建筑電氣設計中的消防配電設計方案分析

程文安

（山西筑城建筑設計有限公司，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產(chǎn)安全，也與社會經(jīng)濟的正常運行息息相關。高層建筑等大型建筑工程中的財產(chǎn)和人口更為集中，火災等事故的發(fā)生會使得財產(chǎn)損傷、人員傷亡等更為嚴重。而通過完善、科學地消防配電設計可以使火災等安全事故發(fā)生的概率大大降低，可以在火災發(fā)生時形成有效控制，避免產(chǎn)生更大的人員和物質(zhì)損失[1]。

1 消防配電設計的重要意義

建筑系統(tǒng)主要包括電氣設備、弱點控制系統(tǒng)、雷電預警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等，消防配電系統(tǒng)是系統(tǒng)應用和工程項目的基礎保障[2]?；馂母袘O備、報警系統(tǒng)、電線電源的安裝在電氣系統(tǒng)的應用中起著關鍵作用。由于設備老化、電磁干擾等因素，電氣設備在運行過程中引發(fā)火災事故的風險較高。電氣火災具備高風險、突發(fā)性、潛在性等特征，在電氣設備的日常檢查過程中不易通過肉眼對潛在危險因子進行辨別。

建筑工程中的消防系統(tǒng)一般分為自動報警系統(tǒng)、聯(lián)動控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。自動報警系統(tǒng)的功能主要是火災報警信號的接收、顯示和傳遞。聯(lián)動控制柜可以同時啟動室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、空調(diào)通風系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)和防煙排煙系統(tǒng)，使消防設備處于聯(lián)動狀態(tài)。配電系統(tǒng)通過一定的方式將若干不同用途的獨立電源連接起來構成整體的供電網(wǎng)絡，從而提高電力的經(jīng)濟性和可靠性。提高消防配電系統(tǒng)的設計水平是保障建筑電氣設備安全運行的關鍵。

2 消防配電設計的種類

2.1 放射式設計

放射式配電即從電源引出單個的用電負荷，形成單獨的供電回路，每個用電負荷對應一個供電回路，布線呈放射狀。放射式設計具有兩大特征：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線路相關性較低，一條線路故障發(fā)生時，對周圍線路造成的影響較低，不會阻礙其他線路的正常運行[3]。值得注意的是，放射式設計中電線及開關等對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設備。在日常的消防配電設計中，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 樹干式設計

樹干式配電即由電源引出一條供電回路，多個用電負荷并聯(lián)在同一條供電回路上。樹干式設計的優(yōu)點在于消耗較少的線材和開關設備，缺陷則在于“牽一發(fā)而動全身”，干線若出現(xiàn)故障，其他支線都會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。采用樹干式設計的消防配電系統(tǒng)，應在穩(wěn)定性方面對配電系統(tǒng)全面強化，保障配電系統(tǒng)主干線與備用干線切換時的迅捷性與準確性[4]。樹干式設計可應用于疏散照明、防火卷簾及防煙排煙風機。

2.3 鏈式設計

因鏈式設計方案趨近樹干式設計方案，嚴格意義上并不算作一種真正的配電接線方式。鏈式設計與樹干式設計的區(qū)別在于，樹干式設計的分支點在樹干上，而鏈式設計的分支點在配電箱內(nèi)[5]。鏈式設計總?cè)萘坎怀^10kW，每一回路環(huán)鏈設備不超過5臺，一條鏈上只有一個總開關保護，小容量負荷無獨立的保護開關[6]。樹干式設計的每個分支處都有保護裝置，各類分支出現(xiàn)故障，也不會影響干線供電。

2.4 混合式設計

混合式設計即將放射式、樹干式、鏈式有機結(jié)合的設計方案，因其綜合多種設計方案的優(yōu)勢，是當下國內(nèi)高層建筑應用最為廣泛的一種消防配電方式。

3 建筑電氣設計中消防配電設計中暴露的問題

3.1 供電系統(tǒng)設計不完善

消防系統(tǒng)與配電系統(tǒng)相互配合，對消防系統(tǒng)功能的發(fā)揮有直接影響。配電系統(tǒng)負責消防電氣設備的用電分配，供電系統(tǒng)則負責建筑內(nèi)部電氣設備的電力支持。一些對供電連續(xù)性有特殊要求的重要公共場所都會采用雙電源供電，雙電源供電對應的是兩條饋電線路。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)電機的方式，不利于問題的徹底解決。根據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》，供電中斷如果會造成經(jīng)濟財產(chǎn)損失、人員傷亡、公共秩序混亂的，應定為一級負荷[7]。在設計一級負荷建筑電氣的過程中，應采用高壓電源裝配和獨立供電方式，以確保一個電源故障時，另一個電源不會同時損壞。但出于經(jīng)濟成本等方面的考慮，許多場所會采用手動方式，使電源使用逐漸變成聯(lián)鎖投入，降低消防配電系統(tǒng)的運行效率。

3.2 供電設備選擇不科學

配電系統(tǒng)選擇供電設備時需要結(jié)合負荷容量、設備布置、工程規(guī)模等多方面因素。在開展建筑電氣系統(tǒng)設計時，設計人員應充分利用復式脫扣器和復式斷路器，對供電系統(tǒng)提供有效保護。電路過載問題是供電系統(tǒng)運行過程中較為常見的問題，當出現(xiàn)此類問題時，電力人員應立即停止運行消防設施，避免火災事件發(fā)生時，消防設備無法正常啟動。

3.3 缺少相應的電源監(jiān)控設備

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

4 建筑電氣設計中消防配電設計的設計方案

4.1 敷設配電線路

關于配電線路的敷設一方面要注意線路與場所環(huán)境、建筑物結(jié)構的適應程度，人與布線之間可接近的程度，短路因素引發(fā)機電應力的可能性，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、外部碰撞產(chǎn)生的機械性損害、強烈的日光輻射等。對線路材料嚴格篩選，建議采用電纜導線或銅芯導線，線路耐壓性不低于450V。在干燥場所進行金屬管布線的暗敷與明敷時應選擇管壁厚度大于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超過保護管管內(nèi)截面面積的40%。地面與裸導體之間的距離不應短于3.5m。通過外殼防護等級大于IP2X的網(wǎng)孔進行遮欄時，兩者距離大于2.5m。

4.2 火災探測器安裝

火災探測器安裝簡單、靈敏度高，將輻射光強、溫度、氣體等火災特征物理量轉(zhuǎn)化成電信號，同時立即向火災報警器發(fā)送報警信號。建筑設計人員在設計消防配電系統(tǒng)時，應結(jié)合建筑工程的整體特征，使整個建筑都能覆蓋火災探測器。調(diào)查了解消防走廊、緩臺、樓層的實際情況。針對火災探測器的安裝獨立規(guī)劃一定區(qū)域。

4.3 火災報警系統(tǒng)設計

針對火災自動報警系統(tǒng)進行科學合理的設計，有利于對火災隱患及時發(fā)現(xiàn)和控制。火災報警系統(tǒng)一般設置在人員聚集場所、重要物資存放場所。設計火災報警系統(tǒng)時，需對建筑工程的具體情況進行調(diào)查了解，為后續(xù)的火災救援工作做好前期準備。建筑場所發(fā)生火災后，極易發(fā)生電線燒毀引起的短路，使火災破壞程度更為嚴重，非消防電源的強切是非常必要的。消防人員現(xiàn)場救火時，電氣設備如果在通電狀態(tài)中，用水滅火手段便存在著觸電危險。在強電系統(tǒng)設計圖中，除了非消防電源，還要標明聯(lián)動部分的管線及設備。

4.4 供電回路設計

當建筑物遭遇火災事故時，防火門、噴淋等消防設備會自動開啟，如果消防設備此時出現(xiàn)供電不暢，會嚴重遲滯火災救援，間接造成人員及財產(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)電機供電、操作倒閘、分散供電、接臨時線、自動倒閘等方式。蓄電池照明時間需要維持在3h以上，保障火災時消防用電系統(tǒng)的運行。

5 結(jié)語

隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴大，舊式的建筑電氣設計方案逐漸與當下的高層建筑需求不相適應。現(xiàn)代建筑工程也面臨著多樣的電氣設備消防問題，抓好消防配電設計，能夠減少建筑物火災隱患，提升建筑物的穩(wěn)定性和安全性。消防配電設計人員，在開展相關設計時，需要將防火等級的需求與建筑工程的具體情況密切結(jié)合起來，對消防配電進行科學、可行的設計。