Wprowadzenie do Bezpieczeństwa Pożarowego Instalacji Elektrycznych
W obiektach przemysłowych o podwyższonym ryzyku pożarowym, a także w budynkach użyteczności publicznej i mieszkalnych, duże znaczenie mają rozwiązania, które ograniczają rozprzestrzenianie się ognia i umożliwiają pracę krytycznych systemów w warunkach awaryjnych. Do kategorii rozwiązań przeciwpożarowych stosowanych w halach przemysłowych (i nie tylko) zalicza się przede wszystkim wszelkiego rodzaju materiały niepalne, drzwi, okna i ściany ognioodporne, a także instalacje przeciwpożarowe, takie jak systemy alarmowe, gaśnicze czy oddymiania.
Dlaczego Kable Ognioodporne Są Kluczowe w Ochronie Przeciwpożarowej?
Podwójna Rola Kabli w Sytuacji Pożaru
Dobór okablowania z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej jest istotny z dwóch głównych powodów. Po pierwsze, źle dobrane kable mogą działać niczym „lont” i przyczyniać się do szybszego rozprzestrzeniania się ognia w całym obiekcie. Po drugie, standardowe kable pod wpływem ognia i w warunkach wysokiej temperatury mogą dużo szybciej ulec uszkodzeniu, co jest o tyle groźne, że następstwem tego będzie na przykład przerwanie zasilania czy transmisji sygnału do kluczowych systemów.
Zachowanie Ciągłości Działania Systemów Krytycznych
Kable ognioodporne zostały zaprojektowane w taki sposób, żeby w trakcie pożaru zachowały swoją integralność mechaniczną i elektryczną. Umożliwia to nieprzerwaną pracę istotnych w takich sytuacjach systemów bezpieczeństwa. W halach przemysłowych oraz w innych obiektach kable ognioodporne stosuje się przede wszystkim tam, gdzie konieczne jest niezawodne i bezpieczne funkcjonowanie systemów krytycznych podczas pożaru. Dzięki ich zastosowaniu instalacje te pozostają sprawne w sytuacjach kryzysowych przez dłuższy czas.
Normy i Regulacje Prawne Dotyczące Kabli Ognioodpornych
Wszystkie elementy instalacji przeciwpożarowej muszą spełniać rygorystyczne normy i przepisy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego, a zasada ta obejmuje również kable i przewody.
Rozporządzenie CPR (Construction Products Regulation)
Firmy oferujące kable ognioodporne muszą stosować się do wielu regulacji i norm, które precyzyjnie określają ich właściwości w warunkach działania ognia. Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 (tzw. CPR), wszystkie kable oferowane na rynku unijnym muszą wcześniej zostać przebadane pod kątem reakcji na ogień. Od roku 2017 to rozporządzenie stało się gorącym tematem wśród projektantów i wykonawców instalacji elektrycznych, ponieważ przewody elektryczne zostały uznane za "wyrób budowlany".
Podstawową konsekwencją wprowadzenia tzw. „Dyrektywy CPR dla kabli i przewodów” jest nadawanie przewodom elektrycznym, na podstawie zunifikowanych badań, klasy reakcji na ogień. Klasy są oznaczane (od najwyższej): Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca, Fca. Badania te mogą przeprowadzać jedynie notyfikowane przez Unię Europejską laboratoria, co sprawia, że wyniki badań i nadane klasy przewodów różnych producentów są w pełni porównywalne.
Kolejną konsekwencją jest obowiązek wystawiania przez producentów dokumentów o nazwie Deklaracja Właściwości Użytkowych (DoP) oraz znakowanie przewodów przebadanych pod kątem CPR znakiem CE. Dodatkowo, na etykietach produktowych musi być umieszczona kompletna informacja CPR (klasa CPR, numer jednostki badawczej, numer dokumentu DoP itp.). Rozporządzenie CPR dotyczy wszystkich przewodów budowlanych wprowadzanych na rynek europejski, w tym importowanych spoza UE, co oznacza, że producentów spoza krajów członkowskich UE obowiązuje taka sama procedura klasyfikacyjna.
Szczegółowe Normy Badawcze i Klasyfikacyjne
Podobne wytyczne, co do klasyfikacji ogniowej wyrobów budowlanych i elementów budynków, znajdziemy w normie PN-EN 13501-1. Szczegółowe metody badania odporności ogniowej kabli i kryteria, które muszą spełnić, zawiera norma PN-EN IEC 60331. Norma ta tyczy się kabli, które muszą zachować integralność obwodu elektrycznego przez określony czas podczas pożaru. W zakresie bezpieczeństwa pożarowego, od 1 lipca 2016 r. obowiązuje również Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 305/2011 (CPR). Ogólne zasady dotyczące wymagań formalnych, deklaracji właściwości użytkowych oraz sposobów weryfikacji odporności na ogień kabli i przewodów, zebrane zostały także w normie EN 50575:2014 i w normach powiązanych, tj. EN 13501-6, które klasyfikują kable i przewody w zakresie reakcji na ogień. Można tu znaleźć zarówno zakres, jak i metodykę badań koniecznych do właściwej oceny cech użytkowych kabli.
Spełnienie wymagań z zakresu odporności ogniowej potwierdzają między innymi Certyfikat krajowy wydany na podstawie Aprobaty technicznej czy Świadectwo dopuszczenia do użytkowania wydane przez CNBOP-PIB. Podstawą wydania Świadectw dopuszczenia dla kabli i zespołów kablowych są wymagania techniczno-użytkowe zawarte w punktach 14.1-14.3 w załączniku do Rozporządzenia MSWiA z dnia 27 kwietnia 2010.
Klasyfikacja i Cechy Kabli Ognioodpornych
Klasy Reakcji na Ogień i Odporności Funkcjonalnej
Podstawowa klasyfikacja wszystkich kabli dzieli je na kategorie od Aca (całkowicie niepalne) do Fca (łatwo zapalne). Dostępne normy definiują różne klasy odporności ogniowej kabli, w zależności od czasu, przez jaki muszą zachować pełną funkcjonalność w warunkach pożaru. Najczęściej spotykane wartości to 30, 60, 90 i 120 minut ciągłej pracy w temperaturze sięgającej nawet 830-1000°C. Najwyższy poziom ochrony zapewniają kable oznaczone symbolem FE180 (zgodnie z normą IEC 60331), które gwarantują zachowanie integralności obwodu elektrycznego przez 3 godziny w wysokiej temperaturze (około 750°C i wyższej).
Dodatkowe Parametry Bezpieczeństwa Pożarowego
Oprócz klasy głównej CPR, która określa rozprzestrzenianie ognia przez przewód, wprowadzono także klasyfikację dodatkową (od Dca w górę). Opisuje ona inne cechy przewodu, mające wpływ na bezpieczeństwo pożarowe. Są to:
- Gęstość wydzielanego dymu (smoke): s1a, s1b, s2, s3 (oznaczające odpowiednio niską, średnią i wysoką emisję dymu).
- Wytwarzanie płonących kropli (drops): d0, d1, d2.
- Kwasowość wytwarzanego dymu (acidity): a1, a2, a3.
Dlatego pełny opis CPR danego przewodu jest szerszy, np. Dca-s2, d1, a3.
Przewody Ciepłoodporne
Oprócz odporności na ogień ważnym aspektem jest także zdolność kabli do pracy w wysokich temperaturach. Przewody ciepłoodporne wykonane z materiałów wytłaczanych mogą funkcjonować w temperaturach sięgających 300°C. W przypadku najbardziej trwałych materiałów izolacyjnych zakres ten wzrasta do około 700°C.
Budowa i Materiały Kabli Ognioodpornych
Najważniejszym elementem konstrukcyjnym kabli ognioodpornych w kontekście ich odporności na ogień i wysoką temperaturę jest oczywiście izolacja zewnętrzna. To od zastosowanych materiałów będzie w największym stopniu zależeć, czy będą one podtrzymywać ogień, czy też przyczynią się do jego samogaśnięcia. Istotne są również budowa kabla i sposób zainstalowania warstwy izolacyjnej. Wysokiej klasy kable ognioodporne potrafią utrzymać integralność izolacji nawet przez ponad 180 minut w temperaturze około 750°C i wyższej, a ich zdolność do przewodzenia prądu utrzymuje się często nawet przez 90 minut.
Warstwę izolacyjną kabli ognioodpornych najczęściej wykonuje się z różnego rodzaju mieszanek polimerów i ognioodpornych dodatków. Jednym z najczęściej stosowanych materiałów jest polichlorek winylu (PVC) wzbogacony np. o wodorotlenek magnezu lub wodorotlenek glinu. Popularnymi materiałami stosowanymi w kablach ognioodpornych są również guma silikonowa czy mika w postaci elastycznej taśmy, którą owija się żyły przewodów przed nałożeniem zewnętrznej powłoki izolacyjnej. Materiały te pod wpływem wysokiej temperatury ceramizują się, tworząc twardą i nieprzewodzącą warstwę ceramiczną na powierzchni przewodu. Dzięki niej, nawet jeśli warstwa zewnętrzna kabla ulegnie stopieniu, żyła pozostaje chroniona, co pozwala zapobiec zwarciom.
Kable Bezhalogenowe (LSZH)
Specjalną kategorią kabli ognioodpornych są kable bezhalogenowe (LSZH - Low Smoke Zero Halogen). W ich izolacjach i powłokach zewnętrznych nie używa się halogenków, czyli związków chemicznych, które zawierają pierwiastki takie jak chlor, brom, fluor czy jod. Dzięki temu podczas spalania nie emitują one toksycznych i korozyjnych gazów, które mogłyby zagrażać zdrowiu osób przebywających w obiekcie i powodować uszkodzenie sprzętu elektronicznego. Izolacje kabli bezhalogenowych wykonuje się z polimerów opartych na czystych węglowodorach, takich jak polietylen czy polipropylen, które ograniczają dostęp tlenu do płomienia, skutecznie tłumiąc rozwój ognia.
Badania Ogniowe Kabli: Potwierdzenie Właściwości
Właściwości użytych materiałów do produkcji kabli oraz ich wytrzymałość w czasie pożaru muszą być udokumentowane całym szeregiem badań. Badania ogniowe są badaniami niszczącymi, mającymi na celu sprawdzenie zachowania się materiałów, z których zbudowany jest kabel, oraz określenie jego niezawodności i kategorii w warunkach pożaru. Do najważniejszych testów należą:
- Odporność pojedynczego kabla na rozprzestrzenianie płomienia: Do pionowo przymocowanego odcinka kabla o długości 600 mm, umieszczonego w przystosowanej komorze, przystawia się ściśle określone źródło ognia na czas zależny od średnicy próbki.
- Odporność wiązki kabli na rozprzestrzenianie płomienia: Określoną ilość odcinków kabli o długości 3,5 m umocowuje się do pionowej drabinki w przystosowanej komorze. Odporność wiązki kabli na rozprzestrzenianie płomienia powinna być taka, aby po określonym czasie i odstawieniu źródła ognia płomień na wiązce sam zgasł, a długość zwęglonych odcinków nie przekroczyła 2,5 m.
- Zachowanie integralności obwodu elektrycznego w czasie pożaru (temperatura): Próbkę kabla mocuje się poziomo w specjalnej wentylowanej kabinie, do której żył w czasie trwania próby przyłożone jest napięcie o wartości znamionowej, tworząc w ten sposób zamknięty obwód elektryczny. Pod próbką umieszcza się znormalizowane źródło ognia o temperaturze 750°C. Czas działania ognia wynosi 180 minut.
- Emisja gazów korozyjnych: Określoną ilość materiałów niemetalicznych kabla spala się w piecu rurowym, a powstałe gazy kieruje się przedmuchem powietrza do płuczek z wodą destylowaną.
- Gęstość dymu: W specjalnej kabinie o kształcie sześcianu, z zainstalowanym na przeciwległych ścianach pomiarowym układem fotometrycznym, spala się odcinki kabla.
- Zachowanie integralności obwodu elektrycznego pod wpływem ognia i udaru mechanicznego (klasa E): W przystosowanej komorze mocuje się próbkę kabla o długości 1200 mm, do której żył w czasie trwania próby przyłożone jest napięcie o wartości znamionowej, tworząc zamknięty obwód elektryczny. W czasie trwania próby kabel poddawany jest działaniu ognia o temperaturze umownej 842°C oraz udarowi mechanicznemu przez określony czas. Zmierzony czas prawidłowego funkcjonowania kabla odpowiada tzw. klasie E.
Kable Zasilające Rozdzielnice: Wymagania w Kontekście Bezpieczeństwa Pożarowego
Rola Rozdzielnic w Systemach Ppoż.
Kable ognioodporne w instalacjach p.poż. stosowane są zarówno jako kable zasilające, jak i służące do przesyłu informacji. Jedną z kluczowych cech, jakie muszą spełniać, jest odporność ogniowa, szczególnie w przypadku kabli zasilających rozdzielnice, które obsługują systemy bezpieczeństwa pożarowego. Konieczne jest, aby rozdzielnice obsługujące odbiory przeciwpożarowe były zasilane w sposób gwarantujący ciągłość działania przez określony czas w warunkach pożaru.
Interpretacja Przepisów Dotyczących Rozdzielnic i Stref Pożarowych
W dyskusjach nad bezpieczeństwem pożarowym instalacji elektrycznych często poruszana jest interpretacja §212 ust. 9 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Zakłada się, że rozdzielnia elektryczna (pomieszczenie) zawierająca rozdzielnice, w tym rozdzielnicę przeciwpożarową, powinna stanowić odrębną strefę pożarową. W przypadku braku wydzielonej rozdzielni elektrycznej, lecz występowania rozdzielnicy elektrycznej, w tym ppoż., zaleca się, aby tę rozdzielnicę obudować pożarowo, aby nie doszło do jej zniszczenia w określonym czasie trwania pożaru.
Jeżeli rozdzielnia zawiera rozdzielnice, ale rozdzielnica ppoż. została usytuowana w innym pomieszczeniu, konieczne jest rozważenie, czy oba pomieszczenia powinny stanowić odrębne strefy pożarowe, często odwołując się do §209 tego rozporządzenia. Wydzielenie strefy dla niektórych budynków, zwłaszcza nowych, stanowi większy problem konstrukcyjny. Zazwyczaj, aby nie komplikować projektów, stosuje się jedną strefę na poziomie dokumentacji, jednak rozdzielnicę zasilającą odbiory ppoż instaluje się w innej strefie pożarowej niż odbiorniki z niej zasilane, aby kable w wykonaniu podtrzymującym funkcję zasilającą mogły spełnić swoją rolę. Rozdzielnica ppoż może być umieszczona w pomieszczeniu z innymi rozdzielnicami, ale nie powinna jednocześnie zasilać obwodów "niepożarowych" i "pożarowych".
Przeciwpożarowy Wyłącznik Prądu (PWP)
Każda rozdzielnica, niezależnie od tego, czy jest to rozdzielnica mieszkaniowa, administracyjna czy przeciwpożarowa, powinna być odpowiednio zabezpieczona. Przeciwpożarowy wyłącznik prądu (PWP) powinien być umieszczony w pobliżu głównego wejścia do obiektu lub złącza i odpowiednio oznakowany. Przyciskiem PWP wyłączamy jedynie roboczą (normalnie użytkowaną) instalację elektryczną, która np. się pali lub aby nie poraziła strażaków gaszących pożar czy ludzi ewakuujących się, ale nigdy nie wyłączamy nim rozdzielnicy ppoż. Instalację elektryczną projektuje się tak, aby urządzeń ppoż. nie można było wyłączyć niczym, nawet wspomnianymi przyciskami czy głównymi wyłącznikami ppoż. W przypadku wykrycia pożaru, systemy bezpieczeństwa mają pracować przez 30, 60 minut i więcej, aż do czasu przewidzianego na ewakuację. Zgodnie z PN-HD 60364-5-56:2010 "Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-56: Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa", obwody "użytkowe" i "bezpieczeństwa" muszą być właściwie oddzielone.
W budynkach, w których wymagane jest bezpieczeństwo pożarowe, instaluje się generatory prądu, które w przypadku zaniku prądu z sieci lub wyłączenia zasilania głównego przez PWP, podejmują zasilanie urządzeń ppoż. np. pomp tryskaczy czy oświetlenia ewakuacyjnego. Zgodnie z §181.1, budynki powinny być zasilane z dwóch niezależnych, samoczynnie załączających się źródeł energii elektrycznej oraz wyposażone w samoczynnie załączające się oświetlenie awaryjne (zapasowe lub ewakuacyjne). Rozdzielnica ppoż. często występuje jako osobna sekcja lub skrzynka, jest oznakowana i posiada solidne zamknięcie. Zasilania do sekcji lub skrzynki ppoż. i odpływy z niej muszą być o zwiększonej ognioodporności. Najczęściej taka rozdzielnica jest zasilana z jednej sekcji, a w przypadku awarii układ SZR (samoczynne zasilanie rezerwy) przełącza na zasilanie z drugiej sekcji, a w przypadku zaniku napięcia z obu sekcji automatyka załącza agregat prądotwórczy.
Aspekty Projektowe i Montażowe dla Rozdzielnic i Kabli
Dobór konkretnego rodzaju kabla uodpornionego na działanie ognia oraz systemu ochrony przeciwpożarowej powinien zawsze być poprzedzony szczegółową analizą techniczno-ekonomiczną. W Polsce, choć Rozporządzenie CPR jest wiążące, nie ma prawnie wiążących przepisów nakazujących stosowanie konkretnych „klas CPR” w poszczególnych typach instalacji elektrycznych. Oznacza to, że mamy obowiązek instalować wyłącznie przewody sklasyfikowane wg CPR (z DoP), natomiast co do samej klasy reakcji na ogień, jest ona dowolna i decyduje o niej projektant instalacji.
Projektanci mogą opierać się na wydanej przez SEP normie N SEP-E-007:2017-09 - "Instalacje elektroenergetyczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień". Norma ta proponuje minimalną „klasę CPR” przewodu dla konkretnego rodzaju budynku, np. Budynki mieszkalne jednorodzinne - Eca, Budynki wysokie - Dca. Dodatkowo, w normie N SEP-E-007 wyodrębniono instalacje elektryczne układane w obrębie dróg ewakuacyjnych i dla nich określono bardzo wysoką klasę CPR - B2ca. Inną propozycją jest wydawnictwo Instytutu Techniki Budowlanej (ITB), które ma łagodniejsze podejście do wymagań dla budynków niskich.
Wybór przewodów o podwyższonej klasie CPR (Dca i wyżej) mocno wpływa na koszty instalacji elektrycznej, dlatego decyzje dotyczące stosowania normy N SEP-E-007 lub propozycji ITB warto podejmować już na etapie założeń inwestycyjnych. Odkładanie tych decyzji może prowadzić do niespodziewanego przekroczenia budżetu, opóźnienia prac lub nawet konieczności wymiany już ułożonych przewodów.
Nie tylko rodzaj kabli i ich odporność ogniowa, ale także poprawność montażu są kluczowe dla zachowania bezpieczeństwa i funkcjonalności systemu przeciwpożarowego. Kable powinny być montowane w specjalnych korytach lub na drabinkach kablowych. Do mocowania kabli służą specjalne obejmy instalacyjne, a sama konstrukcja musi być mocowana do ściany za pomocą kotew o odpowiedniej odporności ogniowej. Ważne jest, aby wysoką odporność ogniową posiadało także podłoże, na którym mocowane są kable. Przejścia w sufitach i ścianach muszą być uszczelnione materiałami o właściwych parametrach przeciwpożarowych, uwzględniając m.in. większą rezystancję przewodów prądowych wynikającą z podwyższonej temperatury. Również elementy łączeniowe kabli muszą posiadać odpowiednią odporność ogniową. W instalacjach ppoż. kable należy układać luźno, z zapasem, a uchwyty do przytrzymania kabli powinny mieć średnicę o jeden wymiar większą niż przekrój kabla.
Kable idące od rozdzielnicy do danego odbiornika, jeżeli są w wykonaniu ppoż (np. Fe180/PH90 E90), powinny iść na osobnych trasach kablowych posiadających swój certyfikat wytrzymałości. Dla małej ilości aparatów w rozdzielnicy i dobrze zabudowanych tras kablowych, takie rozwiązanie może być wystarczające. Jednak dla typowych rozdzielnic z większą ilością aparatów, to rozwiązanie jest bez większego sensu, ponieważ o ile kable mogą wytrzymać 90 minut, to aparaty raczej nie. Wymagałoby to dedykowanych i kosztownych rozwiązań dla podejść kablowych.
Installation of Linear Heat Cable
Podsumowanie: Obowiązki i Wyzwania w Polsce
Idea Rozporządzenia CPR jest słuszna, porządkuje kwestie palności budowlanych przewodów elektrycznych, ułatwia porównywanie wyrobów różnych producentów i - kładąc nacisk na stosowanie kabli bezhalogenowych - realnie wpływa na podniesienie bezpieczeństwa pożarowego. Nowoczesne instalacje elektryczne coraz częściej wymagają zastosowania przewodów i akcesoriów odpornych na ogień, wilgoć oraz promieniowanie UV. Podczas pożaru klasyczne przewody z izolacją PVC topią się, przewodzą płomień i wydzielają toksyczne gazy, które utrudniają ewakuację. Z tego powodu coraz częściej w budynkach publicznych, szpitalach, serwerowniach czy tunelach stosuje się przewody o zwiększonej odporności ogniowej oraz bezhalogenowe (LSZH). Wybór odpowiedniego przewodu ognioodpornego lub bezhalogenowego zwiększa odporność budynku na skutki pożaru i poprawia bezpieczeństwo użytkowników. Dla projektantów i wykonawców to dziś standard, a nie opcja dodatkowa.
Niestety, dopóki zakres stosowania CPR nie zostanie w jasny sposób wprowadzony do polskiego prawa budowlanego, nadal będziemy zmagać się z problemami interpretacyjnymi przy projektowaniu, wykonywaniu i odbiorach instalacji elektrycznej. W obiektach, w których przebywają ludzie i bezpieczeństwo pożarowe jest priorytetem, kable ognioodporne powinny być podstawowym elementem ochrony przeciwpożarowej. Ich właściwości pozwalają na zachowanie ciągłości działania najważniejszych systemów nawet podczas pożaru, co zwiększa ochronę życia i mienia.
tags: #czy #kabel #zasilajacy #rozdzielnie #musi #byc