Brandschutzkabel: Typen, Bewertungen und Auswahl
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Feuerbeständige Kabel waren schon immer eine sehr beliebte Produktkategorie in der Kabelindustrie. Bei feuerbeständigen Kabeln handelt es sich um Kabel, die unter Hochtemperatur- oder Brandbedingungen für einen bestimmten Zeitraum den normalen Betrieb aufrechterhalten können und hauptsächlich zur Gewährleistung der Sicherheit der Stromübertragung und Signalsteuerung eingesetzt werden. Das Hauptmerkmal von feuerbeständigen Kabeln liegt in der Verwendung spezieller flammhemmender Materialien und dem strukturellen Design, die die Flammenausbreitung verzögern, die Entstehung giftigen Rauchs reduzieren und die Schaltkreisintegrität während eines Brandes aufrechterhalten können.
Das bedeutet, dass unter bestimmten Testbedingungen, wenn eine Probe verbrannt wird und nachdem die Testflammenquelle entfernt wurde, die Flammenausbreitung auf einen bestimmten Bereich begrenzt ist und jede verbleibende Flamme oder Glut innerhalb einer bestimmten Zeit erlischt. Ein solches Kabel kann im Brandfall beschädigt werden und nicht mehr funktionieren, es kann jedoch die Ausbreitung des Feuers verhindern. Laienhaft ausgedrückt: Wenn ein Kabel Feuer fängt, kann es den Brand auf einen lokalen Bereich beschränken, eine Ausbreitung verhindern und andere Geräte schützen, wodurch größere Verluste vermieden werden.
Derzeit bezieht sich die Kabelindustrie üblicherweise auf Kabel mit bestimmten feuerfesten Eigenschaften, wie z. B. Flammschutz,Low Smoke Zero Halogen (LSZH), Low Smoke Fume (LSF) und Fire Resistance, zusammenfassend als feuerbeständige Kabel bezeichnet.
1. Klassifizierung feuerbeständiger Kabel
1.1 Flammhemmendes Kabel
1.2 Low Smoke Zero Halogen (LSZH)-Kabel
LSZH-Kabel bieten erhebliche Vorteile in Bezug auf Feuerbeständigkeit und Flammhemmung. Sie hemmen wirksam die Flammenausbreitung im Brandfall und eignen sich daher besonders für Orte mit hohen Sicherheits- und Umweltanforderungen. Beim Brennen verbessert die sehr geringe Rauchentwicklung die Sicht während eines Brandes erheblich, erleichtert die Evakuierung und Flucht des Personals und erleichtert rechtzeitige Rettungseinsätze. Darüber hinaus setzen sie keine giftigen Halogengase frei, was die Schädigung von Menschen, Instrumenten und Geräten sowie die Umweltverschmutzung verringert. Obwohl LSZH-Kabel eine hervorragende Flammhemmung, Korrosionsbeständigkeit und eine geringe Rauchdichte bieten, sind ihre mechanischen und elektrischen Eigenschaften denen gewöhnlicher Kabel etwas unterlegen.
1.3 LSF-Kabel (Low Smoke Fume).
1.4 Feuerbeständiges Kabel
2. Feuerbeständige KabelVerwandte Normen und Vorschriften
Es erfordert, dass Kommunikationskabel getestet werden und Brandschutz-, Mechanik- und Elektronikstandards erfüllen und unabhängigen Tests durch Laboratorien (z. B. Underwriters Laboratories) unterzogen werden. Artikel 770, betreffend die Installation vonGlasfaserkabelmit leitenden Elementen, klassifiziert sie als: OFN – leitendes Glasfaserkabel, OFNP – nicht-leitendes Plenum, OFNR – nicht-leitendes Steigrohr. OFNP steht für die höchste Flammschutzklasse. Die NEC-Brandschutznormen werden von der National Fire Protection Association (NFPA) veröffentlicht und alle drei Jahre überarbeitet, wobei die letzte Überarbeitung 1996 erfolgte. NEC-Artikel 800 legt vier Stufen der Feuerwiderstandsanforderungen fest, die alle in Gebäuden installierten Kommunikationsdrähte und -kabel erfüllen müssen. Sie müssen außerdem deutlich gekennzeichnet sein. Diese Kabelmarkierungen helfen bei der Identifizierung des Sicherheitsniveaus und sind aus Sicht der Gebäudeinspektion und Gefahrenbewertung wertvoll.
Underwriters Laboratories (UL) hat Testmethoden entwickelt, um die Kabelkonformität mit den NEC-Standards zu überprüfen.
UL und ETL sind beide Zertifizierungsstellen für feuerfeste Kabel. Für NRTL (Nationally Recognized Testing Laboratories) erfordern sowohl die Produktprüfung als auch die Zertifizierung eine Qualifikation. Die Zertifizierung umfasst regelmäßige Werksinspektionen, um sicherzustellen, dass die kontinuierliche Produktion des Herstellers dem Werksinspektionshandbuch entspricht.
Derzeit gibt es in Nordamerika neun anerkannte NRTLs, darunter ETL, UL und CSA. Sie können die Feuerwiderstandsklasse und die Leistung der TIA/EIA-Kategorie von Kommunikationskabeln testen, verifizieren und zertifizieren.
Diese Labore testen Kabel gemäß den Standards und stellen sicher, dass die Kabel ausreichend mit der entsprechenden Brandschutzklasse gekennzeichnet sind. Labore führen auch Werksinspektionen durch, um die Konsistenz des Herstellungsprozesses sicherzustellen. So ermitteln Sie das Brandverhalten eines Kabels: Das Brandverhalten wird durch Markierungen auf dem Kabelmantel angezeigt. Als Beispiel wird im Folgenden das IBDN-Kabelcodierungssystem verwendet.
Nordx/CDT bietet drei Serien verbesserter horizontaler Kabel an: die Serien IBDN-1200, IBDN-2400 und IBDN-4800LX. Die IBDN-1200-Serie besteht aus spezifischen Kabeln wie 1212, 1213 und 1224. Die Serien IBDN-2400 und IBDN-4800LX sind ähnlich. Die ersten beiden Ziffern (z. B. „12“, „24“) beziehen sich auf die maximal empfohlene Datenübertragungsrate. Bei Verwendung in IBDN-Gigabit-Verkabelungslösungen kann das Kabel mit 1,2 und 2,4 Gbit/s betrieben werden. Die dritte Ziffer bezieht sich auf die Kabelkonstruktion und wird wie folgt angegeben:
Die letzte Ziffer gibt die Flammenausbreitungsleistung wie folgt an:
Nordx/CDT bietet außerdem drei Serien von Glasfaserkabeln an: die Serien IBDN-FX300, IBDN-FX600 und IBDN-FX2000. Zu den Brandkennzeichnungen gehören:
Kabel mit Plenum-Einstufung-, gelistet und zertifiziert als CMP oder OFNP, verfügen über eine hohe Flammhemmung und geringe Rauchentwicklung und sind für Räume mit Luftzirkulation- wie erhöhte Decken und Böden geeignet. Steigleitungskabel-, die als CMR oder OFNR gelistet und zertifiziert sind, werden vertikal installiert und verlaufen durch ein oder mehrere Stockwerke oder in Lüftungsschächten. Diese Kabel sind schwer entflammbar und können die Ausbreitung von Flammen verhindern.
◎ Flammhemmendes Kabel
◎ Raucharmes, halogenfreies (LSOH) Kabel
◎ LSF-Kabel (Low Smoke Fume).
◎ Feuerbeständiges Kabel
3. Flammhemmende Standards und Bewertungen für feuerbeständige Kabel
Die Brandschutzklassen für Ethernet-Kabel werden in erster Linie auf der Grundlage der Leistung des Kabels unter Brandbedingungen klassifiziert. Im Folgenden finden Sie allgemeine Brandschutzklassen mit kurzen Beschreibungen.
3.1 Underwriters Laboratories-Standard: UL 910
Plenum Grade - CMP (Plenum Flame Test / Steiner Tunnel Test)
Dies ist das Kabel mit den höchsten Anforderungen (Plenumkabel) in den UL-Brandnormen, vorbehaltlich der Sicherheitsnorm UL 910. Der Test erfordert die Installation mehrerer Kabelproben in einem horizontalen Windkanal und deren 20-minütiges Verbrennen mit einem Methangasbrenner mit 87,9 kW (300.000 BTU/h). Die Akzeptanzkriterien bestehen darin, dass die Flamme nicht mehr als 5 Fuß von der Vorderkante der Brennerflamme entfernt sein darf. Die maximale optische Dichte darf maximal 0,5 und der durchschnittliche Dichtewert maximal 0,15 betragen. Diese CMP-Kabel werden typischerweise in Lüftungskanälen oder Luftrückführungsplenums installiert, die von Lüftungsgeräten verwendet werden, und werden in Kanada und den Vereinigten Staaten anerkannt und übernommen. Materialien wie FEP/Plenum, die dem UL 910-Standard entsprechen, bieten im Vergleich zu raucharmen, halogenfreien Materialien, die den Standards IEC 60332-1 und IEC 60332-3 entsprechen, eine überlegene Flammhemmung.
Abbildung|CMP-Testkammer
Definition:Plenum-{0}zertifiziertes Kabel, geeignet für Räume mit Luftzirkulation, z. B. zwischen Gebäudedecken und -böden.
Eigenschaften:Hergestellt aus nicht-brennbaren Materialien, bietet es eine extrem hohe Flammhemmung und erzeugt beim Verbrennen nur wenig Rauch und ungiftige Gase.
Anwendungen:Typischer Einsatz in Gebäuden mit hohen Sicherheitsstandards, wie Büros, Krankenhäusern, Schulen usw.
Standards:Entspricht den Standards NFPA 262 oder UL 910.
Die Plenum-Brandschutzklasse bezieht sich auf den Brandschutzniveaustandard für Innenräume von Gebäuden, insbesondere für Luftzirkulationsbereiche wie Lüftungskanäle und Kabelwege. Es wird als Orientierungshilfe bei der Auswahl von Baumaterialien verwendet, um sicherzustellen, dass sich Flammen und Rauch im Brandfall nicht innerhalb dieser Luftzirkulationsbereiche ausbreiten, wodurch die Sicherheit des Personals gewährleistet und Sachschäden reduziert werden.
Riser-Klasse - CMR (Riser Flame Test)
Dies ist das handelsübliche Kabel (Riser-Kabel) im UL-Standard, das dem Sicherheitsstandard UL 1666 unterliegt. Der Test spezifiziert die Installation mehrerer Kabelproben in einem simulierten vertikalen Schacht unter Verwendung eines spezifizierten Gas-Bunsenbrenners mit 154,5 kW (527.500 BTU/h) und einer Testdauer von 30 Minuten. Das Akzeptanzkriterium ist, dass sich die Flamme nicht bis zum oberen Teil eines 12{7}Fuß-hohen Raumes ausbreiten darf. Steigleitungskabel haben keine Spezifikation für die Rauchdichte und werden im Allgemeinen für die vertikale und horizontale Verkabelung innerhalb von Böden verwendet.
Abbildung|CMR-Testkammer
Definition:Steigleitungskabel-geeignet für vertikale Wege wie Gebäudeschächte und Aufzugsschächte.
Eigenschaften:Funktioniert gut bei vertikalen Brandtests und verhindert die Flammenausbreitung auf mehrere Etagen.
Anwendungen:Geeignet für Installationen, die eine Erweiterung von einer Etage zur anderen erfordern.
Standards:Entspricht den UL 1666-Standards.
Im Vergleich zu Low Smoke Zero Halogen (LSZH)-Kabeln erzeugen CMR-Kabel beim Verbrennen eine gewisse Menge Rauch und giftige Gase, ihre Hauptfunktion besteht jedoch darin, die Flammenausbreitung zu verhindern. CMR-Kabel sollten innerhalb vertikaler Pfade in Gebäuden installiert werden. Dabei ist sicherzustellen, dass der Verlegepfad den relevanten Vorschriften und Standards entspricht. Bei der Installation sollte auf die Installation von Brandschutzbarrieren oder Brandschutzvorrichtungen geachtet werden, um die Flammenausbreitung durch den Kabelweg weiter zu verhindern.
Kommerzielle Qualität - CM (Vertical Tray Flame Test)
Dies ist das handelsübliche Kabel (Allzweckkabel) im UL-Standard, das dem Sicherheitsstandard UL 1581 unterliegt. Der Test erfordert die Installation mehrerer Kabelproben auf einem vertikalen, 8 {7} Fuß hohen Gestell und das 20-minütige Brennen mit einem festgelegten 20-kW-Bandbrenner (70.000 BTU/h). Als Akzeptanzkriterium gilt, dass die Flamme nicht bis zum oberen Ende des Kabels übergreifen darf und selbstverlöschend sein muss. UL 1581 ähnelt IEC 60332-3C und unterscheidet sich hauptsächlich in der Anzahl der getesteten Kabel. Handelsübliche Kabel haben keine Rauchdichtespezifikation und werden im Allgemeinen nur für horizontale Leitungen auf derselben Etage verwendet, nicht für vertikale Leitungen zwischen Etagen.
Definition:Allgemeines Kommunikationskabel, geeignet für die horizontale Verkabelung innerhalb von Gebäuden.
Eigenschaften:Verursacht beim Verbrennen keine schnelle Flammenausbreitung und erfüllt die allgemeinen Flammschutzanforderungen*
Anwendungen:Geeignet für horizontale Kabelführungen innerhalb allgemeiner Gebäude.
Standards:Entspricht den Standards UL 1685 oder IEC 60332-3.
Insgesamt bieten Kabel mit CM-Einstufung einen ausreichenden Feuerwiderstand für allgemeine horizontale Verkabelungen in Gebäuden und bieten einen grundlegenden Brandschutz, sind jedoch nicht für Standorte geeignet, die höhere Brandschutzklassen erfordern. Auswahl und Installation sollten auf der spezifischen Anwendungsumgebung und den Sicherheitsanforderungen basieren*
Allzweckklasse - CMG (Vertical Tray Flame Test)
Dies ist das Allzweckkabel (General Purpose Cable) im UL-Standard, das der Sicherheitsnorm UL 1581 unterliegt. Die Testbedingungen für Commercial Grade (CM) und General Purpose Grade (CMG) sind ähnlich und beide sind für die Verwendung in Kanada und den Vereinigten Staaten anerkannt. Allzweckkabel haben keine Spezifikation für die Rauchdichte und werden im Allgemeinen nur für horizontale Leitungen auf derselben Etage verwendet, nicht für vertikale Leitungen zwischen Etagen.
Definition:Allgemeines Kommunikationskabel, ähnlich dem CM-Kabel, jedoch mit spezifischen Unterschieden in Verwendung und Standards*
Eigenschaften:Verfügt über bestimmte flammhemmende Eigenschaften, jedoch geringer als CMP und CMR.
Anwendungen:Wird für die allgemeine Kommunikationsverkabelung verwendet.
Standards:Entspricht den UL 1581-Standards.
Der Flammschutzgrad von CMG-Kabeln liegt zwischen CM- und CMR-Kabeln. CMG-Kabel haben eine bessere Flammwidrigkeit als CM-Kabel, sind jedoch schlechter als CMR-Kabel. Sie können die Flammenausbreitung bei einem Brand begrenzen, ihre flammhemmende Wirkung ist jedoch nicht so gut wie bei höherwertigen Kabeln (wie CMP und CMR). Insgesamt sind CMG-zertifizierte Kabel für allgemeine-Kommunikationskabel innerhalb von Gebäuden geeignet und bieten einen mäßigen Brandschutz.
Wohnqualität - CMX (vertikaler Drahtflammtest)
Dies ist das Kabel für den Wohnbereich/eingeschränkte Qualität (Restricted Cable) im UL-Standard, vorbehaltlich der Sicherheitsnorm UL 1581, VW-1. Der Test sieht vor, dass die Probe vertikal gehalten und mit einem Testbrenner (30.000 BTU/Std.) 15 Sekunden lang verbrannt, dann 15 Sekunden lang angehalten und fünfmal wiederholt wird. Zu den Akzeptanzkriterien gehört, dass die Nachflammzeit 60 Sekunden nicht überschreiten darf, die Probe nicht mehr als 25 % verbrannt sein darf und dass am Boden platzierte chirurgische Watte nicht durch herabfallende Partikel entzündet werden darf. UL 1581 VW-1 ähnelt IEC 60332-1 und unterscheidet sich hauptsächlich in den Brennzeiten. Dieser Typ hat außerdem keine Rauch- oder Toxizitätsspezifikationen und wird nur für Einzelkabelleitungen in Privathaushalten oder kleinen Bürosystemen verwendet. Diese Kabel sollten nicht in Bündeln ohne Kabelkanal verwendet werden. Es gibt keine Vorgaben zur Rauchdichte, zum Halogengehalt oder zur Toxizität.
Definition:Eingeschränktes Kommunikationskabel, geeignet für die Verkabelung zu Hause und in kleinen Büros.
Eigenschaften:Geringere Flammschutzleistung, nur für freiliegende Einzel- oder Doppelkabelinstallationen geeignet*
Anwendungen:Geeignet für die Verkabelung über kurze Entfernungen-in Häusern und kleinen Büros.
Standards:Entspricht den UL 1581 VW-1-Standards.
CMX-Kabel weisen die geringste Flammschutzleistung auf und sind für Einzel- oder Kleinverkabelungsanwendungen konzipiert. Ihre Flammschutzanforderungen sind viel geringer als bei CM-, CMG- und CMR-Kabeln. CMX-Kabel bieten die geringste Flammschutzleistung unter Brandbedingungen und verhindern nur die Flammenausbreitung bei einzelnen oder wenigen Kabeln. Daher müssen bei der Installation die einschlägigen Brandschutzvorschriften befolgt werden, wobei die Verlegung von Kabeln durch Firewalls oder Brandschutzwände vermieden werden darf.
3.2 IEC 60332-Standards
Dies ist der Flammschutzstandard für ein einzelnes Kabel. Der Test sieht vor, dass eine 60 cm lange Probe vertikal in einer Metallbox mit offener Vorderseite befestigt wird. Ein Propanbrenner mit einer Flammenlänge von 175 mm wird im 45-Grad-Winkel 450 mm unterhalb des oberen Befestigungspunkts an das Kabel angelegt. Die Prüfung ist bestanden, wenn der beschädigte Teil der Probe vom unteren Befestigungspunkt aus nicht mehr als 50 mm beträgt.
Dies ist der Flammschutzstandard für gebündelte Kabel. Der Test sieht vor, dass Bündel von 3,5 m langen Kabelproben mit Draht an einem leiterähnlichen Testgestell befestigt werden. Die Anzahl der Proben wird durch die erforderliche Menge an nicht-metallischem Material für verschiedene Klassifizierungen bestimmt. Das Probenbündel wird senkrecht an die Rückwand der Brennkammer gehängt. Durch Einlässe im Boden wird Luft in die Kammer gesaugt. Ein Propan-Bandbrenner mit einer 750-Grad-Flamme berührt die Probe. Bei Zwangsbelüftung (Luftstrom 5 m³/min, Windgeschwindigkeit 0,9 m/s) dürfen sich die Kabel nicht innerhalb einer 20-minütigen vertikalen Verbrennung entzünden und das Kabel muss innerhalb einer Flammenausbreitung von 2,5 Metern selbstverlöschend sein. IEC 60332 verfügt über die Kategorien A, B, C und D zur Bewertung der Flammschutzleistung.
Dies ist eine Spezifikation für die Emissionskonzentration von Chlorwasserstoff (HCL) in IEC- und BS-Normen. Zu den Halogenen gehören Fluor, Chlor, Brom, Jod und das radioaktive flüchtige Element Astat, die hochgiftig sind. Der Test sieht vor, dass ein Quarzschiffchen mit einer Probe von 1,0 g in einen auf 800 Grad vorgeheizten Ofen geschoben wird. Das freigesetzte HCL wird mittels Luftstrom in Wasser aufgenommen und anschließend der Halogensäuregehalt der wässrigen Lösung bestimmt. Wenn die Freisetzung von Chlorwasserstoff (HCL) aus dem Kabelmaterial bei der Verbrennung weniger als 5 mg/g beträgt, kann man von einem halogenfreien Kabel (LSOH) sprechen. Wenn die Freisetzung von Chlorwasserstoff (HCL) mehr als 5 mg/g, aber weniger als 15 mg/g beträgt, kann man von einem Low-Halogen-Kabel (LSF) sprechen. Es ist wichtig, die Besonderheiten der IEC 60754-1-Methode zu beachten.
4. Flammhemmende Kabel, feuerbeständige Kabel und die Unterschiede zwischen ihnen
4.1 Flammhemmendes Kabel
4.2 Feuerbeständiges Kabel
4.3 Unterschiede zwischen flammhemmenden und feuerbeständigen Kabeln
Die Begriffe flammhemmende und feuerbeständige Kabel werden oft verwechselt. Obwohl flammhemmende Kabel viele für Chemieanlagen geeignete Vorteile bieten, wie z. B. geringe Halogen- und Rauchentwicklung, kann unter normalen Umständen ein feuerbeständiges Kabel ein flammhemmendes Kabel ersetzen, ein flammhemmendes Kabel kann jedoch kein feuerbeständiges Kabel ersetzen.
5. Wie wählt man das richtige feuerfeste Kabel aus?
Ethernet-Kabel mit feuerfesten -Manteln werden typischerweise in Innenräumen verwendet, z. B. CM-, CMR- und CMP-Kabel. CMX hat das schlechteste Brandverhalten und ist typischerweise für den Einsatz im Freien konzipiert.
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Besonderheit
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CM
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CMR
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CMP
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CMX
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Allgemeine Verwendung
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Steigleitung (Nicht-Plenumräume)
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In-Wandverwendung
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Plenumsräume
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Bestattung im Freien/direkte Bestattung*
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PVC vs. LSZH
Wenn es um Ethernet-Kabel geht, werden häufig PVC und LSZH verwendet. Worauf beziehen sie sich? Diese Begriffe beziehen sich auf die chemischen Verbindungen, die im Herstellungsprozess von Ethernet-Kabeln verwendet werden.
Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Installationskosten. Obwohl CMP-Kabel in jedem Bereich installiert werden können, schränken ihre hohen Kosten ihren Einsatz ein. CMP-Kabel sind unter diesen Typen die teuersten, während CM-Kabel am kostengünstigsten sind. Die Wahl des geeigneten Kabelmantels ist entscheidend für die Erzielung einer optimalen Kabelleistung.
6. Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Brandschutzklassen auf der Grundlage unterschiedlicher Anwendungsumgebungen und Sicherheitsanforderungen ausgewählt werden sollten, um sicherzustellen, dass das Kabel im Brandfall nicht zum Weg für die Flammenausbreitung wird und gleichzeitig die Entstehung giftigen Rauchs minimiert und so Leben und Eigentum geschützt werden.
