提高結構布線的防火性能—通訊線纜(圖)

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　　1.介紹
　　
　　LANs的不斷增長使得商用辦公大樓的綜合布線的使用不斷增長，這導致了天花板或地板下空間的通訊線纜越來越多。在歐洲和亞洲由于目前還沒有針對防火性能的要求，有些線纜的防火性能很差或更本不知道。

相比之下，北美和墨西哥則完全不同， 所有的通訊線纜必須符合四個防火級別之一，并且必須要有標志。這些防火等級是針對不同的安裝環境，其標志對消防，健康和安全檢查都十分有用。
　　
　　另外，世界各地的防火規則也很不相同。在北美，通訊線纜具有防火規則，并強調如何減少火焰擴張，火勢蔓延，煙霧產生；在歐洲和亞洲，針對通訊線纜的防火規則并不存在（針對其他建筑產品如護墻板，天花板和地板等存在防火規則）不管怎樣，在一些歐洲國家由于存在低煙無鹵(LSZH) 的歐洲線纜標準，有些用戶更關注如何減少煙和酸性氣體。這些標準目前正在修訂中，讓我們來看一下新的發展情況。
　　
　　2.標準
　　
　　當考慮通訊電纜的防火性能時，必須考慮以下幾個關鍵因素：
　　
　　·防火阻抗 (有時稱為電路完整性測試)
　　·火焰擴張和阻火
　　·熱量釋放度及總釋放熱量
　　·煙霧產生
　　·毒性
　　·煙的腐蝕性
　　
　　2.1防火阻抗
　　
　　防火阻抗或電路完整性測試是特別針對消防控制系統的，如音響器/警報器/火警電話機等設備，該測試要求在特定的火情下能維持電路完整性（例如，在1000 °C的火勢下 3個小時仍保持電路完整）。主要的相關標準是：
　　
　　·IEC 60331
　　·EN 50200
　　
　　該要求需要特殊結構的電纜，一般的通訊電纜不適用。
　　
　　2.2火焰擴張和阻火
　　
　　采用低火焰擴張和高阻火蔓延的通訊線纜可防止燃燒的線纜快速蔓延到大樓的其它部分。這樣可使火災中的人們有更多的時間撤離現場。主要相關的標準是：
　　
　　·UL VW-1 Bunsen Burner
　　·UL 1581 Vertical Tray or IEEE-383 Vertical Tray
　　·CSA FT-4/IEEE-1202
　　·UL 1666
　　·UL 910 or NFPA 262 or CSA FT-6
　　·EN 50289-4-11
　　·IEC 60332-1 series or EN 50265 series
　　·IEC 60332-3 series or EN 50266 series
　　·FIPEC Scenario 1 and Scenario 2
　　
　　如下圖1和表 1(略)提供了美國的要求。所有的通訊線纜必須符合四個級別之一且有標記，并按不同級別規定了不同的使用場合。
　　　
　　除了UL VW-1是小規模的測試 ，其它 UL 1581, UL 1666和 UL 910都是中間規模的測試。 加拿大標準協會 (CSA) FT-4測試比 UL 1581稍微嚴格一點，其點火源是成 20°角的。 滿足該測試的UL/CSA標記是 CMG/MPG。
　　
　　EN 50289-4-11是基于UL 910測試方式并把熱量釋放和點火時間測試作為強制要求，還另外增加了火焰滴落測試。注意UL 910和 EN 50289-4-11都是指測試方式而沒有通過/失敗要求。
　　
　　目前，IEC 60332-1 和60332-3 系列標準使用較廣。這些防火測試方式最初是用于電力/能源線纜的，而后被修改用于通訊電纜。IEC 60332-1是小規模測試，采用1千瓦燃燒爐作為點火源并采用單根線纜測試。她與UL VW-1測試類似。
　　
　　IEC 60332-3 是中間規模的測試，采用一捆線纜測試，這一系列標準有五個種類，稱為：
　　
　　·Category A F/R NMV 7 升/米 IEC 60332-3-21
　　·Category A NMV 7升/米 IEC 60332-3-22
　　·Category B NMV 3.5升/米 IEC 60332-3-23
　　·Category C NMV 1.5升/米 IEC 60332-3-24
　　·Category D NMV 0.5升/米 IEC 60332-3-25
　　
　　NMV 代表非金屬體積。不同種類測試根據NMV 值要求不同數量的線纜。
　　
　　EN 50265 和 EN 50266歐洲標準是IEC 60332-1和 IEC 60332-3標準的歐洲版本。
　　
　　FIPEC (Fire Performance of Electric Cables)是歐洲行業基金設立的項目，用來開發測試線纜防火性能的方式。該測試方式修改了 IEC 60332-3，增加了熱量釋放和煙霧測試。相比目前的IEC 60332-3，FIPEC改變了樣品裝備，可選的背板使點火源更強大并增加氣流，使得FIPEC測試能更好的區分不同線纜的防火性能。
　　
　　FIPEC有兩種測試方式，稱為Scenario 1 和 Scenario 2。線纜直徑大于5 mm的裝在單一行列空間，小尺寸的線纜則成捆裝在非扭絞的空間。Scenario 1比起 IEC 60332-3要稍微嚴格一些。其點火源為20 kW，氣流增加到每分鐘8000升，加了不可燃燒的背板。Scenario 2比起 IEC 60332-3要嚴格得多。其點火源為30 kW，氣流增加到每分鐘8000升，加了不可燃燒的背板。FIPEC測試方式已被歐洲建筑產品指導(CPD) 89/106/EEC的線纜防火級別分類采用。
　　
　　UL 910, EN 50289-4-11和FIPEC Scenario 1及 Scenario 2作為綜合防火測試方式，測試火災中最根本的因素如火焰擴張，煙霧產生和熱量釋放。這是十分有用也更現實的。其他測試方式都只測一個變量 ――火焰擴張。
　　
　　2.3熱量釋放度 (HRR) 及總釋放熱量 (THR)
　　
　　主要的相關標準是：
　　
　　·EN 50289-4-11
　　·FIPEC Scenarios 1 & 2
　　
　　HRR 和 THR在UL 910中是可選的。
　　
　　2.4煙霧產生
　　
　　選擇低煙霧的線纜是為了幫助火災中的人們盡可能少受窒息并不減少可見度，從而逃離火災大樓。主要的相關標準是：
　　
　　·UL 1685
　　·UL 910
　　·EN 50289-4-11
　　·EN 13823 (SBI)
　　·IEC 61034 or EN 50268
　　
　　UL 1685使用 UL 1581的測試方式，但增加了最高煙霧釋放度和總體的煙霧要求。滿足該測試的UL標記為 ‘LS’ (有限的煙霧)。在美國，這是高壓環境下的強制要求。這些線纜還必須符合UL 910 測試的CMP/MPP/OFNP/OFCP要求。
　　
　　IEC 61034或 EN 50268使用3立方米測試。該測試最初用于電力/能源電纜模擬地下通道火災的測試。當用來測試通訊線纜時，樣品數量隨線纜直徑而不同。當外徑為4.8 mm （Plenum級別線纜的直徑）要求21根，當外徑為5.1 mm時(符合IEC 60332-1的 LSZH線纜直徑)要求8根。 這個巨大的不同導致了測試結果也大不一樣。但事實上，在9 m2 的工作區內安裝的線纜數量并不會因為線纜直徑的不同而不一樣。
　　
　　所以，UL 910, EN 50289-4-11 和 FIPEC Scenarios 1 & 2 測試方法是綜合的火災測試，是更有用也更現實。IEC 61034或 EN 50268僅測試煙霧散發。
　　
　　2.5毒性
　　
　　毒性也是比較復雜的話題。毒性最初是只針對鹵化線纜。不管怎樣，所有的線纜（鹵化或無鹵）都產生有毒氣體是個不爭的事實。根據火災專家的經驗，火災中最致命的原因是吸入有毒無氣味的一氧化碳 (CO)。 英國建筑物研究/消防研究機構UK BRE/FRS的線纜防火研究顯示在燃燒時 LSZH線纜產生的一氧化碳 (CO)比 CMP級別的線纜更多。 (參見圖 2)。 這主要是由于 LSZH線纜燃燒得更快，并很快地減少了可用的氧氣。
　　
　　2.6酸性和煙的腐蝕性
　　
　　除了煙霧，在火災中還會產生氣體。制造線纜時用的一些化合物可能會在火災中產生酸性氣體，從而腐蝕損壞一些電子設備和建筑結構。
　　
　　有兩個通常用來測試酸性氣體產生的標準是：
　　
　　·IEC 60754-1 (EN 50267-2-1): HCL gas generation
　　·IEC 60754-2 (EN 50267-2-2 & EN 50267-2-3): pH and Conductivity
　　
　　這兩個標準都是聚合物材料測試而不是整個線纜測試。
　　
　　盡管純凈水的pH 值是 7，在 IEC 60754-2 標準中，通過/失敗的 pH限值是 > 4.3。4.3的限值使得絕大部分的鹵化線纜都不能滿足該標準。若根據這一標準，就會得出“腐蝕性僅僅與鹵化線纜有關”。
　　
　　其他的測試方法如ASTM D5485 和 ISO DIS 11907則用金屬丟失來測量腐蝕性。
　　
　　現在，“腐蝕性僅僅與鹵化線纜有關”的觀點正受到質疑。來自朗訊科技數十年的研究表明現代數字設備最容易受到空中顆粒的攻擊，絕大部分的空中顆粒是帶腐蝕性的離子化合物。在火災中，與填充物、阻火材料、著色劑或聚合反應的副產品有關聯的離子污染物可能會釋放并堆積在線路板上。研究表明由于火災中線纜燃燒引起的設備破壞并不是因為金屬層丟失或酸性氣體沉淀，而是因為電子短路和電弧氣體導致過分的串擾和故障組件。研究還表明燃燒LSZH 數據線纜和燃燒鹵化線纜所產生的煙塵污染物是同樣有害的。這個研究證明了針對數字電子設備可靠性(DEER) 在火災中的損壞原理不能由pH值或傳導性或金屬丟失來評估。因此目前的測試方法如IEC 60754不能用來評估DEER。
　　
　　另外，Plenum級別的通訊線纜由于火勢不會在線纜上蔓延，因此燃燒的化合物的總量是很有限的，就不會產生多的離子污染物，也就不會損壞數字電子設備了。
　　
　　總的來說，酸性不等同于腐蝕性。在IEC 60754-2中根本沒提到腐蝕性。像電流泄漏和金屬丟失應該是更確切的腐蝕損壞測試。針對電流泄漏和金屬丟失的測試可參照IEC 60695-5-3；在美國，電流泄漏的測試方式是 UL Subject 1985。
　　
　　3.針對通訊線纜在火災中危害的新的發展
　　
　　關于通訊線纜在火災中的危害評估和管理有了一些新的發展。包括BRE-預防損失委員會 (LPC)發布的設計指南， 英國保險公司協會 (ABI)發布的技術簡報，歐洲建筑產品指南把通訊線纜包括在內，以及由美國NFPRF和 UL發布的有限燃燒（難燃）級別的線纜防火性能。
　　
　　3.1歐洲建筑產品指南 (CPD), 89/106/EEC
　　
　　建筑產品指南CPD于1989年頒布，其中最主要的要求之一就是關于火災中的安全。一個新的測試方式和分類標準由歐共體消防標準 組織(FRG) 獲批。
　　
　　分類標準由‘Euroclasses’的Class

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