信息傳輸與通信線纜的阻燃

1 引言

2013年IT行業(yè)最流行的詞語莫過于“大數(shù)據(jù)”、“智慧城市”，而大數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘以及智慧城市的實(shí)現(xiàn)離不開信息數(shù)據(jù)的傳輸。作為承載信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾橘|(zhì)，通信線纜能否正常工作無疑是數(shù)據(jù)傳輸安全的決定性因素。無論是大數(shù)據(jù)時(shí)代的實(shí)現(xiàn)，還是智慧城市的建設(shè)以及寬帶中國策略等都需要有更多的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)支撐，市場對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求確保了我國綜合布線市場近幾年持續(xù)保持15%左右的年復(fù)合增長率，其中數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)的年復(fù)合增長率超過30%。

作為現(xiàn)代化智能樓宇和數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施之一，綜合布線系統(tǒng)是必不可少的重要組成部分，通信線纜（包括光纜、銅纜）又是綜合布線系統(tǒng)最基本的組成器件，通常被集中敷設(shè)于建筑物的墻壁內(nèi)、垂直豎井中、天花板上/地板下以及布放于建筑物內(nèi)的各類橋架上等。遍布于建筑物各個(gè)角落的通信線纜，除產(chǎn)品本身的傳輸質(zhì)量將影響到信息數(shù)據(jù)的傳輸安全外，還會(huì)由于其他外因而損壞，從而導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)傳輸故障，甚至中斷，而在這些外因中，火災(zāi)是最嚴(yán)重的外因。

2 建筑起火原因

引起建筑起火的原因眾多，常見的包括大量易燃建筑材料的使用、各類電氣故障、生活用火不慎、亂堆放雜物及易燃危險(xiǎn)品、消防措施不到位、管理不善、隨意亂扔煙頭等，其中電氣故障引發(fā)的火災(zāi)尤為突出。根據(jù)消防部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于電氣故障引起的火災(zāi)占全國火災(zāi)比例的20%以上。

常見的電氣故障包括接地故障、電氣設(shè)備故障、輸電線路老化/過載、設(shè)備過熱、變更設(shè)備用途等。同時(shí)，配電線路規(guī)劃不當(dāng)、偽劣用電設(shè)備也是引起電氣火災(zāi)的重要原因。電氣故障又以電線短路、過載及電氣設(shè)備故障等原因引起的電氣火災(zāi)所占比例較大。

3 各類建筑對(duì)線纜的要求

根據(jù)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50314-2006規(guī)定，我國的建筑可分為辦公建筑、商業(yè)建筑、文化建筑、媒體建筑、體育建筑、醫(yī)院建筑、學(xué)校建筑、交通建筑、住宅建筑、通用工業(yè)建筑。不同建筑類型在綜合布線系統(tǒng)的構(gòu)架組成、等級(jí)類別的選擇、敷設(shè)安裝方式、安全防護(hù)等方面各不相同，因此在選擇通信線纜的防火阻燃級(jí)別方面也有較大的差異。

3.1 人身安全與線纜阻燃

無論何種情況，火災(zāi)發(fā)生后必須保障人身安全。尤其對(duì)于醫(yī)院建筑、學(xué)校建筑、交通建筑以及住宅建筑等人員密集區(qū)域，一旦發(fā)生火災(zāi)，人們更關(guān)注在火災(zāi)過程中如何控制火勢(shì)、提供被困人員可逃生需要的條件以及降低空氣中的毒性等措施。

作為傳輸介質(zhì)的通信線纜本身不是引起火災(zāi)的因素，但也能將火焰迅速蔓延到建筑物的各個(gè)角落。線纜燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量將會(huì)加速周圍溫度上升，散發(fā)的煙霧將降低火災(zāi)現(xiàn)場的能見度，影響人員的疏散，煙霧及其中的有毒物質(zhì)則可能造成人員窒息甚至死亡。根據(jù)相關(guān)消防數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中超過60%的人員傷亡來自于煙熏窒息和中毒。

對(duì)于人員密集的建筑，選擇通信線纜既要考慮其阻燃性能，也要考慮線纜燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙密度以及毒性。在非線纜引起的火災(zāi)中，任何線纜只能提供燃燒材料，當(dāng)火場溫度高于600℃時(shí)，即便是目前行業(yè)公認(rèn)阻燃級(jí)別最高的CMP電纜也會(huì)燃燒。

針對(duì)這類建筑的綜合布線系統(tǒng)水平線纜，建議護(hù)套材質(zhì)選擇燃燒時(shí)毒性、發(fā)煙量更低的LSZH線纜，阻燃性能等級(jí)應(yīng)符合IEC 60332-3-24（IEC 60332-3C）。LSZH基材本身不含有鹵素，采用氫氧化鎂或氫氧化鋁等無機(jī)物作為阻燃劑，阻燃劑受熱分解釋放出結(jié)晶水的過程可以吸收大量的熱，生成的氧化物是良好的耐火材料，釋放出的水蒸氣又能抑制煙霧，從而起到降低煙霧、阻燃的作用。

表1 阻燃性能級(jí)別及技術(shù)要求

國內(nèi)目前尚未正式發(fā)布按安全性能分級(jí)的通信線纜國家標(biāo)準(zhǔn)（即將頒布針對(duì)電纜和光纜燃燒性能分級(jí)的國家標(biāo)準(zhǔn)，就線纜延燃距離、熱能釋放、煙霧釋放、滴漏、毒性五個(gè)方面做出了明確規(guī)定），阻燃電纜選擇通常參考GA 306-2001對(duì)電纜阻燃級(jí)別要求如表1所示，建議選擇阻燃二級(jí)及以上產(chǎn)品。

對(duì)于人員相對(duì)較少、通風(fēng)狀態(tài)較好的建筑，綜合布線系統(tǒng)的水平線纜可采用常規(guī)阻燃性的線纜，阻燃級(jí)別CM、和IEC 60332-1的LSZH護(hù)套等。

除使用線纜數(shù)量較多的水平系統(tǒng)外，垂直子系統(tǒng)一般敷設(shè)在垂直豎井以及各類線槽中，由于豎井和線槽本身具有一定的密封性，因此在選擇線纜上應(yīng)考慮其阻燃性能。目前，行業(yè)內(nèi)主干線纜多采用符合北美UL 1666阻燃要求的CMR/OFNR護(hù)套類型產(chǎn)品。

3.2 信息傳輸與線纜阻燃

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在國家建設(shè)、國防安全、金融市場以及人們?nèi)粘Ｉ钪衅鹬e足輕重的作用，確保信息數(shù)據(jù)安全迅速的傳輸將關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，甚至關(guān)系到國家安危。

為在火災(zāi)中爭取更多的時(shí)間，在對(duì)信息數(shù)據(jù)傳輸安全要求較高的建筑內(nèi)，綜合布線系統(tǒng)水平線纜建議采用阻燃級(jí)別更高的CMR或符合IEC 60332-3C 的LSZH護(hù)套線纜（人員密集型的醫(yī)院建議采用LSZH護(hù)套線纜）。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸中斷影響不明顯的建筑，水平線纜采用CM級(jí)別或符合IEC 60332-1的LSZH護(hù)套線纜更為經(jīng)濟(jì)適用。

對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸要求較高的建筑建議采用CMR/OFNR或符合IEC 60332-3C 的LSZH護(hù)套線纜，有條件的用戶建議采用CMP/OFNP護(hù)套線纜，同時(shí)在設(shè)計(jì)垂直主干線纜時(shí)采用雙主干結(jié)構(gòu)。一般建筑內(nèi)的垂直主干線纜也可采用阻燃級(jí)別較低的CM或符合IEC 60332-1 的LSZH護(hù)套線纜。

3.3 設(shè)備安全與線纜阻燃

火災(zāi)一旦發(fā)生，除會(huì)造成人員傷亡、數(shù)據(jù)中斷外，還將帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失。其中包括一些造價(jià)較高的設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、高端生產(chǎn)檢測設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。

綜上所述，任何阻燃級(jí)別的線纜在火災(zāi)現(xiàn)場都是燃燒的材料，建筑在選擇綜合布線系統(tǒng)的水平線纜時(shí)，為盡量減少火災(zāi)對(duì)造價(jià)較高設(shè)備的損壞，推薦選用在燃燒過程中不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)的LSZH材質(zhì)護(hù)套線纜，線纜的阻燃級(jí)別可任意選擇。

在火災(zāi)中需要保護(hù)的設(shè)備多放置于工作區(qū)域，垂直主干線纜的燃燒對(duì)這些設(shè)備影響不大，在線纜阻燃級(jí)別及護(hù)套材質(zhì)方面可以根據(jù)其他要求進(jìn)行選擇。

4 數(shù)據(jù)中心對(duì)線纜的要求

根據(jù)思科 Visual Networking Index（VNI）Forecast（2012-2017）報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，預(yù)測到2017年全球IP流量將達(dá)到1.4ZB，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶將由2012年的23億增長到2017年的36億，其中非PC設(shè)備貢獻(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)流量將由2012年的26%上升到2017年的49%，全球移動(dòng)流量的年增長率將達(dá)到66%，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也將進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的快速增長，全球M2M（機(jī)器對(duì)機(jī)器模塊）IP流量將增長20倍，從2012年的197PB（占全球IP流量的0.5%）增長到2017年的3.9 EB（占全球IP流量的3%）。

2014年1月16日，中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）在京發(fā)布第33次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，截至2013年12月，中國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)6.18億，手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)5億，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到45.8%。

快速增長的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量需要更多的數(shù)據(jù)中心支撐，數(shù)據(jù)中心場地及設(shè)備的安全，是保障整個(gè)數(shù)據(jù)中心信息安全的前提。與樓宇布線不同的是，數(shù)據(jù)中心是一個(gè)線纜、設(shè)備使用密集的場所，一旦發(fā)生火災(zāi)，線纜布放的結(jié)構(gòu)將成為火勢(shì)蔓延的主要趨向；線纜燃燒產(chǎn)生的熱量及煙霧將可能造成嚴(yán)重的人員傷亡和設(shè)備損壞，數(shù)據(jù)傳輸中斷帶來的損失大于樓宇建筑。因此，數(shù)據(jù)中心綜合布線系統(tǒng)應(yīng)從傳輸性能、阻燃性能以及燃燒煙密度和產(chǎn)物等方面，綜合選擇合適的護(hù)套材質(zhì)線纜使用。

依據(jù)綜合布線工作組2013年發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心安全線纜使用白皮書》，在線纜阻燃級(jí)別選擇方面主要從數(shù)據(jù)中心的重要性、規(guī)模和建筑結(jié)構(gòu)、類型等方面進(jìn)行對(duì)比。

4.1 數(shù)據(jù)中心重要性與線纜阻燃

我國當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)GB 50174-2008《電子信息機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)劃》以及北美TIA 942-A《數(shù)據(jù)中心的通信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》。GB 50174-2008從機(jī)房基礎(chǔ)建設(shè)要求等方面將數(shù)據(jù)中心從高到低分為A級(jí)（容錯(cuò)型）、B級(jí)（冗余型）、C級(jí)（基本型）；TIA 942-A則根據(jù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可用性、穩(wěn)定性和安全性從低到高分為Tier-I、Tier-II、Tier-III、Tier-IV。

由于GB 50174-2008與ITA 942-A兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義數(shù)據(jù)中心級(jí)別的基礎(chǔ)有所不同，因此兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)各個(gè)級(jí)別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系也不是很緊密，相互之間大致對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

（1）A級(jí) /Tier-IV、Tier-III級(jí)機(jī)房（容錯(cuò)型）

容錯(cuò)型（含可并行維護(hù)）數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)可用性要求達(dá)到99.9%以上，系統(tǒng)宕機(jī)造成的損失及影響非常嚴(yán)重，這類數(shù)據(jù)中心建議選擇阻燃級(jí)別最高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等護(hù)套線纜（暫不引用國家標(biāo)準(zhǔn)）。根據(jù)筆者多年接觸高級(jí)別數(shù)據(jù)中心的經(jīng)驗(yàn)，在完善其他消防措施時(shí)，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，銅纜也可選擇阻燃級(jí)別CMR或IEC 60332-3C的護(hù)套產(chǎn)品。

（2）B級(jí)/ Tier-II級(jí)機(jī)房（冗余型）

冗余型數(shù)據(jù)中心可以承受一定程度的宕機(jī)故障，每年允許宕機(jī)時(shí)間為22小時(shí)，這類數(shù)據(jù)中心可滿足大多數(shù)普通用戶的需求。這類數(shù)據(jù)中心建議選擇阻燃性能較高的CMR/OFNR或IEC 60332-3C護(hù)套線纜，筆者接觸的大多數(shù)據(jù)中心綜合布線線纜都選擇了這一阻燃級(jí)別；當(dāng)數(shù)據(jù)中心火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)或遭受外部火災(zāi)影響風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)，建議選擇阻燃級(jí)別更高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B護(hù)套線纜；在其他火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較小、消防措施完善時(shí)，也可選擇阻燃級(jí)別較低的CM或IEC 60332-1護(hù)套銅纜。

表2 GB 50174-2008與TIA 942-A標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)房級(jí)別定義的對(duì)應(yīng)關(guān)系

（3）C級(jí)/ Tier-I級(jí)機(jī)房（基本型）

基本型數(shù)據(jù)中心對(duì)系統(tǒng)宕機(jī)有較高的故障容忍度，年允許宕機(jī)時(shí)間為28.8小時(shí)，這類數(shù)據(jù)中心多用于一般企業(yè)的辦公網(wǎng)絡(luò)，可選擇阻燃級(jí)別較低的CM/OFNR或IEC 60332-1護(hù)套線纜。

4.2 數(shù)據(jù)中心規(guī)模與線纜阻燃

數(shù)據(jù)中心規(guī)模大小決定了通信線纜的數(shù)量，數(shù)據(jù)中心根據(jù)機(jī)房面積可分為小型（小于 300m2）、中型（300m2～1000m2）、大型（1000m2～3000m2）及超大型（3000m2以上）。

小型數(shù)據(jù)中心由于規(guī)模較小，日常管理維護(hù)比較簡單，火災(zāi)隱患容易消除，通信線纜阻燃級(jí)別參考上述基本型數(shù)據(jù)中心，建議選擇阻燃級(jí)別較低且比較經(jīng)濟(jì)的CM/OFNR或IEC 60332-1護(hù)套線纜。

中型數(shù)據(jù)中心的物理空間相對(duì)較大，日常管理維護(hù)相對(duì)復(fù)雜，火災(zāi)隱患的消除較為困難，通信線纜阻燃級(jí)別可參考B級(jí)冗余型數(shù)據(jù)中心建設(shè)，建議選擇阻燃級(jí)別較高的CMR/OFNR或IEC 60332-2C護(hù)套線纜。

對(duì)于大型、超大型數(shù)據(jù)中心，其物理空間分布可能在多個(gè)樓層甚至是多個(gè)建筑，日常管理維護(hù)較為復(fù)雜，消除火災(zāi)隱患較為困難，綜合布線系統(tǒng)通信線纜建議選擇阻燃級(jí)別最高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等護(hù)套線纜。

4.3 數(shù)據(jù)中心類型與線纜阻燃

數(shù)據(jù)中心根據(jù)運(yùn)營模式可分為自用型和租借型兩類，根據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域及業(yè)務(wù)類型又可分為政府機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)以及企業(yè)數(shù)據(jù)中心等。

對(duì)于同一級(jí)別的數(shù)據(jù)中心來說，租借型數(shù)據(jù)中心的宕機(jī)成本要高于自用型數(shù)據(jù)中心，因此，租借型數(shù)據(jù)中心建議選擇更高阻燃級(jí)別的通信線纜，如冗余型數(shù)據(jù)中心的通信線纜建議按照容錯(cuò)型數(shù)據(jù)中心的要求來選擇阻燃級(jí)別。

作為政府機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)等承載業(yè)務(wù)范圍涉及到國計(jì)民生的數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)中斷不僅會(huì)帶來重大財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)也可能造成極壞的社會(huì)影響。其數(shù)據(jù)中心通信線纜的選擇推薦高阻燃級(jí)別的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等護(hù)套線纜，當(dāng)數(shù)據(jù)中心配備有多套災(zāi)備方案時(shí)，通信線纜也可采用阻燃級(jí)別CMR/OFNR或IEC 60332-2C的護(hù)套線纜。

互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)無疑對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的需求是最迫切的，網(wǎng)絡(luò)中斷給企業(yè)帶來的損失無疑是巨大的。IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）通信線纜推薦選用高阻燃級(jí)別的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等護(hù)套線纜，IDC建設(shè)具有與其他行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)不同的特點(diǎn)，根據(jù)筆者多年與IDC行業(yè)合作的經(jīng)驗(yàn)得出，用戶極大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心采用了阻燃級(jí)別為CMR/OFNR或IEC60332-2C的護(hù)套線纜。

5 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展，信息數(shù)據(jù)傳輸變得越來越重要。信息傳輸是否高效、安全取決于多方面的因素，作為其中的重要因素之一，無論樓宇建筑還是數(shù)據(jù)中心的綜合布線系統(tǒng)，在選擇通信線纜時(shí)，不僅需要考慮確保數(shù)據(jù)傳輸效率的產(chǎn)品性能，還應(yīng)考慮線纜的阻燃性能，保障數(shù)據(jù)的安全傳輸。

【1】數(shù)據(jù)中心安全線纜使用白皮書.綜合布線工作組.

【2】十大類建筑綜合布線系統(tǒng)優(yōu)化方案技術(shù)白皮書.綜合布線工作組.