Základní informace

Systém protipožární ochrany

Úložné systémy pro zachování funkčnosti kabelových zařízení při požáru

dle DIN 4102 – 12:1998-11, ZP 27/2008,STN 92 0205

Požadavky na kabelové systémy se zachováním funkčnosti

Definice

Ve smyslu zkušební normy a dalších předpisů se pod zachováním funkčnosti rozumí zachování elektrického napájení v případě požáru. Tento požadavek se ale nevztahuje na veškeré elektrické napájení v budově ale jen na elektrické okruhy důležité pro bezpečnost, to znamená např. elektrické napájení bezpečnostního osvětlení, záchranných výtahů, požárních hlásičů, větracích a kouřových odtahových zařízení a také čerpadel postřikovacích zařízení. Jedná se tedy o  elektrické obvody těch instalací, které v případě požáru slouží k buď k evakuaci a záchraně lidí, nebo také k hašení. Zachování funkčnosti se tedy nevyžaduje pro každou budovu. Pole platných předpisů se týká budov a zařízení se zvýšeným bezpečnostním rizikem které se vyskytuje především v prostředích s větším počtem lidí. Patří sem všechny budovy spadající pod ČSN 73 0831 Požární bezpečnost staveb – Shromažďovací prostory a dále objekty, které by mohly v případě  požáru znamenat zvlášť vysoké ohrožení pro své okolí, což se týká jak osob, tak dalších materiálních hodnot. V popisované skupině proto najdeme především následující budovy a zařízení:

• shromaždiště,
• obchodní domy a výstaviště,
• výškové domy,
• hotely, restaurace,
• uzavřené garáže,
• pracoviště,
• nepevné stavby,
• nemocnice,
• zařízení metra,
• chemický průmysl,
• elektrárny.

Požadavky na zachování funkčnosti

Závaznými dokumenty pro řešení bezpečnostních vedení se zachováním funkčnosti jsou národní stavební řády, resp.zákony, související prováděcí vyhlášky a tech.předpisy.

Základní požadavky na návrh a provedení napájení resp.řízení protipožárních zařízení budov řeší norma ČSN 73 0802 čl. 12.9.1. Z kapitoly 8. téže normy lze odvodit tak minimální dobu požární odolnosti  kabelových nosných konstrukcí i požadavky na nejnižší stupeň žární bezpečnosti instalačních kanálů a šachet. Podobné údaje ze získat z ČSN 73 0804, která v kapitolách 10. a 12. i řeší i evakuační technická zařízení.

Zpřísnění požadavků požární bezpečnosti  prostorách s vysokou  koncentrací osob a tedy i se zvýšeným rizikem paniky v případě požáru, předkládá ČSN 73 0831. Specifiky obytných budov se zabývá ČSN 73 0833 a pro a pro zdravotnická zařízení má obdobný význam ČSN 73 0835.

Dle norem lze odvodit společné zásady pro návrh a realizaci napájení zařízení, u nichž je vyžadováno časově omezené zachování funkčnosti v případě požáru:

• od hlavního rozvaděče „bezpečnostního“ elektrického napájení je třeba vytvořit k napájeným zařízením nezbytným pro zajištění požární bezpečnosti objektu vlastní rozvodnou síť instalovanou odděleně od ostatních elektrických rozvodů,
• veškeré elektrické obvody zařízení nezbytných k zajištění požární bezpečnosti objektu musí být vždy vedeny v samostatných kabelech nebo vedeních odděleně od ostatních tras. Požadavek na oddělení tras nemusí přitom ale platit vždy. Výjimky se týkají instalace koncových  elektrických obvodů bezpečnostního osvětlení a některých vedení k zařízením bezpečnostní signalizace.

Kromě zachování funkčnosti je na kabelová zařízení fungující v případě požáru kladena ještě řada dalších požadavků. Za velmi důležité se považuje, aby nevykazovala žádné další negativní požární vlastnosti. Mezi ně patří především požadavky na:

• odolnost proti šíření požáru,
• minimalizaci vývinu dýmu,
• minimalizace korozivních zplodin hoření.

Zachování funkčnosti dle DIN 4102 část 12

Norma DIN 4102 část 12 byla v době svého vzniku prvním evropským předpisem z oblasti zachování funkčnosti kabelových zařízení při požáru dodnes jsou výsledky zkoušek podle ní uznávány ve většině evropských států. Celý název normy zní DIN 4102 Chování stavebních materiálů a dílů při požáru. Část 12 – zachování funkčnosti elektrických kabelových zařízení, požadavky a zkoušky.

Úplné znění této normy bylo poprvé zveřejněno v roce 1991. Její druhé přepracované znění vzniklo v roce 1995 formou konečného návrhu. Z něj vznikla konečná verze schválená v listopadu 1998 a platící dodnes.

Popisuje zásady zkoušek pro všechny čtyři technické způsoby zachování funkčnosti elektrických kabelových zařízení:

• speciální kabelové kanály a šachty
• kabelová zařízení s integrovaným zachováním funkčnosti
• protipožární nástřiky a obklady
• přípojnicové rozvody v kanálech, šachtách nebo systémech s integrovaným zachováním funkčnosti.

Podstatná je přitom především ta okolnost, že provedení zkušební sestavy musí vždy odpovídat praxi. Na rozdíl od IEC 60331 platné pouze pro kabely, vyžaduje DIN 4102 část 12 délku zkušební sestavy nejméně tři metry a zkouška tedy zahrnuje kompletní kabelové zařízení sestávající jak z kabelů, tak i z veškerých dalších instalačních dílů majících podstatný vliv na chování celého systému v případě požáru.

Ekvivalentem pro zkoušení systémů s požární odolností je Zkušební předpis ZP 27/2008 vydaný společností PAVUS, a.s. a slovenská norma STN 92 0205.

Podrobné detaily zkoušky dle DIN 4102 část 12 naleznete v publikaci vydavatelství „Knižnice elektro“ – Požární bezpečnost elektrických instalací.

Zvláštnosti zachování funkčnosti dle DIN 4102 část 12, ZP 27/2008 a STN 92 0205

Jelikož kabelová zařízení se zachováním funkčnosti při požáru nemohou existovat sami o sobě, je nutno při jejich projekci a realizaci respektovat také řadu aspektů souvisejících se začleněním do okolního prostředí z nichž zmíníme nejdůležitější.

Vliv okolních instalací

Norma DIN 4102 část 12 i předpis ZP 27/2008 (STN 92 0205) požaduje, aby v celém časovém intervalu doby funkčnosti nebylo chování kabelových zařízení negativně ovlivněno okolními prvky nebo systémy. Zjednodušeně řečeno: v případě požáru nesmí na namontovaná kabelová zařízení spadnout žádné jiné součástky, neboť by tím nevyhnutelně došlo k cizímu zásahu vedoucímu ke ztrátě zachování funkčnosti.

V případě požáru sestává izolace kabelů pouze z popela kabely jsou  proto velmi citlivé na mechanické namáhání. Totéž platí pro instalační systém, jejichž mechanická pevnost je v důsledku vysoké teploty požáru také omezena. Když na takovou trasu v případě požáru spadne např. potrubí upevněné nad ní jen umělohmotnými hmoždinkami, dojde téměř jistě k vyřazení kabelů z provozu. Nezáleží na tom, zda ke zničení dojde přímo nebo následkem selhání závěsné konstrukce.

Z daného příkladu nepřípustného negativního vlivu okolních součástek na instalaci u níž je vyžadováno zachování funkčnosti v případě požáru, je zřejmé jak může takové negativní působení vypadat a jaké důsledky z něho pro zachování funkčnosti vyplývají.

Kabely pro systémy se zachováním funkčnosti

Specifické požadavky kladené na systémy s integrovaným zachováním funkčnosti se nutně promítají do každé jejich části. Tato skutečnost platí zejména pro hlavní prvky těchto systémů představovaných kabely, resp. vedeními a jejich nosnými konstrukcemi. U kabelů zasahují zmíněné požadavky do oblasti konstrukce, výroby i způsobu montáže.

Konstrukce kabelů pro systémy se zachováním funkčnosti

V současnosti nejčastější konstrukční řešení kabelů pro systémy se zachováním funkčnosti při požáru využívají tepelnou odolnost slídy, skelných vláken nebo hedvábí majících podobu jedno nebo vícevrstvých pásů uložených uvnitř kabelu. Tyto pásy se mohou nacházet přímo na měděných žilách, na izolaci žil i po izolací pláště. U žil kabelů se používá místo ovinutí pásy také opředení a několik dalších způsobů protipožární zábrany.

Plastová izolace při požáru shoří a místo ní zůstanou jen zbytky popela. Vnitřní pásy, resp. opředení však drží tento popel pohromadě, takže tvar kabelů zůstane zachován a jednotlivé žíly se nemohou dotýkat . Vzniklý popel tedy dál zajišťuje odpovídající izolaci.

V posledních několika letech se objevily na trhu konstrukce využívající místo pásů nebo opředení plasty, které v případě požáru keramizují. U těchto provedení sice plasty také vyhoří, ale vytvoří přitom relativně tvrdý keramizovaný popel dostatečně fixující jednotlivé žíly na původním místě a brání tak jejich vzájemnému kontaktu. V řadě případů však takto vzniklá keramická vrstva nevydrží větší mechanické namáhání, na něž jsou proto tyto kabely a vedení v případě požáru značně citlivé.

Podstatně lepších výsledků se při využití keramických materiálů dosahuje nástřikem holých žil vodičů speciální keramickou vrstvou, na kterou se teprve pokládá bezhalogenová  plastová izolace. Kabely s touto konstrukcí dosahují lepší požární odolnosti než obdobná provedení s klasickým ovinem, resp. opředením žil slídovými nebo skleněnými materiály. Kabely s takovou konstrukcí jsou používány pro instalace systémů se zachováním funkčnosti v ČR a v kontinentální části Evropy.

Příklady kabelů pro systémy se zachováním funkčnosti

V nabídce prakticky všech dodavatelů kabelů není problém najít provedení vyhovující požadavků ČSN IEC 60331. Jejich splnění je však pro možnost použití kabelů v systémech se zachováním funkčnosti při požáru sice nutnou, ale nikoliv postačující podmínkou.  K té patří ještě úspěšné absolvování testů podle DIN 4102 část 12, ZP 27/2008. Jelikož se ale jedná o značně specifické a náročné zkoušky, lze odpovídající kabely nalézt v současnosti u několika renomovaných výrobců z tohoto oboru (PRAKAB, se sídlem v Praze, Lapp Kabel, zastoupený firmou Lapp Kabel, s.r.o. v Holešově, NKT Cables, se sídlem v Kladně, Dätwyler a Studer , zastoupený firmou JHM, s.r.o.,Brno).

V souvislosti se zachováním funkčnosti při požáru lze přitom považovat za základní sortiment především následující typové řady kabelů:

NHXH E30 – ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kV s funkční schopností při požáru 30 minut.Jádro je tvořeno jedním nebo více holými měděnými dráty s izolací z bezhalogenového polymeru odolného proti plameni s barvami žil podle VDE 0293. Zelenožlutý ochranný vodič a ostatní žíly jsou společně stočeny. Vnější plášť je  z oranžového  bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábran tvoří speciální ovin, resp.oplet.

NHXH E90 – ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kV s funkční schopností při požáru 90 minut.Jádro je tvořeno jedním nebo více holými měděnými dráty s izolací z bezhalogenového polymeru odolného proti plameni s barvami žil podle VDE 0293. Zelenožlutý ochranný vodič a ostatní žíly jsou společně stočeny. Vnější plášť je  z oranžového  bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábran tvoří speciální ovin, resp.oplet.

NHXCH E30 – ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kV s koncentrickým vodičem a funkční schopností při požáru 30 minut.Jádro je tvořeno jedním nebo více holými měděnými dráty s izolací z bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Barvy společně stočených žil jsou podle VDE 0293. Koncentrický vodič je z měděných drátků resp.pásků. Vnější plášť je  z oranžového  bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábran tvoří speciální ovin, resp.oplet.

NHXCH E90 – ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kV s koncentrickým vodičem a funkční schopností při požáru 90 minut.Jádro je tvořeno jedním nebo více holými měděnými dráty s izolací z bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Barvy společně stočených žil jsou podle VDE 0293. Koncentrický vodič je z měděných drátků resp.pásků. Vnější plášť je  z oranžového  bezhalogenového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábran tvoří speciální ovin, resp.oplet.

JE-H(St) …BD E30 – ohni odolný bezpečnostní kabel do cca 230 V (ne pro silové sítě) s funkční schopností při požáru 30 minut. Jádro je tvořeno jedním holím měděným drátem s izolací z bezhalogenovho polymeru odolného proti plameni s barvami žil podle VDE 0815. Žíly jsou stočeny do párů, 4 páry do svazku a svazky jsou stočeny ve vrstvách. Statické stínění je z hliníkem kašírované plastové fólie s příložným drátem. Vnější plášť je z oranžového nebo červeného bezhalogenidového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábranu tvoří speciální ovin, resp.oplet.  

 JE-H(St) …BD E90 – ohni odolný bezpečnostní kabel do cca 230 V (ne pro silové sítě) s funkční schopností při požáru 90 minut. Jádro je tvořeno jedním holím měděným drátem s izolací z bezhalogenovho polymeru odolného proti plameni s barvami žil podle VDE 0815. Žíly jsou stočeny do párů, 4 páry do svazku a svazky jsou stočeny ve vrstvách. Statické stínění je z hliníkem kašírované plastové fólie s příložným drátem. Vnější plášť je z oranžového nebo červeného bezhalogenidového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábranu tvoří speciální ovin, resp.oplet.

 JE-H(St)HRH …BD E90 – ohni odolný bezpečnostní kabel do cca 230 V (ne pro silové sítě) s funkční schopností při požáru 90 minut. Jádro je tvořeno jedním holím měděným drátem s izolací z bezhalogenovho polymeru odolného proti plameni s barvami žil podle VDE 0815. Žíly jsou stočeny do párů, 4 páry do svazku a svazky jsou stočeny ve vrstvách. Statické stínění je z hliníkem kašírované plastové fólie s příložným drátem. Vnitřní plášťpod opletem je  pozinkovaného ocelového drátu. Vnější plášť je z oranžového nebo červeného bezhalogenidového polymeru odolného proti plameni. Protipožární zábranu tvoří speciální ovin, resp.oplet.

Stejné označení výše zmíněných typových řad kabelů od různých výrobců sice neznamená automaticky naprostou shodu všech parametrů,nicméně v oblasti zachování funkčnosti se případné rozdíly projevují minimálně. Týkají se zpravidla provedení protipožární zábrany. Rozdíly v použitých izolačních materiálech, které způsobují u běžných kabelů až 20% průměrovou diferenci, se v tomto případě příliš neprojevují.

Typy a provedení nosných konstrukcí

Vodorovné uložení kabelů na kabelový žebřík

Kabelový nosný systém pro uložení na kabelové žebříky musí splňovat, mimo úspěšně provedených zkoušek  v autorizované zkušebně, také následující technické požadavky direktivně specifikované v DIN 4102 část 12, ZP 27/2008 (STN 92 0205) tzv.normová konstrukce.

Vlastní kabelové žebříky musí mít:

• šířku maximálně 400 mm,
• minimální výšku bočnice 60 mm,
• tloušťku plechu minimálně 1,5 mm,
• maximální vzdálenost příček kabelového 300 mm.

Maximální hmotnost uložených kabelů smí být u tohoto systému max. 20 kg/m a navzdory této zátěži nesmí maximální vzdálenost jednotlivých závěsných konstrukcí přesáhnout 1,2 m.

Systémy kabelových žebříků  TOP servis jsou konstrukčně provedeny tak, že zesílené příčky profilu C jsou ve vzdálenosti 150 mm a pro ukládání kabelů není nutné používat přídavné opěrné plechy resp.vany pro kabely. Opěrné plechy se používají v tomto systému pouze u tvarových dílů (jsou řešeny tak, že vyplňují celé dno tvarového dílu a příčky jsou umístěny až nad těmito plechy), jako např. kolena, u nich nelze z konstrukčních důvodů vždy vzdálenost příček odpovídajícím způsobem zmenšit.

Závěsná sestava systému kabelový žebřík se skládá z kabelového žebříku a podpěrných resp. závěsných konstrukcí tj. závěsu s našroubovaným nosníkem a pomocného zavěšení realizovaného závitovou tyčí M10 (M12) namontovanou v blízkosti špičky nosníku. Závěs je tvořen  děrovaným profilem  C  (TOP C profil) s patkou (Patka TOP C profilu) umožňující montáž do stropu. C profil je dodáván v délkách do 1000 mm (případně v kusech až 3000 mm dlouhých). Patka se upevňuje do stropu 4 kusy protipožárních kotev. Použitý nosník je nástěnného provedení a fixuje se šroubem M10x70 k  závěsu C (obr.1.). Přídavná tyč M10 (M12) určená k fixaci špičky nosníku se kotví do  stropu pomocí zatloukací kotvy M10 (M12)(obr.1. ).

Alternativně lze nosnou konstrukci upevnit přímo na stěnu. Nástěnný instalační systém je prakticky shodný s upevněním na strop a platí pro něj tytéž parametry. Odlišnost spočívá pouze v tom, že patka výložníku není fixována prostřednictvím závěsu, ale k nosné stěně stavby (obr.2. ).

Při použití tvarových dílů u systémů kabelových tras je třeba, aby se v trase kabelového žebříku provedlo zavěšení vždy těsně před a za tvarovým dílem (obr.3.). Kromě toho je u 90° rohů nutno provést pro zajištění požární odolnosti ještě další podepření uprostřed oblouku ( po 45°). Jedině  tak bude zamezeno nadměrným deformacím tvarových dílů. Možné způsoby zavěšení žlabů  zobrazeny  nákresy   ( obr.4-9 ).

Vodorovné uložení kabelů v kabelovém žlabu 

Normová konstrukce úložného systému tohoto typu odpovídá do značné míry kabelovým žebříkům a umožňuje opět instalaci potřebného množství  kabelů.

Úložný systém typu kabelový žlab se skládá ze žlabu a podpěrných resp. závěsných konstrukcí tj. závěsu s našroubovanými  nosníky zajištěnými na volném konci pomocným závěsem ze závitové tyče. Pro konstrukce tohoto typu předepisuje DIN 4102 část 12, ZP 27/2008 STN pro vlastní kabelový žlab:

• maximální přípustnou šířku 300 mm,
• tloušťku použitého plechu min. 1,5 mm.

Maximální přípustná hmotnost uložených kabelů je 10 kg/m a vzdálenost závěsných konstrukcí max. 1,2 m.

Jak vyžadují předpisy, skládá se závěsný systém ze závěsu tvořeného děrovaným C profilem s našroubovaným nosníkem a závitové tyče M 10 umístěné blízko špičky nosníku. Konstrukci závěsu tvoří, stejně jako u kabelových žebříků, profil C ( TOP C profil) s patkou ( Patka TOP C profilu), která umožňuje montáž do stropu. K závěsu je připevněn nosník nástěnného typu, který je fixován k  závěsu C pomocí šroubu M10x70 (obr.10.).  U tohoto systému uložení typu kabelový žlab je možná  také  nástěnná  montáž za podmínek   odpovídajících  provedení se  závěsy.   Přídavná tyč M10 určená k fixaci špičky nosníku se kotví do stropu pomocí zatloukací kotvy (obr.10.).

Možné způsoby zavěšení žlabů zobrazeny nákresy ( obr.11-20.).

Varianta je uložení pomocí závěsů (ZA 62-250 ) a závitových tyčí M10. U této nosné konstrukce je nutné dodržet předepsanou vzdálenost závěsů tj. 1,2 m a zatížení žlabů 10 kg/m.

Rovné díly kabelových žlabů jsou dodávány v rozměrech 62/50, 125/50, 125/100, 250/50 a 250/100. Pro spojení rovných dílů rozměrů 62/50, 125/50 a 125/100, stačí použít pouze boční spojky. Pro rozměry 250/50 a 250/100 je třeba použít společně s bočními spojkami také dodatečné spojky dna žlabů. Pro spojky se použije spojovací materiál M8 vratový. Šroub s půlkulatou hlavou zamezuje poškození kabelu.

Tvarové díly kabelových žlabů jsou ve srovnání se shodnými díly kabelových žebříků podstatně menší. Díky tomu není nutno je podpírat. Nejbližší nosník před a za tvarovým dílem však nelze montovat dál než 150 mm od místa napojení. U tvarových dílů pro žlaby s šířkou 200 mm a větší je třeba použít dodatečné spojky dna. 

K normovým konstrukcím kabelových žlabů patří ještě další varianta montáže. Využívá kombinace kabelového žlabu a závěsného systému pro kabelové žebříky. U této kombinace se místo kabelového žebříku montují na nosník jeden nebo dokonce dva kabelové žlaby vedle sebe. Řešení využívá skutečnosti, že kabelové žlaby smí být zatíženy pouze 10 kg/m, zatímco kabelové žebříky hmotností 20 kg/m. Dva žlaby tak nesou dohromady kabely o stejné hmotnosti jako jediný žebřík a protože je závěsný systém dimenzován, zkoušen a schválen pro kabelové žebříky, nepřetěžují jej ani dva plně zatížené žlaby.

Analogicky s kabelovými žebříky však i zde platí podmínky normové konstrukce jen do šířky 400 mm a používat lze pouze žlaby o šířce do 300 mm při maximálním rozpětí podpěr 1,2 m.

Vodorovné uložení kabelů v kabelovém drátěném žlabu 

Normová konstrukce úložného systému tohoto typu odpovídá do značné míry kabelovým žlabům plechovým a umožňuje opět instalaci potřebného množství  kabelů.

Úložný systém typu kabelový žlab se skládá z drátěného žlabu a podpěrných resp. závěsných konstrukcí tj. závěsu s našroubovanými  nosníky. Pro drátěné žlaby je několik variant uložení souvisejících s normami DIN 4102-12, ZP 27/2008 (STN 92 0205).

Závěsný systém pro funkčnost 30 minut se skládá z drátěného žlabu (Dž 50 – 300/50) uloženého na nosnících NCDž s volným koncem bez uchycení závitovou tyčí (obr 15.).

Závěsný systém s funkčností  60 minut obsahuje drátěný žlab (Dž 50 – 300/50) uložený na závěsu tvořeného děrovaným C profilem (TOP C profil) s našroubovaným nosníkem NDž  s volným koncem bez uchycení závitovou tyčí (obr 16.). Další variantou pro odolnost 60 minut je uložení drátěného žlabu na závěsech ZA Dž v kombinaci se závitovými tyčemi M10 (obr.17.,18.), případně uložení drátěného žlabu na nosnících NCDž s uchyceným koncem závitovou tyčí M8 (obr.19.)

Při požadavku na zachování funkčnosti 90 minut je složen závěsný systém z drátěného žlabu (Dž 50 – 300/50) o průměru drátu 4 nebo 5 mm uloženého na závěsu ZA Dž s uchycenými konci závitovou tyčí M10 (obr.20). Druhou variantou je systém drátěného žlabu (Dž 50 – 300/50) o průměru drátu 5 mm uloženého na nosnících NDž  (obr.21.) nebo NDž+DSN (obr.22.) s uchycenými konci závitovou tyčí (M10) do stropu nebo pomocí držáku ODž.

Jednotlivé příchytky

Pokud má být kabel ze zachováním funkčnosti instalován svisle, musí mít prokázáno zachování funkčnosti ve formě zkoušky instalace s jednotlivými příchytkami. Musí být použity vyzkoušené příchytky a dodržena definovaná vzdálenost upevňovacích prvků (lišt). U svislých instalací je tato vzdálenost podle normy max. 300 mm. Pro instalaci kabelů jednotlivými příchytkami (SONAP typ B) je třeba použít příchytky v kombinaci s vhodnou profilovou lištu (TCP 41x21x2, TCP 41x41x2). Při montáži těchto lišt na stěně je třeba stejně jako při montáži na strop, dbát na to aby vzdálenost hmoždinek (kotev) v liště nebyla větší než 500 mm.