Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava PROVEDENÍ ELEKTRICKÉHO ZAŘÍZENÍ S OHLEDEM NA POŽÁRNÍ BEZPEČNOST STAVEB Předmět: Prevence elektrických zařízení Určeno pro studenty fakulty FBI všech oborů a druhů studia Obsah 1. Úvod 2. Požární kodex 3. Konstrukce kabelů pro systémy zachování funkčnosti. 4. Protipožární nátěry a nástřiky kabelů. 5. Požární bezpečnost staveb nevýrobní objekty. 6. Požární bezpečnost staveb výrobní objekty. 7. Požární bezpečnost staveb výrobní objekty. 8. Hlavní zásady pro volbu elektrických zařízení z hlediska požární bezpečnosti staveb Ing. Vladimír Meduna duben 2005
1. Úvod. Preventivní opatření v oblasti protipožární ochrany jsou dnes neoddělitelnou součástí projektových řešení všech větších budov. Zvláštní význam nabývají v případě objektů v kterých se shromažďuje větší množství osob. V souvislosti s elektrickými rozvody v takovýchto objektech je potřebné mít na zřeteli, že tyto rozvody tvoří z velkého množství silových a slaboproudých vedení jakousi prostorovou síť. Každé takovéto vedení představuje speciální riziko v případě požáru, protože může být původcem silného zakouření prostoru a taktéž zdrojem jedovatých zplodin, které vznikají při hoření. Taktéž existuje možnost šíření požáru v trasách těchto vedení. Podstatné je také riziko ztráty funkce připojených elektrických zařízení v důsledku přerušení dodávky elektrické energie. V koncepci požární ochrany objektu, v kterých se může zdržovat velký počet osob, patří proto požadavky na časově omezené zachování funkčnosti elektrického napájení některých zařízení důležitých pro bezpečnost v případě požáru. Jedná se např. o napájení nouzového osvětlení, evakuačních(záchranných) výtahů, požárních hlásičů, nouzových vzduchotechnických zařízení na odsávání kouřových zplodin a čerpadel stabilních hasících zařízení. 2. Požární kodex. Požadavky zákona o požární ochraně a příslušných prováděcích vyhlášek převádí na konkrétní technické požadavky tzv. Požární kodex. Jedná se o soubor českých technických norem zařazených do skupiny ČSN 73 08xx, která komplexně řeší technickou stránku celé problematiky požárního zabezpečení stavebních objektů. Kodex lze rozdělit do následujících čtyř skupin norem: a) normy projektové, které stanoví požadavky na dispoziční, materiálové a konstrukční řešení stavebních objektů z hlediska ochrany před požárem a jejich technologické vybavení a současně stanovuje způsob prokázání těchto požadavků. Patří sem zejména: ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb Nevýrobní objekty, ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb Výrobní objekty, ČSN 73 0831 Požární bezpečnost staveb Shromažďovací prostory a další; b) normy zkušební, které stanoví metodiky zkušebních postupů, způsob prokazování požadovaných požárně technických vlastností stavebních hmot, materiálů a konstrukcí; c) normy hodnotové, které definují požárně technické parametry stavebních konstrukcí a hmot u kterých byly parametry průkazným způsobem stanoveny a které jsou velmi často používány; d) normy předmětové, které doplňují a rozšiřují požadavky základních norem o další specifické požadavky. Základem celého Požárního kodexu jsou dvě tzv. kmenové normy a to: ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb Nevýrobní objekty, ČSN 73 0804 Požární bezpečnost staveb Výrobní objekty. Obě definují základní technické požadavky pro návrh a realizaci staveb s ohledem na zajištění jejich požární bezpečnosti. I když se jedná o normy stavební, jsou v těchto normách definovány také základní požadavky na technologické vybavení budov a zabývají se zařízeními sloužícími k protipožárnímu zabezpečení staveb. Jedná se především o technologické vybavení únikových a vnitřních zásahových cest, evakuačních a požárních výtahů, zařízení elektrické požární signalizace, zařízení pro odtah dýmu a požární ventilaci. 2
Významové definice, odpovídající zvyklostem v běžné elektrotechnické praxi s ohledem na požární bezpečnost V dalším textu jsou užívány některé pojmy označující vlastnosti kabelů, jejichž význam je následující: a) Bezhalogenový kabel kabel, jehož izolace žil, výplň, plášť a ostatní komponenty jsou vyrobeny z bezhalogenových materiálů b) Samozhášivý kabel kabel, jehož plášť po ukončení působení plamene sám zhasne (ČSN EN 50265-2-1) c) Oheň retardující kabel kabel se zvýšenou odolností vůči působení plamene při hoření ve svazku (ČSN EN 50266) d) Kabel s izolační integritou kabel se zvýšenou odolností vůči působení plamene e) Kabel se zachováním funkčnosti kabel úspěšně zkoušený jako součást elektrického systému se zachováním funkčnosti, zkoušený dle příslušných norem. Samozhášivost kabelů je jedním ze základních požadavků kladených na prakticky veškeré současné kabely a vedení. Plasty používané k izolaci běžných kabelů obsahují zpravidla chlor, který se za velkých teplot uvolňuje a přispívá k potlačení hoření. Jelikož se jedná o všeobecně agresivní látku, působí negativně na své okolí. Z tohoto důvodu se u kabelů zkoušených pro prostředí s možností výskytu vysokých požárních teplot vyžadují zpravidla plastické materiály neobsahující prakticky žádné halogeny (např. chlor, brom nebo fluor). Kabely na zachování funkčnosti v případě požáru jsou většinou klasifikovány také jako materiály s malým množstvím vznikajícího kouře. Z hořícího PVC a jiných plastů obsahujících halogeny vzniká několikanásobně větší množství dýmu oproti plastům halogeny neobsahujícím. 3. Konstrukce kabelů pro systémy zachování funkčnosti. V současnosti nejčastější konstrukční řešení kabelů se zachováním funkčnosti při požáru využívají tepelnou odolnost slídy, skelných vláken nebo hedvábí majících podobu jednoho nebo vícevrstvých pásů uložených uvnitř kabelu. Tyto pásy se mohou nacházet přímo na měděných žilách, na izolaci žil i pod izolací pláště.(viz následující obrázek). Plastová izolace při požáru shoří a místo ní zůstanou jen zbytky popela. Vnitřní pásy resp. opředení však drží tento popel pohromadě, takže tvar kabelů zůstane zachován a jednotlivé žíly se nemohou dotýkat. Vzniklý popel tedy dál zajišťuje odpovídající izolaci. V poslední době se objevily také konstrukce využívající místo pásů nebo opředení plasty, které v případě požáru keramizují. U těchto provedení sice plasty také vyhoří, ale vytvoří 3
přitom relativně tvrdý keramizovaný popel dostatečně fixující jednotlivé žíly na původním místě a brání tak jejich vzájemnému kontaktu. (viz následující obrázek). V řadě případů však takto vzniklá vrstva nevydrží větší mechanická namáhání, na něž jsou proto tyto kabely a vodiče značně citlivé(viz následující obrázek). Podstatně lepších výsledků se, při využití keramických materiálů, dosahuje nástřikem holých žil vodičů speciální keramickou vrstvou, na kterou se teprve pokládá bezhalogenová plastová izolace.kabely s touto konstrukcí dosahují lepší požární odolnosti než obdobná provedení s klasickým ovinem, resp. opředením žil slídovými nebo skleněnými materiály. Kromě popsaných kabelů s plastovou izolací existují také minerálně izolovaná vedení. Kabely sestávají z jednoho nebo více masivních měděných vodičů uložených v lisované minerální izolaci a obalených bezešvým taženým nebo svařovaným měděným pláštěm. Použitá konstrukce se vyznačuje obzvlášť vysokou mechanickou pevností a prakticky vylučuje šíření požáru. Zmíněné přednosti však degraduje značná složitost napojování a montáže, která se spíše podobá instalaci vodovodních trubek. Cena těchto kabelů je však také podstatně vyšší než u obdobných plastových kabelů a proto se u nás i na evropském kontinentu téměř nepoužívá. (Používá se např. ve Velké Británii, kde se také většina minerálně izolovaných kabelů vyrábí). Dále jsou uvedeny některé příklady kabelů se zachováním funkčnosti a jejich označení: Silové kabely: NHXH E30 ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kv s funkční schopností při požáru 30 minut NHXH E90 ohni odolný bezpečnostní kabel 0,6/1 kv s funkční schopností při požáru 90 minut Slaboproudé kabely: JE-H(St)H...BD E30 - ohni odolný bezpečnostní kabel do 230 V s funkční schopností při požáru 30 minut JE-H(St)H...BD E90 - ohni odolný bezpečnostní kabel do 230 V s funkční schopností při požáru 90 minut 4. Protipožární nátěry a nástřiky kabelů. 4
Nátěry a nástřiky slouží k zajištění základní ochrany nebo ke zvýšení stávající požární odolnosti stavebních konstrukci a zařízení. Jejich účinnost však bývá nižší než u ochrany obkladem a závisí na tloušťce ochranné vrstvy i typu chráněné konstrukce. U masivních ocelových konstrukcí, potřebujících pro nárůst své vlastní teploty značné množství tepelné energie, zpravidla dílčí zhoršení účinnosti nevadí. Pro elektrické kabely a vedení, kterým postačuje ke stejnému zvýšení teploty absorbce podstatně menšího tepla, však představuje podstatný handicap. Prodloužení jejich funkční schopnosti je v případě použití nástřiku a nátěrů velmi omezeno. Proto se protipožární nátěry a nástřiky používají zpravidla jen u starších instalací, které neodpovídají současným předpisům z oblasti požární bezpečnosti staveb. U nových instalací se předpokládá použití kabelů a vedení s konstrukcí, které odpovídají všem platným požadavkům, a proto není třeba provádět žádné dodatečné ošetření. Rozlišujeme: nátěry a nástřiky zábranové brání přístupu plamene k povrchu chráněného předmětu a současně tvoří překážku šíření plamene po jeho povrchu, nátěry a nástřiky zpěňující chrání ošetřený předmět pomocí nehořlavé pěny vzniklé napěněním nátěrové vrstvy v důsledku zvýšení okolní teploty. Přitom lze použít pouze odzkoušený nátěr a nástřik, ke kterému jsou pro tento účel k dispozici veškeré schvalovací dokumenty ve smyslu zákona čís. 22/1997 Sb. v jeho posledním platném znění. 5. Požární bezpečnost staveb nevýrobní objekty. Požadavky na požární bezpečnost staveb tj. i požadavky na zajištění dodávky elektrické energie uvádí podrobně ČSN 73 0802. V kapitole Dodávka elektrické energie uvádí norma mj. zásadní a nejdůležitější požadavky na návrh a provedení napájecích a řídících obvodů. Elektrické rozvody zajišťující funkci nebo ovládání zařízení sloužících k protipožárnímu zabezpečení stavebních objektů (např. požární či evakuační výtah, čerpadlo požární vody, nouzové osvětlení) musí mít zajištěnu dodávku elektrické energie ze dvou nezávislých napájecích zdrojů. Každý z nich pak musí mít takový výkon, aby při přerušení dodávky z jednoho zdroje byly dodávky plně zajištěny po dobu požadované funkce zařízení ze zdroje druhého. Co se týká elektrických zařízení sloužících k protipožárnímu zabezpečení objektu, ta se připojují samostatným vedením z přípojkové skříně nebo hlavního rozváděče, tak aby zůstala funkční po celou požadovanou dobu, a to i při odpojení ostatních elektrických zařízení v objektu. Vodiče a kabely zajišťující funkci a ovládání zařízení k protipožárnímu zabezpečení objektů: mohou být volně vedeny prostory a požárními úseky bez požárního rizika včetně chráněných únikových cest, pokud vodiče a kabely jsou odolné proti svislému šíření plamene mohou být volně vedeny prostory a požárními úseky s požárním rizikem, pokud vodiče a kabely jsou provedeny tak, že zachovávají celistvost obvodu a jsou odolné proti svislému šíření plamene, nebo musí být uloženy či chráněny tak, aby nedošlo k porušení jejich funkčnosti Poznámka: 5
1. Nechráněná úniková cesta každý trvale volný komunikační prostor směřující k východu na volné prostranství nebo do únikové cesty chráněné. Nechráněné únikové cesty nemusí být od ostatních prostorů požárně odděleny stavebními konstrukcemi. 2. Chráněná úniková cesta - každý trvale volný komunikační prostor směřující k východu na volné prostranství, který tvoří samostatný požární úsek chráněný proti účinkům požáru (jak zplodinám kouření, tak vysokým teplotám a kouři). V chráněné únikové cestě buďto elektrickou instalaci neumisťujeme vůbec a nebo veškeré kabely a vedení musí být provedeny tak, aby byla po požadovanou dobu zajištěna jejich funkčnost. Chráněné únikové cesty musí mít vždy elektrické osvětlení. Nouzové osvětlení je pak vyžadováno pokud úniková cesta složí k úniku více než 300 osob. Nouzové osvětlení musí funkční i v době požáru po dobu 15 až 45 minut (podle druhu únikové cesty). 6. Požární bezpečnost staveb výrobní objekty. Provedení elektrické zařízení s ohledem na požární bezpečnost těchto staveb jsou uvedeny v ČSN 73 0804. Základní odlišnost spočívá ve vyhodnocení požárního rizika. Na rozdíl od nevýrobních objektů, kde je základním kriteriem tzv.výpočtové požární zatížení, u výrobních objektů se definuje tzv. Návrhový požár resp Ekvivalentní doba trvání požáru. Podle těchto kriterií je pak stanoveno : požární riziko je určeno ekvivalentní dobou trvání požáru a z jeho velikosti vyplývají požadavky na stavební konstrukci objektu a způsob jeho technologického vybavení ekonomické riziko je dáno indexem pravděpodobnosti vzniku a rozšíření požáru a indexem pravděpodobnosti rozsahu škod způsobeným požárem Z těchto stanovených podmínek pak vyplývají požadavky pro provedení elektrického zařízení např. použitý druh kabelů a vodičů, způsob jejich uložení, provedení rozváděčů a kabelových kanálů apod. Požadavky na požární bezpečnost staveb pak ještě stanovují další normy. Důležité normy jsou uvedeny dále: ČSN 73 0832 Požární bezpečnost staveb Shromažďovací prostory ČSN 73 0833 Požární bezpečnost staveb Budovy pro bydlení a ubytování ČSN 73 0835 Požární bezpečnost staveb Budovy zdravotnických zařízení ČSN 73 0842 Požární bezpečnost staveb Objekty pro zemědělskou výrobu ČSN 73 0843 Požární bezpečnost staveb Objekty spojů a poštovních provozů ČSN 73 0845 Požární bezpečnost staveb - Sklady ČSN 73 0873 Požární bezpečnost staveb Zásobování požární vodou ČSN 73 0875 Požární bezpečnost staveb Navrhování elektrické požární signalizace ČSN 73 7505 Požární bezpečnost staveb Sdružené trasy městských vedení technického vybavení Z předchozího textu vyplývá, že existuje celá řada požadavků na elektrická zařízení a rozvody z hlediska zajištění jejich požární bezpečnosti. Proto byla zpracována tzv. 6
Elektrotechnická pravidla ESČ (Elektrotechnický svaz český), kde se tématikou protipožární ochrany elektrických zařízení zabývají: EP ESČ 33.01.02. Kabelové kanály, šachty, mosty a prostory- výstroj, vybavení a ochranná opatření EP ESČ 33.01.02. Elektrické instalace v objektech se shromažďovacími prostory pro služby a ve výškových budovách 7. Hlavní zásady pro volbu elektrických zařízení z hlediska požární bezpečnosti staveb Hlavní zásady pro volbu a provoz elektrických zařízení z hlediska požární bezpečnosti staveb lze shrnout do následujících bodů: 7 1. Nová elektrická zařízení navrhovat tak, aby tato sama o sobě nebyla příčinou požáru. To znamená navrhovat druhy kabelů a vodičů, jejich uložení, průřezy vč. jištění tak, aby odpovídala vnějším vlivům, předpokládanému zatížení a neohrožovala bezpečnost osob a majetku. Navrhovat pouze ta zařízení, která mají platnou dokumentaci o bezpečnosti výrobků dle Zákona čís. 22/1997 Sb. Krátce řečeno navrhovat elektrická zařízení tak, aby odpovídala příslušným platným normám a technickým předpisům. 2. Elektrická zařízení navrhovat v souladu s požární zprávou. Navrhovat požární zabezpečení kabelových tras v souladu s požární zprávou, zpracovat situační výkresy s uvedením tras elektrického vedení s uvedením požárních úseků, doplněné o specifikaci použitých protipožárních kabelových ucpávek, přepážek apod., zpracovat situační výkresy s jednoznačně vyznačenými kabelovými trasami, u kterých je vyžadováno zajištění funkčnosti v případě požáru. 3. Přednostně volit ty druhy kabelů a vodičů, které jsou samozhášivé. To znamená takové, které mají schopnost omezit šíření požáru. 4. Tam, kde je to příslušnou normou o požární bezpečnosti staveb předepsáno, volit kabely a vedení s integrovaným zachováním funkčnosti při požáru. To však neznamená jen správnou volbu druhu kabelů a vodičů, ale navíc zvolit nosné konstrukce na kterých je vedení uloženo tak, aby byly funkční při požáru alespoň po stejnou dobu po které jsou funkční uložené vodiče. Dále zvolit druhy kabelových kanálů, umístění protipožárních přepážek v těchto kanálech a vhodné utěsnění kabelových prostupů apod. 5. Zajistit, aby elektrické rozvody zajišťují funkci nebo ovládání zařízení sloužících k protipožárnímu zabezpečení stavebních objektů (např. požární či evakuační výtah, čerpadlo požární vody, nouzové osvětlení) měly zajištěnu dodávku elektrické energie ze dvou nezávislých napájecích zdrojů. 6. Dbát na to, aby montáže elektrických zařízení prováděly jen odborné firmy; v případě montáže systému, vyžadujících speciální montážní osvědčení pouze firmy, které takové osvědčení mají. Při montáži používat jen výrobky, které mají příslušnou technickou dokumentaci k použití těchto výrobků v podmínkách stanovených příslušnými normami a technickými předpisy ve smyslu zákona čís.22/1997 Sb. 7. Uvádět do provozu pouze ta elektrická zařízení na kterých byla provedena Výchozí revize dle ČSN 33 2000-6-61. 8. Vypracovat Řád preventivní údržby elektrického zařízení a v souladu s tímto Řádem na elektrickém zařízení provádět pravidelně prohlídky, kontroly, údržbu a pravidelné revize.
9. Obsluhu a údržbu elektrického zařízení zajišťovat jen odborně kvalifikovanými pracovníky. 8