15Wstęp
Dobór zespołów kablowych mających przesyłać energię elektryczną i sygnał w czasie trwania pożaru w obiektach budowlanych rodzaju PM (przemysłowo – magazynowych) jest czynnością bardzo odpowiedzialną i wymagającą sporo wiedzy o fizyce oddziaływań przede wszystkim temperatury na elementy będące składowymi zespołu kablowego.

Dla przypomnienia składowymi zespołu kablowego są:
1. kable i przewody,
2. urządzenia nośne takie jak: drabinki, koryta, uchwyty mocujące różnego rodzaju,
3. urządzenia i materiały mocujące mające na celu trwałe i zgodne z zaleceniami producenta zamocowanie urządzeń nośnych do podłoża.

Samo podłoże nie jest elementem zespołu kablowego i w trakcie projektowania należy tylko brać pod uwagę jego właściwości.16Oddziaływanie cieplne
Najbardziej krytycznym czynnikiem pożaru działającym destrukcyjnie na elementy zespołu kablowego jest oddziaływanie cieplne pożaru czyli wzrost temperatury.
Poniżej podane są wykresy wzrostu temperatury w piecach badawczych oraz przyjęty powszechnie rozwój temperatury pożaru z fazą rozwoju temperatury bez pełnego dostępu powietrza.

Są to dwie najważniejsze krzywe rozwoju temperatury czyli krzywa normowa zgodnie z którą dokonywana jest klasyfikacja wyrobów budowlanych (również są to kable i przewody) oraz krzywa rozwoju temperatury pożaru bez dostępu powietrza w I fazie, na podstawie której dokonywany jest między innymi dobór urządzeń przeciwpożarowych w obiekcie.

Oddziaływanie cieplne na przewody i kable
Odziaływanie cieplne powoduje przede wszystkim zniszczenie powłoki i izolacji żył roboczych kabli i przewodów. Kable światłowodowe tracą zdolność przesyłania sygnału z powodu zmętnienia modów światłowodowych i oczywiście ulegają później zniszczeniu.

W wyniku nagrzewnia się miedzianych żył roboczych występują zjawiska bardzo niekorzystne dla przesyłania enenrgii elektrycznej i sygnału a mianowicie:
1. Występuje destrukcja struktury miedzi – temperatura topnienia wynosi 1084,62°C, miedź traci wytrzymałość mechaniczną w okolicy 700°C,
2. miedź jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i w wyniku podgrzewania nawet prawie punktowego następuje jej przegrzewanie i utrata właściwości fizycznych na znacznych długościach kabli od punktu nagrzewania. Przewody i kable ich powłoki i izolacja żył roboczych są nagrzewane od środka,
3. pod wpływem nagrzewania następuje znaczne wydłużenie liniowe żył roboczych, współczynnik rozszerzalności cieplnej miedzi wynosi:17agdzie:
l – dowolny wymiar liniowy,
Δl – zmiana tego wymiaru na skutek temperatury,
ΔT – zmiana temperatury ciepła
Dla miedzi ΔT wynosi 18°C , natomiast α = 16,5 [10-6/K].

Jest to wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej. Żyły robocze kabli i przewodów na skutek podgrzewania mają tendencję do „meandrowania” czyli przesuwania się po podłożu.

Na skutek wzrostu temperatury następuje znaczny wzrost rezystancji żył roboczych. Zależność rezystancji od temperatury jest dla miedzi w szerokim zakresie temperatur liniowa i prawdziwy jest tutaj wzór:
18agdzie:
RT – rezystancja w danej temperaturze w [Ω],
R0 – rezystancja w temperaturze odniesienia w[Ω],
α – temperaturowy współczynnik rezystancji dla miedzi α = 3,9 x 10-3 [K-1],
ΔT1 – zmiana temperatury w [K].

Odziaływanie cieplne na urządzenia nośne
Odziaływanie cieplne ma wpływ przede wszystkim a masywne urządzenia nośne takie jak koryta kablowe, drabinki kablowe w mniejszym stopniu na uchwyty mocowane bezpośrednio do podłoża lub drabinek kablowych.

Koryta kablowe i drabinki klasyfikowane są zgodnie z DIN 4102-12: podtrzymanie funkcji elektrycznych linii kablowych. Badanie przeprowadzone jest w specjalnych piecach a temperatura narasta zgodnie z krzywą normową. Klasyfikacja oznaczana jest jako E (30, 60 ,90) z indeksami czasowymi określającymi czas narażenia. Nie należy nazywać tego parametru odpornością ogniową. Drugim parametrem jest maksymalne obciążenie liniowe kg/m. Koryta kablowe mogą być obciążone maksymalnie do 10 kg/m, natomiast drabinki kablowe i koryta siatkowe do 20 kg/m.

Należy pamiętać o tym, że pod wpływem oddziaływania cieplnego kryta i drabinki kablowe mają tendencję zmiany gabarytów szczególnie wydłużenia liniowego, w następstwie tego występuje tendencja do skręcania koryt i drabinek i w konsekwencji może nastąpić wysypanie kabli i przewodów. Koryta i drabinki z klasyfikacją E (...) zawsze mocowane są w taki sposób aby była zachowana asekuracja tzn. punkty podparcia zawsze są mocowane minimum trzypunktowo.

Punkty podparcia koryt i drabinek kablowych są rozmieszczone częściej niż w normalnych elektrycznych systemach nośnych.
Należy ściśle przestrzegać zaleceń producentów dotyczących mocowania systemów nośnych.

Urządzenia i materiały mocujące
Urządzenia i materiały mocujące systemy nośne i kable do podłoża należy stosować zgodnie z zaleceniami producenta i muszą posiadać odpowiednie certyfikaty zgodności. Zawsze będą to urządzenia wykonane tylko ze stali, masy plastycznej i innych akcesoriów do tego celu przeznaczonych.

Podłoże
Należy brać pod uwagę podłoże do którego mocujemy systemy i dobrać odpowiednie systemy mocujące. Niestety projektanci systemów nie mają wpływu na rodzaj podłoża. Czasami należy stosować rozwiązania ponad normatywne np. mocowanie do konstrukcji wsporczych stalowych. W takich przypadkach należy zawsze skonsultować to z ekspertami ds. bezpieczeństwa pożarowego jak np. IBP Nodex i opracować dla tych rozwiązań odpowiednią ekspertyzę.19Konstrukcja kabli i przewodów o cechach dostawy energii i sygnału w warunkach pożaru
Jak wynika z powyżej omawianych zagadnień krytycznym i najbardziej wrażliwym elementem systemów kablowych są kable i przewody a zasadniczo destrukcyjny wpływ temperatury na właściwości fizyczne miedzianych żył roboczych.

Najwłaściwszą metodą uchronienia żył roboczych przez czas konieczny do funkcjonowania w warunkach pożaru jest ich dodatkowe izolowanie za pomocą obwoju z taśmy mikowej lub pokrycie żył roboczych warstwą ceramizującą.

Jest to sposób na izolowanie żył roboczych przed wpływem temperatury oraz sposób na uniknięcie zwarć między żyłami oraz z konstrukcją nośną.
Taki sposób konstrukcji kabli narzuca także warunki dla sposobów ich mocowania i układania.
Kable o cechach ciągłości dostawy energii elektrycznej i sygnału są klasyfikowane zgodnie z normą europejską/polską PN-EN 50200:2003 metoda palności cienkich przewodów i kabli bez ochrony specjalnej stosowanych wobwodach zabezpieczających. (cienkie to są przewody i kable o średnicy do 40 mm i przekrojach żył roboczych do 2,5mm2 ), oznaczenie PH (15,30,60,90,120), indeksy czasowe wskazują jednocześnie na temperaturę narażania zgodną z krzywą normową.

Odpowiednikami tej klasyfikacji jest klasyfikacja zgodna BS czyli FE(15,30,60,90,120) oraz DIN czyli E(15,30,60,90,120). Kable o takich znakowaniach można stosować zamiennie.
Taśma mikowa oraz materiały ceramizujące są bardzo kruche i generalna zasada ich układania polega na tym, aby w trakcie narażenia temperaturowego składowych zespołu kablowego nie naruszyć ich struktury. Taki przypadek zniweczyłby zabiegi związane z izolacją temperatury jak też izolacją przed zwarciami.
Wymaga to specjalnego układania kabli w korytach i na drabinkach, należy wystrzegać się zbyt dużego nacisku przez inne kable układane jedne na drugich. Należy unikać ostrych krawędzi np. koryt ciętych na wymiar a szczególnie przy zmianie kierunku układania np. z poziomego na pionowy, do tego celu producenci systemów mają odpowiednie rynienki. Zawsze i bezwzględnie należy zachowywać odpowiedni promień gięcia kabli i przewodów.

Nie należy do porządkowania kabli układanych poziomo na drabinkach i korytach kablowych stosować opasek z taśmy stalowej.
Przy mocowaniu w pionie na drabinkach kablowych za pomocą uchwytów kablowych nie powinno się dokręcać ich zbyt mocno aby już na wstępie nie niszczyć izolacji mikowej żył roboczych. Przy mocowaniu kabli w pionie na drabinkach odstępy pomiędzy uchwytami kablowymi stosujemy maksymalnie co 60 cm.
Przy mocowaniu za pomocą uchwytów kablowych odstępy stosujemy maksymalnie co 30 cm zarówno w poziomie jak i w pionie. Szerokość uchwytów niezależnie od średnicy przewodu/kabla nie może być mniejsza niż 30 mm. Należy stosować uchwyty specjalne przeznaczone do przewodów PH o nieostrych i wyoblonych brzegach.

Należy pamiętać, że oznakowanie kabla NYM lub HTKSH bez indeksu czasowego oznacza, że jest to zwykły kabel elektryczny bez izolacji termicznej żył, którego powłoka i izolacja żył roboczych jest wykonana z materiału bezhalogenowego. Oznacza to, że kabel ten nie wydziela nadmiernej ilości dymu, związków powodujących korozję i nie ma też w produktach spalania związków toksycznych.

Należy pamiętać, że kable bezhalogenowe są przeznaczone do układania wewnątrz pomieszczeń, nie są odporne na działanie promieni ultrafioletowych, olejów i wody. Temperatura uplastycznienia materiałów bezhalogenowych wynosi około 50°C. Materiały te już w temperaturze około 4000 C ulegają rozpadowi.

Oznacza to, że kable i przewody przeznaczone do pracy na zewnątrz w ciężkich czasami warunkach przemysłowych należy dobierać w zależności od warunków środowiskowych. Są produkowane oczywiście też kable o cechach utrzymania ciągłości dostawy energii i sygnału w innych odpowiednich powłokach oraz izolacjach żył roboczych oznakowane jako PH, FE, E zawsze z indeksem czasowym.

Kable bezhalogenowe narażone na działanie wysokiej temperatury pożaru (4000 C osiągany jest zgodnie z rysunkiem po 23 minutach), tworzywo bezhalogenowe powłoki i żył roboczych ulega rozkładowi i pozostają jedynie żyły robocze pokryte taśmą mikową lub materiałem ceramizującym.

Kończąc apelujemy do projektantów inspektorów nadzoru i innych służb odpowiedzialnych, aby z ogromną rozwagą podchodzili do zagadnień okablowania mającego funkcjonować w czasie pożaru i zasilających urządzenia przeciwpożarowe. Zapoznawali się z konstrukcją zespółow kablowych i ich zachowaniem w warunkach pożaru. Jest to tym bardziej istotne dlatego, że dla przewodów i kabli nie ma w Europie jednolitej ustalonej normy i należy analizować czasami wiele materiałów i wymagań aby prawidłowo wykonać zasilanie urządzeń przeciwpożarowych.


 20

 



mgr inż. Janusz Sawicki

Pin It

 

bg
pi