Rozwiązania techniczne przejść instalacyjnych z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe

Przejścia instalacyjne stanowią zamknięcia otworów przejść instalacji kablowych oraz rur przez ściany i stropy stanowiące elementy oddzieleń przeciwpożarowych. Przejściom instalacyjnym stawia się następujące wymagania:

• szczelne zamknięcie otworu przejść instalacji w ścianach i stropach,
• niedopuszczenie do przeniesienia się ognia i dymu w przypadku pożaru przez czas określony klasą odporności ogniowej (powstanie szczelin, pojawienie się płomienia, zapalenie się elementów przejść),
• zapobieganie podwyższeniu się temperatury na powierzchni przejścia instalacyjnego, jak również na jego elementach, uniemożliwiającej zapalenie się elementów palnych instalacji oraz sąsiadujących z nimi składowanych materiałów palnych,
• zachowanie wytrzymałości mechanicznej w przypadku pożaru oraz w normalnych warunkach eksploatacyjnych,
• możliwość późniejszego, łatwego, przy użyciu prostych narzędzi, wykonania dodatkowych instalacji w istniejących przejściach instalacyjnych z zachowaniem ich klasy odporności ogniowej.

Badania przejść instalacyjnych

Przejścia instalacyjne klasyfikuje się według normy EN 13501-2:2007 Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 2: Klasyfikacja na podstawie badań odporności ogniowej z wyłączeniem instalacji wentylacyjnej. Podstawowymi kryteriami służącymi do oceny odporności ogniowej przejść instalacyjnych podczas badań ogniowych są szczelność ogniowa „E” oraz izolacyjność ogniowa „I”. Stan graniczny szczelności ogniowej „E” zostaje osiągnięty po:

• powstaniu szczeliny pozwalającej na wsunięcie do pieca szczelinomierza,
• pojawieniu się po nienagrzewanej stronie płomieni dłużej niż 10 s,
• zapaleniu się lub zwęgleniu przyłożonego próbnika z waty bawełnianej.

Stan graniczny izolacyjności ogniowej „I” zostaje osiągnięty, jeżeli przyrost temperatury powierzchni nienagrzewanej wskazany przez jakikolwiek termoelement zamocowany bezpośrednio na powierzchni nienagrzewanej oraz na elementach przejścia instalacyjnego przekroczy 180°C w odniesieniu do temperatury początkowej.

Zgodnie z normą EN 13501-2:2007 klasy odporności ogniowej przejść instalacyjnych przedstawiono w tabeli 1. Ponadto dla badanych przejść instalacyjnych rur palnych i niepalnych norma ta przewiduje dodatkową klasyfikację, w zależności od zamknięcia końca rury podczas badania ogniowego (tab. 2.).

Określenie klasy odporności ogniowej przejść instalacyjnych przez osiągnięcie wymienionych stanów granicznych, a dla rur ich zamknięcie podczas badania ogniowego, jest jednym z elementów ich klasyfikacji. Parametry techniczne systemów przejść instalacyjnych wynikające z wykonania przejścia instalacyjnego do badania ogniowego, jak również właściwości użytych materiałów, które ujęte są w protokołach z badań ogniowych oraz w dodatkowych badaniach właściwości zastosowanych materiałów, stanowią całokształt ich klasyfikacji oraz podstawę do wydania Aprobaty Technicznej i Certyfikatu Zgodności ITB.

Wymagania techniczne decydujące o skuteczności zabezpieczenia przeciwpożarowego przejść instalacyjnych

Przy wykonaniu przejść instalacyjnych należy uwzględnić następujące wymagania techniczne:

• rodzaj elementu budowlanego, w którym znajduje się przejście instalacyjne (lekka ściana działowa, element betonowy lub murowany itd.) oraz jego minimalną grubość. Warunki określone dla zabudowy przejść instalacyjnych w lekkich ścianach działowych mogą być stosowane dla elementów budowlanych z betonu lub murowanych o grubości równej lub większej niż lekka ściana działowa, odwrotne przenoszenie wyników jest niedopuszczalne,
• zachowanie maksymalnych wymiarów przejść instalacyjnych, szerokości i wysokości w ścianach oraz szerokości w stropach (długości przejść instalacyjnych w stropach nie ogranicza się), wykonanie przejść o wymiarach większych niż poddano badaniu wymaga dodatkowej opinii jednostki badawczej,
• zachowanie minimalnej odległości pomiędzy sąsiadującymi ze sobą otworami przejść instalacyjnych, która powinna wynosić minimum 200 mm, o ile nie stosowano innej odległości podczas badań przejść instalacyjnych,
• rodzaj instalacji przeprowadzanych przez dane przejście (kable, rury palne, niepalne), z uwagi na fakt, że kable oraz ich konstrukcje nośne badane są zgodnie z normą, przez przejście mogą przechodzić wszystkie rodzaje i średnice kabli oraz korytek i drabinek kablowych, ograniczenie dotyczy jedynie średnicy wiązki kabli telekomunikacyjnych, tj. maksymalnie 100 mm; w przypadku rur dopuszczalne jest prowadzenie tylko takich, które poddano badaniom (rodzaj materiału, z którego wykonano rurę, jej średnica, grubość ścianek, jak również zastosowana izolacja lub inne zabezpieczenie rury),
• dopuszczalne obłożenie przejścia instalacyjnego nie powinno przekraczać 60% jego powierzchni,
• zachowanie minimalnych prześwitów roboczych pomiędzy poszczególnymi elementami przejścia instalacyjnego jak również pomiędzy elementami przejścia oraz ościeżami otworu przejścia,
• materiały stosowane do wykonania przejść instalacyjnych muszą posiadać te same cechy i właściwości co materiały użyte do badań z zachowaniem technologii wykonania przejścia oraz jego parametrów, 
• odległości konstrukcji wsporczych tras kablowych i rur powinny odpowiadać odległościom zastosowanym podczas badań ogniowych,
• prowadzenie dodatkowej instalacji przez wykonane wcześniej przejście powinno być wykonane z zachowaniem ustalonych warunków, wynikających z Aprobaty Technicznej,
• przy większych rozmiarach przejść instalacyjnych przechodzących przez lekkie ściany działowe należy zwrócić uwagę na elementy konstrukcji nośnej ściany,
• oznakowanie przejścia instalacyjnego,
• przejście instalacyjne w stropie powinno zostać zabezpieczone przed przypadkowym nadepnięciem przez osoby, a w przypadku elementów, które bez problemu można wyciągnąć z otworu przepustu, zabezpieczenie przed przypadkowym wyciągnięciem lub kradzieżą np. poduszek lub bloczków ogniochronnych,
• przejścia instalacyjne muszą być wykonane przez profesjonalne firmy, których pracownicy posiadają odpowiednie przeszkolenie.

Należy w tym miejscu zwrócić uwagę na fakt, że sposób zabezpieczenia przejść instalacyjnych powinien w pełnym zakresie uwzględniać obowiązujące dla wybranego systemu wymagania techniczne określone w Aprobacie Technicznej. Wszelkie istotne zmiany oraz odstępstwa, zwłaszcza w przypadkach nietypowych, powinny uzyskać pozytywną opinię uprawnionej jednostki badawczej. Zdaniem autora, takiej opinii nie powinni sporządzać rzeczoznawcy ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych lub biura projektowe, co spotyka się w praktyce.

Doświadczenia wykazują, że w wielu przypadkach bardzo trudno, a czasem wręcz niemożliwe jest zabezpieczenie przejść instalacyjnych zgodnie z warunkami technicznymi podanymi w Aprobacie Technicznej. Wynika to z faktu, że zamknięcia otworów przejść instalacyjnych są wykonywane dopiero w końcowej fazie budowy na zabudowanych już instalacjach. Dodatkowym niekorzystnym czynnikiem jest w tych sytuacjach brak współpracy firm instalacyjnych z firmami wykonującymi zabezpieczenia przeciwpożarowe i to od procesu projektowania do wykonawstwa. W wielu przypadkach jakiekolwiek zmiany instalacji w celu zamknięcia otworów ich przejść są bardzo kosztowne lub wręcz niemożliwe. Najczęściej spotykanymi problemami wykonawczymi są:

• większe otwory przejść niż dopuszczalne;
• duże obłożenie przejścia kablami i rurami, powyżej 60% jego powierzchni;
• brak wymaganych odległości pomiędzy poszczególnymi elementami;
• brak dostępu, możliwość wykonania przejścia instalacyjnego tylko z jednej jego strony;
• inne typy oraz większe średnice rur lub grubości ścianek, jak również ich izolacji;
• przejścia kabli, rur wraz z instalacjami wentylacyjnymi w jednym otworze.

Podstawowych systemów zabezpieczających przejścia instalacyjne

Przejście instalacyjne z płyt wełny mineralnej oraz ogniochronnych farb i mas szpachlowych

Jest to jedno z najczęściej znajdujących zastosowanie zabezpieczeń przejścia instalacyjnego płytami z wełny mineralnej (gęstości powyżej 150 kg/m3, temperaturze topnienia włókien >1000°C i grubości w zależności od zastosowanego rozwiązania) oraz ogniochronnych farb i mas szpachlowych. Zabudowane w płaszczyźnie przejścia płyty wełny mineralnej oraz kable wraz z ich konstrukcjami nośnymi na określonej długości, po obu stronach przejścia, powleczone są farbami ogniochronnymi. Wszystkie szczeliny uszczelnione są luźną wełną mineralną (temperatura topnienia włókien >1000°C) oraz masami szpachlowymi. Jako farby i masy szpachlowe znajdują zastosowanie środki pęczniejące bądź środki o działaniu endotermicznym.

Zaletą systemu jest jego lekka i łatwa do wykonania, przy użyciu prostych narzędzi, konstrukcja oraz łatwa późniejsza dodatkowa instalacja kabli lub rur. Jako wady można wymienić małą wytrzymałość mechaniczną (przy przejściach przez stropy wymagane jest dodatkowe zabezpieczenie przejścia przed przypadkowym nadepnięciem), czasochłonność wykonania oraz dokładność wykonania przejścia z zastosowaniem środków o działaniu endotermicznym.

Przejście instalacyjne zabezpieczone zaprawą ogniochronną

Zabezpieczenie wykonane jest ze specjalnej zaprawy na bazie perlitów oraz mineralnych środków wiążących. Podczas wykonania zabezpieczenia ważne jest dokładne wymieszanie zaprawy z wymaganą ilością wody, jednorodne nałożenie jej w otworze przejścia oraz szczelne wypełnienie zaprawą przestrzeni pomiędzy kablami prowadzonymi w wiązkach kablowych. Zaletami tego systemu są duża wytrzymałość mechaniczna oraz stosunkowo łatwe jego wykonanie. Dodatkowy montaż szalunku (szczególnie przy przejściach przez stropy) oraz trudności w późniejszej dodatkowej instalacji kabli lub rur (wskazane jest w tym przypadku zaprojektowanie ich już podczas wykonania przejścia z możliwością wykorzystania elementów z płyt przeciwpożarowych, tzn. klinów lub innych rozwiązań dodatkowej późniejszej instalacji) należy zaliczyć do jego wad.

Przejście instalacyjne zabezpieczone poduszkami ogniochronnymi

Poduszki ogniochronne w zależności od producenta wykonane są z materiału z włókna szklanego, wypełnione luźnymi paskami z wełny mineralnej pokrytymi farbami pęczniejącymi lub specjalnym granulatem pęczniejącym. Znajdują one zastosowanie do wykonania stałych przejść instalacyjnych bądź czasowych, tzn. na czas budowy z możliwością zmiany konfiguracji instalacji kablowych. Do zalet tego systemu należy zaliczyć łatwy montaż i demontaż, możliwość wielokrotnego użycia oraz stosunkowo łatwą późniejszą instalację dodatkowych kabli. System ten nie zapewnia 100 % uszczelnienia przed przejściem zimnych gazów i dymu. Poduszki muszą być specjalnie chronione przed wyciągnięciem ich przez osoby niepowołane (czy kradzieżą) oraz zabezpieczone przed wypadnięciem przy przejściach przez stropy stalowymi siatkami.

Przejścia instalacyjne zabezpieczone modułowymi dławikami kablowymi

Zabezpieczenia wykonane są ze specjalnych ram metalowych lub specjalnych elementów okrągłych wypełnionych dopasowanymi do średnicy kabli kształtkami, zwanymi modułami. Moduły kablowe wykonane są ze specjalnej mieszanki gumowej odpornej na starzenie. Moduły w ramach uszczelnione są specjalnymi elementami dociskowymi oraz śrubami ściskającymi. Do zalet tego systemu należy zaliczyć możliwość późniejszego ponownego wykorzystania modułów, spełnienie dodatkowych wymogów gazo- i wodoszczelności, wytrzymałość na duże ciśnienia oraz odporność na chemikalia. Skomplikowana konstrukcja oraz duży nakład pracy podczas ich wykonania, a także konieczność bardzo dokładnego planowania przejścia instalacyjnego wpływają na jego wysoki koszt w porównaniu z innymi systemami.

Przejścia instalacyjne zabezpieczone specjalnymi bloczkami ogniochronnymi

Zabezpieczenia wykonane są w postaci cegieł lub specjalnych okrągłych kształtek materiału pęczniejącego pod wpływem temperatury. Wszystkie szczeliny oraz przestrzenie pomiędzy kablami, kablami i trasami kablowymi muszą zostać dodatkowo uszczelnione specjalnymi masami ogniochronnymi. Zaletami systemu są proste i łatwe wykonanie oraz zastosowanie w pomieszczeniach, gdzie wymagana jest czystość, np. w pomieszczeniach komputerowych. Jako wady należy wymienić uszczelnienie przejść o niewielkich rozmiarach, wysoki koszt w porównaniu z innymi systemami oraz trudności przy dodatkowej instalacji kabli, które podczas wyciągania bloczków często ulegają mechanicznemu zniszczeniu.

Przejścia instalacyjne zabezpieczone pęczniejącymi masami uszczelniającymi

Uszczelnienie przejść instalacyjnych za pomocą specjalnych mas, które w przypadku pożaru pęcznieją uszczelniając otwór przejścia. Najczęściej masy uszczelniające stosowane są do zabezpieczenia małych otworów przejść instalacyjnych, takich jak np. do zabezpieczenia przejścia kabli lub rur przez okrągłe otwory w betonowych ścianach lub stropach. Przestrzeń pomiędzy kablami musi zostać wypełniona masą pęczniejącą na całej długości przejścia. Są one proste, łatwe i szybkie w wykonaniu, umożliwiają też wykonanie przejścia o nieregularnych kształtach. Możliwa jest redukcja kosztów wykonania przejścia przez dodatkowe wypełnienie go wełną mineralną. System ten nadaje się tylko do uszczelnienia przejść instalacyjnych o niewielkich rozmiarach.

Przejście instalacyjne – skrzynka kablowa

Tego rodzaju przejście wykonane jest z metalowej obudowy w kształcie prostokąta, wewnątrz której znajdują się płytki z materiału pęczniejącego. Uszczelnienie przejścia kabli w celu zapobiegnięcia rozprzestrzenianiu się zimnych gazów i dymu wykonane jest za pomocą plastikowej płytki oraz kleju. Z uwagi na niewielkie rozmiary skrzynek kablowych istnieje możliwość ułożenia kilku skrzynek obok lub nad sobą, umożliwiając wykonanie przejść o większych rozmiarach. Jako zalety należy tu wymienić łatwy i szybki montaż, stosunkowo łatwą dodatkową instalację kabli oraz możliwość zainstalowania kilku skrzynek przy większej liczbie kabli. Jako wady wymienia się trudności w uzyskaniu szczelności dymowej, szczególnie przy większej liczbie kabli oraz możliwość uszkodzenia materiału pęczniejącego przy przeciąganiu kabli przez otwór przejścia.

Przejście instalacyjne zabezpieczone pęczniejącymi piankami

Uszczelnienie przejść instalacyjnych za pomocą jedno- lub dwukomponentowych pęczniejących pianek na bazie poliuretanu. Przy dwukomponentowych piankach specjalnie skonstruowane pistolety powodują mieszanie się komponentów przy wypływie ich z tub. Twardnięcie pianki następuje w otworze przejścia. System ten posiada ogromną zaletę, jaką jest szybki montaż w ścianach. Do wad należy zaliczyć wysoki koszt, ograniczenie w postaci zabezpieczenia tylko małych otworów przejść instalacyjnych, trudności w wykonaniu przejścia w stropie oraz wymóg bardzo dobrego wykonania jak również praktyki przy jego wykonaniu z uwagi na tworzenie się pęcherzy wewnątrz pianki podczas jej utwardzania w otworze przejścia instalacyjnego.

Przejście instalacyjne zabezpieczone tasą z piaskiem

Zabezpieczenie kabli tasą z piaskiem polega na wykonaniu specjalnej betonowej konstrukcji, przez którą przechodzą kable zasypane piaskiem. Ma ono zastosowanie przy przejściu kabli: w starych obiektach, w miejscach trudno dostępnych i przy braku innych możliwości wykonania przepustu instalacyjnego.

Przejścia instalacyjne kombinowane

Kombinowane zabezpieczenia przejść instalacyjnych wykonane są na bazie przejść z wełny mineralnej z zastosowaniem farb i mas szpachlowych pęczniejących lub endotermicznych, przejść z zaprawy ogniochronnej oraz bloczków ogniochronnych. Zabezpieczenia te pozwalają na jednoczesne przejście w jednym otworze kabli wraz z ich konstrukcjami nośnymi, rur palnych zabezpieczonych kasetami ogniochronnymi oraz rur niepalnych (stalowych, żeliwnych i miedzianych) zabezpieczonych różnymi typami izolacji. Przy wykonawstwie zabezpieczeń przejść kombinowanych należy zwrócić szczególną uwagę na zachowanie odległości pomiędzy przechodzącymi elementami, tj. pomiędzy kasetami zamocowanymi na rurach palnych, kasetami a kablami i rurami niepalnymi, jak również pomiędzy izolacją rur niepalnych oraz izolacją a kablami i kasetami ogniochronnymi. Nowością przejść instalacyjnych kombinowanych jest ułatwienie wykonania często spotykanych w praktyce przejść instalacji przez ściany i stropy, w których w jednym otworze prowadzone są kable wraz z palnymi i niepalnymi rurami.

Przejścia kombinowane nie pozwalają na jednoczesne przejście w jednym otworze kabli i rur wraz z instalacjami wentylacyjnymi. Rury palne zabezpiecza się tzw. kasetami ogniochronnymi, składającymi się z metalowej obudowy, wewnątrz której znajduje się pęczniejący pod wpływem temperatury specjalny materiał. Wielkości kaset dostosowane są do wymaganej średnicy rury, a ich montaż następuje na rurach ze wnętrznie bądź wewnętrznie, w zależności od rozwiązania. Zasada działania kaset ogniochronnych polega na spaleniu się fragmentu rury palnej i jednoczesnym zamknięciu powstałego otworu po upalonej rurze pianką wytworzoną z materiału pęczniejącego.

W przypadku przejścia rur przez ściany wymagany jest montaż dwóch kaset po jednej z każdej strony, natomiast przy przejściu przez strop jednej kasety od dołu. W celu zapobieżenia przenoszenia się hałasu z transportowanych w rurach mediów na elementy budowlane stosuje się wypełnienie przestrzeni pomiędzy powierzchnią rury a płaszczyzną przepustu w postaci niepalnego dźwiękochłonnego materiału izolującego. Za pomocą wymienionych kaset ogniochronnych zabezpieczane są również tzw. rury warstwowe (tworzywo sztuczne-aluminium-tworzywo sztuczne).

Przejścia instalacyjne rur niepalnych

Zabezpieczenie rur niepalnych (stalowych, żeliwnych i miedzianych) polega przede wszystkim na zapobieżeniu przewodzeniu ciepła przez materiał rury oraz uszczelnieniu przejścia rury, uniemożliwiając przejście zimnych gazów i dymu. Przejścia rur niepalnych zabezpieczane są głównie izolacją z wełny mineralnej, przy czym należy tu zwrócić uwagę na parametry materiału izolacyjnego, tj. gęstości, temperatury topnienia włókien, długości oraz grubości izolacji.

Istnieje szereg rozwiązań zabezpieczeń przejść rur niepalnych jak przejścia rur niepalnych przenoszących przez przejście instalacyjne drgania mechaniczne, przejścia rur niepalnych z palną izolacją. Zabezpieczenie rur niepalnychw palnej izolacji (syntetyczny kauczuk) wykonuje się za pomocą opasek pęczniejących. Istnieje możliwość zabezpieczenia rur kasetami ogniochronnymi.

Przejścia instalacyjne szynoprzewodów

Uszczelnienie przejść szynoprzewodów przez ściany i stropy jest zależne od typu szynoprzewodów, przy czym wymagane jest potwierdzenie badaniami ogniowymi przejścia dla każdego typu szynoprzewodów. W związku z tym zalecane jest zastanowienie się już w fazie projektowania nad wyborem i zastosowaniem odpowiedniego typu szynoprzewodu, który będzie przechodził przez elementy oddzieleń przeciwpożarowych i uzgodnienie projektu z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych. Odwrócenie tego procesu przynosi najczęściej wiele kłopotów podczas końcowego odbioru obiektów.

Podsumowanie

Jak wynika z przytoczonych rozwiązań, przejścia instalacyjne stanowią ważny element zamknięć otworów w elementach oddzieleń przeciwpożarowych. Brak lub nieprawidłowe wykonanie zamknięcia otworów instalacyjnych nawet w najlepszych rozwiązaniach elementów oddzieleń przeciwpożarowych może w przypadku pożaru doprowadzić do istotnego ograniczenia ich funkcji i w efekcie przyczynić się do rozprzestrzeniania pożaru pomiędzy strefami. Wybór jednego z omówionych przejść instalacyjnych zależy od miejsca oraz warunków jego zabudowy. W praktyce dochodzi tu jeszcze czynnik finansowy, który bardzo często stawiany jest na pierwszym miejscu, co nie powinno mieć miejsca zwłaszcza tam, gdzie od sposobu zabezpieczenia przejścia instalacyjnego może zależeć ludzkie życie.

Dla przejść instalacyjnych, zgodnie z obowiązującymi na dzień dzisiejszy przepisami, wymagana jest w Polsce Aprobata Techniczna oraz Certyfikat Zgodności ITB. Wykonawstwo przepustów instalacyjnych należy powierzać fachowym, przeszkolonym firmom, zdaniem autora nie mogą ich wykonywać przypadkowe firmy czy osoby. W trudnych przypadkach, w których nie można wszystkiego odnieść do wymogów podanych w Aprobatach Technicznych, należy zwrócić się do instytutów badawczych, jak również firm i producentów systemów, które dysponują szeroką wiedzą fachową w celu dobrania optymalnego rozwiązania.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!