五臺(tái)山南禪寺消防改造電氣設(shè)計(jì)

郝建平

(山西省忻州市建筑設(shè)計(jì)院，山西忻州 034000)

山西這塊歷史悠久的土地上，現(xiàn)存有大量的古代建筑，這些古建筑無(wú)論在數(shù)量上，還是其價(jià)值都居全國(guó)之首，故山西也被譽(yù)為中國(guó)地上文物博物館。山西現(xiàn)有古建筑達(dá)18處之多，其中有大量的國(guó)家級(jí)、省級(jí)及縣級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的文物單位。我國(guó)現(xiàn)有的6座唐代木結(jié)構(gòu)建筑其中4座就在山西，而在著名的世界文化遺產(chǎn)地五臺(tái)山就有2座，其中的南禪寺就是最為古老的木結(jié)構(gòu)古建筑鼻祖。南禪寺位于五臺(tái)縣城西南22 km處的陽(yáng)白鄉(xiāng)李家村附近，坐落在小銀河一側(cè)的河岸土崖上。廟宇坐北朝南，寺院由東西兩個(gè)小型院落組成。東院由3間正屋和10間東屋作為接待室和工作人員辦公室。西院為殿院，唐代建筑都在西殿院內(nèi)。西殿院南北長(zhǎng)60 m，東西寬51.3 m，是一進(jìn)四合院布局。共有殿堂12間，其中正南有清建觀音殿兼山門(mén)3間，正東有清建菩薩殿3間，正西有明建龍王殿3間，正北即為唐建大佛殿3間，大佛殿后是一片棗林和菜地。

1 現(xiàn)狀

作為亞洲第一古建筑，南禪寺歷經(jīng)千余年風(fēng)貌依然。然而近年來(lái)隨著旅游業(yè)的發(fā)展，五臺(tái)山申遺的成功，游人的增多，再加上緊鄰大殿東院工作人員日常生活用火和冬季采暖用火，消防隱患日益顯現(xiàn)。受山西省古建筑保護(hù)研究所和忻州市公安消防支隊(duì)防火處的委托，我單位就南禪寺這一千年古建筑進(jìn)行消防改造的設(shè)計(jì)。以下就該工程的消防改造電氣設(shè)計(jì)加以詳述。

2 消防電源供電等級(jí)確定

目前，我國(guó)就古建筑防火設(shè)計(jì)還沒(méi)有一部明確的法規(guī)，故無(wú)法確切定性古建筑物消防電源的供電等級(jí)。本工程水施提供的室外消防用水量為30 L/s。

在本設(shè)計(jì)中依據(jù)GB 50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范第2.0.1條第二款“中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)，應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電”;GB 50016-2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范第11.1.1條第二款第(3)項(xiàng)“室外消防用水量大于25 L/s的其它公共建筑，其供電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)”。根據(jù)以上兩款要求，確定本工程消防電源供電等級(jí)為二級(jí)負(fù)荷。

3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

南禪寺的供電現(xiàn)狀:經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，與南禪寺近鄰的李家村內(nèi)設(shè)一臺(tái)30 kVA油浸式桿上變壓器，由一回路10 kV農(nóng)網(wǎng)架空線(xiàn)路供電。南禪寺的供電電源為該變壓器低壓側(cè)總配電箱處引出一路380/220架空線(xiàn)路供電。

本次消防改造設(shè)計(jì)，給排水專(zhuān)業(yè)提供的各設(shè)備額定容量為:消火栓泵額定功率為30 kW兩臺(tái)(一用一備)，給水潛水泵額定功率為11 kW。消防控制設(shè)備和原有安防設(shè)備用電、日常辦公用電約10 kW。依據(jù)GB 50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范第2.0.6條要求:“采用二級(jí)負(fù)荷供電的供電系統(tǒng)，宜由兩個(gè)回路供電。在用電負(fù)荷較小或偏遠(yuǎn)地區(qū)供電條件困難的場(chǎng)所，二級(jí)負(fù)荷可采用一回路6 kV及以上專(zhuān)用架空線(xiàn)路或電纜供電。當(dāng)供電電源采用架空線(xiàn)時(shí)，可采用一回路架空線(xiàn)路供電;當(dāng)供電電源采用電纜線(xiàn)路時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線(xiàn)路供電，其每根電纜均應(yīng)能夠承受100%的二級(jí)負(fù)荷。”南禪寺的原有供電系統(tǒng)不能滿(mǎn)足規(guī)范和本工程實(shí)際需要的要求。

本次設(shè)計(jì)在距西大殿北側(cè)大于40 m的菜地內(nèi)增設(shè)一臺(tái)S9-50 kVA桿上變壓器，10 kV電源由離此處約20 m的原有農(nóng)網(wǎng)10 kV架空線(xiàn)路引出，采用高壓電纜直埋地引至本工程主變臺(tái)，此路電源作為消防設(shè)備和正常照明用電的主電源。在變臺(tái)附近設(shè)低壓配電室。同時(shí)為滿(mǎn)足消防水泵、應(yīng)急照明和消防控制室等二級(jí)負(fù)荷用電，于低壓配電室相鄰處設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房，柴油發(fā)電機(jī)容量選擇為50 kW。在消防泵房、消防控制室內(nèi)設(shè)雙電源自動(dòng)切換箱，由低壓配電室和柴油發(fā)電機(jī)雙電源供電，在配電線(xiàn)路的最末一級(jí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。消防用電設(shè)備的配電線(xiàn)路采用ZR-BV-500V銅塑線(xiàn)，且應(yīng)滿(mǎn)足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要。線(xiàn)路敷設(shè)應(yīng)滿(mǎn)足:1)暗敷設(shè)時(shí)，穿金屬管或阻燃塑料管并敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度不小于30 mm。2)明敷設(shè)時(shí)(包括敷設(shè)在吊頂內(nèi))，穿金屬管并采取防火保護(hù)措施。配電線(xiàn)路設(shè)短路保護(hù)，過(guò)負(fù)載保護(hù)和接地故障保護(hù)，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足配電線(xiàn)路的過(guò)負(fù)載保護(hù)過(guò)負(fù)載時(shí)只作用于信號(hào)而不切斷電路。在低壓配電室供給消防用電設(shè)備的回路上設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其信號(hào)引至消防控制室。

4 消防應(yīng)急照明

在消防控制室、消防水泵房、低壓配電室及發(fā)電機(jī)房、西院圍墻及東院走廊上，裝設(shè)消防應(yīng)急照明燈具，室外安裝的燈具應(yīng)做防雨淋保護(hù)措施。除西院圍墻及東院走廊外，其他部位的消防應(yīng)急照明按正常照明的照度設(shè)計(jì)。消防應(yīng)急照明均由設(shè)在低壓配電室的應(yīng)急照明雙電源自動(dòng)切換箱供電。所有應(yīng)急照明燈均應(yīng)設(shè)玻璃或其他不燃燒材料制作的保護(hù)罩。

5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和消防控制室

依據(jù)GB 50116-98火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范第3.1.1條“重點(diǎn)文物保護(hù)單位火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象等級(jí)為一級(jí)。”本工程火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的保護(hù)等級(jí)按一級(jí)設(shè)置。消防控制室設(shè)在東院10間東屋的第一間。消防控制室可接收各種探測(cè)器的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)及各種報(bào)警按鈕的動(dòng)作信號(hào)，顯示供消防設(shè)備用水的專(zhuān)用水池，水箱的水位;顯示消防設(shè)備的運(yùn)行狀況，聯(lián)動(dòng)控制有關(guān)的消防設(shè)備。

5.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)采用集中報(bào)警控制系統(tǒng)。消防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩總線(xiàn)環(huán)路的方式，以確保系統(tǒng)中任一點(diǎn)出現(xiàn)故障或斷線(xiàn)，均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在東院辦公、接待室和西院東、西配殿及北面主殿設(shè)置感煙或感溫探測(cè)器及感煙探測(cè)器和火焰探測(cè)器組合。主殿為大于15°小于30°的人字形屋頂，屋脊處主梁凸出頂棚，其高度在200 mm～600 mm之間，考慮屋頂熱屏障和主梁的影響，探測(cè)器在主梁的兩側(cè)，探測(cè)器下表面距頂棚200 mm～300 mm處設(shè)置，數(shù)量依據(jù)規(guī)范要求的保護(hù)面積、保護(hù)半徑及梁對(duì)探測(cè)器保護(hù)面積的影響確定，探測(cè)器安裝傾斜角不應(yīng)大于45°。東、西配殿，東院正屋有不燃裝飾吊頂，東院東屋為平屋頂，探測(cè)器均吸頂裝置，個(gè)數(shù)按本規(guī)范要求確定。在西院東配殿北山墻和東院東屋走廊處各安裝一套帶電話(huà)插孔的手動(dòng)報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警裝置，在室外地下消火栓井旁設(shè)消防栓按鈕箱。

5.2 消防聯(lián)動(dòng)控制

1)消火栓泵控制。平時(shí)管道系統(tǒng)有泄壓狀況時(shí)，穩(wěn)壓泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水;有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于系統(tǒng)缺水嚴(yán)重，消防泵啟動(dòng)，也可以在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)消防栓按鈕直接啟動(dòng)消火栓泵;同樣在消防控制室也可以通過(guò)設(shè)在消防泵房消防泵電控柜內(nèi)的控制模塊自動(dòng)控制消防水泵的啟、停;并顯示其工作、故障狀態(tài);顯示報(bào)警按鈕的具體位置。消防控制室、消防泵房可手動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵。

2)非消防電源控制。消防控制室在火災(zāi)確認(rèn)后斷開(kāi)相關(guān)的非消防電源，以保證撲救火災(zāi)的安全。

3)火災(zāi)應(yīng)急照明控制。火災(zāi)應(yīng)急照明平時(shí)采用就地控制，發(fā)生火災(zāi)時(shí)由消防控制室通過(guò)設(shè)在火災(zāi)應(yīng)急照明配電箱內(nèi)的控制模塊強(qiáng)制點(diǎn)亮火災(zāi)應(yīng)急照明燈具。

5.3 消防專(zhuān)用電話(huà)

消防控制室設(shè)置消防專(zhuān)用電話(huà)總機(jī)，在消防水泵房低壓配電室設(shè)消防專(zhuān)用電話(huà)分機(jī)，在手動(dòng)報(bào)警按鈕處裝電話(huà)塞孔。同時(shí)在消防控制室設(shè)置119報(bào)警電話(huà)。

5.4 系統(tǒng)接地

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接地利用原建筑物的接地裝置作為其接地極，設(shè)獨(dú)立的引下線(xiàn)，引下線(xiàn)采用兩根截面為BV-35 mm2銅芯絕緣導(dǎo)線(xiàn)穿PVC40硬質(zhì)塑料管。其綜合接地電阻值不大于1 Ω。引至各消防電子設(shè)備專(zhuān)用接地線(xiàn)選用截面等于6 mm2銅芯絕緣導(dǎo)線(xiàn)穿PVC20硬質(zhì)塑料管沿地面暗敷設(shè)。

5.5 線(xiàn)路敷設(shè)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)傳輸線(xiàn)路和采用24 V電壓供電的控制線(xiàn)路，其導(dǎo)線(xiàn)截面選擇及電壓等級(jí)均應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求，傳輸線(xiàn)路穿金屬管沿頂棚、吊頂內(nèi)、墻面明敷設(shè)。明敷線(xiàn)的金屬管采用防火保護(hù)措施。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)傳輸線(xiàn)路和50 V以下供電的控制線(xiàn)路在明敷設(shè)時(shí)，做到盡量隱蔽，不破壞原有結(jié)構(gòu)，和周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。古建筑具有易燃燒、火災(zāi)荷載大的特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)將造成無(wú)法挽回的損失。通過(guò)對(duì)南禪寺的消防改造，可以及時(shí)、準(zhǔn)確地在火災(zāi)發(fā)生初期進(jìn)行預(yù)報(bào)、撲滅，最大可能地減少損失，消除火災(zāi)隱患，讓這千年古剎綻放出奇光異彩。