Kable w izolacji termicznej — obciążalność prądowa wg tabeli B.52.21

Przewodnik o współczynniku grupowania Cg — wiązki kabli opisuje redukcję obciążalności prądowej, gdy kilka kabli leży obok siebie i wzajemnie się nagrzewa. Ten artykuł opisuje inne, znacznie poważniejsze zjawisko: co dzieje się, gdy pojedynczy kabel styka się z materiałem izolacji termicznej lub jest nim całkowicie otoczony — na przykład izolacją dachową lub izolacją ściany szkieletowej w budynku mieszkalnym lub użytkowym.

Dlaczego materiał izolacyjny drastycznie ogranicza oddawanie ciepła

Kabel zainstalowany w wolnym powietrzu (metoda odniesienia A/B, zob. przewodnik o metodach odniesienia) oddaje wytwarzane ciepło przez konwekcję i promieniowanie do otaczającego powietrza. Materiał izolacji termicznej z definicji ma za zadanie właśnie blokować transport ciepła: ten sam kabel, otoczony izolacją zamiast wolnego powietrza, znacznie gorzej pozbywa się ciepła, nawet jeśli powietrze otoczenia na zewnątrz izolacji samo w sobie nie stało się cieplejsze. Nie ma to nic wspólnego z efektami grupowania z tabel B.52.18/B.52.19/Cg — jest to zasadniczo inna sytuacja odprowadzania ciepła, regulowana własną tabelą: B.52.21.

Dwie sytuacje o zdecydowanie różnej redukcji

IEC 60364-5-52 rozróżnia dwa sposoby, w jakie kabel może stykać się z materiałem izolacji termicznej:

• Kontakt jednostronny: kabel przylega do materiału izolacyjnego (na przykład do tylnej strony izolowanej ściany szkieletowej), ale druga strona kabla pozostaje w wolnym powietrzu. Dla krótkiego odcinka kontaktu tabela B.52.21 podaje dla tego przypadku stosunkowo skromny współczynnik korekcyjny.
• Pełne otoczenie: kabel jest ze wszystkich stron otoczony materiałem izolacyjnym (na przykład ułożony w izolacji dachowej zainstalowanej prostopadle do niego). Dla długości otoczenia do 0,5 m tabela podaje stopniowany, zależny od długości współczynnik korekcyjny; dla długości otoczenia większej niż 0,5 m norma stosuje stały, konserwatywny współczynnik korekcyjny wynoszący około 0,5 — kabel traci wówczas mniej więcej połowę swojej obciążalności prądowej w wolnym powietrzu, niezależnie od dokładnej, rzeczywistej długości otoczenia powyżej tego punktu.

Powód tego stałego progu 0,5 powyżej 0,5 m jest praktyczny: norma nie podaje szczegółowej tabeli dla każdej możliwej długości otoczenia powyżej tego punktu, a zamiast tego wybiera wartość łatwą do zastosowania i znajdującą się po bezpiecznej stronie — projektant nie musi wtedy ustalać dokładnej długości otoczenia każdego odcinka kabla, by mimo to dokonać właściwego doboru przekroju.

Uwaga: ten współczynnik korekcyjny jest całkowicie niezależny od metody odniesienia instalacji (od A do F), która w innych przypadkach określa, jaka tabela podstawowa ma zastosowanie — kabel, który normalnie byłby dobierany metodą odniesienia B w korytku kablowym, podlega, gdy tylko przechodzi przez materiał izolacyjny, dodatkowej korekcie z tabeli B.52.21, oprócz (a nie zamiast) własnej tabeli podstawowej.

Znaczenie praktyczne

Przy instalacji w konstrukcji dachu lub ściany szkieletowej z doizolowaniem wykonanym później (na przykład podczas remontu energooszczędnościowego, gdy wokół już istniejącego okablowania dodawana jest dodatkowa izolacja) ważne jest sprawdzenie, czy istniejący kabel, pierwotnie dobrany do instalacji w wolnym powietrzu, po zastosowaniu nowej izolacji nadal ma wystarczającą obciążalność prądową — kabel, który wcześniej miał wystarczający zapas, po pełnym otoczeniu nową izolacją, ze współczynnikiem około 0,5, może okazać się termicznie przeciążony przy niezmienionym obciążeniu.

Częste błędy

1. Ocenianie kabla przylegającego do materiału izolacyjnego tak, jakby nadal znajdował się w wolnym powietrzu, bez zastosowania dodatkowego współczynnika korekcyjnego z tabeli B.52.21.
2. Brak rozróżnienia między kontaktem jednostronnym a pełnym otoczeniem, podczas gdy redukcja w tym drugim przypadku jest znacznie większa.
3. Doizolowanie wokół istniejącego okablowania podczas remontu bez ponownej oceny obciążalności prądowej tego okablowania w odniesieniu do nowych warunków instalacji.
4. Mylenie współczynnika korekcyjnego z tabeli B.52.21 ze współczynnikiem grupowania Cg z tabeli B.52.17 — oba redukują obciążalność prądową, ale poprzez zasadniczo inny mechanizm odprowadzania ciepła i o zupełnie innym rzędzie wielkości.

Powiązane

• Współczynnik grupowania Cg — wiązki kabli i obciążalność prądowa
• Metody odniesienia — ustalanie metody instalacji
• Obciążalność prądowa kabli podziemnych — rezystywność gruntu
• Przekrój kabla i obciążalność prądowa