1. אספקת חשמל לצרכני חירום סכמות תכנון
דוד בר עקיבא
מאור נחום

2. חוקים ותקנים ישראלים: 1. חוק התכנון והבניה 2. חוק החשמל
תקנות החשמל (התקנת גנרטורים למתח נמוך), תשמ"ז
מיתקן חשמלי ציבורי בנין רב קומות התשס"ג
3. ת"י 5435 – מערכות תחבורה ציבורית מסילתית. (NFPA130)

3. חוקים ותקנים בינלאומיים למערכות בטיחות לחשמל:
4. תקן ארופאי (אין ישימות)
5. תקנות ה NFPA
NFPA 20- Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection.
NFPA 110- Standard for Emergency and Standby Power Systems.
6. הנחיות ICAO- מערכות תעופתיות.

4. הגדרת בניינים גבוהים:
בנין גבוה– בנין שבו הפרש הגובה בין מפלס הכניסה הקובעת לבנין לבין מפלס הכניסה לקומה הגבוהה ביותר המיועדת לאכלוס, שהכניסה אליה דרך חדר מדרגות משותף, עולה על 13 מטרים (תק' התכנון והבניה)
בנין רב קומות– בנין שבו הפרש הגובה בין מפלס הכניסה הקובעת לבנין לבין מפלס הכניסה לקומה הגבוהה ביותר המיועדת לאכלוס, שהכניסה אליה דרך חדר מדרגות משותף, עולה על 29 מטרים (תק' התכנון והבניה)
Super tall building- בניין שבו הפרש הגובה בין מפלס הכניסה הקובעת לבניין לבין מפלס הכניסה לקומה הגבוהה ביותר המיועדת לאכלוס, שהכניסה אליה דרך חדר מדרגות משותף, עולה על 100 מטרים. (מכ"ר 519)

5. שם: מגדל בין ערים
מיקום: תל אביב
שימוש עיקרי: משרדים, ציבורי (עירייה) ובית מלון

6. חוק התכנון והבניה
בכל בנין רב-קומות יותקן גנרטור להספקת זרם חשמל בשעת הפסקת זרם החשמל ממקור האספקה הראשי, לחלקי הבנין ולמיתקניו שקבע שר הפנים בתקנות בהתייעצות עם המועצה הארצית; לא יינתן היתר לבניית בנין רב- קומות שאין בו תנאי המחייב התקנת גנרטור כאמור.

7. תקנות התכנון והבניה – בניין רב קומות
בעת הפסקת זרם החשמל יופעלו בבנין רב-קומות שתי המעליות לפחות המותקנות בהתאם להוראות המפורטות בפרט (מידות המעלית), על ידי זרם חשמל שמספק הגנרטור שבבנין.

8. תקנות התכנון והבניה – גנרטור לשעת חירום
גנרטור המותקן בבנין בהתאם לכל חוק המחייב התקנת גנרטור בבנין בשל גובהו, יהיה בכוחו לספק גם זרם חשמל בשעת חירום להארה, באמצעות תאורת חירום, של כל מוצא בטוח בניין, מרחבים מוגנים, והפרוזדורים שבשימוש כלל דיירי הבניין ומבקריו, להפעלת משאבות מים לכיבוי אש, למפוחי יניקת עשן, למפוחים במערכת על-לחץ, להפעלת המעליות כמפורט בפרט , ולמערכת האיוור המכני של המקלטים והמעליות, וכן למיתקן תאורה לאזהרה מפני מכשולי טיסה, אם מותקן (להלן – מערכות החירום).

9. תקנות התכנון והבניה – גנרטור לשעת חירום
הגנרטור יותקן כך שעם הפסק זרם החשמל ממקור מתח ראשי מרשת חשמל ציבורית, יתחיל הגנרטור לפעול באופן אוטומטי.
יותקן מתג להפסקת פעולת הגנרטור בשעת חירום; המתג יותקן במקום נוח לגישה.
אספקת זרם החשמל מהגנרטור למערכות החירום תהיה באמצעות כבל מוגן אש לטמפרטורה של 800 מעלות צלזיוס למשך 90 דקות לפחות; חיבור החשמל ייעשה ישירות מלוח החלוקה של הגנרטור אשר ימוקם בחדר הגנרטור או באזור מוגן אש אחר.
חיבור החשמל ייעשה בפיר נפרד מזה של מקורות המתח האחרים בבנין.

10. תקנות התכנון והבניה – גנרטור לשעת חירום
גנרטור המופעל על ידי מכונת דיזל יותקן במרתף או במקום אחר בבנין, ויתקיימו בו הוראות אלה:
הוא יוקף קירות בנויים, מהרצפה עד לתקרה, מאלמנטים עמידי אש למשך שעתיים לפחות;
חדר החסנת הגנרטור יאוור באוויר צח הבא מן החוץ, והגזים הנפלטים מבעירת הדלק במנוע ייפלטו ישירות אל אוויר החוץ;
דלתות חדר החסנת הגנרטור יהיו דלתות אש;
יותקן מקום לאחסון הדלק הנוזלי בהתאם לתקנות רישוי עסקים (אחסנת נפט), התשל"ז- 1976, לעניין זה רואים את התקנות האמורות חלות לגבי בנינים המשמשים למגורים, למשרדים ולכל מטרה אחרת, אפילו אם אינם עסק טעון רישוי לפי חוק רישוי עסקים, התשכ"ח-1968.

11. תקנות החשמל - גנרטורים
בכל מבנה בו קיים גנרטור לאספקה חלופית יותקן התקן להדממת הגנרטור; ההתקן יימצא במקום נוח לגישה שאישרה רשות הכבאות המקומית; ליד ההתקן יותקן שלט בר קיימא ובולט לעין בו יירשם "גנרטור" באותיות לבנות על רקע אדום.

12. תקנות החשמל – תנאים סביבתיים להתקנת גנרטור
ערכת הגנרטור, אחת או יותר, תותקן בחדר גנרטור הבנוי במיוחד עבורה או בחדר המיועד למטרות טכניות נוספות כגון אולם מכונות או חדר חשמל.
(א) מעברים בין ערכת גנרטור על יסודותיה, לא כולל ציוד נלווה נפרד ומקרן, לבין חלקי מבנה או ציוד אחר, כולל לוחות חשמל, יהיו ברוחב של מטר אחד לפחות.
(ב) על אף האמור בתקנת משנה (א), בגנרטורים שהספקם אינו עולה על 50 קו"א מותר שהמעבר בצד אחד יהיה 0.6 מטר לפחות.
(ג) על אף האמור בתקנות משנה (א) ו-(ב), יש להבטיח שהמרווחים מסביב לערכת הגנרטור יאפשרו תחזוקה נוחה, גם אם הדבר מחייב מעברים העולים על האמור בהן.

13. תקנות החשמל – תנאים סביבתיים להתקנת גנרטור
דלת חדר הגנרטור תהיה ממתכת ופתיחתה מבפנים כלפי חוץ תהיה אפשרית, בכל עת, ללא צורך במפתח.
חדר הגנרטור ייבנה כך שתימנע זרימה בלתי מבוקרת של נוזלים, כגון שמן ודלק, אל מחוץ לחדר.
בחדר הגנרטור יותקנו נקודות מאור קבועה אחת ושני בתי תקע לפחות: כמו כן תותקן בו תאורת חירום שאינה ניזונה מהמצבר המשמש להתנעת הגנרטור.
בחדר הגנרטור יובטח האיוורור הדרוש, לאספקת אויר למנוע הראשוני ולמניעת הצטברות גזים נפיצים או דליקים.

14. חוק החשמל - תקנה 7:
חדר חשמל המשמש חלוקה למיתקן חירום לא ישמש למטרה אחרת כלשהי, ולא למיתקן אחר, ואולם יכול שיימצא בו לוח חלוקה ראשי של זינת בנין רב קומות במתח נמוך, ובלבד שיובטח כי לא תוכל להתפתח קשת חשמלית בין הלוחות.

15. חוק החשמל – כבילה חשמלית במיתקן ציבורי:
פירים ותעלות לתיול חשמלי, כולל מחסומי האש שלהם, יהיו מחומרים בהתאם לנדרש בת"י 921 (תגובות בשרפה של חומרי בניין).
מעבר תיול דרך קיר או תקרה יצויד, בתחום המעבר, במחסום אש אשר יחסום גם רווחים בין גידים וכבלים. מחסום אש כאמור יהיה עמיד באש בדרגה כנדרש לגבי הקיר או התקרה שהוא חוצה, אך לא פחות מ- 90 דקות.
כבל בהתקנה סמויה בקיר יותקן במובל בלבד.

16. חוק החשמל – מיתקן חירום:
חלקי מיתקן החירום המפורטים להלן יתפקדו גם בשריפה במשך פרקי זמן אלה:
מערכות גילוי אש, כריזה, דלת אוטומטית, תאורת חירום, משאבות דלק לגנרטורים ומערכות סימון ותאורה למניעת מכשולי טיסה מעל הבנין רב הקומות שבו מיתקן החירום – 30 דקות לפחות.
מערכות הגברת לחץ מי כיבוי, אוורור לחדרי מדרגות, סילוק עשן וחום, מעליות המיועדות לפינוי אדם או לשימוש הכבאים, לרבות הפיר וחדר המכונות שלהן והחיבור בין הגנרטור לבין לוח החירום – 90 דקות לפחות.

17. חוק החשמל – תאורת התמצאות:
תאורה כללית באזור ציבורי של בנין רב קומות שבו היא מותקנת תוזן משני מעגלים לפחות, כך שהפסקת אחד מהם, לא תגרום לעלטה בקטע כלשהו בבנין רב קומות.
תאורת חירום באזורים הציבוריים של בנין רב קומות תוזן מלוח החירום.
במעגל המזין תאורת חירום לא יותקן מפסק מגן.
בכשל באספקת חשמל מלוח החירום תופעל אוטומטית תאורת החירום.

18. חוק החשמל – מיתקן חירום:
מיתקן החירום יוזן מלוח חירום בלבד, שמותקן בחדר חשמל לפי תקנה 7 ושיוזן ישירות מהאספקה הראשית לבנין, שבו נמצא מיתקן החירום האמור.
גנרטור יזין את לוח החירום ישירות באספקה חלופית.
לוח החירום יהיה עשוי פח פלדה או חומר בידוד קשיח, בעל דרגת התלקחות BHI (לפי DIN\VDE 0304 TELL 3) לפחות.

19. חוק החשמל – מיתקן חירום:
כל יציאה מלוח החירום לזינת מערכת חירום תמותג על ידי מפסק אוטומטי בעל הגנה בפני זרם קצר בלבד; אמצעי המיתוג בתחילת מעגל חיוני, תיבת חיבורים והמכשור המוזן בקצהו השני יסומנו בצבע צהוב.
מערכת הספקת חשמל המשמשת לזינת מיתקן חירום, לרבות אופן התקנתה ואביזריה, תהיה בהתאם לנדרש בתקן בגרמני DIN 4102/12 כך שיובטח תפקודה למשך הזמן הנדרש.

20. מהו תקן DIN4102/12? התקן מתייחס לשלמות המערכת תחת תנאי אש.
התקן לא מתייחס רק לאלמנט מסוים במערכת הובלת כבילה אלא לשלמות המערכת וכך יש להתייחס למתקן החרום:
כבלים חסיני אש כנדרש (30 או 90 דקות)
מערכת תמיכה וסיעוף הכבלים עמידה באש
חיזוק מערכת הסיעוף למבנה בהתקנה חסינת אש
תו התקן ניתן לכל רכיב במערכת עד רמת הבורג שמחזק את מערכת הכבילה למבנה.
נדרשת תאימות בתקן בין הכבלים למערכת התמיכה שלהם.

21. דוגמה להתקנות נכונות ולא נכונות

22. בדיקת תאימות ציוד נשיאת הכבלים ע"פ תקן DIN 4102/12

23. ת"י 5435 – NFPA130- מערכות תחבורה ציבורית מסילתית בנתיב קבוע: דרישות בטיחות אש
מפוחי מערכת האוורור המיועדים לשימוש במצב חירום אש, יהיו מסוגלים לספק את דרישות אוורור החירום במצב של אספקה או פליטה. מנועים של מפוחי אוורור לשעת חירום יחידים, ייועדו להשיג את מהירות הפעולה המלאה שלהם תוך לא יותר מ- 30 שניות ממצב התחלתי ותוך לא יותר מ- 60 שניות למנועי מהירויות משתנות.
מתנעים של מנועי מפוחים מקומיים ואמצעי בקרת פעולה קשורים ימוקמו הרחק מזרם האוויר הישיר של המפוחים במרחק המרבי האפשרי. לא יורשו אמצעי הגנה מעומס-יתר תרמי על בקרי מנועי המפוחים המשמשים לאוורור חירום.

24. ת"י 5435 – NFPA130- מערכות תחבורה ציבורית מסילתית בנתיב קבוע: דרישות בטיחות אש
החשמל למבני המפוחים של אוורור החירום יסופק משני מקורות חשמל נפרדים. קווי ההזנה ממקורות אלה לכל אחד מהרכיבים, יבודדו זה מזה בדרגה הגבוהה ביותר האפשרית. אם הזנה שנייה אינה אפשרית, מותר לספק את מקור החשמל הנוסף ממערכת גיבוי החירום אם היא מתוכננת לעמוד בדרישות אופני הפעולה בחירום.
כשמערכת גיבוי החירום מיושמת, היא תתאים לדרישות תקן:
(NFPA 110, Standard for Emergency and Standby Power System.)

25. ת"י 5435 – NFPA130- מערכות תחבורה ציבורית מסילתית בנתיב קבוע: דרישות בטיחות אש
אלמנטי זרם-יתר המתוכננים להגן על מוליכים המשרתים מנועים חשמליים למפוחי חירום ולהתקני חירום נלווים, הממוקמים בחללים שאינם חדרי ציוד מערכת חלוקת החשמל המרכזית, לא יהיו תלויים בתכונות תרמיות לפעולה (הגנות מגנטיות בלבד).

26. מנהרת הרכבת A1 לירושלים

27. מנהרת הרכבת A1 לירושלים

28. מנהרת הרכבת A1 לירושלים

29. מנהרת הרכבת A1 לירושלים

30. NFPA 20- Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection
9.3.1 למעט במקרה בו מותקנת משאבת אש לגיבוי המונעת על ידי מנוע או טורבינת גז אחורית, יש לספק לפחות מקור כוח חלופי אחד, כאשר גובה המבנה הוא מעבר לקיבולת השאיבה של מנגנון מכבי האש יש לספק לפחות מקור כוח חלופי אחד כאשר המקור הרגיל אינו מהימן, למעט המקרה לעיל.

31. NFPA 20- Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection
9.3.4 כאשר מסופק מקור כוח חלופי, הוא יהיה אחד מהמקורות הבאים:
גנרטור
אחד מהבאים:
חיבור שירות ייעודי
חיבור מתקן באתר לייצור כוח ייעודי
חיבור מזין ייעודי
חיבור שנאי ייעודי
כאשר הכוח מסופק עצמאית ממקור הכוח הרגיל.

32. NFPA 110- Standard for Emergency and Standby Power Systems.
שנאי
גנרטור
מפסק
בורר אוטומטי
בורר אוטומטי או ידני
FIGURE B.1(a) Typical Rotating Emergency Power Supply System.

33. NFPA 110- Standard for Emergency and Standby Power Systems.
4.4.1* מערכות רמה 1 יותקנו כאשר כשל בהספקת החשמל יכול להוביל לאובדן חיים או פציעות חמורות.
4.4.2* מערכות רמה 2 יותקנו כאשר כשל בהספקת החשמל יהיה פחות קריטי לחיי אדם ולבטיחות, וכאשר הרשות האחראית מאשרת רמת גמישות גבוהה יותר מאשר מערכת רמה 1.
FIGURE B.1(b) Typical Multiple-Unit Emergency Power Supply System.

34. NFPA 110- Standard for Emergency and Standby Power Systems.
שנאי
מפסק
גנרטור
בורר אוטומטי
בורר אוט' או ידני
לוח לחיבור מקבילי
לוח מסכם
FIGURE B.1(c) Typical Composite Emergency Power Supply System.
דוגמה להזנת תאורת חירום

35. ICAO- AERODROME DESIGN MANUAL PART 5 – ELECTRICAL SYSTEMS

36. ICAO- AERODROME DESIGN MANUAL PART 5 – ELECTRICAL SYSTEMS
מתח החשמל עובר בדרך כלל דרך תחנות שנאים שונות לצורך טרנפורמציה של המתח כדי להתאימו למתח הנדרש ע"י הציוד. מומלץ להשתמש בשני מקורות חשמל שונים ובלתי תלוים אשר נלקחים מתוך רשת החשמל שמחוץ לשדה התעופה וכמה שיותר רחוקים אחד מהשני. בתוך שדה התעופה, ניתן לשפר את האמינות של אספקת החשמל לתחנות השנאים הנפרדות ע"י שימוש במעגל מתח גבוה בטבעת סגורה, עם הגנת מתח על השנאים של החלוקה, או ע"י שימוש במערכת דו-לולאתית ממקורות ראשיים עצמאיים הפועלים כטבעות פתוחות שמזינות שני שנאים בכל תחנה. מערכת אחרונה זו מוצגת בתרשים 2-1. אם משתמשים במערכת ניטור מרכזית של מפסקי הלולאה בכל תחנה ושל זרמי תקלה שסביר שיקרו בכל חלק - ניתן להשיג אמינות כמעט מושלמת של הספקת החשמל לתחנות השנאים.

37. ICAO- AERODROME DESIGN MANUAL PART 5 – ELECTRICAL SYSTEMS
תרשים 2-1