Yapı malzemeleri yönetmeliği (CPR) ve kablolarda yangın güvenliği

Bu yazının temel amacı, yangın durumunda kabloların yeni yapı malzemeleri yönetmeliği (CPR (EU) No:305/2011) perspektifinde yangına tepki performanslarını sınıflandırma, değerlendirme ve test metotları hakkında kullanıcılara, mühendislik ekiplerine, planlayıcılara kapsamlı özet ve derleme sunmaktır.

ÖZET: Makalenin ilk bölümlerinde ülkemizdeki yangın risklerine değinilirken; mevcut kabloların yanma performansları, standartları ve testlerinin yangın güvenliği ile ilişkisi açıklanmıştır. Yeni yapı malzemeleri yönetmeliği’nin (CPR) tarihsel gelişimi hakkında kısaca bilgi verilmiş; amacı,kapsamı, mevcut testler, standartlar,performanslar ve yönetmelikler ile farkları, üstünlükleri,faydaları, onaylanmış kuruluşlar,onaylanmış laboratuvarlar, üreticiler,dağıtıcılar,kulla nıcılar,planlamacılar açısından yükümlülükleri özet olarak verilmiştir.

Yangın riskleri Yangın, tarih boyunca insan hayatını tehlikeye atan,can ve mal kayıplarına yol açan önemli felaketlerden biri olmuştur.Yangın riskleri, özellikle ülkemiz gibi hızlı nüfus artışı ile birlikte sanayileşmeye ve şehirleşmeye sahip çok katlı ve çok amaçlı binaların arttığı,gelişmekte olan ülkelerde daha da önemli olmaktadır.TÜYAK (Türkiye Yangından Korunma Derneği) 1988 ile 2008 yılları arasında, 9 bin yangında 3 bin 237 kişinin hayatını kaybettiğini bildiriyor. 2019 yılı İstanbul Büyükşehir Belediyesi (İBB) istatistiklerine göre, 100.000 kişi başına 145 yangın meydana gelmiş;bu yangınların %35’i konut ve binalarda gerçekleşmiştir.2015-2019 dört yıllık dönemin ortalaması göz önüne alındığında ve ilk üç sıraya bakıldığında,yangınların yaklaşık %47’sinin sigara, %29,6’sının elektrik kontağı ve %4,5’inin çocukların ateşle oynamasından kaynaklandığı bildirilmiştir. Ayrıca, 2019 Ocak-Aralık dönemi verileri değerlendirildiğinde, meydana gelen yangınların yaklaşık %90’ına 10 dakikanın altında müdahale edildiği kaydedilmiştir.

Yangının başlaması ile ortamdaki yüzeyler, çıkan sıcak gazlar ve duman ile ısınarak daha hızlı tutuşur, alev aniden yayılır, parlar. Yangında sıcaklık, 5 dakika içerisinde 5500C’ye,10dakikada 6600C’ye çıkmaktadır. Yapılan çalışmalara göre, yangının başlamasına ve yayılmasına en büyük etken olan harlama (flashover) zamanları 1950’lerde 15 dakika iken;25 yıl önce bu süre 5 dakikaya, günümüzde ise bulunduğumuz ortamlarda plastik malzemelerin artması sebebiyle 3 dakikaya kadar inmiştir. Hem harlama zamanı hem de yangın durumunda sıcaklığın yükselişi ilk dakikalarda yangının yayılmasının önlenmesinin ve kaçışın ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Yine istatistiklere göre, yangın sırasında ölümlerin yaklaşık %44’ü yanma veya sıcaklıktan değil; ortamdaki aşırı duman ve gaz nedeni ile boğulmalardan kaynaklanmaktadır. Yaralanma ve can kayıplarının yanında yangınlar enerji,data ve haberleşme iletimini engelleyerek maddi hasarlara yol açmaktadır; gelişmiş ülkelerde yangında dolayı çıkan hasarlar gayrisafi milli hasılanın yaklaşık %1’ine denk gelmektedir.Yangın araştırma projelerine göre, yangın bir bölgede lokalize edilse bile, çok ciddi iş kayıplarına yol açtığı için yüksek yangın güvenlikli ürünlerin kullanımı önemi vurgulanmaktadır. Ürünün kalitesi, standartlara ve yönetmeliklere uygunluğu, doğru montaj ve doğru kablonun doğru uygulamada kullanılmasının yanında, yangın güvenliği ile kabloların ilişkisine baktığımız zaman, özellikle günümüzdeki çok amaçlı ve çok katlı binalarda artan enerji ve data-haberleşme ihtiyacını sağlamak için farklı tipte, büyüklükte demetlenmiş kablo kullanım yoğunluğunu görmekteyiz.

Yangın nedenlerinde büyük bir oranı teşkil eden elektrik kontağı düşünüldüğünde, kablolar yangının başlamasına, ilerlemesine veya herhangi bir sebeple başlayan yangının kablolar aracılığı ile bir odadan diğer odaya yayılmasına neden olabilir. Yangının yayılmasının yanında, insanların binayı acil terk etmeleri gerekeceğinden; yanma sonucu oluşan yoğun duman yön bulmayı zorlaştırarak, kaçış ve kurtarma yollarının görülmesini imkânsız hale getirebilir. Yine yanma sırasında açığa çıkan duman ile birlikte çıkan zehirli ve toksik gazlar, kaçış sırasında insanların zehirlenmesine, boğulmasına neden olmaktadır. Kablo endüstrisi, yangın güvenliğini arttırmak için, geçtiğimiz yıllarda,alev ilerlemesi düşük,daha az duman yayılımına sahip, halojen ve toksikten arındırılmış ürünleri geliştirmiştir.
Elbette, kabloların yanında kullanılacak olan diğer bina yapı malzemeleri de yangın güvenliği için önemlidir. Son dönemde,binalarda yangın güvenliğinin bir bütün sistem olarak düşünülmesi gerekliliğini “Londra Grenfell Tower” yangını bize hatırlatmıştır. Binanın yanıcı yüzey kaplamaları, yangının ana ilerleticisi olmuştur. Yapılardaki malzeme seçimleri, yangın risklerini minimize etmede son derece önemlidir.

Alev ilerlemesi
Geliştirilen ürünler için, kablo yoğunluğu sonucu kabloların yanma performansının demetlenmiş olarak belirlenmesi, LSOH(LowSmoke Zero Halogen –Düşük Duman Yoğunluklu Halojenden Arındırılmış) kablolarda standartlar gereği uygulanmaktadır.Kablolar, gerek dikeyde şaftlarda döşeme gerek ise tavalarda yatay ve dikey döşeme varyasyonlarının simüle edildiği statik alev ilerleme testlerine(IEC 60332-3-24Cat.C) tabi tutularak performansları standartlaştırılmıştır. IEC 60332-3-24 Cat. Ctestinde 3,5 metre uzunluğunda merdivende 20 dakika süresince standart alevin (20 kW) dikey düzlemde kablo demetleri üzerinden hangi uzunlukta yayıldığı tespit edilmektedir. Test sonunda yanan kısım 2,5 metreyi aşmamalıdır.

Duman yoğunluğu
Alev ilerleme performansının yanında, özellikle yangında ölümlerin en büyük sebebini oluşturan yüksek yoğunluktaki duman;boğulma ve zehirlenme risklerini arttırdığı gibi, görüş mesafesini düşürmesi nedeni ile kaçış faaliyetlerini zorlaştırmaktadır. EN 61034-1/2 test standardı, 1 metre boyundaki kablonun 3x3x3m (27m3) kübik kapalı test odasında %90 etanol, %4 methanol ve %6 su karışımı yakıt ile yanması ile açığa çıkan dumanın ışık geçirgenliğinin ölçümüne dayanır.
Işık geçirgenliği minimum %60 olmalıdır.

Halojenden arındırılmışlık
Alev ilerleme ve oluşan duman yoğunluğuna ek olarak, yanma sırasında açığa çıkan halojen gazları son derece zehirli ve tahriş edicidir.Özellikle PVC’de bulunan klor, yanma esnasında gaz olarak ortama yayılır, son derece zehirli olmakla beraber havadaki su buharı ile birleştiğinde hidroklorik asit oluşturmakta ve elektronik cihazlarda korozyona; canlılarda zehirlenmelere, deri ve göz tahrişlerine neden olabilmektedir.EN 60754-2standardı ölçüm metoduna göre, kabloların metalik olmayan herbir katmanın 1gr malzemenin 8000C’de yakılması ile açığa çıkan gazların saf suda biriktirilmesine ve pH ve iletkenlik ölçümü yapılmasına dayanır. Halojen iyonları ne kadar yüksek ise asitlik artacağı için pH oranı düşecek ve suyun iletkenliği artacaktır. Ürünün halojen free (HF) olabilmesi için,pH oranı 4.3’den büyük, iletkenliği ise 10 µS/mm’den (bazı kablo standartlarında 2,5 µS/mm) düşük olmalıdır.

CPR (Construction Products Regulation)
Yapı Malzemeleri Yönetmeliği’nin amacı, yapı malzemelerinin temel karakteristikleri ile ilgili performans beyanlarının ve malzemelere CE işaretinin iliştirilmesinin kurallarını oluşturarak, yapı malzemelerinin piyasaya arz edilmesi ve piyasada bulundurulması ile ilgili usul ve esasları belirlemek, bununla birlikte yapı malzemelerinin yanma performansları ile ilgili olarak güvenilir bir bilgi kaynağı oluşturmaktır.

CPR tarihçesi
CPR için yaklaşık 20 yıllık bir geçmişten bahsedilebilir.İlk resmi çalışmalar, 2003 yılında Avrupa’daki düzenleyiciler ve kablo endüstrisinin önerisi ile başlamıştır. Farklı kabloların,döşeme ve referans yanma senaryolarının dahil edildiği FIPEC (Fire Performance of Electric Cables) olarak adlandırılan projeyi Avrupa Birliği oldukça yüksek meblağlarda fonlayarak, Avrupa’daki saygın bağımsız test kuruluşlarından SP, Interscience, ISSEP ve CESI gibi önemli laboratuvarların katılımı sağlanmıştır. Referans senaryolara göre, tüm yapı malzemeleri için yangının bir odada başladığı düşünüldüğünde yangın büyür ve harlama noktasına aşağıdaki 3 adımda ulaşır.

1. İlk aşamada, ufak bir ateşleme ile yapı malzemesinin bir bölümü yanmaya başlar.
2. İkinci aşamada, yangının büyümesi dikey bir merdivene monte edilmiş kablolar üzerinden gerçekleşir.
3. Son aşama olan ileri harlama noktasında ise, tüm yanabilen malzemeler yangının büyümesine neden olur.

Örneğin, diğer yapı malzemelerinin yanma testlerine göre sınıflandırmasında EN 13501-1 standardında 2 farklı senaryo çalışılmıştır.

FIPEC çalışmalarında, yatay referans senaryoya göre, kablo döşenmiş 3 merdiven yatay olarak üst üste yerleştirilmiş sırası ile 40 kW 5 dk.,100 kW 10 dk. ve 300 kW 10 dk.süre ile yakılmıştır.

Dikey senaryoda ise; sadece tek bir merdiven köşeye yerleştirilmiştir.

Yukarıdaki senaryolara göre elde edilen sınıfların yaklaşık sınıflandırmaları aşağıdaki gibi verilmiştir:

Aca Sınıfı
En yüksek sınıf olup seramik gibi yanmayan yapı malzemesi.

B1ca Sınıfı
EN 50399 30 kW alev kaynağında tutuşabilen fakat çok az yanan ürünler.
B2ca veCca Sınıfı
40 kW – 100 kW yatay referans senaryoda sürekli alev ilerlemesi ve yangın büyümesi yaratmayan, EN 50399 testinde 20,5 kW alev kaynağında limitli ısı açığa çıkaran ürünler.
Dca Sınıfı
EN 50399 testinde 20,5 kW alev kaynağında sürekli alev yayılması gösteren, aşırı olmayan alev büyümesi ve ısı çıkaran ürünlerdir. Örneğin aşağıdaki grafikte yangın büyüme hız indisine göre çok sayıda farklı kablo test sonucunun sınıflara göre pozisyonlanması verilmiştir. 5 numaralı örnekler kablo dışında farklı bir malzeme olan oduna ait performansa aittir.

Farklı ürünlerde yangın büyüme hızına göre B2,C,D sınıfların pozisyonu incelendiğinde, D sınıfı yangın büyüme hız indisi (FIGRA Açığa çıkan ısının tepe değerindeki toplam test zamanına oranı) <1300 W/s olarak odun yanma performansı ile benzer sınıfa girmektedir.

Eca Sınıfı
Küçük alev ataklarına karşın fazla ve geniş alev yayılması vermeyen ürünler. FIPEC senaryolarından elde edilen veriler ışığında, Avrupa Komisyonu 2006 yılında kabloların yangına tepki test ve sınıflandırma kararı vermiştir.Yapılan çalışmalar sonucu, birçok kablo test edilerek ve test standardındaki gerekli teknik iyileştirmeler ile geliştirmeler yapılarak, 2009 yılında EN 50399 standardı olarak, günümüzde kullanılan son halini almıştır.
Ayrıca, kabloların yangına karşı tepki sınıflandırmasında, CE markalaması için teknik altyapı,ortak kurallar ve genişletilmiş numune uygulamaları (EXAP Extended Application) için CEMAC (CEmarking of cables) projeleri gerçekleştirilmiştir. Bu projeler, Avrupa Kablo Üretici Birliği Europacable’a ait test ve araştırma laboratuarları da katılarak desteklenmiştir.

CPR ürün kapsamı Kablo sektörü için CPR, bina ve altyapı dâhil olmak üzere, herhangi bir yapıda bulunan sabit tesisatlarda daimî olarak kullanılan tüm elektrik ve haberleşme kablolarını kapsamaktadır.
Bununla birlikte, yapılarda kullanılan kabloların yangına karşı performans beyanlarını ve CE işaretlemesini zorunlu kılar. Bu yazıda, sadece 1 Temmuz 2017’de Avrupa’da ve ülkemizde zorunlu olarak uygulanmaya başlanan yangına tepki (reaction to fire ) kısmı özetlenmiştir. Yangına dayanıklı veya yangın altında fonksiyonunu sürdüren kablolar (FE 180)için yangına dayanım (resistance to fire)çatı standartları ve regülasyonları henüz hazırlık ve onay aşamamalarında olduğu için, önümüzdeki dönemde ayrı bir yazının konusu olacaktır. Yangına dayanım (resistance to fire) için öngörülen standartlar EN 50200 (Acil Durum Devreleri İçin Küçük Boyutlu Kablolar PH Sınıflandırma), EN 50577 (Elektrik Kabloları P Sınıflandırma),EN 50582 (Fiber Optik Kablolar), EN 50289-4 (Haberleşme Kabloları) olacaktır.

CPR’ın yangına tepki standartlar ve yönetmelikler açısından tarihsel gelişimi
21 Aralık 1988 CPD-Yapı Malzemeleri Direktifi (Construction Products Directive ) 89/106/ EEC
4 Nisan 2011 CPR-Yapı Malzemeleri Yönetmeliği (Construction ProductsRegulation (EU)) No: 305/2011
1 Temmuz 2013 CPR’ın Avrupa Birliği ülkelerinde kanun halinde uygulamaya geçmesi
1 Eylül 2014 Kablolar için EN 50575’in CENELEC tarafından yayımlanması
1Temmuz 2015 Kablolar için EN 50575’in The OfficialJournal of European Union(OJEU)’da yayımlanması
10 Haziran 2016 Kablolar için EN 50575 standardının ve CE işaretlemesinin uygulamaya geçmesi
1 Temmuz 2017 Geçiş aşaması sonrasında CE işaretlemesinin zorunlu olması gereken tarih

Kabloların yangına tepki test paketi ve euroclass sınıfları
1 Temmuz 2015 tarihli (EU) 2016/364 direktifi Tablo-4 ve EN 13501-6 Yapı mamulleri ve yapı elemanları – Yangın sınıflandırması – Bölüm 6:Elektrik kablolarındaki yangın deneylerinin reaksiyonlarından elde edilen veriler kullanılarak sınıflandırmalar aşağıda Tablo-1’de özetlenmiştir.

Tablo 1’de verilen standartların tanımları aşağıdaki gibidir:
EN 50399 Yangın şartlarında kablolar için ortak deney yöntemleri
EN 60332-1-2Yangın şartlarında elektrik ve fiber optik kabloların testleri
EN 60754-2 Kablolardaki malzemelerin yanması sonucu çıkan halojen miktarı
EN 61034-2 Kabloların yanması esnasında açığa çıkan duman yoğunluğu ölçülmesi
EN ISO 1716 Ürünlerin yangına karşı tepki testleri -Yanma esnasındaki toplam ısının belirlenmesi. CPR sınıflandırma, genel olarak test paketinden oluşmaktadır.Bu test paketinin temelini, B1-B2-C-D sınıfları için EN 50399 standardı oluşturmaktadır. Örneğin LSOH (LowSmoke Zero Halogen –Düşük Duman Yoğunluklu Halojenden Arındırılmış) kablonun C sınıfına girebilmesi yangın performansları için EN 50399,EN 60332-1-2 testleri ile beraber duman yayılımı için EN 61034-2,halojenden arındırılmışlık için EN 60754-2 ek kriter testlerininde gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Yanma performansları D’den B sınıfına artar.A sınıfı mineral izoleli kablolar için yanmaz sınıftır.B1 sınıfı 30kW alev kaynağı uygulanırken B2-C-Dsınıfları için 20,5 kW alev kaynağı uygulanır.E sınıfı için, sadece tekli kablo yanma testi IEC 60332-1-2 performansını sağlaması yeterlidir. F sınıfı hiçbir yanma performansı belirtilmemiş ürünü temsil eder.

EN 50399 yangın şartlarında kablolar için ortak deney yöntemleri
CPR kapsamında bulunan kabloların, Avrupa Sınıflarına göre sınıflandırılabilmesi için yangına tepki performanslarının ölçülmesi gerekmektedir. Testin tüm ayrıntıları EN 50399 standardında detaylı olarak açıklanmıştır. EN 50399 test yöntemi, dikey düzlemde bulunan bir merdiven üzerine yerleştirilmiş, grup halindeki kabloların yanma davranışlarını ölçmek için uygulanır ve bu test sonuçları ışığında, performans beyanının (DoP) hazırlanmasına olanak sağlar. Her ne kadar, EN 50399 standardındaki test düzeneği EN 60332-3-10 standardı baz alınarak tasarlansa da, özellikle gelişen modern test ekipmanları ve yangın mühendisliğinden de faydalanılmıştır.