建筑電氣設(shè)計(jì)中的消防配電設(shè)計(jì)方案分析

程文安

（山西筑城建筑設(shè)計(jì)有限公司，山西太原 030000）

住宅房屋等建筑工程的質(zhì)量，既能直接影響民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，也與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行息息相關(guān)。高層建筑等大型建筑工程中的財(cái)產(chǎn)和人口更為集中，火災(zāi)等事故的發(fā)生會(huì)使得財(cái)產(chǎn)損傷、人員傷亡等更為嚴(yán)重。而通過完善、科學(xué)地消防配電設(shè)計(jì)可以使火災(zāi)等安全事故發(fā)生的概率大大降低，可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)形成有效控制，避免產(chǎn)生更大的人員和物質(zhì)損失[1]。

1 消防配電設(shè)計(jì)的重要意義

建筑系統(tǒng)主要包括電氣設(shè)備、弱點(diǎn)控制系統(tǒng)、雷電預(yù)警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等，消防配電系統(tǒng)是系統(tǒng)應(yīng)用和工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)保障[2]。火災(zāi)感應(yīng)設(shè)備、報(bào)警系統(tǒng)、電線電源的安裝在電氣系統(tǒng)的應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用。由于設(shè)備老化、電磁干擾等因素，電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中引發(fā)火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)較高。電氣火災(zāi)具備高風(fēng)險(xiǎn)、突發(fā)性、潛在性等特征，在電氣設(shè)備的日常檢查過程中不易通過肉眼對(duì)潛在危險(xiǎn)因子進(jìn)行辨別。

建筑工程中的消防系統(tǒng)一般分為自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的功能主要是火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的接收、顯示和傳遞。聯(lián)動(dòng)控制柜可以同時(shí)啟動(dòng)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)和防煙排煙系統(tǒng)，使消防設(shè)備處于聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。配電系統(tǒng)通過一定的方式將若干不同用途的獨(dú)立電源連接起來構(gòu)成整體的供電網(wǎng)絡(luò)，從而提高電力的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。提高消防配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平是保障建筑電氣設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

2 消防配電設(shè)計(jì)的種類

2.1 放射式設(shè)計(jì)

放射式配電即從電源引出單個(gè)的用電負(fù)荷，形成單獨(dú)的供電回路，每個(gè)用電負(fù)荷對(duì)應(yīng)一個(gè)供電回路，布線呈放射狀。放射式設(shè)計(jì)具有兩大特征：①集中式配電能夠使配電穩(wěn)定性明顯提升、用電管理更為方便；②線路相關(guān)性較低，一條線路故障發(fā)生時(shí)，對(duì)周圍線路造成的影響較低，不會(huì)阻礙其他線路的正常運(yùn)行[3]。值得注意的是，放射式設(shè)計(jì)中電線及開關(guān)等對(duì)能源和有色金屬的消耗較大，適用于大容量、供電可靠性高的單臺(tái)設(shè)備。在日常的消防配電設(shè)計(jì)中，消防電梯、水幕泵、噴淋水泵、消防水泵等需要從主配電室或變配電站直接出線，放射式供電是最佳選擇。

2.2 樹干式設(shè)計(jì)

樹干式配電即由電源引出一條供電回路，多個(gè)用電負(fù)荷并聯(lián)在同一條供電回路上。樹干式設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于消耗較少的線材和開關(guān)設(shè)備，缺陷則在于“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，干線若出現(xiàn)故障，其他支線都會(huì)受到不同程度的影響，停電范圍較廣，持續(xù)供電方面得不到可靠保障。采用樹干式設(shè)計(jì)的消防配電系統(tǒng)，應(yīng)在穩(wěn)定性方面對(duì)配電系統(tǒng)全面強(qiáng)化，保障配電系統(tǒng)主干線與備用干線切換時(shí)的迅捷性與準(zhǔn)確性[4]。樹干式設(shè)計(jì)可應(yīng)用于疏散照明、防火卷簾及防煙排煙風(fēng)機(jī)。

2.3 鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)

因鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)方案趨近樹干式設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格意義上并不算作一種真正的配電接線方式。鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)與樹干式設(shè)計(jì)的區(qū)別在于，樹干式設(shè)計(jì)的分支點(diǎn)在樹干上，而鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)的分支點(diǎn)在配電箱內(nèi)[5]。鏈?zhǔn)皆O(shè)計(jì)總?cè)萘坎怀^10kW，每一回路環(huán)鏈設(shè)備不超過5臺(tái)，一條鏈上只有一個(gè)總開關(guān)保護(hù)，小容量負(fù)荷無獨(dú)立的保護(hù)開關(guān)[6]。樹干式設(shè)計(jì)的每個(gè)分支處都有保護(hù)裝置，各類分支出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響干線供電。

2.4 混合式設(shè)計(jì)

混合式設(shè)計(jì)即將放射式、樹干式、鏈?zhǔn)接袡C(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，因其綜合多種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢，是當(dāng)下國內(nèi)高層建筑應(yīng)用最為廣泛的一種消防配電方式。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)中消防配電設(shè)計(jì)中暴露的問題

3.1 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不完善

消防系統(tǒng)與配電系統(tǒng)相互配合，對(duì)消防系統(tǒng)功能的發(fā)揮有直接影響。配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)消防電氣設(shè)備的用電分配，供電系統(tǒng)則負(fù)責(zé)建筑內(nèi)部電氣設(shè)備的電力支持。一些對(duì)供電連續(xù)性有特殊要求的重要公共場所都會(huì)采用雙電源供電，雙電源供電對(duì)應(yīng)的是兩條饋電線路。兩路供電方式必然存在一定程度的差異，一旦供電出現(xiàn)問題，電力人員便只能通過手搖發(fā)電機(jī)的方式，不利于問題的徹底解決。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，供電中斷如果會(huì)造成經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡、公共秩序混亂的，應(yīng)定為一級(jí)負(fù)荷[7]。在設(shè)計(jì)一級(jí)負(fù)荷建筑電氣的過程中，應(yīng)采用高壓電源裝配和獨(dú)立供電方式，以確保一個(gè)電源故障時(shí)，另一個(gè)電源不會(huì)同時(shí)損壞。但出于經(jīng)濟(jì)成本等方面的考慮，許多場所會(huì)采用手動(dòng)方式，使電源使用逐漸變成聯(lián)鎖投入，降低消防配電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.2 供電設(shè)備選擇不科學(xué)

配電系統(tǒng)選擇供電設(shè)備時(shí)需要結(jié)合負(fù)荷容量、設(shè)備布置、工程規(guī)模等多方面因素。在開展建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用復(fù)式脫扣器和復(fù)式斷路器，對(duì)供電系統(tǒng)提供有效保護(hù)。電路過載問題是供電系統(tǒng)運(yùn)行過程中較為常見的問題，當(dāng)出現(xiàn)此類問題時(shí)，電力人員應(yīng)立即停止運(yùn)行消防設(shè)施，避免火災(zāi)事件發(fā)生時(shí)，消防設(shè)備無法正常啟動(dòng)。

3.3 缺少相應(yīng)的電源監(jiān)控設(shè)備

如果消防配電系統(tǒng)的電源箱中沒有安裝相應(yīng)的電源監(jiān)控設(shè)備，建筑管理人員便不能結(jié)合具體情況采取一定的預(yù)防措施，避免安全事故的產(chǎn)生，處置現(xiàn)場事故時(shí)，消防人員就無法明確把握消防設(shè)備的運(yùn)行情況，不利于快速控制火情。

4 建筑電氣設(shè)計(jì)中消防配電設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案

4.1 敷設(shè)配電線路

關(guān)于配電線路的敷設(shè)一方面要注意線路與場所環(huán)境、建筑物結(jié)構(gòu)的適應(yīng)程度，人與布線之間可接近的程度，短路因素引發(fā)機(jī)電應(yīng)力的可能性，另一方面需要避免外部環(huán)境帶來的影響，包括外部熱源產(chǎn)生的熱效應(yīng)、外部碰撞產(chǎn)生的機(jī)械性損害、強(qiáng)烈的日光輻射等。對(duì)線路材料嚴(yán)格篩選，建議采用電纜導(dǎo)線或銅芯導(dǎo)線，線路耐壓性不低于450V。在干燥場所進(jìn)行金屬管布線的暗敷與明敷時(shí)應(yīng)選擇管壁厚度大于1.5mm的電線管。穿入管內(nèi)的絕緣電線或電纜的截面面積不應(yīng)超過保護(hù)管管內(nèi)截面面積的40%。地面與裸導(dǎo)體之間的距離不應(yīng)短于3.5m。通過外殼防護(hù)等級(jí)大于IP2X的網(wǎng)孔進(jìn)行遮欄時(shí)，兩者距離大于2.5m。

4.2 火災(zāi)探測器安裝

火災(zāi)探測器安裝簡單、靈敏度高，將輻射光強(qiáng)、溫度、氣體等火災(zāi)特征物理量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，同時(shí)立即向火災(zāi)報(bào)警器發(fā)送報(bào)警信號(hào)。建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)消防配電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑工程的整體特征，使整個(gè)建筑都能覆蓋火災(zāi)探測器。調(diào)查了解消防走廊、緩臺(tái)、樓層的實(shí)際情況。針對(duì)火災(zāi)探測器的安裝獨(dú)立規(guī)劃一定區(qū)域。

4.3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，有利于對(duì)火災(zāi)隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般設(shè)置在人員聚集場所、重要物資存放場所。設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，需對(duì)建筑工程的具體情況進(jìn)行調(diào)查了解，為后續(xù)的火災(zāi)救援工作做好前期準(zhǔn)備。建筑場所發(fā)生火災(zāi)后，極易發(fā)生電線燒毀引起的短路，使火災(zāi)破壞程度更為嚴(yán)重，非消防電源的強(qiáng)切是非常必要的。消防人員現(xiàn)場救火時(shí)，電氣設(shè)備如果在通電狀態(tài)中，用水滅火手段便存在著觸電危險(xiǎn)。在強(qiáng)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖中，除了非消防電源，還要標(biāo)明聯(lián)動(dòng)部分的管線及設(shè)備。

4.4 供電回路設(shè)計(jì)

當(dāng)建筑物遭遇火災(zāi)事故時(shí)，防火門、噴淋等消防設(shè)備會(huì)自動(dòng)開啟，如果消防設(shè)備此時(shí)出現(xiàn)供電不暢，會(huì)嚴(yán)重遲滯火災(zāi)救援，間接造成人員及財(cái)產(chǎn)損失的增加。特定的供電回路通過安裝專用蓄電池，保障了消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其中，雙回路供電又包括發(fā)電機(jī)供電、操作倒閘、分散供電、接臨時(shí)線、自動(dòng)倒閘等方式。蓄電池照明時(shí)間需要維持在3h以上，保障火災(zāi)時(shí)消防用電系統(tǒng)的運(yùn)行。

5 結(jié)語

隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，舊式的建筑電氣設(shè)計(jì)方案逐漸與當(dāng)下的高層建筑需求不相適應(yīng)。現(xiàn)代建筑工程也面臨著多樣的電氣設(shè)備消防問題，抓好消防配電設(shè)計(jì)，能夠減少建筑物火災(zāi)隱患，提升建筑物的穩(wěn)定性和安全性。消防配電設(shè)計(jì)人員，在開展相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，需要將防火等級(jí)的需求與建筑工程的具體情況密切結(jié)合起來，對(duì)消防配電進(jìn)行科學(xué)、可行的設(shè)計(jì)。