信息传输与通信线缆的阻燃

2014-09-20施瑜

智能建筑与智慧城市 2014年3期

1 引言

2013年IT行业最流行的词语莫过于“大数据”、“智慧城市”，而大数据价值的挖掘以及智慧城市的实现离不开信息数据的传输。作为承载信息数据传输的重要介质，通信线缆能否正常工作无疑是数据传输安全的决定性因素。无论是大数据时代的实现，还是智慧城市的建设以及宽带中国策略等都需要有更多的网络数据支撑，市场对网络的需求确保了我国综合布线市场近几年持续保持15%左右的年复合增长率，其中数据中心综合布线系统的年复合增长率超过30%。

作为现代化智能楼宇和数据中心的基础设施之一，综合布线系统是必不可少的重要组成部分，通信线缆（包括光缆、铜缆）又是综合布线系统最基本的组成器件，通常被集中敷设于建筑物的墙壁内、垂直竖井中、天花板上/地板下以及布放于建筑物内的各类桥架上等。遍布于建筑物各个角落的通信线缆，除产品本身的传输质量将影响到信息数据的传输安全外，还会由于其他外因而损坏，从而导致信息数据传输故障，甚至中断，而在这些外因中，火灾是最严重的外因。

2 建筑起火原因

引起建筑起火的原因众多，常见的包括大量易燃建筑材料的使用、各类电气故障、生活用火不慎、乱堆放杂物及易燃危险品、消防措施不到位、管理不善、随意乱扔烟头等，其中电气故障引发的火灾尤为突出。根据消防部门的统计数据表明，由于电气故障引起的火灾占全国火灾比例的20%以上。

常见的电气故障包括接地故障、电气设备故障、输电线路老化/过载、设备过热、变更设备用途等。同时，配电线路规划不当、伪劣用电设备也是引起电气火灾的重要原因。电气故障又以电线短路、过载及电气设备故障等原因引起的电气火灾所占比例较大。

3 各类建筑对线缆的要求

根据《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006规定，我国的建筑可分为办公建筑、商业建筑、文化建筑、媒体建筑、体育建筑、医院建筑、学校建筑、交通建筑、住宅建筑、通用工业建筑。不同建筑类型在综合布线系统的构架组成、等级类别的选择、敷设安装方式、安全防护等方面各不相同，因此在选择通信线缆的防火阻燃级别方面也有较大的差异。

3.1 人身安全与线缆阻燃

无论何种情况，火灾发生后必须保障人身安全。尤其对于医院建筑、学校建筑、交通建筑以及住宅建筑等人员密集区域，一旦发生火灾，人们更关注在火灾过程中如何控制火势、提供被困人员可逃生需要的条件以及降低空气中的毒性等措施。

作为传输介质的通信线缆本身不是引起火灾的因素，但也能将火焰迅速蔓延到建筑物的各个角落。线缆燃烧时产生的热量将会加速周围温度上升，散发的烟雾将降低火灾现场的能见度，影响人员的疏散，烟雾及其中的有毒物质则可能造成人员窒息甚至死亡。根据相关消防数据统计，火灾中超过60%的人员伤亡来自于烟熏窒息和中毒。

对于人员密集的建筑，选择通信线缆既要考虑其阻燃性能，也要考虑线缆燃烧时产生的烟密度以及毒性。在非线缆引起的火灾中，任何线缆只能提供燃烧材料，当火场温度高于600℃时，即便是目前行业公认阻燃级别最高的CMP电缆也会燃烧。

针对这类建筑的综合布线系统水平线缆，建议护套材质选择燃烧时毒性、发烟量更低的LSZH线缆，阻燃性能等级应符合IEC 60332-3-24（IEC 60332-3C）。LSZH基材本身不含有卤素，采用氢氧化镁或氢氧化铝等无机物作为阻燃剂，阻燃剂受热分解释放出结晶水的过程可以吸收大量的热，生成的氧化物是良好的耐火材料，释放出的水蒸气又能抑制烟雾，从而起到降低烟雾、阻燃的作用。

表1 阻燃性能级别及技术要求

国内目前尚未正式发布按安全性能分级的通信线缆国家标准（即将颁布针对电缆和光缆燃烧性能分级的国家标准，就线缆延燃距离、热能释放、烟雾释放、滴漏、毒性五个方面做出了明确规定），阻燃电缆选择通常参考GA 306-2001对电缆阻燃级别要求如表1所示，建议选择阻燃二级及以上产品。

对于人员相对较少、通风状态较好的建筑，综合布线系统的水平线缆可采用常规阻燃性的线缆，阻燃级别CM、和IEC 60332-1的LSZH护套等。

除使用线缆数量较多的水平系统外，垂直子系统一般敷设在垂直竖井以及各类线槽中，由于竖井和线槽本身具有一定的密封性，因此在选择线缆上应考虑其阻燃性能。目前，行业内主干线缆多采用符合北美UL 1666阻燃要求的CMR/OFNR护套类型产品。

3.2 信息传输与线缆阻燃

随着互联网技术的不断发展，其在国家建设、国防安全、金融市场以及人们日常生活中起着举足轻重的作用，确保信息数据安全迅速的传输将关系到人们的生命财产安全，甚至关系到国家安危。

为在火灾中争取更多的时间，在对信息数据传输安全要求较高的建筑内，综合布线系统水平线缆建议采用阻燃级别更高的CMR或符合IEC 60332-3C 的LSZH护套线缆（人员密集型的医院建议采用LSZH护套线缆）。对于数据传输中断影响不明显的建筑，水平线缆采用CM级别或符合IEC 60332-1的LSZH护套线缆更为经济适用。

对于数据传输要求较高的建筑建议采用CMR/OFNR或符合IEC 60332-3C 的LSZH护套线缆，有条件的用户建议采用CMP/OFNP护套线缆，同时在设计垂直主干线缆时采用双主干结构。一般建筑内的垂直主干线缆也可采用阻燃级别较低的CM或符合IEC 60332-1 的LSZH护套线缆。

3.3 设备安全与线缆阻燃

火灾一旦发生，除会造成人员伤亡、数据中断外，还将带来巨大的财产损失。其中包括一些造价较高的设备，如网络设备、高端生产检测设备、医疗设备等。

综上所述，任何阻燃级别的线缆在火灾现场都是燃烧的材料，建筑在选择综合布线系统的水平线缆时，为尽量减少火灾对造价较高设备的损坏，推荐选用在燃烧过程中不会产生腐蚀性物质的LSZH材质护套线缆，线缆的阻燃级别可任意选择。

在火灾中需要保护的设备多放置于工作区域，垂直主干线缆的燃烧对这些设备影响不大，在线缆阻燃级别及护套材质方面可以根据其他要求进行选择。

4 数据中心对线缆的要求

根据思科 Visual Networking Index（VNI）Forecast（2012-2017）报告提供的数据，预测到2017年全球IP流量将达到1.4ZB，全球互联网用户将由2012年的23亿增长到2017年的36亿，其中非PC设备贡献的互联网流量将由2012年的26%上升到2017年的49%，全球移动流量的年增长率将达到66%，物联网的应用也将进入实质性的快速增长，全球M2M（机器对机器模块）IP流量将增长20倍，从2012年的197PB（占全球IP流量的0.5%）增长到2017年的3.9 EB（占全球IP流量的3%）。

2014年1月16日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京发布第33次《中国互联网络发展状况统计报告》，报告数据显示，截至2013年12月，中国网民规模达6.18亿，手机网民规模达5亿，互联网普及率达到45.8%。

快速增长的互联网数据流量需要更多的数据中心支撑，数据中心场地及设备的安全，是保障整个数据中心信息安全的前提。与楼宇布线不同的是，数据中心是一个线缆、设备使用密集的场所，一旦发生火灾，线缆布放的结构将成为火势蔓延的主要趋向；线缆燃烧产生的热量及烟雾将可能造成严重的人员伤亡和设备损坏，数据传输中断带来的损失大于楼宇建筑。因此，数据中心综合布线系统应从传输性能、阻燃性能以及燃烧烟密度和产物等方面，综合选择合适的护套材质线缆使用。

依据综合布线工作组2013年发布的《数据中心安全线缆使用白皮书》，在线缆阻燃级别选择方面主要从数据中心的重要性、规模和建筑结构、类型等方面进行对比。

4.1 数据中心重要性与线缆阻燃

我国当前数据中心的建设标准主要依据GB 50174-2008《电子信息机房设计规划》以及北美TIA 942-A《数据中心的通信基础设施标准》。GB 50174-2008从机房基础建设要求等方面将数据中心从高到低分为A级（容错型）、B级（冗余型）、C级（基本型）；TIA 942-A则根据数据中心基础设施的可用性、稳定性和安全性从低到高分为Tier-I、Tier-II、Tier-III、Tier-IV。

由于GB 50174-2008与ITA 942-A两个标准定义数据中心级别的基础有所不同，因此两个标准各个级别之间的对应关系也不是很紧密，相互之间大致对应关系如表2所示。

（1）A级 /Tier-IV、Tier-III级机房（容错型）

容错型（含可并行维护）数据中心的系统可用性要求达到99.9%以上，系统宕机造成的损失及影响非常严重，这类数据中心建议选择阻燃级别最高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等护套线缆（暂不引用国家标准）。根据笔者多年接触高级别数据中心的经验，在完善其他消防措施时，出于经济性考虑，铜缆也可选择阻燃级别CMR或IEC 60332-3C的护套产品。

（2）B级/ Tier-II级机房（冗余型）

冗余型数据中心可以承受一定程度的宕机故障，每年允许宕机时间为22小时，这类数据中心可满足大多数普通用户的需求。这类数据中心建议选择阻燃性能较高的CMR/OFNR或IEC 60332-3C护套线缆，笔者接触的大多数据中心综合布线线缆都选择了这一阻燃级别；当数据中心火灾发生风险或遭受外部火灾影响风险较高时，建议选择阻燃级别更高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B护套线缆；在其他火灾风险较小、消防措施完善时，也可选择阻燃级别较低的CM或IEC 60332-1护套铜缆。

表2 GB 50174-2008与TIA 942-A标准对机房级别定义的对应关系

（3）C级/ Tier-I级机房（基本型）

基本型数据中心对系统宕机有较高的故障容忍度，年允许宕机时间为28.8小时，这类数据中心多用于一般企业的办公网络，可选择阻燃级别较低的CM/OFNR或IEC 60332-1护套线缆。

4.2 数据中心规模与线缆阻燃

数据中心规模大小决定了通信线缆的数量，数据中心根据机房面积可分为小型（小于 300m2）、中型（300m2～1000m2）、大型（1000m2～3000m2）及超大型（3000m2以上）。

小型数据中心由于规模较小，日常管理维护比较简单，火灾隐患容易消除，通信线缆阻燃级别参考上述基本型数据中心，建议选择阻燃级别较低且比较经济的CM/OFNR或IEC 60332-1护套线缆。

中型数据中心的物理空间相对较大，日常管理维护相对复杂，火灾隐患的消除较为困难，通信线缆阻燃级别可参考B级冗余型数据中心建设，建议选择阻燃级别较高的CMR/OFNR或IEC 60332-2C护套线缆。

对于大型、超大型数据中心，其物理空间分布可能在多个楼层甚至是多个建筑，日常管理维护较为复杂，消除火灾隐患较为困难，综合布线系统通信线缆建议选择阻燃级别最高的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等护套线缆。

4.3 数据中心类型与线缆阻燃

数据中心根据运营模式可分为自用型和租借型两类，根据业务领域及业务类型又可分为政府机构、金融机构、互联网以及企业数据中心等。

对于同一级别的数据中心来说，租借型数据中心的宕机成本要高于自用型数据中心，因此，租借型数据中心建议选择更高阻燃级别的通信线缆，如冗余型数据中心的通信线缆建议按照容错型数据中心的要求来选择阻燃级别。

作为政府机构、金融机构等承载业务范围涉及到国计民生的数据中心，网络中断不仅会带来重大财产损失，同时也可能造成极坏的社会影响。其数据中心通信线缆的选择推荐高阻燃级别的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等护套线缆，当数据中心配备有多套灾备方案时，通信线缆也可采用阻燃级别CMR/OFNR或IEC 60332-2C的护套线缆。

互联网行业无疑对数据中心建设的需求是最迫切的，网络中断给企业带来的损失无疑是巨大的。IDC（互联网数据中心）通信线缆推荐选用高阻燃级别的CMP/OFNP或IEC 60332-3B等护套线缆，IDC建设具有与其他行业数据中心建设不同的特点，根据笔者多年与IDC行业合作的经验得出，用户极大部分数据中心采用了阻燃级别为CMR/OFNR或IEC60332-2C的护套线缆。