มาตรฐานการเลือกใช้สายไฟฟ้าทนไฟ (Fire-Resistant Cable) สำหรับระบบปั๊มน้ำดับเพลิงและพัดลมอัดอากาศ ตามมาตรฐาน IEC 60331 และ วสท.
ภาพที่ 1: โครงสร้างสายไฟฟ้าทนไฟ (Fire-Resistant Cable) และการประยุกต์ใช้งานในระบบช่วยชีวิต (Life Safety Systems) (คลิกที่ภาพเพื่อขยาย)
ในเหตุเพลิงไหม้อาคารสูงและอาคารขนาดใหญ่พิเศษ ระบบช่วยชีวิตวิกฤต (Life Safety Systems) เช่น ปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump), พัดลมอัดอากาศบันไดหนีไฟ (Stairwell Pressurization Fan), พัดลมดูดควันไฟ (Smoke Exhaust Fan) และ ระบบแจ้งเหตุเพลิงไหม้ (Fire Alarm System) จะต้องสามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องแม้ในขณะที่พื้นที่อาคารบางส่วนกำลังถูกเพลิงไหม้อย่างรุนแรง
หัวใจสำคัญที่สุดในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าและสัญญาณควบคุมไปยังอุปกรณ์เหล่านี้ คือ "สายไฟฟ้าทนไฟ" (Fire-Resistant Cable หรือ FRC) ซึ่งหากเลือกใช้สายผิดประเภท เช่น นำสายไม่ลามไฟ (Flame Retardant Cable) มาใช้แทน สายไฟจะละลายและเกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในเวลาเพียงไม่กี่นาที ส่งผลให้ปั๊มน้ำดับเพลิงหยุดทำงานหรือพัดลมอัดอากาศหยุดหมุนทันที ทำให้ควันพิษทะลักเข้าสู่ช่องบันไดหนีไฟ นำไปสู่ความสูญเสียชีวิตอย่างมหาศาล
ข้อควรระวังวิศวกรรม: สายไฟฟ้าชนิด "ไม่ลามไฟ" (Flame Retardant - IEC 60332) ไม่ใช่ สายไฟฟ้าชนิด "ทนไฟ" (Fire Resistant - IEC 60331) การนำสาย THW, NYY หรือ CV ธรรมดามาใช้กับปั๊มน้ำดับเพลิงหรือพัดลมอัดอากาศ ถือเป็นความผิดร้ายแรงตามมาตรฐานการติดตั้งทางไฟฟ้า วสท. 022001-22 และ NFPA 20/92
1. ความแตกต่างที่สำคัญ: Flame Retardant VS Fire Resistant Cable
ความเข้าใจผิดที่พบได้บ่อยในงานก่อสร้าง คือการสับสนระหว่างสายไฟ 2 ชนิดนี้ ซึ่งมีคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง:
- สายไม่ลามไฟ (Flame Retardant Cable - IEC 60332 / TIS 11 Part 101): ออกแบบมาเพื่อ "ยับยั้งการลุกลามของเปลวไฟ" ตามสายไฟเท่านั้น เมื่อถูกเผา ฉนวนจะเกรียมและไม่ลามไฟต่อเอง แต่ วงจรไฟฟ้าจะขาดและลัดวงจร (Short Circuit) ทันทีที่ฉนวนถูกไฟเผาจนถึงตัวนำทองแดง จึงเหมาะสำหรับสายไฟฟ้าทั่วไปในอาคารเพื่อไม่ให้สายไฟเป็นชนวนนำไฟ
- สายไฟฟ้าทนไฟ (Fire-Resistant Cable - IEC 60331 / BS 6387 / BS 8491): ออกแบบมาเพื่อ "รักษาความต่อเนื่องในการจ่ายกระแสไฟฟ้า (Circuit Integrity)" แม้ว่าสายจะถูกเปลวไฟเผาไหม้โดยตรงที่อุณหภูมิสูงกว่า 750°C ถึง 950°C ร่วมกับแรงกระแทกและละอองน้ำ สายก็ยังคงจ่ายกระแสไฟฟ้าและส่งสัญญาณควบคุมได้อย่างต่อเนื่องไม่น้อยกว่า 90 ถึง 180 นาที
2. โครงสร้างภายในของสายไฟฟ้าทนไฟ (Fire-Resistant Cable Architecture)
ความสามารถในการทนความร้อนสูงของสาย FRC เกิดจากชั้นเกราะป้องกันพิเศษที่ห่อหุ้มตัวนำทองแดง โดยมีชั้นโครงสร้างสำคัญดังนี้:
- Conductor (ตัวนำไฟฟ้า): ทองแดงบริสุทธิ์ชนิด Annealed Copper Stranded Conductor ที่มีความยืดหยุ่นและการนำไฟฟ้าสูง
- Fire Barrier / Mica Tape (ชั้นไมกาเทปทนไฟ): หัวใจสำคัญของสาย FRC คือการพันทับตัวนำทองแดงด้วยเทปแร่ไมกา (Mica Tape) แร่ไมกาเป็นฉนวนธรรมชาติที่มีจุดหลอมเหลวสูงเกินกว่า 1,000°C แม้ฉนวนพลาสติกชั้นนอกจะถูกไฟเผาจนไหม้หมด แร่ไมกาก็ยังคงพันโค้งรอบตัวนำไฟฟ้า กั้นไม่ให้ตัวนำทองแดงแตะกันลัดวงจร
- Primary Insulation (ฉนวนหลัก): นิยมใช้ XLPE (Cross-linked Polyethylene) หรือ EPR (Ethylene Propylene Rubber) ซึ่งทนความร้อนในการทำงานปกติได้ถึง 90°C
- Inner Sheath & Fillers (เปลือกชั้นในและสารเติมเต็ม): ช่วยให้สายทรงรูปเป็นทรงกลม ใช้สารหน่วงไฟชนิดปราศจากฮาโลเจน
- Outer Sheath (เปลือกนอก LSZH): เปลือกนอกเป็นสารโพลีเมอร์ชนิดพิเศษ Low Smoke Zero Halogen (LSZH) เมื่อโดนความร้อนจะปล่อยควันนวลบาง ไม่บดบังทัศนวิสัยในการหนีไฟ และไม่มีก๊าซฮาโลเจน (เช่น คลอรีน/ฟลูออรีน) ที่เมื่อรวมกับเหงื่อหรือความชื้นจะกลายเป็นกรดกัดกร่อนทางเดินหายใจ
3. มาตรฐานการทดสอบสายไฟทนไฟสากล (IEC 60331 vs BS 6387 vs BS 8491)
ในการสเปกสายไฟสำหรับโครงการก่อสร้าง วิศวกรต้องระบุมาตรฐานการทดสอบให้สอดคล้องกับข้อกำหนดของ วสท. และ NFPA:
| มาตรฐานการทดสอบ | อุณหภูมิไฟเผา (°C) | ระยะเวลาการทดสอบ | เงื่อนไขการทดสอบเพิ่มเติม (Mechanical / Water) | ประเภทการใช้งานที่เหมาะสม |
|---|---|---|---|---|
| IEC 60331-21 / 11 | 750°C - 800°C | 90 - 180 นาที | ทดสอบเฉพาะเปลวไฟ (Flame Only) ขณะจ่ายแรงดันไฟฟ้าตามพิกัด | สายไฟและสายสัญญาณวงจร Life Safety ทั่วไปในอาคาร |
| BS 6387 (Category C, W, Z) |
Category C: 950°C Category W: 650°C Category Z: 950°C |
C: 180 นาที W: 15 นาที (มีฉีดน้ำ) Z: 15 นาที (มีการเคาะกระแทก) |
Category CWZ (Highest Standard) C = เผาไฟ 950°C W = ไฟเผา + ละอองน้ำดับเพลิง (Water Spray) Z = ไฟเผา + แรงกระแทกจากการพังทลาย (Mechanical Shock) |
อาคารสูงพิเศษ, ศูนย์ข้อมูล (Data Center), โรงงานเคมี, ระบบปั๊มดับเพลิงวิกฤต |
| BS 8491 / F120 | 830°C ± 40°C | 120 นาทีต่อเนื่อง | ทดสอบไฟเผา + แรงกระแทกตามรอบ + ละอองน้ำฉีดกระแทก (สำหรับสายไฟขนาดใหญ่ OD > 20 mm) | สายเมนจ่ายไฟขนาดใหญ่ (Power Feeders) ให้พัดลมอัดอากาศและ Fire Pump |
4. ข้อกำหนดการเลือกใช้และติดตั้งตามมาตรฐาน วสท. และ NFPA
4.1 วงจรไฟฟ้าสำหรับปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump Circuit - NFPA 20 & วสท. 022001-22)
ปั๊มน้ำดับเพลิงไฟฟ้า (Electric Motor-Driven Fire Pump) ถือเป็นอุปกรณ์ดับเพลิงหลักของอาคาร ตามมาตรฐาน NFPA 20 และ วสท. กำหนดเงื่อนไขการเดินสายไฟฟ้าไว้อย่างเคร่งครัดดังนี้:
- ระยะเวลาทนไฟ: วงจรไฟฟ้าจ่ายพลังงานจากตู้ MDB หรือตู้สับเปลี่ยนไฟฉุกเฉิน (ATS) ไปยังตู้ควบคุมปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump Controller) ต้องเป็นสายทนไฟไม่น้อยกว่า 2 ชั่วโมง (120 นาที) ตามมาตรฐาน IEC 60331 หรือ BS 6387 CWZ
- การป้องกันทางกายภาพ: หากใช้สายไฟธรรมดา ต้องฝังในโครงสร้างคอนกรีตหนาไม่น้อยกว่า 50 มิลลิเมตร (2 นิ้ว) หรือเดินในท่อเหล็กที่ห่อหุ้มด้วยวัสดุป้องกันไฟทนได้ 2 ชั่วโมงตลอดเส้นทาง
- พิกัดกระแสสายไฟ: สายไฟฟ้าต้องมีพิกัดกระแส (Ampacity) ไม่น้อยกว่า 125% ของกระแสโหลดเต็มที่ (Full Load Current - FLC) ของมอเตอร์ปั๊มดับเพลิง เพื่อรองรับการทำงานต่อเนื่องโดยไม่เกิดความร้อนสะสม
- ห้ามติดตั้ง Overload Protection: วงจรจ่ายไฟปั๊มดับเพลิงต้องออกแบบให้ยอมให้มอเตอร์ทำงานจนกระทั่งขดลวดไหม้ไปเอง ดีกว่าโดน Thermal Overload ทริปตัดการทำงานขณะกำลังฉีดน้ำดับเพลิง
4.2 วงจรไฟฟ้าสำหรับพัดลมอัดอากาศและดูดควัน (Stairwell & Smoke Fan Circuit - NFPA 92)
พัดลมอัดอากาศบันไดหนีไฟ (Stairwell Pressurization Fan) และพัดลมระบายควัน (Smoke Exhaust Fan) มีข้อกำหนดการเลือกสายดังนี้:
- สายไฟฟ้าจ่ายกำลัง (Power Cable) และสายสัญญาณสั่งการ (Control Cable) จากตู้ควบคุม Fire Alarm ไปยังตู้สตาร์ทพัดลม (Magnetic Starter / VFD) ต้องใช้สายทนไฟ FRC มาตรฐาน IEC 60331 ทนไฟอย่างน้อย 90-120 นาที
- ต้องเลือกใช้สายชนิด LSZH (Low Smoke Zero Halogen) เท่านั้น เพื่อป้องกันไม่ให้สายไฟปล่อยควันพิษเข้าสู่ท่อส่งลม (Air Duct) ซึ่งอาจพัดกระจายควันพิษไปยังบันไดหนีไฟ
- บันไดหนีไฟและช่องทางเดินหนีไฟ ห้ามมีการเดินสายไฟฟ้าอื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับระบบความปลอดภัยอาคารผ่านเข้ามาในช่องบันได
5. สมการวิศวกรรม: การคำนวณ แรงดันตก (Voltage Drop) เมื่อสายไฟถูกความร้อน
ข้อผิดพลาดทางวิศวกรรมที่มักถูกมองข้าม คือ ความต้านทานไฟฟ้าของสายทองแดงจะเพิ่มสูงขึ้นตามอุณหภูมิ (Temperature Coefficient of Resistance) เมื่อเกิดเพลิงไหม้ สายไฟทนไฟที่ถูกไฟเผาจะมีอุณหภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้ค่าความต้านทาน $R$ สูงขึ้นอย่างมาก และส่งผลให้เกิด แรงดันตก (Voltage Drop) ที่ปลายสายจนมอเตอร์ปั๊มดับเพลิงหรือพัดลมไม่สามารถออกตัว (Start) ได้
สมการปรับค่าความต้านทานทองแดงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น:
โดยที่:
\( R_T \) = ความต้านทานทองแดงที่อุณหภูมิขณะเกิดไฟไหม้ T (°C) (Ω/km)
\( R_{20} \) = ความต้านทานทองแดงที่อุณหภูมิอ้างอิง 20°C (Ω/km)
\( \alpha_{20} \) = สัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงความต้านทานทองแดง (0.00393 / °C)
\( T \) = อุณหภูมิการทดสอบทนไฟ (เช่น 750°C หรือ 950°C)
สมการคำนวณแรงดันตกในระบบไฟฟ้า 3 เฟส 400V (Three-Phase Voltage Drop):
โดยที่:
\( V_{drop} \) = ค่าแรงดันตกในสาย (Volts)
\( I \) = กระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ปั๊มดับเพลิง หรือ พัดลม (Amperes)
\( L \) = ความยาวสายไฟจากตู้ MDB ถึงมอเตอร์ (Kilometers)
\( R_T \) = ความต้านทานทองแดงที่อุณหภูมิสูง (Ω/km)
\( X \) = ค่าความต้านทานเชิงเหนี่ยวนำของสายไฟ (Reactance) (Ω/km)
\( \cos\phi \) = เพาเวอร์แฟกเตอร์ของมอเตอร์ (Power Factor)
คำแนะนำวิศวกร NTE: ขณะเกิดเพลิงไหม้ แรงดันตกสะสมในวงจรจ่ายไฟปั๊มดับเพลิงขณะสตาร์ทด้วยกระแสกระชาก (Locked Rotor Current - LRC) ต้องไม่เกิน 15% ของแรงดันพิกัด เพื่อป้องกันไม่ให้ตู้ควบคุม Fire Pump Controller เกิดอาการ Magnetic Contactor ดรอปหลุดขณะเริ่มทำงาน
6. สรุป Checklist การเลือกและติดตั้งสายไฟฟ้าทนไฟอย่างถูกต้อง
- ตรวจสอบว่าสายไฟมีระบุข้อความ "Fire Resistant" และมาตรฐาน IEC 60331 หรือ BS 6387 บนเปลือกสายอย่างชัดเจน
- มีชั้นแร่ไมกาเทป (Mica Tape) ห่อหุ้มแกนทองแดงทุกแกนก่อนเข้าชั้นฉนวนหลัก XLPE
- เปลือกนอกต้องเป็นชนิด LSZH (Low Smoke Zero Halogen) เผาแล้วไม่มีก๊าซพิษกรดฮาโลเจน
- เลือกขนาดสายไฟ (Core Size) โดยเผื่อค่าความต้านทานสะสมจากความร้อนและ Voltage Drop ไม่เกินมาตรฐานกำหนด
- การยึดจับสายไฟบน Cable Tray หรือ Ladder ต้องใช้ แคลมป์ยึดสแตนเลสทนไฟ (Stainless Steel Cable Cleat) ห้ามใช้เคเบิ้ลไทร์พลาสติกธรรมดาเพราะจะละลายเมื่อโดนไฟ ทำให้สายไฟร่วงหล่นลงมาฉีกขาด
💬 สอบถามวิศวกร New Type Engineering
ปรึกษาการออกแบบ คำนวณมาตรฐาน และส่งทีมวิศวกรสำรวจหน้างานฟรี!
บริการออกแบบและตรวจวัดมาตรฐานวิศวกรรมครบวงจร
บริษัท นิวไทป์ เอ็นจิเนียริ่ง จำกัด ทุนจดทะเบียน 5 ล้านบาท ได้มาตรฐาน ISO 9001:2015 ยินดีให้คำปรึกษา สำรวจหน้างาน และประเมินราคาฟรีไม่มีค่าใช้จ่าย
