Kable i przewody elektryczne oraz telekomunikacyjne w obiektach o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych muszą charakteryzować się określonymi parametrami. Obowiązująca od lipca dyrektywa CPR kładzie duży nacisk na bezpieczeństwo pożarowe, ale nie obejmuje odporności okablowania na działanie ognia. Artykuł przedstawia przepisy i metody badań dotyczące tego aspektu, a także główne założenia dyrektywy CPR.

Zapewnienie bezpiecznej drogi ewakuacji osób znajdujących się w budynkach objętych pożarem jest jednym z głównych priorytetów projektantów współczesnych budynków. W szczególności dotyczy to miejsc o dużej gęstości zaludnienia oraz budynków użyteczności publicznej, takich jak szpitale, centra handlowe, metro czy lotniska. W takich miejscach wymagane są szczególne rozwiązania, zapewniające bezpieczeństwo na wypadek pożaru. Nowoczesne technologie wdrażane w budownictwie przewidują zastosowanie materiałów o zwiększonej odporności na ogień. Jeżeli dojdzie do rozniecenia ognia, materiały, z których budowane są poszczególne konstrukcje oraz systemy przeciwpożarowe, powinny umożliwić ludziom bezpieczną ewakuację, a także szybkie ugaszenie ognia.
Najwięcej zagrożeń pożarowych powstaje z powodu zwarcia w instalacji elektrycznej, wybuchu gazu czy zaprószenia ognia. W wymienionych poniżej miejscach, w ostatnich latach miały miejsce tragiczne w skutkach pożary. Brak odpowiedniego systemu bezpieczeństwa spowodował śmierć ludzi oraz ogromne straty materialne:
• Dusseldorf Airport, Niemcy,
• Garly Building, Hong Kong,
• Credit Lyonnais Bank, Francja,
• Mont Blanc Tunnel, Francja/Szwajcaria,
• Rockefeller Center, USA,
• Bangkok President Tower, Tajlandia,
• Heathrow Airport, UK.

Dyrektywa CPR

W trosce o bezpieczeństwo władze na niemal każdym szczeblu zwracają uwagę na ten aspekt, co ma swój wyraz w normach oraz dyrektywach Unii Europejskiej, jak i państwowych regulacjach i ustawodawstwie lokalnym. Normy i wymagania odnośnie kabli bądź systemów tras kablowych są różne w różnych krajach, dlatego w celu ujednolicenia wymagań począwszy od lipca bieżącego roku wchodzi w życie Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych (CPR) i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG.
Dyrektywa CPR stosuje się do każdego wyrobu wyprodukowanego w celu wbudowania go na stałe w obiekty budowlane, zarówno budynki, jak i budowle inżynierskie. Podstawowe wymagania zdefiniowane w dokumencie to:
• nośność i stateczność,
• bezpieczeństwo pożarowe,
• higiena, zdrowie i środowisko,
• bezpieczeństwo użytkowania,
• ochrona przed hałasem,
• oszczędność energii i izolacja cieplna.

Rys. 1. Piec do badań palności wg DIN 4102-12, DMT Dortmund

Parametry kabli i przewodów
W przypadku kabli i przewodów największy nacisk położono na bezpieczeństwo pożarowe. Rada UE opracowała jednolitą klasyfikację kabli w rozporządzeniu 2006/751/WE, publikując „Klasy odporności kabli na działanie ognia”. Wydano normę europejską PN-EN 13501-1+A1: 2010 precyzującą szczegółowo wymagania odporności na ogień i definiującą następujące parametry:
• THR – całkowicie uwolnione ciepło,
• HRR – tempo uwalniania ciepła,
• FIGRA – wskaźnik tempa rozprzestrzeniania się płomienia,
• SPR – tempo wydzielania dymów,
• TSP – całkowita ilość wydzielanego dymu.
Kompilacja wymienionych wskaźników pozwala na określenie energii uwalnianej podczas palenia kabli, ustalenie emisji dymów jak i dynamiki tych parametrów. Obecnie przygotowywane są dokumenty wykonawcze do wprowadzonych regulacji, tj. normy zharmonizowane przyporządkowujące klasy kabli i przewodów do budynków i budowli.

Rys. 2. Przykłady tras kablowych testowanych wg DIN 4102-12

Odporność kabli na działanie ognia

Wprowadzenie dyrektywy CPR nie rozwiązuje jednak problemu do końca, ponieważ nie klasyfikuje ona odporności kabli na działanie ognia. W tym zakresie obowiązują następujące klasyfikacje:

E 30 i E90 Odporność systemów kablowych na działanie ognia wg DIN 4102-12
Badanie służy do oceny zachowania funkcji instalacji kablowych w czasie pożaru, w warunkach zbliżonych do rzeczywistości. Do przeprowadzenia badania wykorzystuje się specjalnie zaprojektowany piec (rys. 1), umożliwiający testowanie kompletnej instalacji elektrycznej zawierającej różne trasy kablowe, składające się na przykład z kabli zamocowanych na uchwytach, korytkach lub drabinkach (rys. 2).
Parametry pracy pieca muszą być dobrane i kontrolowane w taki sposób, aby po 30 minutach trwania testu (wymaganych dla klasy E30) temperatura panująca w piecu osiągnęła około 840^oC, po 60 minutach (klasa E60) około 950^oC, a po 90 minutach nawet więcej niż 1000^oC. Po ułożeniu wszystkich tras kablowych w piecu, następuje jego zamurowanie i uszczelnienie. Odizolowane końcówki próbek kabli zostają podłączone do instalacji elektryczno-pomiarowej o napięciu 400 V, która umożliwia kontrolę ciągłości przepływu prądu oraz wzrost natężenia prądu spowodowany zwarciem. Ogień nie jest podawany bezpośrednio na kable za pomocą palnika, lecz wydostaje się z dysz znajdujących się w dolnej części komory badawczej. Warunkiem zachowania funkcji dla klasy E30 jest brak zwarcia oraz przerw w przepływie prądu w badanej instalacji przez czas nie krótszy niż 30 minut. Analogicznie, w przypadku klasy E60 czas ten wynosi 60 minut, a w przypadku klasy E90 – 90 minut.

Rys. 3. Próbka Flame-X 950 2 x 1,5 mm² podczas badania wg EN 50200

PH 30, PH 90 lub PH120 Test integralności obwodu wg EN 50200
W próbie palności dla PH 120 kabel poddany jest jednocześnie działaniu płomienia oraz narażony na wstrząs mechaniczny. Badana próbka, wygięta w kształcie litery „U” (rys. 3), jest przymocowana uchwytami do niepalnej tablicy, wspartej na metalowej konstrukcji. Pomiędzy żyłami roboczymi podawane jest napięcie równe nominalnemu napięciu kabla (500 V), natomiast pomiędzy żyłą roboczą a elementami uziemienia napięcie 300 V. Źródłem wstrząsów mechanicznych jest młot w kształcie pręta stalowego, który opada z częstotliwością raz na 5 minut na środek górnej krawędzi tablicy, do której przymocowana jest próbka. Badanie zostaje rozpoczęte po włączeniu palnika i instalacji elektryczno-pomiarowej. Po pięciu minutach zainicjowany zostaje pierwszy wstrząs mechaniczny i jest następnie powtarzany co 5 minut. Klasyfikacja PH 120 wymaga, aby test był kontynuowany bez zakłóceń przez 120 minut.

Rys. 4. Badanie izolacji wg IEC 60331-21

FE180 Zachowanie funkcji izolacji wg IEC 60331-21
Badanie ma na celu określenie zachowania funkcji izolacji w wyniku działania płomienia na izolowaną żyłę w temperaturze 750^oC pod napięciem znamionowym przez 180 minut. Wynik testu uznaje się za pozytywny w przypadku niewystąpienia zwarcia do uziemionych pierścieni lub przerwy w obwodzie (rys. 4) przez cały okres próby.

Podsumowanie

Wdrożenie Rozporządzenia CPR usystematyzuje i ujednolici wielorakie narodowe standardy służące do określenia właściwości palnych kabli i przewodów z zakresie aplikacji wymagających spełnienia wymaganej odporności na działanie ognia. W przypadku projektów wymagających zastosowania kabli ognioodpornych z zachowaniem funkcji, klasyfikacja zdefiniowana w rozporządzeniu CPR rozszerzana będzie, jak należy przypuszczać, o funkcje FE 180/ E90 / PH 90 opisane wyżej w tekście.

Jakub Siemiński
Autor jest głównym technologiem
Grupy Tele-Fonika Kable