdella tehtaalla, Orivillen ja Käkelän kaupunginosissa. Käkelän tehdas on kuvassa 2 ja Orivillen tehdas on kuvassa 3. Näissä tehtaissa työskentelee yhteensä noin 100 henkeä. Orivillen tehtaalla on savunpoistoluukkujen ja kattovalokupujen tuotantotilat. Uusimpana lisäyksenä terassien tuotantoa varten Orivillen tehdasta laajennettiin erillisellä rakennuksella. Tämä laajennus ei näy kuvassa 3. Myös automaatio-osasto sijaitsee Orivillen tehtaalla. Valokatteiden tuotanto puolestaan on keskitetty Käkelän tehtaalle. (Kera Group 2017.)
6 KUVA 2. Käkelän tehdas (Kera Group 2017b) KUVA 3. Orivillen tehdas (Kera Group 2017c)
7 2.2 Keravent automaatio Savunpoistolaitteistot ovat äärimmäisen tärkeä osa kiinteistön paloturvallisuutta. Palotilanteessa ne pitävät poistumistiet vapaana savusta ja auttavat näin ratkaisevasti ihmisten pelastautumista. Savunpoistoautomatiikka ohjaa savunpoistoluukkuja laaditun savunpoistosuunnitelman mukaan. Kera Group Oy:n toimittamilla savunpoistoautomatiikka järjestelmillä on itsenäinen virransyöttö, joka on valmiustilassa 72 tuntia tulipalon sattuessa verkkovirran pois ollessa. Savunpoiston tehonlähteet on CE-merkitty SFS-EN 12101-10 edellyttämällä tavalla. Kera Groupin tehonlähteiden käyttöluokka on A ja ympäristöluokka 1. (Kera Group 2017.) Kera Group Oy:n yhteistyökumppanit savunpoistoautomatiikassa on alan johtavat yritykset: D+H Mechatronic AG Saksa ja Actulux A/S Tanska. Laitevalikoimasta löytyy ratkaisu yhtä lailla kerrostalon porrashuoneen savunpoistoon kuin suuren tuotantolaitoksen savunpoistojärjestelmiin. Yhtiöllä on kokemusta vaativien erikoiskeskuksien toimittajana. Yrityksellä on tarjota esimerkiksi kiinteistökohtainen ohjaussovellus, johon liittyy muunmuassa ulkopuolista ohjausta, logiikkatoimintoja tai tilatietoinformaatiota. KUVA 4. Erikoiskeskus 230VAC käyttöjännitteellä ja varavoimainverttereillä
8 Savunpoistoluukuissa on käytössä kaksi eri avaajatyyppiä: moottoritoimiset avaajat ja kaasujousiavaajat kestomagnetoidulla pitomagneetilla. Ohjauskeskukset sekä niiden kaapelointi- ja kytkentäohjeet on ryhmitelty moottori- ja kaasujousitoimisille luukuille erikseen. Moottoritoimiset luukut voidaan avata ja sulkea painikkeella, kaasujousitoimisten luukkujen avaaminen tapahtuu painikkeella, mutta sulkeminen joudutaan tekemään mekaanisesti katon kautta. Näihin savunpoistoautomaatioon liittyviin järjestelmiin on erikoistunut yrityksen alabrändi Keravent. Osasto koostuu automaatioinsinööreistä ja automaatioasentajista. Osaston ydinosaamiseen kuuluu painovoimaisten savunpoistoautomaatiojärjestelmien toimittaminen ja asennuspalvelu. Osaston esimies on alan pitkäaikainen ammattilainen Toni Potinkara. 2.3 Opinnäytetyön tavoitteet Työn tavoitteena oli kehittää yritykselle tuote, joka vastaa lisääntyneeseen kysyntään. Tuote on savunpoistokeskus koneelliseen savunpoistoon. Tuotteen tuli olla yksinkertainen, mutta samalla sen pitäisi soveltua useimmille markkinoilla oleville toimilaitteille. Keskuksen fyysinen koko rajoitettiin yleisen ongelman, eli tilan puutteen vuoksi. Keskuksessa tuli ottaa myös huomioon tuotannon läpimenoaika. Ideana oli kehittää niinsanotusti valmispaketti, joka soveltuu useimpiin tilanteisiin saumattomasti tai pienellä ohjelman muutoksilla. Työn tarkoituksena oli rakentaa prototyyppi keskuksesta ja tuottaa siihen liittyvä dokumentointi. Dokumentointi käsittää keskuksen sähkökuvat, automaatioohjelman listaukset ja komponenttilistat käytetyistä komponenteista.
9 3 SAVUNPOISTOJÄRJESTELMÄN MERKITYS Tulipalo aiheuttaa myrkyllisiä savukaasuja, jotka aiheutavat vahinkoa rakennuksille, kalustolle ja ennen kaikkea ihmiselle. Suurin palokuolemiin johtava tekijä on juuri nämä myrkylliset savukaasut. Ihmisten poistuminen palotilasta on tärkeä turvata heti palon alkuvaiheessa. Savunpoiston merkitys on esitetty kuvassa 5. (Kallioniemi 2012, 13.) KUVA 5. Savunpoiston mekitys Savunpoiston tehtävä on pitää uloskäytävät ja poistumisreitit vapaana savusta tulipalotilanteessa. Savunpoisto on näin olennainen osa kiinteistön paloturvallisuutta. Luonnollinen, eli painovoimainen savunpoisto järjestetään yleensä rakennuksen vesikattoon tai seinien yläosaan sijoitettujen savunpoistoluukkujen avulla. Periaate savuttoman kerroksen luomisesta esitetty kuvassa 6. Koneellinen savunpoisto puolestaan järjestetään usein katolle ja seinän yläosaan asennettavilla savunpoistopuhaltimilla tai savunpoistokanavilla. Savukaasut nousevat katonrajaan, koska ovat ilmaa kevyempiä. Siitä johtuen on luonnollista, että savunpoistoreitti on mahdollisimman korkealla.
10 Toimivan savunpoistojärjetelmän edellytys on riittävä korvausilma. Korvausilma voidaan järjestää joko käsin avattavista ikkunoista tai ovista palokunnan toimenpitein tai vaihtoehtoisesti sähköisesti avattavista ikkunoista ja / tai ovista. (Kallioniemi 2012, 13.) KUVA 6. Periaate savuttoman kerroksen luomisesta lattian yläpuolelle. (Kallioniemi 2012, 86) 3.1 Savunpoistojärjestelmälle asetetut tavoitteet Paloturvallisuudelle on määritelty sellaisia tavoitteita kuin suurien vahinkojen välttäminen, turvallisuusvaatimusten täyttäminen ja omaisuusvahinkojen minimointi. Edellä mainittujen tavoitteiden lisäksi savunpoistolaitteille ja järjestelmille voidaan määrittää kohdekohtaisia tavoitteita. Nämä tavoitteet määritellään savunpoistolaitteiston suunnitteluperusteissa tai paloteknisissä suunnitelmissa. (Kallioniemi 2012, 17.) Savunpoistolaitteisto on elintärkeä järjestelmä ihmisten turvallisuuden ja kiintestöjen vahinkojen minimoinnin varmistamisessa. Sen tulee toimia täydellisesti koko elinkaarensa ajan aina käyttöönotosta alkaen. Tästä syystä on tärkeää, että sille järjestetään vuosittainen huolto pätevän liikeen toimesta, jossa laitteiden kunto tarkastetaan ja koestetaan vuosittain. Tämän huollon järjestämisen vastuu kuuluu rakennuksen omistajalle ja haltijalle. (Pelastuslaki, (379/2011) 12.)
11 3.2 Savunpoiston tehtävät Palon alkuvaiheessa savunpoiston tarkoitus on useimmiten varmistaa poistumisturvallisuus. Suurissa tiloissa poistumismatkat ovat pitkät ja palo voi kehittyä ja savukaasut voivat levitä siten, että savu sulkee poistumisreitin ulos tai uloskäytävään. Tällöin savunpoistolla luodaan palohuoneistoon hengityskelpoinen vyöhyke ihmisten oleskelualueelle ja poistumisreiteille niin pitkäksi aikaa, että kaikki ihmiset ehtivät poistua palotilasta turvallisesti. Hengityskelpoisen vyöhykkeen varmistamiseksi suuret tilat jaetaan savulohkoihin savusulkujen avulla. Savusulut estävät savun leviämisen toisiin savulohkoihin. KUVA 7. Savusulkujen toiminta (Torkkeli 2009,9) Tavallisista asunnoista ja oleskelutiloista, joiden pinta-alat ovat pieniä ja poistumismatkat lyhyitä, poistumiseen on yleensä riittävästi aikaa ihmisten ollessa valveilla. Tällöin on olennaista, että ovet palotilasta uloskäytävään suljetaan, jolloin uloskäytäviin ei pääse vaarallisessa määrin savua. (Kallioniemi 2012, 13.)
12 Palon alkuvaiheessa savunpoisto auttaa lisäksi palokuntaa ihmisten pelastamisessa tulipalosta ja palon sammuttamisessa. Palokunnan toimintavalmiusaika ja sammutuskyky rajoittavat automaattisen savunpoiston käyttöä. Jos palo on ehtinyt kehittyä palokunnan sammutuskykyyn nähden liian suureksi ennen sammutustyön alkamista, korkeatasoisellakaan savunpoistolla ei saavuteta toivottuja tavoitteita. (Kallioniemi 2012, 14.) Omaisuusvahinkojen torjunta perustuu palokunnan sammutustyöhön ja savutuuletukseen. Palon sammutuksen loppuvaiheessa on aina tärkeää tuulettaa savukaasut heti palon sammutuksen jälkeen, jotta savu- ja nokivahingot saadaan rajoitetuksi ja savukaasujen sisältämät voimakasta korroosiota aiheuttavat aineet poistetuksi palotilasta. (Kallioniemi 2012, 14.) 3.3 Savunpoistotasot Eri tilat jaetaan vaatimustason mukaan eri savunpoistotasoihin. Näitä tasoja on kolme. Savunpoistotasoilla 2 ja 3 edellytetään savunhallintaan perehtynyttä suunnittelijaa. Suunnittelija arvioi kohteen riskit ja neuvottelee tarvittaessa pelastuslaitoksen kanssa valituista savunpoiston perusratkaisuista. Neuvottelusta laaditaan pöytäkirja. Kohteelle voidaan myös laatia palotekninen suunnitelma. Asiakirjoihin hankitaan pelastusviranomaisen allekirjoitus ennen kuin ne toimitetaan rakennusvalvontaan lupahakemuksen liitteeksi. Seuraavaksi esitellään nuo tasot ja niiden vähimmäisvaatimukset. Savunpoistotasolla 1 savu poistetaan painovoimaisesti käyttämällä ovia ja ikkunoita palokunnan toimesta. Erityisiä savunpoistolaitteita ei ole. Tasoon 1 kuuluvia kohteita ovat tavanomaiset asuin- ja toimistorakennukset sekä niiden mahdollinen ensimmäinen eli ylin kellarikerros, päiväkodit, yksikerroksiset teollisuushallit, myymälät, liikuntatilat, maanpäälliset autosuojat sekä sairaalat, hoitolaitokset ja hotellit. (Kallioniemi 2012, 38.)
13 Savunpoistotasolla 2 kohteessa on savunpoistolaitteita, jotka ovat palokunnan toimesta kytkimestä käytettäviä. Laitteita voivat olla esimerkiksi savunpoistoluukut ja savunpoistopuhaltimet. Kohteita ovat esimerkiksi toiseksi ylimmässä kellarissa (taso - 2) tai alempana olevat autosuojat, isohkot tuotanto- ja varastorakennukset ja sairaalat (Kallioniemi 2012, 39-40.) Savunpoistotasolla 3 savunpoistolaitteet toimivat automaattisesti esimerkiksi savuilmaisimen antaman käskyn perusteella. Laitteisto on kuitenkin toteutettava siten, että sen pystyy käynnistämään myös käsin kytkimellä tai muulla tavalla. Tällä savunpoistotasolla on lähes aina kyse henkilöturvallisuudesta eli poistumisen varmistamisesta rajaamalla savupatjan korkeutta. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi suuret katsomolliset urheilu- ja monitoimihallit, suuret kauppakeskukset, erittäin suuret maanalaiset autosuojat (yli 40 000 m2 ) ja maanalaiset juna- ja metroasemat. (Kallioniemi 2012, 40.)
14 3.3.1 Uloskäytävät ja hissikuilut Kaikkia rakennuksia koskee vaatimus uloskäytävien ja osastoidun hissikuilun savunpoistosta. Osastoituun hissikuiluun on järjestettävä savunpoisto, ja se suunnitellaan tapauskohtaisesti. Korvausilmareitit saavat olla käsin avattavia. Uloskäytävällä tarkoitetaan yleensä porrashuonetta. Uloskäytävän savunpoistoon vaikuttaa kerrosten määrä sekä rakennuksen paloluokka. Paloluokat ovat taulukoituna taulukossa 1. Paloluokka P3 on vähiten vaativa, ja se tulee yleensä kyseeseen yksi tai kaksikerroksisissa asuinrakennuksissa. Paloluokka P2 tulee kyseeseen yli kaksikerroksisissa mutta alle kahdeksankerroksisissa asuinrakennuksissa. Myös liike rakennukset ja julkiset rakennukset koosta riippuen voivat kuulua tähän luokkaan. Paloluokka P1 on vaativin ja tulee kysymykseen yli kahdeksankerroksisissa rakennuksissa. (Kallioniemi 2012, 51.) Rakennuksen paloluokka ja kerrosluku P3, enintään 2 kerrosta ja P2, enintään 2 kerrosta P1 enintään 3 kerrosta ja P2, 3 kerrosta P1 ja P2, 4-8 kerrosta Osastoidun uloskäytävän savunpoistoikkuna/luukku Helposti avattava, Vähintään 0,5m2 Helposti avattava, Vähintään 1m2 Alhaalta avattava, vähintään 1m2 TAULUKKO 1. Rakennuksen uloskäytävän savunpoiston vaatimukset
15 4 SAVUNPOISTOMENETELMÄT Savunpoistojärjestelmän tarkoituksena on tulipalon syttyessä poistaa siitä syntyviä savukaasuja. Savukaasuja voidaan poistaa eri menetelmillä, joita ovat painovoimainen savunpoisto, koneellinen savunpoisto, paineistus sekä savunhallintajärjestelmä joka perustuu suuntapainepuhallukseen. Savunpoistojärjestelmää suunniteltaessa on tärkeää muistaa ulkoisten tekijöiden vaikutus savunpoiston tehokkuuteen. Tällaisia tekijöitä ovat tuuli, lumi, ympäristö ja lämpötila. Esimerkiksi katolle sijoitettavassa savunpoistoluukussa tulee ottaa huomioon mahdollinen lumikuorma, joka sen kannen päälle muodostuu. Seinään asennettavassa luukussa tai ikkunassa tulee ottaa huomioon tuulen vaikutus, joka pahimmassa tapauksessa saattaa pitää savun rakennuksen sisällä. 4.1 Painovoimainen savunpoisto Painovoimainen savunpoisto toteutetaan katolle tai seinän yläosaan asennetuilla savunpoistoluukuilla tai savunpoistoikkunoilla. Savunpoisto vaatii toimiakseen myös korvausilmaa, joka tuodaan rakennuksen alaosasta sisälle, joko käsin tai sähköisesti avattavien luukkujen, ikkunoiden tai ovien kautta. Painovoimainen savunpoisto toimii erinomaisesti sellaisissa kohteissa, joissa on suuri palokuorma ja lämpötila nousee palossa korkeaksi sillä toiminta tehostuu tallaisessa tapauksessa paine-erojen takia. KUVA 8. Savunpoistokattoluukku (Kera Group 2017)
16 Yleisesti kohteita, joissa käytetään painovoimaista savunpoistoa, ovat yksikerroksiset rakennukset tai monikerroksisien rakennuksien ylimmät kerrokset. Yksikerroksisia rakennuksia ovat yleisimmin tehtaat ja tuotantotilat. Monikerroksisissa rakennuksissa puhutaan usein porrashuoneesta ja IV-konehuoneesta. Porrashuoneen savunpoiston periaate esitetty kuvassa 9. Lisäksi auloissa sekä atriumtiloissa käytetään usein painovoimaista savunpoistoa. KUVA 9. Painovoimainen savunpoisto porrashuoneessa (Kera Group 2017) Painovoimainen savunpoisto voidaan laukaista savunpoistolaukaisupainikkeesta tai automaattisesti esimerkiksi savuilmaisimilla tai lämpösulakkeilla. Ylläolevassa kuvassa 9 voidaan ajatella olevan sekä savunpoistoikkuna, että korvausilmaikkuna sähköisesti toimivia. Ikkunat laukaistaan savunpoistopainikkeella, joka on sijoitettu porrashuoneen sisäänkäynnin välittömään läheisyyteen.
17 KUVA 10. Painovoimaisen savunpoiston laukaisukeskuksia. (Kera Group 2017) 4.2 Koneellinen savunpoisto Koneellisessa savunpoistossa savunpoisto tapahtuu usein kiinteästi asennetulla savunpoistopuhaltimella. Koneelliseen savunpoistojärjestelmään kuuluu savunpoistopuhaltimia, savunpoistokanavia, savunpoistokanaviin asennettuja savunhallintapeltejä, korvausilma-aukkoja sekä savun ohjaukseen käytettyjä savusulkuja ja -verhoja. Näiden toimilaitteiden lisäksi järjestelmään kuuluvat ohjauskeskukset ja tehonlähteet sekä niihin liittyvä palonkestävä kaapelointi. Koneellinen savunpoisto on erinomainen savunpoistomenetelmä rakennuksissa, joissa savupatjan lämpötila pysyy keskimääräisesti alhaisena. Alhaiset lämpötilat takaavat järjestelmälle pitkäaikaisen keston ja järjestelmän toimintakyky pysyy ylhäällä mahdollisimman pitkään. Koneellisella savunpoistolla on useita käyttökohteita. Tavallisia kohteita ovat esimerkiksi autohallit sekä parkkihallit eli maan alla sijaitsevat tilat. Sen lisäksi kanavoinnin avulla voidaan järjestää esimerkiksi korkeaan kerrostaloon kerroskohtainen savunpoisto. Kanavoinnilla voidaan myös helposti järjestää tarvittaessa yksittäisiin tiloihin savunpoisto. Tehokkaimmillaan koneellinen savunpoisto on rakennuksessa, joka on varustettu automaattisella sammutusjärjestelmällä, joka pitää korkeiden lämpötilojen muodostumisen kurissa.
18 KUVA 11. Savunhallintapelti ja savunpoistokanava Palon alkuvaiheessa savunpoistopuhaltimilla on tarkoitus poistaa savukaasuja ja palon sammutuksen jälkeen niillä poistetaan savuja rakennuksesta, eli rakennus savu tuuletetaan. Koneellinen savunpoisto soveltuu erittäin hyvin myös kylmien savukaasujen tuuletukseen, toisin kuin painovoimainen savunpoisto. Eri savunpoistopuhallin tyyppejä ovat esimerkiksi aksiaalipuhaltimet, keskipakoispuhaltimet, kattopuhaltimet, seinäpuhaltimet ja paineistuspuhaltimet.
19 KUVA 12. Fläktwoods aksiaalipuhallin (Fläktwoods 2017) Puhaltimet voidaan asentaa suoraan palotilaan, mikä aiheuttaa lisärasitusta, sillä kuumuus rasittaa niitä sekä sisäpuolelta että ulkopuolelta. Olisikin suositeltavaa asentaa puhaltimet palotilan ulkopuolelle, jolloin kuumat savukaasut rasittaisivat puhaltimia ainoastaan sisäpuolelta, mikä takaisi puhaltimille pidemmän toimintakyvyn. Savunpoistopuhaltimien tulee kestää jatkuvaa käyttöä normaalilämpötilassa. Puhaltimien suorituskykyyn vaikuttaa mm. savukaasujen lämpötila, tuuli, ajankohta jolloin käyttö tapahtuu, korvausilman määrä ja järjestelmän kunto. Savunpoistopuhaltimien on täytettävä standardin SFS-EN 12101-3 mukaiset luokkavaatimukset. SFS- EN 12101-3 mukaisia luokkavaatimuksia ovat käynnistystapa, ympäristöolosuhdeluokka, jäähdytysilmajärjestelyt ja rakenne, normaalissa lämpötilassa tapahtuva jatkuva käyttö, normaalissa lämpötilassa toteutuva ilmavirta, moottorin lämpötilaluokka, staattinen paine ja tätä vastaava lämpötila, lumi- ja tuulikuormaluokka, kuumuudenkestävyysluokka, joka koskee myös tärinänvaimentimia ja liittimiä sekä merkintävaatimukset.
20 Kaikille savunpoistopuhaltimille on määritetty lämpötila- ja aikaluokitus, esim. F400 tai F600, joissa 400 ja 600 tarkoittavat lämpötila-asteita ( C). F400-luokan puhaltimien luokituksessa tulee näkyä minimitoiminta-aika, F400 (90) tai F400 (120), joissa sulkeissa olevat numerot tarkoittavat minuutteja. Pääperiaatteena on, että lämpötilaluokan valinnassa käytetään valintaperusteena savupatjan enimmäislämpötiloja, joita on käytetty mitoitusperusteena. (SFS-EN 12101-3, 2002.)
21 5 PUHALLINKESKUS 5.1 Suunnittelun lähtökohdat Savunpoistojärjestelmien suunnittelu on valitettavan usein huonoa ja huonojen suunnitelmien takia joudutaan usein ongelmiin savunpoiston asennusten loppuvaiheessa. Usein nämä huonot suunnitelmat johtavat siihen, että kaapelointi on toteutettu väärin eli suunniteltuihin järjestelmiin vaadittavia kaapeleita ei ole määritelty tarpeeksi tarkasti ja esimerkiksi johdinmäärät jäävät hyvin usein vajaiksi. Toinen suuri ongelma, pääasiassa 24VDC järjestelmissä, on kaapelien poikkipinta-alojen alimitoittaminen. Tämä johtaa pahimmillaan täysin toimimattomaan järjestelmään ja laiterikkoihin. Valitettavan usein toimimattomat järjestelmät saavat kuitenkin jostain syystä hyväksynnän. Hyväksynnän saaminen saattaa kertoa siitä, että järjestelmille suoritetut tarkastukset suoritetaan ennemminkin järjestelmästä tehtyjen dokumenttien perusteella kuin oikeasti laitteita testaamalla. On ensiarvoisen tärkeää, että järjestelmän asentajat ovat työssään ajan tasalla ja heidän allekirjoittama koelaukaisupöytäkirja on paikkaansa pitävä. Joskus tilanne saattaa olla myös sellainen, että suunnitelmat ovat toimivat ja kaapelointi on toteutettu oikein ja on kaikki edellytykset hyvään järjestelmään. Nämä edellytykset kuitenkin pilataan sillä, että laitehankinnat ja suunnitelmat eivät kohtaa ollenkaan. Tämän taustalla on se idea, että kaikesta säästetään ja halvin vaihtoehto on usein se houkuttelevin. Huonoimmillaan saatetaan hankkia eri jännitetason keskukset kuin toimilaitteet. Hyvin usein toimintaongelmia syntyy myös eri laitevalmistajan laitteiden yhdistämisellä, vaikka jännitetasot kohtaisivat. Usein nämä ristiriitaisuudet huomataan vasta viime metreillä, jolloin esimerkiksi kaapelointeja on vaikea tai joissain tapauksissa mahdoton muuttaa.
22 Savunpoistojärjestelmien suunnittelun suurin ongelma on yleensä siinä, että järjestelmän pääsuunnittelijan pitäisi olla savunpoistojärjestelmiä ja siihen liittyvää sähkösuunnittelua ymmärtävä henkilö. Järjestelmän sähkösuunnittelussa tulisi käyttää hyödyksi aiheeseen liittyviä paloteknisiä suunnitelmia, sekä savunhallintasuunnitelmia ja näitä tulisi myös ymmärtää ja tulkata oikein. Sen lisäksi pitäisi olla yhteistyössä paloviranomaisen kanssa aiheesta, jolloin jotkut tietyt vaatimukset eivät tule ilmi vasta palotarkastuksen yhteydessä. Kokemukseni mukaan on hyvin yleistä, että puutteet järjestelmissä huomataan pahimmillaan vasta päivää ennen tarkastusta tai pahimmillaan vasta itse palotarkastuksessa. Yleisimpiä puutteita on jonkun savulohkon kokonaan huomioimatta jättäminen, savunpoistopainikkeen puuttuminen tai sen virheellinen sijainti, savunpoiston laukaisukaavion puuttuminen ja liian vähäinen savunpoisto suhteessa savulohkon pinta-alaan. Yhteenvetona voisin sanoa, että savunpoistojärjestelmien suunnittelu ja toteutus jäävät aivan liian vähälle huomiolle ja se johtaa hyvin monessa kohteessa ongelmiin aivan viime hetkillä. 5.2 Keskuksen pääsuunnittelu Jaoin projektin suunnittelun eri vaiheisiin. Pääsuunnitteluvaiheessa määritettiin keskukselle vaadittava ominaisuudet rakenteellisesti (mekaniikkasuunnittelu), sähköisesti (sähkösuunnittelu) ja ohjelmallisesti (automaatiosuunnittelu). Näitä ominaisuuksia kävimme läpi yhdessä automaatio-osaston esimiehen ja pitkäaikaisen alan ammattilaisen Toni Potinkaran kanssa. Keskukselle määritellyt piirteet perustuvat laajaan kokemukseen, jonka perusteella pystytään määrittämään hyvin tarkasti ne ominaisuudet, joita tämän tyyppisen tuotteen tulee täyttää. Keskukselle olennaiset ominaisuudet liittyvät sen rakenteeseen, komponentteihin ja ohjauksen muokattavuuteen. Suunnittelun pohjana käytettiin hyvin vahvasti edellisessä kappaleessa mainittuja ongelmia. Kaikkeen ei luonnollisesti voida vaikuttaa ennakkoon mitenkään, mutta koska ongelmat tiedostetaan niin niitä voidaan yrittää ennaltaehkäistä.
23 Sen lisäksi, että suunnittelussa keskityttiin tiedostettuihin ongelmiin työmailla, suunnittelun pohjana pitää luonnollisesti olla myös keskuksen kannattavuus. Kannattavuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat komponenttien hinta-laatu suhde ja tuotannon läpimenoaika. Tuotannon läpimenoaikaan voidaan vaikuttaa vakioimalla keskuksessa käytetyt komponentit, tekemällä keskuksesta modulaarinen, eli se voidaan esi valmistaa tiettyyn pisteeseen ja valitsemalla hyvä ohjaustapa. Ohjaustavan valinnalla voidaan vaikuttaa merkittävästi läpimenoaikaan, sillä logiikkaohjattu keskus vaatii keskuksen sisäistä johdotusta huomattavasti vähemmän kuin releohjattu keskus. Mekaniikkasuunnitteluvaiheessa määritin keskuksen koon ja rakenteen komponenttien koon perusteella. Komponenttien koko määräytyy niiden nimellistehon mukaan, joka puolestaan määräytyi keskukselle määriteltyjen spesifikaatioiden mukaan. Tämän jälkeen aloitettiin sähkösuunnittelu, jossa määriteltiin johtimet ja niiden kytkentäpisteet. Viimeisenä tehtiin automaatiosuunnittelun osuus, joka käsitti logiikkaohjelman tekemisen ja testaamisen. Sähkö- ja automaatiosuunnittelun pohjana käytin I/O listaa, joka määritti keskuksen ohjaukselle asetetut vaatimukset. Kyseinen I/O lista tehtiin jo pääsuunnittelu vaiheessa, jossa keskuksen ominaisuudet määriteltiin. 5.2.1 Keskuksen mekaniikkasuunnittelu Keskuksen teho on määritelty Kera Groupin toimittamien savunpoistopuhallinluukkujen tehojen mukaan. Tarkoitus on ohjata kokoluokaltaan pieniä ja keskikokoisia puhallinluukkuja toimilaitteineen. Keskus soveltuu myös muiden toimittajien laitteille, kunhan tehot ja jännitetasot täsmäävät. Pääsuunnittelussa määritettiin, että keskuksella voidaan ohjata 1-4 savunpoistoryhmää. Jokaiselle ryhmälle on 1 savunpoistopuhallinlähtö ja 1 toimilaitelähtö, sekä ryhmäkohtainen ohjauskytkin ja "savunpoisto käynnistetty" indikointi keskuksen kannessa.
24 KUVA 13. Layout keskuksen kannesta Puhallinlähtöjen jännitetaso on 400 VAC ja toimilaitelähtöjen jännitetaso on 230 VAC. Toimilaitelähdön tarkoitus on ohjata auki kuhunkin ryhmään liittyvät korvausilmaluukut ja -ikkunat ennen kuin puhallin käynnistyy. Keskuksen tehojen perusteella valittiin keskukselle pääkytkin, ryhmien toimilaitteiden ja puhaltimien johdonsuojakatkaisijat, puhaltimien kontaktorit ja riviliitintyypit. Johdonsuojakatkaisjat varustettiin apukoskettimilla, joilla voi seurata onko ryhmä vikatilassa. Aiemmin määritellyn I/O:n perusteella ohjauspuolella päädyttiin Schneider Zelio SR3 laajennettavaan älyreleeseen. Älyreleen valintaan vaikuttivat myös saatavuus, hinta-laatusuhde ja ennen kaikkea sen helppo ohjelmoitavuus. Keskuksen komponentit ja johtokourut sijoiteltiin siten, että kaapelit voidaan tuoda keskukseen ylä- ja alapuolelta. Tähän ratkaisuun päädyttiin sen vuoksi, että kokemuksen kautta olen huomannut sen olevan hyödyllinen ominaisuus. Monesti työmaalla on tilanne, jossa sähköasentajat olettavat koteloiden läpivientien olevan tietyllä puolella keskusta ja kaapeloivat sen mukaan. Tämä aiheuttaa ongelman, koska jos oletus on väärin, joudutaan kaapelireitti suunnittelemaan ja muuttamaan mikä aiheuttaa kiireellisessä tilanteessa ongelmia.
25 KUVA 14. Keskuksen layout Käytännössä kaapeleiden keskukseen sisääntuomisen mahdollistaa riviliittimien sijoittelu pystyasentoon ja kaapelikourujen asentaminen keskuksen ylä- ja alalaitaan. Tässä tilanteessa keskuksen sisäiset johdotukset on toteutettu siten, että kaikki tehtaalla tehtävät johdotukset kytketään riviliittimille oikeaan laitaan, eli komponenttien puolelle ja kentältä tulevat kaapelit kytketään riviliittimien vasempaan laitaan. Läpivientiholkki on oletuksena asennettu keskuksen alapuolelle, mutta jos tilausvaiheessa tilaaja osaa määrittää tuleeko kaapelit ylä- vai alapuolelta sisään, voidaan keskus rakentaa sen mukaan. Jos kaapelien läpivienti holkki on väärällä puolella, voidaan siihen vielä työmaalla tehdä läpiviennit myös toiselle puolelle. Keskuksen mekaniikkasuunniteluun käytin pääasiassa Autocad 2013 ohjelmaa. Kyseiseen ohjelmaan päädyin sen vuoksi, että käytin ohjelmaa töissä päivittäin ja sen takia ohjelman käyttäminen myös tässä projektissa oli luonnollista.
26 5.2.2 Keskuksen sähkösuunnittelu Keskuksen sähkösuunnittelu koostui komponenttivalinnoista ja sitä kautta määritettiin tarvittavat keskuksen sisäiset johtimet sekä niiden kytkentäpisteet. Keskus rakentuu päävirtapiirin ja ohjausvirtapiirin komponenteista ja rakenne on pyritty pitämään mahdollisimman yksinkertaisena, kuitenkin siten, että järjestelmästä voidaan ottaa tarvittavia tilatietoja. Päävirtapiirin komponentit koostuvat pääkytkimestä ja siihen asennettavista karasta ja väänninosasta. Pääkytkimen yhteydessä on myös maadoitus- ja nollakisko, johon kytketään keskukseen tuotavan syötön maadoitus- ja nollajohtimet. Pääkytkin sekä maadoitus- ja nollakisko ovat esitetty kuvassa 15. Pääkytkimen väännin on esitetty kuvassa 16. KUVA 15. Pääkytkin (PK) sekä maadoitus- ja nollakisko KUVA 16. Pääkytkimen väännin kannessa.
27 Pääkytkimen jälkeen sähköt jaetaan ryhmien johdonsuojakatkaisijoille, kullakin ryhmällä on oma 3-vaihe johdonsuoja puhaltimelle ja 1-vaihe johdonsuoja ohjausvirtapiirille. 3-vaihe johdonsuojien yhteydessä käytetään apukoskettimia ilmoittamaan johdonsuojakatkaisijan tilaa. Johdonsuojakatkaisijalta päävirrat viedään kontaktorille ja siitä edelleen riviliittimille, joihin kytketään kentältä tulevat puhaltimien ryhmäkaapelit. Ryhmälähtöjen johdonsuojakatkaisijat ja kontaktorit ovat esitetty kuvassa 17. Puhallinlähtöjen riviliittimet ovat esitettynä kuvassa 18. KUVA 17. Ryhmien 1-4 johdonsuojakatkaisijat ja kontaktorit KUVA 18. Riviliitinrima X1 tarkoitettu puhaltimille.
28 Ohjauspuolen komponentteja ovat ryhmäkohtainen ohjauskytkin ja sen yhteydessä oleva merkkivalo. Näiden lisäksi ohjauspuolen tärkein yksittäinen komponentti on aiemmin mainittu Schneider Zelio älyrele, jossa on keskuksen kaikki äly. Tämän releen yhteydessä on käytetty myös kahta erillistä vaihtokosketinrelettä tilatietojen luomiseen. Schneider Zelion älyrele ja vaihtokosketinreleet ovat esitetty kuvassa 19. Kaikki keskukseen kytkettävät kentältä tulevat kaapelit kytketään riviliittimille, eli keskuksen ominaisuudet johdotetaan tuotannossa valmiiksi riviliittimille KUVA 19. Älyrele ja vaihtokosketin releet Keskuksen sähkösuunnitteluun käytin Cads Planner Electric-ohjelmistoa, johon olin hankkinut opiskelijalisenssin. Ohjelma on erittäin joustava ja toimiva keskuksen sähkökuvien piirtämiseen. En ollut ennen käyttänyt paljon kyseistä ohjelmaa, mutta kynnys oppia ohjelma oli kuitenkin kovin matala johtuen aikaisemmasta Cad-dokumenttien tuottamisesta.
29 5.2.3 Keskuksen automaatiosuunnittelu Aloitin automaatiosuunnittelun kun keskuksen rakenne ja johdotukset oli määritelty. Luonnollisesti sähkö- ja automaatiosuunnittelua tehtiin osittain samaan aikaan, mutta kuitenkin pääpiirteissään automaatiosuunnittelu jäi viimeiseksi vaiheeksi. Automaatiosuunnittelussa käytettiin Schneider zelion älyreleille tarkoitettua ohjelmointiohjelmaa, jolla voidaan tehdä logiikkaohjelma, joka ladataan älyreleeseen. Ohjelman etuihin kuuluu sen yksinkertainen ja selkeä käyttöliittymä sekä sen ilmainen saatavuus. Tämän lisäksi ohjelmassa on erittäin hyödyllinen ominaisuus, eli sillä voidaan testata tehty ohjelma ennen kuin se ladataan älyreleeseen. Tällä tavoin voidaan havaita virheet ja säästää huomattavasti aikaa. KUVA 20. Ohjelman lataaminen logiikalle. Automaatiosuunnittelun osuus oli lopulta hyvin nopea vaihe, johtuen valmiiksi määritellyistä I/O listoista. Käytännössä ohjelma ei ole pitkä, mutta ominaisuuksiltaan se on niin laaja, jotta yleisimmät sovellukset voidaan ohjata ilman ohjelman muutoksia tai pienillä muutoksilla.
30 5.2.4 Keskuksen ohjaus Keskus on kooltaan niin kompakti ja siihen on kanteen asennettu tarvittavat ohjauskytkimet, joten se voidaan sellaisenaan asentaa suoraan ennalta määritellylle reitille, josta palokunta hätätapauksissa tulee sisään rakennukseen, eli niin sanotulle palokunnan hyökkäystielle. Tällaista keskitettyä savunpoiston laukaisupistettä kutsutaan usein nimellä SPOK. Keskus voidaan myös asentaa erilliseen keskustilaan, jolloin ohjaus voidaan toteuttaa erillisillä ohjauskytkimillä tai muulla potentiaalivapaalla ohjaussignaalilla. Näille ulkoisille ohjausignaaleille on keskuksessa omat kytkentäpisteet. Puhaltimelle voidaan myös asettaa käynnistysehtoja. Tällainen voi olla esimerkiksi Kera Group Oy:n puhallinluukun kannen avautuminen. Ehto täytetään rajakytkimellä, joka vaihtaa tilaansa kannen avautuessa. Jokaiselle ryhmälle on mahdollista kytkeä 2 eri käynnistysehtoa. Käynnistysehto täytetään katkaistulla piirillä, eli siis, jos ehtoja ei kytketä niin puhallin toimii jokaisessa tilanteessa. KUVA 21. Ulkoisen ohjauksen (1) ja puhaltimen käynnistysehtojen kytkentä (2)
31 Keskus voidaan myös sujuvasti integroida muiden laitetoimittajien keskuksien kanssa yhteen toimivaksi, jolloin se voidaan sulauttaa ison savunpoistojärjestelmän yhdeksi osaksi. Tällainen yhteensovittaminen on tarpeellista usein kiinteistöissä, joissa esimerkiksi korvausilmajärjestelmä toteutetaan omalla keskuksellaan ja siihen liitettävä koneellinen savunpoistojärjestelmä omallaan. Keskuksessa on myös mahdollisuus jatkaa ohjaussignaalia toisiin järjestelmiin, jolloin sen ohjaussignaalit ovat määrääviä. Eli yksinkertaistetusti keskus voidaan pitää suuressa järjestelmässä joko orjana tai sitten määräävänä eli herrana (SLAVE ja MASTER). KUVA 22. Toisia keskuksia ohjaava, vapaasti ohjelmoitava vaihtokosketin Keskuksen perusasetus toimilaitteiden ohjaukselle on määritelty Kera Group Oy: n yhteistyökumppaneiden laitteiden mukaisesti, mutta älyrele ohjauksen ansiosta noita asetuksia voidaan kivuttomasti muuttaa eri toimilaitteille. Tässä on pyritty huomioimaan yleisimmät markkinoilla olevat laitteet ja näin keskusta voidaan vielä viime hetkellä muuttaa tarpeen mukaan työmaalla. Tämä on suuri etu kiireellisessä tilanteessa, sillä normaalisti nämä muutokset vaativat keskuksen vaihdon, joka taas vaatii kokonaisuudessaan tilauksesta toimitukseen paljon aikaa.
32 5.3 Keskuksen tuotanto Tein itse ensimmäisen version keskuksesta, jotta pystyin arvioimaan sen läpimenoaikaa. Tuote itsessään voidaan valmistaa osittain valmiiksi varastoon eli sen kohdalla voidaan soveltaa osittain varasto-ohjautuvaa tuotantoa. Varasto-ohjautuvan tuotannon periaate on esitetty kuviossa 3. KUVIO 3. Varasto-ohjautuva tuotanto Tilanteesta riippuen näitä varastossa olevia keskuksia joudutaan laajentamaan asiakkaan toiveesta, eli tuote on myös osittain asiakasohjautuva. Asiakasohjautuvan kokoonpanon periaate on esitetty kuviossa 4. KUVIO 4. Asiakasohjautuva kokoonpano
33 Keskukselle on määritelty tietyt rajat, joiden puitteissa sitä laajennetaan. Keskukseen voidaan tarpeen mukaa lisätä moduuleita, eli käytännössä tiettyjä komponentteja, joilla luodaan uusia ryhmiä keskukseen. Nämä tarvittavat komponentit ovat listattuja ja niitä valvotaan siten, että tietty määritellyt määrä komponentteja on aina saatavilla hyllystä. Näitä osia varten loin Excel pohjan, jossa listattuna kaikki komponentit, joita keskuksessa käytetään. Tähän voidaan määrittää haluttujen lähtöjen määrä ja pohja laskee suoraan keskukseen tarvittavat komponentit. KUVA 23. Ote osalistasta, joka määrittää komponenttien tarpeen Kaikkiaan tuote voidaan tarvittaessa saada äärimmäisen nopeasti tilauksesta toimitukseen. Tähän luonnollisesti vaikuttaa tilatun keskuksen moduulien määrä ja muu työtilanne tuotannossa.
34 6 YHTEENVETO Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella Kera Group Oy:n savunhallintaosastolle (Keravent) savunpoiston ohjauskeskus, jolla voidaan ohjata koneelliseen savunpoistojärjestelmään liittyviä koneita ja toimilaitteita. Lopputuloksena on kompaktin kokoinen keskus, jolla voidaan ohjata keskikokoisia tai pieniä savunpoistopuhaltimia. Keskus on äärimmäisen nopeasti kasattavissa ja saadaan tilauksesta toimitukseen nopeasti. Valmis keskus on esitetty kuvassa 24. KUVA 24. Valmis keskus Tuote dokumentointiin tarkasti ja vaatimusten mukaisesti. Dokumentointi on liitteenä työn lopussa. Tein keskukselle testauksia simuloiden erilaisia mahdollisia skenaarioita, joita voi tulla vastaan todellisessa käytössä. Testien perusteella voidaan todeta, että keskus toimii niin kuin tuotteen on tarkoitettu toimivan, eli kokonaisuudessaan keskus toimii hyvin ja sille asetettujen ehtojen mukaisesti.
35 Tuote täydentää Kera Groupin jo valmiiksi laajaa tuotevalikoimaa ja on yritykselle ensimmäinen vakiokeskus koneellisen savunpoiston ohjaukseen. Tulevaisuudessa tulee olemaan yhä enemmän kysyntää tämän tyyppisille ratkaisuille, joissa voidaan saada valmis keskus suoraan hyllystä. Tällainen tilanne on jo painovoimaisen savunpoiston kanssa.
36 LÄHTEET Kirjallisuus: Kallioniemi, P. 2012. RIL 232-2012 Rakennusten savunpoisto Suunnittelu, toteutus ja ylläpito. Helsinki. Tammerprint Oy. SFS-EN 12101-3. Savunhallintajärjestelmä. Osa 3: Savunpoistopuhaltimet. 2002. Helsinki: Suomen standardisoimisliittos SFS. Torkkeli, T. 2009. Savunpoiston laskeminen ja simulointi kauppakeskuksissa. Insinöörotyö. Metropolia ammattikorkeakolu. Talotekniikan koulutusohjelma. Pelastuslaki, (379/2011) 12. Elektroniset lähteet: Kera Group Oy. 2017. Yritysesittely [viitattu 27.7.2017]. Saatavissa: http://keragroup.fi/index.php?id=2&lang=fin Kera Group Oy. 2017a. Yritysesittely [viitattu 27.7.2017]. Kera Group Oy. 2017b. Yritysesittely [viitattu 27.7.2017]. Kera Group Oy. 2017c. Yritysesittely [viitattu 27.7.2017].
Fläktwoods. 2017. [viitattu 3.8.2017]. Saatavissa: http://www.flaktwoods.fi/ 37
LIITTEET LIITE 1. Keskuksen layout.
LIITE 2. Keskuksen sähkökuvat
LIITE 3. Keskuksen osalista.