综合布线线缆的防火标准与产品选用

1综合布线线缆的防火标准与产品选用综合布线线缆的防火标准与产品选用综合布线线缆的防火标准与产品选用综合布线线缆的防火标准与产品选用一一一一.概概概概述述述述21世纪的中国，网络已经成为中国城市居民生活中重要的组成部分，电子商务，网上娱乐，远程教育在社会的各个角落已经得到广泛应用。现代化的建筑物中存在大量的通信线缆，综合布线防火问题逐渐引起了越来越多的关注。于是在设计综合布线系统时，未雨绸缪，防火于未燃成为每一个有远见网络的设计者及用户不容忽视的问题。本文将详细讨论综合布线系统防火线缆选用中存在的问题：1、线缆防火材料；2、线缆防火标准；3、防火线缆的在综合布线系统中的选用；4、泰科电子AMP防火及环保线缆介绍。二二二二.综合布线线缆的防火材料与防火特性综合布线线缆的防火材料与防火特性综合布线线缆的防火材料与防火特性综合布线线缆的防火材料与防火特性数据通信线缆的防火主要关注三个问题：线缆燃烧的速度、释放出烟雾的密度和有毒气体强度。数据线缆的保护套（sheath）物理上分为两部分：绝缘层（insulation）和外套(jacket)，线缆是否具有防火功能主要取决于最外一层护套的材料。总的来讲，数据通讯电缆的外套有4种：1、聚乙烯（PE）/聚氯乙烯（PVC）：目前国内大多数局域网布线使用的线缆使用的都是PE/PVC材料，PE的燃点较低，PVC是在PE里面加入卤素以提高线缆燃点。PVC价格较低，机械性能稳定，缺点是燃点低，（允许工作温度为70℃以下），当温度达到160℃或更高时，PVC发散出有毒的卤素，并且燃烧时释放出大量热量！有关实验数据表明：每l500mPVC线缆燃烧的发热值相当于14到15L原油的发热值，1500m线缆大约能够连接20个信息点，如果这一楼层有400个信息出口，折算后，燃烧时则会产生约300L原油的发热值！2图1：不同材料燃烧时释放出的热量比较2、防火型PVC（FRPVC）：为了提高线缆的稳定性，通常在PVC掺入重金属如铅（lead）、铬（chromium）、汞（mercury）、镉（cadmium）；为了提高线缆的燃点通常在PVC里面加入一定比率的卤素halogen（氟fluorine，氯chlorine，溴bromine，碘iodine），线缆中卤素含量比率越高，燃点越高。防火型（fireretardant）PVC线缆比普通PVC线缆难以燃烧，燃点大约在300℃，燃烧时会散发出有毒的卤化气体及铅蒸汽，卤化气体迅速吸收氧气，从而使火熄灭，导致电缆自行熄灭。其缺点是氯气浓度高时，引起的能见度下降会导致无法识别逃生路径，同时氯气及铅蒸汽具有很强的毒性，影响人的呼吸系统，此外，FRPVC燃烧释放出的氯气在与水蒸汽结合时，会生成盐酸，对通信设备及建筑物造成腐蚀。3、低烟无卤型（LSZH或LS0H，LowSmokeZeroHalogen）：目前，线缆的燃烧毒性成为人们越来越关注的问题，为了减少有毒物质对环境的影响，欧盟专门制定了“有害物质限制规定”即RoHS环保指令，凡含有铅、镉、溴等六种物质的电子产品包括线缆不得在欧盟国家销售。低烟无卤型线缆不含任何卤素并且不含重金属，比如铅，代之以铝氢氧化合物（aluminumhydroxide）或镁氢氧化合物（magnesiumhydroxide）加入线缆外套中。当燃烧时时，这种线缆毒性及烟雾浓度很低。阻燃作用来自于燃烧时产生的水，燃烧的速度较PVC慢，燃点大约150℃。低烟无卤线缆燃烧时产生的有毒气体非常少，烟雾发散较低，3但是，无卤素线缆的成本一般比同等级的PVC线缆贵，（大约是PVC线缆价格的1.5倍），另外LSZH线缆外套的硬度比PVC外套的线缆要硬一些。4、耐火型（fireresistant），采用PTFE（聚四氟乙烯）或FEP（氟化乙丙烯）材料作外套，PTFE或FEP也是一种高效的绝缘体，燃烧烟雾浓度很低，因为氟具有更强的防火性，其燃点比FRPVC和LSZH还要高，燃点高达800℃。FEP电缆燃烧时，它释放出无色、无味，但毒性比氯化氢更强的氟化氢。欧洲的Anderson实验室使用被称为匹兹堡测试的方法(此方法由匹兹堡大学发明)来测量电缆外皮的毒性。在测试中，燃烧一定量的绝缘层，将烟通过导管传送到4只白鼠所在的容器，观察直至有2只白鼠死亡。通过这个测试人们发现，FEP电缆的毒性是PVC线缆的1.5倍，是无卤线缆的5倍。采用FEP绝缘材料的线缆一般称为“填充型线缆”（plenumcables），因为这种电缆可以不用金属套管直接安装在有空调（Air-Conditioning）或通风(Ventilating)的建筑物中。然而，采用FEP材料的线缆远高于采用其他材料的线缆，采用FEP的线缆价格大约是PVC线缆价格的四倍。值得指出的是，FEP材料生产技术在国内目前尚是空白，世界上只有美国杜邦（Dupont）和日本大金（Daikin）两家公司拥有专利技术，注册商标分别为（TeflonFEP）特氟珑,（NeoFlonFEP）新氟珑。由于FEP耐高温的特性，FEP目前应用到许多领域，前不久杜邦公司的特氟珑不粘锅是否有害事件引起了国内媒体的广泛关注，详细报道请参考2004年7月的相关报道。三.综合布线线缆的防火标准综合布线线缆的防火标准综合布线线缆的防火标准综合布线线缆的防火标准3．．．．1美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范（（（（NationalElectricalCode,NEC））））美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范NEC800条款条款条款条款定义了电缆的防火等级，下表按照从高到低的顺序列出了这些级别的定义。NEC800名称名称名称名称通用名称通用名称通用名称通用名称测试方法测试方法测试方法测试方法说明说明说明说明CMP阻燃级UL910／NFPA262／EN50289-4-11电缆必须具备防止火焰蔓延和减少烟雾产生的能力，没有毒性方面要求。这种电缆可以不使用金属套管，直接安装在通风位置和强制通风环境中。4CMR垂直级UL1666/FIPEC2/EN50266/IEC60332-3／(成束线缆垂直铁架)电缆固定在建筑物的垂直竖井中时，火焰在电缆上蔓延的距离不超过3.6米，火焰不会沿电缆在楼层间蔓延，可以用于不同楼层。CMG通用级CSAC22.2No.0.3-M(垂直桥架)火焰在电缆上蔓延的距离不超过4英尺11英寸（1.5米），电缆不可以穿越楼板或天花板，即只可以用于同一楼层。此级别定义是为了协调美国和加拿大的标准。CM通用级UL1581/1685/IEC60332-2(垂直桥架)火焰在电缆上蔓延的距离不超过4英尺11英寸（1.5米），只可以用于同一楼层。CMX住宅级UL1581VW-1/IEC60332-1(垂直桥架)电缆必须符合最基本的防火需求，只能用于一到两个的住宅单元，通常根据UL室外使用的电缆需求来定义。CMUC地毯级UL1581VW-1(垂直桥架)地毯下用通讯电缆与电缆相对应，美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范美国国家电工规范NEC770条款条款条款条款定义了光缆的防火等级，下表按照从高到低的顺序列出了这些级别的定义：NEC770名称名称名称名称通用名称通用名称通用名称通用名称测试方法测试方法测试方法测试方法说明说明说明说明OFNP/OFCP阻燃级光缆UL910（NFPA262）用于强制通风环境OFNR/OFCR垂直级光缆UL1666用于不同楼层垂直竖井OFNG/OFCG通用级光缆CSAC22.2No.0.3-M(垂直桥架)用于同一楼层，此级别定义是为了协调美国和加拿大的标准。OFN/OFC通用级光缆UL1581VW-1(垂直桥架)用于同一楼层备注:N代表非金属光缆C代表金属铠装光缆3．．．．2美国保险商实验室美国保险商实验室美国保险商实验室美国保险商实验室（（（（UnderwritersLaboratories））））5目前，世界各国都在就如何利用各种试验设备、试验方法忠实地再现火灾实况，以检测各种电缆的阻燃性能而进行研究，电缆的防火测试主要测试烟雾浓度及火焰蔓延速度两项参数，没有涉及毒性测试。其中比较知名的是美国保险商实验室（UL），美国国家防火协会（NFPA）及国际电工委员会（IEC）的测试标准。美国保险商实验室（UL）成立于1894年，其前身是美国火灾保险商协会，它是美国最具权威的保险机构。UL标准有五分之三为美国国家标准(ANSI)采用。UL标志已在许多国家通行。在标准化工作方面，UL与许多组织都有协作关系，如：美国国家标准委员会（ANSI）、美国材料实验协会ASTM（AmericanSocietyofTestingMaterials），美国国家防火协会NFPA等。UL910-1981/NFPA262：用于空气流通环境中电缆或光缆的火焰传播速度和烟雾浓度的测试，采用斯坦纳通道（SteinerTunnel）试验方法测试，目前世界上共有5台这种装置。具体测试方式是将电缆横铺在7.3m长的铁制架上，向煤气炉以每分钟7立方平米空气鼓风，测试在88KW煤气炉烘烤下电缆的延烧距离以及从电缆冒出的浓烟量，试验时间持续20分钟，最大的火焰蔓延长度为1.50米，最大烟的截断率为0.5，平均烟雾浓度为0.15。这种测试方法通过这种测试的电缆被认为是适用于压力通风空间的阻燃级电缆。UL910-1981测试方法等同于美国国家防火协会NFPA262－1985，UL实验室已经取消了UL910测试方法，代之以美国国家防火协会NFPA262-1985。下图是几种不同材料的线缆的采用斯坦纳通道（SteinerTunnel）试验方法燃烧距离及烟截断率的比较：6图2：不同材料采用SteinerTunnel试验方法燃烧比较UL910斯坦纳管道试验(NFPA-262)表明，采用FEP材料作为保护层的电缆具有和铁制金属管同等的低燃烧性和低烟性特性，此方法用于测试CMP线缆。美国国家防火协会（NationalFireProtectionAssociation，NFPA）成立于1896年，该协会是一个国际性的技术与教育组织，拥有150个学会，下设162个技术委员会及其分会。NFPA的目的是旨在促进防火科学的发展，改进消防技术与预防方法，组织情报交流，建立防护设备，减少由于火灾造成的生命财产的损失。图3：UL910斯坦纳管道测试方法（CMP）UL2424-2002/NFPA-90A-2002用于难燃级（limitedcombustiblecable）线缆的测试方法，LC线缆比CMP线缆测试方法更为严格，用于测试安装在空调及通风系统环境下的电缆，最大火焰强度3500btu/lb(英国热量单位/磅)，最大烟雾扩散指数小于50，平均烟雾密度小于0.5，最大火焰蔓延长度小于1.5m，LC电缆与CMP电缆不同之处在于：每根导体绝缘层及外皮全部采用FEP。UL1666：用于测试安装在垂直竖井的电缆或光缆的火焰蔓延速度，将多根电缆垂直捆扎在铁架上，测试在154KW煤气炉燃烧下电缆的延烧距离以及从电缆冒出的浓烟量，试验时间持续30分钟，最大的火焰蔓延长度为3.6米，该测试方法没有涉及光缆的毒性及腐蚀性，此方法用于测试CMR等级线缆。7图4：UL1666垂直电缆架测试方法（CMR）UL1581/UL1685：UL1581用于测试安装在垂直竖井的多根电缆的火焰蔓延速度。UL1685最后一次修改是2000年11月，用于测试安装在垂直竖井的光缆的烟雾浓度及火焰蔓延长度，将电缆垂直捆扎在铁制架上，测试在20.6KW煤气炉烘烤下电缆的延烧距离以及从电缆冒出的浓烟量，试验时间持续20分钟，最大的火焰蔓延长度为2.4米，烟雾发散小于95m2，烟雾发散速率小于0.25m2/s，该测试方法没有涉及烟雾毒性及腐蚀性，用于测试CM等级线缆。图5：UL1581/1685垂直电缆架测试方法（CM）UL1581VW1（verticalwire1）测试方法：用于测试安装在垂直竖井的单根电缆的火焰蔓延速度，将单电缆垂直捆扎在铁制架上，测试在500W煤气炉烘烤下电缆的延烧8距