民用建筑消防电气设计的若干问题

【摘 要】针对消防设计在民用建筑电气设计中的重要性,结合相关国家规范,指出了设计中应该注意的问题和容易混淆的概念.首先,要分清负荷属性,；其次,必须注意消防设备的过负荷保护的问题；最后就防火卷帘的控制问题进行了阐述.

【关 键 词】消防负荷；消防泵；双速风机；伴热电缆；过负荷保护；防火卷帘

引言

防火是建筑设计的重中之重,关系到千家万户的生命财产安全,因此,消防电气设计是建筑电气设计中的重要一环,消防设备的配电及控制也是设计的重点和难点,虽然国家规范中对该类设备的负荷性质、供电方式、控制要求等有明确规定,但在实际工作中,由于对规范的理解不够深刻、全面,以及设计经验不足等问题,仍然难免会出现这样那样的偏差.本文根据相关国家规范,并结合工作实践,针对消防负荷的认定、消防设备的过负荷保护、防火卷帘的控制方式等问题进行了分析和探讨,以便更好地掌握消防电气设计的理论和方法.

1负荷的消防属性

GB50016-2006《建筑设计防火规范》第11.1.4条规定“消防用电设备应采用专用的供电回路”；GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）第9.1.3条亦有同样规定,其原因在于,消防人员到达火场时,为防止火势沿电气线路蔓延,避免触电事故,要首先切断非消防负荷电源,当消防负荷供电回路与非消防负荷供电回路无法区分时,消防人员不得不将所有负荷的电源切断,此时,失火建筑便失去了所有自救设备的支持,人员的安全疏散也无法保证,由此可见,负荷的属性判别是供配电设计中一个极其重要的因素.

1.1泵类设备

消火栓泵、喷淋泵等设备直接怎么写作于消防灭火,其消防属性非常明确,一般不会出现错误,问题多出现在一些分散布置的小容量设备上,如排污泵,在建筑的地下层中,给排水专业往往会设置多种排污泵,这些排污泵的功能各不相同,有的是为车库排水设置的,有的是为地下层卫生间设置的,有的是为消防电梯设置的,有的是为水泵房设置的,有的是为变配电所、柴油发电机房设置的,这些排污泵哪些属于消防负荷,哪些属于非消防负荷,如何组织配电系统,还需要认真区别.

1.1.1消防电梯排污泵

消防电梯排污泵本身就是为消防电梯怎么写作的,是为了确保火灾时消防电梯的正常使用,理应按照消防负荷供电,这一点很容易达成共识.

1.1.2变配电所和重要机房的排污泵

变配电所、柴油发电机房和消防泵房内的排污泵是为了防止洪水、消防水或积水淹渍,保证变配电所、柴油发电机房和消防泵房能够正常工作（包括火灾时能够正常工作）,所以也应该按照消防负荷处理.

1.1.3属于一、二级负荷的排污泵

JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》（以下简称《民规》）附录A中规定四星级及以上旅游饭店和一类高层建筑的排污泵属于一级负荷,三星级旅游饭店和二类高层建筑的排污泵属于二级负荷.需要明确的是,一、二级负荷与消防负荷是完全不同的两个概念,消防负荷根据所处建筑类型的不同分别归属于一、二级负荷（详《民规》第3.2.3条）,但一、二级负荷却不一定都是消防负荷,我们注意到,《民规》附录A“注3”中指出“本表未包含消防负荷分级”.本人意见,生活水泵房和地下车库的排污泵如属于一、二级负荷则说明它们在平时属于重要负荷,应按双路电源供电,保证可靠性,但在火灾发生时,此类设备不参与消防扑救,不属于消防负荷,相应的供电回路也要与消防负荷回路分别组织.

1.1.4不属于一、二级负荷的一般场所排污泵

不属于一、二级负荷的生活水泵房与地下车库排污泵一般采用单电源供电,但设计中可以适当提高标准按双路电源考虑,但一定要与消防负荷回路严格区分,另外也不要求“末端投切”,可以选择一个相对居中的位置双路投切后出支路以放射式供电,线缆的选择上使用普通电缆,这样供电可靠性低于一、二级负荷,但又高于普通负荷,当火灾发生时,这类设备电源应予以切除.

1.1.5生活水泵

生活水泵虽然一般按双路电源供电,但其不属于消防负荷,在配电系统的组织上应与消防负荷分开,这一点没有异议,值得探讨的是火灾时水泵电源的切除与否,我们在许多“火灾逃生指南”中都会看到“应以浸湿的衣被遮盖身体、以湿毛巾捂住口鼻以防吸入有毒气体,如已受困则应紧闭房门,用织物堵塞门缝并泼水降温,防止外部火焰及烟气侵入”,由此可见,对消防自救而言,生活用水的持续供给是多么的重要.有的意见认为,为了“减少带电范围”,火灾时所有的非消防负荷电源都应切除,但切断非消防电源应控制在一定范围之内,不同于覆盖范围广大的照明配电回路,生活水泵及其电控设备集中于生活水泵房中,一般位于建筑地下层,远离人员密集场所和消防疏散通道,其配电线路多沿地下层敷设,当建筑地上某层发生火灾时,继续保持生活水泵的供电不存在“扩大带电范围”的问题,当火灾发生时,应由消防中心做出判断,如着火点为生活水泵房所在防火分区或楼层则将其电源切断,如为其它部位则不切断.

1.2风机类设备

民用建筑各处分布着多种风机设备,包括加压送风机、排烟风机、补风机、排风机、送风机、空调机组、新风机组等等,在以往一些电气图纸中,一个常见的问题便是仅仅笼统地标注“送风机”和“排风机”,完全忽略了设备的消防属性,这样的设计不但使设计者自身容易犯错,同时也使审图人员和读图的施工人员失去判别的依据.在风机类设备中,加压送风机、排烟风机是机械防排烟系统的核心设备,其消防属性显而易见,容易出现问题的是送风机、补风机、双速风机等,这就需要仔细分析各类风机设备的工况和作用.

1.2.1补风机

根据空气流动原理,需要排除某一区域的空气时,同时也需要有另一部分的空气来补充,在对有可开启门窗的建筑地上层进行机械排烟时,在空气压差的作用下可通过通风口或门窗缝隙进行自然回补,但对建筑地下层和地上的封闭场所来讲,排烟时如没有相应的补风,烟是无法排出的,因此《建筑设计防火规范》第9.4.4条规定“在地下建筑和地上密闭场所中设置机械排烟系统时,应同时设置补风系统”；《高层民用建筑设计防火规范》第8.4.11条规定“设置机械排烟的地下室,应同时设置送风系统”.补风机是机械排烟系统的有机组成部分,火灾发生时,补风机与排烟风机一送一排、协同工作,共同保障了普通人员的疏散和专业扑救人员能够接近并进入火场,补风机同样属于消防负荷.

1.2.2排风机和送风机

建筑的通风包括从室内排出污浊的空气和向室内补充新鲜空气,前者称为排风,后置称为送风,作为建筑的机械通风设备,排风机和送风机依靠风机产生的压力强制空气流动（两者的关系类似于排烟风机和补风机）,排风机和送风机单独或协同工作,用以改善建筑内部区域的空气环境,所不同的是,排烟风机与补风机为消防负荷,仅在火灾时工作,而排风机与送风机为普通负荷,长时工作.

1.2.3空调机组、新风机组

空气调节是控制室内空气的温度、湿度、清洁度和流动速度,满足人员舒适性要求的工程技术,空调系统按工作介质的不同可分为全空气系统、空气-水系统、全水系统和冷剂系统,在公共建筑中,最常见的是全空气系统和空气-水系统（即新风加盘管系统）,空调机组和新风机组分别是上述两系统的主要设备,作为普通负荷,在火灾发生时,为防止发生“助燃效应”,应适时切断相关区域的空调风机电源.

1.2.4双速风机

双速风机系指配用双速电机的风机,双速电机的定子绕组平时为三角形接法,需要时转变为双星形接法,实际上是指通过改变定子旋转磁场磁极对数来达到改变转速的目的,双速风机有两种工况,电机低速运行时风量小、风压低,作为平时排风使用；高速运行时风量大、风压高,作为消防排烟使用.使用双速风机可以使原来的排风和排烟两个系统共用一套管路和一台风机,节省了安装空间和建筑造价,该设备具备消防与非消防双重属性,在配电系统的组织上应按照标准更高的消防负荷来处理,并且与普通风机负荷严格区分.

1.2.5送风、补风两用风机

与双速风机的情况类似,当通风专业根据建筑类型,综合考虑小时换气次数和送排风比例,计算得出消防补风量与正常送风量相接近时,往往选择一台设备,一机两用,平时用于送风,消防时用于排烟补风,该设备同样具备双重属性,也应按照消防负荷来设计.

1.3伴热电缆

在华北地区,很多地下车库都不设采暖设施,这就使得车库内水管的冬季防冻成为一个问题,为此,给排水专业通常会要求在水管保温层内包缠伴热电缆,伴热电缆是一种将电能转换为热能的低温发热元件,所以又称为“电伴热带”.在民用建筑中,伴热电缆最多见的应用是消火栓和湿式喷淋系统管道的伴热（干式系统及预作用系统管道无需伴热）,为防止管道中的水冻结,保证火灾时消防水能够快速流出,及时扑灭火情,这里的伴热电缆起消防保障作用,应按消防负荷标准供电.然而,除去消防管道外,在建筑的其它一些部位也会有这方面的需求,如GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》第5.2.10条规定“要求随时取得不低于规定温度的热水的建筑物,应保证支管中的热水循环或有保证支管中热水温度的措施”,在一些宾馆饭店和提供生活热水的高档住宅小区,当实现支管循环难度较大时,采用伴热电缆便成为“保证支管中热水温度”的可行方案之一（见上述规范条文说明）.此外,在类似内蒙一些地区,为防止管道冻裂,无采暖区域的给排水管道也会设置伴热电缆,这部分伴热电缆不属于消防负荷,不应按消防负荷供电,在实际工作中,有些电气设计人员不去区分伴热电缆的具体用途,只要涉及电伴热就全部按消防负荷或非消防负荷供电,这样做是非常不严谨的.比较稳妥的做法是,电气专业在接受设计条件时,应当与水暖专业逐一核对设备用途和使用工况,对设备是否按消防负荷供电,不能一概而论,需要专业间密切沟通,具体问题具体分析,同时,两个专业的平面图和系统图中都应明确地注明设备属性.

2消防设备的过负荷保护

GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》第2.4.6条规定：“交流电动机断电导致损失比过载更大时,不宜装设过载保护,或使过载保护动作于信号”；《民规》第9.2.3条也规定：“对于突然断电将导致比过负荷损失更大的电动机,不宜装设过负荷保护,当装设过负荷保护时,可使过负荷保护作用于报警信号”.建筑中的消防设备正属于此种情况,当火灾时设备过载,过负荷保护动作会使得消防设备停止运行,贻误灭火时机,人员和财产的损失可能更加惨重.在实际的工程设计中,部分图纸对此不予说明,造成实装的消防设备过载作用于跳闸,这是不符合规范要求的,对于单台消防设备,在设计中应明确注明过载保护只作用于信号报警,不作用于跳闸；设计实践中另一种常见的错误是,对于有备用设备的消防设备仍然教条地标注“过负荷保护仅作用于信号”,需知主用设备在过载时热继电器必须作用于跳闸,这样备用设备才能够自动投入,在以往一些二次原理图中,主用设备过载时,热继电器动作,系统自动启动备用设备,当备用设备再过载时系统仍会切断相应的控制回路,这种方案存在缺陷,不能完全符合规范的要求,国标图集01D303-3《常用电机控制电路图》中的方案较好地解决了这一问题,当主用设备过载时,热继电器动作,系统自动启动备用设备,当备用设备再过载时就只作用于信号报警,不作用于跳闸.

3防火卷帘的消防控制

防火卷帘是我们在建筑设计中经常遇到的,GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》第6.3.8.1条规定“疏散通道上的防火卷帘两侧,应设置火灾探测器组及其警报装置,且两侧应设置手动控制按钮”；第6.3.8.2条规定“疏散通道上的防火卷帘,应按下列程序自动控制下降：（1）感烟探测器动作后,卷帘下降至距地面1.8m（2）感温探测器动作后,卷帘下降到底”；第6.3.8.3条规定“用作防火分隔的防火卷帘,火灾探测器动作后,卷帘应下降到底”,《民规》第13.4.5亦有近似的表述,上述规范条文明确了设置在不同位置的防火卷帘的控制要求,然而在实际工作中,很多设计人员并不能很好的理解和贯彻这几条规范,一些设计人员在所有的防火卷帘两侧都没有设置探测器组、警报装置及手动控制按钮；另外一些设计人员不去区分防火卷帘的具体位置,在所有防火卷帘两侧均设置探测器组、警报装置和手动控制按钮,并且在说明中也不加区分,要求所有防火卷帘均分两步降落,尤其是设在一些中庭或自动扶梯周围的防火卷帘,人员是不可能从这里疏散的,两步降落没有任何意义,此种做法貌似全面,实际上是完全错误的.

4结论

通过以上分析,我们能够得到如下结论,首先,要明确用电设备的负荷属性,消防泵、防排烟风机等设备消防属性十分明确,而排污泵、伴热电缆、双速风机等设备,要认真分析其设置场所及工况,只要是为消防设备怎么写作的设备就应按消防负荷对待；其次,要注意消防设备的过负荷保护,没有备用的消防设备过载时只作用于信号报警,有备用的消防设备,主用设备过载时作用于跳闸,备用设备再过载时作用于信号报警；最后,要明确防火卷帘的控制方式,用作防火分区分隔的防火卷帘,火灾时一降到底,疏散通道上的防火卷帘,火灾时两步降落.