工业与民用建筑电气的消防设计

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【摘 要】工业建筑的消防设备负荷等级,应符合《建规》的要求,按其室外消防用水量的多少来确定消防负荷的等级具体分级.民用建筑的消防应急照明等消防设备,按《民规》中提到有关应急照明的负荷分级要求,对各负荷等级的应急照明都作了详细的规定.

【关 键 词】工业建筑,电气消防配电,电气火灾监控系统,应急照明,末端切换

地球上所有的工业与民用建筑都离不开电,电在给人类的生产生活带来了许多便利的同时,也给人类带来一定的安全威胁.据统计,建筑火灾70%发生的概率是由电火灾引起的,足见电的隐患之大.下面我们分别从工业建筑和民用建筑这两部分,来简单讨论电气消防的设计中需注意的问题.

1.工业建筑部分

我国是一个工业生产大国,工业建筑的安全可靠发展关系到国家经济的命脉,尤其是电气消防设计部分就显得非常重要了.我们知道,不管是单层多层还是高层的工业建筑的消防要求,都是要遵循于《建筑设计防火规范》GB50016里面的内容,里面提到电气消防配电的要求有：

1.1建筑物、储罐（区）、堆场的消防用电设备,其电源应符合下列规定：

1.1.1除粮食仓库及粮食筒仓工作塔外,建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库的消防用电应按一级负荷供电,

1.1.2下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电：

（1）室外消防用水量大于30L/s的工厂、仓库,

（2）室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）,

1.1.3除本条第1、2款外的建筑物、储罐（区）和堆场等的消防用电可采用负荷供电,

对于该规范条文的第一款,建筑高度超过50米的厂房和仓库,这些高层工业建筑的火灾危险非常大,因而需提供双电源来保证消防负荷的供电可靠性,但是这些高层的工业建筑在我国的普遍性还不算多,我国通常都是一些单层和多层的工业建筑（典型的厂房和仓库）的规模形式较多,因而,对于本规范第二款第一点的要求就显得格外醒目了,室外消防用水量能超过30L/S的厂房和仓库,其体积规模可谓是相当大的,也就是对于这些大厂房和仓库,其消防设备包括应急照明、防火卷帘、消防泵房等等的消防配电,均是按二级负荷来考虑即可,也就是采用双回线路保证消防供电的可靠性,我们习惯的做法就是在厂区除了设置有变配电房外,还另外配置柴油发电机房等作为后备电源,利用双电源的条件来满足消防负荷的可靠性,有些厂区的发电机除了满足应急的消防负荷供电外,平时还可以为其某些工艺负荷来供电,来提高生产的可持续性.但由于某些原因,在一些小厂区或者厂房仓库附近无法设有发电机房的情况下,对于二级负荷供电的消防设备而言,考虑到厂区（厂房、仓库建筑）的消防负荷用电量一般不大,我们可以采用EPS（应急电源装置）作为后备电源,消防设备可由变配电房和EPS引来的双回线路供电,EPS可放置在所在二级负荷的厂房（仓库）里面,平时由厂区变配电房的一回线路来充电,当变配电房市电失电的时候,可以转化为EPS后备电源供电,以达到双回线路电源切换的目的,来满足消防负荷的供电连续性.如图1所示：

图1工厂消防配电示意图

与这些工业建筑的消防用电设备的配电负荷等级相对应的规范要求,还提到的有：

1.2下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统：

1.2.1按一级负荷供电且建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库,

1.2.2按二级负荷供电且室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库）,

我们知道电气火灾监控系统包括剩余电流式、测温式和独立式等,它与火灾自动报警系统是两套不同的系统,不过对于电气火灾监控保护,如果设置了独立式的电气火灾监控探测器（如发送声光报警信号）,是可以通过输入输出模块来接入到火灾自动报警系统,在消防控制室或消防值班室来进行火灾监测的,但仅限于保护的对象点数较少的情况,对大部分情况,我们还是需在消防控制室里面,分开设置这两套系统的.一般情况下,如果厂区没法为消防控制室的设置提供条件的话,我们可以考虑把厂区的门卫室作为整个厂区的消防控制室,这样子经常有人值班的门卫室就可以随时监测到厂区的电气火灾的情况了.

2.民用建筑部分

民用建筑包括居住建筑和公共建筑两部分,它们的电气消防均遵循于《民用建筑电气设计规范》JGJ16、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045、《建筑设计防火规范》GB50016等,如果有地下车库的建筑,还应遵循《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067的等要求.对于民用建筑,我们着重讨论消防应急照明的设计要求.我们知道火灾的时候浓烟蔓蔓,黑乎乎的一片,如果此时应急照明的设计不符合消防要求,不能保证人员疏散时应有的照度标准,就会对人的生命安全构成严重威胁,因此我们要重视规范对应急照明的设计要求.

火灾应急照明一般应由专门的应急照明配电箱供电.但当建筑物规模较小,应急照明灯具不多,而只有在单市电的电源供电情况下（例如负荷的情况）,其火灾应急照明可以接在普通照明箱的专用回路上,并应采用带蓄电池的应急照明灯具.它也可作为平时照明的一部分来使用,但不能为了节能而人为停电,因为有关消防规范要求消防电源是不允许断电的.可是《民用建筑电气设计规范》JGJ16里面,提到“当采用蓄电池作为疏散照明的备用电源时,在非点亮状态下,不得中断蓄电池的充电电源”,就是说,平时只需保证充电电源不断开,而在消防应急的时候可以允许中断供电,使带蓄电池的应急照明灯具通过蓄电池自身放电来强制投入到发亮发光,所以火灾时候我们可以断开普通照明配电箱的总电源（即切断非消防电）,来使得带蓄电池的应急照明放电.可能有人会说,不如引申到二级以上供电负荷等级的应急照明配电箱的情况,采用双电源或双回路来保证自带蓄电池应急照明的供电可靠性,当火灾应急的时候,通过接触器把应急照明的充电线路强制切断,来使得自带蓄电池的灯具强制投入到其蓄电池放电里去,以达到“强切点亮”的目的,如图2所示：图2带蓄电池的应急照明“强切”示意图

图2的配电方式虽然工程实际中可行,但还是有违法规范的嫌疑的,因为既然归入到消防设备负荷那里去,就应确保消防电的供电连续可靠,不允许有断电的可能性存在（某些关系到人身电击的情况除外）,这是规范对消防电的意图.所以,我们应该采用接触器触点来“强启”点亮,而不应“强切”点亮,如图3所示：

图3带蓄电池的应急照明“强启”示意图

另外我们需要注意的,上述提到的“普通照明配电箱的专用回路”,实质上已是属于规范所说的专用的消防配电线路,故这些消防回路应有明显的消防标志标识.此外,疏散照明应满足《民用建筑电气设计规范》JGJ16里面提到,“除在假日、夜间无人工作而仅由值班或警卫人员负责管理外,疏散照明平时宜处于点亮状态.”也就是说,民用建筑的疏散指示照明灯具（即箭头指示灯和安全出口灯）,采用常亮型的设计比较合理,而双头猫眼灯不采用常亮型,平时处于充电状态即可.根据建筑性质,自带蓄电池的应急照明灯（双头猫眼灯）和疏散指示标志（箭头指示灯和安全出口灯）,应选可靠连续工作时间≥30min或≥20min的产品,按目前国内市场情况,自带蓄电池的应急灯具其持续供电时间基本达到90min的标准了,所以设计只需标明其供电时间为90min即可满足规范和实际工程需求.

消防应急照明除了疏散照明外,还包括某些场所的备用照明,这些场所仍需要在消防应急的时候继续工作,例如消防水泵房、防排烟机房、变配电房、发电机房、消防控制室和消防电梯机房等.当正常市电电源突然断电而备用电源尚未投入的过渡过程中,若仍须保持继续照明的场所,则非常有必要设置自带蓄电池的照明灯具.有人会说,对于柴油发电机房,自带蓄电池的灯具数量可相对要稍多一些,而其它的如变配电房、消防水泵及消防控制室等处,也应设置部分的自带蓄电池的应急灯即可,不要求全部带蓄电池的.可是,我们想一想在这个主备用电源切换的过程中,发生火灾时仍需坚持工作的场所,也就是规范要求仍需达到各场所应有的照度标准（如电房200lx、泵房100lx）,我们设计的时候还是要求考虑把这些场所（上述的那些机房）内的全部灯具均自带蓄电池,这样,蓄电池在这个切换的“真空时间”内持续放电均能达到正常照度的标准值,来保证这些场所的继续工作的可靠性.

在此,不论工业建筑还是民用建筑,对于某些重要的消防设备负荷,例如消防水泵设备等等,都应在最末一级配电箱处设置自动切换装置.消防设备负荷在双电源或双回路处末端切换,上述的几个规范都有这样的规定,一般情况下设计人员都应该注意到这点,但还有大部分人员存在违反规范的现象,如图4所示：

图4消防水泵配电没有在末端切换的示意图

消防泵房总配电箱XFQ与各水泵控制箱消火栓XFX、喷淋PLX、消防泵房潜水泵XPS之间还有一段配电线路存在,实际上这种配电方式就不属于配电箱处末端切换了,出现这种情况,原则上的末端切换应该是各消防水泵的控制电箱,也就是消防水泵房内应是“控制电箱”切换,不是总配电箱处切换,所以不能只从字面上考虑,未理解末端切换的实质是提高消防设备的供电可靠性.如果我们把上面配电平面图作一点修改吧,把总配电箱XFQ与各消防水泵控制电箱挨着一起配电,如图5所示：

图5消防水泵配电在末端切换的示意图

这样,总配电箱XFQ就是直接与各消防水泵控制电箱XFX、PLX、XPS配电了（形成一个整体的末端）,不用绕过一段很长的配电线路长度,此时我们仍可以认为这种情况是属于配电箱末端切换的做法,也符合规范所说的末端切换的要求.而在《工程建设标准强制性条文及应用示例》（房屋建筑部分―电气专业）《04DX002》的P13页里面,也提到有附注,“最末一级配电箱：指负荷附近的直配电源箱或上述设备的控制电箱”.