VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství a Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Sborník přednášek IV. ročník konference Požární bezpečnost stavebních objektů pod záštitou generálního ředitele HZS ČR a náměstka ministra vnitra genmjr. Ing. Miroslava Štěpána 9. květen 2006 Ostrava
Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB TU Ostrava Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika Sborník přednášek z konference POŽÁRNÍ BEZPEČNOST STAVEBNÍCH OBJEKTŮ 2006 Odborní garanti konference: Ing. Petr Bebčák, Ph.D. Ing. Isabela Bradáčová, CSc. doc. Ing. Miroslava Netopilová, CSc. Editor: doc. Dr. Ing. Michail Šenovský Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Nebyla provedena jazyková korektura Za věcnou správnost jednotlivých příspěvků odpovídají autoři ISBN: 80-86634- 3-
Obsah: Zařízení pro odvod kouře a tepla... 4 Bebčák Martin Kabelové rozvody na požárně bezpečnostní zařízení a požadavky na třídu funkčnosti dle ZP č. 27/2006... 20 Bebčák Petr Požadavky požární bezpečnosti na dodávku elektrické energie v budovách... 37 Bradáčová Isabela, Vrána Václav, Brandejs Tomáš Zkoušení funkčnost kabelů a kabelových nosných konstrukcí v případě požáru.... 49 Buchtová Jana, Dufek Jaroslav, Hůzl Jaroslav Zachování funkčnosti kabelových tras v případě požáru... 56 Burant Jiří Napájecí zdroje požárně bezpečnostních zařízení... 66 Kuchta Karel, Nový František Zabezpečení operačních a informačních středisek HZS umístění objektu a stavební konstrukce... 72 Menclová Hana Návrhové dokumenty pro některá požárně bezpečnostní zařízení aktivní ochrany... 76 Rybář Pavel Skúšanie funkčnosti káblových systémov podľa DIN 4102-12... 80 Smolka Miroslav Problematika požárně bezpečnostních zařízení a řídících systémů inteligentních budov... 84 Šenovský Michail Zkoušky kabelů v podmínkách požáru, normy a definice... 90 Tůma Jan Reakce kabelů na oheň... 9 Vaniš Pavel 3
Zařízení pro odvod kouře a tepla Ing. Martin Bebčák VŠB TU Ostrava, Fakulta Bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava Výškovice Klíčová slova: zařízení pro nucený odvod kouře a tepla, zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla, odvětrací klapka, požární ventilátor, požár, kouřová sekce Abstrakt: Obsahem příspěvku je popis, deklarace vlastností a změny v legislativní základně zařízení pro odvod kouře a tepla v ČR. 1. Zařízení pro odvod kouře a tepla 1.1 Zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla Zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla využívá fyzikálního principu vztlaku horkých plynů, vznikajících při požáru a vytváření komínového efektu. Vzduch o vyšší teplotě stoupá vzhůru na základě jeho nižší hustoty. Zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla je obvykle řešeno prostřednictvím: odvětracích klapek (světlíky pro odvod kouře a tepla); - bodové odvětrací klapky; - odvětrací klapky integrovány do pásových obloukových světlíků; žaluziových klapek pro odvod kouře a tepla; otevíravých oken pro odvod kouře a tepla; výklopných segmentů v sedlových, pyramidových, shedových a jiných světlících; Takto navržené zařízení musí splňovat požadavky harmonizované normy ČSN EN 12 101-2: Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla část 2: Technické podmínky pro odtahové zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla (duben 2004). 4
Deklarace vlastností, které musí splňovat zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla: volná aerodynamická plocha odvětrací klapky geometrická plocha odvětrací klapky vynásobená příslušným výtokovým součinitelem; spolehlivost otevíravých cyklů - klasifikace Re 50, Re 1000 (označení 50 a 1000 znamená počet otevření do účinné aerodynamické polohy); otevírání při zatížení - SL 0, SL 1000 (označení 0 a 1000 představuje tlakové působení např. sněhu na klapu v Pascalech); činnost při nízké okolní teplotě T /-25/, T /00/ (označení 25, 00 představuje C pod nulou při níž se odvětrací klapky zkouší otevírat); zatížení větrem WL /1500/, WL /3000/ (označení 1500, 3000 představuje tlakové působení větru v Pascalech) ; odolnost vůči teplu B300 a B 600 (označení 300 a 600 představuje teplotu ve C, při které je odvětrací klapka zkoušena). Zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla je možno rozdělit dle teploty plynů, kterým je zařízení vystaveno na: T 300 C, které dosáhnou do 5 minut, nebo 300 C < T 600 C, které dosáhnou do 5 minut, nebo T > 600 C, které dosáhnou v době delší než 10 minut s přírůstkem teploty 0,9 až 1,1 K.s -1 Teplotní deklarace odvětracích klapek pro odvod kouře a tepla je ve smyslu ČSN EN 12 101-2 B300, popř. B600. 1.2 Zařízení pro nucený odvod kouře a tepla Zařízení pro nucený odvod kouře a tepla využívá fyzikálního principu vytváření podtlaku v místnosti (kouřové sekci) prouděním odsávaného vzduchu, který je odsáván aktivním zařízením požárním ventilátorem. Zařízení pro nucený odvod kouře a tepla je obvykle řešeno prostřednictvím: Axiálních požárních ventilátorů pro odvod kouře a tepla; Radiální požárních ventilátorů pro odvod kouře a tepla; Potrubních ventilátorů pro odvod kouře a tepla A nezbytného příslušenství (potrubních tras, regulačních klapek atd.); 5
Takto navržené zařízení musí splňovat požadavky harmonizované normy ČSN EN 12 101-3: Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla část 3: Technické podmínky pro ventilátory pro nucený odvod kouře a tepla (květen 2003). Deklarace vlastností, které musí splňovat zařízení pro nucený odvod kouře a tepla: klasifikace z hlediska časové teplotní křivky F300, F400, F842, kdy ventilátor má pracovat při teplotě uvedené u písmena F po minimální požadovanou dobu 120 min; klasifikace z hlediska časové teplotní křivky F 200, F 600 pro ventilátory s klasifikací F200 a F600 je minimální požadovaná doba činnosti ventilátoru při teplotě 200 a 600 C 60 minut; objemový průtok a tlak objemový průtok ventilátorem se nemá po příslušnou dobu zkoušky měnit o více než 10% a statický tlak o více než 20%; zatížení větrem ventilátor, je-li vybaven klapkami popř. žaluziemi, se musí otevřít nejdéle za 30 sekund proti tlaku větru 200 Pa; zatížení sněhem klasifikace SL 0 SL 1000, kdy se musí ventilátor otevřít do účinné aerodynamické polohy nejdéle do 30 sekund po aktivaci (hodnota u SL znamená tlak např. sněhu v Pa); provoz při nízké teplotě ventilátor s nezávisle ovládaným regulačním zařízením musí vyhovovat z hlediska T /-25/, T /00/; spolehlivost - ventilátor s nezávisle ovládaným regulačním zařízením musí vyhovovat klasifikaci Re 50, Re 1000 ; výkonová data ventilátoru dodavatel ventilátoru musí udávat seznam aerodynamických a akustických vlastností v souladu s ISO 5801 s ohledem na pracovní teploty požárního ventilátoru; Zařízení pro nucený odvod kouře a tepla se dělí dle teploty plynů, kterým je zařízení vystaveno na: T 200 C, které dosáhnou za 5 až 10 minut; nebo 200 C < T 300 C, které dosáhnou za 5 až 10 minut; nebo 300 C < T 400 C, které dosáhnou za 5 až 10 minut; nebo 400 C < T 600 C, které dosáhnou za 5 až 10 minut; nebo T > 600 C, reprezentační teplota je 842 C 6
Požární ventilátory se deklarují viz následující tabulka (převzato z ČSN EN 12 101-3): Tabulka 1 - Teplotní deklarace požárních ventilátorů Požární klasifikace jednotlivých komponentů a konstrukčních prvků zařízení pro odvod kouře a tepla (přirozeného i nuceného) je řešena v připravované EN: pren 13 501-4: Požární klasifikace výrobků pro stavebnictví a konstrukčních prvků část 4: Klasifikace s použitím údajů ze zkoušek požární odolnosti komponentů zařízení na odvod kouře. 2. Výčet metod užívaných k dimenzování zařízení pro odvod kouře a tepla Postup pro dimenzování zařízení pro nucený a přirozený odvod kouře a tepla dle prcen/tr 12101 5 (květen 2005); Postup pro dimenzování zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla dle DIN 18 232 část 2 (červen 2003); Postup pro dimenzování zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla dle NF S 61-938 NF S 61-940; Postup pro dimenzování zařízení pro nucený odvod kouře a tepla dle DIN 18 232 část 5 (duben 2003); Postup pro dimenzování zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla dle Aktual Bulletinu č. 20; ČAP CEA 4020 projektování a montáž zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla; VdS 2098 Zařízení na odtah kouře a tepla. Směrnice pro konstrukci a instalaci. Svaz pojistitelů věcných škod. Květen 1990; 7
3. Legislativní změny a aktuální přepisová základna v oblasti zařízení pro odvod kouře a tepla Z hlediska zařízení pro odvod kouře a tepla vyšla v roce 2005 celá řada předpisů řady ČSN EN 12 101 -.., které blíže specifikují požadavky a hodnocení výrobků sloužící k zařízení pro odvod kouře a tepla. Mezi nové předpisy normy patří především: ČSN EN 12 101 1 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 1: Technické podmínky pro kouřové zábrany. Zpracovatelem normy je PAVUS, a.s., Ing. Jaroslav Dufek, TNK 132 Technické prostředky a zařízení požární ochrany. ČSN EN 12 101 6 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 6: Technické podmínky pro zařízení pracující na principu rozdílu tlaků Sestavy. Zpracovatelem normy je PAVUS, a.s., Ing. Jaroslav Dufek, TNK 132 Technické prostředky a zařízení požární ochrany. Mezi připravované normy v oblasti zařízení pro odvod kouře a tepla patří: pren 12 101 5 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 5: Navrhování a výpočet zařízení pro odvod kouře a tepla odvětráním. Zpracovatelem normy je PAVUS, a.s., Ing. Jaroslav Dufek, TNK 132 Technické prostředky a zařízení požární ochrany. pren 12 101 10 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 10: Dodávky energie. Zpracovatelem normy je PAVUS, a.s., Ing. Jaroslav Dufek, TNK 132 Technické prostředky a zařízení požární ochrany. Mezi další normy upravující instalaci a navrhování zařízení pro odvod kouře a tepla patří ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb. Společná ustanovení. Zpracovatelem normy je Ing. Vladimír Reichel, DrSc., Expertizní středisko požární bezpečnosti staveb, TNK 27 Požární bezpečnost staveb. Tato norma vstoupila v platnost v červnu 2005. 3.1 Kouřové zábrany (přepážky, zástěny) Do roku 2005 nebyly v české normalizaci definovány požadavky např. na kouřové zábrany. Z toho důvodu byla do kodexu českých norem přijata evropská norma ČSN EN 12 101-1. Bohužel i po vydání ČSN 73 0810 a ČSN EN 12 101-1 nedošlo ke sjednocení názvosloví, i když obecné požadavky jsou zdánlivě sjednoceny. Z hlediska ČSN 73 0810 se definují tzv. kouřové přepážky, což jsou v podstatě stavební konstrukce, popř. jejich části, které umožňují vytvářet akumulační vztlakové vrstvy horkých plynů a oddělují jednotlivé kouřové sekce. 8
Z hlediska ČSN EN 12 101-1 se definují tzv. kouřové zábrany, které mají tutéž funkci, avšak jejich definování je rozdílné. Ve smyslu ČSN EN 12 101-1 je hlavním úkolem kouřových zábran: vytvořit zásobník kouře zadržením kouře a omezením jeho pohybu; vést kouř předem určeným směrem; zabránit nebo zpomalit vniknutí kouře do jiného prostoru nebo dutiny; Použití kouřových zábran je následující: ohraničení zásobníků kouře (kouřových sekcí); směrovací, okrajové a těsnící zástěny; uzavření chodeb, obchodních jednotek, pohyblivých schodišť, schodištních a výtahových šachet; Dle požadavků ČSN EN 12 101-1 se kouřové zábrany dělí na: nepohyblivé kouřové zábrany (SSB) a pohyblivé kouřové zábrany (ASB1, ASB2, ASB3 a ASB4). Z hlediska požární odolnosti se kouřové zástěny zkoušejí buďto na konstantní teplotu (600 C) po požadovanou dobu (obvykle 30, 60, 90 a 120 minut) deklarace D 30 D120 (viz Tabulka 2) nebo se zkoušejí (teplotně zatěžují) podle normové teplotní křivky dle ČSN EN 1363-1 po požadovanou dobu 30, 60, 90 a 120 minut DH 30 DH120 (viz Tabulka 3). Klasifikace kouřových zábran podle teploty/času dle ČSN EN 12 101-1 je následující: Tabulka 2 - základní klasifikační třídy 9
Tabulka 3 - klasifikační třídy pro kouřové zábrany pracujících při zvýšených teplotách (dle normové teplotní křivky) Další klasifikace kouřových zábran je z hlediska: provozní bezporuchovosti doby odezvy bezpečnosti pohybu požární odolnosti kouřotěsnosti (max. mezery 20 mm u zábran do délky 2 m, 40 mm u zábran od 2 m do 6 m a 60 mm u zábran delších než 6 m) požární odolnosti mechanické stabilitě (definice průhybu kouřové zábrany) požární odolnosti celistvosti (výpočet průhybu a maximální propustnost zábrany) Z pohledu ČSN 73 0810 jsou tolerované netěsnosti v kouřových přepážkách dle čl. 10.4.2 do 3% celkové plochy kouřové přepážky. 3.2 Větrání schodišť chráněných únikových cest, zásahových cest apod. Pro návrh větrání schodišťových prostorů, chráněných únikových cest, zásahových cest apod. platí od února 2006 ČSN EN 12 101-6. Ve smyslu tohoto předpisu jsou jednotlivá zařízení zařazena do následujících klasifikačních tříd (viz Tabulka 4): 10
Tabulka 4 - Klasifikační třídy ve smyslu ČSN EN 12 101-6 3.2.1Požadavky na zařízení třídy A Kritérium pro průtok vzduchu je takové, že minimální rychlost proudícího vzduchu mezi otevřenými dveřmi mezi schodišťovým prostorem a podlažím nesmí klesnou pod 0,75 m/s, přičemž musí být uvažováno s otevřenými dveřmi, ostatní dveře, včetně únikových jsou uzavřeny. Kritérium pro rozdíl tlaku je takové, že rozdíl tlaku mezi schodištěm a podlažím je min. 50 Pa±10%, přičemž musí být uvažováno s jedním otevřeným otvorem, přičemž ostatní jsou uzavřeny. Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 3.2.2 Požadavky na zařízení třídy B Tato třída slouží pro zajištění větrání schodiště v případě zásahu záchranných jednotek. Minimální rychlost proudění vzduchu mezi otevřenými dveřmi ze schodiště do podlaží s požárem musí být min. 2 m/s, přičemž je uvažováno, že jsou otevřeny další dveře (mezi dveřmi na jiném podlaží, mezi výtahovou šachtou např. požárního výtahu a podlažím a mezi schodištěm a venkovním prostorem). Kritérium tlaku pro zařízení třídy B musí zajistit prostor bez kouře v předsíni (tlakový rozdíl 50 Pa±10 Pa), v případě vniknutí kouře nesmí kouř vniknout přes schodiště vniknout do šachty (pokud je zřízena tlakový rozdíl 50 Pa±10 Pa). Dále musí být zajištěn přetlak mezi uzavřenými dveřmi a podlažím min. 45 Pa±10 Pa. Přívod vzduchu pro šachtu či schodiště musí být samostatný (nezávislý na ostatních zařízeních např. VZT) Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 11
3.2.3 Požadavky na zařízení třídy C Tato třída slouží pro zajištění současné evakuace osob v prostorách, které evakuované osoby znají a v době evakuace jsou v bdělém stavu (kancelářské budovy apod.). Jako kritérium průtoku vzduchu platí, že minimální rychlost proudícího vzduchu mezi schodištěm a podlažím s požárem je 0,75 m/s, jestliže jsou tyto dveře otevřeny a dále jsou otevřeny únikové dveře ze schodiště (venkovní dveře), ostatní dveře jsou uzavřeny. Jako kritérium tlaku platí následující Tabulka 5: Tabulka 5 - Minimální rozdíly tlaků pro třídu C Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 3.2.4 Požadavky na zařízení třídy D Tato třída zařízení slouží pro objekty, ve kterých je předpoklad výskytu osob, které daný prostor neznají, a nejsou v bdělém stavu např. hotely, motely, hostely, ubytovny apod. U těchto objektů je delší předpokládaná doba evakuace osob. Jako kritérium průtoku vzduchu musí být zajištěna rychlost proudícího vzduchu mezi schodištěm a prostorem podlaží s požárem min. 0,75 m/s, přičemž se předpokládá, že jsou otevřeny dveře mezi podlažím s požárem a schodištěm, mezi prostory podlaží a prostory s požárem, dveře mezi schodištěm a koncovými dveřmi a dále výstupní otvor s prostoru zasaženého požárem. Kritérium tlaků je následující (viz Tabulka 6): 12
Tabulka 6 - Minimální rozdíl tlaků pro třídu D Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 3.2.5 Požadavky na zařízení třídy E Tato třída zařízení je navržena pro objekty, ve kterých se uvažuje s postupnou evakuací osob. U těchto objektů je uvažováno s delší dobou evakuace, přičemž je možno počítat s evakuací osob i v době značně rozvinutého požáru (vyšší tlaky, větší množství kouře). Jako kritérium průtoku vzduchu je stanoveno na minimální rychlost proudění vzduchu mezi prostorem s požárem a podlažím na min. 0,75 m/s, přičemž se předpokládá otevření těchto dveří, dále všechny dveře mezi prostorem s požárem a únikovými prostory, včetně schodiště až ke koncovému východu. Dále se uvažuje s otevřenými dveřmi mezi schodištěm a koncovým východem a veškerými dveřmi na únikové cestě s prostoru zasaženého požárem. Kritérium pro rozdíl tlaků je následující (viz Tabulka 7): 13
Tabulka 7 - Minimální tlakový rozdíl pro třídu E Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 3.2.6 Požadavky na zařízení třídy F Zařízení třídy F je užito pro objekty, ve kterých je požadováno, aby veškeré únikové schodiště sloužící pro evakuaci osob a zásah záchranných jednotek byla pokud možno bez kouře. Z hlediska průtoku vzduchu je nutno zajistit, aby rychlost proudícího vzduchu mezi prostory s požárem, podlažím a prostorem schodiště (únikové a zásahové cesty) byla minimálně 2 m/s. Proudění vzduchu musí být zajištěno mezi schodištěm a podlažím (předsíní), přičemž se předpokládá, že jsou otevřeny dveře mezi předsíní a prostorem s požárem, schodištěm a předsíní pod podlažím s požárem, šachtou a předsíní na podlaží pod požárem, schodištěm a venkovním prostorem. Proudění vzduchu se dále požaduje min. 1 m/s i když se předpokládá, že jsou uzavřeny dveře mezi schodištěm a předsíní, otevřené jsou dveře mezi předsíní a prostorem s požárem, schodištěm a venkovní prostorem, otevřenými dveřmi v rámci požárního úseku s požárem. Alternativně je možno uvažovat s 30násobnou výměnou vzduchu za hodinu v prostoru předsíně s požárem, přičemž se předpokládá, že jsou otevřeny dveře mezi schodištěm a venkovním prostorem, otevřeny dveře únikových dveří v rámci požárního úseku s požárem a uzavřenými dveřmi v předsíni, včetně dveří mezi schodištěm a předsíní. Přívod vzduchu pro šachtu či schodiště musí být samostatný (nezávislý na ostatních zařízeních např. VZT) 14
Maximální síla pro otevření jakýchkoliv dveří nesmí být větší než 100 N (cca 10 kg). 3.2.7 Požadavky na ventilátory pro zajišťování přetlaku Veškeré ventilátory pro zajišťování přetlaku a zajištění výměny vzduchu musí být navrženy tak, aby nemohlo dojít k nasávání zplodin hoření. Strojovna s přetlakovými ventilátory má být umístěn na střeše objektu, popř. v přízemí tak, že nemůže dojít sání vzduchu se zplodinami hoření. 3.2.8 Požadavky na přívod vzduchu V případě budovy menší než 11 m postačuje přívod vzduchu jedním otvorem. U budovy vyšší než 11 m se požaduje přívod vzduchu maximálně po 3 podlažích samostatným potrubím. Při výskytu více chráněných schodišť je nutno zajistit přívod vzduchu nezávisle na sobě. U výtahových šachet do 30 m výšky musí být zajištěn samostatný přívod vzduchu. Každá předsíň musí mít přívodní místo. 3.2.9 Požadavky na uvolnění přetlaku Veškerá zařízení pro zajištění regulovaného přetlaku (např. přetlakové klapky apod.) se navrhují na schodišti (popř. předsíněmi). Většinou budou klapky navrženy na přetlak 50Pa±10Pa. 3.2.10 Požadavky na spouštění zařízení Aktivace veškerých zařízení (přívod vzduchu i ventilátory na přetlakové větrání) musí být provedena automaticky, od systému EPS (nejlépe s kouřovými hlásiči požáru), přičemž musí být zajištěno automatické vypnutí běžné vzduchotechniky (veškerých zařízení). Veškeré potrubí propojující více prostorů schodišť, předsíní apod. musí být vybaveno požárními klapkami ovládanými od EPS. V případě, že je vzduchotechnika řízena softwarem (počítačový systém MaR), musí být i tento v případě automaticky vypnut. Zařízení pro větrání třídy A F musí být ovládáno pouze signálem EPS (nikoliv přes MaR), včetně přívodních otvorů (zařízení). 3.2.11 Napájení elektrickou energií Veškeré systémy musí být napájeny ze dvou na sobě nezávislých zdrojů el.energie (běžná distribuční síť a např. dieselagregát). Požadavky na napájení jsou detailně uvedena v pren 12 101-10. 15
Taktéž elektrické kabely, včetně nosných kabelových systémů sloužící pro napájení veškerých zařízení musí být navrženy na minimální funkčnost požadovanou pro funkci zařízení v případě požáru dle ČSN IEC 60 331, kabelové systémy na požadovanou funkčnost dle ZP č.27/2003. 3.3 Návrh a dimenzace zařízení pro odvod kouře a tepla dle prcen/tr 12101-5:5/2005 Základní dimenzování zařízení pro odvod kouře a tepla se sestává ze výpočtu následujících parametrů: Výpočet hmotnostního toku horkých plynů vstupujících do kouřové vrstvy M f. Výpočet nárůstu teploty kouřové vrstvy θ l Výpočet objemového průtoku z kouřové vrstvy - V T Stanovení výšky kouřové vrstvy - d l Stanovení potřebné aerodynamické volné plochy A vtot.c v Stanovení minimálního počtu odsávacích míst (určení kritického hmotnostního toku M crit ) Stanovení hmotnostního toku: 3 2 M f = Ce PY ( kg / s) Rovnice 1 M f hmotnostní průtok zplodin hoření (kg/s) C e... součinitel (-) P... obvod požáru (m) Y... Výška přisávání čerstvého vzduchu (m) Určení nárůstu teploty kouřové vrstvy: Q f Θ = Rovnice 2 M. c f Q f výkon požáru (kw) θ... Teplota plynů ( C) c... Měrná tepelná kapacita vzduchu (kj/kg.k) 16
Určení objemového průtoku: V t M f TL = Rovnice 3 ρ 0T 0 T l teplota plynů (K) ρ 0.. hustota vzduchu okolí (kg/m 3 ) T 0. Teplota okolí (K) Stanovení minimální výšky kouřové vrstvy d l M = γθ 2 3 f TL 0,5 Wl Rovnice 4 d l výška kouřové vrstvy (m) T l teplota plynů (K) γ... faktor překážek ve vertikálním směru W l... šířka kouřové sekce (m) Stanovení volné aerodynamické plochy odvětracích klapek A vtot C v = 2ρ 2 0 gd ΘT l M 0 f T L M 2 f TT l 0 2 i i ( AC ) 0,5 Rovnice 5 A vtot geometricky volná plocha (m 2 ) C v výtokový součinitel (-) g...gravitační zrychlení (m/s 2 ) A i. geometrická plocha otvorů pro přívod vzduchu (m 2 ) C i výtokový součinitel přívodních otvorů (-) 17
Stanovení minimálního počtu odvodních otvorů Stanovení kritického tok plynů M crit ( gt ) 2,05. ρ 0 0Θ = T l 0,5 d 2 n D 0,5 v Rovnice 6 M f N Rovnice 7 M crit d n výška kouřové vrstvy (m) D v.charakteristický rozměr odváděcího místa (m) N...počet odváděcích míst (-) 4. Použitá literatura [1] ČSN EN 12 101 2 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla část 2: Technické podmínky pro odtahová zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla [2] ČSN EN 12 101 3 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla část 3: Technické podmínky pro odtahová zařízení pro nucený odvod kouře a tepla [3] DIN 18 232 část 2. Německá norma. Ochrana před kouřem a teplem. Část 2: Kouřovody. Dimenzování, požadavky a montáž. Červen 2003. [4] NF S 61-938 NF S 61-940 Francouzské normy (Požární bezpečnostní systémy, Ruční ovládací zařízení, Centrální ruční ovládací zařízení, Ovládací zařízení se signalizací, Ovládací adaptér) [5] DIN 18 232 část 5. Zařízení pro odvádění kouře a tepla, strojní kouřovody, dimenzování, požadavky. leden 1998. [6] prcen/tr 12101-5. CEN/TC 191. Smoke and heat control systems Part 5: Guidelines on functional recommendations and calculation methods for smoke and heat exhaust ventilation system. (1/2005) [7] VdS 2098 Zařízení na odtah kouře a tepla. Směrnice pro konstrukci a instalaci. Svaz pojistitelů věcných škod. Květen 1990. [8] Aktual bulletin č.20 požární odvětrání stavebních objektů v návaznosti na ČSN 730802 a ČSN 730804. Vydáno Ministerstvem vnitra ČR, Hasičským záchranným sborem ČR. [9] ČAP CEA 4020 projektování a montáž zařízení pro přirozený odvod kouře a tepla 18
[10] Bebčák M.: Vybavování objektu zařízením pro odvod kouře a tepla. Diplomová práce. Ostrava: VŠB-TU, 2003. [11] Bebčák P.: Požárně bezpečnostní zařízení. 2. vyd. Ostrava: Edice SPBI Spektrum 17, 2004. [12] ČSN EN 1991-1-2/2004, Eurokód 1: Zatížení konstrukcí část 1-2: Obecná zatížení Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru. [13] ČSN EN 12 101 1 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 1: Technické podmínky pro kouřové zábrany [14] ČSN EN 12 101 6 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 6: Technické podmínky pro zařízení pracující na principu rozdílu tlaků Sestavy [17] pren 12 101 5 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 5: Navrhování a výpočet zařízení pro odvod kouře a tepla odvětráním. [18] pren 12 101 10 Zařízení pro usměrňování pohybu kouře a tepla Část 10: Dodávky energie. 19
Kabelové rozvody na požárně bezpečnostní zařízení a požadavky na třídu funkčnosti dle ZP č. 27/2006 Ing. Petr BEBČÁK, Ph.D. Fakulta bezpečnostního inženýrství, VŠB TU Ostrava Klíčová slova: kabelové rozvody, požární bezpečnost staveb, šíření plamene Abstrakt: Využití evropských norem při hodnocení kabelových rozvodů sloužících pro napájení požárně bezpečnostních zařízení z hlediska šíření požáru po elektrických kabelech a zachování funkční schopnosti elektrických kabelů při namáhání požárem. Popis zkušebních metodik při hodnocení elektrických kabelů v podmínkách požáru a jejich zatřídění dle evropských norem a norem IEC, včetně požadavků na stanovení třídy funkčnosti kabelových nosných konstrukcí dle ZP č.27/2006. V součastné době žijeme ve společnosti, pro kterou je charakteristické budování velkých nečleněných prostor, jako pro výrobu či skladování, tak i pro prodej. Příkladem jsou obrovské výrobní haly, sklady či supermarkety, které se stále častěji stavějí na předměstí velkých měst. Tyto skutečnosti sebou přinášejí koncentraci velkých hodnot a zároveň v případě požáru značných škod, které při těchto požárech vznikají. Vyžadují zodpovědnější přístup k řešení požární bezpečnosti těchto objektů a zároveň přinášejí nutnost vybavování těchto objektů požárně bezpečnostními zařízeními a to zejména elektrickou požární signalizací, stabilním hasícím zařízením, zařízením pro odvod kouře a tepla dalšími bezpečnostními systémy. Problémem jsou taktéž kabelové prostory, kanály, šachty, které představují důležitou část zařízení v tepelných, vodních i jaderných elektrárnách, teplárenských a různých chemických, strojírenských a jiných závodech. Škody způsobené požáry, které většinou po jejich poruše nebo havárii následují, dosahují mnohamiliónové hodnoty, přitom ze statistických údajů vyplývá, že ve výrobních závodech z celkových 100% vzniklých požárů připadá 30% na kabelové cesty. Požáry ukázaly, že k šíření požárů v budovách docházelo často po kabelových vedeních. Velké požáry, ať už v elektrárnách, průmyslových podnicích, shromažďovacích prostorách, výškových budovách a zábavných zařízeních, přinutily odborníky hledat opatření, která by snížila nebezpečí šíření požáru kabelovým vedením, omezila by přímé i následné materiální škody na co nejmenší míru a v maximální míře zabránila ztrátám na lidských životech. 20
Jedním z prvních opatření byl vývoj kabelů z PVC izolací a pláštěm se zvýšenou odolností proti šíření požáru. Skutečnosti ovšem ukázaly, že škody vzniklé v důsledku tvorby chlorovodíku při hoření PVC materiálů jsou často vyšší, než samotné požáry. Byly sice vyvinuty PVC směsi, které snižují množství uvolňovaného chlorovodíku a hustotu dýmu, ale tato opatření nejsou ještě dostatečná. Proto se definovaly určité požadavky pro materiály na kabelové instalace, včetně požadavků na třídu funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí dle ZP č. 27/2006. 1. Kabelové rozvody Materiál vybavení kabelových rozvodů, kanálů musí být se sníženou hořlavostí, dostatečně mechanicky pevný, chráněný proti korozi nebo nekorodující, popřípadě se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi. Kabelové kanály a prostory se dělí na jednotlivé požární úseky hlavními požárními přepážkami. Kabelové šachty se dělí na jednotlivé požární úseky hlavními požárními přepážkami tak, aby prostor požárního úseku nebyl větší než 200 m 3. Mezi jednotlivými hlavními požárními přepážkami se umísťují dílčí požární přepážky: 1. v kabelových kanálech a mostech zpravidla po 100 m délky 2. v kabelových šachtách na každých 15 m výšky 3. v místě křižování (odbočování) kabelových kanálů nebo mostů vzájemná vzdálenost přepážek uzavírajících křižování nemá být větší než 25 m 4. na začátku odboček kabelových kanálů a mostů delších než 25 m 5. v kabelových kanálech se umísťují dílčí požární přepážky tak, aby tvořily úseky o půdorysné ploše cca 250 m 2. Podélné oddělení systémové musí zamezit přenášení požáru z jednoho systému na druhý po dobu určenou projektem. Kabely jednoho systému se kladou do jiného kabelového kanálu, šachty, mostu a prostoru než kabely druhého systému. Spolu s kabely každého systému mohou být uloženy kabely nesystémové, avšak musí být mezi nimi podélná požární přepážka. Podélná požární přepážka se řeší: a) vložením tuhých desek (mechanicky pevných alespoň tak, aby se vlastní tíží a tíží kabelů na nich položených nepronášely) b) vložením sáčků naplněných nehořlavou hmotou c) uložením kabelů do korýtek nebo trubek d) nanesením protipožární hmoty 21
Podélná požární přepážka musí oddělovat souběh kabelů po celé jeho délce. Tam, kde z technických a ekonomických důvodů není možno dodržet, že podélné oddělení systémové musí zamezit přenesení požáru z jednoho systému na druhý po dobu určenou projektem, mohou být kabely nejvýše dvou systémů uloženy do společných kabelových kanálů, šachet, mostů a prostorů při splnění těchto požadavků: a) kabely každého systému se kladou na opačnou stranu uličky široké nejméně 1000 mm, při použití stabilního hasicího zařízení samočinně ovládaného zařízením elektrické požární signalizace, spolu s kabely každého systému mohou být uloženy i kabely nesystémové. b) kabely jednoho systému se vzhledem ke kabelům druhého (jiného) systému kladou do stavebně odděleného prostoru vůči zbývajícímu prostoru obsahujícímu i komunikační uličku. Kabely uvnitř stavebně odděleného prostoru mají být po odstranění stavebně dělící konstrukce přístupné z komunikační uličky. Systémové kabely uložené uvnitř stavebně odděleného prostoru mají při požáru kabelů vně tohoto prostoru udržet svou funkční schopnost (doloží se tepelně technickým výpočtem nebo průkazní zkouškou) po dobu určenou projektem. Obdobně, při požáru kabelů uvnitř stavebně odděleného prostoru, mají udržet po předepsanou dobu svou funkční schopnost vně uložené kabely. Nesystémové kabely se mohou klást společně s vně uloženými systémovými kabely, mají však být odděleny od systémových kabelů požární přepážkou, nebo c) každý kabel buď vyhoví zkoušce podle evropské normy ČSN EN 50 266, která prokáže jeho schopnost nešířit požár, a nebo na jeho povrch bude nanesena protipožární hmota (ve formě nástřiku nebo nátěru), přitom systémové kabely pro jedno zařízení nesmějí být uloženy na jedné lávce, nebo d) systémové kabely, které se chrání před účinky požáru kabelů druhého systému a kabelů nesystémových, mají být funkčně schopné po stanovenou dobu. Pro snížení nebezpečí vzniku požáru a následných škod se provádějí preventivní opatření. a) funkčně důležité kabely, kabely náležející k paralelním, rezervním, náhradním a havarijním jednotkám, požárně bezpečnostním zařízením (PBZ) a kabely různých systémů dodávek energie se od sebe oddělují požární přepážkou b) při uložení kabelů silových a sdělovacích v jednom prostoru se silové a sdělovací kabely ukládají na různých stranách uličky. c) prostory kabelového rozvodu s rozhodujícím významem pro provoz z hlediska technologického a PBZ se mají vybavit zařízením elektrické požární signalizace. 22
d) prostory kabelového rozvodu s rozhodujícím významem pro provoz z hlediska bezpečnostního a pro zajištění funkčnosti PBZ je vhodné vybavit zařízením elektrické požární signalizace a hasicím zařízením. 2. Požadavky na kabelové rozvody z hlediska předpisů ČSN EN a IEC. 2.1. ČSN EN 50 266 Společné zkušební metody pro kabely za podmínek požáru zkouška vertikálního šíření požáru ve vertikálně namontovaných svazcích vodiči nebo kabelů Při zkouškách dle této normy záleží na množství nekovových materiálů na metr zkoušeného vzorku. Tato norma uvádí rozdílné kategorie schvalovacích zkoušek tak, aby bylo možné stanovit schopnost šíření požáru u svazků kabelů za stanovených podmínek, přičemž se nebere v úvahu jejich použití např. pro silové kabely, kabely na přenos dat, kabely se světlovodnými vlákny, telekomunikační rozvody atd. Jsou tedy určeny čtyři kategorie, které se liší dobou trvání zkoušky a množstvím nekovového materiálu zkoušeného vzorku. Zkušební vzorek pro jednotlivé kategorie musí obsahovat zkušební díly, z nichž každý musí mít nejmenší délku 4,0-3,5 m. Podle této normy musí počet zkušebních dílů o délce 3,5 4,0 m odpovídat jedné ze čtyř kategorií. Kategorie A - požadovaný počet zkušebních dílů je takový, aby celkový jmenovitý objem nekovových materiálů byl 7 litrů na metr. Kategorie B - zde je požadovaný počet zkušebních dílů takový, aby celkový jmenovitý objem nekovových materiálů byl 3,5 litrů na metr. Kategorie C - objem nekovových materiálů může být 1,5 litrů na metr. Kategorie D - objem nekovových materiálů může být 0,5 litrů na metr. Pro sjednocení zkoušek je zde popsána i sestava celého zkušebního zařízení. Je to svislá komora o výšce 4 000 ± 100 mm, přičemž dno této komory je vyvýšeno nad úroveň podlahy. Komora je vzduchotěsná, pouze otvorem v základně se přivádí vzduch. Tento otvor je umístěn 150 ± 10 mm od čelní stěny zkušební komory a jeho rozměry jsou 800 ± 20 mm x 400 ± 10 mm. Do komory se upravuje průtok vzduchu a to tak, aby byl 5 000 ± 500 litrů za minutu při stálé teplotě 20 ± 10 C. Průtok vzduchu včetně teploty je vhodné dodržovat i během zkoušky. Na odvod zplodin (kouře) je udělán v zadním rohu zkušební komory otvor o rozměrech 300 ± 30 mm x 1 000 ± 100 mm. Zadní a boční stěny komory se doporučuje vyrobit z ocelové desky tloušťky 1,5 mm. Tato deska by měla mít tepelnou izolaci z minerální vlny, přibližně 65 mm silné s vhodným vnějším povrchem, aby koeficient přestupu tepla byl přibližně 0,7 W/m².K. 23
Do této komory se používají dva druhy žebříků, které slouží na uchycení kabelů a) běžný žebřík = je šířky 500 mm b) široký žebřík = je šířky 800 mm Vzdálenost zkušebního dílu od podlahy 100 mm, přičemž žebřík je od zadní stěny vzdálen 150 ± 10 mm a spodní příčka žebříku je od podlahy 400 ± 5 mm. Při zkoušce se hořák umísťuje vodorovně ve vzdálenosti 75 ± 5 mm od čelní plochy vzorku kabelu a 600 ± 5 mm nad podlahou zkušební komory. Před samotnou zkouškou se aklimatizují kabely při teplotě 25 ± 5 C po dobu 16 hodin a zkušební komora musí být suchá. Zkouška nemůže být provedena, pokud rychlost proudění vzduchu kolem komory je větší než 8 m/s a teplota vnitřních stěn je nižší než 5 C nebo vyšší než 40 C. Po dodržení všech záležitostí, stanovených touto normou se přistupuje k době přiložení plamene. U kategorie A - doba přiložení plamene je 40 min U kategorie B - doba přiložení planeme je 40 min U kategorie C - doba přiložení plamene je 20 min U kategorie D - doba přiložení plamene je 20 min V poslední fázi zkoušky se vypne plynový hořák hořící vzorek se uhasí a očistí od sazí. Pokud je vzorek nepoškozen, všechny saze se zanedbávají včetně zuhelnatění a jakékoli deformace. Pokud po přiložení ostrého předmětu na povrch kabelu se izolace začíná drobit a výška přesáhne 2,5 mm od spodní hrany hořáku, zkouška je nevyhovující. Potom se zkouška provádí ještě 2x podle výše uvedených postupů a pokud zuhelnatění nepřekročí 2,5 m od spodní hrany hořáku, zkouška je vyhovující a kabel tedy vyhoví z hlediska šíření plamene ČSN EN 50 266. 24
Obrázek č. 1 zařízení pro zkoušku plamenem 2.2 IEC 60331 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru nepřerušenost obvodů Tato norma uvádí požadavky na vlastnosti požáruvzdorujících funkčních elektrických kabelů a způsob jejich zkoušení. Požáruvzdorující kabel je takový, který plní svou funkci i během dlouhotrvajícího požáru, přičemž se předpokládá, že požár je dostatečně silný, aby v místě působení plamene zničil organický materiál kabelu. Hodnocení zkoušky Kabel je definován jako požáruvzdorující, jestliže při této zkoušce nedojde k přetavení žádné ze 2 A pojistek. 25
Příprava vzorku a zkušební podmínky Ze vzorku hotového kabelu o délce 1200 mm, se na obou koncích odstraní v délce 100 mm plášť nebo ochranný obal. Na jednom konci kabelu se žíly vhodně upraví pro připojení a na druhém konci se obnažená jádra žil od sebe oddálí, aby se zabránilo jejich vzájemnému styku. Kabel se udržuje ve vodorovné poloze pomocí vhodných úchytek umístěných na každém konci pláště nebo ochranného obalu. Ve střední části se kabel podepře dvěma kovovými kroužky, vzdálenými od sebe asi 300 mm. Tyto kroužky, stejně jako jiné kovové části úchytného zařízení, se uzemní. Pro zkoušku napětím musí být k dispozici jeden třífázový transformátor zapojený do hvězdy, nebo tři jednofázové výkonové transformátory. (Jinak lze tuto zkoušku provádět stejnosměrným proudem při napětí, které se rovná špičkové hodnotě stanoveného střídavého napětí). Žíly zkoušeného kabelu se připojí k jednotlivým fázím, má-li kabel více žil, je nutno je rozdělit do tří skupin pro připojení ke třem fázím. Přilehlé vodiče se připojí k různým fázím. Zkouší se ve vhodné komoře vybavené prostředky k odvádění škodlivých plynů, které při hoření vznikají. Pokud to okolnosti vyžadují, lze blízko hořáku upevnit chrániče proti průvanu. 2.2.1 IEC 60331-11 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - zkušební zařízení Zdroj tepla Zdrojem tepla je plynový hořák trubkového typu o délce 500 mm, který vytváří řadu blízko rozmístěných plamenů. Plyn a dodávaný vzduch se pak seřídí tak, aby se dosáhlo teploty 750 C. Zde je hořák umístěn horizontálně. Změna polohy hořáku je proto, aby popel z kabelu nepadal do hořáku. průtoky vzduchu 80 ± 5 l/min na délku hořáku průtoky propanu 5 ± 0,25 l/min na délku hořáku vzdálenost hořáku od kabelu je 70 ± 10 mm svislá vzdálenost je 45 mm Toto jsou orientační hodnoty. Důležité je u této zkoušky udržet hodnotu plamene na konstantní teplotě 750 C. 26
Obrázek č. 2 Zkušební zařízení s hořákem, včetně zařízení pro uchycení kabelu 2.2.2 IEC 60331-21 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Zkoušení kabelů o jmenovitém napětí do 1 kw. 1 kw je hodnota mezi dvěma fázemi (sdružené napětí). Během zkušební doby musí kabel splnit následující podmínky: nesmí dojít ke zkratu mezi žilami nesmí dojít k přerušení vodiče Toto je sledováno během celé zkoušky. Jištění jednotlivých žil kabelů je 2A v každé fázi (proti zkratu), sledování nepřerušení obvodu je dáno žárovkami. Pokud má zařízení stínění, je v bodě 8 uzemněno i toto. Obrázek č. 3 Schéma zapojení zkušebního zařízení 27
Vysvětlení k obrázku č. 3 Vynutí transformátoru 1. Jističe (pojistky 2A) 2. Bod spojení nulového a zemnícího vodiče k žárovkám 3. Podpěrné kroužky 4. Žíly zkoušeného kabelu 5. Zkoušený kabel 6. Žárovky indikující nepřerušenost jednotlivých žil 7. Kovové stínění 8. Uzemnění Kabel musí být dlouhý cca 1200 mm, přičemž z každého konce je odstraněn plášť na jednotlivých žilách. Při kontrole kontinuity žárovek se doporučuje zatížení obvodu 0,25 A při zkušebním napětí. V případě, že kabel je mnohožilový (7 žil a více), žíly by měly být rozděleny do tří skupin tak, aby žíly spolu sousedící byly zapojeny na různé fáze. Požadavek zkoušky je takový, že doba působení plamene má být specifikována, nebo-li dána výrobcem. V případě, že toto výrobce neuvádí, doporučuje se působení plamen 90 min. Po vypnutí (uhašení plamene hořáku) kabel zůstane připojen na napětí dalších 15 min, z důvodu ochlazování vodiče. Pak se vypíná napětí. Během zkoušky nesmí dojít ke zkratu ani nesmí dojít k přerušení vodiče. V případě, že je zkouška nevyhovující, musí se provést další dvě zkoušky na tom samém vzorku a obě musí být vyhovující. 2.2.3 IEC 60331-22 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Zkoušky kabelů nad 1 kw 2.2.4 IEC 60331-23 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Datové kabely (sdělovací) 2.2.5 IEC 60331-25 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru - Optické kabely 2.3 ČSN EN 50200 Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech Je to zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely, určené pro použití v nouzových obvodech. Zkouška se provádí na desce 300 x 900 mm, kabel je zde umístěn ve tvaru U a hořák působí na vodorovnou část kabelu. Zapojení je totožné s částí IEC 60331-21, 23. Toto zařízení je vybaveno kovovou tyčí o délce 600 mm, která v určitých intervalech naráží do horního okraje zkušební desky a tím mechanicky namáhá zkoušený kabel. Ostatní 28
kritéria jsou shodná jako u IEC 60331-21, 23. Tato norma platí pro: silové a ovládací kabely, datové i sdělovací kabely a pro kabely s optickými vlákny. Obrázek č. 4 Schématický nákres zkušební stěny 2.4 ČSN EN 50265-1 Společné metody zkoušek pro kabely v podmínkách požáru Zkouška odolnosti proti svislému šíření plamene pro vodiče nebo kabely s jednou izolací Zkušební zařízení ČSN EN 50265 stanovuje zkušební metody odolnosti proti šíření hoření za podmínek požáru svislým plamenem pro samostatné izolované elektrické nebo optické vodiče nebo kabely. Specifikuje podrobně zkušební zařízení a postupy. 2.5. ČSN EN 50265-2-1 Společné metody zkoušek pro kabely v podmínkách požáru Zkouška odolnosti proti svislému šíření plamene pro vodiče nebo kabely s jednou izolací Postupy 1 kw směsný plamen ČSN EN 50265-2-1 stanovuje postup pro použití směsného plamene o výkonu 1 kw a je určena pro všeobecné použití s tou výjimkou, že uvedené postupy nemusí být vhodné pro zkoušení tenkých kabelů s optickými vlákny nebo pro zkoušení tenkých izolovaných vodičů nebo kabelů z průřezem menším než 0,5 mm², kdy metoda stanovená v této normě není vhodná, protože se tenké kabely s optickými vlákny mohou přerušit nebo se tenké vodiče mohou během přiložení plamene před dokončením zkoušky přetavit. V těchto případech se doporučuje postup uvedený v EN 50265-2-2. Protože použití izolovaných vodičů nebo kabelů, které odolávají šíření plamene a vyhovují doporučeným požadavkům této normy není samo osobě dostačující k ochraně před šířením 29
ohně za podmínek požáru pro všechny druhy instalací, doporučuje se proto v jakýchkoli případech vysokého nebezpečí šíření požáru, například u dlouhých svislých délek svazků kabelů, uplatnění zvláštních opatření pro instalaci. Nelze předpokládat, že pokud vzorek kabelu vyhovuje požadavkům na provedení podle této normy, bude se svazek takovýchto kabelů chovat podobným způsobem. Použije se zkušební zařízení uvedené v EN 50265-1. Zdrojem zapálení je svítivý propanový hořák podle EN 50265-1 (obrázek 23). Zkušební vzorek tvoří izolovaný vodič nebo kabel o délce (600 ± 25) mm. Umístění zkoušeného vzorku Zkoušený vzorek se upevní ve svislé poloze ke dvěma vodorovným podpěrám pomocí měděného drátu vhodné velikosti tak, že vzdálenost mezi dolní částí horní podpěry a horní částí spodní podpěry je (550 ± 5) mm. Navíc je zkoušený vzorek umístěn tak, že je jeho spodní konec přibližně 50 mm ode dna zástěny. (Viz obrázek 5). Svislá osa zkoušeného vzorku je nastavena souose se zástěnou (tj. 150 mm od každé strany a 225 mm od zadu). Přiložení plamene Upozornění na nebezpečí: Musí být učiněna bezpečnostní opatření pro ochranu osob provádějících zkoušky před následujícím: nebezpečím požáru nebo výbuchu vdechnutí kouře nebo škodlivých zplodin, obzvláště při zkouškách hoření halogenových materiálů škodlivými zbytky Poloha plamene Hořák kalibrovaný jak je popsáno v EN 50265-1 se zapálí a nastaví se doporučený průtok plynu. Hořák se nastaví do takové polohy, že se špička vnitřního modrého kužele plamene dotýká povrchu vzorku ve vzdálenosti (475 ± 5) mm od spodního konce horní vodorovné podpěry, přičemž osa hořáku je nakloněna v úhlu 45 C ke svislé ose vzorku. (Viz obrázek 6). U plochých kabelů se plamen dotýká středu ploché strany kabelu. Doba přiložení plamene Plamen se přikládá bez přerušení po dobu závisící na průměru kabelu. Na konci stanovené doby trvání zkoušky se hořák oddálí a plamen hořáku se zhasne. 30
Vyhodnocení výsledků zkoušek Když hoření ustalo, očistí se zkoušený vzorek otřením. Jakékoli saze se ignorují, jestliže je po otření původní povrch nepoškozen. Zanedbá se rovněž změknutí nebo jakákoli deformace nekovových materiálů. Vzdálenost od spodní hrany horní podpěry k hornímu a spodnímu začátku zuhelnatění se změří na nejbližší milimetr. Začátek zuhelnatění se určí následovně: Na povrch kabelu se zatlačí ostrým předmětem, například ostřím nože. V místě, kde se povrch mění z pružného na křehký (drobivý), je začátek zuhelnatění. Izolovaný vodič nebo kabel vyhovuje zkoušce, jestliže je vzdálenost mezi spodní hranou horní podpěry a začátkem zuhelnatění větší než 50 mm. Jako závada se navíc zaznamená, když se hoření rozšířilo směrem dolů do místa ve vzdálenosti větší než 540 mm od spodní hrany horní podpěry. Pokud je zaznamenána závada, provedou se další dvě zkoušky. Jestliže jsou obě tyto zkoušky vyhovující, považuje se izolovaný vodič nebo kabel za vyhovující zkoušce. 31
Obrázek č. 5 Uspořádání vzorku ve zkušebním zařízení Obrázek č. 6 Přiložení směsného plamene o výkonu 1 kw ke zkušebnímu vzorku 32
2.6. ČSN EN 50265-2-2 Společné metody zkoušek pro kabely v podmínkách požáru Zkouška odolnosti proti svislému šíření plamene pro vodiče nebo kabely s jednou izolací - Svítivý plamen 3. Základní požadavky na kabelové rozvody, které ovládají PBZ Požárně bezpečnostní zařízení jsou vyhrazenými druhy zařízení požární ochrany, které slouží k zajištění PBS. Za PBZ se považuje zejména: 1. Elektrická požární signalizace, včetně pultů centrální ochrany 2. Stabilní a polostabilní hasící zařízení 3. Zařízení pro odvod tepla a kouře 4. Čerpadla požární vody 5. Otevírání dveří 6. Zavírání dveří 7. Rozhlas 8. Nouzové osvětlení 9. Vzduchotechnika 10. Požární výtah 11. Evakuační výtah 12. Otvory pro přívod vzduchu 13. Ventilátory Na základě technických norem nebo projektanta musí být tato PBZ funkční po určitou dobu. Např. v budovách pro ubytování s ubytovací kapacitou větší než 60 osob do 3. nadzemního podlaží a dále více jak 40 osob v ostatních případech. Zde musí být únikové cesty vybaveny nouzovým osvětlením s funkční schopností alespoň po dobu 15 minut, požární výtah musí mít zajištěnou dodávku elektrické energie nejméně 45 minut. Přetlaková ventilace musí zajišťovat dodávku vzduchu u chráněné únikové cesty typu B pod obu 30 min. popřípadě 45 min. slouží-li tato úniková cesta jako zásahová a pro chráněnou únikovou cestu typu C musí zajišťovat dodávku vzduchu po dobu 45 min. popřípadě 60 min. slouží-li tato cesta jako zásahová. 3.1 Požadavky na napájení PBZ Elektrické rozvody zajišťující funkci nebo ovládání zařízení sloužících k protipožárnímu zabezpečení stavebních objektů (např. požární výtah, evakuační výtah, posilovací čerpadlo požární vody, nouzové osvětlení) musí mít zajištěnu dodávku elektrické energie alespoň ze dvou na sobě nezávislých napájecích zdrojů, z nichž každý musí mít takový výkon, aby při přerušení dodávky z jednoho zdroje byly dodávky plně zajištěny po dobu předpokládané funkce zařízení ze zdroje druhého. Přepnutí na druhý napájecí zdroj musí být 33
samočinný nebo musí být zabezpečeno zásahem obsluhy stálé služby. V tomto případě musí být porucha na kterékoli napájecí soustavě signalizována do požární ústředny nebo jiného místa se stálou obsluhou. Trvalou dodávku elektrické energie z druhého zdroje lze zajistit např. samostatným generátorem, akumulátorovými bateriemi apod. Výjimečně (např. u menších objektů) se může dodávka elektrické energie zajistit i připojením na distribuční síť smyčkou. V těchto případech nesmí porucha na jedné větvi vyřadit dodávku elektrické energie (požárně oddělené rozvodné skříně, oddělené vedení apod.). Elektrická zařízení sloužící k protipožárnímu zabezpečení objektů se připojují samostatným vedením z přípojkové skříně nebo z hlavního rozvaděče, a to tak, aby zůstala pod napětím i při odpojení ostatních elektrických zařízení (vedení prostorem bez požárního rizika, vedení v omítce, s krytím alespoň 10 mm, vedení v samostatných drážkách, popř. šachtách, vedení vodičů či kabelů se sníženou hořlavostí dle ČSN EN 50 266 a zejména kabelů zajišťující jejich funkčnost dle IEC 60 331. 3.2. Stanovení funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí systémů v případě požáru V rámci zpracování (podrobnější) dokumentace pro vybavování objektů požárně bezpečnostním zařízením napájeným el. energií, zejména požárními ventilátory a dalších PBZ, se trvale naráží na problém navržení a docílení funkčnosti elektrických kabelových zařízení v případě požáru tak, aby byla zajištěna funkčnost těchto zařízení po požadovanou dobu při daném tepelném zatížení v daném požárním scénáři. Požadavky a metodika pro zkoušení funkčnosti kabelových zařízení je stanovena v ZP-27/2006 vydaného AO 216 PAVUS, a.s. V uvedeném předpise, který navazuje na DIN 4102 část 12:1998 a DIN VDE 0472 část 814 je funkčnost kabelových zařízení splněna, pokud při požární zkoušce nevznikne v kabelových zařízení žádné krátké spojení a žádné přerušení toku proudu ve zkoušených elektrických kabelových prvcích. Třída funkčnosti kabelového zařízení je definovaná jako doba v minutách, po kterou si kabelová zařízení zachovávají svou funkčnost. Tabulka č.1 - Klasifikace třídy funkčnosti kabelového zařízení P Třída funkčnosti Funkčnost kabelového zařízení [min] P 15 15 P 30 30 P 60 60 P 90 90 P 120 120 34
V čl. 5.1 ZP 27/2006 je stanoven požadavek na podmínky tepelného namáhání ve zkušební peci pro stanovení funkčnosti kabelových zařízení s odkazem na ČSN EN 1363-1 a ČSN 1363-2. (tento článek je v současné době v revizi). Při navrhování požárně bezpečnostních zařízení se projekčně vychází z požadavku projektových norem, zejména ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb. Společná ustanovení, kde jsou uvedeny požadavky na tepelné namáhání PBZ zařízení např. požárních ventilátorů atd. Tyto požadavky jsou rovněž stanoveny v dílčích projektových normách např. v ČSN 73 7507 - Projektování tunelů pozemních komunikací, kde čl. 13.6.6 je požadován teplotní režim systému požárního větrání (požárních ventilátorů) pro teplotu 400 C/90 min (F400). Z výše uvedeného tedy vyplývá, v návaznosti na ČSN EN 12 101-3, že požární ventilátory musejí splňovat požadavek funkčnosti po dobu 90 minut při teplotním režimu 400 C. Je-li požadavek na požární ventilátory z hlediska jejich funkčnosti 400 C/90 minut měl by být i obdobný požadavek na kabelová zařízení, která předmětný ventilátory napájejí. Při řešení daného problému je nutno detailně vyhodnotit v požárně bezpečnostním řešení stavby, zda nemůže dojít k jinému tepelnému namáhání napájecího kabelového zařízení, které by mohlo ovlivnit funkčnost posuzovaného požárně bezpečnostního zařízení. Na základě výše uvedeného pro stanovení třídy funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí systémů v případě požáru lze považovat za vyhovující tepelné namáhání např. dle čl. 5.2 ČSN EN 1363-2 za předpokladu, že napájené elektrické zařízení má omezenou teplotu funkčnosti v času a to nižší než teplotní průběh zkušební teplotní křivky. Požadavek třídy funkčnosti kabelového zařízení (P) musí být navrženo v rámci projektového řešení stavby a musí být prokázáno, že požadovaná třída funkčnosti kabelového zařízení zajišťuje funkčnost tohoto zařízení v definovaném teplotním a časovém režimu (např. požární ventilátor F400 s požadovanou dobou funkčnosti 90 minut s teplotním namáháním 400 C požadavek na třídu funkčnosti kabelového zařízení např. P 400 90 min. Při tomto hodnocení je nutno přihlížet k možnosti tepelného a časového namáhání kabelového zařízení při jednotlivých scénářích požáru v posuzovaném objektu. 35