综合布线系统的桥架与管线设计
 

      综合布线系统的核心是各种各样的缆线,其中包括非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、室内光缆和室外光缆等等。
      综合布线缆线与其它电缆、光缆一样,本身是软的,如果把它们自然放在地上,它们必会自然弯曲,因此综合布线缆线在铺设时,通常都是放在桥架中、穿在管子里的。
一  建筑缆线的敷设方式
在权威的《建筑电气设计规范》中,建筑缆线(包括弱电缆线和强电缆线)的敷设方式基本上有几种:
 ◆ 放在桥架中;
 ◆ 穿在管道里;
 ◆ 使用卡固定在墙面上。
      其中前两种普遍用于综合布线工程,而第三种这因为它容易破坏室内的美观,因此只有在旧楼改造时才会使用。
二  金属桥架的特点及作用
      由于综合布线系统中的水平双绞线数量非常庞大,甚至多于电源线,因此桥架就成为综合布线工程中首选的运载工具。
      桥架是一种扁平构造、有一定厚度、有一定强度的架子,可以装载各种各样的电缆和光缆,由于它是采用吊架将其固定在吊顶上、用支架固定在墙壁上的,因此它象吊桥、象栈道。
      桥架的种类不少,对于综合布线而言,主要使用梯型桥架和全封闭桥架:
 ◆ 梯型桥架
      梯型桥架的造型象一把横放的梯子,固定在吊顶下。电线和光缆平行放在桥架上,然后将按指定的位置固定在桥架的某一边。
      梯型桥架在放线施工时需要注意美观,因为所有的线都暴露在人们的视野中,铺设整齐才能保证美观。
在电信机房中,由于电线绑扎不会影响传输性能,因此大量使用梯型桥架。
 ◆ 全封闭桥架
      全封闭桥架的造型象一个方型的水槽,下面用铁板(或铝板)冲压成为凹字型,上面有带锁的盖子。
      工厂里制造的桥架通常长2米,两端有螺丝孔,可以连接成任意长度。也可以通过弯头转弯。
      是综合布线工程中使用最多的桥架。由于6类非屏蔽双绞线在铺设时以不平行为佳,而不平行时美观上又带来影响,故使用全封闭桥架可以很好的解决这一对矛盾。
       全封闭桥架除了可以作为缆线的载体外,在建筑中它还有以下作用:
  ◆ 防火
      全封闭桥架在防火功能上分有两类:防火桥架和普通桥架。
      防火桥架外涂防火漆,内衬防火材料,因此它相当于是双层桥架,线缆放在防火材料内,基本上不会受到火焰的影响。
      普通桥架是使用冷轧钢板制成的桥架,在安装时通常会在外表面喷涂防火漆。由于金属板可以防止火焰直接接触缆线,因此普通桥架在铺设阻燃等级为CM级的双绞线时,其阻燃能力达到并超过了高阻燃的CMP级缆线,因此全封闭桥架对于综合布线系统而言,具有防火能力。
◆  防雷及电磁屏蔽
      全封闭桥架在施工时必须进行接地连接,保证其全程接地性能良好。在建筑中,这是建筑物防雷和防电磁干扰的重要组成部分,它可以大大减少雷击对双绞线的电磁冲击,也可以利用金属屏蔽原理大大削弱外界电磁场对双绞线的电磁干扰。
 ◆ 防鼠
      在许多建筑物中,配备有餐厅、食堂等功能,许多员工也有自带食物的习惯,这些就给建筑物中滋生老鼠创造了环境。在过去的施工中,曾经看到过才铺设了十天到上进行就已经被老鼠咬断的例子。
      目前最理想到防鼠方法时金属防鼠和玻璃纤维防鼠,前者是利用老鼠在金属板上磨牙时几乎磨不穿金属板的原理,后者是老鼠对玻璃纤维不感兴趣,吃了玻璃纤维可能会伤害它自身的健康。
 ◆ 防水
      全封闭金属桥架上面有盖子,如果上方有水下淋,基本上不会侵入技术桥架内(当然,在桥架每2米一个的接缝处,水还是可能侵入)。当桥架放在地面上(架空地板下)时,如果遇到积水,只要积水不在桥架的接缝处,水是很难进入桥架的。因此,全封闭桥架具有一定的防水能力。
      通过上述的分析可知,全封闭桥架是综合布线系统最佳的承载和保护材料,它的保护作用不是单一的,而是组合的,即使用一种保护方式,就可以得到多种保护效果。
      全封闭桥架大多用吊架固定在上层楼板的下方,在学校等场所也有使用托架固定在墙壁上的。在机房里的架空地板下、楼板的找平层内也常安装有各种桥架。
三  桥架中双绞线的容量
      由于桥架多安装在走廊吊顶上,往往出于隐蔽空间的总体平衡考虑,给综合布线系统用的桥架空间往往只能达到建筑标准中规定的尺寸。
       在工程实践中发现,桥架的尺寸是否宽松会给水平双绞线的敷设带来极大的影响。
      由于综合布线系统所用桥架大多为金属全封闭桥架,根据《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》(GB/T 50312-2000)的规定,在线槽中敷设时,线槽的截面利用率(以下简称“截面利用率”)不应超过50%。这一数值若直接作为桥架/线槽的设计依据,在实际穿线时容易出现穿线困难的现象。其原因如下:
 该截面利用率引自《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T 16-92)中对控制电缆和通信电缆的条款,而该条款要求线缆在桥架中排列整齐(参见《电气安装工程手册》),这与综合布线中水平双绞线的排列方式不同;
 为了保证水平双绞线的高频传输性能,桥架内的水平双绞线通常不进行绑扎,而是顺其自然的将双绞线放在桥架中,造成双绞线之间的间隙。
1  传输性能决定了空间需求
      在建筑标准中,通常规定桥架的内截面面积不小于线缆截面积之和的一倍,事实上这个数据对于电源电缆是适合的,而对综合布线系统的线缆往往显得小了一些。
      水平双绞线属于高频传输线缆,按照《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T 50312-2000的要求,桥架中的水平双绞线可以不进行绑扎,其原因如下:
 水平双绞线的绞距都是经过反复计算和试验而得出的,如果绑扎过紧过多,会使绞距变形,组成传输参数变化,引起传输性能劣化;
 水平双绞线中共分4个线对(分别用篮、橙、绿、棕四色标识),每个线对之间的绞距各不相同,以此达到抵御线对间电磁干扰(近端串扰和远端串扰)的目的。但同型号的水平双绞线中的4个线对只可能采用4个不同的绞距,即每个线对使用1个绞距。这样,在同一工程中所敷设的多根水平双绞线中同色线对的绞距完全相同,也就是说这些线对之间的串扰(线间串扰)无法抑制,如果双绞线完全平行,则线间串扰将会增大。这一点,在2002年颁布的计算机以太网标准(IEEE 802.3-2002)中也有叙述。
      在综合布线系统工程中,由于水平双绞线平行时会引入线间干扰(即一根双绞线中同色线对发出的电磁波干扰相邻双绞线中同色线对,由于同色线对的绞距完全相同,因此这种干扰很难抵消),故综合布线系统不希望水平双绞线在桥架中出现完全平行的现象,因此双绞线在水平桥架中通常采用散放的敷设方式。
2  综合布线系统工程实际敷设情况概述
      在综合布线系统穿线时,为了最大限度的节省线缆和工作时间,通常水平双绞线是从工作区向配线间敷设,且每次穿线的数量多为24根以内。这样在桥架内,水平双绞线会十分混乱,甚至出现线缆层层叠叠绞在一起的现象,造成双绞线之间形成杂乱无章的空洞。这时,若用力压线缆,可以空出部分桥架的空间,可以想象线缆在桥架中的松散会造成截面利用率的明显下降(特别是在桥架的转弯处)。
      如果在同一个水平桥架中敷设数百根双绞线,其桥架内的双绞线根本不可能移动,也很难从中抽出任何一根双绞线:这些线缆完全是扭绞在一起,成为难舍难分的一个松散联合体。
      应该说明的是,桥架内的线缆敷设有两种方式:一是将线缆沿桥架拉到位后,用手托入桥架;二是直接在桥架内拉双绞线。可见,前者可以使桥架内的双绞线整齐些,但施工难度很高;后者施工难度低,但加剧了桥架内线缆的不整齐程度,即填充率会明显低于前者。由于双绞线抗拉强度远高于国产电话线,因此采用后一种施工方法的施工人员明显居多。
3  桥架内水平双绞线的截面利用率的计算
      在计算前,先假定水平双绞线的排列呈方型结构。虽然蜂窝状结构的敷设密度更高,但由于水平双绞线在施工时不允许平行排列,因此双绞线不可能正好嵌入其它双绞线的缝隙之中,即不可能形成蜂窝状结构。即使采用方型结构,仍然是为了计算方便而选取的最高密度结构。
      水平双绞线的线缆外层通常为圆型,如果要将线缆排列呈方型,则线缆之间必然有部分空间。从计算可得:在线缆呈方型排列时,最高的截面利用率为:
 
其中:d为线缆外径。
若取预留系数为10~25%,则桥架中双绞线的最大总截面积为63%~71%,由此可见50%的截面利用率已基本接近线缆完全平行时的情况(允许线缆散乱造成的浪费空间为20%)。
 4  桥架敷设线缆试验
      然而,为了保证高频传输性能,水平双绞线已不可能采用完全平行的敷设方式,即不可能出现方型布局结构,即实际的填充率必然大大低于63%~71%。那么是否会低于50%?者一点已经不可能用理论算出,为此笔者使用双绞线进行了一次测试试验:
      试验方法:取若干根双绞线成束散放在桥架中,以双绞线的散放平面略高于桥架上平面,但可以轻松盖上桥架盖子为该桥架中可以容纳的双绞线基准数量。
      试验过程:
 桥架尺寸:110×120mm;
 双绞线外径:6mm;
 填充率为33%时的手感:有剩余空间;
 填充率为40%时的手感:有少量剩余空间,要盖上桥架盖子没有问题;
 填充率为50%时的手感:要盖上桥架的盖子得用力压线;
      试验时手感的体会:线缆达到40%时,难以在桥架中拨动线缆;达到50%时,要想盖上2米长的盖子得几个人同时用力压线,这时要想做到线缆不变形可能有困难。
四  桥架施工时的注意事项
      在综合布线工程中,桥架穿线是消耗人力最大、与其它工种交叉面最多的一环。在工程中,《建筑电气设计规范》(JGJ 16-92)、《建筑与建筑群综合布线系统验收规范》(GB/T 50312-2004)、《钢制电缆桥架工程设计规范》(CECS 31-91)等标准中都给出了桥架设计和施工的具体要求和施工方法,在此由于篇幅的缘故,仅提及以下几点:
 综合布线系统在惯例上使用全封闭桥架,以达到防火、防雷、防电磁干扰、防水、防鼠的综合目的。
 综合布线桥架内的双绞线数量应小于以下公式:双绞线的总截面积小于或等于桥架内截面积的40%,以便让双绞线能够散放在桥架内。
 桥架外侧应喷涂防火漆,以提高防火能力。
 在工程中,如果没有空间的限制,桥架的截面利用率最好控制在33%以下,以免今后增添缆线时没有空间,同时33%这个数字在计算时十分方便。
 在桥架的弯角处,内弯侧不应出现直角弯,而应采用斜角弯或圆弧弯,其理由如下:
 弯角处的双绞线因转弯的缘故,占用空间大,需要更大的桥架空间;
 双绞线的最小弯曲半径为缆径的4~10倍(各种双绞线的弯曲半径各有不同),如果采用直角弯,那么由于双绞线拉线原因,部分双绞线的弯曲半径会小于最小弯曲半径,造成传输性能受损;
 当桥架产业直角弯时,金属直角对于正在拉线的成把双绞线而言,有时会起到机械损坏的作用,造成双绞线外表面被破坏。
 每段金属桥架应采用金属导线连接,用两侧的螺栓固定。在固定时,应确保导线与桥架之间的电气接触良好。在通常情况下,不建议采用桥架的连接板作为电气连接件。走廊内的金属桥架通常在配电间接地。

 

 更新时间:2010-11-27 16:20:39 

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