1 線路整體的防火理念

在國(guó)家體育場(chǎng)設(shè)計(jì)過程中，筆者有幸參加2008版的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》的編制工作，及時(shí)掌握到相關(guān)信息，即JGJ16-2008中的第13.9.13條的要求，其內(nèi)容如下：各類消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間，最少持續(xù)供電時(shí)間應(yīng)符合表1的規(guī)定：

表1 消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間的最少持續(xù)供電時(shí)間

其中要求消火栓、消防泵、水幕泵、防排煙設(shè)備、消防電梯、火災(zāi)暫時(shí)繼續(xù)工作的備用照明等設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間最少持續(xù)供電時(shí)間不小于3小時(shí)。如何能滿足如此高的要求？應(yīng)該從電源開始直到這些設(shè)備為止整個(gè)系統(tǒng)在火災(zāi)期間是完好的，線路的可靠性是消防設(shè)備持續(xù)供電的重點(diǎn)。從電源到終端設(shè)備線路往往很長(zhǎng)，從配變電所低壓開關(guān)柜開始經(jīng)過主干線路至二級(jí)配電間，再由分支干線線路到末端配電裝置，最后由分支線路到用電設(shè)備，長(zhǎng)線路對(duì)防火要求高，防火難度大。

線路整體防火的概念是從電源到消防用電設(shè)備整個(gè)線路滿足火災(zāi)時(shí)最小持續(xù)供電時(shí)間要求所采取的防火措施，包括電纜電線、橋架或線槽及其附件的防火。

圖1 國(guó)家體育場(chǎng)0層環(huán)路橋架

如圖1所示，消防設(shè)備的主干線和分支主干線的線路要滿足表1的要求，要求電纜電線、橋架及其吊桿或支架均能滿足要求，有一項(xiàng)不滿足要求就有可能在火災(zāi)時(shí)造成線路中斷而影響對(duì)消防設(shè)備供電。

在線路防火中，往往忽視電纜橋架及其附件的防火性能要求，是否能滿足防火要求，在鳥巢設(shè)計(jì)過程中，筆者對(duì)電纜橋架防火進(jìn)行了分析研究，共考慮過三種方案，其特點(diǎn)見表2。

2 電纜橋架的防火技術(shù)

表2 橋架防火綜述

方案1是最常用的方案，參考《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》CECS 24:90，防火涂料的厚度與耐火極限的關(guān)系見表3。注意！該表是針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來說的，而電纜橋架所用材料只有幾個(gè)毫米厚，厚涂型涂層厚度比電纜橋架要厚許多，顯然不合適！

表3 防火涂料的厚度與耐火極限的關(guān)系

方案2是在普通電纜橋架基礎(chǔ)上四面均敷設(shè)防火材料內(nèi)襯，火災(zāi)時(shí)可以阻止或延緩火焰對(duì)電纜的破壞。圖2所示為這類電纜橋架的結(jié)構(gòu)示意圖，很顯然，防火材料占據(jù)了電纜橋架的內(nèi)部空間，橋架的有效空間被大大壓縮。為了防火，這類橋架還要犧牲電纜的載流量，由于密閉的防火材料內(nèi)襯，這類橋架影響了電纜散熱，更糟糕的是尚沒有電纜載流量的打折系數(shù)。

圖2 防火材料內(nèi)襯電纜橋架結(jié)構(gòu)示意圖

方案3是采用不燃燒的無機(jī)材料制成電纜橋架，當(dāng)時(shí)這種橋架廠家較少，不滿招標(biāo)的要求，同時(shí)有些參數(shù)不太適宜，價(jià)格也較高。

綜上所述，初步選擇方案1，以后會(huì)同有關(guān)部門進(jìn)行電纜橋架的防火試驗(yàn)以驗(yàn)證其防火特性。

3 各類電纜的防火性能比較

公安部四川消防科研所會(huì)同有關(guān)單位針對(duì)幾種常用的電纜短樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，電纜隨爐溫變化的耐火實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參見圖3和表4。由圖表中可知，VV系列電纜防火能力較差，即使在穿鋼管的情況下，只能承受14分鐘13秒的燃燒，此時(shí)爐火溫度僅506℃。ZR-VV系列阻燃電纜的防火特性與VV電纜穿鋼管的相當(dāng)，燃燒近15分鐘時(shí)電纜短路。當(dāng)ZR-VV電纜穿鋼管后防火性能得到提高，燃燒20分38秒后才發(fā)生短路現(xiàn)象，爐火溫度可達(dá)近600℃。GZR-VV阻燃隔氧層電纜的防火性能略優(yōu)于ZR-VV電纜，燃燒近16分鐘后電纜短路。如果阻燃隔氧層電纜GZR-VV穿鋼管，則防火性能將大幅提高，26.5分鐘后才發(fā)生電纜短路，爐火溫度可達(dá)670℃。NH-VV系列耐火電纜的防火性能優(yōu)于阻燃類電纜，試驗(yàn)表明，它可承受25多分鐘650℃的火焰燃燒。而耐火電纜穿鋼管后防火性能又有提高，可達(dá)35分鐘半，爐火溫度達(dá)784℃。防火性能最佳的是礦物絕緣電纜，1037℃爐火燃燒2小時(shí)都完好。此實(shí)驗(yàn)詳情還不知曉，礦物絕緣電纜的中間連接器、端頭是否經(jīng)受高爐溫長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)？

圖3 電纜耐火特性試驗(yàn)

表4 電纜耐火特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注1：阻燃電線電纜指難以著火并具有防止或延緩火焰蔓延能力的電線電纜，當(dāng)年符合標(biāo)準(zhǔn)GB／T18380．3，等同于IEC60332-1999；

注2：耐火電線電纜指在規(guī)定溫度和時(shí)間的火焰燃燒下，仍能保持線路完整性的電線電纜。當(dāng)年符合標(biāo)準(zhǔn)GB／T12666．6，等效于IEC60331-21-1999；

注3：無鹵低煙電線電纜分為阻燃型和阻燃耐火型兩種。

阻燃型指材料不含鹵素，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵較少并且具有阻止或延緩火焰蔓延的電線電纜。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB／T17650．2，等同于IEC60754-2；GB／T17651．2，等同于IEC61034-2；GB／T18380．3，等同于EC60332-3。

阻燃耐火型在以上的基礎(chǔ)上還需滿足保持線路完整性的要求，同時(shí)增加GB／T12666．6，等效于IEC60331標(biāo)準(zhǔn)；

注4：礦物絕緣電纜在火焰中具有不燃和無煙無毒的性能，其本身不會(huì)因短路而引起火災(zāi)。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB／T12666．6耐火試驗(yàn)，《額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜及終端》GB l3033-1991?？蓞⒄沼?guó)BS標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

從上面試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：

（1）就防火性能而言，防火性能由高到低的電纜為：礦物絕緣電纜、耐火電纜NH-VV、阻燃隔氧層電纜GZR-VV、阻燃電纜ZR-VV、普通VV電纜；

（2）電纜穿鋼管可以提高線纜的防火性能。