建筑消防配電設(shè)計(jì)研究

郭少林

摘要：建筑消防配電設(shè)計(jì)在建筑電氣設(shè)計(jì)中占據(jù)十分重要的地位，建筑消防配電系統(tǒng)為消防設(shè)施提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力。安全可靠的建筑消防配電系統(tǒng)能有效保障火災(zāi)時(shí)消防設(shè)施的可靠持續(xù)運(yùn)行，從而減少火災(zāi)造成的人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失。本文分析了建筑消防配電設(shè)計(jì)的重要性，對(duì)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014（2018年版）中建筑消防配電設(shè)計(jì)相關(guān)條文進(jìn)行了解讀，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中存在的建筑消防配電設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了剖析。

關(guān)鍵詞：建筑消防配電設(shè)計(jì);《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》;工程應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TU85? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

隨著城市發(fā)展，高層建筑越來(lái)越多，建筑內(nèi)人員越來(lái)越密集，火災(zāi)救援難度越來(lái)越大。近年來(lái)發(fā)生的重大火災(zāi)事故越來(lái)越多，造成的人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失程度讓人觸目驚心?；馂?zāi)發(fā)生的原因多種多樣，預(yù)防難度很大，但穩(wěn)定可靠的消防設(shè)施能有效降低火災(zāi)發(fā)生的可能性以及減少火災(zāi)發(fā)生后造成的損失。安全可靠的建筑消防配電系統(tǒng)是火災(zāi)時(shí)消防設(shè)施有效持續(xù)運(yùn)行的重要保障。因此，建筑消防配電設(shè)計(jì)研究是建筑電氣設(shè)計(jì)的重要課題。

1、建筑消防配電設(shè)計(jì)的重要性

人類推動(dòng)歷史前進(jìn)的巨輪，建筑業(yè)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代。現(xiàn)階段，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，摩天大樓層出不窮，火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，火災(zāi)救援是社會(huì)面臨的重要課題。在大型建筑內(nèi)往往設(shè)有多種消防設(shè)施，包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)、防火門監(jiān)控系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)等。諸多消防設(shè)施時(shí)刻監(jiān)控著建筑內(nèi)火災(zāi)隱患，并能有效引導(dǎo)人員疏散，撲滅初起火災(zāi)，為消防員搶險(xiǎn)贏得時(shí)間。消防設(shè)施均依靠穩(wěn)定的消防電源提供動(dòng)力，實(shí)際工程實(shí)踐中，由于建筑消防配電設(shè)計(jì)不合理或系統(tǒng)供電可靠性不高等原因造成消防設(shè)施無(wú)法正常工作的情況時(shí)有發(fā)生，故簡(jiǎn)潔合規(guī)的建筑消防配電設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

2、建筑消防配電設(shè)計(jì)規(guī)范解讀

建筑電氣消防設(shè)計(jì)依據(jù)規(guī)范較多，包括《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014（2018年版）、《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50116-2013、《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB 51309-2018、《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》系列規(guī)范GB 14287.1-4-2014、《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》GB 28184-2011等。本文主要研究消防配電設(shè)計(jì)主規(guī)范——《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014（2018年版）。

2.1供電電源可靠性

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)消防用電設(shè)備負(fù)荷分級(jí)有明確規(guī)定。各級(jí)消防負(fù)荷的供電電源要求應(yīng)符合《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50052-2009的規(guī)定，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，二級(jí)負(fù)荷宜由兩回線路供電，三級(jí)負(fù)荷不做特殊要求。相關(guān)規(guī)范條文比較明確，在此不再贅述。

2.2配電線路可靠性

消防配電系統(tǒng)有著較強(qiáng)的特殊性，直接決定消防配電設(shè)備在火災(zāi)狀態(tài)下的運(yùn)行可靠性，甚至直接影響火災(zāi)事故造成的人身傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失的嚴(yán)重程度。消防配電設(shè)計(jì)不僅要保障供電電源的可靠性，也要保證消防供電線路的可靠性。

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.6條規(guī)定：“消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路，當(dāng)建筑內(nèi)的生產(chǎn)、生活用電被切斷時(shí)，應(yīng)仍能保證消防用電。[1]”

本條規(guī)范沒(méi)有明確區(qū)分消防負(fù)荷等級(jí)，意味著就算三級(jí)消防負(fù)荷，其供電回路的專用性仍應(yīng)得到保證。不少青年設(shè)計(jì)師會(huì)疑惑，消防用電設(shè)備供電回路專用性的起點(diǎn)在哪里？是否從整個(gè)項(xiàng)目總配電房低壓側(cè)開(kāi)始都要求專線供電？這些疑問(wèn)在本條規(guī)范對(duì)應(yīng)的條文解釋里給出了答案：“消防電源宜直接取自建筑內(nèi)設(shè)置的配電室的母線或低壓電纜進(jìn)線。[1]”這樣既保證了消防用電設(shè)備供電回路的專用性，又不至于過(guò)分消耗有色金屬（節(jié)銅），造成投資浪費(fèi)。

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.8條規(guī)定：“消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風(fēng)機(jī)房的消防用電設(shè)備及消防電梯等的供電，應(yīng)在其配電線路的最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。[1]”

本條規(guī)范同樣沒(méi)有明確區(qū)分消防負(fù)荷等級(jí)，意味著就算三級(jí)消防負(fù)荷，其供電回路仍應(yīng)保證末端切換。對(duì)此筆者常有疑問(wèn)，對(duì)于三級(jí)消防負(fù)荷來(lái)說(shuō)，沒(méi)有特殊的供電電源要求，可以是單電源供電，意味著火災(zāi)情況下，只要保證供電時(shí)間即可（三級(jí)負(fù)荷的建筑一般都是小型建筑，通常火災(zāi)延續(xù)時(shí)間最多2h）。那么，還是否有必要末端切換，是否對(duì)線路可靠性要求過(guò)嚴(yán)？筆者就此疑問(wèn)查詢相關(guān)資料，《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008第13.9.6條也有類似《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.8條規(guī)定，但《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第13.9.6條對(duì)應(yīng)條文解釋明確說(shuō)明：“此條指消防負(fù)荷等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)時(shí)的情況。[4]”與此同時(shí)，《建筑電氣設(shè)計(jì)疑難點(diǎn)解析及強(qiáng)制性條文》（中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)建筑電氣工程設(shè)計(jì)分會(huì)/中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)建筑電氣與智能化節(jié)能專業(yè)委員會(huì)主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版）第4.10問(wèn)對(duì)此問(wèn)題也有相關(guān)描述：“《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.8條是指消防用電設(shè)備為一、二級(jí)負(fù)荷的情況。如消防負(fù)荷為三級(jí)，采用一路專線電源供電即滿足規(guī)范要求。[5]”因此，筆者認(rèn)為三級(jí)負(fù)荷的消防用電設(shè)備沒(méi)必要在同一母線段引出兩個(gè)回路在最末一級(jí)配電箱處自動(dòng)切換，采用一路專線電源供電即可。

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.10條規(guī)定：“消防配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要，其敷設(shè)應(yīng)符合下列規(guī)定：①明敷時(shí)（包括敷設(shè)在吊頂內(nèi)），應(yīng)穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù)，金屬導(dǎo)管或封閉式金屬槽盒應(yīng)采取防火保護(hù)措施;當(dāng)采用阻燃或耐火電纜并敷設(shè)在電纜井、溝內(nèi)時(shí)，可不穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù);當(dāng)采用礦物絕緣類不燃性電纜時(shí)，可直接明敷;②暗敷時(shí)，應(yīng)穿管并應(yīng)敷設(shè)在不燃性結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm;……。[1]”

對(duì)于上述規(guī)定第①款，筆者常懷疑問(wèn)，消防配電線路采用明敷穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù)，且金屬導(dǎo)管或封閉式金屬槽盒采取防火保護(hù)措施的情況下，是否可采用普通電纜？在一次西南電氣年會(huì)上，中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院王金元教授對(duì)此問(wèn)題做了如下解讀：“消防配電線纜穿金屬管或封閉式金屬槽盒（并做防火處理）保護(hù)，是對(duì)有機(jī)絕緣類耐火線纜做的規(guī)定。消防線路不允許采用普通電纜穿金屬管（防火處理），封閉式金屬線槽（防火處理）這種布線方式！因?yàn)榉阑饘?dǎo)管（槽盒）隔火能力較差，在火焰燒灼時(shí)，導(dǎo)管（槽盒）內(nèi)部溫度很快就會(huì)達(dá)到200℃以上，而普通電纜允許最高使用溫度有70℃、90℃、105℃、125℃，電纜絕緣很快碳化，易造成短路，因此，消防配電線路不能采用普通電纜穿防火導(dǎo)管（槽盒）布線。[6]”

消防配電線路暗敷設(shè)是比較安全、經(jīng)濟(jì)且能滿足要求的敷設(shè)方式。在實(shí)際工程實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)不少施工單位未保證暗敷設(shè)保護(hù)層厚度達(dá)到30mm，而暗敷設(shè)為隱蔽工程，在驗(yàn)收時(shí)又不便于實(shí)測(cè)，最終造成消防配電線路不能滿足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電要求。因此，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)文件中要明確提出對(duì)暗敷設(shè)保護(hù)層厚度的要求，在設(shè)計(jì)交底時(shí)，要注意交代對(duì)線路暗敷設(shè)的要求。此條文中“穿管”二字不是很明確，容易造成設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，但在此條對(duì)應(yīng)條文解釋中明確應(yīng)穿金屬導(dǎo)管。

2.3配電設(shè)備可靠性

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第10.1.9條規(guī)定：“按一、二級(jí)負(fù)荷供電的消防設(shè)備，其配電箱應(yīng)獨(dú)立設(shè)置;按三級(jí)負(fù)荷供電的消防設(shè)備，其配電箱宜獨(dú)立設(shè)置。消防配電設(shè)備應(yīng)設(shè)置明顯標(biāo)志。[1]”

本條要求旨在保證消防用電設(shè)備配電箱的防火安全和使用的可靠性。對(duì)消防設(shè)備的配電箱和控制箱采取防火隔離措施，可以較好地確?；馂?zāi)時(shí)配電箱和控制箱不會(huì)因?yàn)樽陨矸雷o(hù)不好而影響消防設(shè)備正常運(yùn)行。通常的防火保護(hù)措施有：將配電箱和控制箱安裝在符合防火要求的配電間或控制間內(nèi);采用內(nèi)襯巖棉對(duì)箱體進(jìn)行防火保護(hù)。與此同時(shí)，消防配電設(shè)備設(shè)置明顯標(biāo)志是為了便于火災(zāi)時(shí)，工作人員或消防救援人員及時(shí)分辨出消防配電設(shè)備，準(zhǔn)確進(jìn)行相關(guān)操作，從而為消防救援節(jié)約寶貴時(shí)間。

3、建筑消防配電設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題剖析

在工程實(shí)踐中，建筑消防配電設(shè)計(jì)存在諸多問(wèn)題，限于篇幅，本文僅關(guān)注幾個(gè)主要問(wèn)題。

3.1消防設(shè)備配電線路上保護(hù)開(kāi)關(guān)過(guò)負(fù)荷保護(hù)切斷線路

《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011第6.3.6條規(guī)定：“過(guò)負(fù)荷斷電將引起嚴(yán)重后果的線路，其過(guò)負(fù)荷保護(hù)不應(yīng)切斷線路，可作用于信號(hào)。[3]”線路短時(shí)間的過(guò)負(fù)載并不立即引起災(zāi)害，在某些情況下可讓導(dǎo)體超過(guò)允許溫度運(yùn)行，即使?fàn)奚恍┦褂脡勖矐?yīng)保證對(duì)重要負(fù)荷的不間斷供電，例如消防水泵、消防風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備，這時(shí)保護(hù)可作用于信號(hào)。

對(duì)于消防水泵、消防風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備末端配電箱至設(shè)備的配電支線回路保護(hù)，可采用單電磁脫扣器的斷路器，也可采用長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值大于1.5～2倍消防設(shè)備額定電流的復(fù)式脫扣斷路器，并按此整定值選擇導(dǎo)線截面。消防水泵、消防風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備的過(guò)載保護(hù)熱繼電器應(yīng)動(dòng)作于發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而不動(dòng)作于切斷控制回路。

對(duì)于前端變電所或總配電間引出的消防設(shè)備配電干線保護(hù)斷路器，可按線路保護(hù)考慮采用復(fù)式脫扣器，但其長(zhǎng)延時(shí)脫扣器整定值應(yīng)大于該配電干線所帶最大一臺(tái)消防設(shè)備額定電流的1.5～2倍。

3.2非消防電源切斷區(qū)域不合理

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013第4.10.1條規(guī)定：“消防聯(lián)動(dòng)控制器應(yīng)具有切斷火災(zāi)區(qū)域及相關(guān)區(qū)域的非消防電源的功能，當(dāng)需要切斷正常照明時(shí)，宜在自動(dòng)噴淋系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)動(dòng)作前切斷。[2]”為了撲救方便，火災(zāi)時(shí)切斷非消防電源是必要的。但是切斷非消防電源時(shí)應(yīng)該控制在一定范圍內(nèi)。火災(zāi)時(shí)可立即切斷的非消防電源有：普通動(dòng)力負(fù)荷、自動(dòng)扶梯、排污泵、空調(diào)用電、康樂(lè)設(shè)施、廚房設(shè)施等?；馂?zāi)時(shí)不應(yīng)立即切斷的非消防電源有：正常照明、生活給水泵、安防設(shè)施、地下室排污泵、客梯等。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有的設(shè)計(jì)人員圖省事，錯(cuò)將所有非消防電源一并切除，造成正常照明等基本生活用電設(shè)施斷電，引起恐慌情緒，延誤人員疏散。

3.3 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)切斷供電電源

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013第9.1.6條規(guī)定：“電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置不應(yīng)影響供電系統(tǒng)的正常工作，不宜自動(dòng)切斷供電電源。[2]”電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器一旦報(bào)警，表示其監(jiān)視的保護(hù)對(duì)象發(fā)生了異常，產(chǎn)生了一定的電氣火災(zāi)隱患，因此報(bào)警后沒(méi)有必要自動(dòng)切斷保護(hù)對(duì)象的供電電源，只要提醒維護(hù)人員及時(shí)查看電氣線路和設(shè)備，排除電氣火災(zāi)隱患即可。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，有的設(shè)計(jì)人員在消防配電線路中設(shè)置了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，且作用于切斷供電電源，這是非常錯(cuò)誤的做法。首先，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，消防配電線路可不設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng);其次，當(dāng)在消防配電線路中設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)后，應(yīng)作用于報(bào)警，不得作用于切斷供電電源。

結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)建筑消防配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了淺顯研究，大部分內(nèi)容引自現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合了筆者對(duì)相關(guān)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)理解，雖不具備太多學(xué)術(shù)原創(chuàng)性，但對(duì)建筑電氣設(shè)計(jì)人員有一定的提示作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018年版）.

[2]《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-2013.

[3]《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50054-2011.

[4]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008.

[5]中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)建筑電氣工程設(shè)計(jì)分會(huì)/中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)建筑電氣與智能化節(jié)能專業(yè)委員會(huì) 主編.《建筑電氣設(shè)計(jì)疑難點(diǎn)解析及強(qiáng)制性條文》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[6]中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院 王金元.《建筑電氣設(shè)計(jì)熱點(diǎn)問(wèn)題解析》.2018年西南電氣年會(huì)主題演講.