Wybrane zagadnienia dotyczące prowadzenia tras kablowych w strefach pożarowych i zagrożonych wybuchem

Zgodnie z § 209 Rozporządzenia [2, 3] budynki oraz części budynków, stanowiące odrębne strefy pożarowe w rozumieniu §226, z uwagi na przeznaczenie i sposób użytkowania, dzieli się na: kategorie budynków i ich części ze względu na przeznaczenie i rodzaj użytkowania, a mianowicie [2]:

1. mieszkalne, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej charakteryzowane kategorią zagrożenia ludzi, określane jako ZL, podzielone na kategorie od ZLI do ZLV,
2. produkcyjne i magazynowe, określane PM,
3. inwentarskie (służące do hodowli inwentarza), określane jako IN.

W zależności od kategorii budynku określa się klasę odporności pożarowej budynku, oznaczaną literami od A do E, a dla nich – odpowiednie klasy odporności ogniowej jego elementów.

Odporność ogniowa jest to zdolność elementu budynku do spełniania określonych wymagań w warunkach przebiegu pożaru. Miarą odporności ogniowej jest wyrażony w minutach czas od momentu rozpoczęcia działania ognia na element do chwili osiągnięcia przez element budynku jednego z trzech granicznych kryteriów, tj. [2, 4]:

• R – nośności ogniowej – czyli czasu wyrażonego w minutach, po którym element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać swoją funkcję nośną i następuje przekroczenie dopuszczalnych przemieszczeń,
• E – szczelności ogniowej – czyli czasu wyrażonego w minutach, po którym element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać funkcję bezpiecznego oddzielenia na skutek pojawienia się ognia na powierzchni nienagrzewanej lub rozszczelnienia przegrody,
• I – izolacyjności ogniowej – czyli czasu wyrażonego w minutach, po którym element budynku w warunkach pożaru przestaje spełniać funkcję bezpiecznego oddzielenia na skutek osiągnięcia na powierzchni nienagrzewanej zbyt wysokiej temperatury.

Zgodnie z Rozporządzeniem [2, 3] ściany i stropy oddzielenia przeciwpożarowego powinny być wykonane z materiałów niepalnych i odpowiadać wymaganiom zawartym w tabeli 1. Szczegółowe regulacje dotyczące przepustów instalacyjnych podano w §234 tego rozporządzenia, który stanowi, że: „zgodnie z § 232 Rozporządzenia [2] ściany i stropy stanowiące elementy oddzielenia przeciwpożarowego powinny być wykonane z materiałów niepalnych, a występujące w nich otwory – obudowane przedsionkami przeciwpożarowymi lub zamykane za pomocą drzwi przeciwpożarowych bądź innego zamknięcia przeciwpożarowego.

W ścianie oddzielenia przeciwpożarowego łączna powierzchnia otworów, o których mowa w zdaniu poprzednim, nie powinna przekraczać 15% powierzchni ściany, a w stropie oddzielenia przeciwpożarowego – 0,5% powierzchni stropu § 232 ust. 2 [2]. Ograniczenia nie stosuje się do otworów w ścianach oddzielenia przeciwpożarowego w garażu, które znajdują się na drogach manewrowych [2].

Zgodnie z § 232 ust. 3 przedsionek przeciwpożarowy powinien mieć wymiary rzutu poziomego nie mniejsze niż 1,4 × 1,4 m, ściany i strop, a także osłony lub obudowy przewodów i kabli elektrycznych z wyjątkiem wykorzystywanych w przedsionku oraz z wyjątkiem zespołów kablowych, o których mowa w § 187 ust. 3 – o klasie odporności ogniowej co najmniej EI 60 wykonane z materiałów niepalnych oraz powinien być zamykany drzwiami i wentylowany co najmniej grawitacyjnie, z zastrzeżeniem § 246 ust. 2 i 3 [2]. Wymaganą klasę odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego oraz zamknięć znajdujących się w nich otworów określa tabela 1.

Klasa odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego oraz zamknięć znajdujących się w nich otworów w budynkach, o których mowa w § 213, powinna być nie mniejsza od określonej w ust. 4 dla budynków o klasie odporności pożarowej „D” i „E”: [2]. W ścianie oddzielenia przeciwpożarowego dopuszcza się wypełnienie otworów materiałem przepuszczającym światło, takim jak luksfery, cegła szklana lub inne przeszklenie, jeżeli powierzchnia wypełnionych otworów nie przekracza 10% powierzchni ściany, przy czym klasa odporności ogniowej wypełnień nie powinna być niższa niż podana w tabeli 2.

Dopuszcza się stosowanie w strefach pożarowych PM (produkcyjne i magazynowe) otworu w ścianie oddzielenia przeciwpożarowego, służącego przeprowadzeniu urządzeń technologicznych, chronionego w sposób równoważny wymaganym dla tej ściany drzwiom przeciwpożarowym pod względem możliwości przeniesienia się przez ten otwór ognia lub dymu, w przypadku pożaru.

Zgodnie z § 234 Rozporządzenia [2] przepusty instalacyjne w elementach oddzielenia przeciwpożarowego powinny mieć klasę odporności ogniowej (EI) wymaganą dla tych elementów. Dopuszcza się nieinstalowanie przepustów, o których mowa w ust. 1, dla pojedynczych rur instalacji wodnych, kanalizacyjnych i ogrzewczych, wprowadzanych przez ściany i stropy do pomieszczeń higieniczno-sanitarnych. Przepusty instalacyjne o średnicy większej niż 0,04 m w ścianach i stropach pomieszczenia zamkniętego, dla których wymagana klasa odporności ogniowej jest nie niższa niż EI 60 lub REI 60, a niebędących elementami oddzielenia przeciwpożarowego, powinny mieć klasę odporności ogniowej (EI) ścian i stropów tego pomieszczenia. Przejścia instalacji przez zewnętrzne ściany budynku, znajdujące się poniżej poziomu terenu, powinny być zabezpieczone przed możliwością przenikania gazu do wnętrza budynku [2, 3].

Jeśli przepust jest instalowany we fragmencie przegrody oddzielenia przeciwpożarowego, który jest klasyfikowany tylko z uwagi na kryterium szczelności ogniowej E, to powinien spełniać obydwa kryteria, czyli szczelności E i izolacyjności ogniowej I. Natomiast w wytycznych projektowych zaleca się, by konstrukcja przepustów umożliwiała remonty i naprawy [5].

Trasy kablowe

Zgodnie z normą N SEP-E-004 [3, 6] trasę linii kablowej należy ustalić z uwzględnieniem następujących zasad:

• kable powinny być jak najmniej narażone na uszkodzenia mechaniczne i szkodliwe wpływy czynników zewnętrznych, aby zapewnić niezawodność eksploatacji linii i dostęp do kabli w czasie eksploatacji;
• liczba skrzyżowań i zbliżeń kabli z innymi urządzeniami na trasie oraz liczba przejść przez ściany, stropy i inne przeszkody powinna być jak najmniejsza;
• prowadzenie kabli przez pomieszczenia i strefy zagrożone wybuchem lub pożarem należy ograniczyć do kabli zasilających urządzenia (rozdzielnice i oprawy oświetleniowe) w tych pomieszczeniach lub strefach, jak również należy spełnić warunki określone w odrębnych przepisach.

Linie rezerwowe zaleca się prowadzić innymi trasami niż linie rezerwowane.

Kable o napięciu znamionowym do 1 kV należy zabezpieczyć przed wnikaniem wilgoci do ich wnętrza. Kable należy łączyć za pomocą muf kablowych. Mufy i głowice powinny być dostosowane do typu kabla, jego napięcia znamionowego, przekroju i liczby żył oraz warunków otoczenia w miejscu zainstalowania. Mufy i głowice powinny być dostosowane do warunków zwarciowych występujących w miejscu zainstalowania oraz do ustalonej obciążalności długotrwałej. W mufach kablowych do kabli o powłoce metalowej o napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV, przy łączeniu powłok należy stosować wkładki metalowe, gwarantujące ciągłość i szczelność połączeń [3, 6].

Nie dopuszcza się instalowania muf w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem. Nie zaleca się stosowania muf w pomieszczeniach, tunelach, kanałach i szybach kablowych. W przypadkach koniecznych zastosowania mufy, nie może być ona wykonana w korpusie żeliwnym. Przy układaniu wiązek kabli składających się z kabli jednożyłowych, zaleca się przesunięcie względem siebie (wzdłuż kabla) muf na poszczególnych kablach.

Metalowe powłoki, żyły powrotne oraz pancerze łączonych odcinków kabli powinny być połączone metalicznie ze sobą oraz z metalowymi kadłubami muf, głowic oraz uziemieniem. Układ połączeń powłok metalowych i żył powrotnych kabli jednożyłowych powinien uwzględniać możliwość ograniczenia przepływu prądów w nich indukowanych [6].

Przejścia kablowe

Przejścia kabli wykonywane w elementach budynku powinny posiadać klasę odporności ogniowej (EI) analogiczną do klasy odporności ogniowej elementu budynku, w którym są wykonane. Wykonując zatem przejścia kablowe w elementach budynku (ściany, stropy, przegrody przeciwpożarowe) należy wybrać taką ich technologię, która nie pogarszałaby ich odporności ogniowej. Dodatkowo, jak każdy wyrób budowlany, przejścia kabli (przepusty instalacyjne) powinny posiadać wymagane Prawem budowlanym dopuszczenia do stosowania na terenie Polski (certyfikaty, aprobaty techniczne, karty charakterystyki) [3, 4].

Przy wykonywaniu zabezpieczeń przeciwpożarowych przejść kablowych należy przede wszystkim uwzględnić poniższe wymagania [4]:

• przejścia instalacyjne powinny być wykonywane przez osoby przeszkolone przez producenta danego rozwiązania,
• warunki wykonania, które określane są dla zabudowy przejść w lekkich ścianach działowych, mogą być stosowane dla elementów budowlanych z betonu lub murowanych o grubości równej lub większej niż lekka ściana działowa; Odwrotnie nigdy,
• należy zachowywać minimalną odległość pomiędzy sąsiadującymi ze sobą przejściami, która wynosi 200  mm, o ile w technologii nie określono inaczej,
• dobierać technologię wykonywanego zabezpieczenia przejścia dla rodzaju przeprowadzanych instalacji (kable, rury palne lub niepalne, bądź rozwiązania wspólne),
• dopuszczalne obłożenie przejścia instalacyjnego nie powinno przekraczać 60% jego powierzchni,
• odległości konstrukcji wsporczych tras kablowych (bądź rur) powinny odpowiadać odległościom podanym przez producenta,
• prowadzenie dodatkowej instalacji przez wykonane wcześniej przejścia powinno być wykonane z zachowaniem ustalonych warunków, wynikających z Aprobaty Technicznej,
• przy większych rozmiarach przejść instalacyjnych w lekkich ścianach działowych należy zwrócić uwagę na elementy konstrukcji nośnej ściany,
• przejście instalacyjne (zwłaszcza wykonane z płyt z wełny) w stropie powinno być zabezpieczone przed przypadkowym uszkodzeniem mechanicznym (nadepnięciem), a w przypadku elementów, które można wyciągnąć z otworu przepustu — zabezpieczyć je przed przypadkowym wyciągnięciem lub kradzieżą (poduszki, bloczki ogniochronne),
• każde przejście instalacyjne powinno być oznakowane zgodnie z wymaganiami określanymi przez producenta.

Sposoby zabezpieczania przeciwpożarowego przejść instalacyjnych powinny być wykonywane zawsze zgodnie z wymaganiami określonymi w Aprobacie Technicznej. Często jednak w praktyce jest to trudne lub nawet niemożliwe ze względu na wiele występujących uwarunkowań (brak dostępu z obu stron przejścia, duże obłożenie kablami, większe niż dopuszczalne otwory przejść, wykonywanie zabezpieczeń w końcowej fazie budowy lub w już istniejących obiektach). W takich sytuacjach należy wszelkie ewentualne odstępstwa bezwzględnie uzgadniać z producentem lub jednostkami badawczymi wydającymi aprobatę [3].

Zaprawy ogniochronne

Zaprawa ogniochronna jest zwykle jednokomponentową suchą zaprawą produkowaną na bazie perlitów oraz mineralnych środków wiążących. Przygotowanie zaprawy do użycia wymaga dokładnego wymieszania zaprawy z wymaganą ilością wody. Podczas nanoszenia zaprawy bardzo ważne jest jednorodne nakładanie jej w otworze przejścia oraz szczelne wypełnienie zaprawą przestrzeni między kablami prowadzonymi we wiązkach. Zaletami tego systemu jest jego duża wytrzymałość mechaniczna oraz łatwe i szybkie wykonanie. Wadą systemu jest konieczność wykonywania szalunku przy przejściach w stropach oraz trudności w późniejszej dodatkowej instalacji kabli lub rur – należy przewidzieć elementy z płyt przeciwpożarowych, tzw. „kliny” jako miejsca „rezerwowe” do późniejszego ewentualnego wykorzystania [4, 7, 8].

Modułowe dławiki kablowe

System modułowych dławików przeznaczony jest do zabezpieczania przeciwpożarowego przepustów instalacyjnych kabli i rur niepalnych. Moduły wykonane są ze specjalnej mieszanki gumowej odpornej na starzenie. System umożliwia zabudowę kabli w zakresie średnic od 4 do 110 mm z możliwością rozbudowy oraz montażu dodatkowych instalacji. Wykonany jest z jednej strony ze stalowej ramy lub grupy ram, w której znajdują się moduły kablowe odpowiadające średnicy zewnętrznej pojedynczych kabli lub rur, oraz moduły ślepe do zabudowy pozostałych przestrzeni. Uszczelnienie modułów uzyskuje się za pomocą elementów dociskowych i śrub naprężających montowanych w ramach konstrukcji. Druga strona przepustu zabezpieczona jest płytą z wełny mineralnej i pokryta środkiem ogniochronnym. Zaletą systemu jest możliwość ponownego wykorzystania modułów, spełnienie wymogów gazo- i wodoszczelności oraz wytrzymałością na duże ciśnienia i odporność na chemikalia [4, 7, 8]. System ten wymusza dokładne planowanie przejścia (pod konkretne przekroje kabli czy rur). Skomplikowana konstrukcja, jak również duży nakład pracy podczas wykonywania przejścia powoduje jego wysoki koszt w porównaniu z innymi systemami.

Pianki ogniochronne

Pianki ogniochronne na bazie poliuretanu występują jako jedno- lub dwukomponentowe. Mieszanie pianek dwukomponentowych następuje podczas ich wypływu z tub. Zaletą systemu w oparciu o pianki ogniochronne jest jego szybki montaż [4, 9]. Wadami systemu są: wysoki koszt, możliwość zastosowania tylko do małych przejść instalacyjnych oraz trudność wykonania w stropie. Wymagane jest duże doświadczenie w aplikowaniu pianki w celu uniknięcia tworzenia się pęcherzyków powietrza wewnątrz naniesionej warstwy pianki [4].

Płyty z wełny mineralnej

Przejście instalacyjne w oparciu o wykorzystanie płyt z wełny mineralnej (o gęstości powyżej 150 kg/m3 i temperaturze topnienia włókien nawet powyżej 1000°C) jest jednym z najczęściej stosowanych systemów zabezpieczeń. Zabudowane po obu stronach przejścia płyty z wełny mineralnej oraz kable z konstrukcjami pomalowane są farbami ogniochronnymi, a szczeliny uszczelnione luźną wełną i masami szpachlowymi. Farby i masy szpachlowe w zależności od przeznaczenia występują jako środki pęczniejące lub o działaniu endotermicznym. Zaletą tego systemu jest jego lekka i prosta do wykonania konstrukcja oraz łatwa późniejsza instalacja kabli. Dodatkowym atutem jest możliwość przeprowadzania w tym samym przejściu zarówno kabli z ich konstrukcjami nośnymi, jak i rur – z tego powodu nazywana przegrodą kombinowaną. Wadą jest mała wytrzymałość mechaniczna (przy przejściach przez stropy należy zabezpieczyć przejścia przed przypadkowym nadepnięciem) oraz czasochłonność wykonania [4]. Wełna mineralna z dodatkami skalnymi najczęściej znajduje zastosowanie do zwiększenia odporności ogniowej ścianek działowych (ich szczelność i izolacyjność ogniową) z 30 do 60 minut. Ścianka zachowuje swoje właściwości użytkowe w trakcie pożaru przez okres 60 minut: płomienie nie przeniosły się do sąsiadującego pomieszczenia, a temperatura nie wzrosła w nim nadmiernie. Okładziny z wełny mineralnej znajdują również zastosowanie do zwiększenia odporności ogniowej konstrukcji stalowych oraz przewodów wentylacyjnych [9].

Literatura

1. J. Wiatr, Instalacje elektryczne w budynkach. Ochrona pożarowa budynków - instalacja elektryczna, kanały i tunele kablowe, Europejski Instytut Miedzi, EIM063280. 
2. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity DzU z 2019r. poz. 1065).
3. K. Kuczyński, „Wybrane zagadnienia dotyczące łączenia kabli i przewodów oraz prowadzenia tras kablowych w strefach pożarowych i zagrożonych wybuchem”, „elektro.info” nr 5/2018.
4. J. Kajdaniak, Zabezpieczenia przeciwpożarowe kabli, INPE nr 156, wrzesień 2012 r.
5. W. Joniec, Piony i przepusty instalacyjne, „Rynek Instalacyjny” nr 7-8/2013.
6. Materiały firmy Promat.
7. Materiały firmy SVT Polska.
8. Materiały firmy OBO Bettermann.
9. Materiały firmy Rockwool.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!