Un apparecchio di illuminazione di emergenza autonomo è uno dei dispositivi di sicurezza più numerosi in qualsiasi edificio e uno dei meno osservati: un apparecchio che rimane per anni su un soffitto o una parete, assorbendo un rivolo di corrente di carica, e viene attivato esattamente una volta - nel momento in cui l'illuminazione normale viene a mancare. La sua batteria vive una vita di estremo contrasto tra una prontezza infinita e una singola scarica ad alto rischio. Il documento A analizza tale dovere, lo inquadra rispetto alla norma IEC 60598-2-22 per gli apparecchi di illuminazione di emergenza e alla norma EN 1838 per le applicazioni di illuminazione di emergenza e spiega cosa richiede il profilo di una cella al nichel-metallo idruro (NiMH).
La norma IEC 60598-2-22 (la quinta edizione, IEC 60598-2-22:2021, adottata in Europa come EN IEC 60598-2-22) definisce un apparecchio autonomo come quello in cui la batteria, il caricabatterie, l'inverter o il driver LED, la lampada e gli elementi di controllo sono tutti contenuti all'interno o adiacenti all'apparecchio. Le versioni mantenute mantengono la lampada accesa dalla normale alimentazione e commutano la sorgente in caso di guasto; le versioni non mantenute si accendono solo in emergenza; i raccordi combinati fanno entrambe le cose. Nella vita normale il caricabatterie mantiene la batteria pronta con una piccola corrente controllata mentre i circuiti di monitoraggio controllano la rete. Nella vita di emergenza, nell'istante in cui viene a mancare l'alimentazione - entro i limiti di commutazione standard, non più di 0,25 s per i sistemi con attività ad alto rischio e generalmente entro 0,5-5 s a seconda della classe del sistema - la batteria alimenta la serie di LED al flusso di emergenza dichiarato per l'intera durata nominale. La traccia animata qui sotto mostra anni di galleggiamento piatto compresso in un lungo plateau, seguito dalla curva di portata decrescente dell'evento di emergenza.
La norma applicativa europea EN 1838 e le norme antincendio nazionali esprimono il requisito di sicurezza come durata nominale: il tempo minimo in cui l'apparecchio deve fornire l'uscita di emergenza dichiarata dopo un'interruzione della rete. Le valutazioni comuni sono un'ora per l'evacuazione generale, due o tre ore in cui si applica il rischio di dormire, evacuazione ritardata o occupazione medica o di grattacieli, e la storica lezione di 90 minuti rimane diffusa. La pratica cinese ai sensi delle norme GB 51309-2018 e GB 17945 stabilisce la durata in base al tipo di edificio - 0,5 ore per gli edifici ordinari, 1,0 ore per gli edifici medici e di assistenza agli anziani e i grandi complessi pubblici, 1,5 ore per gli edifici superiori a 100 m - mentre la pratica statunitense ai sensi della UL 924 si concentra su 90 minuti. Lo standard richiede inoltre che l'uscita di emergenza raggiunga una frazione sostanziale del flusso dichiarato in pochi secondi (tipicamente almeno il 50% entro cinque secondi) e mantenga l'illuminamento richiesto - almeno 1 lx sulla linea centrale della via di fuga secondo EN 1838 - per l'intera durata. Il grafico animato di seguito converte un pacchetto fisso in minuti disponibili tra i carichi LED; è un modello illustrativo che mostra perché la potenza del LED e la durata nominale sono le due metà di una decisione.
L'aspetto più grave della durata della batteria delle luci di emergenza è ambientale. Gli apparecchi da incasso a soffitto si trovano sopra l'aria calda che sale dai pavimenti occupati e accanto al calore del driver della luce normale; la temperatura ambiente dell'involucro di 40-50 °C è una prassi normale anche laddove la temperatura ambiente nominale è dichiarata inferiore. Una sostanza chimica mantenuta a piena carica a quella temperatura invecchia con un orologio accelerato. La norma IEC 60598-2-22 lo riconosce con i requisiti di resistenza alle alte temperature, ed è per questo che la progettazione della carica non è facoltativa: la corrente o la tensione di mantenimento deve essere sensibile alla temperatura e la chimica della cella deve tollerare anni di disponibilità senza seccarsi. Questo è anche l’asse su cui le batterie NiMH, adeguatamente gestite dalla carica, competono fortemente con il nichel-cadmio preesistente evitando il cadmio, come sviluppa il documento B.
Una luce di emergenza che si spegne senza che nessuno se ne accorga è peggio di niente. La norma EN 62034 disciplina i sistemi di test automatici per l'illuminazione di sicurezza alimentata a batteria, definendo brevi test funzionali a intervalli frequenti e test annuali di durata completa, con indicazione dello stato e registrazione. Ogni autotest è un piccolo ciclo di scarica-ricarica: la batteria alimenta il LED brevemente (o per l'intero tempo nominale ogni anno), quindi si ricarica entro il tempo di ricarica richiesto dallo standard (tipicamente 24 ore dopo un evento completo). Nel corso di una durata di servizio da quattro a otto anni che aggiunge centinaia di microcicli e la batteria deve mantenere la durata nominale dopo tutti questi. Il caricabatterie deve inoltre distinguere un vero autotest da un evento reale e tornare sempre completamente pronto.
Gli apparecchi di emergenza utilizzano NiCd da decenni perché sopravvive al galleggiamento e agli abusi; il cadmio, tuttavia, è una sostanza soggetta a restrizioni ai sensi della direttiva RoHS con solo esenzioni limitate e limitate nel tempo, e NiCd soffre di un effetto memoria che erode la capacità apparente dopo ripetuti autotest superficiali. Il VRLA è ingombrante e resistente alla temperatura per un montaggio a soffitto compatto, mentre il litio aggiunge protezione elettronica e peso normativo. NiMH offre materiali privi di cadmio, nessun effetto memoria, densità di energia più elevata rispetto a NiCd nello stesso involucro, sicurezza acquosa intrinseca e buona consegna ad alta velocità a un driver LED, a condizione che il regime flottante sia progettato correttamente. Il documento B confronta le caratteristiche chimiche e dimensiona le celle; Il documento C percorre il percorso di prova del tipo IEC 60598-2-22.
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