探析建筑電氣設(shè)計(jì)中消防配電的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張興東

(甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

建筑電氣設(shè)計(jì)和人們的生活密切相關(guān)，消防配電設(shè)計(jì)又是其中的重點(diǎn)內(nèi)容，不但影響著建筑物安全性和實(shí)用性， 還影響著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在進(jìn)行消防配電設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以相關(guān)規(guī)范要求為準(zhǔn)，掌握設(shè)計(jì)要點(diǎn)，進(jìn)而更好為人們提供安全舒適的居住環(huán)境。

1 建筑電氣設(shè)計(jì)中消防配電設(shè)計(jì)的價(jià)值

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活品質(zhì)也在逐漸提高，對(duì)建筑物的需求也越來(lái)越嚴(yán)格。在土地?cái)?shù)量逐漸減少的情況下，多數(shù)建筑工程都追求垂直發(fā)展，所以高層建筑已經(jīng)成為了目前的主流。在此背景下，對(duì)其進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)的難度隨之增加。而消防配電設(shè)計(jì)又是建筑電氣設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容，人們對(duì)其的關(guān)注程度也越來(lái)越高。在建筑工程中，消防配電設(shè)計(jì)直接關(guān)乎著其施工安全和人們后續(xù)的使用安全，所以必須要在設(shè)計(jì)階段重視消防配電的設(shè)計(jì)和規(guī)劃。合理的消防配電設(shè)計(jì)可以大幅度降低建筑物中出現(xiàn)火災(zāi)的概率，并且在意外發(fā)生時(shí)，還會(huì)最大限度減少火災(zāi)帶來(lái)的損失。所以，在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要提高對(duì)消防配電設(shè)計(jì)的重視程度。

消防配電設(shè)計(jì)不但可以滿足建筑物中各種電氣設(shè)備的電力需求，還可以降低其用電風(fēng)險(xiǎn)，給人們用電提供便利條件，提升建筑整體配電系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保其能夠在穩(wěn)定狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行。如果消防配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，那么在意外發(fā)生時(shí)很容易導(dǎo)致建筑物內(nèi)部的相關(guān)消防設(shè)施無(wú)法正常運(yùn)行，從而增大人們的財(cái)產(chǎn)損失。合理的消防配電系統(tǒng)，一方面，可以使得監(jiān)控設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，快速識(shí)別建筑物中的火災(zāi)信息，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，幫助工作人員快速反應(yīng)，進(jìn)而減少火災(zāi)給人們帶來(lái)的損失。另一方面，消防配電系統(tǒng)可以對(duì)建筑物中各個(gè)區(qū)域的實(shí)時(shí)用電情況進(jìn)行監(jiān)控，快速發(fā)現(xiàn)建筑物中所存在的安全隱患，比如電氣設(shè)備的老化和配電線路的破損，并將其鎖定后及時(shí)報(bào)警，工作人員再采取相應(yīng)措施，這便進(jìn)一步提升了建筑物配電系統(tǒng)的安全性和可靠性，保障了人們的生活用電安全。

2 消防配電種類的選擇

2.1 基本劃分

在進(jìn)行建筑電氣設(shè)計(jì)消防配電設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)以安全性和可靠性為前提，將建筑電氣中電源的持續(xù)時(shí)間和配電系統(tǒng)接線情況進(jìn)行綜合考量，盡可能降低施工過(guò)程中的難度。

消防配電種類大體上可以分為兩種，一是放射型，二是樹干型，為方便論述兩種消防配電種類的區(qū)別就以某區(qū)域的低壓配電系統(tǒng)為例進(jìn)行分析(如圖1)。

圖1 低壓配電系統(tǒng)

2.2 放射型

如果在消防配電設(shè)計(jì)中使用放射型，那么相關(guān)電氣設(shè)備的配電線路應(yīng)當(dāng)具有一定可靠性和獨(dú)立性，以配電線路獨(dú)立敷設(shè)狀態(tài)為最佳，而且當(dāng)配電線路中某處出現(xiàn)故障和損壞時(shí)，配電線路中的其他電源和輸出線路仍舊能夠維持穩(wěn)定供電，其中該種設(shè)計(jì)方案在低壓配電柜會(huì)引出數(shù)量較多的連接線路，需要配備大量線路開關(guān)。在相關(guān)建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中指出，如果配電線路中電源容量過(guò)大和相對(duì)重要的電力負(fù)荷都應(yīng)當(dāng)以放射形式從低壓電源柜的配電室中引出進(jìn)行配電。為最大限度保證火災(zāi)事故和一些意外情況發(fā)生時(shí)，建筑物內(nèi)的相關(guān)消防設(shè)備還可以發(fā)揮出滅火功能，建筑中的消防泵、電梯和較為重要的消防電氣設(shè)備應(yīng)當(dāng)采用放射型配電法，以此種形式保證其獨(dú)立性和穩(wěn)定性。

2.3 樹干型

與上述放射型相比較，此種消防配電設(shè)計(jì)方案所使用的干線數(shù)量不多， 所以在一些重要干線發(fā)生故障時(shí)會(huì)直接對(duì)整體線路造成負(fù)面影響。在相關(guān)消防電氣設(shè)備方面，由標(biāo)準(zhǔn)《供電配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50052-2016可得知，當(dāng)建筑物內(nèi)應(yīng)急電氣設(shè)備負(fù)荷為一級(jí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)由交流電源對(duì)其進(jìn)行供電， 而且應(yīng)當(dāng)采取雙電源的供電方式，即主電源和應(yīng)急電源同時(shí)對(duì)其進(jìn)行供電。此時(shí)供電方式可以選擇樹干型和放射型。當(dāng)建筑物負(fù)荷是非一類，但是消防電力負(fù)荷處在一級(jí)狀態(tài)下時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用樹干型對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行供電。基于上述分析，在消防配電設(shè)計(jì)中，樹干型配電方式應(yīng)當(dāng)在應(yīng)急照明系統(tǒng)中所使用。

總的來(lái)說(shuō)，消防配電種類的選擇應(yīng)當(dāng)以建筑項(xiàng)目實(shí)際情況為準(zhǔn)，針對(duì)于一些較為重要的消防裝置，應(yīng)當(dāng)將其自身穩(wěn)定性放在首位，優(yōu)先選擇放射型配電方式，盡可能提升其用電可靠性，而對(duì)于其他設(shè)備則需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇兩種配電方式。其中由于放射型配電方式在需要大量電纜的同時(shí)還會(huì)消耗數(shù)量較多的開關(guān)，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意節(jié)約施工成本[1]。

3 建筑電氣設(shè)計(jì)中消防配電的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及措施

3.1 消防配電規(guī)劃

進(jìn)行消防配電設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)提前做好消防配電系統(tǒng)的規(guī)劃，在規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下四個(gè)方面。

(1)在建筑電氣工程設(shè)計(jì)階段就要完成對(duì)消防配電設(shè)計(jì)的規(guī)劃，要根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)范和要求對(duì)消防相關(guān)設(shè)備的供電負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行確定，再根據(jù)實(shí)際情況選擇消防配電系統(tǒng)的種類。

(2)明確消防配電系統(tǒng)是處理緊急情況的關(guān)鍵手段，所以在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先保證相關(guān)消防裝置內(nèi)部具備應(yīng)急電源和工作電源，并且消防配電系統(tǒng)中的電源要獨(dú)立設(shè)置，以此種方式能夠確保在緊急狀況下消防相關(guān)裝置可以穩(wěn)定運(yùn)行，而且消防相關(guān)裝置應(yīng)具備專門的供電線路，嚴(yán)禁將非消防設(shè)備和消防設(shè)備同時(shí)接在相同電源上。

(3)當(dāng)消防相關(guān)設(shè)備使用雙電源供電方式進(jìn)行供電時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置其切換裝置，盡可能提高消防電源供電的持續(xù)性和可靠性。并且在消防設(shè)備末端應(yīng)當(dāng)具有電氣保護(hù)功能，以此保證消防相關(guān)設(shè)備在緊急情況下仍舊能夠正常運(yùn)行[2]。

(4)對(duì)消防配電系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)考慮到該系統(tǒng)在建筑物中預(yù)警方面的作用。為最大限度發(fā)揮出消防配電系統(tǒng)自身作用，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑電氣配電線路實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管，可以實(shí)現(xiàn)日常使用過(guò)程中快速發(fā)現(xiàn)建筑電氣配電線路中存在的問(wèn)題。所以在對(duì)消防配電設(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中，就要確定其監(jiān)控系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對(duì)建筑物中的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行劃分。

3.2 非消防電源切除

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB51348-2019標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容，確定火災(zāi)發(fā)生后，應(yīng)當(dāng)自動(dòng)切除災(zāi)情區(qū)域的非消防電源。其中對(duì)消防以外的電源應(yīng)當(dāng)在災(zāi)情得到確認(rèn)后再開始切斷工作，這代表作出切斷非消防電源的決策要慎重，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷，并且選擇合適的切斷方法。

3.2.1 非消防照明電源

當(dāng)火災(zāi)報(bào)警后，如果控制室立刻將非消防照明電源切斷很容易會(huì)引起相關(guān)建筑內(nèi)人員的恐慌，從而造成混亂。所以在火災(zāi)發(fā)生前期，應(yīng)當(dāng)有照明引導(dǎo)人員對(duì)其進(jìn)行疏散，并及時(shí)開展滅火工作。而且在確認(rèn)火情后，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況在總控制室中手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行切除。所以，在對(duì)消防配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到此方面，將非消防照明電源配電線路的控制開關(guān)設(shè)置在總控制室中，進(jìn)而方便工作人員在火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)切斷非消防照明電源。

3.2.2 其他非消防用電電源

該部分用電電源應(yīng)當(dāng)以建筑物的受災(zāi)情況作為切斷依據(jù)。對(duì)于一些較為重要的建筑物，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)其設(shè)計(jì)范圍進(jìn)行自動(dòng)卸荷，而普通建筑物則可以直接從配電室進(jìn)行卸荷。

當(dāng)切斷其他非消防用電電源時(shí)，雖然會(huì)給人們的日常活動(dòng)帶來(lái)一定影響，但不會(huì)引發(fā)大面積恐慌，所以在切斷該部分電源時(shí)有著良好的秩序性。而且目前建筑物在交付后通常都會(huì)進(jìn)行二次裝修，和預(yù)先設(shè)計(jì)的照明能耗相比較，實(shí)際能耗會(huì)明顯增大。而且隨著時(shí)間推移，建筑中的居民數(shù)量逐漸增多，這樣一來(lái)對(duì)配電系統(tǒng)的用電負(fù)荷也會(huì)逐漸增大，所對(duì)應(yīng)的電氣設(shè)備數(shù)量也會(huì)增加，在此背景下，建筑中配電系統(tǒng)的變壓器基本上處于滿荷載運(yùn)行狀態(tài)，如果在此時(shí)發(fā)生火災(zāi)，不能盡快切除其他非消防用電電源，必然會(huì)影響到配電系統(tǒng)的總開關(guān)，從而出現(xiàn)跳閘，影響到后續(xù)滅火工作。所以在對(duì)消防配電進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮到這一點(diǎn)，將消防相關(guān)設(shè)備的供電線路和非消防用電電源分開進(jìn)行設(shè)計(jì)，防止其用電荷載影響到消防相關(guān)設(shè)備的供電[3]。

3.3 消防配電線路的敷設(shè)

在消防配電設(shè)計(jì)中，線路敷設(shè)也是其中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)之一，配電線路的性能和其質(zhì)量直接影響到消防系統(tǒng)的安全性和可靠性，所以在進(jìn)行實(shí)際過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)選用性能良好，有質(zhì)量保障的電纜，通常采用銅芯導(dǎo)線，并且將其耐壓值控制在450V以上。消防配電線路敷設(shè)方式大體分為兩種，一是明敷，二是暗敷，在對(duì)其敷設(shè)方式進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑工程的實(shí)際情況進(jìn)行考量。比如選擇明敷方式則需要利用密封金屬線槽或者金屬材質(zhì)的套管對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，并且做好該片區(qū)域的防火孔洞封堵。為最大限度加強(qiáng)線槽以及金屬套管的耐高溫能力，施工人員可以在其表面涂抹防火材料。如果采用暗敷的方式，可以將導(dǎo)線設(shè)置在防火性能較好的結(jié)構(gòu)中，并在其中利用套管對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

從消防配電線路的敷設(shè)區(qū)域可以分為兩大類，一是消防配電線路干線的敷設(shè)，二是消防配電線路支線的敷設(shè)。

在干線線路敷設(shè)方面，應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計(jì)成從低壓配電室內(nèi)中輸出電源的下方開始，引線后將其連接到消防電氣相關(guān)設(shè)備控制箱中。由于干線外徑較大，所以在敷設(shè)方式上通常選擇明敷的方式，在敷設(shè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)采用符合相關(guān)規(guī)范的絕緣措施，并且要將其設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離普通電纜的位置，距離不要少于30cm，如果干線電纜需要穿過(guò)樓板，則必須要采取對(duì)應(yīng)的防火措施。如果此處防火措施出現(xiàn)問(wèn)題，輕則出現(xiàn)煙筒效應(yīng)，重則促進(jìn)火勢(shì)蔓延，為后續(xù)火災(zāi)撲救工作增加難度。

在支線線路敷設(shè)方面可以選擇暗敷方式也可以選擇明敷方式，如果采用暗敷方式就要利用金屬套管對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，嵌入阻燃性能較好的建筑結(jié)構(gòu)中，通常保護(hù)膜壁的厚度要在30mm以上，從而達(dá)到滿足防火要求的目的，該種敷設(shè)辦法具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，質(zhì)量可靠的特點(diǎn)。如果采用明敷的方式，為減少支線線路和消防相關(guān)電氣設(shè)備兩者之間的干擾，要盡可能使其處在不同空間。如果現(xiàn)場(chǎng)條件不允許，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)選用有防火保護(hù)功能的金屬線槽。

在電纜選擇方面，無(wú)論是消防配電系統(tǒng)的干線線路還是支線線路，都應(yīng)當(dāng)選擇礦物絕緣電纜，該種電纜具有穩(wěn)定和耐久特點(diǎn)，抗腐蝕和阻燃性能較強(qiáng)，還可以抵御一定的機(jī)械沖擊。

3.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)配電線路

在消防配電設(shè)計(jì)中，要著重保護(hù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)配電線路的質(zhì)量，確保其處于正常運(yùn)行狀態(tài)，只有這樣才能幫助工作人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)建筑中存在的火災(zāi)隱患，并且在發(fā)生災(zāi)情時(shí)，能夠第一時(shí)間趕往現(xiàn)場(chǎng)，控制火情。在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)配電線路中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合建筑工程實(shí)際情況，按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，采用分級(jí)設(shè)計(jì)的方法，提高火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3.5 設(shè)計(jì)專用供電回路

在消防配電設(shè)計(jì)中，要為相關(guān)消防電氣設(shè)備提供其專用的供電回路，確保發(fā)生火災(zāi)切斷非消防電源后還可以維持相關(guān)消防設(shè)備的運(yùn)行。所以，要根據(jù)建筑電氣的實(shí)際情況設(shè)計(jì)專用的供電回路，可以采用供電專用的蓄電池，來(lái)對(duì)應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行供電，在蓄電池充滿電源后，可以使得應(yīng)急照明系統(tǒng)持續(xù)照明三小時(shí)以上。其他消防相關(guān)電氣設(shè)備也應(yīng)當(dāng)按照應(yīng)急照明系統(tǒng)供電回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，將其供電回路單獨(dú)連接至供電電源中，以此種方式確保在切斷其他電源的情況下，還能維持消防相關(guān)電氣設(shè)備的穩(wěn)定供電[4]。

3.6 雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇

在消防配電整體設(shè)計(jì)中，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATSE)是十分重要的。那么在選用ATSE時(shí)，應(yīng)當(dāng)將消防配電整體設(shè)計(jì)特點(diǎn)考慮進(jìn)去，根據(jù)實(shí)際情況選擇ATSE。根據(jù)ATSE的結(jié)構(gòu)可以分為PC級(jí)產(chǎn)品和CB級(jí)產(chǎn)品兩種。

PC級(jí)ATSE其結(jié)構(gòu)為集成轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，該級(jí)別ATSE有著耐用電流大，可以充分輸送短路電流的優(yōu)勢(shì)，甚至在超載情況下還能繼續(xù)維持消防電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，其缺陷為無(wú)法分?jǐn)喽搪冯娏鳎槍?duì)此缺陷，需要在消防配電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)短路保護(hù)裝置。

CB級(jí)ATSE由兩個(gè)電路斷路器組成，其優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)快速切換兩路電源，缺陷是和PC級(jí)ATSE相比較體積較大，安裝難度較高。

總的來(lái)說(shuō)，PC級(jí)和CB級(jí)的ATSE有著各自不同的優(yōu)勢(shì)和缺陷，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)消防配電系統(tǒng)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行選擇。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，消防配電設(shè)計(jì)是建筑電氣設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，只有做好消防配電設(shè)計(jì)，才能最大限度保障建筑工程的施工安全和后續(xù)使用安全。