Большинство неудачных закупок в оптоволоконной инфраструктуре связано не с волокном или разъемами, а с оболочкой, указанной по умолчанию, а не по требованию.
Оболочка оптоволоконного кабеля представляет собой внешний слой кабеля, защищающий от воздействия окружающей среды и механических повреждений; сам по себе цвет не указывает на материал или класс огнестойкости.
Три задачи кабельной оболочки
Оболочка оптоволоконного кабеля выполняет три различные функции, которые часто рассматриваются как одна. Во-первых, он обеспечивает механическую защиту от истирания, раздавливания, ударов и разгрызания. Во-вторых, он обеспечивает изоляцию от влаги, ультрафиолетового излучения, химикатов и экстремальных температур. В-третьих, он обеспечивает контроль поведения при пожаре, ограничивая распространение пламени, плотность дыма и выбросы токсичных газов. Ни один материал не оптимизирует все три одновременно. Каждый выбор куртки – это компромисс-, и понимание того, на какой компромисс- вы идете, — это разница между 25-летней установкой и четырех-дневным повторным снятием.
Три оси путаницы: материал, огнестойкость и цвет
Наиболее распространенной ошибкой при закупках является объединение трех отдельных атрибутов в одну мысленную категорию, называемую «куртка». Из-за этого смешения рабочие места не проходят проверку. В таблице ниже разделены три оси, которые покупатели обычно путают.
| Атрибут | Что это вам говорит | Примеры |
|---|---|---|
| Материал куртки | Из чего химически сделана куртка | ПВХ, ЛСЖ, ПЭ, ТПУ, ПВДФ |
| Рейтинг пожарной безопасности | Где разрешено прокладывать кабель по закону | ОФНП, ОФНР, ОФНГ, ОФН |
| Цвет куртки | Какой тип волокна находится внутри (OS2 или OM3/OM4) | Желтый=OS2, Голубой=OM3/OM4 |
Кабель может быть изготовлен из материала LSZH и огнестойкости OFNP-одновременно. LSZH описывает химический состав состава оболочки. OFNP описывает испытания на огнестойкость, которые прошел кабель. Они ортогональны. Кабель из ПВХ с классом «пленум»- соответствует нормам пожарной безопасности, но при горении все же выделяет едкий хлористый водород. Кабель LSZH без рейтинга «пленум» производит чистый дым, но его нельзя по закону прокладывать в пространстве «пленум». Комбинация «ЛСЖ-ОФНП» удовлетворяет как кодексу, так и команде по обеспечению безопасности жизнедеятельности.
Иерархия пожарных рейтингов NEC: что на самом деле означают OFNP, OFNR и OFNG
Статья 770 Национального электротехнического кодекса (NEC) определяет четыре уровня огнестойкости волоконно-оптических кабелей, расположенных в строгой иерархии. Иерархия однонаправленная: более высокий рейтинг может заменить более низкий, но не наоборот.
OFNP: Непроводящая камера из оптического волокна
OFNP — самый требовательный класс пожарной безопасности в иерархии NEC. Это требуется в приточных помещениях, которые представляют собой помещения, используемые для циркуляции воздуха, обычно открытые пространства над подвесными подвесными потолками или под фальшполами. Поскольку эти помещения служат путями возврата воздуха HVAC, начавшийся здесь пожар может распространить дым по всему зданию за считанные секунды. Кабели OFNP проходят испытания в соответствии с NFPA 262 (UL 910), туннельным испытанием Штайнера, которое измеряет как расстояние распространения пламени, так и плотность дымообразования в среде с принудительной-воздушной средой.
Испытание жестокое. Горизонтальная туннельная печь длиной 25 футов пропускает воздух через кабельную камеру со скоростью 240 футов в минуту, в то время как пламя мощностью 300 000 БТЕ/ч воздействует на кабель в течение 20 минут. Для прохождения кабель должен ограничивать распространение пламени до 5,0 футов или менее и поддерживать оптическое пропускание не менее 95% в потоке дымоотвода. Рейтинг OFNP является причиной того, что в кабелях пленума обычно используются оболочки из фторполимера, такого как FEP (фторированный этиленпропилен), кислородный индекс которого превышает 95%, что означает, что он не может поддерживать горение в нормальном атмосферном кислороде.
OFNR: Непроводящий переходник для оптического волокна
OFNR рассчитан на вертикальные стояки, соединяющие этажи в здании. Его задача — не допустить распространения огня вверх между этажами по кабельной трассе. Стандартом испытаний является UL 1666, который оценивает высоту распространения пламени при вертикальном воспламенении кабеля при моделировании вала. OFNR не соответствует требованиям OFNP к плотности дыма, поэтому его нельзя устанавливать в приточных помещениях. Однако OFNP можно устанавливать в стояках в качестве понижения. Многие спецификации стандартизируют OFNP по всему зданию, чтобы упростить инвентаризацию и обеспечить максимальную пожарную безопасность на всех путях.
OFNG: Оптическое волокно непроводящее общего назначения
OFNG — это базовый рейтинг для помещений, которые не являются ни приточными, ни стояками. Он протестирован по стандарту UL 1581, который оценивает устойчивость к распространению пламени в вертикальном лотке. OFNG подходит для патч-кордов внутри стоек, кабельных лотков в аппаратных и общих внутренних трасс, где пути не соединяют этажи или не проходят через помещения для обработки воздуха-. Большинство стандартных патч-кордов из ПВХ имеют этот рейтинг.
Евроклассы СЛР: Европейская основа
В Европе используется совершенно другая система классификации пожарной безопасности, предусмотренная Регламентом о строительной продукции (CPR, Регламент ЕС 305/2011). В соответствии с гармонизированным стандартом EN 50575 все стационарно установленные силовые, контрольные и коммуникационные кабели должны иметь рейтинг еврокласса CPR с маркировкой CE.
Система CPR более детальна, чем NEC. Каждый рейтинг Еврокласса включает четыре субиндекса: класс распространения пожара (от Aca до Fca), образование дыма (s1a, s1b, s2, s3), горящие капли (d0, d1, d2) и кислотность (a1, a2, a3). Полный рейтинг выглядит такB2ca-s1a,d1,a1, что означает очень ограниченное распространение пламени, очень низкий дым (проницаемость не менее 80%), отсутствие горящих капель и очень низкую кислотность (проводимость ниже 2,5 микросименс/мм, pH выше 4,3).
Система AVCP имеет важное значение, поскольку она определяет уровень проверки со стороны третьих-сторон. Кабели B2ca и Cca подпадают под действие системы 1+, которая требует, чтобы уполномоченный орган проводил аудит завода, проводил первоначальные типовые испытания и выполнял надзор каждые два-года, включая выборочное повторное-тестирование. Dca и Eca подпадают под Систему 3, которая требует только начальных типовых испытаний. FCA самозаявлено-без участия третьих-лиц. Это означает, что рейтинг B2ca — это не просто результат теста; это постоянно проверяемое заявление о качестве производства.
NEC против CPR: нет прямой эквивалентности
OFNP и CPR B2ca часто называют эквивалентными. Это не так. Тесты измеряют разные вещи. OFNP использует туннель Штайнера (NFPA 262), который фокусируется на расстоянии распространения пламени и оптической плотности дыма в горизонтальном туннеле с принудительной подачей-воздуха. B2ca использует стандарт EN 50399, который измеряет скорость тепловыделения, индекс скорости распространения пожара (FIGRA), общее тепловыделение и распространение пламени в аппарате с вертикальной лестницей. Кабель, проверенный на одной системе, обычно требует дополнительных испытаний, чтобы претендовать на другую. Для глобальных проектов используйте двойной-сертифицированный кабель с документацией NEC и CPR.
Подробный обзор материалов: что на самом деле делает каждая куртка
Составы оболочек позволяют найти-различные компромиссы между поведением пламени, солнечным светом, влажностью и механической защитой.
ПВХ: дешевый дефолт со скрытыми издержками
Поливинилхлорид — самый дешевый материал оболочки и наиболее широко используемый для внутренних волоконно-оптических патч-кордов. Он гибкий, легко экструдируется и обеспечивает адекватную механическую защиту в чистых средах с-контролируемым климатом. ПВХ по своей природе является огнестойким-из-за содержания в нем хлора, поэтому он может соответствовать требованиям UL 1581 для категории OFNG.
Проблема в том, что происходит, когда ПВХ горит. Хлор, который делает его -антипиреном, также делает его генератором дыма и токсичных газов. При горении ПВХ выделяется густой черный дым и значительное количество хлористого водорода (HCl), едкого газа, образующего соляную кислоту при контакте с влагой. В закрытых помещениях конденсация HCl может разрушить электронные контакты, разъедать металлические конструкции и вызвать повреждение органов дыхания при концентрациях всего 35 частей на миллион. ПВХ также разлагается под воздействием ультрафиолета, вызывая образование трещин на поверхности в течение нескольких месяцев после установки на открытом воздухе.
ПВХ — правильный выбор для коротких патч-кордов в телекоммуникационных-помещениях с климат-контролем, где не требуется класс пожаробезопасности. Это неправильный выбор для потолочных перекрытий, стояков, открытых площадок или любых закрытых помещений, где распространение дыма является проблемой. Экономия затрат на материалы из ПВХ по сравнению с LSZH, обычно составляющая от 30 до 50 %, мгновенно испаряется, если кабель проложен в месте, требующем более высокой степени пожаробезопасности.
LSZH: безгалогенная-химия и ее компромиссы-
Low Smoke Zero Halogen (LSZH) — это спецификация материала, а не класс огнестойкости. Соединения LSZH не содержат галогенных элементов (хлора, фтора, брома) и разработаны таким образом, чтобы при горении выделялось минимальное количество дыма. В основе химического состава лежат гидратированные минеральные наполнители, в первую очередь тригидрат алюминия (ATH) и гидроксид магния, которые при нагревании подвергаются эндотермическому разложению, выделяя водяной пар, который охлаждает кабель и разбавляет дымовые газы.
LSZH протестирован на соответствие двум стандартам IEC: IEC 60754-2 на кислотность и проводимость дымовых газов (проверка содержания галогенов) и IEC 61034-2 на плотность дыма (светопропускание в кубической камере размером 3 метра). Кабель с требованием LSZH должен демонстрировать нулевое содержание галогенов и коэффициент пропускания дыма, обычно превышающий 60% или 80%, в зависимости от класса.
Компромисс-механический. Высокое содержание минерального наполнителя (часто от 50 до 70% по весу), обеспечивающее огнестойкость LSZH, также делает оболочку более жесткой и менее гибкой, чем ПВХ. Это реальная проблема в стойках с высокой-плотностью, где кабели должны проходить через малые радиусы изгиба. Решение состоит не в отказе от LSZH, а в выборе кабелей, разработанных с учетом гибкости, например, в которых используются оптимизированные полимерные смеси или конструкции меньшего диаметра, которые сохраняют характеристики изгиба, несмотря на более жесткий состав.
Второй компромисс- – это влажность. LSZH обладает более высоким водопоглощением, чем полиэтилен или ПВХ, что делает его непригодным для применения на открытом воздухе или при непосредственном-захоронении без дополнительных мер по блокированию воды-. Стандартные куртки LSZH для использования в помещении не устойчивы к ультрафиолетовому излучению-. Для переходов между зданиями-к-зданиям используйте кабель, рассчитанный на использование внутри и вне помещений с водонепроницаемой-конструкцией.
PE: Рабочая лошадка на открытом воздухе
Полиэтилен — стандартный материал наружной оболочки для воздушных, воздуховодов и оптоволоконных установок прямого-заглубления. Черный полиэтилен содержит технический углерод в концентрации не менее 2%, что обеспечивает превосходную устойчивость к ультрафиолетовому излучению за счет поглощения излучения до того, как оно может разрушить полимерную цепь. Полиэтилен имеет очень низкое водопоглощение, отличную химическую стойкость и диапазон рабочих температур от -40 до +70 градусов Цельсия.
| Свойство | PE (черный, с содержанием углерода-) |
|---|---|
| устойчивость к ультрафиолетовому излучению | Отлично (25+ лет на открытом воздухе) |
| Влагостойкость | Отлично (водопоглощение ниже 0,01%) |
| Диапазон температур | от -40 до +70 градусов Цельсия |
| Растягивающая нагрузка (установка) | От 600 до 2700 Н (зависит от конструкции) |
| Сопротивление раздавливанию | от 1000 до 4000 Н/100 мм |
| Типичный срок службы | от 25 до 50 лет |
| Общие стандарты | МЭК 60794, ТИА-568, Телкордия ГР-20 |
ТПУ: промышленная прочность
Термопластичный полиуретан занимает специализированную нишу: там, где кабель движется, трется или подвергается воздействию масла и химикатов. ТПУ используется в промышленной автоматизации, машинном зрении, военных тактических кабелях, роботизированных буксирных цепях и везде, где куртка должна выдерживать постоянное механическое воздействие, которое разрушает ПВХ или полиэтилен в течение нескольких недель.
Устойчивость к истиранию ТПУ является исключительной. В тесте на истирание Табера (ASTM D3389) ТПУ обычно теряет всего от 15 до 50 мг за 1000 циклов по сравнению с 200–500 мг для стандартного ПВХ. Это означает, что оболочка из ТПУ может иметь более тонкую стенку, обеспечивая при этом такой же или лучший срок службы, уменьшая диаметр и вес кабеля. Для буксирных цепей, где кабель изгибается миллионы циклов, в этом заключается разница между кабелем, который служит годами, и кабелем, который выходит из строя через месяцы.
Полиэстер ТПУ
Обеспечивает более высокую прочность на разрыв, лучшую стойкость к маслам и химикатам, а также превосходные характеристики к истиранию. Предпочтителен для пропитанных маслом-производственных цехов.
Полиэфир ТПУ
Обладает лучшей устойчивостью к гидролизу, гибкостью при низких-температурах до -50 °C и устойчивостью к микробам. Это правильный выбор для воздействия воды или влажной среды.
Что происходит, когда каждый материал горит
Поведение при возгорании — это характеристика, которая больше всего отличает эти материалы, и здесь меньше всего-интуитивных компромиссов. Материал может быть -огнестойким (само-затухающим после удаления источника возгорания), но при этом выделять опасный дым и газы. Эти два свойства независимы.
Сравнение поведения при пожаре: ПВХ выделяет густой едкий дым; LSZH ограничивает выбросы дыма и галогенов; PE может гореть и капать; Производительность ТПУ зависит от его рецептуры.
| Материал | Плотность дыма | Галогенные газы | пламя капает | Коррозионная активность |
|---|---|---|---|---|
| ПВХ | Очень высокий (темный, плотный) | HCl (значительное) | Минимальный | Сильно коррозийный |
| ЛСЖ | Очень низкий (легкий, тонкий) | Нет (без галогенов-) | Минимальный | Не-коррозионный |
| ЧП | Умеренный | Никто | Да (распространяет огонь) | Низкий |
| ТПУ | Умеренный | Зависит от формулировки | Минимальный | От низкого до умеренного |
Разница в плотности дыма не увеличивается. Сгорание ПВХ может снизить пропускание света в трехметровой камере до уровня ниже 20%, что означает, что видимость практически равна нулю. LSZH обычно поддерживает коэффициент пропускания выше 60%, а премиум-классы превышает 80%. При эвакуации из здания в этом заключается разница между поиском выхода и его отсутствием. Разница в галогенах столь же разительна: ПВХ выделяет от 25 до 30% своего веса в виде газообразного HCl, а LSZH не выделяет ничего.
Броня и прямое захоронение: когда куртки недостаточно
Никакой материал оболочки, каким бы прочным он ни был, не защитит от грызунов грызунов или уплотнения засыпки при прямых-захоронениях. Для этих трасс между внутренней жилой кабеля и внешней оболочкой добавляется слой металлической брони. Броня обеспечивает устойчивость к раздавливанию и защиту от грызунов; внешняя оболочка по-прежнему обеспечивает изоляцию от окружающей среды.
| Тип кабеля | Строительство брони | Лучшее для | Стоимость премии |
|---|---|---|---|
| ГИТА53 | Фольга АПЛ + стальная гофрированная лента (двойная броня) | Максимальная защита, прямое захоронение, каменистая местность | +20 до 25 % |
| GYTY53 | Лента стальная гофрированная (одинарная броня) | Прямое захоронение, устойчивость к грызунам | +15 до 20 % |
| GYFTA53 | Стеклопластиковая броня + внешняя стальная лента | Требования к диэлектрике, зоны защиты от-ЭМП | +20 до 25 % |
| Не-бронированный PE | Нет броневого слоя | Монтаж воздуховода (канал обеспечивает защиту) | Базовый уровень |
Решение надеть броню зависит-от маршрута и не является обязательным при прямом захоронении. В сельской местности FTTH, где трасса пересекает сельскохозяйственные угодья или лес, повреждение грызунами небронированного кабеля, закопанного на стандартную глубину, практически-вероятно. Наценка на броню в размере от 15 до 25 % незначительна по сравнению со стоимостью повторного-прокладки траншеи и-протягивания поврежденного кабеля. Глубина заглубления также имеет значение: для городских установок требуется минимум 0,7 метра, а для сельских и сельскохозяйственных дорог — от 0,9 до 1,2 метра. Броня не заменяет надлежащую глубину.
Выбор центра обработки данных: почему LSZH-OFNP становится стандартом по умолчанию
Центры обработки данных сочетают в себе три фактора риска, которые делают выбор куртки исключительно важным: высокая циркуляция воздуха через приточные и защитные системы, дорогое оборудование с металлическими контактами, уязвимыми для кислотной коррозии, и ограниченные пути эвакуации персонала. Неправильный кабель в потолке вентиляционной камеры может распространить огонь и дым по всему помещению за считанные минуты.
| Расположение | Минимальный рейтинг | Рекомендуемая куртка | Почему |
|---|---|---|---|
| Возвратный-воздушный потолок/фальшпол | ОФНП | ЛСЖ-ОФНП | Кодекс + безопасность жизнедеятельности + защита оборудования |
| Серверные шкафы/коридоры | ОФНР или ОФНП | ЛСЖ-ОФНП | Защита от агрессивных газов |
| Вертикальные стояки | ОФНР | OFNP (упростить инвентаризацию) | Нисходящая совместимость |
| Вход/комната для встреч-со мной | ОФНП или ОФНР | ЛСЖ | Дорогое-оборудование, ограниченная вентиляция |
В кластерах искусственного интеллекта и графических процессоров ставки выше. В одном шкафу могут разместиться ускорители стоимостью в миллионы долларов, соединенные магистральными узлами MPO высокой плотности, несущими от 16 до 32 волокон каждый. Незначительный пожар в кабельном лотке, в котором задействованы магистрали с ПВХ-оболочкой, может привести к выделению HCl, которая в течение нескольких часов разъедает золотые контакты на соседних приемопередатчиках QSFP-DD. Оборудование выдерживает пожар, но в последующие дни выходит из строя из-за прогрессирующей контактной коррозии. Все больше операторов гипермасштабных сетей стандартизируют LSZH-OFNP во всем зале обработки данных, чтобы полностью исключить этот риск.
Пять самых распространенных (и дорогостоящих) ошибок
2.8×
Типичный множитель стоимости доработки
за нарушения пленума
0.7 m
Минимальная глубина заглубления
для городского кабеля прямого-прокладки под землей
−50 градусов
Низкий-предел температуры ТПУ
против −10 градусов для ПВХ
- Использование ПВХ в приточных помещениях.ПВХ не предназначен для установки в пленуме. Он не соответствует требованиям NFPA 262 по плотности дыма. Кабель необходимо снять и заменить кабелем с номиналом OFNP-. Это самое распространенное нарушение правил при установке оптоволокна.
- Прокладка внутреннего кабеля снаружи.Оболочки из ПВХ и LSZH не устойчивы к ультрафиолетовому излучению-. Внутренний кабель, подвергшийся воздействию солнечного света, в течение нескольких месяцев потрескается, растрескается и приведет к проникновению влаги. Первоначально кабель может пройти оптические испытания, но выйти из строя после первой зимы.
- Предполагая, что LSZH означает «пленумный»-рейтинг.LSZH — это спецификация материала. Кабель может быть LSZH, но при этом не пройти тест NFPA 262 Steiner Tunnel, необходимый для OFNP. Укажите LSZH-OFNP, если вам нужен как химический состав,-без галогенов, так и соответствие требованиям пленума.
- Игнорирование перехода из помещения в помещение-снаружи.Наружный PE-кабель не имеет -класса пожаробезопасности и не может прокладываться в воздуховодах или стояках внутри помещений. Переход должен происходить в огнестойкой -точке завершения на расстоянии, определенном нормами-от входа в здание.
- Выбор не-бронированного кабеля для прямого захоронения.Сама по себе куртка не может противостоять прогрызанию грызунами или уплотнению засыпки. Броня не является обязательной для прямых-маршрутов захоронения в местах,-опасных для грызунов. Глубина захоронения и броня работают вместе; ни одно не заменяет другое.
Вывод: куртка – это решение
Волокно внутри кабеля удивительно стандартизировано. Независимо от того, указываете ли вы G.652.D или G.657.A2, параметры оптических характеристик определяются рекомендациями ITU-T и проверяются стандартизированными методами тестирования. Разъем аналогично стандартизирован. SC/APC и LC/UPC определены спецификациями IEC и TIA, которые не оставляют места для двусмысленности.
На этом этапе стандартизация заканчивается и начинается инженерное суждение. Четыре материала (ПВХ, LSZH, ПЭ, ТПУ), четыре класса огнестойкости NEC (OFNP, OFNR, OFNG, OFN), семь евроклассов CPR (от Aca до Fca) с тремя субиндексами каждый, а также решение по броне создают комбинаторное пространство, которое не может полностью описать ни одно название каталога. Представленная здесь структура разделяет измерения, определяет-компромиссы и устанавливает точки проверки, которые предотвращают наиболее распространенные сбои в закупках.
Относитесь к этому как к инженерному решению, а не как к умолчанию.
