1、 民用建筑電氣防火設計 中國建筑東北設計研究院有限公司 王金元 1 消防用電負荷分級1.1 下列建筑物、儲罐（區(qū)）和堆場的消防用電應按一級負荷供電： 1） 建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類倉庫； 2） 單罐容量大于1000m3或總儲量大于5000m3的甲、乙類液體儲罐區(qū)；單罐容量大于2000m3或總儲量大于10000m3的丙類液體儲罐區(qū)；總儲量大于100000m3的甲、乙類氣體儲罐區(qū)；單罐容量大于200m3或總儲量大于500m3的液化烴儲罐區(qū)； 3） 一類高層民用建筑。1.2 下列建筑物、儲罐（區(qū)）和堆場的消防用電應按二級負荷供電： 1 室外消防用水量大于30L/s的廠房、倉庫； 2 室

2、外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆場、可燃氣體儲罐（區(qū)）和甲、乙類液體儲罐（區(qū)） 3 糧食倉庫及糧食筒倉； 4 二類高層民用建筑； 5 座位數(shù)超過1500個的電影院、劇院，座位數(shù)超過3000個的體育館、任一層建筑面積大于3000m2的商店、展覽建筑、?。ㄊ校┘壖耙陨系膹V播電視建筑、電信建筑和財貿(mào)金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。1.3 室外消防用水量小于25L/s的其他公共建筑的消防用電可采用三級負荷供電。2 消防負荷供電要求2.1 一級負荷應采用雙重電源（10KV）的兩個低壓回路供電，并在末端自動切換；2.2 二級負荷可由市網(wǎng)引入一路或兩路（10KV）電源的兩個低壓回

3、路供電，并在末端自動切換；2.3 一級負荷可由市網(wǎng)引入一路（10KV）電源的一個低壓回路供電。3 對消防電源的接線要求眾所周知，對一級（二級）消防負荷的供電應采用雙回路（雙回線）電源供電，并在末端配電箱處自動切換。 但是，為消防負荷供電的供配電系統(tǒng)應如何設計就各不相同了。通常大多數(shù)方案是消防負荷與非消防負荷共用同一低壓母線段如圖1所示；G0.22/0.38kV一般負荷重要負荷重要負荷一般負荷0.22/0.38kV3QF2QF4QF1QF1TM2TM應急電源電源電源 圖一消防負荷與非消防負荷不分組方案 無疑這種方案受非消防負荷的影響要大，消防負荷供電可靠性不高。如果低壓母線發(fā)生短路或由于火災時“

4、切非”不利，消防水四溢導致配電線路發(fā)生接地故障或短路，造成越級跳閘等都會使進線斷路器跳閘。因此，近年火災案例中發(fā)生消防滅火設備在火災初期可啟動滅火，但在滅火過程中，發(fā)生主電源跳閘，主電源雖然有電，但合不上閘，消防滅火設備不能啟動，耽誤了最佳滅火時間，火勢蔓延造成重大損失的案例很多。 因此，正在修訂的建筑設計防火規(guī)范GB50016作了下述規(guī)定：3.1 消防用電設備的電源和普通負荷的電源應在變壓器的低壓出線端分別設置主斷路器。除變壓器的低壓出線端設置的隔離電器外，消防用電設備的電源不應與普通負荷的電源共用同一斷路器。 本次高規(guī)與建規(guī)合訂本對消防電源提出了獨立設置的要求，其宗旨是確?；馂钠陂g消防電源

5、最大限度的不受非消防負荷的影響。 具體做法是從建筑物變電所低壓側(cè)封閉母線處就將消防電源分出各成獨立系統(tǒng)。如果建筑物為低壓電纜進線，則從進線隔離電器下端將消防電源和非消防電源分開， 從而確保消防電源相對建筑物而言是獨立的，提高了消防負荷供電的可靠性。滿足規(guī)范3.1條要求的低壓配電接線方案如圖一、圖二、圖三所示：消防負荷非消防負荷電源分段非消防負荷電源消防負荷圖一：低壓配電系統(tǒng)分組方案一消防負荷及一級負荷中特別重要負荷非消防負荷電源分段非消防負荷消防負荷及一級負荷中特別重要負荷電源柴油發(fā)電機聯(lián)鎖聯(lián)鎖圖 二 ： 低 壓 配 電 系 統(tǒng) 分 組 方 案 二 圖三：負荷分組方案特點：消防負荷與非消防負荷

6、分開，非消防負荷對消防負荷影響較小。電源電源1TM2TM1QF2QF3QF4QF5QF6QF消防負荷消防負荷非 消 防 負荷非 消 防 負荷0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV4 對消防備用電源及配電箱、控制箱的要求 對消防備用電源的要求以及消防用電設備的配電箱、控制箱的安裝要求，在設計中也是不好掌握且容易忽視的問題。因此，正在修訂中的高規(guī)與建規(guī)合訂本GB50016作了下述規(guī)定：4.1 消防用電設備的備用電源的供電時間和容量，應滿足各消防用電設備設計火災延續(xù)時間最長者的要求，消防用電設備的配電箱和控制箱應設置在控制室或設備間內(nèi)。當確有困難必須

7、設置在現(xiàn)場時，其耐火性能應滿足在設計火災延續(xù)時間內(nèi)正常運行的要求，防水性能應達到IP54的要求。消防設備的備用電源通常有三種: 1）獨立于工作電源的市電回路; 2）柴油發(fā)電機; 3）EPS應急電源裝置。 當采用柴油發(fā)電機、EPS作應急電源時，其容量應滿足應滿足各消防用電設備設計火災延續(xù)時間最長者的要求，在此值得一提的是EPS應急電源裝置的初裝容量應保證蓄電池組在更換之前的任意時間內(nèi)都能滿足消防設備持續(xù)運行時間的要求。 消防設備的配電箱和控制箱,應采取耐火隔離措施。這也是確?；馂臅r配電箱和控制箱不會因為自身防護不好而影響消防設備運行。 如配電箱和控制箱不采取耐火防護措施，則火災時箱體受熱很快就使

8、箱內(nèi)電器元件變形或跳閘,不能完成賦予的滅火任務。通常耐火隔離措施有兩種： 1） 將普通配電箱和控制箱安裝在用防火墻封閉起來的配電間或控制間里與火場隔離； 2） 采用箱體內(nèi)部作了耐火處理的配電箱。若配電箱和控制箱只能安裝在現(xiàn)場，就應采用具有耐火功能的配電箱。4.2 消防用電按一、二級負荷供電的建筑，其消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風機房的消防用電設備及消防電梯等的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置。4.3 一、二級負荷供電的消防設備的配電箱與普通設備的配電箱應分別設置，三級負荷供電的消防設備的配電箱宜獨立設置。5 對疏散照明時間和照度的要求 原規(guī)范規(guī)定：應急照明和疏散指示

9、標志，可采用蓄電池作備用電源，且連續(xù)供電時間不應少20min； 高度超過100m的高層建筑連續(xù)供電時間不應少于30min。這一規(guī)定已不能滿足現(xiàn)代建筑體量、高度和特殊功能的要求。5.1 醫(yī)院、療養(yǎng)院、老年人建筑、建筑高度大于100m的公共建筑、總建筑面積大于100000m2的公共建筑，其疏散照明備用電源的連續(xù)供電時間不應少于60min；其他建筑，不應少于30min。 在此應特別強調(diào)和注意：疏散照明備用電源連續(xù)供電時間不應少于60min；或30min 。 條文中“不應少于”給出了持續(xù)供電時間的下限值，那么EPS的應急備電時間應選多大呢？ 當疏散照明為30min時，其初裝容量應保證90分鐘的供電時間

10、。當為60min時，其初裝容量應保證180分鐘的供電時間。這是因為蓄電池在運行過程中不斷老化，容量不斷下降。蓄電池老化極限放電時間應滿足60min、30min的要求。因此，在設計中不應選擇初裝容量小于90分鐘或180min的產(chǎn)品。且其切換時間尚應滿足不大于5s的要求。5.2 疏散走道的地面最低水平照度不應低于0.5lx；5.3人員密集的場所內(nèi)的地面最低水平照度不應低于1.0lx；5.4樓梯間內(nèi)的地面最低水平照度不應低于5.0lx。6 對消防備用照明的要求6.1 消防控制室、消防水泵房、自備發(fā)電機房、配電室、防排煙機房以及發(fā)生火災時仍需正常工作的房間，應設置備用照明并應保證正常照明的照度。6.2

11、 備用照明燈具應設置在頂棚上或墻面的上部；疏散照明燈具應設置在出口的頂部、頂棚上或墻面的上部。在此應特別強調(diào)和注意： 1）備用照明應雙回路或雙回線電源供電，不需采用EPS供電。 2）當備用電源為柴油發(fā)電機組時，因不能滿足5s的切換要求，機房內(nèi)可根據(jù)具體情況1N盞內(nèi)伏電池組的應急燈作過渡照明。7 對非消防備用照明的設置 按照建筑照明設計標準GB 50034規(guī)定：備用照明的照度應為正常照明10%。此處的備用照明并非在火災時使用。是在人員密集場所為避免一旦中斷供電，發(fā)生人員擁擠和踩踏事故而設置的。 例如：大型百貨商場、超市可設置防恐慌的備用照明。備用照明的設置應符合下列條件： 1）商場、超市每層平面

12、為一路市電供電時，應設置備用照明。 2）商場、超市每層平面為兩路市電交叉供電時，可不設置備用照明。8 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計8.1下列建筑或場所的普通負荷應設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)： 1） 建筑高度大于100m的公共建筑； 2） 總建筑面積大于20000m2的商店，總建筑面積大于10000m2的地下商店； 3） 座位數(shù)超過1500座的劇院、電影院，座位數(shù)超過10000座的體育館，座位數(shù)超過50000座的體育場； 4） 歌舞娛樂放映游藝場所。 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)由非獨立式剩余電流互感器、鉑熱電阻或雙金屬溫度計、網(wǎng)絡總線和電氣火災監(jiān)控設備等組成。該系統(tǒng)具有漏電檢測和配電回路電纜溫升檢測功能。 目前溫度檢

13、測元件通常采用Pt100的鉑熱電阻或雙金屬溫度計，其粘貼于配電系統(tǒng)的第二級開關(guān)上接線端處，當配電系統(tǒng)的第一級與第二級開關(guān)之間距離較短時，也可粘貼于第一級開關(guān)下接線端處。因斷路器與電纜連接處接觸電阻最大，在線路過負荷狀態(tài)下，此處溫度最高為火災易發(fā)點。 顯然，作為防范電氣火災，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)具有更好的監(jiān)控功能。因為，過負荷造成的電氣火災，遠遠多于電弧性接地故障所造成的火災。漏電造成的火災還不到電氣火災總數(shù)的3%，而過負荷造成的電氣火災為電氣火災的60%以上。 該系統(tǒng)適用于需要防范電弧性接地故障的場所和過負荷可能性較大的配電線路。8.2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設置 對于8.1條1）3）款規(guī)定的場所或大

14、型歌舞娛樂放映游藝場所應采用電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。8.3 剩余電流檢測點的設置 1）在漏電火災報警系統(tǒng)中，檢測點的設置至關(guān)重要。如設計不合理誤報率會很高。通常檢測點的設置要考慮兩個問題：一是配電回路的自然漏流對測量的影響和自然漏流波動時對測量的影響。二是電氣火災易發(fā)生的部位。2）對自然漏流的影響應采取措施盡量抵消，一種方法是將檢測點設置在負荷側(cè)，干線部分的自然漏流對測量沒有影響。另一種方法是將檢測點設置在電源側(cè)，采用下限可調(diào)的剩余電流動作報警器抵消自然漏流的直接影響。 但這種方法在容量較大、線路較長及自然漏流波動較大的配電回路中也不宜采用。最好還是將檢測點設置在負荷側(cè)。 從電氣火災發(fā)生的部位來看，

15、負荷側(cè)發(fā)生的火災概率遠大于電源側(cè)，在不能兩全的情況下，將檢測點設置在負荷側(cè)為宜。建議檢測點安裝在配電系統(tǒng)第二級開關(guān)進線處（樓層配電箱處）。若將檢測點設置在第三級開關(guān)處，檢測點數(shù)量將成倍增加，將增加很多投資。8.4 防火剩余電流動作報警值的確定 目前國內(nèi)的規(guī)范、標準推薦的防火剩余電流動作報警值定為不大于500mA，這是根據(jù)現(xiàn)行國際電工委員會IEC60364-4-482標準制定的。另外，國際電工委員會有將防火剩余電流動作報警值定為不大于300mA的草案。嚴格講，500mA報警值是不包括配電回路的自然漏流的。如果剩余電流動作報警器不設置自然漏流補償。500mA報警值包含了自然漏流在內(nèi)，報警器報警在很

16、大程度上并不具有實際意義。所以減小誤報，自然漏流補償技術(shù)是關(guān)鍵所在。這個問題解決不好，設計這種系統(tǒng)意義就不大了。8.5 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)控制器的安裝地點電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)范規(guī)定：電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的控制器應安裝于消防控制室。8.6 防火剩余電流動作報警系統(tǒng)和電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的導線選擇、線路敷設、供電電源及接地，應與火災自動報警系統(tǒng)的要求相同。9 獨立式剩余電流動作報警器的設置9.1 住宅、公寓等居住建筑的電源進線處，可安裝獨立型剩余電流動作報警器。當進線容量較小，可在進線處安裝； 進線容量較大，且自然漏流很大時，可在配電系統(tǒng)的第二級開關(guān)處設置。9.2 對于一些規(guī)模不大的歌舞娛樂放映游藝場所，

17、宜設置獨立剩余電流動作報警器。當安裝點較少（8點及以下），且建筑物內(nèi)設有火災自動報警系統(tǒng)時，可采用編碼模塊接入火災自動報警系統(tǒng)。此時，報警點信號在火災自動報警器上顯示應區(qū)別于火災探測器的編號。 當獨立式剩余電流動作報警器安裝量較少，有集中報警要求，且建筑物內(nèi)無火災自動報警系統(tǒng)時，可自行組成系統(tǒng)。10 消防配電線路的選擇與敷設 為保證消防用電設備可靠運行，不僅消防電源、消防設備的配電箱和控制箱應滿足火災時持續(xù)運行的要求”，消防配電線路也要滿足這一要求，方能完成賦予的滅火任務。因此，應按照消防設備火災時持續(xù)運行時間選擇耐火電纜。 根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范GB 50045的規(guī)定可知，消防設備火災

18、時持續(xù)運行時間如下：10.1消防設備火災時持續(xù)運行時間 1） 商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、一類建筑的財貿(mào)金融樓、圖書館、書庫、重要的檔案樓、科研樓和高級旅館的消防水泵火災時持續(xù)運行時間為3h; 其他高層建筑為2h。 2） 用于防火卷簾的水幕泵火災時持續(xù)運行時間為3h; 消防電梯應大于消防水泵、水幕泵火災時持續(xù)運行時間； 3） 加壓風機、排煙機應大于疏散時間30min。 4） 噴淋泵1h。10.2 配電線路和控制線路 1） 一類高層公共建筑的消防水泵、消防電梯和水幕泵的供電干線，應采用礦物絕緣耐火電纜（950，3h）；噴淋水泵、防排煙機、加壓送風機和火災應急照明的供電干線宜采用礦物絕緣耐火電纜（95

19、0，1.5h）；防火卷簾和加壓水泵可采用有機絕緣耐火類電纜。 2） 二類高層公共建筑、一類高層居住建筑的消防水泵、消防電梯和水幕泵的供電干線，宜采用礦物絕緣耐火電纜（950，3h），當線路的敷設保護措施符合防火要求時，可采用有機絕緣耐火類電纜；噴淋水泵、防排煙機、加壓送風機和火災應急照明、防火卷簾和加壓水泵的供電干線應符合1.2.1條的原則選取。 3) 24m以下的單層或多層公共建筑、二類居住建筑的消防水泵、消防電梯等消防設備的供電干線可采用有機絕緣耐火類電纜。 4) 消防設備的分支線路和控制線路，宜選用與消防供電干線耐火等級降一類的電線或電纜，但不宜采用阻燃級電線電纜。10.3 建筑物內(nèi)10

20、kV耐火電纜的選用 上述所提消防設備火災時的持續(xù)工作時間，為設計人員提供了設計消防電源和消防配電線路的依據(jù)，在這方面往往都將重點放在低壓側(cè)的防護上，而忽略10kV電力電纜的防護。譬如：在一座建筑物內(nèi)有總變電所和幾個分變電所，由總變電所至分變電所的10kV電力電纜沿橋架明敷時，應采取耐火措施。 否則，火災時.低壓側(cè)防火做的再好，高壓側(cè)燒毀亦不能保證消防負荷的供電安全。如工程中遇到上述情況，應采用8.7/10kV或8.7/15kV耐火電纜（810、90min）。10. 4 消防設備的配電線路的敷設 1） 剛性礦物絕緣耐火電纜可采用鋼制吊架敷設； 2） 柔性礦物絕緣耐火電纜（950 、180min）

21、可采用梯級式橋架敷設； 3 ）有機絕緣耐火類電纜應采用防火橋架敷設。11 規(guī)范對“末端”的新解釋 一級（二級）消防負荷供電強調(diào)：雙回路電源和雙回線電源在末端配電箱處自動切換。末端配電箱至消防設備的距離多遠才算末端呢？這一問題國家規(guī)范一直沒有明確的規(guī)定，設計人員的理解各不相同，審圖人員與設計人員經(jīng)常為此事爭執(zhí)。為解決“末端” 問題，正在編制中的民用建筑電氣設計防火規(guī)范GB xxxx提出：雙電源回路饋至消防用電設備機房或防火分區(qū)內(nèi)的末端配電箱，即可認為是“末端”。 12 一級（二級）非消防負荷的供電要求 對于消防負荷的供電，設計人員比較熟悉，但對于一級（二級）非消防負荷如何供電相當一部分設計人員的

22、概念比較模糊。諸如下列的問題：12.1非消防負荷與消防負荷的供電有何區(qū)別？ 消防負荷由雙回路（雙回線）電源供電，并在末端配電箱處自動切換。而非消防負荷未強調(diào)自動切換，即可手動切換，也可自動切換。設計中采取何種方式，應根據(jù)工程的規(guī)模、功能的要求確定。12.2 二級非消防負荷如何供電？ 1）當有兩路10kV電源滿足一級負荷供電時，可在低壓配電系統(tǒng)首端變電所或配電室切換，單回線路到末端，利用雙電源的可靠性彌補了單回線路供電可靠性的不足； 2）一路10kV電源，兩臺變壓器供電時，應采用雙回線至低壓配電系統(tǒng)末端切換； 3）一路10kV電源，一臺變壓器供電，能否滿足非消防二級負荷要求？作為專用電源供某種二

23、級負荷（如空調(diào)機組）可滿足要求，應該指出這是為二級負荷供電的最低要求，如果不為專用則不能滿足要求。12.3 一級（二級）非消防負荷的切換時間多長合理？ 此問題在國內(nèi)的規(guī)范中均無明確交待，不像消防負荷的切換時間均有較詳細的規(guī)定。如何確定其切換時間？就這一問題與業(yè)內(nèi)人士多次交流探討，認為20min之內(nèi)如能將備用電源投入運行，對建筑物運營不會產(chǎn)生太大影響，可認為符合設計要求，據(jù)此確定采用手動切換還是自動切換。如備用電源在20min之內(nèi)能為全部一級（二級）負荷供電，則允許采用手動，否則，應采用自動切換。這一觀點是基于客梯、生活水泵及電動扶梯等在短時中斷供電不會造成太大影響來確定的。 13 消防設備的配電回路可否設置過負荷保護? 據(jù)民規(guī)第9.2.3條5款3）項