英國電纜耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

Richard Hosier

在緊急情況下，幾乎所有的生命安全和消防系統(tǒng)都依賴于電纜的可靠性能。如果這些基礎(chǔ)電纜在火災(zāi)事件中失效，則通過它們啟用的關(guān)鍵設(shè)備也會失效。這意味著，消防專用電梯、水噴淋系統(tǒng)、消火栓、排煙排熱裝置及加壓風(fēng)機(jī)，以及應(yīng)急通信、報(bào)警與照明系統(tǒng)將在疏散過程中停止工作，使居住者、應(yīng)急救援人員 及財(cái)產(chǎn)處于危險(xiǎn)之中。

目前，《英國建筑規(guī)范》批準(zhǔn)文件B中，采用BS 476第20-24部分標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間溫度協(xié)議對所有建筑構(gòu)件進(jìn)行耐火試驗(yàn)，如防火門、防火封堵系統(tǒng)、建筑構(gòu)件、防火墻和隔墻等，實(shí)際上包括了所有建筑中使用的要求具備一定耐火等級的材料、部件和產(chǎn)品。而關(guān)于該試驗(yàn)，唯一未涉及到的試驗(yàn)要求，就是為所有緊急生命支持系統(tǒng)供電的電纜。英國建筑規(guī)范中這一矛盾使得這些基礎(chǔ)電纜可選擇性地進(jìn)行火焰試驗(yàn)，而該試驗(yàn)與真實(shí)的建筑火災(zāi)關(guān)聯(lián)甚微，甚至毫無關(guān)聯(lián)，且最終溫度低于所有其他建筑耐火構(gòu)件的溫度要求。建筑法規(guī)中所采用的BSI標(biāo)準(zhǔn)為何會出現(xiàn)這種異常情況，這一問題同樣值得關(guān)注。尤其是像美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭、德國和比利時(shí)等國家，它們多年來始終需要將這些基礎(chǔ)電纜試驗(yàn)按照與其它建筑構(gòu)件相同的時(shí)間溫度協(xié)議進(jìn)行。

如今，高層醫(yī)院建筑正越來越普遍

就近期英國及全球范圍發(fā)生的重大火災(zāi)事件來看，多年來關(guān)于在確保生命安全和滅火系統(tǒng)的電氣布線系統(tǒng)方面，英國標(biāo)準(zhǔn)始終滯后于全球最優(yōu)做法，這是無法接受的。顯然，這需要更加重視電氣系統(tǒng)的防火安全和整體性，尤其是所有關(guān)鍵系統(tǒng)在緊急情況下便于安全疏散的可靠性能。但在僅尋求保護(hù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)或呼吁根據(jù)全球最優(yōu)方法做出改變之前，也許還應(yīng)該留意是對建筑中各構(gòu)件進(jìn)行火災(zāi)試驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)情況。

經(jīng)常被忽略掉的是，BS 476第20-24部分采用的耐火試驗(yàn)時(shí)間溫度協(xié)議是ISO834-1（En1363-1）標(biāo)準(zhǔn)時(shí)溫曲線。這條曲線是在近100年前開發(fā)的，當(dāng)時(shí)還沒有塑料和合成材料，建筑物和內(nèi)部設(shè)施的原材料主要是木材和織物。此外，那個(gè)年代的建筑物大多不會很高或很龐大。如今，我們的建筑環(huán)境包括大、小規(guī)模各型建筑物，而關(guān)鍵是還加之更復(fù)雜的超高層和大型互聯(lián)運(yùn)輸、零售、商業(yè)建筑物以及重要的地下場所。

這些建筑物的疏散時(shí)間范圍要大得多。因此，對于疏散時(shí)間非常長的情況，設(shè)計(jì)師和工程師需要尋找更新型的居民疏散或防護(hù)的替代性解決方案，如減小火災(zāi)負(fù)荷、電梯疏散或設(shè)置避難場所。

任何高層塔樓火災(zāi)都是致命的

近期研究已經(jīng)表明，在多數(shù)現(xiàn)代建筑物中，使用具有高熱值的輕質(zhì)聚合建筑材料、塑料成分、合成泡沫塑料和纖維織物會顯著提高火災(zāi)負(fù)荷，導(dǎo)致時(shí)溫火災(zāi)曲線遠(yuǎn)高于現(xiàn)行原始參數(shù)，這一參數(shù)早在二十世紀(jì)初即用于BS 476（ISO 834-1 EN 1363-1）的火災(zāi)協(xié)議，并在建筑規(guī)范中對耐火建筑構(gòu)件強(qiáng)制執(zhí)行。

地下環(huán)境亦可表現(xiàn)出與地面纖維素塑料環(huán)境截然不同的火災(zāi)曲線。尤其是在封閉的地下公共區(qū)域，如公路和鐵路隧道、地下購物中心、停車場等場所，火災(zāi)溫度可表現(xiàn)出非?？斓纳仙龝r(shí)間，并達(dá)到遠(yuǎn)高于地面建筑物的溫度。

英國標(biāo)準(zhǔn)BS 8519：2010和BS EN12485明確地將停車場、裝載艙和大型地下室存儲區(qū)等地下公共區(qū)域認(rèn)定為“特殊風(fēng)險(xiǎn)區(qū)”，其火災(zāi)溫度可能達(dá)到1200℃。在這些環(huán)境中，耐火試驗(yàn)要求可能需要更加嚴(yán)格，特別是對安裝在這些區(qū)域內(nèi)部或穿過這些區(qū)域的生命安全設(shè)備供電電纜。

因此，對基礎(chǔ)電纜（稱為《英國建筑法規(guī)》中的受保護(hù)電路）的火災(zāi)試驗(yàn)協(xié)議進(jìn)行審查是合乎邏輯且緊急的要?jiǎng)?wù)，因?yàn)榇_保這些電路在火災(zāi)緊急情況下保持正常工作是至關(guān)重要的。同樣合理的是，對于這些受保護(hù)的電路，應(yīng)當(dāng)至少按照與所有其它構(gòu)件相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，因?yàn)檫壿嬌弦坏┌l(fā)生火災(zāi)它們將處于相同環(huán)境中。為確保關(guān)鍵的生命安全和消防系統(tǒng)在疏散過程中保持正常功能，則最好按照更高的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

雖然我們認(rèn)識到BS 476（ISO834-1 EN 1363-1）所采用的標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)協(xié)議可能與所有已建成環(huán)境毫不相關(guān)，但對于大多數(shù)疏散時(shí)間較短的國內(nèi)小型低層建筑物來說，它仍然是適用的。對于疏散時(shí)間較長的大型項(xiàng)目，如高層、大型互聯(lián)的零售和運(yùn)輸場所，以及醫(yī)院、機(jī)場和劇院等公共建筑，現(xiàn)行基礎(chǔ)電氣布線電路的耐火試驗(yàn)協(xié)議可能是不適用的，因?yàn)樗笊踩拖老到y(tǒng)能夠持續(xù)更長時(shí)間地可靠工作才能實(shí)現(xiàn)成功疏散。

因此，我們認(rèn)為，對耐火試驗(yàn)布線系統(tǒng)采用“萬全之策”型方案可能不再適用。顯然，經(jīng)濟(jì)因素也必須發(fā)揮作用。正如目前所說的，許多現(xiàn)有產(chǎn)品和試驗(yàn)制度，包括電纜產(chǎn)品和試驗(yàn)制度，可以在疏散時(shí)間較短的小型或低層建筑中提供足夠的防護(hù)水平。但問題是，對于需要較長疏散時(shí)間的大型高層、地下和大型工程，這些相同的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)是否能夠確保必要的可靠性能和持續(xù)時(shí)間？

所有英國標(biāo)準(zhǔn)都是正確的，當(dāng)然建筑法規(guī)本身只是最低要求，因此，雖然強(qiáng)制性滿足這一最低要求，但它并不妨礙我們設(shè)計(jì)具有更高性能的建筑物和系統(tǒng)。為我們設(shè)計(jì)建筑物和系統(tǒng)的專業(yè)工程師有責(zé)任確保特定產(chǎn)品和系統(tǒng)的“適用性”。有人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在理應(yīng)知道設(shè)計(jì)要求需要高于最低標(biāo)準(zhǔn)的情況下，僅僅按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)可能無法使其免除責(zé)任。

鑒于電纜耐火試驗(yàn)的全球最佳方法，顯然，美國UL 2196試驗(yàn)方法更具相關(guān)性。

該試驗(yàn)在一個(gè)6.6×7米的大型豎爐內(nèi)進(jìn)行，按照實(shí)際安裝配置對裝配好的電纜、固定裝置和配件進(jìn)行統(tǒng)一試驗(yàn)。最苛刻的安裝配置是電纜垂直運(yùn)行，這在大多數(shù)建筑物和高層建筑中是不可避免的常規(guī)安裝條件。UL 2196要求在額定電壓（而不僅僅是工作電壓）下對電纜進(jìn)行試驗(yàn)，并且在從小到大的尺寸范圍內(nèi)至少測試五個(gè)樣品。所有這些電路均需安裝在水平和垂直方向上，并帶有三米（10英尺）的彎曲長度。電纜通電，樣品按照ASTME-119-75消防時(shí)溫方案進(jìn)行試驗(yàn)，這與BS 476（ISO834-1）基本相同。在試驗(yàn)過程中，電纜、固定裝置和支撐件需要承受由膨脹、收縮引起的顯著機(jī)械應(yīng)力。

世界領(lǐng)先的電爐電纜測試-UL2196

我們將電纜在1020℃的最終溫度下放置2小時(shí)后，立即對其進(jìn)行了消防水龍射水試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)不僅在布線系統(tǒng)上產(chǎn)生巨大的熱應(yīng)力，而且還產(chǎn)生了顯著的機(jī)械應(yīng)力。所有五個(gè)樣品必須在工作條件下保持良好，而其也在水平和/或垂直安裝方向上分別通過了認(rèn)證。（注：實(shí)驗(yàn)明確證明，為達(dá)到電氣完整性，對垂直安裝電纜的電氣試驗(yàn)代表長度要求，要顯著高于試驗(yàn)長度較短的水平安裝電路。）

UL2196 高壓軟管沖擊測試

澳大利亞和新西蘭有一個(gè)類似的試驗(yàn)——ASNZS 3013：2005，即：按照BS 476（ISO834-1 EN 1363-1）時(shí)溫協(xié)議在1米×1米的水平爐中對電纜、支撐件和固定裝置樣品進(jìn)行持續(xù)兩小時(shí)的試驗(yàn)。該試驗(yàn)只需要從僅在工作電壓下供電的選定組和樣品中選用一個(gè)樣品。根據(jù)該試驗(yàn)，通過三分之二及以下標(biāo)準(zhǔn)者將視為不合格樣品。坦率地說，我們認(rèn)為生命安全和消防系統(tǒng)的性能僅達(dá)到三分之二還不足以，且這其中沒有任何具有代表性的垂直試驗(yàn)部件能夠說明這種火災(zāi)試驗(yàn)方法是值得懷疑的（盡管可以說它優(yōu)于現(xiàn)行的英國標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)）。

至于英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（BSI）無論是將UL2196試驗(yàn)方案納入新的英國標(biāo)準(zhǔn)中，還是效仿澳大利亞AS/NZS3013或德國DI442試驗(yàn)方法（不試驗(yàn)噴水），針對當(dāng)前的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，所有其他建筑構(gòu)件需要的耐火性能和任何不典型的已知建筑火災(zāi)曲線，這些我們認(rèn)為不適合、自相矛盾的問題，他們都必須解決。

其中也將包括審查建筑法規(guī)這一緊急情況，需要通過消防安全“批準(zhǔn)文件B”來調(diào)整耐火試驗(yàn)協(xié)議，以將所有建筑物受保護(hù)電路納入其中，同時(shí)，也要根據(jù)疏散時(shí)間長的現(xiàn)代高層、大型、地下和復(fù)合公共建筑物受保護(hù)電路的世界最佳方法，來考慮更具代表性的穩(wěn)健、可靠的火災(zāi)試驗(yàn)協(xié)議。

選自：《International Fire Protection》2017年9月

翻譯：應(yīng)急管理部沈陽消防研究所信息研究室 蔣玲

作者簡介：

蔣玲（1982-），女，應(yīng)急管理部沈陽消防研究所信息研究室助理研究員，主要從事國外消防科技信息情報(bào)研究。