Problematika zachování funkce elektrických kabelových zařízení při požáru
 |
| Inovace, technologie, projekty Problematika zachování funkce elektrických kabelových zařízení při požáru Ing. Lumír Brabec, OBO Bettermann S rozvojem výstavby moderních průmyslových objektů a urbanistických celků trvale narůstá jejich složitost a rostou i nároky na technické vybavení a uživatelský komfort. Splnit tyto nároky lze díky výraznému rozvoji techniky a uplatnění nových poznatků v praxi. Naproti tomu se zvyšují i požadavky na spolehlivost a bezpečný provoz technických zařízení, a to i v podmínkách havarijních či jinak extrémních situací. Zejména jde o bezpečnost zaměstnanců, návštěvníků či obsluhy průmyslových zařízení a ochranu životního prostředí.
V běžných podmínkách jde především o spolehlivost zařízení při požáru nebo výbuchu v průmyslu, popř. při živelních katastrofách, jako jsou ničivé účinky vody, větru nebo blesku. Případné vlivy zemětřesení jsou u nás spíše výjimečné, přesto jsou u vybraných zařízení (např. jaderných elektráren) zohledňovány. Naopak nejčastějším případem mimořádných událostí jsou požáry budov, popř. úniky chemických látek. Požadavky na zajištění funkčnosti během mimořádných okolností vystupují do popředí především v jaderných a chemických provozech, kde je požadováno bezpečné a kontrolované ukončení chemických či jaderných procesů a zamezení škodlivým účinkům na životní prostředí. Dále je požadováno zachování funkce v průmyslových provozech a v poslední době také v objektech se zvýšeným rizikem pro větší množství shromážděných osob, jako jsou výškové budovy, obchodní domy a hotely, výstaviště, velké uzavřené garáže, nemocnice a tunelové stavby, např. zařízení metra. K zajištění bezpečného provozu, popř. časově limitované provozuschopnosti vybraných zařízení, je třeba realizovat specifická technická opatření, která významným způsobem zvýší odolnost těchto zařízení vůči předpokládaným škodlivým vlivům. Ačkoliv jde o řešení důležitá a žádaná, vždy znamenají zvýšení investičních nákladů na realizovanou stavbu. Z komplexního hlediska při vzniku mimořádné události však tato opatření přesto výrazně snižují hmotné škody; především ale působí jako důležitá ochrana osob a životního prostředí, takže současně také omezují možné následné škody. Zvýšená odolnost proti vyřazení z provozu při mimořádných okolnostech je žádoucí především u elektrických zařízení, a to jak napájecích, tak řídicích. Jde především o zařízení, která umožňují evakuaci osob z ohrožených prostor, zabezpečovací okruhy provozů a zařízení přímo bránící šíření škodlivých účinků. To jsou zejména okruhy elektrické požární signalizace, nouzové osvětlení, větrací a ventilační zařízení, zařízení pro hašení, evakuační a požární výtahy, zabezpečovací zařízení provozu, často včetně řídicích systémů.
Elektrická instalace takových zařízení musí zaručovat plnou funkčnost v definovaném časovém období. Zde se též významným způsobem podílí rozdělení budovy na požární úseky a jejich vzájemné oddělení protipožárními přepážkami a ucpávkami, které brání šíření případného požáru a rovněž omezují šíření zplodin hoření. V tomto ohledu výrazně přispívají k bezpečnosti provozu také kabely se sníženou hořlavostí a kabely bezhalogenové. Jak je zřejmé z předchozího textu, zajištění funkčnosti elektrických zařízení představuje významné opatření pro ochranu osob i majetku, ale přesto – bohužel – nejsou v naší republice v současné době v této oblasti jasně stanovena pravidla a technické požadavky, které by měly elektrické instalace nově zřizovaných budov splňovat. Pro kabelové instalace v kabelových kanálech, šachtách a mostních konstrukcích platila ČSN 38 2156, která byla k 1. 4. 2000 zrušena. Tato norma obsahovala základní požadavky na konstrukci kabelových liniových staveb, včetně požadavků na úložné kabelové konstrukce. Zároveň definovala základní požadavky na požární odolnost. V platnosti zůstává podniková norma energetiky PNE 38 2157 „Kabelové kanály, podlaží a šachty“, která je v podstatě kompilací uvedené ČSN 38 2156. V návrhu je zpracováván předpis Českého svazu elektrotechnického EP ESČ 33.01.01 „Kabelové kanály, šachty, mosty a prostory“, který rovněž vychází ze zrušené ČSN 38 2156, má ovšem jen platnost doporučení. V přípravě je předpis „Elektrické instalace ve výškových budovách a v prostorech určených ke shromažďování více než 200 osob“. Rozhodující základní požadavky na kabelové instalace jsou obsaženy v normách řady ČSN 73 08.., zejména v ČSN 73 0802 „Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty“ a v ČSN 73 0804 „Požární bezpečnost staveb. Výrobní objekty“. Ve fázi zpracování je další norma řady ČSN 73 08.., a to „Požární bezpečnost staveb. Kabelové kanály“. Tato norma by měla shrnout zásady obsažené v předchozích normách a kromě toho by měla do určité míry zohlednit poznatky uplatňované v této oblasti v zahraničí. Instruktivní je např. způsob prokazování požární odolnosti a zachování funkce uplatňovaný v Německu, zapracovaný do DIN 4102 „Chování stavebních materiálů a dílců“, zejména díl 12 „Zachování funkčnosti elektrických kabelových zařízení, požadavky a zkoušky“.
Co se týče požárních vlastností vlastních vodičů, v platnosti jsou normy řady ČSN EN 50265 (IEC 332-1), ČSN EN 50266 „Společné zkušební metody pro kabely za podmínek požáru – Zkouška vertikálního šíření plamene na vertikálně namontovaných svazcích vodičů nebo kabelů“. IEC 60331 „Funkční schopnost kabelu při požáru“ a ČSN EN 50200 „Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech“. Protože mechanismus návrhu a realizace kabelového zařízení odolného proti vlivům požáru a způsob prokázání jeho vlastností je v normě DIN 4102 část 12 důkladně propracován, a může tudíž posloužit jako vodítko pro zpracování obdobného systému v naší republice, podívejme se v krátkosti na tuto normu. Norma DIN 4102 část 12 „Zachování funkčnosti elektrických kabelových zařízení, požadavky a zkoušky“ vznikala postupně, na základě potřeb a zkušeností z aplikací v praxi. Počátky přípravy normy sahají do roku 1986, první vydání se objevilo v roce 1991. V roce 1995 byla norma přepracována a vydána v návrhu a v roce 1998 bylo vydáno poslední platné znění. Základem normy jsou výsledky požárních zkoušek čtyř základních typů požárně odolných instalací:
Pro zkoušky požární odolnosti požaduje norma instalaci odpovídající uspořádání v praxi a na základě úspěšných zkoušek definuje „standardní systémy uložení“. Tyto standardní systémy uložení jsou stanoveny pro všechny čtyři zmíněné druhy instalací. Takto byly také zahrnuty do posledního platného znění normy. Pro každý standardní systém uložení jsou v normě stanoveny nutné konstrukčně-technické podmínky, které zaručují splnění požadované třídy odolnosti. Definice standardů má velký praktický význam pro výrobce zařízení, projektanty i montážní firmy. Umožňuje totiž – za předpokladu splnění základních technických požadavků definovaných pro standardní úložný systém – zajistit požadovanou třídu požární odolnosti konkrétní kabelové instalace, aniž by bylo nutné vykonávat zkoušku její požární odolnosti. Akreditované zkušební ústavy pak mohou vydat znalecký posudek systému na základě shody se systémem standardním. K dalšímu zjednodušení došlo zavedením všeobecného zkušebního osvědčení stavebního dozoru. Toto osvědčení se uděluje na základě platného zkušebního osvědčení konkrétního instalačního systému a lze v něm shrnout několik zkušebních osvědčení jednotlivých úložných systémů. Osvědčení zároveň definuje identifikační náležitosti, kterými musí být nainstalovaný systém opatřen. Podstatnou součástí požárně odolných elektrických instalací jsou kabelové nosné systémy s integrovaným zachováním funkčnosti. Norma zde rozlišuje čtyři základní typy nosných systémů:
Každý z těchto standardních typů konstrukce má specifické zvláštnosti, které je třeba v praxi dodržovat, aby systém splnil kritéria standardu a zaručoval požadovanou nosnost a stabilitu v předepsané třídě požární odolnosti.
K rozhodujícím rysům, společným všem těmto konstrukcím, patří podstatné snížení přípustné užitečné zátěže a nutnost zesílit nosné a kotevní prvky, jakož i zmenšit jejich maximální dovolené rozteče, což v praxi znamená, že konstrukce je značně předimenzována. Jak vyplývá ze zkušeností z praxe, teploty při požáru dosahují více než 1 000° K za dobu asi 120 min od vzniku požáru. Při těchto teplotách se konstrukční oceli, které se pro nosné konstrukce používají, dostávají do oblasti tzv. tvářecích teplot, což je teplotní oblast vhodná pro tvářecí procesy. To znamená, že se podstatně mění mechanické vlastnosti materiálu, zejména mez úměrnosti a mez pevnosti. To způsobí zásadní omezení nosnosti a stability vlastní konstrukce. Při modelování požární odolnosti nosných kabelových konstrukcí při požárních zkouškách je ohřev ve zkušební komoře řízen podle tzv. jednotkové teplotní časové křivky (ETK), což umožňuje dosáhnout podmínek ekvivalentních skutečnému požáru. Taková zkouška, spolu s montáží nosné konstrukce, odpovídající uspořádání v praxi umožňuje získat reálný obraz chování této konstrukce při skutečném požáru. Na základě úspěšné požární zkoušky zařadí zkušební ústav daný nosný systém do odpovídající třídy požární odolnosti a takto schválený nosný systém může být používán v praxi. Pro označení stupňů požární odolnosti se použíají mezinárodně platné značky. V České republice jsou tyto značky předepsány v ČSN 73 0810 „Požární bezpečnost staveb. Požadavky na požární odolnost stavebních konstrukcí“, v souladu s interpretačním dokumentem „Council Directive 89/106/EEC“, takto:
Doba požární odolnosti se uvádí v minutách, v řadě 15, 30, 45, 60, 90, 120, a 180 min. Úplné označení požární odolnosti konstrukce se tedy skládá z označení druhu odolnosti písmenem s připojením doby odolnosti v minutách. Například označení EI 60 označuje konstrukci, která v podmínkách požáru zachovává celistvost a izolační schopnost po dobu šedesáti minut. Požadavky na hořlavost použitých materiálů se stanovují podle ČSN 73 0862 „Stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot“; jejich označení je takovéto:
V budoucnosti, vzhledem k růstu požadavků na bezpečnost a provozní spolehlivost zařízení, lze očekávat, že se šířeji uplatní požárně odolné nosné kabelové konstrukce. V souvislosti s tímto trendem je třeba připravit a urychleně zavést do praxe odpovídající normy a předpisy, které stanoví základní technické požadavky na tyto konstrukce tak, aby výrobci těchto systémů mohli zaručit jejich spolehlivost a bezpečnost. OBO BETTERMANN Praha s. r. o. |
