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 k_t 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 S_Km попереч­ного сечения канала конкретного типа, то есть k_{ = Х5_; / S_mH. Существенно реже коэффициент использования определяется как &, = 2Ц² / S_Km, 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!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!