Tűzálló kábelrendszerek
Kruppa Attila | 2010.01.13.
Egy épületben számos olyan rendszert találunk, amelyeknek tűz esetén is működniük kell – sőt akkor kell működniük igazán. Létfontosságú tehát, hogy ezek a berendezések olyan kábelrendszeren keresztül kapják a villamos energiát, amely tűz esetén is biztosan vezetőképes marad.
 

A tűzálló kábelrendszerek alkalmazásának célja

Az épületek tűzbiztonságában általában jelentős szerepet kapnak olyan berendezések is, amelyek működtetéséhez vagy vezérléséhez villamos energiára van szükség. Azoknak a rendszereknek az esetében, melyek villamos tápellátása vagy vezérlése külső forrásból történik, és amelyeket hosszabb-rövidebb ideig a tűzeset idején is működtetni kell - jellemzően ilyenek a gépi hő- és füstelvezető rendszerek, a biztonsági felvonók, a biztonsági világítási rendszerek egy része stb -, a kábelezést olyan módon kell kialakítani, hogy feladatát közvetlen tűz hatásának kitéve is képes legyen ellátni.

A tűzálló kábelrendszer fogalma

A tűzálló kábelrendszer fogalmát az OTSZ olyan kábelrendszerként definiálja, amely „elektromos vezetékek, kábelek, tokozott sínek, a hozzájuk tartozó csatornák, bevonatok és burkolatok, hordozó- és tartószerkezetek, valamint elosztók és kötődobozok olyan együttese, amely meghatározott időtartamig tűzterhelésnek kitéve is képes működőképességét megtartani anélkül, hogy benne zárlat keletkezne, vagy megszakadna az elektromos áram." A meghatározás egyértelművé teszi, hogy a tűzállóságot nem csupán a kábelektől várjuk el, hanem a kábel elhelyezésére szolgáló környezettől (például a kábeltartó-szerkezettől) is, és hogy a kábelrendszer tűzállóságához biztosítani kell az elosztási, illetve kötési/toldási pontok (pl. kötődobozok) tűzállóságát is. Ugyancsak levezethető ebből a definícióból, hogy a tűzállóság biztosításához a kábelnek magának nem feltétlenül kell tűzállónak lenni, ha a kábelrendszer működőképesség-megtartása enélkül is teljesül.

Tűzálló kábelrendszerek kialakításának műszaki lehetőségei

A tűzálló kábelrendszerek kivitelezésére lényegében háromféle műszaki megoldás létezik:

  • A kábelrendszerek tűzállóságának építészeti módon történő biztosítása (pl. megfelelő tűzállóságú épületszerkezetekkel határolt, más célra nem használt csatornákban, aknákban elhelyezett kábelek);
  • Alkalmas hőszigetelést biztosító bevonattal, illetve burkolattal ellátott kábelrendszerek (pl. hő hatására felhabosodó festékek, vagy bandázsolások);
  • Integrált funkciótartású kábelrendszerek kialakítása.

A fenti megoldások több szempontból is különböznek, így például

  • a tűzzel szembeni ellenálló képességükben,
  • a kivitelezésük módjában és időszükségletében,
  • az elkészült rendszer ellenőrizhetőségében és
  • a kivitelezés költségében,

hogy csak a leglényegesebbeket említsük. A mindennapi gyakorlatban leginkább az integrált funkciótartású kábelrendszerek alkalmazása terjedt el, így a továbbiakban ezek ismertetésére koncentrálunk.

Integrált funkciótartású kábelrendszerek

Az integrált funkciótartású kábelrendszer két alkotórésze a tűzálló (= integrált funkciótartású) kábel és az annak elhelyezésére szolgáló tűzálló (= integrált funkciótartású) kábeltartó-szerkezet. Az elnevezés arra utal, hogy a tűzvédelmi intézkedés fizikailag nem különíthető a kábeltől, illetve a tartószerkezettől abban az értelemben, mint például a „burkolattal ellátott kábelrendszerek" esetében a tűzállóságot biztosító bandázsolás. A kábelek esetében ez olyan szerkezeti kialakítást jelent, amellyel elérhető, hogy a tűz közvetlen hatásának kitett kábel is megtartsa áramvezető képességét egy meghatározott ideig. Ennek egy lehetséges módja, hogy a kábel villamos szigetelésének biztosítására (halogénmentes) műanyagok mellett üveg- vagy csillámszövetet is alkalmaznak. Az égő tűzálló kábel mechanikai sérülékenysége azonban jelentősen növekszik, ami szigorú követelményeket támaszt a tűzálló kábeltartó-szerkezetekkel szemben:

  • A környezeti hőmérséklet (amely az 1000 °C-t is elérheti) növekedésének hatására az acél húzószilárdsága közel századrészére csökken, ami kihat a tartószerkezet terhelhetőségére.
  • A dilatáció és a húzószilárdság csökkenése a tartószerkezet deformációjához vezet, amely végeredményben az égő tűzálló kábel szakadását vagy zárlatát válthatja ki.

A tűzállóság tehát mind a kábelekkel, mind pedig a tartószerkezetekkel szemben szigorú kritériumokat támaszt, ezért kiemelt jelentőségű annak az igazolása, hogy mind a kábel, mind pedig a tartószerkezet valóban alkalmas feladatának ellátására tűzterhelés közben is.

Kábelek tűzállóságának vizsgálata

A villamos kábeleknek többféle tűzvédelmi vizsgálati szabványa létezik (lángterjedés, égéstermékek minősége és mennyisége, stb), működőképesség szempontjából azonban csak az IEC 60331-nek, az MSZ EN 50200-nak és a DIN 4102-12-nek van jelentősége. Az IEC 60331 és az MSZ EN 50200 között nincs olyan érdemi különbség, amelyre e cikkben szükséges lenne kitérni (kivétel a vizsgálati eredmények jelölése, ld. 1. táblázat). E vizsgálatok során a kábel egy rövid darabját konstans, nagyjából 800 ˚C-os hőmérsékletű láng hatásának teszik ki (1. és 2. kép), és mérik azt az időtartamot, ameddig a kábel megtartja áramvezető képességét. Ez a vizsgálati módszer csak arról ad információt, hogy a tűzhatás miként hat a kábelre (ezért is nevezik a „szigetelésmegtartó-képesség" vizsgálatának), de nem mond semmit arról, hogy a tartószerkezet hatása befolyásolja-e a tűzállóság időtartamát. Ezt a problémát küszöböli ki a DIN 4102-12 módszere, amely a gyakorlatban is alkalmazott kábeltartó-szerkezet típusokon elhelyezve vizsgálja a tűzálló kábelek működőképesség-megtartását. További lényeges különbség, hogy a vizsgálat nem konstans lánghőmérsékleten történik, hanem a szabványos hőmérsékleti görbének megfelelően felfűtött nagy térfogatú (a vizsgálati eredmények szempontjából tehát reprezentatív) térben (3. kép). A DIN 4102-12 vizsgálata tehát jóval összetettebb, mint az IEC/(MSZ) EN módszere, eredményében nemcsak a hő, hanem a kábeltartó-szerkezettől eredő igénybevétel hatása is megjelenik. Éppen ezért az IEC és DIN szerint is vizsgált kábeleken a DIN szerinti tűzállósági időtartam lényegesen rövidebb (pl. FE180/E90), és az sem véletlen, hogy tűzálló kábelrendszerekkel kapcsolatban elsősorban a DIN 4102-12-re szokás hivatkozni.

 

Tűzállóság időtartama*

Tűzálló kábel jelölése

IEC 60331

MSZ EN 50200

DIN 4102-12

30 perc

-**

P/PH30

E30

60 perc

-**

P/PH60

E60

90 perc

-**

P/PH90

E90

180 perc

FE180

P/PH180

-**

Megjegyzések:

* : A vizsgálatok a felsorolásban szereplőktől eltérő időtartamokra is vonatkozhatnak

**: Nem jellemző vagy nem alkalmazott időérték, illetve ennek megfelelő jelölés

 

 

 

 

 

  

  

  

Kábeltartó szerkezetek tűzállóságának vizsgálata

Szemben a tűzálló kábelekkel, tűzálló kábeltartó szerkezetekre jelenleg nem létezik termékvizsgálati szabvány. A DIN 4102-12 vizsgálat során azonban a kábeleket együtt vizsgálják a tartószerkezetekkel, így a vizsgálatok eredménye hasonlóan vonatkoztatható a kábeltartó szerkezetekre, mint a kábelekre. Ennek alapján a DIN 4102-12 szerinti vizsgálatokhoz (lényegében segédszerkezetként) alkalmazott kábeltartó szerkezetek joggal, sőt igazolt módon tekinthetőek tűzálló kábeltartó szerkezeteknek. A DIN 4102-12 a kábeltartó-szerkezetek két nagy csoportját különbözteti meg:

  • Szabványos tűzálló kábeltartó szerkezetek. Elnevezésük onnan származik, hogy leglényegesebb paramétereik megfelelnek a DIN 4102-12-ben foglalt keretparamétereknek (2. táblázat). A szabványos tűzálló kábeltartó szerkezeteken bármely, a DIN 4102-12 szerint bevizsgált (E30/E60/E90 jelölésű) tűzálló kábel elhelyezhető.
  • Kábelspecifikus tűzálló kábeltartó-szerkezetek. Paramétereik többé-kevésbé eltérnek a DIN 4102-12-ben foglalt keretparaméterektől, ezért integrált funkciótartású kábelrendszer kialakítására csak azokkal a tűzálló kábelekkel együtt használhatók, amelyekkel együtt a tényleges vizsgálatra sor került.

Mindkét kábeltartó szerkezet csoportot vizsgálják tehát a DIN 4102-12 szerint. Alkalmazhatóságukat egy-egy konkrét esetben azonban nagyban befolyásolja, hogy egyrészt a vizsgálati dokumentáció tartalmaz-e kötöttséget a felhasználható kábelekre vonatkozóan, másrészt hogy meg kell-e felelni a meglehetősen szigorú keretparamétereknek.

 

 

Kábellétrára fektetett

kábel

Kábeltálcára fektetett

kábel

Bilincseken

rögzített kábel

Egyedi bilincsekkel

Profilsínben rögzíthető egyedi bilincsekkel és kábelvályúval

Rögzítési távolság

1200 mm

1200 mm

300 mm

600 mm

Alátámasztás módja

Kétoldali (oszlop + konzol + menetesszár, vagy két oldalán menetesszáron függesztett keresztprofil stb.)

Kétoldali (oszlop + konzol + menetesszár, vagy két oldalán menetesszáron függesztett keresztprofil stb.)

-

-

Méretadatok

Létra szélessége max. 400 mm,

oldalfal magassága 60 mm,

lemezvastagság 1,5 mm

 

Tálca szélessége max. 300 mm,

oldalfal magassága 60 mm,

lemezvastagság 1,5 mm,

perforáció aránya (15±5) %

A bilincs szélessége (15±5) mm

A bilincs szélessége (15±5) mm,

a kábelvályú hosszúsága 200 mm

Maximális terhelhetőség

20 kg/m

10 kg/m

-

-

  

Tűzálló kábelrendszerek kialakítása a gyakorlatban

Az említettek szerint a tűzálló kábelrendszereket a gyakorlatban legtöbbször tűzálló kábel és tűzálló kábeltartó szerkezet együtteseként (azaz integrált funkciótartású kábelrendszer formájában) létesítik. Az ilyen rendszerekkel kapcsolatban a legnagyobb problémát az jelenti, hogy a tűzálló kábeltartó szerkezetet (szemben a késztermékként megvásárolható tűzálló kábellel) a kivitelezés helyszínén számtalan apró alkatrészből kell összeszerelni. Tekintettel arra, hogy a helyszínen összeszerelt tartószerkezet kipróbálására (azaz hogy tűz esetén is működik-e majd a kábelrendszer) nincs mód, a tűzállóság csak azzal biztosítható, ha a kivitelezéskor reprodukálják a DIN 4102-12 vizsgálatán sikerrel átesett tartószerkezetet. Ez számos olyan összeállítási szabály követését jelenti, amelyre hagyományos (tehát nem tűzálló) kábelrendszereknél nem kell tekintettel lenni. Ezeket a szabályokat, amelyek gyártónként kisebb-nagyobb mértékben eltérőek, a vizsgálati dokumentáció műszaki rajzok formájában tartalmazza.

Dokumentáció és ellenőrzés

Európai direktívák hiányában a tűzvédelem területére sok tekintetben különleges nemzeti jogi és műszaki szabályozás vonatkozik. Magyarországon az OTSZ értelmében tűzálló kábelrendszerek kialakítására elsősorban olyan műszaki megoldások alkalmazhatóak, amelyek Tűzvédelmi Megfelelőségi Tanúsítvánnyal rendelkeznek. A tanúsítvány azonban csak azt igazolja, hogy a benne nevesített rendszer alkalmas tűzálló kábelezés kialakítására. Arról, hogy a kivitelezés a Tűzvédelmi Megfelelőségi Tanúsítvány mellékletében foglaltak szerint történt, megfelelően a gyártó által megadott és a vizsgáló intézmény által jóváhagyott szerelési módoknak, a kivitelezőnek kell nyilatkoznia. Az elkészült rendszerek ellenőrzése összetett feladat, a nem triviális kivitelezési hibák (pl. műanyag bilincsekkel rögzített tűzálló kábelek) feltárása a tűzálló kábelrendszerek létesítésére vonatkozó általános szabályok és a gyártói dokumentáció alapos ismeretét feltételezi.

[www.tuzfal.com]