Кабельные каналы различных видов и их емкость
Общие положения и классификация
Кабельные каналы в различных формах их конструктивного исполнения применяются в тех случаях, когда:
• возникает необходимость обеспечения защиты отдельного кабеля или их совокупности от механических и прочих воздействий окружающей среды;
• требуется добиться высоких эстетических параметров помещений различного назначения и в первую очередь помещений для размещения персонала;
• согласно действующим нормам и правилам должна быть обеспечена защита кабелей от прямого доступа к ним неуполномоченного персонала и посторонних лиц.
Основные требования, предъявляемые к любому кабельному каналу вне зависимости от разновидности его реализации, заключаются в следующем:
• кабельный канал должен быть прочным и долговечным, а также экономичным по капитальным и эксплуатационным расходам;
• кабельные каналы, используемые для построения трасс подсистемы внешних магистралей, должны быть водонепроницаемыми;
• конструкция кабельных каналов должна обеспечивать в них усилия протяжки, которые соответствуют требуемому значению этого параметра для кабелей, прокладываемых по этим каналам (например, для горизонтальных кабелей максимальное усилие прокладки не должно превышать 110 Н);
• строительные решения, применяемые при создании кабельных каналов, должны обеспечивать удобство производства различных кабельных работ;
|
|
Кабельные каналы различных видав и их емкость 11
• кабельные каналы должны изготавливаться из недефицитных материалов
и не оказывать вредного влияния на кабели и окружающую среду.
Вне зависимости от разновидностей конкретного конструктивного исполнения кабельных трасс «канального типа» всю их совокупность в общем случае можно классифицировать на:
• каналы на основе труб, имеющих круглое или прямоугольное поперечное сечение и рассчитанных на прокладку кабелей с использованием технологии заготовки каналов. Данный вид каналов делится, в свою очередь, на две основные разновидности: с горизонтальной и вертикальной установкой;
• каналы с прямоугольным поперечным сечением и съемными крышками, которые устанавливаются главным образом горизонтально с небольшим количеством вертикальных участков, в основном в местах перехода на разные уровни;
• каналы с прямоугольным поперечным сечением без крышки;
• каналы для прокладки кабельных жгутов.
Емкость каналов различных типов
В процессе проектирования кабельных трасс особое значение приобретает оценка емкости их каналов, которая естественным образом определяется как конструктивными особенностями каналов, так и типом и количеством прокладываемых кабелей.
|
|
Идеальные каналы
Максимальное теоретическое количество кабелей одного типа, которое может быть уложено в конкретном кабельном канале, достигается в случае так называемой гексагональной укладки. Свое название этот вид укладки получил из-за того, что любой кабель из внутреннего слоя соприкасается с шестью другими (рис. 3.6). На практике этого невозможно достичь по нескольким причинам. Во-первых, кабель, уложенный в канал тем или иным способом, не является идеальным прямым стержнем. Во-вторых, наличие стяжек, отводов и неизбежных в реальных каналах отклонений в определенных пределах снижает плотность упаковки пучка кабельных изделий. Вся совокупность указанных факторов носит статистический характер, и в процессе выполнения практических расчетов ее удобно учитывать с помощью интегрального параметра, которым является коэффициент kt использования площади канала конкретного вида. По определению коэффициент использования равен отношению суммарной площади 5, поперечного сечения отдельных кабелей, которые находятся в канале, к общей площади SKm поперечного сечения канала конкретного типа, то есть k{ = Х5; / SmH. Существенно реже коэффициент использования определяется как &, = 2Ц2 / SKm, где dj - диаметр j-го кабеля, то есть отличается от предыдущего случая на величину постоянного множителя. Применение вместо ndj2 величины df, называемой используемым
|
|
78 Архитектурная фаза проектирования
сечением, может быть обосновано некоторым упрощением процедуры выполнения расчетов [38]. Сначала рассмотрим два идеализированных случая, каждый их которых соответствует определенной разновидности кабелей, применяемых при построении СКС.
Рис. 3.6. К определению коэффициента использования площади кабельного канала при гексагональной укладке |
В первом случае рассмотрим круглые в сечении кабели. Известно, что наиболее экономично площадь поперечного сечения кабельного канала используется при так называемой гексагональной укладке, то есть когда каждый кабель, который в данном случае представляется идеально ровным прямолинейным стержнем диаметром D, касается шести других. Общую площадь, занимаемую в канале таким кабелем, определим как площадь поперечного сечения стержня плюс суммарную площадь относящихся к нему частей криволинейных треугольников (отмечены заливкой на рис. 3.6). Кабель в соответствии со сделанными предположениями имеет площадь 5( = я£)2/4. Площадь А одного криволинейного треугольника DEF делится на три части, каждая из которых условно относится к одной из образующих его окружностей. Всего таких треугольников, соответствующих любому кабелю в рассматриваемом случае, будет шесть. Таким образом, коэффициент использования гексагональной структуры составит:
|
|
k=-
1 +
1
12Д ' яО2
(3.1)
Вычисление Д является элементарной геометрической задачей и находится как разность между площадью равностороннего треугольника ABC со стороной D и утроенной площадью 60-градусного сектора окружности диаметром D:
D2sinn/3 0nD2 1 п2/7з я,
----------------- 3 - x-=D(--------------- ).
2 4 6 4 8
Подстановка величины формулы 3.2 в формулу 3.1 дает
(3.2)
я 273
= 0,907
(3.3)
На практике ограниченное применение находят также кабели с так называемой четверочной скруткой. Для определения коэффициента использования для этих конструкций воспользуемся моделью, изображенной на эскизе рис. 3.7, согласно которой поперечное сечение такого кабеля представляется в виде двух полуокружностей
Кабельные каналы различных видов и их емкость 79
с находящимся между ними прямоугольником высотой D и длиной kD, где k = L /D, L - ширина кабеля в поперечном сечении. Из данных, приведенных в табл. 3.9, следует, что среднее значение k составляет 1,54. Аналогично круглым кабелям для кабелей с четверочной скруткой также может быть составлена близкая к гексагональной структура. Геометрические расчеты показывают, что коэффициент использования в этом случае будет равен
k.=^- = 0,942 1 2V3 + 4&
то есть на 2,5% превышает аналогичный параметр для классической гексагональной структуры.
Таблица 3.9. Геометрические параметры поперечного сечения функционально аналогичных горизонтальных кабелей с парной и четверочной скруткой, выпускаемых некоторыми европейскими производителями
Компания | Диаметр круглого кабеля, мм | Кабель с четверочной скруткой | Розница в площади, % | |
Габаритные размеры, мм | Отношение ширины к диаметру | |||
Nexans | 7 | 5,4x8 | 1,48 | 12 |
INFRA+ | 5,9 | 4,75x6,65 | 1,4 | 9 |
NKT cables | 7,8 | 5,6x9 | 1,61 | 9,4 |
VOKA | 8,7 | 6x10 | 1,66 | 13 |
1ГП KD ^--------------------------------- ^ |
Рис. 3.7. К определению коэффициента использования площади кабельного канала кабелями с четверочной скруткой |
Данные табл. 3.9 показывают, что кабели с четверочной скруткой за счет большей плотности структуры своего сердечника имеют также заметно меньшую общую площадь поперечного сечения. Таким образом, результирующая теоретическая эффективность использования площади поперечного сечения канала кабелями с четверочной скруткой оказывается примерно на 14,1% выше по сравнению с традиционными кабелями с парной скруткой. Практическое применение данного свойства рекомендуется некоторыми авторами [39] при недостаточной емкости декоративных кабельных каналов. Тем не менее использовать преимущество большей плотности конструкции кабелей с четверочной скруткой в реальных проектах в полной мере достаточно проблематично, в первую очередь, по причине осенесимметричной формы этой разновидности кабельной продукции. Кроме того, из-за сложностей установки ро-зеточных модулей разъемов производство кабелей с четверочной скруткой поддерживается достаточно ограниченным кругом, главным образом европейскими производителями СКС и кабельных заводов. Поэтому с учетом характерного для
80 Архитектурная фаза проектирования
отечественного рынка заметного тяготения к американским решениям и принципам построения кабельных систем конструкции с четверочной скруткой не являются в Российской Федерации продукцией складского хранения, могут быть поставлены только под заказ и в дальнейшем из рассмотрения исключаются.
Реальные каналы
Общий список-классификация кабельных каналов, используемых в практике построения СКС, был приведен в разделе 3.5.1. Рассмотрим более подробно отдельные разновидности этих каналов с точки зрения обеспечиваемой ими потенциальной емкости.
Каналы на основе труб с различным, в подавляющем большинстве случаев круглым поперечным сечением встречаются на практике в форме кабельной канализации, трубной разводки в полу, в виде стояков из трубчатых элементов и закладных труб различного назначения в месте ввода в рабочее помещение. Конкретные варианты и особенности их конструктивного исполнения рассматриваются далее в разделах 3.6.2-3.6.6, а также в разделе 3.7.
При определении размеров труб и их количества следует различать случаи вертикальных и горизонтальных каналов. Для каналов с горизонтальной ориентацией можно руководствоваться следующим основным правилом: кабели различных видов для обеспечения возможности индивидуальной прокладки могут в общем случае заполнять не более чем 25% от площади поперечного сечения трубы «в свету». Для быстрой оценки необходимого для работы размера трубы в зависимости от внешнего диаметра кабеля и их количества можно руководствоваться также информацией, приведенной в табл. 3.23.
Особенностью использования каналов с вертикальной ориентацией является то, что кабельные изделия в подавляющем большинстве случаев прокладываются сверху вниз и в процессе выполнения этой операции дополнительно распрямляются под действием собственного веса. Это свойство облегчает прокладку через канал дополнительных кабелей. Кроме того, степень заполнения канала (коэффициент использования площади) при небольшом количестве кабелей, как свидетельствуют данные табл. 3.23, в достаточно широких пределах зависит от их числа. Так, скажем, в наиболее неблагоприятном с точки зрения заполнения канала случае двумя кабелями коэффициент использования составляет всего 31%. Для наиболее часто встречающегося на практике случая использования вертикального трубчатого канала для прокладки трех или более кабелей коэффициент использования принимается равным 40%.
Так называемые субканалы представляют собой трубы, укладываемые внутри другого, главным образом горизонтального, элемента канального типа. Они ориентированы в первую очередь для прокладки в них одного кабеля. Этот вид кабельных каналов используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить дополнительную механическую и/или климатическую защиту кабельной продукции от различных влияющих факторов окружающей среды. Достаточно часто их применение позволяет существенно ускорить процесс прокладки или замены линейных
Кабельные каналы различных видов и их емкость 81
кабелей. Коэффициент использования площади поперечного сечения субканалов трубчатого типа не должен превышать 0,5 [40], то есть внутренний диаметр трубки субканала должен превышать внешний диаметр прокладываемого в него кабеля минимум в 1,5 раза.
Каналы со съемными или откидными крышками в основной своей массе имеют прямоугольное поперечное сечение и применительно к СКС реализуются в виде декоративных настенных коробов (англ. - perimeter raceway). Несколько реже на практике встречается исполнение этих элементов в форме закрытых лотков, устанавливаемых за подвесным потолком. Упомянутые далее в разделе 3.8.2 так называемые открытые подпольные каналы в нашей стране практически не используются. Наличие у данных каналов крышки позволяет обеспечить достаточно эффективную защиту проложенных в них кабелей от механических повреждений.
При определении габаритных размеров каналов рассматриваемой разновидности можно руководствоваться следующим правилом: коэффициент использования площади кабелями связи в канале со съемной или откидной крышкой при условии максимального его заполнения составляет примерно 0,5. Из отечественных директивных документов можно сослаться на практически эквивалентную норму ПУЭ, пункт 2.1.61, которая сформулирована следующим образом: сумма сечений проводов и кабелей, рассчитанных по их наружным диаметрам, не должна превышать для коробов с откидными крышками величины 40%.
Каналы без штатных крышек по определению (ПУЭ, пункт 2.1.11) являются открытой конструкцией. Они выполняются главным образом в форме лотков различной конструкции (сплошных, лестничных, сетчатых, перфорированных) и должны изготавливаться из несгораемых материалов. В отличие от коробов лотки не обеспечивают защиту проложенных в них кабелей от механических повреждений в результате внешних воздействий.
Из-за плохих эстетических показателей каналы этой разновидности применяются в основном за фальшпотолком, а также в технических помещениях и коридорах с ограниченным доступом посторонних лиц. Кабели в лотках удерживаются на своих штатных местах зачастую только под действием собственного веса (особенно верхние в слоях). Поэтому каналы данной разновидности имеют наименьший коэффициент использования площади поперечного сечения среди известных конструкций равный 0,1. Для увеличения эффективности использования площади применяется крепление стяжками кабелей друг к другу (жгутование) и/ или непосредственно к лотку, а также переход на конструкцию со съемными или откидными крышками.
Прокладка кабелей в виде жгутов характерна в первую очередь для шкафов, настенных рам и других аналогичных конструктивов, монтируемых в технических помещениях и предназначенных для установки коммутационного и активного сетевого оборудования. Экспериментальные данные, полученные автором и приведенные на рис. 3.8, свидетельствуют о том, что из-за высокой плотности укладки кабелей в жгуте, обеспечиваемой стяжками и фиксирующими лентами,
82 Архитектурная фаза проектирования
коэффициент использования площади образуемой за счет этого структуры с точностью до ошибки измерений не зависит от диаметра кабеля и составляет в среднем 68 %.
Рис. 3.8. Экспериментальная зависимость коэффициент использования площади кабельного жгуго от диометра образующих его кабелей
Все приведенные выше значения сведены в обобщающую табл. 3.10 и широко используются при дальнейших расчетах. Их сравнение с данными раздела 3.5.2.1 показывает, что в реальных проектах удается использовать до 50-60% потенциальной теоретической емкости каналов кабельных трасс с полным соблюдением условий нормальной эксплуатации.
Таблица 3.10. Значения коэффициента использования площади кабельных каналов различных видов
Тип кабельного канала
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 915; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!