Wymagania dla kabli i przewodów wynikające z Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. (CPR)

Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych

Norma PN-EN 13501-1+A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień [6], określa zasady kwalifikacji wyrobów budowlanych i elementów budynków ze względu na ich reakcję na ogień. Wprowadzenie takiego podziału umożliwia ocenę wpływu poszczególnych materiałów na szybkość rozwoju pożaru oraz szybkość i szkodliwość wydzielanych toksyn, będących produktami rozkładu termicznego spalanych materiałów.

Klasyfikację materiałów budowlanych z punktu widzenia odporności na ogień zgodnie z normą [6], przedstawia tab. 1.

Oceniane cechy materiałów izolacyjnych stosowanych do budowy przewodów i kabli elektrycznych

Dla potrzeb oceny przewodów i kabli elektrycznych pod względem rozprzestrzeniania płomienia oraz emisji spalin, którą charakteryzuje przeźroczystość, toksyczność i korozyjność, prowadzi się badania i ocenia poszczególne wskaźniki. Do najważniejszych należą:

1. palność materiału określana za pomocą wskaźnika tlenowego LIO (ang. Limiting Oxygen Index). Wskaźnik ten stanowi wyrażone w procentach najmniejsze stężenie tlenu w mieszaninie z azotem wprowadzonej w temperaturze (23±2)°C, do aparatu służącego wyznaczaniu LIO, przy którym palenie się materiału w określonych warunkach badania jest zaledwie podtrzymywane. W zależności od wartości wskaźnika LIO charakteryzuje się materiał izolacji jako:

• LIO < 23 – materiał łatwo zapalny, rozprzestrzeniający płomień,
• LIO 24-28 – materiał trudno zapalny w małym stopniu rozprzestrzeniający płomień,
• LIO 29-35 – materiał organicznie niezapalny, samogasnący nierozprzestrzeniający płomienia,
• LIO > 36 – materiał niezapalny, co jest równoznaczne z nierozprzestrzenianiem płomienia.

Przykładowe wartości wskaźnika LIO oraz temperatury topnienia wybranych materiałów przedstawia tab. 2.

2. dymotwórczość – określa ilość dymów powstających przy spalaniu przewodów lub kabli. Dym jest to rozproszony aerozol unoszący się w powietrzu składającym się z fazy rozpraszającej (ośrodek gazowy) oraz fazy rozproszonej zawierającej drobiny w stanie ciekłym, oraz drobiny w stanie stałym, które mogą być oblepione substancją smolistą. Skład chemiczny dymu zależy od spalanego materiału.

Ogólnie można powiedzieć, że dym stanowi niespalone cząstki materiału, które przy silnym napływie powietrza do objętego pożarem pomieszczenia mogą ulegać detonacyjnemu spalaniu zwanemu rozgorzeniem. Określa się całkowitą ilość wydzielanego dymu z próbki objętej badaniem oraz intensywność jego wydzielania w czasie 1 minuty,

3. gęstość optyczna dymu – parametr badany w celu oceny możliwości orientowania się ludzi podczas ewakuacji w płonącym budynku. Wyznacza się go zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 61034 Pomiar wielkości dymów wydzielanych przez palące się przewody lub kable w określonych warunkach [6].

Badanie polega na przepuszczaniu wiązki światła o wyjściowej światłości kierunkowej I0przez dym znajdujący się w komorze badawczej na odcinku d = 1250 mm. O ekstynkcji decyduje współczynnik tłumienia α, zależny od gęstości optycznej dymu. Na bazie uzyskanych danych oblicza się wskaźnik z wykorzystaniem poniższego wzoru i porównuje z wartościami określonymi w normie:

Za wynik pozytywny uznaje się:

• przy spalaniu pojedynczego przewodu: I > 0,7·I₀,
• przy spalaniu wiązki przewodów lub kabli: I > 0,5·I₀.

4. toksyczność – obrazuje stopień zagrożenia ludzi uwięzionych w płonącym budynku oraz ratowników.

• Gazy pożarowe powstające wskutek termicznego rozkładu materiałów palnych zawierają szereg trujących substancji, wśród których szczególnie niebezpieczny jest tlenek węgla CO oraz dwutlenek azotu NO₂.
• Płonący polichlorek wydziela chlor Cl i chlorowodór HCl.
• Szczególnie niebezpieczne są poliuretany, które podczas spalania wydzielają cyjanowodór HCN, potocznie nazywany kwasem pruskim, którego śmiertelna dawka wynosi 1 mg/1 kg masy ciała człowieka.
• Dym może wytwarzać substancje narkotyczne oraz podrażniające. Rozgrzane cząstki dymu wdychane przez człowieka oprócz zatrucia prowadzą do poparzeń narządów wewnętrznych.

5. korozyjność spalin – miara zagrożenia wrażliwego wyposażenia obiektu wtórnymi następstwami pożaru. Zagrożenie korozyjne jest nieduże, jeżeli roztwór wodny, w próbie wykonanej zgodnie z wymaganiami normy IEC 60754-2:2014-11 Badanie gazów wydzielających się podczas spalania materiałów pobranych z kabli i przewodów. Część 2: Oznaczanie kwasowości (przez podanie pH) i konduktywności [5], ma pH większy niż 4,3 oraz konduktywność elektryczną mniejszą niż 10 mS/mm.

Charakterystyka wybranych materiałów izolacyjnych stosowanych do budowy przewodów i kabli elektrycznych

• Polichlorek winylu bez specjalnych dodatków jest materiałem palnym, łatwo zapalnym, rozprzestrzeniającym płomień. Po wprowadzeniu zmiękczaczy w ilości (20–45)% jest stosowany jako polwinit na izolację powłok i przewodów.
  Około 60% masy stanowi chlor, który jest gazem silnie trującym. Rozgrzany wydziela chlor (Cl) oraz chlorowodór (HCl), który w połączeniu z wodą tworzy kwas solny.
  W temperaturze (200–300)°C zachodzi piroliza, czyli rozpad termiczny cząstek związku chemicznego o większej masie na cząstki o mniejszej masie. W czasie pożaru spalające się zmiękczacze wydzielają czarny, nieprzejrzysty dym oraz toksyczne gazy.
  Masa wytwarzanego kwasu solnego sięga 20% masy spalanego polwinitu.
  Masa spalanego 1 kg polwinitu całkowicie zadymia pomieszczenie o kubaturze 500 m³.
  W czasie pożaru chlorowodór ze związkami wapnia tworzy sole dyfundujące w głąb betonu, atakujące zbrojenie. Powstające opary chlorowodoru powodują korozję wszystkich metalowych elementów wyposażenia budynku.
  W celu zmniejszenia propagacji płomienia stosuje się polwinit trudno zapalny z ograniczonym rozprzestrzenianiem płomienia (oznaczenie: FR – Flame Retardant). Ten rodzaj polwinitu zawiera dodatki zwane powszechnie uniepalniaczami, które w temperaturze (200–300)°C uwalniają parę wodną odbierającą ciepło w endotermicznej reakcji dehydratacji.
• Politetrafluoroetylen (PTFE, teflon) – zawiera fluor oraz inhibitory palności na bazie bromu. Właściwości tego materiału są podobne do polichlorku winylu.
• Guma etylenowo-propylenowa EPR – odporna na przeginanie i przemieszczanie. Jest przydatna w instalacjach górniczych oraz tymczasowych.
• Tworzywa bezhalogenkowe – wykonywane są na bazie czystych węglowodorów. Podczas pożaru nie wydzielają halogenów oraz siarki i nie tworzą kwasów (HCl lub HBr).
  Ich rozkładowi termicznemu towarzyszy wydzielanie pary wodnej oraz dwutlenku węgla.
  Ilość chloru wydzielanego w czasie spalania nie przekracza 0,2% a fluoru 0,1%.
  Wydzielanie toksycznych gazów, jak np. CO, jest minimalne (do halogenków zaliczamy grupę minerałów obejmujących chlorki, fluorki, bromki i jodki, a więc sole kwasów fluorowodorowego, chlorowodorowego (solnego), bromowodorowego i jodowodorowego).
• Guma silikonowa – w temperaturze przekraczającej 600°C ulega ceramizacji, zachowując właściwości izolacyjne.
• Polietylenowinyloacetat EVM – materiał niezapalny, nierozprzestrzeniający płomienia, zawiera dodatki uwodnionego tlenku glinu lub magnezu, wskaźnik tlenowy LIO = 38.
• Polieteroeteroketon PEEK – materiał organicznie niezapalny, samogasnący nierozprzestrzeniający płomienia. Jest to tworzywo termoplastyczne o wskaźniku tlenowym LIO = 35.

Wymagania stawiane przewodom i kablom elektrycznym

Szczegóły dotyczące badań wyrobów oraz zasad klasyfikacji są określone w dwóch normach PN-EN 13501-6:2014 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 6: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień kabli elektrycznych [4] oraz PN-EN 50575:2015 Kable i przewody elektroenergetyczne, sterownicze i telekomunikacyjne. Kable i przewody do zastosowań ogólnych w obiektach budowlanych o określonej klasie odporności pożarowej [2].

Normy te odnoszą się do konkretnych metod badawczych określających reakcję na ogień wyrobów oraz przywołują zasady klasyfikacji wyrobów.

Określenie klasy reakcji na ogień opiera się przede wszystkim na badaniu zgodnie z normą EN 50399 [8] oraz PN-EN 60332-1-2:2010 Badania palności kabli i przewodów elektrycznych oraz światłowodowych. Część 1-2: Sprawdzanie odporności pojedynczego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe rozprzestrzenianie się płomienia. Metoda badania płomieniem mieszankowym 1 kW [9].

Badania pozwalają na sklasyfikowanie wyrobów w jednej z poniższych klas:

A_ca,

B1_ca, B2_ca,

C_ca,

D_ca,

E_ca,

F_ca

Współcześnie stosowane materiały pozwalają na produkcję kabli, których reakcja na ogień mieści się w klasach od F_ca (najniższa) do B2_ca (najlepsza). Dlatego też w najbliższym czasie będą dostępne na rynku kable i przewody sklasyfikowane w jednej z poniższych klas:

B2_ca,

C_ca,

D_ca,

E_ca,

F_ca

Dodatkowo normy PN-EN 13501-6 i PN-EN 50575 [2] wprowadzają możliwość klasyfikacji dodatkowej pozwalającej szczegółowo opisać reakcję wyrobów na ogień. Klasyfikacja dodatkowa opisuje gęstość dymu emitowanego przez kable i przewody podczas pożaru, kwasowość produktów spalania oraz możliwość spadania gorących kropli z palącego się materiału.

Kryteria klasyfikacji oparte zostały na wynikach badań wg norm PN‑EN 50399 [8], PN-EN 50754 [9] oraz PN‑EN 61034 [7].

Wydzielanie dymu według PN-EN 50399 [8]:

s1 = TSP1200s < 50 m2 i max SPR <0,25m2/s

s1a = s1 i transmisji według PN-EN 61034-2 > 80%

s1b = s1 i transmisji według PN-EN 61034-2 ≥ 60% <80%

s2 = TSP1200s < 400 m2 i max SPR < 0,15 m2/s

s3 = nie s1 lub s2

Kwasowość według PN-EN 60754 [5]:

a1 – konduktywność < 2,5 mS/mm i pH > 4,3

a2 – konduktywność < 10 mS/mm i pH > 4,3

a3 – nie a1 lub a2.

Płonące krople i odpady według PN‑EN 50399 [8]:

d0 – brak płonących kropli i odpadów w ciągu 1200 s

d1 – brak płonących kropli i odpadów płonących dłużej niż 10 s w ciągu 1200 s,

d2 – nie d0 lub d1.

W ten sposób otrzymujemy pełną klasyfikację reakcji na ogień kabla lub przewodu, która może wyglądać przykładowo w następujący sposób:

B2_ca, s1a, d0, a1.

Powyższy przykład pokazuje najwyższą możliwą w tej chwili klasyfikację dla kabli i przewodów zbudowanych w oparciu o materiały izolacyjne termoplastyczne. Dodatkowo, norma PN-EN 50575-2015 Kable i przewody elektroenergetyczne, sterownicze i telekomunikacyjne. Kable i przewody do zastosowań ogólnych w obiektach budowlanych o określonej klasie odporności pożarowej [2] opisuje szczegółowo:

• jakie jednostki badawcze mają brać udział w badaniach wyrobów,
• w jaki sposób producent klasyfikuje wyrób
• i jakie dokumenty potwierdzające klasyfikację mają zostać dostarczone przez producenta przy wprowadzaniu wyrobu na rynek Unii Europejskiej.

Wyroby sklasyfikowane w najwyższych klasach muszą zostać przebadane przez Jednostkę Notyfikowaną z zastosowaniem systemu oceny 1+. Wiąże się to ze stałym nadzorem produkcyjnym w zakładzie produkcyjnym.

System oceny 1+ ma zastosowanie przy wyrobach sklasyfikowanych jako: B2_ca, C_ca.

Obecnie w Polsce działają dwie Jednostki Notyfikowane mogące dokonać oceny wyrobów w systemie 1+:

• Instytut Techniki Budowlanej
• i Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej – Państwowy Instytut Badawczy.

Wyroby o klasie reakcji na ogień D_ca, E_ca są klasyfikowane przez Laboratorium Notyfikowane z zastosowaniem systemu oceny 3. System 3 nie wymaga stałego nadzoru produkcyjnego przez jednostkę certyfikującą.

Obecnie w Polsce działają dwa Laboratoria Notyfikowane mogące dokonywać klasyfikacji kabli z zastosowaniem systemu oceny 3.

• Wyroby o najniższej klasie reakcji na ogień F_ca są klasyfikowane w systemie oceny 4, czyli na podstawie badań przeprowadzonych przez producenta bez udziału Jednostki Notyfikowanej lub Laboratorium Notyfikowanego.
• Producent, wprowadzając kabel lub przewód elektryczny na rynek, który będzie przeznaczony do stosowania jako wyrób budowlany, oprócz obowiązków wynikających z Dyrektywy Niskonapięciowej w odniesieniu do wyrobów znakowanych znakiem CE, będzie zobowiązany do przedstawienia Deklaracji Właściwości Użytkowych [ang. Declaration of Performance (DoP)], wynikających z postanowień CPR [1].
• W odniesieniu do wyrobów znakowanych znakiem B dokument ten nazywa się Krajową Deklaracją Właściwości Użytkowych i jest oznaczany w skrócie jako KDWU. Dokument ten opisuje klasę reakcji na ogień wyrobu oraz niezbędne informacje opisujące sposób uzyskania klasyfikacji.
• Zakres informacji, które muszą zostać umieszczone w DoP, szczegółowo opisuje norma PN-EN 50575 [2].
• Każdy z wyrobów będzie musiał być oznakowany w sposób jednoznacznie opisujący jego klasę reakcji na ogień.
• Wzory etykiet dla kabli i przewodów zostały przedstawione w normie PN-EN 50575 [2]. Ponadto kable i przewody muszą być odpowiednio ocechowane w zakresie deklarowanej klasy reakcji na ogień.
• Ostatecznym terminem wprowadzenia zmian w oznakowaniu produktów był 1 lipca 2017. Data ta wynika z wykazu norm zharmonizowanych z rozporządzeniem CPR. Po tym terminie producenci są zobowiązani do znakowania we właściwy sposób wszystkich kabli przeznaczonych do pracy w instalacjach zapewniających zasilanie i transmisję sygnału w budynkach i przedstawienia Deklaracji Własności Użytkowych na te wyroby.
• Brak Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany po 1.07.2017 będzie skutkował brakiem możliwości wprowadzenia na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji brakiem możliwości zastosowania kabla/przewodu w obiekcie budowlanym.

Należy jednak pamiętać, że wymóg ten dotyczy jedynie kabli do stosowania w budynkach jako element tego budynku.

Nie ma obowiązku badania i klasyfikowania kabli, które nie są wyrobami budowlanymi (nie są częścią instalacji budynku) lub mają zastosowanie poza obiektami budowlanymi (np. przewody stosowane do budowy instalacji pojazdów samochodowych).

Powinności krajów członkowskich dotyczące stosowania norm

Rozporządzenie CPR pozostawia krajom członkowskim kwestię określenia wymagań dla typów/rodzajów budynków i nie narzuca żadnych wymagań w stosunku do kabli przez powiązanie ich z typami budynków.

Przyjęcie określonego typu przewodu lub kabla w budynku może wynikać z analizy ryzyka prowadzonej przez projektanta lub z innych dokumentów formalnoprawnych, jak np. rozporządzenia Ministra Infrastruktury [10].

Każdy z krajów członkowskich ma wprowadzić odpowiednie wymagania dla budynków we własnym zakresie. Pierwsze propozycje zostały określone przez Polską Izbę Gospodarczą Elektrotechniki (PIGE), co zaowocowało wprowadzeniem normy N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektryczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień [6], określającą wymagania minimalne klas reakcji na ogień dla kabli w różnych rodzajach budynków. Norma ta znacznie ułatwi pracę projektantów, gdyż obecnie ogólne wskazania w tym zakresie można znaleźć w § 258 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury [10], z którego wynika zakaz używania pewnej grupy kabli i przewodów z uwagi na palność, dymotwórczość i toksyczność.

Ponieważ klasa reakcji na ogień kabla lub przewodu jest ściśle powiązana z materiałami niemetalicznymi użytymi do jego produkcji, należy się spodziewać, że wymagania przypisane budynkom będą określały, jakie materiały będą używane do produkcji kabli i przewodów instalacyjnych.

Rodzaj materiału konstrukcyjnego ma wpływ zarówno na klasę reakcji na ogień, jak i na klasyfikacje dodatkowe. Dlatego konsekwencją przyjętych w najbliższym czasie wymagań dla budynków będą wyższe ceny instalacji elektrycznych w budynkach, których koszt w dużej mierze zależy od cen stosowanych kabli i przewodów.

W tab. 3, tab. 4, tab. 5 i tab. 6 zostały przedstawione wymagania podstawowe oraz dodatkowe, jakie muszą spełnić kable i przewody zakwalifikowane do odpowiedniej klasy reakcji na ogień.

Nowe rozporządzenie CPR [1] nie dotyczy kabli i przewodów z podtrzymaniem funkcji (FE180/PH90/E90), ponieważ norma PN-EN 50575 [2], zharmonizowana z tym rozporządzeniem, wyłącza je ze swojego zakresu.

• Do klasyfikowania kabli bezpieczeństwa pożarowego powstanie osobna norma.
• Norma PN-EN 50575 [2] ze swojego zakresu wyłącza kable i przewody stosowane w instalacjach bezpieczeństwa niezależnie od tego, czy pracują w obwodach, którym stawia się wymaganie odporności ogniowej, czy też nie.
• Norma nie obejmuje swym zakresem kabli i przewodów stosowanych w instalacjach bezpieczeństwa niezależnie od tego, czy mają odporność ogniową, czy nie. Dopóki nie zostaną one objęte klasyfikacją, obowiązują w stosunku do nich dotychczasowe regulacje krajowe, czyli są dopuszczane do stosowania na podstawie aktualnych Aprobat Technicznych i Świadectw Dopuszczenia wydanych przez CNBOP-PIB.
• Rozporządzenie wprowadza obowiązek wystawiania od 1 lipca 2017 roku Deklaracji Właściwości Użytkowych przez producenta na podstawie klasyfikacji przeprowadzanej przez Laboratorium Notyfikowane lub Notyfikowaną Jednostkę Certyfikującą.

Powstają nowe etykiety produktowe. Wymagania w zakresie klas odporności pożarowej budynków zgodne z normą N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektryczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień, przedstawiają tab. 7. oraz tab. 8.

• Dla kabli i przewodów o klasie reakcji na ogień A_ca, B1_ca, B2_ca, C_ca producent zobowiązany jest do uzyskania certyfikatu stałości właściwości użytkowych.
• O możliwości zastosowania kabla lub przewodu będzie decydowała data produkcji. Kable i przewody wyprodukowane po 1 lipca 2017 roku będą musiały być zgodne z normą PN-EN 50575 [2].
• Warto podkreślić, że z zakresu normy są wyłączone kable i przewody stosowane w instalacjach bezpieczeństwa (niezależnie od tego, czy mają odporność ogniową, czy nie).
• Ponadto zgodnie z § 258 rozporządzenia [10] stosowanie wyrobów łatwo zapalnych w określonych miejscach jest zabronione.

Na rys. 1. została przedstawiona ścieżka oceny zgodności dla kabli i przewodów stosowanych w instalacjach bezpieczeństwa.

Literatura

1. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej nr 305/2011 z 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające Dyrektywę Rady 89/106/EWG.
2. PN-EN 50575-2015 Kable i przewody elektroenergetyczne, sterownicze i telekomunikacyjne. Kable i przewody do zastosowań ogólnych w obiektach budowlanych o określonej klasie odporności pożarowej.
3. N SEP-E-007:2017-09 Instalacje elektryczne i teletechniczne w budynkach. Dobór kabli i innych przewodów ze względu na ich reakcję na ogień.
4. PN-EN 13501-6:2014 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków – Część 6: Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień kabli elektrycznych.
5. PN-EN 60754-2:2014-11 Badanie gazów wydzielających się podczas spalania materiałów pobranych z kabli i przewodów. Część 2. Oznaczanie kwasowości (przez podanie pH) i konduktywności.
6. PN-EN 13501-1+A1:2010 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1. Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień.
7. PN-EN 61034 Pomiar wielkości dymów wydzielanych przez palące się przewody lub kable w określonych warunkach.
8. PN-EN 50399: 2011 Wspólne metody badania palności przewodów i kabli. Pomiar wydzielania ciepła i wytwarzania dymu przez kable podczas sprawdzania rozprzestrzeniania się płomienia. Aparatura probiercza, procedury, wyniki.
9. PN-EN 60332-1-2:2010 Badania palności kabli i przewodów elektrycznych oraz światłowodowych. Część 1-2: Sprawdzanie odporności pojedynczego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe rozprzestrzenianie się płomienia. Metoda badania płomieniem mieszankowym 1 kW.
10. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku, w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz. U. z 2015 roku poz. 1422].

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!