ثلاثة قرارات تحسم مصدر التغذية المركزي للسلامة: مصطلحات المعيار نفسه، وبطارية محجّمة ليومها الأخير بمعدل تفريغها الفعلي، ودرجة حرارة الغرفة مكتوبة في المناقصة. وكل قرار منها بند يمكن التحقق منه.
أربعة قرارات تحملها معك إلى مواصفة نظام البطارية المركزية القادمة.
لا يعرّف EN 50171:2021 «نظام البطارية المركزية». بل يحدّ البند 3.19 نظام LPS بقدرة 500 W لمدة 3 h أو 1500 W لمدة 1 h، وكل ما فوقه نظام CPS «بأي قدرة خرج مقدّرة». ويعرّف البند 4 ستة أوضاع تشغيل، وعلى وضع التحويل أن ينقل الحمل خلال 0.5 s.
في بطاريات الرصاص الحمضي تحوّل طريقة IEEE 485 الحمل إلى تيار عند جهد نهاية التفريغ، ثم تطبّق معامل التقادم 1.25 وهامش التصميم ومعامل الحرارة، وتقارن النتيجة بجدول تفريغ البطارية المختارة نفسها. وفي مثالنا المحسوب يحتاج حمل 5 kW لمدة 3 h إلى 125 Ah بمعدل الساعات الثلاث، مقابل 77 Ah في الحساب المبسّط، فتُختار بطاريات بسعة 200 Ah. وهذا مثال توضيحي بافتراضات معلنة، لا نتيجة عامة.
قد تُخفي الحرارة الفقد: تُظهر خلية VRLA الدافئة سعة أعلى قليلاً بينما تتقادم أسرع، فقد تُخفق بطارية حارة أو متقادمة في اختبار المدة. ويُنصّف EUROBAT العمر مع كل 10 K فوق 20 °C، فعمر التصميم عشر سنوات يصبح نحو 2.5 سنة في غرفة عند 40 °C: تقدير لا ضمان. ويفترض EN 50171 مناخاً معتدلاً ما لم يذكر الاستفسار غير ذلك، وفي غرفة معدات سعودية لا بد أن يذكره.
يحدّد EN 50172:2024 الفحوص الدورية في البنود من 7.4.2 إلى 7.4.5، من فحص يومي لمؤشرات حالة وحدة CPS إلى تحقّق خمسي من شدّة النور، ويحدّد سجل التشغيل. ويعيد التحقق السنوي في البند 7.4.4 فحوص الفقرات b إلى f من البند 7.3 واختباراتها الوظيفية: اختبار المدة الكاملة مع فحص كل وحدة إنارة ولافتة، ثم مراقبات وحدة CPS، ثم التلف والأوساخ، ثم وضعي الراحة والتعطيل، ثم وضوح اللافتات. ويحيل البند 7.4.1 أيضاً إلى بند 7.4.6 لا يتضمنه النص المنشور، وهو خطأ إحالة ظاهر لا يقابله تصحيح منشور. ويحدّد EN 1838:2024 النور؛ ويعرّف IEC 60598-2-22 وحدة الإنارة. وفي السعودية تشترط أحكام SBC المذكورة في الحلقة 31 تسعين دقيقة على الأقل للمباني الجديدة، لا الحد الأوروبي البالغ ساعة. والاعتماد الذي يستشهد بـ EN 50171 للاختبار الشهري استشهد بالوثيقة الخطأ.
كل صف يسمّي بنده وإصداره. والمعيار EN 50171:2021 معيار معدات: يحدّد سلوك الوحدة المركزية، لا مدة تشغيلها ولا عدد مرات اختبارها.
| المتطلب | القيمة | المصدر |
|---|---|---|
| مصطلحا المعيار | CPS، أما LPS فبقدرة 500 W لمدة 3 h أو 1500 W لمدة 1 h | EN 50171:2021، البند 3.18 والبند 3.19 |
| أوضاع التشغيل | ستة، في البنود من 4.2 إلى 4.7 | EN 50171:2021، البند 4 |
| زمن التحويل | ≤ 0.5 s لأوضاع التحويل فقط | EN 50171:2021، البند 4.1 |
| بدء التحويل | تغذية دون 0.85 من المقدّرة لأكثر من 0.5 s | EN 50171:2021، البند 6.5.1 |
| جهد الخرج | ±6% من 20 إلى 100% من الحمل، مع ±10% لمدة 5 s عند قفزة الحمل | EN 50171:2021، البند 6.6.2 |
| إعادة الشحن | 80% من مدة التشغيل بعد 12 h | EN 50171:2021، البند 6.3.3 |
| التحميل الزائد للعاكس | 120% بشكل مستمر | EN 50171:2021، البند 6.6.3 |
| التفريغ العميق | ≤ 0.2 A لكل 100 Ah، وإعادة ضبط يدوية فقط | EN 50171:2021، البند 6.7 |
| مدة التشغيل المقدّرة | يحدّدها المستخدم، ولا تقل عن 90 min في أحكام SBC المذكورة للمباني الجديدة | EN 50171 البند 5.2 e)، ثم البند 1008.3.4 من SBC |
| حرارة المحيط | تُذكر إن لم تكن الفئة 3K3 | EN 50171:2021، البند 5.2 h) |
| معامل التقادم | 1.25، أي 1 مقسوماً على 0.8 | IEEE 485-2020، البند 6.3.4 |
| هامش التصميم والحرارة | من 1.10 إلى 1.15، ثم 1.03 لحد أدنى 20 °C (في المثال) | دليل TSEWG TP-4، ثم منحنى Panasonic |
| عمر VRLA والحرارة | يتنصّف مع كل 10 K فوق 20 °C (تقديراً) | دليل EUROBAT، 2022 |
| تهوية غرفة البطاريات | Q = 0.05 × n × Igas × C × 10-3 m³/h | EN IEC 62485-2:2018 |
| الاختبارات الدورية | يومية وشهرية، ثم سنوية (فحوص 7.3 من b إلى f ومنها المدة الكاملة)، ثم خمسية | EN 50172:2024، البنود من 7.4.2 إلى 7.4.5 |
| نهاية التفريغ والفصل | تحجيم حتى 189 V، أي 1.75 V/cell، والوحدة تفصل عند 173 V | مثال IEEE 485، ثم دليل Teknoware VOT115E |
| سلامة الدائرة | IEC 60331 عند 830 °C، لا IEC 60332 | IEC 60331-2:2018 |
من جدول تفريغ البطارية إلى حامل الكابلات، بالترتيب الذي تمرّ به مراجعة التصميم.
تنشر Panasonic لبطارية VRLA ثابتة واحدة سعات 200، 187، 169، 118 Ah عند معدلات 20، 10، 3، 1 ساعة على الترتيب. وعلى عشرة طرازات من العائلة يبلغ متوسط سعة الثلاث ساعات 77% من الاسمية، مقابل 64% لسعة الساعة الواحدة. وكل بطارية طوارئ بطارية تفريغ قصير، فكلها تُشترى بأسوأ خصم. وتتعامل طريقة IEEE 485 مع ذلك بجدول التيار الثابت من المصنّع عند جهد نهاية محدد، لا بمعادلة Peukert.
يسحب العاكس المركزي أو مشغّل وحدة الإنارة على التيار المستمر قدرة ثابتة، فيرتفع تياره كلما هبط جهد السلسلة. ويفترض مثالنا المحسوب لبطاريات الرصاص الحمضي حملاً متردداً 5 kW لمدة 3 h عبر عاكس بكفاءة 90%، مع 108 خلية، ونهاية تفريغ 1.75 V لكل خلية، أي 189 V: تيار 29.4 A، أي 88 Ah بمعدل الساعات الثلاث. ثم يعطي التقادم 1.25 (البند 6.3.4 من IEEE 485) قيمة 110، ثم الهامش 1.10 قيمة 121، ثم معامل 1.03 لغرفة أدناها 20 °C (بالاستكمال من منحنى البطارية نفسها) 125 Ah. ويعطي جدول Panasonic للطراز LC-P12200BP عند 25 °C حتى 10.5 V سعة 169 Ah لمدة 3 h، بينما يعطي الطراز LC-P12150BP 119 Ah فقط، فتُختار بطارية 200 Ah، ويتفق معه جدول القدرة (438 W مطلوبة لكل بطارية، مقابل 608 W منشورة). ويطبع الدليل هذه القيم متوسطات، فحساب الشراء يجري على البيانات المضمونة للبطارية المعروضة. وافحص دورة الحمل قسماً بعد قسم: فحين تعمل وحدات الإنارة غير الدائمة كلها معاً قد تحدّد الدقيقة الأولى الحجم.
تُظهر البطارية نفسها 102% من سعتها عند 40 °C، فقد تنجح بطارية دافئة في اختبار كانت ستُخفق فيه باردة، بينما تتقادم أسرع. وقد تُخفق بطارية حارة أو متقادمة في اختبار المدة. ويُنصّف EUROBAT عمر VRLA مع كل 10 K فوق 20 °C، أي الربع عند 40 °C، فعمر التصميم عشر سنوات الذي تحمله هذه البطارية عند 20 °C يصبح نحو 2.5 سنة: تقدير بقاعدة، لا ضمان. وعمر التصميم تصنيف في ظروف مرجعية، أما عمر الخدمة فما يحققه الموقع. واقتباس القاعدة من 25 °C، وهو شرط ضمان، يُجمّل كل رقم بمقدار 1.41 مرة. وزيادة الحجم تشتري سعة لا عمراً. كما أن عائلة Teknoware TKT75-78 مصنّفة لمحيط من 10 إلى 30 °C فقط، فالوحدة تحتاج الغرفة المبرّدة بقدر ما تحتاجها البطارية.
يحجّم EN IEC 62485-2 تهوية الهيدروجين للرصاص الحمضي والنيكل كادميوم بالعلاقة Q = 0.05 × n × Igas × C × 10-3 m³/h. ولعدد 108 خلية VRLA بسعة 200 Ah يعني ذلك 1.08 m³/h على الشحن العائم، مقابل 8.64 m³/h إن شحن الشاحن شحناً معزّزاً عند 2.40 V لكل خلية، أي مساحة حرّة 30 cm² أو 242 cm² لكل من فتحة الدخول وفتحة الخروج، بافتراض سريان طبيعي بسرعة 0.1 m/s وفتحتين على جدارين متقابلين أو بينهما 2 m على الأقل (دليل تركيب HOPPECKE). واربط الشاحن بأي مروحة. والطاقة الاسمية للبطاريات نفسها 43.2 kWh، أي 216 V في 200 Ah، بينما تسحب دورة الساعات الثلاث نحو 16.7 kWh: والفرق خصم المعدل وجهد النهاية والتقادم والهامش. أما الليثيوم فملف آخر: تقتصر IEEE 485 على الرصاص الحمضي، ويقيّم IEEE 1679.1 الليثيوم دون أن يحجّمه، فالتحجيم من بيانات الصانع وحدود BMS، ويغطي IEC 62619 البطارية، ثم EN IEC 62485-5 التركيب. وفي اختبار مخبري أطلقت خلية LFP بسعة 50 Ah عند شحن كامل 0.93 mol من الهيدروجين في الانفلات الحراري. وفي سياق الكود الأمريكي النموذجي، لا اشتراط سعودي تحققنا منه: يضع الجدول 1207.1.1 من IFC 2021 عتبة 20 kWh لأيونات الليثيوم، مقابل 70 kWh للرصاص الحمضي على الطاقة الاسمية، ويطلب البند 1207.3.1 إدراجاً وفق UL 9540.
عائلتان: نظام CPS المباشر بالتيار المستمر يغذّي الدوائر بجهد 216 V DC في الطوارئ، فيجب أن تقبل وحداته التغذية العادية المترددة وهذا الجهد المستمر معاً (كما تنص Teknoware لوحداتها)، أما نظام العاكس المركزي فيعطي تياراً متردداً في الحالتين. فصنّف وحدة الإنارة للخرج الذي ستراه فعلاً. والجهد 189 V نهاية التفريغ في المثال المحسوب، أي الجهد الذي تبقى البطاريات فوقه طوال 3 h المقدّرة في نهاية العمر. أما 173 V فهو فصل التفريغ العميق الافتراضي في Teknoware TKT75-78، والإنذار عند 227 V، وإنذار ارتفاع الجهد عند 255 V (الدليل VOT115E): ولا مدة صالحة للاحتساب دون 189 V. لذلك يجب أن يقع أدنى جهد دخل مستمر لآخر وحدة إنارة دون 189 V مطروحاً منه هبوط الكابل، وأعلاه فوق جهد الشحن العائم، نحو 245 V، حيثما وصلها وضع التشغيل بسلسلة تُشحن. أما الكابل فسلامة الدائرة تعني IEC 60331، الذي يُبقي الدائرة عاملة عند 830 °C. ولا يُثبت IEC 60332-1-2 إلا أن الكابل لا ينشر اللهب، ويقول EN 50577 بنفسه إنه لا يقيّم الحوامل.
تنشر الدراسة الوحيدة التي وجدناها لمقارنة تكلفة دورة الحياة مباشرة، BorWin5، على 1800 وحدة إنارة ولمدة 30 سنة في منصة بحرية، مبالغ إجمالية باليورو. وبالحساب من جدولها 6 يأتي النظام المركزي باختبار يدوي أرخص بنسبة 13% من ذاتي التغذية، لكن ذاتي التغذية باختبار تلقائي أرخص بنسبة 22%، وتركيب المركزي أغلى بنسبة 3.5%. وفاقت عمالة الاختبار اليدوي، بمبلغ 86,400 يورو سنوياً، استبدال البطاريات بمبلغ 20,250 يورو. وهي موقع واحد بأجور عمل بحرية، لا قاعدة. وتعدّ الدراسة نحو 10,800 بطارية وحدات إنارة مستبدلة خلال 30 سنة مقابل 20 بطارية مركزية، وهاتان ليستا وحدتين متكافئتين، كما يفترض قسم الصيانة فيها استبدال ربع الحزم سنوياً، وهو أكثر. فقارن تكلفة نهاية العمر بدلاً من ذلك، 62,359 يورو مقابل 12,948 يورو، ووحدات الإنارة الأصغر من أن تحمل بطارية.
خمسة أسطر، يسمّي كلٌّ منها وثيقة ومقداراً ووحدة قياس. ولا يمكن الإجابة عن أيّ منها بصفة، وهذا هو الاختبار الوحيد الذي يجب أن يجتازه بند المناقصة.
أ. نظام CPS وفق EN 50171:2021، مع تسمية وضع التشغيل برقم بنده، بتغذية 230 V بتردد 60 Hz، ومدة تشغيل مقدّرة لا تقل عن 90 min (القسم 1008 من SBC).
ب. بطارية رصاص حمضي محجّمة وفق IEEE 485-2020 على البيانات المضمونة للبطارية المعروضة، بجهد خلية وحرارة دنيا محددين، تقادم 1.25، وهامش لا يقل عن 1.10. أما الليثيوم فبيانات الصانع مع IEC 62619.
ج. عمر التصميم مُعلن عند 20 °C، وغرفة البطاريات من 20 إلى 25 °C، ووحدة CPS مصنّفة لأقصى حرارة في الغرفة.
د. وحدات إنارة مصنّفة للخرج الفعلي في الحالتين العادية والطارئة، من جهد نهاية التفريغ ناقص الهبوط حتى جهد الشحن العائم، على دوائر وفق IEC 60331.
هـ. تهوية لأعلى وضع شحن وفق EN IEC 62485-2 أو EN IEC 62485-5، مع اختبار وفق البند 7.4 من EN 50172:2024.
والسطر «ج» هو الأكثر إغفالاً، وهو ما يقرّر كم يقترب عمر تصميم عشر سنوات من عشر سنوات في الخدمة.
يسردها البند 5.2: ملف الحمل على مدة التشغيل المقدّرة، وتقسيم الأحمال بين دائمة وغير دائمة، وزمن التحويل المسموح، ومدة التشغيل المقدّرة، ونوع البطارية وموضعها، وحرارة المحيط إن لم يكن المناخ معتدلاً. وتأتي أنظمة البطارية المركزية من NLC بتكوين AC/DC وتكوين DC/AC، مع مراقبة وفق IEC 62034.
محتوى تقني من أكاديمية NLC. بدون إزعاج، ويمكنك إلغاء الاشتراك في أي وقت.
بالاشتراك أنت توافق على استلام رسائل NLC.
البند والإصدار، وأي وثيقة تملكه.
عرض من 18 شريحة، جاهز للنشر مباشرة على LinkedIn بوصفه عرض صور. المحتوى نفسه، بقراءة أسرع.
