インテリジェントな火災安全・セキュリティシステムを迅速に導入するための多機能電源の使用

最先端のビル、特に高層ビルの設計者は、信頼性の高い火災・セキュリティ警報システム、火災制御システム、緊急応答通信リピータ、非常用照明、入退室管理システムを実装する必要があります。インテリジェント化が進むこれらのシステムは、安定した電源を必要としており、ライン電源が失われたり、危険にさらされたりした場合でも、動作を継続し、ステータス通信を維持しなければなりません。また、変化する設計要件に対応するため、費用対効果が高く、さまざまな用途に拡張可能である必要があります。

このような課題に対応するため、設計者は、標準AC/DC電源、バッテリチャージャ、DC無停電電源装置（DC UPS）、ModbusまたはCANバス通信を統合した、DINレール搭載のすぐに入手可能なデジタルセキュリティ電源を利用することができます。これらの要素は相互作用的に働き、深刻な障害状況下でも正しいシステム運用を確保します。多様なセキュリティシステム構成に対応するため、DC出力12、24、36、48Vの電源が用意されています。電源ステータスは、LEDインジケータでローカルに、リレーコンタクトクロージャーでリモートに報告されます。

この記事では、設計者が現代のビルで直面する電力セキュリティの課題について説明します。続いて、MEAN WELLが提供するインテリジェントセキュリティ電源システムの模範例を紹介し、それらが複数の緊急バックアップシステムにどのように適用できるかを示します。

セキュリティシステム電源

ビルのセキュリティシステムには、防火、入退室管理、警報、非常用照明、緊急通信などがあります。これらのシステムは、大惨事が発生した場合に、ビルの利用者と緊急対応者の安全を確保することを目的としています。建築基準法や消防法では、こうした重要なシステムには2つ以上の電源が必要で、そのうちの1つは充電式電池でなければなりません。さらに、セキュリティシステムの電源は無停電である必要があります。したがって、セキュリティシステムの電力ニーズには、電源、DC UPS、バッテリチャージャが含まれます。遠隔地に適用される場合、システムはユーザーに異常を警告するためのステータスレポートも必要となります。

MEAN WELLは、オールインワンのインテリジェントセキュリティ電源装置DRS-240/480ファミリの形で、これらの要件に対する独自のソリューションを提供します。DRS-480-24 24V、480W出力バージョンなど、このファミリの電源は、AC/DC電源、バッテリチャージャ、DC UPSを1つのDINレールマウントモジュールに統合した多機能ユニットで、システム設計を簡素化します。バックアップバッテリパックと警報制御モジュールとともに、基礎的なセキュリティ火災警報制御システムの基盤を形成します（図1）。

図1：DRS-480-24電源、バックアップバッテリパック、アラーム制御モジュールで構成される基礎的なセキュリティ火災警報制御システムを示しており、すべて火災警報システム制御キャビネット内に収納されています。（画像提供：MEAN WELL）

DRS-480-24の電源はAC90～305VまたはDC127～431Vで動作します。モジュールの寸法は、幅110mm（4.3インチ）、高さ125.2mm（4.9インチ）、奥行き150.7mm（5.9インチ）です。最大93.5%の効率により、自由対流冷却を使用して-30℃から+70℃の周囲温度で動作します。過電流、過電圧、逆バッテリに対して保護されています。また、ローバッテリ切断機能も備えています。

DRS-240/480ファミリの出力電力レベルは240Wまたは480W、出力電圧レベルは12V、24V、36V、48Vの4種類です。電源の寸法は定格電力によって異なります。DRS-240は前述のDRS-480よりやや小さくなります。寸法は、幅85.5mm（3.4インチ）、高さ125.2mm（4.9インチ）、奥行き129.2mm（5.1インチ）です。

DINレールTS-35/7.5または15に取り付けることができます。DINマウントにより、複数のモジュールを隣接して配置することができ、スペースを節約できます。DINマウントのため、リレーベースのステータスやModbusまたはCANバス経由のシリアル通信などの接続配線は、すべてフロントパネルから行うため、容易にアクセスできます（図2）。

図2：リレーベースのステータスやModbusまたはCANバス通信などの電源への接続は、フロントパネルの配線コンタクトから簡単にアクセスできます。（画像提供：MEAN WELL）

入力と出力の電源接続に加え、電源は、ACフェイル、DC OK、バッテリ低下/異常/非接続、または充電器の故障ステータスを示すフォームC単極双投（SPDT）リレーコンタクトも備えています。RJ-45通信ポートは、ModbusまたはCANバスによる監視と制御のためのシリアルデータインターフェースを提供します。これらのバスは、出力電圧、電流、または温度のステータス更新を伝えたり、デバイスのオン/オフ、出力電圧/電流レベルの設定など、ユニットを制御したりするために使用されます。また、定電流、定電圧、フロート電圧、テーパー電流、バッテリ温度補償、充電時間などのバッテリ充電パラメータの設定にも使用されます。

左上の四分円のDIPスイッチでは、2段階（定電流、定電圧）または3段階（定電流、定電圧、フロート）充電を使用して、複数のタイプのリチウムまたは鉛蓄電池に適合するように、充電器の特性を手動で設定することもできます（図3）。

図3：バッテリ充電プロファイルは、DIPスイッチで2段階または3段階のいずれかを選択可能です。（画像提供：MEAN WELL）

充電カーブは、オプションのSBP-001インテリジェントバッテリ充電プログラマを使用してプログラムすることもできます。

この電源は、古典的なパルス幅変調（PWM）スイッチモード電源設計を採用しており、電源モニタ、バッテリチャージャ、UPSとしての役割をインテリジェントに制御するための追加要素が加えられています（図4）。力率補正（PFC）と電磁妨害（EMI）フィルタリングがコア電源に先行します。

図4：ブロック図は、バッテリ充電、UPS機能、PFC、電源監視を含むDRS-240/480ファミリのインテリジェントセキュリティ多機能電源モジュールを示しています。（画像提供：MEAN WELL）

スイッチングデューティサイクルのPWM制御は、電圧と電流のフィードバックに基づいています。過電圧保護（OVP）、過負荷（OVL）電流、過温度保護（OTP）の設計上の規定に注意してください。マイクロコントローラユニット（MCU）は、バッテリ充電、バッテリ監視、通信のためのマルチモード制御を提供します。

DRS-240/480インテリジェントセキュリティ電源の用途

火災、セキュリティ、安全システムの多くは、電力供給が停止した場合にバックアップ電源を使って作動するよう、建築基準法や消防法によって義務付けられています。このようなシステムのひとつに双方向アンプ（BDA）があり、無線通信が困難な建物内で活動する緊急対応者にアクティブな通信サポートを提供します（図5）。緊急応答者の無線機からの信号を増幅して再送信するリピータとして機能します。

図5：BDAはリピータとして、建物内の緊急対応無線からの信号を増幅し、再送信します。（画像提供：MEAN WELL）

BDAとそれに付随するアンテナは、多くのフロアに分散して設置される高層ビルにおいて特に有効です。これらのシステムはBDAを建物外からの応答信号とリンクさせ、内部で中継します。BDAは通常の主電源が落ちた場合でも電源を必要とします。DRS-240/480電源は、主電源が失われた場合、バッテリにバックアップされたDC UPSモードに戻ることで、電源を保証します。AC主電源が120Vラインの場合はAC79～89Vの範囲、220Vラインの場合はAC132～187Vfの範囲を下回ると、DC UPS機能が作動し、電源がバッテリバックアップに切り替わります。

非常用電源システムは、構造物から避難する際に居住者や対応者を誘導・支援するシステムにもバックアップ電力を供給します。システムの例としては、避難口誘導灯、避難経路用フロアライト、非常用照明などがあります（図6）。

図6：DRS-240電源をバックアップ電源として使用し、非常時に照明と非常用標識を作動させるインテリジェント照明制御システムが示されています。（画像提供：MEAN WELL）

この照明制御システムでは、DRS-240-12がバックアップ電源を提供し、主電源が故障した場合に重要な非常灯や標識を維持します。この電源の定格は12V、240Wで、最大20Aを供給できます。

インテリジェントセキュリティ電源のその他の用途としては、建物内の火災を通報・追跡するための火災報知器や火災検知システムがあります。これらのシステムは、消防士に火災の場所と程度に関する重要な情報を提供します。

DRS-240/480シリーズ インテリジェントセキュリティ電源ファミリ

MEAN WELL DR-240/480シリーズの電源は、最大出力240Wまたは480Wの7つのモデルがあります。最大出力には、すべての負荷への出力、メイン出力、バッテリ充電が含まれます。バッテリの充電電流は、過負荷を防ぐために一次出力電流に基づいて自動的に調整されることに注意してください。このシリーズには、12、24、36、48Vの出力電圧があります（表1）。

表1：MEAN WELL DRS-240/480シリーズのセキュリティ電源の特性が示されています。（表提供：Art Pini）

これらのインテリジェント電源の機能が強化されているため、従来の電源よりも多くの安全認証が必要となります。これらの電源は、世界中で義務付けられている次のようなセキュリティシステムの規格や建築基準法に準拠しています。

• 米国：Underwriters Lab UL2524 - 建物内双方向緊急無線通信強化システム規格、2019年
• 米国：全米防火協会 NFPA 1221 - 消防サービス通信システムの設置、メンテナンス、および使用に関する規格、2019年
• 欧州：標準化委員会（CEN）EN 54-4：火災探知・火災警報システム 第4部：電源装置、1997年
• 英国：BS EN. 54-4火災探知・火災警報システムの電源装置、1998年
• 中国：GB 17945-2010 - 火災時の非常用照明と避難誘導システム、2009年

まとめ

MEAN WELL DRS-240/480オールインワン多機能セキュリティ電源装置は、電源装置、DC UPS、バッテリチャージャを1つの小型DINレールモジュールに統合しています。電圧、電流、温度の過負荷から完全に保護され、ステータスを報告する機能を内蔵しているため、迅速に統合して、スマートビルディング向けのさまざまなインテリジェントセキュリティシステムや火災システムの基盤を形成することができます。