Trasy kablowe w obiektach budowlanych – wymagania

Znacznie zwiększyły się wymagania techniczno-użytkowe, którym powinny sprostać instalacje i urządzenia elektryczne w obiektach budowlanych. Wzrosła również potrzeba wyposażania budynków mieszkalnych, biurowych i produkcyjnych w różnego rodzaju systemy poprawiające ich funkcjonalność, komfort i bezpieczeństwo. Spełnienie tych podstawowych wymagań dotyczących projektowania i budowy instalacji elektrycznych wiąże się z właściwym doborem samych przewodów i kabli elektroenergetycznych oraz prawidłowym prowadzeniem ich tras w obrębie budynku i poza nim.

Prowadzenie instalacji

Do wykonywania ścian konstrukcyjnych i działowych w budynkach zwykle stosuje się materiały niepalne. Jednak ściany mogą być wykonane także z surowców palnych. W związku z tym instalacje elektryczne w budynkach mogą być prowadzone w podłożach i na podłożach niepalnych lub palnych. 

Aby wykluczyć możliwość pożaru, którego źródłem mogą być instalacje elektryczne w styczności z materiałami palnymi oraz w podłożu i na podłożu palnym, należy prowadzić instalacje elektryczne wewnątrz ścian i przegród budowlanych, w przestrzeni pomiędzy płytami okładzinowymi, a także w przestrzeni pomiędzy stropem a sufitem podwieszanym (sprzęt i osprzęt instalacyjny w wykonaniu podtynkowym) [2, 5].

Wewnątrz ścian, sufitów i podłóg wykonywanych z płyt palnych, gdzie w środku występuje wypełnienie izolacyjne (często również palne), występują znacznie gorsze warunki odprowadzania ciepła niż na zewnątrz ścian. Wnętrze ściany wypełnione jest przeważnie w całości lub w części materiałem izolacyjnym. Po zabudowaniu ściany nie jest możliwe dokonywanie oględzin fragmentów instalacji prowadzonej w ścianie. Z tego powodu przy wyborze tego sposobu prowadzenia instalacji należy zachować szczególną ostrożność, aby tak wykonana instalacja elektryczna przy wystąpieniu jakichkolwiek uszkodzeń nie stała się przyczyną pożaru. Montaż instalacji nie powinien naruszać w zasadniczy sposób struktury ściany, a instalacja powinna być wymienialna.

Proponuje się zatem następujące sposoby układania przewodów instalacyjnych [3, 5]:

• w rurach instalacyjnych z tworzyw sztucznych niepodtrzymujących i nierozprzestrzeniających płomienia,
• w rurach instalacyjnych metalowych (zastosowanie w pomieszczeniach, w których zagrożenie pożarowe może mieć szczególnie groźne skutki, np. pomieszczenia o trudnych warunkach ewakuacji),
• w korytkach i na drabinkach instalacyjnych metalowych (przewodowych lub/i kablowych) w przestrzeni pomiędzy stropem a sufitem podwieszanym (stosowanych w pomieszczeniach użyteczności publicznej i technicznych),
• w kanałach instalacyjnych metalowych i z tworzyw sztucznych niepodtrzymujących i nierozprzestrzeniających płomienia (zastosowanie w pomieszczeniach o charakterze biurowym, handlowym itp.),
• instalacje wykonane przewodami szynowymi stosuje się do zasilania odbiorników elektrycznych, jeśli przewidywane są częste zmiany ich układu. Przewody szynowe wykonuje się w postaci łączonych ze sobą gotowych elementów. Od przewodów takich można prowadzić odgałęzienia za pomocą skrzynek przyłączeniowych i bezpiecznikowych zainstalowanych bezpośrednio na przewodach. Przewody szynowe są wykorzystywane również w obiektach przemysłowych do zasilania i jednoczesnego mocowania opraw oświetleniowych,
• układanie przewodów w tynku – stosuje się przede wszystkim w budownictwie mieszkaniowym i ogólnym (szkoły, szpitale, teatry, pomieszczenia biurowe itp.). Instalacje wtynkowe stosuje się również w obiektach nieprodukcyjnych. Wymiana takiej instalacji wiąże się najczęściej z wymianą tynku,
• przewodami wielożyłowymi ułożonymi na ścianie, mocowanymi do podłoża za pomocą uchwytów (zastosowanie niezalecane; można stosować w uzasadnionych technicznie przypadkach i pod warunkiem wykonania instalacji przewodami wielożyłowymi typu YDY, YDYp lub YLY o napięciu znamionowym izolacji 750 V). Wówczas stosuje się sprzęt i osprzęt instalacyjny w wykonaniu natynkowym, który jest obudowany z każdej strony.

Do układania przewodów w rurach instalacyjnych należy stosować rury np. z PVC lub metalowe. Rury powinny być zamocowane do podłoża za pomocą uchwytów, z tym że do rur metalowych należy stosować uchwyty metalowe. Najczęściej stosuje się gniazda wtyczkowe i łączniki w wykonaniu podtynkowym, przystosowane do mocowania za pomocą wkrętów w puszkach instalacyjnych podtynkowych. Odgałęzienia przewodów należy wykonywać w puszkach instalacyjnych odgałęźnych podtynkowych. Należy stosować puszki z PVC lub z innych tworzyw niepodtrzymujących i nierozprzestrzeniających płomienia [3, 5].

Trasy kablowe

Trasy kablowe w różnego typu obiektach budowlanych mogą być budowane z różnego rodzaju koryt i drabinek kablowych. Możemy wyróżnić:

• korytka pełne lub perforowane wykonywane z blach stalowych,
• korytka siatkowe wykonane z prętów stalowych
• oraz drabinki kablowe wykonane z połączenia płaskowników i prętów stalowych.

Na rynku dostępne są korytka bardzo wąskie, przeznaczone nawet dla pojedynczych kabli lub przewodów, a nawet o szerokości do 600 mm. Długość korytek jest zunifikowana i standardowe elementy mają najczęściej długość 2000, 3000 oraz 6000 lub 8000 mm.

Występują korytka pełne i perforowane wykonane z blach grubości od 0,7 do 2 mm.

Poszczególne typy różnią się dodatkowo wysokością ścianek bocznych.

Elementy wsporcze tworzą konstrukcję nośną do poprowadzenia przewodów i kabli elektroenergetycznych, oświetleniowych, telekomunikacyjnych i sterowniczych

Przy projektowaniu trasy kablowej musimy brać pod uwagę istniejące przeszkody, planowane obciążenia wynikające z masy instalowanych kabli i przewodów. Dodatkowo należy przewidzieć ich objętości oraz pozostawić rezerwę umożliwiającą poprowadzenie dodatkowych kabli i przewodów w przyszłości.

Trasa kablowa utworzona z korytek powinna tworzyć jednolitą i sztywną całość. Dlatego poszczególne odcinki łączy się za pomocą łączników i zatrzasków lub śrub.

W zależności od potrzeb mogą to być łączniki wzdłużne, kątowe lub inne.

Montaż odcinków prostych korytek kablowych nie jest zbyt problematyczny. Sprawy komplikują się w przypadku potrzeby ominięcia przeszkód usytuowanych w tej samej płaszczyźnie lub też konieczności zmiany wysokości zainstalowania korytek.

Takie przypadki występują we wnętrzach budynków mieszkalnych i obiektów przemysłowych, w których trasy instalacji elektrycznych przebiegają równoległe lub krzyżują się z innymi instalacjami, takimi jak kanały wentylacyjne, gazociągi, rurociągi wodno-kanalizacyjne, kable elektroenergetyczne oraz telekomunikacyjne, a także piorunochronne.

Dodatkowe przeszkody stanowią elementy konstrukcyjne budynku.

Wymagania prawne

Instalacja elektryczna najczęściej podzielona jest na wiele obwodów. Rozróżnia się obwody rozdzielcze, które zasilają różnego typu rozdzielnice, oraz obwody odbiorcze zasilające poszczególne odbiorniki.

Podstawowe wymagania stawiane instalacjom elektrycznym zostały określone w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. [1].

Struktura każdej instalacji zależy od potrzeb wynikających z przeznaczenia budynku.

Zgodnie z § 180 rozporządzenia [1] instalacja i urządzenia elektryczne, przy zachowaniu przepisów dotyczących dostarczania energii, ochrony przeciwpożarowej, ochrony środowiska oraz bezpieczeństwa i higieny pracy, a także wymagań Polskich Norm odnoszących się do tych instalacji i urządzeń, powinny zapewniać [1, 4]:

1. dostarczanie energii elektrycznej o odpowiednich parametrach technicznych do odbiorników, stosownie do potrzeb użytkowych,
2. ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi, powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami,
3. ochronę przed emisją drgań i hałasu powyżej dopuszczalnego poziomu oraz przed szkodliwym oddziaływaniem pola elektromagnetycznego.

Przewody i kable elektryczne należy prowadzić w sposób umożliwiający ich ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz wymianę bez potrzeby naruszania konstrukcji budynku (§ 187 ust. 1. rozporządzenia [1]).

Trasy przewodów elektrycznych powinny być prowadzone w liniach prostych, równoległych do krawędzi ścian i stropów (§ 183 ust. 1 pkt 8 rozporządzenia [1]).

Dodatkowo § 186 ust. 1 rozporządzenia [1] stwierdza, że prowadzenie instalacji i rozmieszczenie urządzeń elektrycznych w budynku powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie odległości i ich wzajemnego usytuowania oraz uwzględniać warunki określone w § 164 rozporządzenia [1].

W ustępie 4 § 164 rozporządzenia [1] określono, że poziome odcinki instalacji gazowych powinny być usytuowane w odległości co najmniej 0,1 m powyżej innych przewodów instalacyjnych, natomiast jeżeli gęstość gazu jest większa od gęstości powietrza – poniżej przewodów elektrycznych i urządzeń iskrzących.

Zgodnie z § 164 ust. 5 rozporządzenia [1] przewody instalacji gazowej krzyżujące się z innymi przewodami instalacyjnymi powinny być od nich oddalone co najmniej o 0,02 m.

Dodatkowo główne ciągi instalacji elektrycznej w budynku mieszkalnym wielorodzinnym, budynku zamieszkania zbiorowego i budynku użyteczności publicznej należy prowadzić poza mieszkaniami i pomieszczeniami przeznaczonymi na pobyt ludzi, w wydzielonych kanałach lub szybach instalacyjnych, zgodnie z Polską Normą dotyczącą wymagań w tym zakresie (§ 186 ust. 2 rozporządzenia [1]).

Wewnętrzne linie zasilające w budynku mieszkalnym wielorodzinnym, budynku zamieszkania zbiorowego i budynku użyteczności publicznej należy prowadzić poza mieszkaniami i pomieszczeniami przeznaczonymi na pobyt ludzi, w wydzielonych kanałach lub szybach instalacyjnych [1, 2].

Instalacje bezpieczeństwa – zespoły kablowe

W obecnym czasie duży nacisk kładzie się na bezpieczeństwo osób znajdujących się w budynkach użyteczności publicznej. Dlatego bardzo ważna jest niezawodność systemów bezpieczeństwa.

W kraju nie ma szczegółowych regulacji/norm, które regulują wymagania, jakie powinny spełniać „zespoły kablowe”, nie uregulowano sposobu przeprowadzania badań, ani uprawnionych do tego jednostek.

Powszechnie stosowaną w Europie (także w Polsce), jedyną normą szczegółowo regulującą tę kwestię jest niemiecka norma DIN 4102 część 12. Norma wymaga, aby odbiorniki elektryczne ratujące życie ludzkie w czasie pożaru (oświetlenie alarmowe, windy, pompy ppoż. do instalacji tryskaczowych, klapy wentylacyjne itp.) zapewniały nieprzerwaną dostawę energii elektrycznej przez czas nie krótszy niż 90 minut, co ma umożliwić bezpieczną ewakuację ludzi z płonącego obiektu budowlanego.

W branży budowlanej przyjęła się, zaczerpnięta z niemieckiej normy, skrócona nazwa tego typu systemów „E90”. Norma DIN 4102 część 12 powstała w instytutach niemieckich w wyniku wieloletnich doświadczeń i setek przeprowadzonych badań w zakresie podtrzymywania funkcji przewodzenia prądu przez instalacje elektryczne podczas pożaru [3, 4].

Podstawowym założeniem omawianej normy jest przebadanie przewodów i kabli wraz z zamocowaniami w celu sprawdzenia, czy tak skonstruowany system dostarczy prąd elektryczny do urządzeń ratujących życie w warunkach pożaru.

Ponieważ najważniejszym elementem działań ratowniczych jest ewakuacja ludzi z budynku objętego pożarem, stawia się określone wymagania dla konstrukcji budynku oraz instalowanych w nim urządzeń elektrycznych i instalacji zasilającej te urządzenia.

Wśród instalacji elektrycznych stanowiących wyposażenie budynku występują obwody zasilające urządzenia elektryczne, które muszą funkcjonować w czasie pożaru. Przewody tych instalacji narażone są na działanie wysokiej temperatury, przez co muszą one zapewnić ciągłość dostaw energii elektrycznej przez czas niezbędny dla funkcjonowania zasilanych urządzeń [3, 4].

Podstawowym założeniem normy DIN 4102:12 jest praktyczne sprawdzenie kabli wraz z systemem mocującym (korytka, drabinki, uchwyty), czy w określonym czasie i temperaturze będą doprowadzać energię elektryczną do odbiorników. Zatem musi zostać przeprowadzane badanie systemu tras kablowych wraz z kablami tak, aby mieć pewność, że odbiorniki elektryczne w czasie pożaru będą miały nieprzerwaną dostawę energii elektrycznej przez określony czas.

Należy jednak pamiętać o zmianach parametrów napięcia zasilającego spowodowanych wzrostem rezystancji żył przewodzących w wyniku wzrostu temperatury w czasie pożaru. W związku z tym należy dobrać kable i przewody zgodnie z normą N SEP-E-005 [5]. Podtrzymanie funkcjonowania instalacji elektrycznej jest rozumiane jako ciągłe dostarczanie energii elektrycznej o parametrach gwarantujących ich poprawne funkcjonowanie w czasie pożaru. Typowymi przykładami są obwody oświetlenia awaryjnego, dźwiękowych systemów ostrzegawczych (DSO), urządzeń wentylacyjnych w hotelach, szpitalach i obiektach użyteczności publicznej.

Jako środki służące do osiągnięcia utrzymania funkcjonalności instalacji kablowych należy przede wszystkim uznać zespoły kablowe ze zintegrowanym utrzymaniem funkcjonalności.

Zgodnie z treścią § 187 ust. 6 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury „Zespoły kablowe powinny być tak zaprojektowane i wykonane, aby w wymaganym czasie, o którym mowa w ust. 3 i 5, nie nastąpiła przerwa w dostawie energii elektrycznej lub przekazie sygnału, spowodowana oddziaływaniami elementów budynku lub wyposażenia”.

Proces inwestycyjny składa się z kilku, kilkunastu etapów, najważniejsze są dwa: projektowanie i wykonanie instalacji. Projektowanie i wykonywanie zespołów kablowych można rozpatrywać w dwóch wariantach [4]:

• pierwszym, kiedy projektujemy opierając się na wymaganiach zawartych w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury [1],
• drugim, kiedy do wymagań Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury [1] dodajemy wiedzę techniczną.

Zgodnie z tym zapisem powinno się uwzględnić szereg zasad prawidłowego wykonania takiej instalacji – wynikają one z wiedzy technicznej i doświadczeń zdobytych podczas badań – do najważniejszych należą:

• mocowanie za pomocą specjalnych systemów mocowań zapewniających podtrzymanie ich funkcji w czasie pożaru,
• wyeliminowanie możliwości załamania, zgięcia czy też innego uszkodzenia kabla, ponieważ w czasie pożaru ich izolacja staje się krucha i podatna na uszkodzenia powstałe podczas odkształceń,
• warunki budowlane, które muszą być spełnione, aby kable i przewody nie uległy wcześniejszemu, niż to jest założone, uszkodzeniu.

Wpływ na działanie całego systemu podtrzymania funkcji ma:

• sposób przeprowadzenia kabla/przewodu przez ściany i stropy – przejścia, przez które są prowadzone, powinny być uszczelnione odpowiednimi materiałami ognioodpornymi w sposób zapewniający klasę odporności ogniowej przepustu instalacyjnego, zgodną z klasą odporności ogniowej przenikanego elementu,
• przejścia kabli/przewodów przez poziome przegrody przeciwpożarowe i przez ściany szybu – przejście kabli przez wewnętrzne ściany pomieszczeń, przegrody i stropy należy wykonywać w rurachlub innych przepustach itp.,
• rodzaj podłoża, na którym kabel jest układany – z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego najwłaściwszym materiałem, na którym powinno układać się przewody, jest podłoże betonowe, ponieważ konstrukcja budynku jest różna, wówczas kable/przewody powinno się układać głównie na elementach konstrukcyjnych mających klasę odporności ogniowej równą co najmniej klasie podtrzymywania funkcji kabla/przewodu lub kabla/przewodu wraz z konstrukcją mocującą,
• osprzęt łączeniowy i rozdzielczy – powinien być zastosowany osprzęt posiadający stosowne dopuszczenia poświadczające jego klasę odporności ogniowej i powinien tak być dobrany, aby umożliwiał funkcjonowanie instalacji przez czas wymagany dla funkcjonowania kabla wraz z systemem mocowania,
• sposób mocowania do podłoża – pod pojęciem zamocowań należy rozumieć systemy nośne tras kablowych/przewodowych:
• z kablami/przewodami ułożonymi pojedynczo mocowanymi na szynach obejmami z długimi rynienkami, mocowanie pojedynczymi lekkimi obejmami,
• układanie kabla/przewodu w kanałach ochronnych na ścianach lub sufitach,
• trasy kablowe/przewodowe złożone z korytek kablowych,
• trasy złożone z drabinek kablowych,
• prowadzenie tras w sposób niezagrażający obniżeniu funkcji podczas pożaru, na przykład przez spadające elementy budowlane, dylatacje budynków itp.,
• przy pionowym prowadzeniu tras co 3,5 m należy wykonać zapasy kompensacyjne oraz zamocować kable do konstrukcji wsporczej zgodnie z zaleceniami producenta trasy,
• wszystkie pozostałe elementy systemu, takie jak puszki łączeniowe, przepusty w ścianach, powinny posiadać klasyfikację co najmniej równą klasyfikacji trasy kablowej,
• unikać uchwytów z ostrymi krawędziami mogącymi uszkodzić powłokę kabla,
• uchwyty dobierać co najmniej o jeden rząd wielkości większy niż wynika ze średnicy kabla, zapewniając swobodny jego przesuw,
• kable/przewody ognioodporne mocować i układać powyżej instalacji wodnych i tryskaczowych, izolacja kabli pod działaniem wysokiej temperatury nie jest szczelna,
• w przypadku tras pionowych klasyfikacja podtrzymania funkcji obowiązuje tylko wtedy, gdy ma miejsce skuteczne wsparcie (odstęp ≤ 3,5 m) przewodów.

Wszystkie systemy mocowań powinny posiadać poświadczoną odpowiednim dokumentem klasę odporności ogniowej co najmniej równą klasie podtrzymania funkcji mocowanego kabla. Otaczające go elementy konstrukcyjne i instalacje budynku powinny być prowadzone w odległości od elementów konstrukcyjnych budynku oraz odpowiednio zabezpieczone przed możliwością ich uszkodzenia w wyniku pożaru przez mocowania innych instalacji np. wentylacji, wodno-kanalizacyjnych itp. Ponadto norma DIN 4102 część 12 dopuszcza inne rozwiązania tzw. ponadstandardowe [4].

Każdy przebadany ponadstandardowy zespół kablowy musi być traktowany indywidualnie, tzn. że może być wykorzystany tylko i wyłącznie w taki sposób, w jaki był przebadany. Uwzględniając dokładnie konstrukcję ale także typ i zalecenia producenta kabla.

Podsumowanie

Dostępne rozwiązania umożliwiają prowadzenie tras kabli i przewodów praktycznie w każdych warunkach. Należy jednak pamiętać o kilku istotnych zasadach [3]:

• liczba skrzyżowań i zbliżeń kabli z innymi kablami i urządzeniami powinna być jak najmniejsza,
• liczba przejść przez stropy, ściany oraz inne przeszkody powinna być jak najmniejsza,
• należy chronić kable przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz szkodliwymi wpływami czynników zewnętrznych, a w szczególności: układanych na mostach, wiaduktach i przyczółkach,
• układanych na wysokości nieprzekraczającej 200 cm w miejscach dostępnych dla osób nienależących do obsługi urządzeń elektrycznych,
• układanych w ziemi, pod torami, drogami itp.,
• dostęp do kabli w trakcie ich eksploatacji nie powinien być utrudniony,
• należy unikać prowadzenia kabli przez pomieszczenia i strefy zagrożone wybuchem,
• trasa kabla w ziemi powinna być wyznaczona wzdłuż dróg, ulic lub przez trawniki w pasach do tego przeznaczonych (wzdłuż rzek i brzegów jezior trasa powinna być wyznaczona poza miejscami narażonymi na podmywanie przez wodę),
• linie zasilania rezerwowego powinny być prowadzone inną trasą niż linie zasilania podstawowego.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2015 r., nr 0, poz. 1422, z późn. zm.)
2. S. Niestępski, M. Parol, J. Pasternakiewicz, T. Wiśniewski, Instalacje elektryczne: budowa, projektowanie i eksploatacja, OWPW, Warszawa 2011.
3. J. Wiatr, M. Orzechowski, Podstawy zasilania budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i innych obiektów nieprzemysłowych w energię elektryczną, Poradnik projektanta elektryka, DWM, Warszawa 2012.
4. K. Kuczyński, Trasy kablowe i systemy mocowań funkcjonujące w czasie pożaru – wymagania podstawowe, elektro.info 7–8/2013.
5. N SEP-E-005 Dobór przewodów elektrycznych do zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru.
6. www.bezel.com.pl

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!