Technické podmínky elektrických rozvodů
Na zajištění spolehlivé dodávky elektrické energie v případě požáru závisí správná a spolehlivá funkce nejen požárně bezpečnostních zařízení, ale i dalších technických zařízení staveb a technologií. Zejména volně vedené vodiče a kabely zajišťující funkci elektrických zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku, musí vykazovat takové vlastnosti, aby tato zařízení zůstala v případě požáru po požadovanou dobu funkční. Funkce elektrických či datových rozvodů pro tato zařízení musí být zajištěna i v případě možných interakcí s jinými rozvody, zařízeními, prvky nebo jejich díly. Takový požadavek však nebyl až do vydání vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb uspokojivě specifikován žádným právním předpisem ani samostatnou českou technickou normou. Cílem tohoto článku je podat ucelený přehled o této problematice, a to i z hlediska celoevropského.
Evropský klasifikační systém požární odolnosti kabelů
Požární odolnost kabelů je třeba ve smyslu evropského klasifikačního systému chápat zcela odlišně od ostatních standardních definic zavedených pro tuto vlastnost u ostatních stavebních výrobků. Jedná se o vlastnost, kterou lze zjednodušeně vyjádřit jako dobu, po kterou je kabel schopen plnit svoji funkci při požáru.
Interpretační dokument č. 2 ke směrnici Rady 89/106/EHS, o sbližování právních a správních předpisů členských států týkajících se stavebních výrobků (Construction Products Directive, dále jen CPD) rozpracovává základní požadavky na požární bezpečnost systémů pro požární ochranu elektrických kabelů. Z tohoto pohledu jsou elektrické rozvody buď chráněny před ohněm, nebo jsou používány elektrické obvody s vnitřní požární odolností. Ve smyslu čl. 4.3.1.4.6 Interpretačního dokumentu č. 2 se vnitřní požární odolností kabelů rozumí schopnost elektrických kabelů vystavených podmínkám požáru zachovávat plynulou dodávku elektrické energie ze silového zdroje do bezpečnostní instalace (instalací) anebo schopnost kabelů zajistit plynulý přenos signálů.
Rozhodnutím Komise 2000/367/ES, kterým se provádí CPD, pokud jde o klasifikaci stavebních výrobků, staveb a jejich částí z hlediska požární odolnosti, byla v návaznosti na shora uvedenou definici zavedena klasifikační kritéria požární odolnosti elektrických kabelů a kabelů z optických vláken včetně příslušenství. Jedná se o kritéria mezních stavů PH a P vyjádřená třídami v minutách.
Klasifikační kritérium PH
Klasifikační kritérium PH je definováno následujícími třídami v minutách:
| PH 15 | PH 30 | PH 60 | PH 90 | PH 120 |
Ke klasifikaci požární odolnosti třídou PH slouží údaje získané během zkoušky provedené podle ČSN EN 50200 Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech, a to ve vztahu k nepřerušené dodávce elektrické energie nebo nepřerušenému přenosu signálu (signálů).
Uvedené třídění se vztahuje k působení plamenného zdroje (přímý dotyk plamene z propanového hořáku) o konstantní teplotě 842 °C. Předepsaná teplotní/časová křivka po prvních 30 minut sleduje normovou teplotní/časovou křivku (ISO 834) a pak zůstává konstantní. Umístění a upevnění kabelů ve zkušebním zařízení při zkoušce je stanoveno zkušební metodikou podle ČSN EN 50200. Zkušební poloha a způsob upevnění kabelů při zkoušce jsou přesně definovány, neodpovídají však reálné instalaci kabelů ve stavbě.
EN 50200 byla připravena a vydána na základě mandátu M/117, uděleného společně CEN a CENELEC Komisí ES a EFTA k základnímu požadavku č. 2 Požární bezpečnost CPD. Norma platí pro kabely nouzových obvodů (které jsou vhodné pro signalizaci, nouzové osvětlení a sdělovací systémy) s kovovými vodiči do průřezu 2,5 mm2 (včetně), jejichž napětí nepřesahuje 600/1 000 V, včetně kabelů pro jmenovité napětí nižší než 80 V a pro optické kabely nouzových obvodů do průměru 20 mm.
V České republice byla tato evropská norma zavedena ČSN EN 50200 v říjnu 2000. V roce 2007 byla přijata Změna 1 původní normy a současně s ní vydána nová ČSN EN 50200, která nahradí od 1. března 2009 původní verzi. Do tohoto data je možno využívat obě verze těchto norem.
Klasifikační kritérium P
Klasifikační kritérium P je definováno následujícími třídami v minutách:
| P 15 | P 30 | P 60 | P 90 | P 120 |
Uvedené třídění se vztahuje k expozici normovou teplotní/časovou křivkou (ISO 834). Vztahuje se na kabely se jmenovitým napětím do 1 kV o průměru či průřezu větším než u tříd PH. Pro klasifikaci požární odolnosti třídou P však nebyla doposud vydána společná evropská zkušební metodika. Jednotlivé členské státy proto v takovém případě aplikují subsidiární části směrnic nového přístupu a využívají pro tyto účely národní technické předpisy, technické normy či jiné technické specifikace.
Největším nedostatkem stávajícího evropského klasifikačního systému je, že neřeší zachování systémové integrity vodičů a kabelových rozvodů jako celku v reálné instalační sestavě (tj. včetně spojovacích, rozvodných, nosných, opěrných, upevňovacích a kotvicích prvků). Naprosto evidentně tato skutečnost vyplývá zejména ze zkušebního postupu pro klasifikaci do tříd požární odolnosti PH podle ČSN EN 50200. Komplexnější přístup k řešení této problematiky lze nalézt v některých národních technických normách či technických specifikacích, jako jsou například DIN 4102-12, ZP 27 PAVUS, a.s., atd.
Evropský klasifikační systém kabelů z hlediska reakce na oheň
Klasifikace elektrických kabelů z hlediska reakce na oheň podléhá rozhodnutí Komise 2006/751/ES, kterým se mění a doplňuje rozhodnutí Komise 2000/147/ES, jímž se provádí CPD, pokud jde o klasifikaci z hlediska reakce stavebních výrobků na oheň. Tímto rozhodnutím byly v roce 2006 zavedeny níže uvedené třídy reakce elektrických kabelů na oheň.
Třídy reakce elektrických kabelů na oheň
| Aca | B1ca | B2ca | Cca | Dca | Eca | Fca |
U některých tříd mohou být vyžadovány následující doplňkové klasifikace:
- tvorba kouře - s1, s1a, s1b, s2, s3 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca),
- planoucí kapky/částice - d0, d1, d2 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca),
- kyselost (acidita) - a1, a2, a3 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca).
Požadavky na kabely a vedení pro kabelové systémy s integrovaným zachováním funkce (dále jen "systémová integrita")
Součástí klasifikace elektrických kabelů a vodičů do tříd P, PH a Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca a Fca podle CPD a ve smyslu rozhodnutí Komise 2000/367/ES a rozhodnutí Komise 2000/147/ES není, jak již bylo zmíněno, ověření systémové integrity. V současné době řeší členské státy tento zásadní nedostatek většinou prostřednictvím národního stavebního práva, národními technickými normami či jinými technickými specifikacemi. Zajištění systémové integrity elektrických kabelů a vodičů při požáru přitom představuje významné opatření pro ochranu osob i majetku.
Ani v České republice, jak již bylo zmíněno, nebyla do vydání vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb situace jiná, a to díky absenci jednoznačných technických podmínek, které by měly elektrické instalace z hlediska zachování systémové integrity splňovat. Navzdory tomu existuje téměř nepřeberná řada českých technických norem, které tuto oblast parciálním způsobem řeší.
Požadavky na požární bezpečnost kabelových rozvodů jsou obsaženy zejména v ČSN 73 0802, ČSN 73 0804 a v ČSN 73 0810. Některé upřesňující požadavky jsou obsaženy v ČSN 73 0831, ČSN 73 0834, ČSN 73 0835, ČSN 73 0842, ČSN 73 0843, ČSN 73 0845, ČSN 73 0872, ČSN 73 0873, ČSN 73 0875, ČSN 65 0201, ČSN EN 1838, ČSN 73 7505 a v elektrotechnických normách, především v ČSN 33 3201.
Výchozí požadavky na řešení vlastních kabelových rozvodů zajišťujících napájení a ovládání požárně bezpečnostních zařízení a požadavky na posuzování elektrických zařízení nesloužících protipožárnímu zabezpečení jsou obsaženy v čl. 12.9.2 ČSN 73 0802:2000 a v čl. 13.10.2 ČSN 73 0804:2002 s odvoláním na řadu návazných zkušebních norem:
ČSN EN 50265-1, ČSN EN 50265-2-1, ČSN EN 50265-2-2, ČSN IEC 332-3 (nahrazena řadou norem ČSN EN 50266-X), ČSN IEC 60331-11, ČSN IEC 60331-21, ČSN IEC 60331-23, ČSN IEC 60331-25, ČSN EN 50267 a ČSN EN 50268.
Veškeré zde uvedené zkušební české technické normy však mají jeden společný jmenovatel - nepostihují požadavky na zachování systémové integrity reálných, volně vedených elektrických rozvodů v podmínkách skutečného požáru a díky své definiční různorodosti celou situaci spíše komplikují. Proto také byly v průběhu let zavedeny nejrůznější názvy pro vyjádření vlastností jednotlivých druhů kabelů a vodičů zkoušených podle těchto norem, jako například bezhalogenový kabel, samozhášivý kabel, oheň retardující kabel a další. Jedná se spíše o obchodní názvy, které jsou většinou výrobců dodnes používány.
Jedinou technickou specifikací, která se v České republice (i když pouze dílčím způsobem) zabývala touto problematikou, byl zkušební předpis ZP 27/2006 AO 216 PAVUS, a.s., Praha, který vychází z německé technické normy DIN 4102, Teil 12:1998 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Funktionserhalt von elektrischen Kabelanlagen Anforderungen und Prüfungen.
Z výše uvedených důvodů a z důvodu absence národní technické specifikace, která by komplexně pokrývala tuto oblast, byly v zájmu dosažení vysokého stupně ochrany zavedeny technické požadavky na systémovou integritu volně vedených elektrických a datových rozvodů v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb.
Požadavky na druhy a vlastnosti volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkčnost elektrických zařízení podle vyhlášky č. 23/2008 Sb.
Druhy a vlastnosti volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkčnost elektrických zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku, jsou uvedeny v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb.
Z obsahu této přílohy vyplývá, že nosná konstrukce kabelového systému musí vykazovat takovou požární odolnost (vyjádřenou kritériem R), aby při požáru zajišťovala mechanickou stabilitu celého kabelového systému, a to alespoň po dobu nezbytnou pro zachování plynulé dodávky energie či přenosu dat (vyjádřenou kritérii P či PH). V praxi to znamená, že volně vedené kabely a vodiče funkční při požáru se klasifikují v instalační sestavě jako systém, včetně nosných, spojovacích, upevňovacích a kotvicích prvků. Uvedené požadavky lze jednoduše vyjádřit vztahem:
R [min] ≥ P, PH [min].
Volně vedené vodiče a kabely však musí současně splňovat technické požadavky z hlediska jejich reakce na oheň. Zajišťují-li funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb a nejsou volně vedeny v chráněných únikových cestách, postačí klasifikace do třídy reakce na oheň B2ca.
V případě volných rozvodů v chráněných únikových cestách a prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb je požadována klasifikace B2ca, s1, d0.
Kabel klasifikovaný touto třídou reakce na oheň musí podle rozhodnutí Komise 2006/751/ES splňovat následující kritéria:
B2ca - zkouška kabelů z hlediska reakce na oheň, kde
- FS ≤ 1,5 m (Flame Spread - damaged length - rozšíření plamene)
- THR1 200 s ≤ 15 MJ (Total Heat Release - celkové množství uvolněného tepla)
- HRRmax ≤ 30 kW (Heat Release Rate - maximální hodnota uvolňování tepla)
- FIGRA ≤ 150 Ws-1 (Fire Growth Rate Index - index rychlosti rozvoje požáru)
- H ≤ 425 mm (Flame spread - šíření plamene)
s1
- TSP1 200 s ≤ 50 m2 (Total Smoke Production - celkové množství vyvinutého kouře)
- SPRmax ≤ 0,25 m2/s (Smoke Production Rate - maximální rychlost vývinu kouře)
d0
- žádné planoucí kapky nebo odpadávající hořící částice během 1 200 s
Podrobné požadavky na zachování systémové integrity volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb a pro elektrické rozvody v prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb uvádí tabulka 1.
| A. zajišťujících funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb | Druh vodiče nebo kabelu | |||
|---|---|---|---|---|
| I | II | III | ||
| a) | domácí rozhlas podle ČSN 73 0802, evakuační rozhlas podle ČSN 73 0831, zařízení pro akustický signál vyhlášení poplachu podle ČSN 73 0833, nouzový zvukový systém podle ČSN EN 60849 | x | x*) | x |
| b) | nouzové a protipanické osvětlení | x | x*) | x |
| c) | osvětlení chráněných únikových cest a zásahových cest | x | x | |
| d) | evakuační a požární výtahy | x | x*) | x |
| e) | větrání únikových cest | x | x | |
| f) | stabilní hasicí zařízení | x | x*) | x |
| g) | elektrická požární signalizace | x | x*) | x |
| h) | zařízení pro odvod kouře a tepla | x | x*) | x |
| i) | posilovací čerpadla požárního vodovodu | x | x*) | x |
| B. pro elektrické rozvody v prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb | ||||
| a) | zdravotnická zařízení | |||
| 1. jesle | x | |||
| 2. lůžková oddělení nemocnic | x | x | ||
| 3. JIP, ARO, operační sály | x | x | ||
| 4. lůžkové části zařízení sociální péče | x | x | ||
| b) | stavby s vnitřními shromažďovacími prostory (například školy, divadla, kina, kryté haly, kongresové sály, nákupní střediska, výstavní prostory) | |||
| 1. shromažďovací prostor | x | |||
| 2. prostory, ve kterých se pohybují návštěvníci | x | |||
| c) | stavby pro bydlení (mimo rodinné domy) | |||
| 1. únikové cesty | x | |||
| d) | stavby pro ubytování více než 20 osob (například hotely, internáty, lázně, koleje, ubytovny) | |||
| 1. společné prostory (haly, recepce, jídelny, menzy, restaurace) | x | |||
| Vysvětlivky:
I - kabel B2ca II - kabel B2ca,s1,d0 III - kabel funkční při požáru (se stanovenou požární odolností) *) v případech umístění v chráněných únikových cestách |
||||
Tabulka 1 Druhy volně vedených vodičů a kabelů elektrických rozvodů
Úroveň systémové integrity kabelového rozvodu se stanoví podle nejdelší požadované doby činnosti zařízení sloužícího k požárnímu zabezpečení stavby, jehož kabel je součástí tohoto souboru. Je proto vhodné sdružovat kabely nejen podle hledisek vyplývajících z požadavků elektrotechnických předpisů, ale i podle požadované doby činnosti při požáru.
Kabely a vodiče funkční při požáru se instalují tak, aby alespoň po dobu požadovaného zachování funkce nebyly při požáru narušeny okolními prvky nebo systémy, například jinými instalačními a potrubními rozvody, stavebními konstrukcemi a dílci.
Závěr
Veškeré požadavky vyplývající z přílohy č. 2 k vyhlášce č. 23/2008 Sb. odpovídají současným potřebám praxe. Vzhledem k tomu, že k některým základním požadavkům směrnice CPD nebyly dosud zpracovány příslušné evropské technické specifikace, lze pro ověření shody v podmínkách České republiky využít návody autorizovaných osob zpracované k nařízení vlády č. 163/2002 Sb.
Za tímto účelem byl v říjnu letošního roku vydán nový zkušební předpis ZP 27/2008 PAVUS, a.s., Praha, který pokrývá příslušné třídy i úrovně systémové integrity kabelových rozvodů požadované právními předpisy a projektovými normami z oblasti požární bezpečnosti staveb. V současné době probíhá připomínkové řízení ke konečnému návrhu ČSN 73 0848 Požární bezpečnost staveb - Kabelové rozvody, který obsahuje příslušné statě, týkající se podrobného definičního vymezení systémové integrity kabelových rozvodů včetně návazných projekčních požadavků.
Použitá literatura
[1] The FIPEC Report - New test methods and measurement techniques, Interscience Communications Ltd, London, 2003
[2] Hošek, Z.: Klasifikační systém přijatý na úrovni společenství pro požární odolnost stavebních výrobků, staveb a jejich částí, odborný časopis požární ochrany 150, Praha, 2003
[3] Sundström, B.: FRG N341 Proposal of classification criteria for cables of Euroclass B1ca and Euroclass B2ca and issues on smoke production Proposal of classification criteria for cables of Euroclass B1ca and Euroclass B2ca and issues on smoke production, Brussel, 2004
[4] Rozhodnutí Komise 2006/751/ES, kterým se mění rozhodnutí Komise 2000/147/ES, kterým se provádí směrnice Rady 89/106/EHS, pokud jde o klasifikaci reakce stavebních výrobků na oheň, OJEU L 305/2006
[5] Hošek, Z.: Požární bezpečnost staveb, ABF Praha, 2006
[6] Hošek, Z.: Evropský klasifikační systém - Klasifikace elektrických kabelů z hlediska reakce na oheň, odborný časopis požární ochrany 112, Praha, 2007
[7] PAVUS, a.s., Praha: Zkušební předpis ZP č. 27/2008 pro stanovení třídy funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí - systémů v případě požáru, Praha, 2008
[8] IEC 60331 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Vlastnosti elektrických kabelů s funkční schopností při požáru
[9] IEC 60331-23 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Datové a sdělovací kabely
[10] IEC 60331-25 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Optické kabely
[11] ČSN EN 50200 Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech
[12] ČSN EN 50266 Společné zkušební metody pro kabely za podmínek požáru - Zkouška vertikálního šíření plamene na vertikálně namontovaných svazcích vodičů nebo kabelů
[13] Konečný návrh ČSN 73 0848 Požární bezpečnost staveb - Kabelové rozvody, ČNI Praha, 2008