Czym się wyróżniają kable bezhalogenowe i ognioodporne? Przykłady zastosowań
Infrastruktura w postaci odpowiedniego okablowania jest niezbędna do funkcjonowania instalacji elektrycznych, ale także wszelkiego rodzaju urządzeń telekomunikacyjnych. Kable przeznaczone do zastosowań, w których istnieje ryzyko wybuchu pożaru, powinny odznaczać się dodatkowymi właściwościami ograniczającymi powstające niebezpieczeństwo. Sposobem na jego zmniejszenie jest używanie kabli bezhalogenowych i ognioodpornych.
Dlaczego reakcja kabli elektrycznych na ogień ma tak duże znaczenie?
Rozprzestrzeniający się podczas pożaru ogień stanowi jedno z największych zagrożeń dla zdrowia i życia ludzi oraz zwierząt, a także jest przyczyną powstawania dużych strat materialnych. Działanie płomieni, wysokiej temperatury oraz wytwarzającego się w czasie reakcji spalania dymu sprawia, że istnieje niebezpieczeństwo odniesienia poparzeń, a przede wszystkim zatrucia ulatniającymi się dymami, z których wiele jest na tyle toksycznych, że nie tylko utrudniają oddychanie, ale również prowadzą do szybkiego zgonu. Ze względu na ryzyko związane z pojawieniem się zarzewia pożaru materiały wykorzystywane do wznoszenia budynków oraz montażu niezbędnych do ich funkcjonowania instalacji muszą być wykonywane z substancji, które ani pod wpływem wysokiej temperatury, ani płomieni nie będą źródłem emisji gazów pożarowych mogących zaszkodzić osobom, które znajdą się w ich pobliżu. Zasada ta dotyczy również kabli używanych w instalacjach elektrycznych – podkreśla przedstawiciel firmy Elektro-Plus, zajmującej się hurtową sprzedażą artykułów elektrycznych i elektrotechnicznych.
W przypadku kabli elektrycznych źródłem problemu związanego z ewentualnym wytwarzaniem groźnego dla ludzi dymu będzie ich powłoka izolacyjna. Jest ona wykonywana z tworzyw sztucznych, głównie z polichlorku winylu (PVC). Ma on wiele zalet związanych z wytrzymałością mechaniczną, dobrą elastycznością czy odpornością na promieniowanie ultrafioletowe, niestety jest jednocześnie łatwopalny i szybko rozprzestrzenia ogień. Produkowane z niego oraz dodawanych substancji modyfikujących m.in. plastyfikatorów czy barwników elementy z winiduru, jak korytka czy peszele, a także sama izolacja wytwarzana z polwinitu zawierają wiele związków, które mają w swoim składzie bardzo duże ilości chloru, mogącego stanowić nawet 60% masy. Uwalniany z PVC w podwyższonej temperaturze chlor jest substancją, która podtrzymuje palenie, a jednocześnie daje ograniczający widoczność dym, wykazujący przy tym znaczną toksyczność. Równie niebezpieczny jest chlorowodór, który w połączeniu z wodą może prowadzić do powstawania kwasu solnego. Sposobem na ograniczenie zagrożeń jest więc dodawanie do PVC substancji, które działają jako środki ogniochronne, tzw. uniepalniacze lub opóźniające palenie tzw. antypiryny. Innym wyjściem jest wykonywanie izolacji przewodów instalacji elektrycznej z substancji, które nie powodują takich zagrożeń.
Obowiązek stosowania materiałów budowlanych, które gwarantują bezpieczeństwo pożarowe na odpowiednim do skali zagrożenia poziomie, nakładają przepisy wielu ustaw i rozporządzeń, a także istniejące regulacje europejskie. Wśród najważniejszych znajduje się Prawo budowlane, Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania, a także Rozporządzenie w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków oraz Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE tzw. rozporządzenie CPR. Zgodnie z nimi producenci przewodów muszą podawać dane o ich zachowaniu w warunkach podwyższonej temperatury i kontaktu z płomieniami, a projektanci tak dobierać ich rodzaje, aby możliwe było osiągnięcie wymaganych parametrów ognioodporności. Podstawową informacją jest więc wskazanie klasy reakcji na ogień.
Jak określa się klasę reakcji na ogień i jakie są sposoby na jej podniesienie?
Klasa reakcji na ogień jest ustalana na podstawie badań prowadzonych przez uprawnioną jednostkę certyfikującą i musi być umieszczona na etykiecie dołączonej do kabli wprowadzanych na rynek. Obejmuje ona 7 kategorii oznaczanych jako Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca oraz Fca, przy czym klasa Aca oznacza najwyższą odporność, a klasa Fca najniższą. Dodatkową informacją jest podawanie wielkości wydzielania dymu, który może być określony na poziomie s1 (Całkowita Produkcja Dymów TSP1200s < 50 m2, Szybkość Wytwarzania Dymów max SPR < 0,25 m2/s – prawie bez dymu) z dwiema podklasami s1a (transmisja > 80%) oraz s1b (transmisja w przedziale od ≥ 60% do < 80%), a także s2 (TSP1200s < 400 m2, max SPR < 0,15 m2/s – średnia emisja dymu) i s3 (ani s1, ani s2 – intensywna emisja). Istotnymi parametrami będą także kwasowość i korozyjność dymu oceniana jako a1 (konduktywność mniej od 2,5 µS/mm i pH > 4,3), a2 (konduktywność mniej od 10 µS/mm i pH > 4,3) albo a3 (nie wypełnia wymogów a1 ani a2), jak również wytwarzanie płonących kropel, obejmujące wskaźnik d0 (brak kropli w ciągu 1200 s), d1 (brak kropli płonących dłużej niż 10 s w ciągu 1200 s), a także d2 (dla substancji niespełniających warunków dla d0 ani d1).
Dla poszczególnych rodzajów budynków oraz ich określonych elementów istniejące normy podają szczegółowe wymagania dla używanych kabli elektrycznych, co do ich klasy reakcji na ogień, oddzielnie dla dróg ewakuacyjnych oraz poza nimi. W przypadku budynków mieszkalnych jednorodzinnych, zagrodowych i rekreacji indywidualnej, mających do trzech kondygnacji nadziemnych włącznie klasa reakcji na ogień w obrębie dróg ewakuacyjnych i poza nimi jest określana jako Eca. Jednak już dla budynków o kategorii zagrożenia ludzi ZL I, które zawierają pomieszczenia przeznaczone do jednoczesnego przebywania ponad 50 osób niebędących ich stałymi użytkownikami, a nieprzeznaczone przede wszystkim do użytku ludzi o ograniczonej zdolności poruszania się w obrębie dróg ewakuacyjnych muszą być używane kable o klasie Dca-s2, d1, a2, natomiast w przestrzeniach zaliczanych do dróg ewakuacyjnych B2ca-s1b, d1, a1.
Niezawodnym sposobem na podniesienie możliwej klasy odporności na ogień jest stosowanie do wytwarzania izolacji kabli materiałów, które nie zawierają potencjalnie szkodliwych substancji. Będzie tak w przypadku kabli bezhalogenowych ognioodpornych, w których składzie nie znajdują się pierwiastki z grupy halogenów, a więc chlorowce i fluorowce. Zaliczają się do nich fluor, chlor, a także brom, jod i astat, jednak w przypadku kabli problematyczne będą przede wszystkim chlor i fluor, ponieważ w trakcie reakcji spalania i w podwyższonych temperaturach mogą powodować powstawanie halogenowodorów, z których w połączeniu z wodą mogą powstawać kwasy o właściwościach utleniających i żrących, wywołujących poparzenia i przyspieszoną korozję różnych materiałów. Problem z halogenowodorami np. fluorowodorem czy chlorowodorem polega również na tym, że ich toksyczne działanie ujawnia się już przy stosunkowo niewielkich stężeniach.
Zalety stosowania kabli bezhalogenowych i ognioodpornych
Cechami charakterystycznymi kabli bezhalogenowych jest to, że w ich przypadku podczas spalania izolacji ulatniają się związki, które są znacznie mniej szkodliwe, a powstające ilości nie stanowią tak dużego zagrożenia. Spalanie izolacji bezhalogenowej będzie wiązało się przede wszystkim z powstaniem tlenku węgla i dwutlenku węgla (są one również silnie trujące jednak w większych stężeniach) oraz sadzy i pary wodnej. Co ważne, inna jest także szybkość emisji gazów pożarowych, która jest o wiele niższa niż przy innych typach izolacji, zwłaszcza PVC. Istotny jest także brak dymów zmniejszających widzialność, które zwykle znacznie utrudniają prowadzenie akcji ewakuacyjnej i gaśniczej.
Pewnym problemem związanym z używaniem substancji wolnych od halogenów jest fakt, że składają się one z dużej ilości węglowodorów, co sprawia, że dość łatwo ulegają zapłonowi i podtrzymują palenie. Rozwiązaniem tego kłopotu jest wprowadzanie do tworzyw dodatkowych substancji, które w znacznym stopniu zmniejszają palność. Wśród związków tego rodzaju znajdują się środki ogniochronne, które wpływają na tempo topienia się materiału oraz ograniczają ilość powstającego dymu, a także środki opóźniające palenie tzw. antypiryny, które podwyższają temperaturę zapłonu i redukują nagrzewanie się tworzywa. Efektami stosowania uniepalniaczy i antypirenów jest redukcja temperatury powstających płomieni oraz gazów pożarowych.
Kable bezhalogenowe oraz ognioodporne są używane wszędzie tam, gdzie istnieje wysokie ryzyko pożaru oraz wiążące się z nim zagrożenie dla ludzi. Są one stosowanie w instalacjach pożarowych zarówno alarmowych, jak i gaśniczych do przesyłania informacji z czujników oraz zasilania i sterowania urządzeniami. Montuje się je w systemach oddymiania. Pojawiają się w miejscach wyznaczonych jako drogi ewakuacyjne i w oświetleniu awaryjnym. Są także używane w windach i schodach ruchomych. Poza budynkami wysokościowymi oraz gmachami użyteczności publicznej stosuje się je na parkingach podziemnych lub w tunelach. Bardzo często są również używane w samolotach, na lotniskach praz pojazdach i obiektach związanych z infrastrukturą komunikacyjną np. na dworcach i stacjach metra.
