In gebouwen waar veel mensen samenkomen, bv. kantoorgebouwen, grootwarenhuizen, ziekenhuizen en stations, zijn goed functionerende veiligheidsinrichtingen en een professionele brandbeveiliging een ware must. Ook tunnels, parkeergarages en nucleaire kerncentrales hebben speciale voorzorgsmaatregelen nodig, zodat alles wat met veiligheid te maken heeft, ook in geval van brand, betrouwbaar blijft functioneren. Laagspanningskabels bekleden daarbij een belangrijke centrale rol.
Telkens als er brand heeft plaatsgevonden in een gebouw of tunnel laaien de discussies weer op over hoe zulke voorvallen in de toekomst vermeden kunnen worden of hoe de gevolgen van brand zo klein mogelijk gehouden kunnen worden. Daarbij is een belangrijke rol weggelegd voor de elektrische leidingen. Die moeten zo ontworpen zijn dat zij de geïnstalleerde veiligheidsinrichtingen lang genoeg in stand houden en gezondheids- en materiaalschade vermijden of op zijn minst verminderen. Daarom zijn alle veiligheidskabels vrij van halogenen, rookarm en moeilijk ontvlambaar. Veiligheidskabels van hoge kwaliteit vertonen daarom een gedefinieerde, geringe brandbevordering (bv. overeenkomstig NBN EN/IEC 60332-3) om het lonteffect – de verspreiding van een brand via een kabel – tegen te gaan.
Naast deze zuivere materiaaleisen moeten veiligheidskabels vooral ook aan elektrische parameters voldoen. Daarvoor werden hoofdzakelijk twee volkomen verschillende normen en testprocedures ontwikkeld.
Classificaties van de elektrische leidingen
Met betrekking tot hun brandgedrag worden de elektrische leidingen ingedeeld volgens 3 categorieën, nl. primaire en secundaire brandreactie en brandweerstand. In essentie gaat het over ‘vuur’, ‘rook’ en ‘werking’. De verspreiding van ‘vuur’ moet men voorkomen, het beperken van giftige en belemmerende ‘rook’ geeft betere evacuatiekansen en de ‘werking’ van cruciale veiligheidssystemen moet men waarborgen. De bepaling welke kenmerken kabels moeten hebben in welke situaties hangt af enerzijds van de uitwendige invloeden, anderzijds van een risicobeoordeling en/of reglementaire voorschriften. Ondanks we soms meerdere kenmerken zullen moeten combineren is het belangrijk te weten dat de 3 hoofdkenmerken van elkaar onafhankelijk zijn gezien ze elk andere vereisten hebben die hun kenmerk verplicht. Elk van deze kenmerken bestaat uit 2 subcategorieën. De primaire brandreactie ‘F’(Flame Spread) bestaat uit F1 (vlamdovend) en F2(niet brandverspreidend), de secundaire brandreactie ‘S’(Smoke) bestaat uit SA(smoke acidity) en SD(smoke density). De verbrandingsgassen van kabels met een SA kenmerk zijn niet corrosief, bij SD zijn deze doorschijnend (lichtdoorlatend). De laatste categorie ‘FR’ staat voor Fire Resistance ofwel brandweerstand. FR1 staat voor isolatiebehoud, zeg maar de oude ‘F3’-kabels die uitsluitend getest werden door een eenvoudige laboratoriumproef. FR2 ofwel functiebehoud slaat neer op een proef dewelke toelaat kabels en ophanging te testen in meer reële omstandigheden. Door het geheel samen te testen – kabel met draagstel en bevestiging – kan men verzekeren dat alle betrokken componenten zullen blijven functioneren en hun functie behouden tijdens een brand. Gezien het steeds de zwakste schakel is die de ketting doet breken heeft een individuele proef van de afzonderlijke onderdelen geen enkele zin. Om van functiebehoud te kunnen spreken moeten alle onderdelen samen als één geheel de brand, gedurende een bepaalde tijd, kunnen weerstaan en hun functie behouden.
Het Isolatiebehoud FR1 (F3/FE/PH) voor kabels
Met de test op isolatiebehoud – meestal overeenkomstig met NBN EN/IEC 60331 – wordt onderzocht gedurende welke tijdsduur een mechanisch onbelaste leiding onder inwerking van vlammen een minimaal isolatievermogen behoudt. Bij deze gestandaardiseerde testprocedure wordt één afzonderlijke kabel in een open laboratoriumopstelling geplaatst en elektrisch aangesloten. De brander steekt het te onderzoeken object dan over een lengte van 50 centimeter in vlammen van 750 graden Celsius. Als na de duurtijd van de test – meestal 180 minuten – de elektriciteit nog stroomt en er geen kortsluiting heeft plaatsgevonden, heeft de kabel de proef doorstaan en krijgt hij de classificatie FR1(isolatiebehoud, zie AREI art. 104). Dit soort kabels werden vroeger ook wel ‘F3’ genaamd.
De test volgens NBN EN 50200 verloopt zeer gelijkwaardig met de test volgens NBN EN/IEC 60331. De testtemperatuur bedraagt daarbij 830 tot 870 graden Celsius. Bovendien wordt elke vijf minuten de verticale plaat, waarop de kabel bevestigd is, heen en weer geschud. Als na de duur van de test – meestal 90 minuten – de elektriciteit nog stroomt en er geen kortsluiting en geen onderbreking heeft plaatsgevonden, heeft de kabel de proef doorstaan en krijgt hij de classificatie PH90. Deze testprocedure geldt enkel voor kabels met een maximale diameter van 20 millimeter en een maximale dwarsdoorsnede van 2,5mm² voor de geleiders. Grotere kabeldiameters test men volgens NBN EN 50362.
Ondanks het huidige AREI nergens de vereiste van FR1-isolatiebehoud oplegt kan men deze toch nog wel terugvinden in de bepalingen van sommige reglementaire voorschriften, zoals bv. de “Reglementering van de brand- en paniekbeveiliging in de ziekenhuizen”. Deze wetgeving staat beter bekend als de Ziekenhuiswet van ’79. Daarin staat uitdrukkelijk bepaald dat de thermische isolatie van de leidingen(veiligheidsinstallaties) haar werking in stand moet houden gedurende minstens 2 uur. Deze eis voor isolatiebehoud(FR1) valt niet te verwarren met een functiebehoud(FR2) van 2 uur. In het jaar ’79 was het garanderen van een isolatiebehoud van 2 uur nog een uitdaging, Functiebehoud(FR2) werd pas in de jaren ’90 uitgevonden. Concreet wil dit zeggen dat de kabels die de vitale installaties voeden in ziekenhuizen moeten voldoen aan volgende specificaties: een isolatiebehoud(FR1) van 2 uur(PH120) en een functiebehoud(FR2) van minstens 1 uur(E60) volgens het AREI.
De louter statische test op isolatiebehoud is een goede hardheidsproef die enkel kabels uit de beste materialen kunnen doorstaan. Echter, deze testomstandigheden komen in de praktijk – bij een echte brand – niet voor. Daarom zijn conclusies over het daadwerkelijk isolerende karakter in geval van brand niet mogelijk. Op basis van deze testprocedures kan men niet oordelen of garanderen dat de kabels zullen blijven functioneren in een reële brand.
Functiebehoud FR2 (E) voor kabelinstallaties
In tegenstelling tot het isolatiebehoud wordt bij de test op functiebehoud(overeenkomstig DIN 4102-12) niet één afzonderlijk voorwerp getest, maar de kabelinstallatie als een geheel. In overeenkomst met de reeds lang bestaande testen voor bouwproducten zoals deuren, vensters en vloeren, is deze test gebaseerd op de brandtemperatuurcurve volgens de internationale standaard ISO 834, die de evolutie in de tijd van de brandtemperatuur simuleert zoals een reële brand in gesloten ruimtes (compartimentering).
Bij deze test wordt een representatieve keuze uit het hele kabelaanbod samen met de draagstructuur en verankering getest. Daarbij monteert men de grootste toegestane afspanlengte en belast men het draagsysteem maximaal, indien nodig met extra gewichten. Zoals in een echte brand bereikt men tijdens de proef extremen, die overeenkomen met de in de praktijk voorkomende thermische en mechanische belastingen. Deze test stelt de kabels(en hun draagstructuur) veel meer op de proef dan de test op isolatiebehoud. De norm op functiebehoud, DIN 4102-12, vereist een minimale testlengte van 3 meter en dat er telkens twee testvoorwerpen op hetzelfde draagsysteem aangebracht zijn en dat beide de test doorstaan.
Als na 60 minuten de elektriciteit nog stroomt en er geen kortsluiting heeft plaatsgevonden, of onderbreking, krijgen de kabel en het draagsysteem samen de classificatie E60 (en na 90 minuten E90, …).
Deze praktijkgerichte test op functiebehoud stelt zeer hoge, maar realistische eisen aan zowel kabels als draagsystemen. Men kan dan ook enkel op basis van deze unieke systeemtest voor de gehele kabelinstallatie conclusies trekken over het gedrag in een echte brand. Individuele proeven op afzonderlijke materialen zijn geen systeemtesten en vallen niet te rijmen met de principes van functiebehoud. Men dient rekening te houden met de gehele kabelinstallatie, bestaande uit kabel of de leidingen samen met de bevestigings- of plaatsingssystemen en de verdelers.
Functiebehoud FR2 in België
Vroeger werden de eisen op functiebehoud vaak enkel toegepast op de kabels, en werden de al even belangrijke bevestigingssystemen buiten beschouwing gelaten. Maar bij brand schieten overbelaste of ongeschikte kabeldraagsystemen al na enkele minuten te kort. De daardoor verhoogde mechanische belastingen op de functiebehoudkabels leiden tot kortsluitingen of leidingbreuken in de veiligheidsstroomvoorziening. Hierdoor wordt de gewenste beveiligingsgraad niet gehaald en doet er zich een bedrieglijke veiligheid voor. Het in 2013 gewijzigde artikel 104 van het AREI(Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties) bepaalt specifiek voor het FR2-functiebehoud: heeft betrekking op een proef die toelaat de tijdsduur te beoordelen gedurende dewelke het behoud van de elektrische functie verzekerd is (kabel getest met draagstel en bevestiging). Kabelsystemen(kabels en hun draagstructuur) conform DIN 4012-12 voldoen aan alle wettelijke bepalingen om het functiebehoud te waarborgen van onze vitale stroombanen/installaties.
