Welche Prüfnormen gelten für die Feuerwiderstandsfähigkeit von feuerbeständigen Kabeln?

Feuerbeständigkeit vs. Flammwidrigkeit: Wesentliche Unterschiede bei feuerbeständigen Kabeln

Warum die Stromkreisintegrität die eigentliche Feuerbeständigkeit definiert

Das Wichtigste bei feuerbeständigen Kabeln ist ihre Schaltkreisintegrität, die sicherstellt, dass sie während eines Brandes weiterhin funktionieren, und nicht erst danach. Herkömmliche Kabel oder solche, die als flammhemmend gekennzeichnet sind, genügen nicht, wenn es um echte Feuerbeständigkeit geht. Entscheidend ist, ob diese Kabel weiterhin ordnungsgemäß arbeiten, wenn sie direkt Flammen bei Temperaturen über 950 Grad Celsius für etwa neunzig Minuten ausgesetzt sind, während sie weiterhin elektrischen Strom führen. Normungsgremien haben strenge Prüfverfahren hierfür festgelegt, wie beispielsweise IEC 60331, die weltweit als maßgeblicher Referenzstandard zur Bewertung der Schaltkreisintegrität gilt. Für lebenswichtige Systeme wie Brandmeldeanlagen, Notbeleuchtung und Rauchabzugsventilatoren ist die Stromversorgung in Notsituationen keine Option, sondern absolut unerlässlich. Nehmen Sie zum Beispiel mineralisch isolierte Kupfermantelkabel (MICC). Diese Kabel enthalten eine Magnesiumoxid-Isolierung, die sich beim Erhitzen in eine art keramische Abschirmung verwandelt und so Kurzschlüsse und strukturelle Ausfälle verhindert, selbst wenn alles um sie herum in Flammen steht.

Wie alleinige Flammwidrigkeit die Anforderungen kritischer Infrastrukturen nicht erfüllt

Flammgeschützte Kabel, typischerweise aus PVC-FR oder halogenfreien, niedrig rauchenden (LSZH) Polymeren hergestellt, berücksichtigen lediglich zündverzögerung und flammenausbreitungshemmung , gemäß Normen wie IEC 60332. Sie bieten keine nein, nicht gewährleistung des Weiterbetriebs während einer Brandbeanspruchung. Drei entscheidende Einschränkungen verdeutlichen ihre Ungeeignetheit für sicherheitsrelevante Infrastrukturen:

1. Thermische Zerbrechlichkeit : Die Polymerschutzisolierung beginnt bei 500 bis 700 °C innerhalb von 20 bis 30 Minuten zu zerfallen, deutlich unterhalb der Temperaturen in voll entwickelten Bränden;
2. Funktionale Instabilität : Die mechanische Integrität geht verloren, wenn das Kabel durch Löschwasser beeinflusst wird (z. B. bei Auslösung von Sprinklern), was sofortige Leiterunterbrechung verursacht;
3. Systemische Anfälligkeit energieausfall breitet sich über vernetzte Sicherheitssysteme aus und deaktiviert Notbeleuchtung, Feuerlöschpumpen und Überwachungssteuerungen genau dann, wenn sie am dringendsten benötigt werden.

In hochriskanten Umgebungen wie unterirdischen Minen oder maritimen Schiffen führt die alleinige Abhängigkeit von flammhemmenden Materialien zu gefährlichen Lücken in der Evakuierungsunterstützung: Rauchabzüge versagen, Fluchtwegen verdunkeln sich und die Kommunikation bricht mitten in der Krise zusammen. Brandbeständige Kabel, die auf Funktionsfähigkeit im Brandfall geprüft sind, schließen diese Lücken mit nachweisbarer, normengerechter Widerstandsfähigkeit.

IEC 60331: Der globale Maßstab für brandbeständige Kabel

Der IEC 60331-Standard gilt weiterhin als Goldstandard, wenn es darum geht, zu testen, wie gut feuerfeste Kabel Schaltkreise während eines echten Brandes intakt halten können. Laut dieser Anforderung müssen diese Kabel auch bei vollem elektrischen Last- und mechanischem Stress mindestens neunzig Minuten lang ununterbrochen funktionieren, während sie direkten Flammen mit über 840 Grad Celsius ausgesetzt sind. Die 90-Minuten-Marke entspricht ziemlich genau den typischen Evakuierungszeiten von Gebäuden, was bedeutet, dass diese speziellen Kabel die Stromversorgung lebenswichtiger Sicherheitsausrüstung genau in der oft kritischsten Phase eines Brandes aufrechterhalten.

Testprotokoll: Ofenexposition, Spannungsanwendung und 90-Minuten-Integritätsschwelle

Bei Prüfverfahren werden Kabel horizontal in Öfen platziert und auf etwa 1.000 Volt hochgespannt, bevor sie kontrollierten Flammen ausgesetzt werden. Techniker überwachen die Durchgängigkeit mithilfe von Leuchtdioden, die in Reihe mit dem zu prüfenden Kabel verbunden sind. Wenn der Stromkreis unterbrochen wird, liegt ein Ausfallpunkt vor. Diese Tests simulieren reale Brandbedingungen, bei denen elektrische Leitungen auch unter extremer Hitze durch Strahlung und Konvektionsströme weiterhin Strom leiten müssen. Denken Sie an Situationen in Gebäudetreppenhäusern oder Hohlräumen über Decken, wo sich Brände schnell ausbreiten, aber Notbeleuchtung und Kommunikationssysteme dennoch funktionieren müssen.

Praxisnahe Validierung: Leistungsverhalten von mineralisolierten und keramikisolierten Kabeln

MICC-Kabel zeichnen sich dadurch aus, dass sie die Anforderungen der Norm IEC 60331 deutlich übertreffen, da sie vollständig aus anorganischen Materialien bestehen. Stellen Sie sich vor: Kupferadern im Inneren, Magnesiumoxid als Isolierung, alles eingehüllt in eine massive Kupferummantelung. Diese Komponenten zersetzen sich nicht bei hohen Temperaturen, entwickeln keinerlei toxische Dämpfe und bleiben auch nach 90 Minuten Feuerbelastung funktionsfähig. Eine weitere erwähnenswerte Variante sind keramisch-polymere Hybridkabel. Diese funktionieren zwar anders, erzielen aber aufgrund spezieller Matrixkonstruktionen, die bei extremer Hitze schützende Kohleschichten bilden, dennoch vergleichbare Ergebnisse. Worin unterscheiden sich diese Lösungen von herkömmlichen Polymerkabeln? Ganz einfach: Standardkabel auf Kunststoffbasis versagen sowohl physikalisch als auch elektrisch weit vor Erreichen der kritischen 90-Minuten-Marke in den meisten Brandfällen.

BS 6387- und PH-Bewertungen: Erhöhte Feuerbeständigkeit für Hochrisikoumgebungen

CWZ-Klassifizierung: Gleichzeitige Prüfung auf Feuer, Wasserspray und mechanischen Schock

Die CWZ-Bewertung nach BS 6387 gilt als einer der anspruchsvollsten Tests für feuerbeständige Kabel. Diese Kabel müssen gleichzeitig drei Herausforderungen standhalten: direkte Flammen gemäß Kategorie C, starke Wasserstrahlen gemäß Kategorie W und mechanische Schläge gemäß Kategorie Z. Stellen Sie sich vor, was bei echten Bränden passiert: Gebäude beginnen einzustürzen und erzeugen dadurch solche Stoßbelastungen. Sprinkleranlagen schalten sich ein, während das Feuer noch brennt. Und Flammen breiten sich in beschädigten Gebäudeteilen aus. Kabel, die den CWZ-Test bestehen, halten ihre Stromkreise mehr als 180 Minuten lang intakt, selbst wenn alle diese Belastungen gleichzeitig auftreten. Deshalb sind sie so entscheidend in Orten wie unterirdischen Tunneln, Ölraffinerien, Offshore-Bohrinseln und großen Verkehrsknotenpunkten. Wenn dort etwas schiefgeht, können die Folgen absolut verheerend sein.

PH30/PH60/PH120: Leistungsbasierte Bewertungen für Sicherheitssysteme im Lebensschutz

PH-Bewertungen gemäß BS EN 50200 zeigen grundsätzlich, wie lange etwas funktionsfähig bleibt, wenn es direkter Flammen ausgesetzt ist. Es gibt drei Hauptkategorien: PH30 hält 30 Minuten lang, PH60 eine Stunde lang und PH120 schafft volle zwei Stunden. Dieses System betrachtet tatsächlich reale Situationen, anstatt nur formale Kriterien auf dem Papier abzuhaken. Ein gutes Beispiel sind PH120-Kabel. Sie werden an Orten wie Krankenhäusern, Hochhäusern und Rechenzentren vorgeschrieben, wo Menschen möglicherweise zusätzliche Zeit benötigen, um sicher evakuiert zu werden. Diese Einrichtungen sind auf eine kontinuierliche Stromversorgung für kritische Systeme wie Brandmeldeanlagen, Notbeleuchtung und HVAC-Steuerungen während einer Evakuierung angewiesen. Der entscheidende Unterschied ist, dass PH-Bewertungen es Unternehmen nicht erlauben, die Einhaltung nur vorzutäuschen. Stattdessen verlangen sie echte Prüfungen an unter Spannung stehenden Schaltkreisen unter Simulation echter Brände, was eine wesentlich bessere Sicherheit in Notfällen gewährleistet.

Globale Normenharmonisierung und wichtige regionale Unterschiede bei feuerbeständigen Kabeln

GB/T 19216.21-2003 (China) und EN 50200: Harmonisierungsunterschiede und praktische Auswirkungen

Der chinesische Standard GB/T 19216.21-2003 und der europäische EN 50200 befassen sich beide mit der Widerstandsfähigkeit von Stromkreisen bei Bränden, gehen aber sehr unterschiedliche Wege bei der Prüfung. Der GB/T-Standard verlangt eine deutlich längere Flammenexposition – tatsächlich über 120 Minuten – und fordert zudem, dass Kabel mechanischen Stößen standhalten, während sie erhitzt werden, was bei den EN-50200-Anforderungen überhaupt nicht vorgesehen ist. Stattdessen konzentriert sich der europäische Standard stärker darauf, wie gut Kabel Wasserstrahlversuchen widerstehen. Aufgrund dieser Unterschiede könnten Kabel, die nach dem europäischen PH120-Zertifikat zugelassen sind, die Schlagfestigkeitsprüfungen gemäß GB/T-Standard nicht bestehen. Das bedeutet, dass Hersteller oft spezielle Versionen ihrer Produkte für verschiedene Märkte entwickeln müssen. Bei großen Infrastrukturprojekten, die mehrere Länder umfassen, wie Hochgeschwindigkeitsstrecken und kombinierte Verkehrszentren, kann die Zertifizierung vier bis acht zusätzliche Wochen in Anspruch nehmen. Eine aktuelle Umfrage zu internationalen Bauprojekten aus dem Jahr 2023 hob dieses Problem als erhebliche Belastung für grenzüberschreitend tätige Unternehmen hervor.

Warum die Abweichung bei Prüfungen in grenzüberschreitenden Infrastrukturprojekten wichtig ist

Diese regionalen Unterschiede bergen drei konkrete Risiken für globale Projekte:

• Sicherheitslücken : Ein Kabel, das nur nach einem bestimmten Standard validiert wurde, kann gegenüber nicht geprüften Belastungskombinationen ungenügend widerstandsfähig sein, z. B. mechanische Beanspruchung ohne Wasserbesprühung, was die Leistung bei Bränden in gemischten Umgebungen beeinträchtigt;
• Kostensteigerung : Die doppelte Zertifizierung erhöht die Materialbeschaffungskosten um 18 bis 25 % bei großangelegten Bauprojekten;
• Gefährdung des Zeitplans : Ungeplante Nachprüfungen während der Bauphase führen zu Stillständen bei kritischen Aktivitäten entlang des kritischen Pfads von mehr als 120 Stunden.

Solche Fehlanpassungen sind besonders gravierend bei gemeinsam genutzter Infrastruktur wie Flughafenterminals oder Industrieparks, wo Brandabschnitte verschiedene Rechtsräume überspannen, aber dennoch als einheitliche Sicherheitssysteme funktionieren müssen. Eine proaktive Harmonisierungsplanung bereits in der Entwurfsphase – statt Nachbesserungen bei der Inbetriebnahme – ist entscheidend, um sowohl die regulatorische Konformität als auch die Sicherheit von Personen zu gewährleisten.

FAQ

• Was ist der Hauptunterschied zwischen feuerbeständigen und flammhemmenden Kabeln?

  Feuerbeständige Kabel bewahren die Integrität des Stromkreises während einer Brandbeanspruchung, während flammhemmende Kabel hauptsächlich die Entzündung verzögern und die Flammenausbreitung unterdrücken, ohne einen weiteren Betrieb zu gewährleisten.

• Warum ist IEC 60331 entscheidend für die Beurteilung der Feuerbeständigkeit?

  IEC 60331 legt den weltweiten Maßstab fest, indem die Fähigkeit von Kabeln geprüft wird, Stromkreise bei Hochtemperaturbeanspruchung unter direkter Flammeintwirkung intakt zu halten.

• Wodurch zeichnen sich MICC-Kabel durch eine überlegene Feuerbeständigkeit aus?

  MICC-Kabel bestehen aus anorganischen Materialien, die bei hohen Temperaturen nicht zersetzt werden, und bieten so eine überlegene Feuerbeständigkeit, ohne toxische Gase freizusetzen.

• Wie unterstützen PH-Bewertungen lebensrettende Systeme?

  PH-Bewertungen gewährleisten den kontinuierlichen Betrieb in echten Brandfällen und leisten dadurch entscheidende Unterstützung für lebensrettende Systeme wie Brandmelder und Notbeleuchtung.

• Warum bergen regionale Unterschiede bei Normen Risiken für globale Infrastrukturprojekte?

  Ungleichheiten können zu Sicherheitslücken, Kostensteigerungen und Zeitverzögerungen führen, da die Anforderungen an Belastungstests in verschiedenen Regionen voneinander abweichen.