分析建筑電氣設計中的消防設計

【摘 要】隨著我國經濟的快速發展，城市建設工程越來越多，建筑工程的施工質量要求也越來越高，在建筑的設計階段中，電氣設計是設計的核心內容之一，而電氣設計中的消防設計更是重中之重。本文對房屋建筑電氣設計中的消防設計進行簡單分析，希望可以在一定程度上幫助設計單位提升業務水平。

【關鍵詞】房屋建筑；建筑施工；電氣設計；消防設計；建筑消防；設計

一.引言。

傳統的建筑電氣設計包括供電設計和照明設計，經過建筑建造的發展和業主對建筑功能的需求，傳統電氣設計無法滿足時代需要，因而出現了強電設計和弱電設計，在增加的項目中，供電、防雷和照明被劃分在強電類，其余部分如電視、電話、消防和建筑樓宇自控系統等項目被劃分在弱電類。在建筑的電氣設計中，消防設計的服務對象是業主，是為業主的使用功能需要而服務的，同時也是對建筑安全的保障措施。

二.建筑電氣設計內容。

1.供電系統設計

（1）電力負荷的計算。

電力負荷是供電設計的依據參數。計算準確與否，對合理選擇設備、安全可靠與經濟運行，均起著決定性的作用。

（2）低壓配電線路設計。

首先確定進戶線的方位，然后確定各區域總配電箱、分箱的位置，根據線路允許電壓降等因素確定干線的走向，管材型號和規格，導線截面等，繪制平面圖。

（3）電氣設備選擇。

電氣設備的選擇是涉及多種因素，首先要考慮的是產品性能質量。電氣產品的選用必須符合國家有關規范。其次才是經濟性，要根據業主功能要求、經濟情況做出選擇。隨著人們環境保護意識的日益增加，選擇環保產品、節能產品也是新的時尚，這就不僅僅是錢的問題了。

（4）繼電控制與保護。

沒有十全十美的系統，沒有100%可靠的設備，對于各種突發的意外情況，對關鍵點進行保護，是電力系統工程師的職責之一。

2.照明設計。

電氣照明設計包括設計說明、光源選擇、照度計算、燈具造型、燈具布置、安裝方式、眩光控制、調光控制、線路截面、敷設方法和設備材料表等。照明設計和建筑裝修有著非常密切的關系，應與建筑師密切配合，以期達到使用功能和建筑效果的統一。綠色照明是指在設計中廣泛采用新的材料、技術、方法，達到節能、高效及環保的要求。

3.防雷、消防設計。

（1）安全用電 。

防雷、消防都是為安全而設計的，人的生命安全是我們在運行電力系統中所必須首先考慮的問題。電是雙刃劍，安全使用才能帶來方便和效益，我們應該牢記：安全第一。

（2）防雷

雷擊是一個概率事件，設置接閃器等防雷裝置增大了落雷的概率，但可以有效地控制雷擊災害。傳統的防雷方法是采用避雷針、避雷帶等，近年來用過的有消雷器和放射式避雷針，但在國內理論界基本是否定的，而提前放電和抗雷器等避雷方法理論界還在爭論之中。

（3）防火

隨著建筑物的日趨復雜化，功能的多樣化，防火問題變得越來越重要。由于電氣原因引起的火災也在不斷上升之中。建筑防火設計包括所有的設備專業，水要有噴淋、消防泵，暖通要有防排煙，電氣的火災探測器、通信和聯動控制系統更是必不可少的。建筑電氣的消防包含消防供電（包括：消防電源、消防配電、消防線路和電器裝置等）、火災應急照明和疏散指示標志、火災自動報警系統、漏電火災報警系統。

4.信息系統設計。

（1）電視。

為了使用戶收看優質的電視節目，公共建筑一般都設置共用天線電視接收系統CATV和有線電視系統CCTV。它們都是有線分配網絡，除收看電視節目外，還可以在前端配合一定的設備。進行分配系統設計時，應合理確定電視機輸入端的電平范圍。

（2）電話。

電話設計包括電話設備的容量、站址的選定、供電方式、線路敷設方式、分配方式、主要設備的選擇、接地要求等。

（3）網絡

網絡設備的出現是隨著信息工業的發展而出現在建筑物中的新事物。信息時代的到來，使我們的生存成了比特的組合。

三.建筑電氣設計中的消防設計。

1.供電電源。

建筑供電主要是解決建筑物內用電設備的電源問題。包括變配電所的設置，線路計算，設備選擇等。

（1）.供電電源及電壓的選擇

供電設計：包括供電電源的電壓、來源、距離和可靠程度，目前供電系統和遠景發展情況；用電負荷的性質、總設備容量和計算負荷；變配電所的數量、容量、位置和主接線；無功功率的補償容量和補償前后的功率因數；備用容量和備用電源供電的方式；繼電保護的配置、整定和計量儀表的配置。

為了保證供電可靠性，現代高層建筑至少應有兩個獨立電源。具體數量應視當地電網條件而定。兩路獨立電源運行方式，原則上是兩路同時使用，互為備用。此外，還必須裝設應急柴油發電機組，并要求在15s內走道恢復供電，保證應急照明、消防設備、電腦電源等用電。國內高層建筑大都采用10kV等級，對用電量大而且有條件的，建議采用35kV深入負荷中心供電。

（2）.選擇供電系統中的斷路器。

斷路器是指控制電流通斷的設備，主要用于對線路及設備的保護，當電路中出現過載、短路、欠壓等故障時，能迅速切斷電源，保護線路、負載及相關設備的安全。

斷路器的一般在選用時要遵循以下原則：

第一、根據用途選擇斷路器的型式及極數；

根據最大工作電流選擇斷路器的額定電流；根據需要選擇脫扣器的類型、附件的種類和規格。具體要求是：

①斷路器的額定工作電壓≥線路額定電壓；

②斷路器的額定短路通斷能力≥線路計算負載電流；

③斷路器的額定短路通斷能力≥線路中可能出現的最大短路電流（一般按有效值計算）；

④線路末端單相對地短路電流≥1.25倍斷路器瞬時（或短延時）脫扣整定電流；

⑤斷路器欠壓脫扣器額定電壓等于線路額定電壓；

⑥斷路器的分勵脫扣器額定電壓等于控制電源電壓；

⑦電動傳動機構的額定工作電壓等于控制電源電壓；

⑧斷路器用于照明電路時，電磁脫扣器的瞬時整定電流一般取負載電流的6倍。

第二、采用斷路器作為配電變壓器低壓側總開關時，其分斷能力應大于變壓器低壓側的短路電流值，脫扣器的額定電流不應小于變壓器的額定電流，短路保護的整定電流一般為變壓器額定電流的6-10倍；過載保護的的整定電流等于變壓器的額定電流。

第三、初步選定斷路器的類型和等級后，還要與上、下級開關的保護特性進行配合，以免越級跳閘，擴大事故范圍。

2.配電線路。

首先確定進戶線的方位，然后確定各區域總配電箱、分箱的位置，根據線路允許電壓降等因素確定干線的走向，管材型號和規格，導線截面等，繪制平面圖。

低壓配電系統的各級開關，一般采用低壓斷路器。設計時注意選擇性，保護等級不宜超過三級。重要負荷要求兩路供電、末端切換，如消防電梯，要求在電梯機房設置切換裝置、互為備用。配電設計包括配電系統的接線、主要設備選擇、導線及敷設方式的選擇、低壓系統接地方式選擇等。

目前，許多建筑的消防配電線路采用穿塑料管（PVC）保護，并從吊頂內走線。高層建筑的消防用電設計，必須保證消防設備的有效運轉，因此消防用電的配線，也必須保證當其受到火災影響時，不至造成停電。解決這一問題比較有效的辦法，是使用耐熱性絕緣導線，并埋設于混凝土構件內。“民規”第24.8.5條規定：消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播等線路，應穿金屬管保護，并暗敷在非燃燒體結構內，其保護層厚度不應小于30mm。當必須明敷時，應在金屬管上采取防火措施（一般采用涂防火涂料的辦法，外涂三遍，或者防火涂料層厚度在0.5―2mm之間）。在布線上“民規” 與“報警規范”的 要求基本一致，只是“報警規范”在線路暗敷時可采用穿金屬管或經阻燃的硬質塑料管保護，本條之所以沒有包括火災探測器線路，是因為探測器線路只是在火災初起階段起作用，而條文中規定的消防聯動控制、自動滅火控制、通信、應急照明及緊急廣播線路，在火災發生后一段時間內還需起作用，在這段時間內，必須保證這些線路的安全使用。

在配電線路設計中，要注重對電纜和電線進行合理選擇。規范未規定選什么電纜，工程中一般采用銅芯線。常用的交聯聚乙烯絕緣電纜（YJV、ZR-YJV、NH-YJV）等普通電纜，火災中放出大量有毒煙氣，故電纜的低煙無鹵化是發展方向。普通電纜、阻燃電纜、阻燃隔氧層電纜及耐火電纜在明敷及穿鋼管并施防火涂料保護時，其持續供電時間均未達到30min。這對于消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設施等供電時間較長的消防設備供電是不利的。因此，設計是對一些重要建筑或場所內的供電線路或某些重要供電線路宜采用礦物絕緣銅護套電纜。

3.聯動控制系統。

主機在消防控制室接收現場各種設備如：感煙與感溫探測器、手動火災報警按鈕、消火栓按 鈕、水流指示器以及濕式報警閥壓力開關等傳來的報警（或動作）信號，經報警控制器處理后，去集中聯動控制相應的現場被動型設備，如：啟動消火栓泵、噴淋泵及停止有關部位的空調送風機，關閉電動防火閥，打開排煙送風閥并聯動排煙風機及正壓送風機，關閉有關部位的防火卷簾，控制電梯全部停于首層等，并接收這些設備動作后的回答信號，開起無需回答信號的現場被動型設備，如火災應急廣播、編址音響器并聯鎖關閉大樓空調機，切斷有關部位的非消防電源，消防 控制室除能接收上述各報警（聯動）信號外，還能接收消火栓泵、噴淋泵、穩壓泵、正壓送風機、排煙風機以及消防電梯等的運行信號及各水池和水箱的水位信號，并能手動直接控制消防水泵與防煙排煙風機等的開起及停止。

4. 室內消火栓系統。

對消火栓系統而言，根據“高規”的要求，在每個室內消火栓處應設置直接啟動消防水泵的按鈕。根據“報警規范”的要求，在消防控制室處也應能手動控制消火栓泵的啟、停。這兩部規范從各自不同角度提出要求。消防控制室與消火栓動作按鈕啟動關系與消火栓泵的啟動形式有關。消火栓泵的啟動方式一般分為兩種：第一種啟動方式是在總線制聯控方式下，消火栓動作按鈕的起動。可通過設在消火栓旁的聯動接口模塊將其要求的啟動信號送至消防控制室控制臺，再從此處輸出使消火栓啟動的開關量觸點。第二種起動方式，是直接將消火栓動作按鈕的開關量觸點輸出到消火栓泵啟動箱。前一種方式接線省，但需在總線制下，對消火栓聯動模塊進行地址編碼編來達到監控大量消火栓的目的。后一種啟動方式簡單可靠，但還需要把消火栓動作信號返回給消防控制室。此外，在消防泵房還有一個控制箱，直接控制消防泵的啟停，這樣消火栓泵的啟動就有三處地方可控制。通常情況下，消防泵房電源控制柜上的手動、自動轉換開關置于自動位置，在消防控制室和消火栓處均能控制消防泵的啟停，就是一旦自動控制失靈，工作人員可在水泵房將轉換開關打到手動位置，直接起動消防泵，且就地維修也很方便。但是，這樣一來，將會帶來負面影響。在水泵房設置轉換開關，容易引起人為的操作失誤，因為一般情況下泵房是無人值班的，萬一工作人員或其他人員將轉換開關置于手動位置，而消防中心未能及時發現，就會出現消防控制中心和消火栓按鈕均無法啟動消防泵的重大隱患。因此，在實際設計中，消防控制室的手動起停按鈕可不經過泵房設置的轉換開關，而直接啟動消防泵，既能解決直接起動問題，又便于消防中心統一監控。

5.火災自動報警系統。

火災自動報警系統由觸發器件（探測器、手動報警按鈕）、火災報警控制器、火災警報裝置、各種聯動控制、火災應急廣播、消防通訊等組成。火災自動報警系統的作用是：能自動（手動）發現火情并及時報警，控制各種消防設施（消防泵、噴淋泵、防排煙風機、防火卷簾、消防電梯、火災應急照明等），控制火情的發展，指揮人員安全疏散。火災自動報警系統的系統形式由以下內容構成：

（1）區域報警系統。

①一個報警區域宜設置一臺區域火災報警控制器或一臺火災報警控制器，系統中區域火災報警控制器或火災報警控制器不應超過兩臺。

②區域火災報警控制器或火災報警控制器應設置在有人值班的房間或場所。

③系統中可設置消防聯動控制設備。

④當用一臺區域火災報警控制器或一臺火災報警控制器警戒多個樓層時，應在每個樓層的樓梯口或消防電梯前室等明顯部位，設置識別著火層的燈光顯示裝置。

⑤區域報警系統宜用于二級保護對象。

（2）集中報警系統。

①系統中應設置一臺集中火災報警控制器和兩臺及以上區域火災報警控制器，或設置一臺集中火災報警控制器和兩臺及以上區域顯示器。

②系統中應設置消防聯動控制設備。

③集中火災報警控制器或火災報警控制器，應能顯示火災報警部位信號和控制信號，亦可進行聯動控制。

④集中火災報警控制器或火災報警控制器應設置在有專人值班的消防控制室或值班室內。

⑤集中報警系統宜用于一級和二級保護對象。

（3）控制中心報警系統。

①系統中至少應設置一臺集中火災報警控制器、一臺專用消防聯動控制設備和兩臺及以上區域火災報警控制器；或至少設置一臺火災報警控制器、一臺消防聯動控制設備和兩臺及以上區域顯示器。

②系統應能集中顯示火災報警部位信號和聯動控制狀態信號。

③控制中心報警系統宜用于特級和一級保護對象。

四.超高層公共建筑消防電氣設計存在的問題。

在我國的超高層公共建筑消防電氣設計中，還存在以下問題：

1.手動報警按鈕的設置存在問題。根據《火災自動報警系統設計規范》（gb50116- 98）第8.3.1條規定：每個防火分區應至少設置一個手動火災報警按鈕。從一個防火分區內的任何位置到最鄰近的一個手動火災報警按鈕的距離，不應大于30m。手動火災報警按鈕宜設置在公共活動場所的出入口處。在進行設計時，應首先滿足報警按鈕“應”設在公共活動場所的出入口處要求。其次才能遵循“30m”和“每個防火分區應至少一個”的原則。

2.防火卷簾的控制問題。

電動防火卷簾門主要起隔離作用，一般的電動防火卷簾門內外側各設一對煙感器、溫感器，除了控制箱（一個）可設在內側或外側外，內外側還應各設一個手動啟停按鈕，距地1.4米左右明裝，而位于自動扶梯周圍的電動防火卷簾門，其煙感器、溫感器只設在外側。從電動防火卷簾門的工作方式來區分，可分為兩種：一為隔離式，一般設在防火分區邊界的出入口處，一旦探測器報警并確認火災，防火卷簾門一步降到底，同時噴淋系統開始向起火區和卷簾門噴水。二為疏散式，一般疏散通道上，煙感器報警后經確認（人工確認或兩個以上探測器報警）先降金屬卷簾至距地1.8米處，如火勢發展，溫度升高，則溫感器動作后防火卷簾門再降至地面。兩次動作之間的時間用于門內人員逃離。無論哪種電動防火卷簾門，在超高層建筑中整個消防系統的一個組成部分，其動作不是獨立的。因此，電動防火卷簾門兩側從屬于卷簾門控制箱的煙感器、溫感器，均應與火災報警系統的探測器回路相接并在一個系統內工作。

五.結束語

建筑電氣設計中的消防設計內容繁雜，在設計中要嚴格執行相關制度和設計規范，根據建筑實際情況，制定合理的電氣消防設計方案。