Leitfaden
Verfasst von:
Chris P. James, Principal Engineering Manager, UL Solutions und ausgezeichneter technischer Mitarbeiter – William Henry Merrill Society
Allan P. Sanedrin, Principal Engineer, UL Solutions, und ausgezeichneter technischer Mitarbeiter – William Henry Merrill Society
Bei Code-Behörden beginnt die Überprüfung von feuerbeständigen Kabelsystemen mit zwei Fragen: Entspricht das installierte System dem zertifizierten System und wurde es unter Brandbedingungen auf Integrität des Stromkreises und/oder Signalintegrität geprüft?
Diese Fragen spiegeln eine Verschiebung der Bewertung von feuerbeständigen Kabeln wider. Die dritte Ausgabe von UL 2196, der Norm für Brandschutztests für die Integrität von feuerfesten Strom-, Instrumentierungs-, Steuer- und Datenkabeln, bewertet mehr als nur, ob der Stromkreis die elektrische Kontinuität aufrechterhält. Außerdem geht es darum, ob Daten- und Kommunikationskabel eine definierte Signalleistung während eines Brandereignisses unterstützen können.
Zu verstehen, dass die Verschiebung damit beginnt, zu definieren, was ein Kabelsystem „feuerfest“ macht.
Ein feuerfestes Kabelsystem ist definiert als eine Baugruppe von Komponenten, die zusammen installiert sind, um spezifische elektrische Verdrahtungen vor dem Verlust der Schaltkreisintegrität und/oder Datenübertragung während eines Brandereignisses zu schützen. Die stündliche Bewertung wird durch die Installation definiert, wobei entweder die einstündige oder die zweistündige Bewertung die Anforderung innerhalb der meisten Modellcodes ist. Diese stündliche Brandklasse gilt nur für das gesamte feuerbeständige Kabelsystem, das typischerweise aus einer Kombination aus Kabel, Anschlüssen, Klemmen, Stützen, Laufbahn, Zugboxen und Spleißen besteht, die gemeinsam getestet und zertifiziert wurden. Ein UL-zertifiziertes Kabel, das mit dem falschen Anschluss, der falschen Klemme oder der falschen Laufbahn gekoppelt ist, ist nicht mehr das System, das die stündliche Brandklasse erhalten hat. Jede Änderung nach der UL-Zertifizierung erfordert einen erneuten Test des gesamten Systems.
Feuerfeste Kabelsysteme können verwendet werden, wenn bestimmte Stromkreise während eines Brandereignisses in Betrieb bleiben müssen, einschließlich Einrichtungen mit hoher Belegung und hohem Risiko wie Hochhäuser, Gesundheitseinrichtungen und Transittunnel.
Die zuständigen Behörden (AHJ) können diese Anforderungen über mehrere Codes hinweg erfüllen. In NFPA 70, National Electrical Code® (NEC), umfassen die relevanten Artikel Artikel 695 („Feuerpumpen“), Artikel 700 („Notfallsysteme“), Artikel 708 („Kritische Betriebsstromsysteme“), Artikel 722 („Kabel für leistungsbegrenzte Stromkreise und fehlerverwaltete Stromkreise“), Artikel 760 („Feueralarmsysteme“) und Artikel 772 („Feuerwiderstandskabelsysteme“). Der International Building Code (IBC) und der International Fire Code (IFC) ergänzen die Anforderungen in Kapitel 9 („Brandschutz- und Sicherheitssysteme“), Kapitel 27 („Elektrisch“) und Kapitel 30 („Aufzüge und Fördersysteme“).
UL 2196 unterstützt Anwendungen im Zusammenhang mit Codes, die in NFPA 70, NFPA 72, NFPA 130, NFPA 502 und NFPA 1225 sowie im International Building Code behandelt werden.
Die Zertifizierung nach UL 2196 umfasst eine Reihe von Feuerbeständigkeits-, Schlauchstrom- und mechanischen Bewertungen unter Verwendung standardisierter Prüfmethoden zur Beurteilung der Integrität des Stromkreises während der Brandexposition.
Bevor ein Test beginnt, installiert der Hersteller das komplette System an einer gefertigten Wand, wie es im Feld erscheinen würde. Wie das System gebaut wird und welche Komponenten verwendet werden, ist zertifiziert. Feldänderungen können sich darauf auswirken, ob das System die Einhaltung des zertifizierten Systems und der zugehörigen Installationsanweisungen des Herstellers aufrechterhält. Die Installationsanweisungen des Herstellers werden im Rahmen des Zertifizierungsbewertungsprozesses überprüft.
Die Baugruppe wird in einen vertikalen Ofen gelegt, der der Zeit-Temperatur-Kurve folgt, die in UL 263, dem Standard für Brandprüfungen von Bau- und Werkstoffen, und ASTM E119, Prüfmethoden für Brandprüfungen von Bau- und Werkstoffen, unter Verwendung der folgenden Werte angegeben ist. Diese Werte umfassen nur eine Dauer von bis zu zwei Stunden, erstrecken sich jedoch auf bis zu acht Stunden:
Bei der Prüfung von Stromkabelsystemen sind mindestens 10 Abtastungen erforderlich, bei Daten- und Kommunikationskabeln hingegen 12 Abtastungen. Diese Proben werden zwischen horizontaler und vertikaler Ausrichtung aufgeteilt, wobei horizontale Proben mindestens eine 90-Grad-Biegung beinhalten. Die Kabel dürfen nicht mehr als 3,0 m (120 Zoll) über die Ofengrenzen hinaus enden, wobei das Kabel nicht näher als 305 mm (12 Zoll) von der Ofenwand entfernt sein darf. Während des gesamten Feuerdauertests werden 10 Proben auf Durchgangsverluste bestromt und überwacht, während die zusätzlichen beiden Proben auf Datenübertragungsqualität überwacht werden.
Innerhalb von fünf Minuten nach Abschluss des Feuerdauertests wird die Baugruppe einem Schlauchstrom – zuerst in der unteren Mitte, dann über die gesamte freiliegende Oberfläche – von einer Düse in einem Abstand von 20 Fuß ausgesetzt. Das Kabelsystem muss der Erosion, Kühlung und Kraft des Wassers standhalten und dennoch seine Stromkreisintegrität und die Anforderungen an die Daten-/Kommunikationsübertragung aufrechterhalten. Der Wasserdruck und die Wasserdauer werden direkt durch die stündliche Bewertung der Prüfbaugruppe beeinflusst, wobei die Methodik in UL 10B, dem Standard für Brandprüfungen von Türbaugruppen, herangezogen wird.
Während des Branddauertests wird ein Gewicht mit der kleinsten Leitergröße am Boden einer vertikalen Probe befestigt. Das Gewicht stellt die nicht unterstützte Kabellänge dar und prüft, ob das Kabel seine eigene Last tragen kann, wenn seine Struktur unter Brandbedingungen abnimmt.
Während des Branddauertests und nach dem Schlauchstrom wird das System auf elektrische Durchgängigkeit geprüft. Die Bestätigung erfolgt durch visuelle Anzeigen für offene Stromkreise und eine 3 A Klasse K, zeitverzögerte Sicherung, die in jedem nicht geerdeten Leiter für Kurzschlüsse platziert ist.
In der Vergangenheit wurden solche Kabel nur auf elektrische Kontinuität untersucht. Ein Brandalarm- oder Notrufsystemkabel kann jedoch technisch akzeptable Kontinuität aufrechterhalten, während das Signal eine inakzeptable Verschlechterung aufweisen kann. Allein die Kontinuität zeigt möglicherweise nicht, dass ein Kabel die Kommunikationsleistung unterstützen kann, die in einem Brand- und Lebenssicherheitssignalsystem erwartet wird.
Diese Sorge steht im Einklang mit einer 2022 von der NFPA Fire Protection Research Foundation veröffentlichten Studie, die untersuchte, ob erhöhte Temperaturen die Übertragung und die funktionale Qualität von Alarm-/Datensignalen und Sprachnachrichten in Signalweg-überlebensfähigen Kabeln, die für Lebenssicherungssysteme verwendet werden, einschließlich Notfall-Sprach-/Alarmkommunikationssystemen (EVACS) und Notfallhelfer-Kommunikationsverbesserungssystemen (ERCES), beeinflussen können.[1] Der Bericht stellte fest, dass feuerbedingte Signalauswirkungen möglich sind, obwohl Forscher keine dokumentierten Nachweise für diese Auswirkungen in EVACS- oder ERCES-Installationen gefunden haben. Das Problem ist nicht, dass jeder überlebensfähige Signalweg bekanntermaßen die Signalqualität während eines Brandes verliert – es ist, dass Kontinuität allein möglicherweise nicht genügend Informationen darüber liefert, wie Sprach-, Daten- oder Hochfrequenz (HF)-Signale funktionieren, da Hitze, Wasserexposition und mechanische Belastung den installierten Signalweg beeinflussen.
Der Bericht ergab auch keine wissenschaftlichen Studien, die zeigen, dass feuerfeste Gehäuse oder Sprinklersysteme speziell thermisch induzierte Daten- oder Sprachsignalverschlechterung in Kabeln abschwächen, obwohl diese Schutzmaßnahmen die Temperaturen reduzieren können, denen Kabel ausgesetzt sind. Zu wissen, ob der Stromkreis intakt bleibt, ist nicht dasselbe wie zu wissen, welche Kommunikationsleistung das Kabelsystem unter definierten Brandbedingungen getestet hat.
Die dritte Ausgabe von UL 2196 erfordert Daten- und Kommunikationskabel, um eine akzeptable Signalintegrität gemäß den Leistungsspezifikationen des Herstellers aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Integrität des Stromkreises sowohl während des Branddauertests als auch während des Schlauchstromtests aufrechtzuerhalten.
Zwei Details sind besonders wichtig bei der Interpretation der Leistungsspezifikationen eines Herstellers. Erstens ermöglicht UL 2196 Herstellern, Leistungsspezifikationen sowohl für normale Betriebsbedingungen als auch für Bedingungen nach der Exposition gegenüber Feuerbeständigkeits- und Schlauchstromtests zu definieren. Diese Spezifikationen müssen auf anerkannten Industriestandards basieren, wie z. B. denen, die von der Telecommunications Industry Association (TIA) oder der International Electrotechnical Commission (IEC), anwendbaren Militär-Spezifikationsblättern oder anderen akzeptierten Standards veröffentlicht wurden.
Zweitens wird die Einhaltung der Leistungsspezifikationen des Herstellers durch Tests bewertet. Die Datenerfassung erfolgt alle fünf Minuten während des gesamten Branddauertests. Nach dem Schlauchstromtest werden die Messungen innerhalb von fünf Minuten nach Abschluss des Tests durchgeführt und dann in Abständen von fünf Minuten für mindestens 30 Minuten aufgezeichnet. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Signalleistung während des gesamten Testprozesses zu überwachen, anstatt erst nach Abschluss der Tests bewertet zu werden.
ERCES sind gebäudeinterne Funksysteme, die es Rettungskräften ermöglichen, innerhalb eines Gebäudes oder mit ihren Vorfallsbefehlsteams an der Außenseite des Gebäudes zu kommunizieren, wenn die Konstruktion des Gebäudes, wie Beton, Stahl oder unterirdische Bereiche, ansonsten die Funksignalabdeckung beeinträchtigen würde. Die Funkübertragung eines Responders fährt durch das verteilte Antennensystem des Gebäudes zu einem Signalverstärker und dann durch das Backbone-Kabel zu einer Außenantenne. Modellcodes, lokale Rechtsordnungen oder Projektspezifikationen können erfordern, dass ERCES-Geräte oder -Systeme nach UL 2524, dem Standard für Kommunikationsverbesserungssysteme für Notfallhelfer, zertifiziert werden.
Das schnelle Wachstum der ERCES-Installationen war ein wichtiger Treiber für die Änderungen an UL 2196. Daher wurde ein Anhang hinzugefügt, um eine Anleitung für die Prüfung von Koaxialkabeln zu bieten, die in verteilten Antennensystemen verwendet werden, eine gemeinsame Konfiguration in ERCES-Installationen. Die Anleitung befasst sich mit dem zutreffenden Kabeltyp, dem Koaxialkabel, den zu bewertenden Leistungsmerkmalen, einschließlich Einfügungsdämpfung (IL), Rückflussdämpfung (RL) und Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR) und den zur Leistungsbewertung verwendeten Prüfgeräten, wie z. B. einem Vektornetzwerkanalysator und Signalgenerator.
UL 2196 gilt für viele Arten von Kabeln, einschließlich Koaxial-, Twisted-Pair-, LWL- und andere Kommunikationskabel. Die über diese Kabel übertragenen Signale und die Leistungsmerkmale, die einen akzeptablen Betrieb definieren, können erheblich variieren. Durch die Möglichkeit, die Einhaltung anhand der veröffentlichten Leistungsspezifikationen eines Herstellers zu bewerten, anstatt einen universellen Pass-Fail-Schwellenwert durchzusetzen, bietet UL 2196 einen flexiblen Ansatz, der die unterschiedlichen Toleranzen verschiedener Brandschutz- und Lebensrettungssysteme erkennt, um eine Verschlechterung zu signalisieren.
Product iQ® ist eine Online-Datenbank für Architekten, Ingenieure, Auftragnehmer, Hersteller und Code-Behörden zur Suche, Verifizierung und Bestätigung von UL-zertifizierten Produkten, Komponenten und Materialien. Bei der Überprüfung oder Inspektion des Plans können die Codebehörden anhand dieses Systems bestätigen, ob das spezifizierte oder installierte System mit der zertifizierten Baugruppe übereinstimmt, einschließlich der Konstruktionsnummer, der stündlichen Bewertung, des Kabeltyps, der Stützen, Spleiße und anderer erforderlicher Komponenten.
Product iQ ist kostenlos erhältlich, erfordert jedoch eine einmalige Registrierung. Feuerbeständige Kabelsysteme sind in Product iQ unter den folgenden Kategoriekontrollnummern (CCNs) zu finden:
Code-Behörden können auch direkt nach der UL Solutions-Dateinummer eines Herstellers suchen, um auf die zugehörigen Zertifizierungsinformationen zuzugreifen.
Feuerbeständige Kabelsysteme sind als komplette Baugruppen zertifiziert, die über die Feuerbeständigkeit, den Schlauchstrom und die mechanischen Bedingungen bewertet werden und – für Daten- und Kommunikationskabel – unter diesen Bedingungen auf eine definierte Signalleistung gehalten werden. Dieser Zertifizierungsdatensatz kann in Product iQ durchsucht werden.
