Современное здание, каким бы не было его основное назначение (общественное или жилое), обязательно должно обеспечивать максимально комфортные условия находящимся в нем людям в независимости от времени пребывания. Эффективное выполнение этого требования практически невозможно без привлечения достижений ИТ-индустрии. На технические средства вычислительной техники возлагаются рутинные операции точного и комплексного регулирования многочисленных инженерных систем. В их перечень входят системы отопления, вентиляции, горячего и холодного водоснабжения, освещения и аналогичные им, а общее количество может составлять достигать нескольких десятков. К интеллектуальному инженерному оборудованию добавляются системы, которые уже непосредственно взаимодействуют с человеком и выполняют функции предоставления ему информационного сервиса (телефонная связь, эфирное и спутниковое телевидение, интернет и т.д.).
Простой перечень обозначенных выше задач свидетельствует о необходимости применения больших объемов оборудования телекоммуникаций и ИТ. Важность решаемых им задач означает наличие многочисленных требований и появление большого количества ограничений. Их эффективная реализация может быть достигнута, если в здании изначально строится информационно-вычислительная система (ИВС).
Физический уровень ИВС может быть построен по самым различным принципам. Однако в силу целого комплекса причин в подавляющем большинстве случаев для этого привлекаются проводные каналы связи, которые на физическом уровне требуют формирования кабельной системы. Последняя может иметь различную топологию, однако из соображений увеличения общей живучести и простоты управления активными устройствами в качестве ее основы используется радиально-узловая структура. В необходимых случаях привлекаются шлейфовые соединения и различные виды резервных связей, которые, однако, имеют подчиненное значение. Все это означает необходимость прокладки в здании очень больших объемов телекоммуникационных кабелей.
Отметим, что общая масса информационных кабельных изделий в разы превышает аналогичную характеристику силовых кабелей, что происходит даже, несмотря на заметно большую погонную массу последних. Данная особенность объясняется тем, что на нижнем уровне системы энергоснабжения используется очень экономичное в смысле требуемого погонажа шлейфовое соединение отдельных электроприемников. В то же время именно нижний уровень во многом определяет объем кабельной продукции, требуемой для обеспечения работоспособности ИВС.
Кабель как компонент пожарной безопасности здания
Очень большое количество кабельных изделий, характерное для ИВС современного здания, заставляет уделять самое пристальное внимание их поведению в аварийных ситуациях и, в первую очередь, при пожаре.
При возникновении пожара на кабель начинает воздействовать пламя и высокая температура. Кроме того, сам кабель может стать источником возникновения пожара. Для полного исключения или хотя бы минимизации вредных последствий для человека, аппаратуры и самого здания, вызываемых этими эффектами, к кабельному изделию предъявляется целый комплекс вполне очевидных требований, выполнение которых сводит пожарную опасность данного изделия к минимуму. Суть этих требований состоит в том, что:
· кабель не должен распространять горение;
· кабель не должен становиться вторичным источником пожара;
· при воздействии пламени или высокой температуры кабель не должен выделять коррозионных или удушливых газов, которые вызывают вредное влияние на аппаратуру и конструкции здания, а также оказывают поражающее действие на людей;
· при нахождении в зоне пожара кабель должен выделять минимальное количество дыма, причем последний должен иметь малую оптическую плотность.
Требование нераспространения горения в отношении кабельных изделий, прокладываемых открыто, с недавних пор является нормативным и зафиксировано в национальном Федеральном законе № 123 от 2008 года. Из-за своего комплексного характера эта норма требует отдельного комментария.
Под нераспространением понимается в первую очередь то, что кабельное изделие не должно являться источником пожара. Для информационных кабелей внутренней прокладки выполнение этого требования не является большой проблемой из-за предельно низких мощностей передаваемых по ним сигналов (в наиболее сложном случае единицы ватт на выходе передатчика). Даже возложение на эти изделия быстро набирающей популярность функции дистанционного питания по стандартам РоЕ и РоЕ+ качественно не меняет картину, т.к. мощность источника в данной ситуации не превышает 30 Вт.
Одновременно кабель, проложенный одиночно или группой, не должен способствовать распространению пожара, уже возникшего по иным причинам. Для соблюдения этого требования крайне желательно, чтобы при непосредственном или косвенном воздействии пламени или высокой температуры кабель не должен гореть, а только обугливаться, а после прекращения такого воздействия немедленно затухать (свойство самозатухания). Кроме того, от падающих с него капель расплавленных элементов конструкции не должны загораться даже легковоспламеняющиеся окружающие предметы.
Причины пожарной опасности кабеля
В самом первом приближении любой кабель в независимости от его основного назначения (силовой или информационный) может рассматриваться как устройство, отдельные компоненты которого делятся на две основные разновидности. Компоненты первой группы обеспечивают выполнение кабелем своих основных функций, т.е. осуществляют транспорт электрической энергии или передачу информации токами проводимости или смещения. В некоторых случаях данные функции совмещают с целью увеличения общей технико-экономической эффективности проекта. В рамках этой стратегии связные кабели обеспечивают дистанционное питание удаленных устройств с использованием очень популярных стандартов РоЕ и РоЕ+. Аналогично, силовые кабели могут служить основой для построения транспортного уровня информационных систем бытового назначения или же привлекаться для передачи служебной информации в профессиональных системах.
Компоненты, образующие вторую группу создают нормальные условия для цепей передачи энергии или информации. В процессе выполнения своих функций ими осуществляется изоляция данных цепей от окружающего мира и подавление его вредного влияния на сам процесс передачи, обеспечивается защита от механических воздействий в процессе прокладки и эксплуатации. Сюда же относится облегчение различных процедур выполнения инсталляционных работ и последующей эксплуатации кабельного изделия.
Важной особенностью элементов второй группы в свете дальнейшего рассмотрения становится то, что с учетом выполняемых основных функций для их изготовления привлекаются преимущественно полимерные материалы. При этом, несмотря на заметно меньший удельный вес, вклад полимеров в погонную массу заметно превосходит медь даже в электропроводных кабелях, не говоря уже о волоконно-оптических.
Обеспечение пожарной безопасности кабельных изделий
За время своего существования человечество накопило огромный опыт борьбы с уже возникшими пожарами и профилактики этого явления. Часть разработанных при этом принципов, методов и приемов может быть успешно применено в отношении кабельного хозяйства.
Нахождение в современном здании многочисленных кабельных изделий неизбежно снижает его пожарную безопасность. Минимизация вредных последствий этого эффекта достигается применением ряда проектных мероприятий и использованием пожаробезопасной кабельной продукции.
Проектные мероприятия делятся на две разновидности.
Известно, что здание, отвечающее требованиям пожарной безопасности, обязательно делится на пожарные отсеки, границы которых задаются противопожарными преградами. Поэтому после завершения инсталляционных работ по прокладке кабельных изделий в обязательном порядке производится восстановление целостности любой противопожарной преграды, находящейся на пути кабельной трассы. Обычно данная проблема решается герметизацией монтажного приема подходящими материалами.
Решения второй разновидности относятся к трассам прокладки внутри пожарных отсеков. Они основаны на формировании вокруг кабеля или их группы (пучка, жгута, пакета) общей негорючей оболочки, в тех ситуациях, когда это необходимо для соблюдения действующих норм.
В основу второй группы решений положено применение пожаробезопасных кабелей, изначально допускающих групповую открытую прокладку без применения дополнительных защитных мер. Их использование заметно увеличивает эффективность реализации проекта и последующей эксплуатации кабельной системы, что определяет хорошую востребованность данной разновидности продукции и большой интерес промышленности к ее серийному выпуску.
Обеспечение требуемых противопожарных характеристик кабеля
Цепи передачи сигналов информационных кабелей (медь электропроводных и кварцевое стекло волоконно-оптических изделий) изначально являются негорючими материалами. Поэтому необходимые противопожарные свойства самому кабелю придает соответствующий подбор материалов, идущих на изготовление различных изоляционных покровов.
|
Таблица 1. Варианты исполнения пожаробезопасных кабельных изделий и система их обозначения
|
|
|
Собственно механизм горения кабеля достаточно прост. Под действием высокой температуры традиционные органические изоляционные материалы, присутствующие в этом изделии в больших объемах, разлагаются на составные части. Среди них обязательно присутствует углерод, который свободно горит на открытом воздухе. Отсюда немедленно вытекает основной способ борьбы с горючестью кабеля, который носит комплексный характер. Под комплексностью понимается включение механизмов не допущения или хотя бы ослабления интенсивности разложение изоляции за счет снижения температуры, а также блокирования попадания в зону воздействия высокой температуры кислорода в объеме, достаточном для поддержания горения. Последний механизм известен в двух вариантах: генерация паров воды и формирование окисной защитной пленки.
Материалы, обладающие перечисленными выше свойствами, вводят в состав оболочки в качестве присадки-наполнителя. На практике функции таких наполнителей чаще всего выполняет тринитрат алюминия, эндотермическая реакция разложения вида 2 Al(OH)3 + Al2O3 + 6H2O - 300 кДж/Моль которого начинается при +200ºС. Несколько меньшую популярность получил гидрооксид магния (начало разложения при +300ºС), дающий аналогичную реакцию Mg(OH)2 + MgO + H2O - 330 кДж/Моль.
Отметим, что использование наполнителей из-за их значимого влияния на электрические параметры одиночного провода и образованных из них пар технически оправдано только в оболочках поясной изоляции. Кроме того, применение наполнителей, как и переход на безгалогенные компаунды вместо традиционного ПВХ (необходимое условие выполнения действующих норм по малодымности и отсутствию генерации газов с высокой коррозионной активностью) неизбежно приводит к заметному снижению механической прочности оболочки кабельного изделия. Это приходится компенсировать увеличением толщины материала. Поэтому наиболее популярный в практике реализации ИВС 4-парный горизонтальный кабель имеет примерно на 10% больший диаметр и, соответственно, на такую же величину большую отпускную цену.
Тем не менее, обращение к пожаробезопасным кабелям дает общий результирующий ценовой выигрыш при реализации ИВС. Это определяется возможностью использования облегченных кабельных каналов и заметного увеличения проектной гибкости. Под последним понимается, например, возможность массовой прокладки кабельных пакетов в сетчатых лотках. Более того, это может осуществляться непосредственно за фальшпотолком и в других аналогичных местах, т.е. в т.н. plenum-полости, без применения дополнительных защитных мер.
Нормативная база по пожарной безопасности кабельных изделий
Задача выбора требуемого типа кабелей для реализации ИВС с учетом получения требуемых противопожарных характеристик объекта недвижимости в целом на современном этапе развития техники заметно облегчается наличием развитой нормативной базы. Собственно классификация кабельных изделий по показателям пожарной опасности приведена в отечественном ГОСТ Р 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Тестирование на выполнение требований различных классов по отдельным влияющим факторам ведется по требованиям отечественных нормативных документов, подборка которых представлена в соответствующем столбце Таблица 1.
В отличие от ряда других областей кабельного производства, в обеспечения необходимого уровня противопожарной безопасности отечественная нормативная база полностью соответствует мировому уровню техники. Кроме того, отечественные стандарты гармонизированы со своими международными аналогами, а часто представляют их копию на русском языке. Это заметно упрощает сертификацию импортной кабельной продукции и увеличивает скорость ее доведения до потребителя.
Дополнительно следует в обязательном порядке отметить, что имеющаяся нормативная база во многом фиксирует уровень техники начала 90-х гг. прошлого столетия. Поэтому ряд зарубежных производящих компаний, специализирующихся на выпуске кабельных изделий, в своей серийной продукции добивается заметно лучших параметров пожарной безопасности. В качестве примера справедливости данного утверждения можно сослаться на немецкий кабельный концерн Leoni. При испытаниях на нераспространение горения пучка кабелей продукция считается выдержавшей испытание, если дальность распространение огня не превысила 2,5 м от места расположения горелки. Фирма Leoni гарантирует для производимых ею кабелей величину данного параметра всего 50 – 60 см.
Заключение
1. Кабели, используемые при построении линейной части современных информационных систем жилых и общественных зданий, должны в обязательном порядке отвечать требованиям пожарной безопасности.
2. Понятие пожарной безопасности носит комплексный характер и в процессе создания наиболее качественной продукции требует соответствия нормам минимум по пяти разноплановым характеристикам.
3. Пожаробезопасная кабельная продукция обладает несколько худшими массогабаритными показателями, что требует определенной коррекции проектных решений; объем вносимых изменений затрагивает малую часть проекта, имеет минимальный уровень значимости и не требует от проектировщиков больших дополнительных трудозатрат.
4. Применение пожаробезопасной кабельной продукции дает возможность заметно улучшить общую экономическую эффективность реализуемого проекта как в части капитальных затрат, так и снижения эксплуатационных расходов, т.е. изначально является экономически выгодной как для владельца, так и арендатора здания.
