龍 宇, 侯 劍

(1.基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)股份有限公司, 四川 成都 610066;2.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川 成都 610042)

0 引 言

工程設(shè)計(jì)中,正確合理選用電線電纜的燃燒性能,對(duì)保障建設(shè)質(zhì)量、保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要?，F(xiàn)行電線電纜燃燒性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱分級(jí)標(biāo)準(zhǔn))主要包括GB 31247[1]、GB/T 19666[2]和XF 306[3]。由于各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)編制的目的不同,以及技術(shù)參照體系變化等原因,導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)制定者和使用者在燃燒性能的定義、評(píng)價(jià)要素的選擇、標(biāo)識(shí)方法及其應(yīng)用等方面,產(chǎn)生表述、理解和執(zhí)行上的偏差。本文結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則》GB/T 1.1[4]的起草規(guī)則,對(duì)前述問題予以探討,并分析分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)應(yīng)用。

1 燃燒性能及相關(guān)術(shù)語的定義

1.1 國(guó)標(biāo)中的術(shù)語定義

“燃燒性能”一詞,作為消防通用術(shù)語在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中被定義,首見于GB/T 5907—1986[5],在該版本中,“燃燒性能”被定義為“當(dāng)材料、產(chǎn)品和(或)構(gòu)件燃燒或遇火時(shí),所發(fā)生的一切物理和(或)化學(xué)變化”。該定義隨后在GB/T 5907.1—2014中被修訂為“在規(guī)定條件下,材料或物質(zhì)的對(duì)火反應(yīng)特性和耐火性能”,其中最大的變化是后者在“對(duì)火反應(yīng)特性”的基礎(chǔ)上增加了“耐火性能”。與“燃燒性能”相關(guān)的術(shù)語——“對(duì)火反應(yīng)”和“耐火性能”,在GB/T 5907.1—2014與GB/T 5907—1986中基本保持一致。

“燃燒特性”一詞較早出現(xiàn)在GB/T 4968—1985中,在分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19666中多處使用,但在本文研究范圍內(nèi)未見其術(shù)語定義。為區(qū)別于“燃燒性能”的術(shù)語定義,本文1.3節(jié)將未經(jīng)定義的“燃燒特性”表述為“概念”。

1.2 與ISO標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)

在GB/T 5907.1—2014前言部分,文件起草人說明修訂時(shí)參考了ISO 8421-1:1987和ISO 13943:2008等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上對(duì)于“耐火性能”是不是“燃燒性能”的組成部分,在前述兩項(xiàng)ISO標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)時(shí)及現(xiàn)行版本中也存在差異。

ISO 13943:2017版本為現(xiàn)行版本,且與GB/T 5907.1—2014修訂時(shí)所參考的2008版完全一致,即“燃燒性能”包括“耐火性能”。而更早之前的ISO 13943:2000則與前述ISO 8421-1:1987相關(guān)內(nèi)容接近,“燃燒性能”不包括“耐火性能”。

前述兩項(xiàng)ISO標(biāo)準(zhǔn)分別由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC 21、ISO/TC 92制定,按照工作領(lǐng)域分工,消防設(shè)備相關(guān)術(shù)語由TC 21/SC1制定,火災(zāi)安全相關(guān)術(shù)語由TC 92/WG8制定。從標(biāo)準(zhǔn)化組織分工和上述標(biāo)準(zhǔn)的修訂歷程看,IS0 13943:2017對(duì)“燃燒性能”的定義更符合當(dāng)前消防領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的共識(shí),且國(guó)標(biāo)GB/T 5907.1—2014對(duì)“燃燒性能”的定義能夠與現(xiàn)行ISO標(biāo)準(zhǔn)保持協(xié)調(diào)一致。

1.3 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語引用

按照我國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)體系總體框架,現(xiàn)行消防標(biāo)準(zhǔn)體系劃分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)層次,本文所述分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)屬于消防基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的“型號(hào)代號(hào)與分類標(biāo)準(zhǔn)”門類,原則上其中的術(shù)語和定義是其他消防通用和專用標(biāo)準(zhǔn)的引用依據(jù)?，F(xiàn)行三項(xiàng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中,“燃燒性能”的術(shù)語在GB 31247—2014、GB/T 19666—2019中被采用,具體是:GB 31247在標(biāo)準(zhǔn)名稱和分級(jí)判據(jù)中部分采用了“燃燒性能”的定義(其定義的“燃燒性能”不包括“耐火性能”);GB/T 19666—2019在第6節(jié)定義了“燃燒性能”由阻燃、耐火、無鹵、低煙、低毒等“性能”組成,但是在第1節(jié)和第5節(jié),又將前述“性能”總稱為“燃燒特性”。此外,XF 306.1未采用“燃燒性能”術(shù)語或“燃燒特性”概念,且XF 306.2所定義的“耐火性能”,與GB/T 5907.1定義的“耐火性能”,內(nèi)涵存在較大差異。

綜上,若以當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化工作要求審視前述分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),在標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂過程中,“阻燃性能”“阻燃特性”“燃燒特性”“燃燒性能”等概念或術(shù)語先后被使用,但各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其定義或引用不盡相同,甚至差異較大,在術(shù)語引用和表述上存在協(xié)調(diào)性、一致性的問題,對(duì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的理解和施行產(chǎn)生了一定影響。本文理解認(rèn)為,“性能”“特性”等表述用詞不能混用,在中文釋義里,“特性”是“某一事物所特有的性質(zhì)”,“性能”是“物品具有的功能”。進(jìn)一步地,“對(duì)火反應(yīng)特性”強(qiáng)調(diào)對(duì)象遇火燃燒時(shí)固有性質(zhì)的變化,“耐火性能”強(qiáng)調(diào)對(duì)象在燃燒環(huán)境下機(jī)械和電氣功能的完整性、穩(wěn)定性表現(xiàn)。因此建議GB/T 19666—2019、XF 306按照協(xié)調(diào)性原則引用GB/T 5907.1—2014中“燃燒性能”的術(shù)語和定義,明確“燃燒性能”由“燃燒特性”和“耐火性能”組成,并增加術(shù)語“燃燒特性”,定義為阻燃性、腐蝕性、煙氣毒性等對(duì)火反應(yīng)特性的統(tǒng)稱。至于在學(xué)術(shù)交流等場(chǎng)合,因?yàn)楸硎龅男枰?“燃燒性能”“燃燒特性”等概念與標(biāo)準(zhǔn)有出入時(shí),應(yīng)予以事先說明。本文內(nèi)容中涉及個(gè)人觀點(diǎn)的表述用詞采用“性能”或“特性”,不代表標(biāo)準(zhǔn)本意。限于篇幅,本文后續(xù)對(duì)“燃燒性能”的論述重點(diǎn)放在“對(duì)火反應(yīng)特性”(下文以“燃燒特性”替代),對(duì)“耐火性能”雖有涉及但不展開。

2 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)要素的選擇

2.1 規(guī)范性要素對(duì)比

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中,基于不同的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象、文件使用者和編制目的,規(guī)范性要素的選擇各不相同,規(guī)范性要素對(duì)比如表1所示。

表1 規(guī)范性要素對(duì)比

GB 31247僅適用于阻燃電纜,不適用于耐火電纜,在標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的完整性方面考慮不足。理論上講,該標(biāo)準(zhǔn)可以為耐火電纜提供除耐火性能以外的燃燒特性分級(jí)及判據(jù),但是使用者更愿意在同一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)下同時(shí)響應(yīng)燃燒特性和耐火性能要求。與其相比,GB/T 19666第7.2條規(guī)定,“耐火電線電纜或光纜應(yīng)阻燃,阻燃性能應(yīng)符合6.1相應(yīng)要求”,XF 306.2第6.3.2條～6.3.4條將“煙氣毒性”“煙密度”“耐腐蝕性”3項(xiàng)燃燒特性歸入耐火性能,事實(shí)上都將燃燒特性與耐火性能進(jìn)行了綁定。

2.2 燃燒特性指標(biāo)

在GB/T 5907.1中,“對(duì)火反應(yīng)”定義為“在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,材料或制成品遇火所產(chǎn)生的反應(yīng)”,這些反應(yīng)包括著火、火焰蔓延、熱釋放、產(chǎn)煙、釋放腐蝕性氣體等物理和化學(xué)反應(yīng),各種對(duì)火反應(yīng)特性通過試驗(yàn)量化為特性指標(biāo)被分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)選擇采用。本文中,所有對(duì)火反應(yīng)特性指標(biāo)統(tǒng)稱為燃燒特性指標(biāo)。將分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)之間的引用關(guān)系梳理為邏輯導(dǎo)圖,燃燒特性及其特性指標(biāo)的規(guī)范性引用關(guān)系如圖1所示。

圖1 燃燒特性及其特性指標(biāo)的規(guī)范性引用關(guān)系

圖1中,同時(shí)被3項(xiàng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)引用的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),包括GB/T 17650、GB/T 17651以及GB/T 18380系列。前述試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等同采用的IEC 60332、IEC 61304、IEC 60754,均由IEC/TC 20/WG 18(電纜的燃燒特性工作組)制定,這也是本文建議定義術(shù)語“燃燒特性”的理由之一。

在所有特性指標(biāo)中,“炭化高度”“燃燒滴落物/微?！笔窃u(píng)價(jià)阻燃特性的基本指標(biāo),“最小透光率”和“pH、電導(dǎo)率”是評(píng)價(jià)低煙特性和腐蝕特性的基本指標(biāo),電纜燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣密度對(duì)人員疏散的影響,以及產(chǎn)生的酸腐性氣體對(duì)環(huán)境的影響,始終作為評(píng)價(jià)燃燒特性的基本要素。

此外,阻燃特性的“燃燒滴落物/微?！敝笜?biāo),GB/T 19666采用GB/T 18380.13試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),GB 31247采用GB/T 31248試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),前者為單根電纜燃燒試驗(yàn),后者為成束電纜燃燒試驗(yàn),后者相比前者能更真實(shí)地反映火災(zāi)環(huán)境下燃燒滴落物/微粒對(duì)火焰蔓延的影響。

與XF 306.1和GB/T 19666相比,GB 31247增加采用ISO 1716、EN 50399等對(duì)燃燒特性指標(biāo)量化區(qū)分度更準(zhǔn)確的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并以此為基礎(chǔ)與GB 8624在燃燒性能分級(jí)方法上達(dá)成協(xié)調(diào)。此外,對(duì)腐蝕特性的要求在GB 31247中被簡(jiǎn)化,“鹵酸氣體釋出量”試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17650.1和“鹵素含量”試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60754-3未被采用。

2.3 燃燒特性分級(jí)

燃燒性能分級(jí)顆粒度的大小,取決于燃燒特性指標(biāo)和耐火性能指標(biāo)構(gòu)成與組合是否合理,過于粗糙或細(xì)微的分級(jí)均不利于電纜產(chǎn)品的制造和使用。燃燒特性及其特性指標(biāo)分級(jí)對(duì)比如表2所示。對(duì)比的維度包括燃燒特性及其指標(biāo)設(shè)定,以及分級(jí)方法。

表2 燃燒特性及其特性指標(biāo)分級(jí)對(duì)比

在阻燃特性指標(biāo)的設(shè)定和分級(jí)方法選擇上,GB/T 19666沿用了XF 306.1主要的試驗(yàn)項(xiàng)目和四級(jí)評(píng)價(jià)方法,然而XF 306.1在使用過程中,有不少使用者將試樣類別A、B、C類誤當(dāng)成阻燃級(jí)別,存在A類優(yōu)于B類、B類優(yōu)于C類的認(rèn)識(shí)誤區(qū),事實(shí)上試樣類別是對(duì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別要求,而非對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的區(qū)分,文獻(xiàn)[7]對(duì)此有詳細(xì)分析,本文不再贅述。

GB 31247在參考?xì)W盟標(biāo)準(zhǔn)EN 13501-1[6]基礎(chǔ)上制定而成。在文獻(xiàn)[7]中,通過試驗(yàn)證實(shí),相比XF 306.1阻燃特性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),GB 31247采用的燃燒特性指標(biāo)和分級(jí)方法,更具科學(xué)合理的評(píng)價(jià)能力,從而被XF 306.1修訂方案所借鑒。修訂方案擬“將分級(jí)方式從以煙密度、煙氣毒性、耐腐蝕性等性能指標(biāo)作為等級(jí)劃分依據(jù)”轉(zhuǎn)為“以電纜燃燒性能的定量指標(biāo)”進(jìn)行分級(jí),擬采用的A、B1、B2、C 4個(gè)阻燃性能等級(jí)方案與GB 31247的燃燒性能等級(jí)劃分方式極為接近。GB 31247燃燒性能分級(jí)的附加信息標(biāo)識(shí)方法源于歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 13501(歐盟標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為燃燒中產(chǎn)生的煙氣是影響人員安全疏散脫離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的主要因素),其分級(jí)方法的優(yōu)點(diǎn)在于以次級(jí)附加特性的組合方式,對(duì)同級(jí)特性平行組合的結(jié)果進(jìn)行了簡(jiǎn)化。雖然文獻(xiàn)[7]未提及XF 306.1修訂方案是否會(huì)采用GB 31247的附加信息要求,相信如有后續(xù)修訂會(huì)參考采用。

3 分級(jí)標(biāo)識(shí)及其應(yīng)用

如上所述,GB 31247在電纜燃燒性能分級(jí)評(píng)價(jià)中具有一定先進(jìn)性,但在GB 51348[8]發(fā)布實(shí)施之前,在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中未能得到重視和推廣。究其原因,正如GB 31247引言所述,“長(zhǎng)期以來,我國(guó)工程建設(shè)防火規(guī)范中對(duì)一些必要場(chǎng)所采用阻燃電纜的規(guī)定很籠統(tǒng)”,事實(shí)上現(xiàn)有防火規(guī)范對(duì)電纜分級(jí)使用場(chǎng)所的規(guī)定依然不夠具體?！笆褂脠?chǎng)所分級(jí)”是為了滿足工程建設(shè)防火安全需要,根據(jù)建筑場(chǎng)所的使用功能、火災(zāi)危險(xiǎn)性以及人員疏散和撲救難度等,采用燃燒性能等級(jí)適合的電線電纜產(chǎn)品的措施,這也正是GB 31247編制的重要目的之一。一般情況下,使用場(chǎng)所分級(jí)由工程建設(shè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定,但也有消防基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)直接規(guī)定使用場(chǎng)所分級(jí)的例外,例如GB/T 19666表2附注規(guī)定,無鹵低煙低毒阻燃或耐火電纜可“根據(jù)電線電纜或光纜使用場(chǎng)合選擇使用,可包括空間較小或環(huán)境相對(duì)密閉的人員密集場(chǎng)所等”,但何為“空間較小或環(huán)境相對(duì)密閉”未做具體量化。

由于GB 31247不提供耐火性能等級(jí)標(biāo)識(shí),解決耐火電纜的標(biāo)識(shí)問題,有利于促進(jìn)該標(biāo)準(zhǔn)在工程設(shè)計(jì)中得到更充分應(yīng)用。XF 306.2將部分燃燒特性與耐火性能綁定,其給出的耐火級(jí)別Ⅰ～Ⅳ級(jí)標(biāo)識(shí),實(shí)際上對(duì)應(yīng)阻燃級(jí)別Ⅰ～Ⅳ級(jí)。GB/T 19666要求耐火電纜應(yīng)阻燃,該標(biāo)準(zhǔn)提供的燃燒特性代號(hào)和組合,兼具阻燃特性和耐火性能代號(hào),故而可將GB 31247燃燒性能代號(hào)與GB/T 19666耐火特性代號(hào)N、NJ、NS組合使用,例如NJ-B1(d0,t1,a1)-YJY-0.6/1 kV-4×50+1×25 GB/T 19666/GB 31247。需要注意的是,該組合標(biāo)識(shí)方式已經(jīng)將“煙氣毒性”“腐蝕性”等指標(biāo)包含在燃燒性能指標(biāo)之內(nèi),不宜再多余添加無鹵W、低煙D、低毒U代號(hào),否則產(chǎn)品還需按GB/T 19666進(jìn)行燃燒特性試驗(yàn)認(rèn)證(關(guān)于CQC 17-463416—2020附件3將GB 31247與GB/T 19666燃燒特性代號(hào)予以整合的產(chǎn)品表示方法,不在本文討論范圍)。

4 工程設(shè)計(jì)常見問題

4.1 A級(jí)不燃電纜選用

GB 51348第13.9.1條2款規(guī)定,避難層明敷的電纜應(yīng)選擇A級(jí)不燃電纜(該規(guī)定同樣適用于非消防和消防配電線路)。按照GB 31247第4.2條規(guī)定,A級(jí)不燃電纜應(yīng)符合GB/T 14402試驗(yàn)方法,對(duì)于總熱值PCS的測(cè)量,“整體制品及其任何一種組件(金屬材料除外)應(yīng)分別進(jìn)行試驗(yàn),測(cè)得的整體制品的總熱值以及各組件的總熱值均滿足分級(jí)判據(jù)時(shí),方可判定為A級(jí)”。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果,目前只有符合GB/T 13033.1—2007標(biāo)準(zhǔn)的BTTZ(BTTQ)系列銅芯銅護(hù)套氧化鎂礦物絕緣電纜,以及符合GB/T 34926—2017標(biāo)準(zhǔn)的RTTZ(或YTTW)柔性軋紋銅護(hù)套礦物絕緣電纜,滿足A級(jí)不燃電纜要求。其他如BTTVZ(BTTVQ)、BTLY、BBTRZ等采用塑料護(hù)套的電纜,只能達(dá)到B1級(jí)燃燒性能要求。

4.2 無鹵電纜使用場(chǎng)所

JGJ 16—2008第7.4.1條規(guī)定,“對(duì)一類高層建筑以及重要的公共場(chǎng)所等防火要求高的建筑物,應(yīng)采用阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無鹵電力電纜、電線”。JGJ 16修訂為GB 51348以后,電線電纜無鹵要求被刪除,民用建筑內(nèi)電線電纜是否還需要按無鹵特性分級(jí)使用?首先,GB/T 19666定義的無鹵特性,其“鹵素含量”是選擇性試驗(yàn)項(xiàng)目,GB 31247無此項(xiàng)目。其次,無鹵特性是為了減少電纜的護(hù)套和其他材料燃燒時(shí)釋放出的酸性氣體,對(duì)未被卷入火災(zāi)的電氣和電子設(shè)備造成廣泛的損害[9]。所以無鹵特性針對(duì)電氣和電子設(shè)備使用場(chǎng)所,與低毒特性針對(duì)人員活動(dòng)場(chǎng)所的作用完全不同。因此,GB 51348第13.9節(jié)規(guī)定,用于民用建筑人員密集場(chǎng)所的電纜應(yīng)按照“燃燒滴落物/微粒”“煙氣毒性”分級(jí)使用,但并不要求按“腐蝕性”分級(jí)使用,本文理解該條款僅限于一般使用功能的民用建筑,對(duì)于設(shè)有重要或貴重電氣電子設(shè)備、精密儀器的特殊場(chǎng)所,如涉及GB 50016—2014第8.3.9條相關(guān)場(chǎng)所,應(yīng)(宜)選用腐蝕性等級(jí)a1或a2級(jí)的電纜,希望該點(diǎn)引起其他項(xiàng)目類規(guī)范編制修訂注意。

5 結(jié) 語

燃燒性能的定義在不同時(shí)期的變化,以及燃燒特性的定義不明確,是導(dǎo)致各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在理解和使用上產(chǎn)生偏差的主要原因。建議GB/T 5907.1增加術(shù)語“燃燒特性”,各分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格引用GB/T 5907.1“燃燒性能”“燃燒特性”及其相關(guān)定義。

GB 31247規(guī)定的燃燒特性指標(biāo)和分級(jí)方法具有更科學(xué)的分級(jí)評(píng)價(jià)能力,但耐火性能指標(biāo)和標(biāo)識(shí)的缺失,對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)在工程建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用產(chǎn)生障礙。建議將標(biāo)準(zhǔn)名稱修訂為《電纜及光纜燃燒特性分級(jí)》,或補(bǔ)充完善耐火性能分級(jí)判據(jù)和標(biāo)識(shí),以推進(jìn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及使用場(chǎng)所分級(jí)規(guī)定在工程設(shè)計(jì)中更有效的應(yīng)用。

在相關(guān)組織共同努力下,我國(guó)的電纜燃燒性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從無到有、體系逐步完善的過程,為推廣使用阻燃耐火電纜、提升建筑防火安全起到關(guān)鍵作用。2015年,國(guó)務(wù)院出臺(tái)《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》,指出現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)化管理體制存在的“標(biāo)準(zhǔn)交叉重復(fù)矛盾,不利于統(tǒng)一市場(chǎng)體系的建立”“標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)推進(jìn)機(jī)制不完善,制約了標(biāo)準(zhǔn)化管理效能提升”等問題,制定了配套改革措施。本文作為標(biāo)準(zhǔn)化文件使用者在工程設(shè)計(jì)應(yīng)用中收集的意見,供標(biāo)準(zhǔn)化工作和工程設(shè)計(jì)同行參考。