Projektując i wykonując trasy kablowe należy wziąć pod uwagę nie tylko potrzeby wynikające z ich codziennego użytkowania, ale również sytuacje związane z niecodziennymi wydarzeniami, które mogą tam zaistnieć.

Zespoły kablowe wewnątrz pieca przed spaleniem Zespoły kablowe wewnątrz pieca przed spaleniem

Na przykład pożaru. Takie dalekowzroczne myślenie dotyczy w szczególności obiektów o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych: szkół, hoteli, centrów handlowych, szpitali, hal sportowych czy widowiskowych, lotnisk itp. W obiektach takich występują duże skupiska ludzi oraz koncentracja majątku trwałego, nieraz o znacznej wartości, co powoduje zaostrzenie wszelkich wymagań dotyczących bezpieczeństwa ludzi i ochrony przedmiotów.

Warto na wstępie zauważyć, iż instalacje elektryczne mają olbrzymie znaczenie dla ogniowego bezpieczeństwa tych obiektów. Znaczenie to może przejawiać się na dwa sposoby: po pierwsze same instalacje mogą być źródłem powstania pożaru (np. poprzez zwarcia instalacji), a więc przeciwdziałając pożarom należy zadbać o prawidłowe ułożenie i eksploatowanie tychże. Po drugie, te same instalacje, powinny służyć do wykrywania, zwalczania i ograniczania skutków pożaru. A więc, drugie ze znaczeń, może mieć bezpośredni wpływ na przebieg pożaru – wyróżniamy tu takie, elektryczne środki ochrony pożarowej jak na przykład: urządzenia sygnalizujące powstanie pożaru, dźwiękowe systemy ostrzegawcze, klapy i urządzenia odcinające, oświetlenie ewakuacyjne, urządzenia oddymiające, windy strażackie itp. Wszystkie one powinny w warunkach pożaru oraz w przypadku, gdy przestrzeń obiektu dodatkowo chroniona jest urządzeniami tryskaczowymi, sprawnie funkcjonować przez 30 lub 90 minut (klasyfikacja E30 lub E90).

Zespoły kablowe podczas palenia Zespoły kablowe podczas palenia

Jeśli jednak, pomimo zastosowania odpowiednich zabezpieczeń oraz prawidłowego użytkowania instalacji elektrycznej, pożar już powstanie, będzie on dalej, niczym reakcja łańcuchowa, miał wpływ na te same instalacje elektryczne. Głownie poprzez przenoszenie się po nich ognia, ale również ze względu na izolacje, która będzie wydzielać szkodliwe i trujące gazy podczas spalania się. Dodatkowo palące się izolacje powodować będą zwiększenie zadymienia, a przez to znaczące ograniczenie pola widzenia. Może także podnosić się temperatura pożaru na skutek wydzielania przez nie ciepła. To wszystko powoduje, że w systemach bezpieczeństwa pożarowego, stosuje się kable ognioodporne, spełniające poniższe wymagania:
- nierozprzestrzeniania się ognia na pojedynczym kablu oraz na wiązce kablowej (klasy A, B, C);
- samogasnące powłoki i izolacje (związane jest to z pojęciem indeksu tlenowego, który określa minimalną ilość tlenu w atmosferze azotu, przy której materiał ulega zapłonowi; im wyższy indeks tlenowy, tym materiał jest trudniej zapalny np. dla indeksu większego od 26 uważa się materiał za samogasnący, czyli gasnący po odstawieniu źródła płomienia);
- ograniczone wydzielanie gęstych i toksycznych gazów podczas spalania (materiały bezhalogenowe tj. nie zawierające chloru, fluoru i bromu);
- wytrzymałość ogniowa izolacji (w klasyfikacji FE);
- podtrzymywanie funkcji działania w określonych systemach (klasyfikacje E, PH);
- mała ilość emitowanych gazów podczas pożaru;
- niskie ciepło spalania izolacji.

Należy jednak z całą mocą podkreślić, że bezpieczeństwo samego kabla, bez zadbania o pozostałe elementy trasy kablowej nie gwarantuje pełnego bezpieczeństwa pożarowego. Aspekty te bada się za pomocą specjalnych testów, najczęściej opracowywanych przez samych producentów. Spowodowane jest to tym, że pomimo obowiązywania w Polsce szeregu rozporządzeń oraz dyrektywy nowego podejścia nr 89/106/ ECC „Wyroby budowlane”, brak jest norm i przepisów dotyczących całych systemów potrzymania funkcji (tj. kabli ognioodpornych wraz z systemami prowadzenia i mocowania). Obowiązujące dzisiaj w Polsce klasyfikacja PH90 jest klasyfikacją 90 minutowego podtrzymania funkcji pojedynczego kabla, potwierdzoną badaniami ognioodporności według norm PN-EN 50200 i PN-IEC 60331-31:2004. Natomiast dla badania całych zespołów kablowych przyjmuje się za odpowiednie i wystarczające zasady badań i klasyfikacji niemieckiej normy DIN 4102- 12 „Zachowanie się materiałów i elementów budowlanych pod wpływem ognia”. Norma ta, ważna dla napięć do 1 kV, w swojej 12-tej części, określa wymagania i środki potrzebne do podtrzymania funkcji, w dwóch grupach: E30 i E90. Systemy te, potwierdzone przez ogólny certyfikat budowlany, służą do zapewnienia nieprzerwanej dostawy prądu elektrycznego lub sygnałowego do urządzeń zapewniającego bezpieczeństwo w przypadku pożaru.

Zespoły kablowe wewnątrz pieca po spaleniu Zespoły kablowe wewnątrz pieca po spaleniu

Projektując całe trasy kablowe, poza wszelkimi aspektami technicznymi (które dokładniej omówimy w dalszej części artykułu) uwzględnić także należy inne, zewnętrzne zjawiska występujące podczas pożaru i mające wpływ na jego dalszy przebieg. Po pierwsze są to zjawiska czysto mechaniczne tj. na przykład ugięcia stropów, konstrukcji metalowych oraz samych koryt i drabinek kablowych między wspornikami (o kilka, a nawet kilkanaście centymetrów przy asymetrycznym obciążeniu); wydłużanie się żył kabli oraz spalanie ich zewnętrznych powłok. Teoretycznie występowanie tych wszystkich mechanicznych zjawisk powinno kompensować ich negatywne efekty. Tak się jednak nie dzieje, ponieważ nie ma tu równoczesności zdarzeń - deformacja stropu rozpoczyna się już po ostatecznym wydłużeniu kabli i nadpaleniu ich izolacji. Po drugie, w czasie pożaru, występują zjawiska chemiczne: uwalniane podczas spalania izolacji gazy, degradują powierzchnię czynną żyły poprzez ograniczanie jej przekroju, co może mieć szczególne znacznie w przypadku cienkich żył. Ponad to w końcowym okresie palenia, kiedy temperatura dochodzi to ok. 1000 stopni C, dochodzi do topienia się miedzi oraz rozkładu miki (temperatury odpowiednio 1083 i 1100 stopni Celcjusza). I wreszcie, po trzecie, nie można zapomnieć o zjawiskach elektrycznych, w tym o znaczącym wzroście rezystencji przy wzrastaniu temperatury. A także, płynący prąd podnosi temperaturę, co w okolicach 1000 stopni Celcjusza powoduje wzrost upływności wzajemnej między żyłami oraz między uziemionym podłożem i powinno mieć to swoje odzwierciedlenie w zastosowanym układzie zabezpieczeń. Wreszcie, na skutek palenia się izolacji, ulegają znaczącym zmianom parametry transmisyjne kabli telekomunikacyjnych, zarówno z powodu zmian materiałowych, jak i z powodu zmian odległości między samymi żyłam.

Zespoły kablowe wewnątrz pieca po spaleniu Zespoły kablowe wewnątrz pieca po spaleniu

Tak więc pamiętając o powyższych zewnętrznych zjawiskach pożarów, należy stosować szereg podstawowych zasad w trakcie projektowania i wykonywania przeciwpożarowych tras kablowych:
1. Zasady dotyczące temperatur Określają one mianowicie stosowne temperatury do układania instalacji (> - 10°C), pracy tras kablowych (> -20°C); maksymalnej dopuszczalnej dla żył roboczych (na poziomie 85°C) oraz przy zwarciu (na poziomie 250°C).
2. Zasady dotyczące zgodności klasyfikacji poszczególnych elementów instalacji
- do instalacji należy dobierać kable o właściwej, minimalnej wymaganej klasyfikacji oraz ściśle przestrzegać zaleceń producentów kabli; kable takie powinny mieć odpowiednie parametry elektryczne i transmisyjne; kable o klasyfikacji E30 i E90 powinny ponad to mieć certyfikaty VDE;
- kable przeznaczone głównie do stosowania wewnątrz budynku w warunkach suchych i wilgotnych można również stosować na zewnątrz, lecz nie bezpośrednio w ziemi lub wodzie;
- pozostałe, poza kablami, elementy tras kablowych (takie jak puszki łączeniowe, przepusty w ścianach itp.), należy dobierać w klasyfikacji nie niższej niż klasyfikacja kabla, co również powinno być potwierdzone raportami badań i certyfikatami; doboru tych elementów należy dokonywać w oparciu o wymiary, obciążenia mechaniczne oraz odległości mocowania;
3. Zasady dotyczące prowadzenia i podłoży tras kablowych
- trasy kablowe należy montować na podłożach o klasyfikacji nie niższej niż klasyfikacja kabla (30 lub 90 minut); podaje się, że optymalnym podłożem do prowadzania tras kablowych z podtrzymaniem funkcji jest beton minimum klasy B25 lub wręcz kamień naturalny; istotne są również minimalne wymiary ścian oraz filarów żelbetonowych obiektu;
- jeśli powyższe wymagania dotyczące podłoża nie mogą być ze względów konstrukcyjnych zapewnione, należy dodatkowo zastosować instalację tryskaczową, przy czym samą trasę kablową należy zawsze prowadzić poniżej tej instalacji (ponieważ izolacja kabli podczas pożaru nie jest szczelna);
- do podłoża betonowego można stosować kotwy rozporowe w uprzednio wywierconych otworach lub też, przy małych obciążeniach, można stosować metodę szybkiego montażu;
- ze względu na dodatnie wyniki testów, kable można także prowadzić w tynku tradycyjnym układanym na ścianach ceglanych lub z pustaków;
- trasy kablowe należy prowadzić w sposób nie zagrażający obniżeniu funkcji trasy podczas pożaru (takich jak np. spadające elementy budowlane, instalacje zagrożone wybuchem, dylatacje itp.);
- kable należy układać z zapasem kompensującym ugięcie sufitu oraz ugięcie konstrukcji i elementów wsporczych;
- kable należy układać luźno, zachowując stosowne zapasy, przy czym średnicę pojedynczych uchwytów należy dobrać co najmniej o jeden rząd większą niż średnica rzeczywista kabla; unikać także trzeba uchwytów z ostrymi krawędziami, ponieważ może to spowodować blokowanie przesuwu kabla lub uszkodzenie izolacji
- przy prowadzeniu trasy w pionie, kable należy montować do konstrukcji drabin lub koryt co ok. 300 mm, a co 3,5 metra dodatkowo należy wykonać zapas kompensacyjny (zgodnie z DIN 4102-12), który zabezpieczy trasę przed osuwaniem się w przypadku pożaru; alternatywnie można zastosować ognioodporny przepust lub specjalne testowane skrzynki mocujące;
- zaleca się, aby promień zginania trasy kablowej, był większy niż 10-cio krotność zewnętrznej średnica kabla, a dla kabli w wykonaniu MICA większy nawet niż 15-to krotność tej średnicy; Na końcu należy z całą mocą zaznaczyć, iż wykonawca przeciwpożarowej trasy kablowej powinien stosownie oznakować cały system oraz wystawić Świadectwo Zgodności. Inwestor powinien także sprawdzić certyfikat wykonawcy, ponieważ jedynie certyfikat wystawiony przez akredytowaną jednostkę badawczą daje gwarancje zgodności stosowanych wyrobów z określoną normą, a w konsekwencji zapewnia właściwe bezpieczeństwo obiektu. Według Polskiego Centrum Akredytacji (PCA) nie ma na razie w Polsce żadnej jednostki certyfikującej oraz badawczej akredytowanej do wystawiania certyfikatów zgodnie z normą DIN 4102.

red. na podstawie materiałów z firm
Bitner i Baks