Optimization of Power Distribution System of Fire Fighting Equipment

Tao Yunfei

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Optimization of Power Distribution System of Fire Fighting Equipment

Tao Yunfei

AbstractOn the premise of meeting the national standard,the optimization analysis of the fire fighting electrical system is carried out,and the safe and economical design method is found out.And some improvement measures on some common unreasonable measures are put formard.

Keywordspower supply of fire fighting facilities, optimization， economical and reasonable

0概述

當前消防電氣系統的各種新技術、新材料層出不窮(比如防火門監控、消防電源監控、電氣火災監控、智能疏散及應急照明等系統)，若設計人員將其全部照搬到各類工程中，必將使項目成本大幅增加、后期維護困難，造成不必要的浪費。

GB 50016-2014《建筑設計防火規范》(以下簡稱“《建規》”)中1.0.5條明確規定：“建筑防火設計應遵循國家的有關方針政策，針對建筑及其火災特點，從全局出發，統籌兼顧，做到安全適用、技術先進、經濟合理”。

本文從規范要求出發，對設計中常見做法進行優化，以達到經濟合理、降低造價的目的。

1如何理解規范中的“宜”

《建規》中對規范條文的描述按嚴格程度可分為“必須、應、宜、可”四種，其中人們在“宜”條文的執行程度上存在較大分歧，這是造成設計標準不一致的主要原因。

《建規》中對“宜”是這樣描述的：“表示稍有選擇，在條件許可時首先應這么做的，正面詞采用‘宜’，反面詞采用‘不宜’”。

目前，許多設計人員從嚴要求，多數情況下對“宜”條款按“應”處理，但開發商覺得規范既然沒有明確要求必須做，降低造價是可行的。

GB/T 1.1-2009《標準化工作導則 第一部分：標準的結構和編寫》第3.8條款內容為“規范性文件內容的表達方式，一般采用要求、推薦或陳述等形式”，并注明條款的這些形式及其所用的措辭應加以區分，例如，推薦用助動詞“宜”(見表1，摘自《標準化工作導則第一部分：標準的結構和編寫》附錄F中的表F.2推薦)，要求用助動詞“應”。

表1中所示的助動詞應被用于表示幾種可能性中特別適合的那一種，但不提及也不排除其他可能性，或表示某個行動步驟是首選的但未必是所要求的，或(以否定形式)表示不贊成但也不禁止某種可能性或行動步驟。

表1　關于“宜”的用法

從上文中可以理解規范中描述為“宜”的內容是一種建議或推薦，且不排除其他可能性。至于《建規》附錄中 “表示稍有選擇，在條件許可時首先應這么做”的說法，筆者理解為當各種條件都具備時，應這么做；當條件不具備時，則不必這么做。

其實規范中大量的“宜”是跟造價有關系，是否這樣執行可以由設計人員根據項目品質、區域差別來選擇。但由于增加先進的消防系統必然會增加造價成本，所以設計人員應該充分考慮建設方的承受能力，如果建設方希望做高標準的項目，那么設計人員不應以“宜”作為不做的理由。

除了建設方考慮自身的經濟原因對有些“宜”條款酌情選擇外，設計人員也有義務采用經濟合理的技術措施。比如規范中“要求按防火分區設置應急照明箱”，此條規定會導致項目造價大幅提高，因此許多專家形成共識“當經濟不合理時，可不按防火分區設應急照明箱”，可見經濟性在消防設計中的重要性。

2精確掌握規范，降低消防設計標準

人們除了對規范中的“宜”條款把握尺度不同外，對部分規范條文的理解不正確也會導致設計標準不一致。

2.1二類高層住宅不必設計疏散指示系統

一些規范之間互相矛盾導致設計人員對二類高層住宅是否設疏散指示系統的看法不一致。

JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》第13.8.3條第6款指出：“二類高層居住建筑的疏散樓梯間可不設疏散指示標志”。

JGJ 242-2011《住宅建筑電氣規范》第9.3.2條指出：“10～18層的二類高層住宅建筑，宜沿疏散走道設置燈光疏散指示標志，并宜在安全出口和疏散門的正上方設置 ‘安全出口’標志”。

GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第10.3.5條指出：“公共建筑、建筑高度>54m的住宅建筑、高層廠房(庫房)和甲、乙、丙類單、多層廠房，應設置燈光疏散指示標志”。

雖然規范之間對上述內容的要求不一致，但目前的共識是二類高層住宅建筑可以不設疏散指示標志。

2.2防火門監控系統分情況設置

目前設計行業對疏散通道上常閉防火門是否應設置防火門監控系統的看法也不一致。《建筑電氣設計疑難點解析及強制性條文》第8.58、8.31條針對這一問題做了下述說明：“只要建筑按規范要求設消防控制室(集中報警系統或控制中心系統)，就應設置消防設備電源監控系統、防火門監控系統(包括純住宅，只有防煙樓梯間及其前室設有防火門的情況)”。并引用GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》(以下簡稱“《火規》”)第4.6.1條“疏散通道上各防火門的開啟、關閉及故障狀態信號應反饋至防火門監控器”以說明應設防火門監控系統。

2016年1月18日，國家標準《火規》管理組對常閉防火門是否做防火門監控系統做了權威性回復，相關內容可以參閱該回復全文，其結論是：具有消防控制室的場所應設置防火門監控系統，防火門監控系統應監視所有與人員疏散有關的常閉防火門的工作狀態，主要包括防煙樓梯間、封閉樓梯間、電梯前室等處的常閉防火門。

但是對照《火規》附錄A中表A“火災報警、建筑消防設施運行狀態信息內容”針對防火門及卷簾系統設施，應顯示的狀態信息內容一欄是“......具有反饋信號的各類防火門、疏散門的工作狀態和故障狀態等動態信息”。

在GB 50877-2014《防火卷簾、防火門、防火墻施工及驗收規范》中6.3.1條關于防火門的調試一節中有如下描述：“常閉防火門，從門的任意一側手動開啟，應自動關閉。當裝有信號反饋裝置時，開、關狀態信號應反饋到消防控制室”。

另外《火規》6.11.1條指出：“防火門監控器應設置在消防控制室內，未設置消防控制室時，應設置在有人值班的場所”。

根據上述內容，筆者認為是否設防火門監控系統，要看采用的各類常閉防火門、疏散門是否具有反饋信號。如果采用的防火門具有反饋信號，那么即使工程采用區域報警系統，不設消防控制室，也應該采用防火門監控系統，并將防火門監控器設置在有人值班的場所。

《建規》6.5.1條第1款指出：“常開防火門應能在火災時自行關閉，并應具有信號反饋的功能”，可見規范并未要求常閉防火門必須具有反饋信號。如果工程中采用的常閉防火門沒有反饋信號，防火門監控系統則無法實現其功能，而且也不能以滿足反饋信號的功能要求為了現場對防火門進行私自改造。

正確的做法是：在設計階段，電氣專業與建筑專業圖紙應協調一致，并在工程采購及安裝階段嚴格按照圖紙進行施工。

2.3高層住宅套內可不設置火災自動報警系統

對于“54～100m高度范圍內的住宅建筑套內是否可不設置火災探測器？”《建筑電氣設計疑難點解析及強制性條文》第8.58條指出：“54～100m高度范圍內的住宅建筑設計原則如下：(1)《建筑設計防火規范》第8.4.2條規定：‘54～100m的住宅建筑，其公共部位應設置火災自動報警系統，套內宜設置火災探測器’。此處‘宜設置’表示條件允許時首先應這樣做，規范所指的‘條件’并非指造價因素”。

從上文中可以看出，規范所指的“條件”雖然并非指造價因素，但是規范中對該條文的解釋是“按照安全可靠、經濟適用的原則，本條對不同建筑高度的住宅建筑如何設置火災自動報警系統做出了具體規定”。由此可見，規范正是從經濟適用角度考慮，規定100m以上住宅套內要設火災自動報警系統，54～100m宜設火災自動報警系統，54m以下不用設火災自動報警系統，當項目位于邊遠貧困地區，或建設方資金不足時，造價會是主要的受限條件。

2.4高層住宅公共部位可不設火災自動報警系統

《建規》8.4.2條指出：“建筑高度不大于54m的高層住宅建筑，其公共部位宜設置火災自動報警系統。當設置需要聯動控制的消防設施時，公共部位應設置火災自動報警系統”。

建筑中需要與火災自動報警系統聯動的主要有：機械排煙系統、機械防煙系統、水幕系統、雨淋系統、預作用系統、水噴霧滅火系統、氣體滅火系統、防火卷簾、常開防火門、自動排煙窗等，不包括電梯迫降、切除非消防電源、聲光報警、強啟應急照明等動作。

對于高層住宅而言，公共部位聯動控制的消防設施為正壓送風機，當消防電梯前室或樓梯間開啟外窗進行自然排煙時，可以設置火災自動報警系統。

2.5三級消防負荷可降低對電源的要求

在工程設計中，由于設計人員對消防設備負荷等級的劃分不清晰，認為只要是消防負荷就應要求雙路電源末端互投，其實相關規范認為，許多規模不大的多層建筑的消防設備可按三級負荷供電，這相當于對電源沒有特殊要求。

3消防配電系統優化

除了遵循規范要求外，每個工程中消防配電系統的設計方法有很多，做法不盡相同。

3.1適當采取二級配電

由于需要專用消防電源且雙路電源末端互投，若均采用從變電所放射雙電源到末端雙電源箱的方式會提高線路成本。

常見的做法是設二級配電(如圖1)，當某個配電區域有多個雙電源箱時，可以采用在該區域設置二級配電總箱，然后再采用雙路電源末端互投的方式，或者對這些雙電源互投箱采用樹干式配電方式。配電區域可以由1個或多個防火分區組成。

圖1　二級配電示意圖

3.2室外消防風機可共用一個雙電源箱

根據《民規》13.9.10條“公共建筑物頂層，除消防電梯外的其他消防設備，可采用一組消防雙電源供電。由末端雙電源箱引至設備或設備控制箱，應采用放射式供電”可知，該做法適用于建筑屋頂有多臺正壓風機或排煙風機的建筑。

3.3消防電梯與普通電梯可共用一組雙電源箱

在住宅建筑中，通常每層都設有客梯及消防電梯，它們的配電負荷級別一致，但有消防與非消防之分，常見的做法是分別設雙路電源在末端做雙電源箱(《民規》13.9.11條“當12～18層普通住宅的消防電梯兼作客梯且兩類電梯共用前室時，可由一組消防雙電源供電。末端雙電源自動切換配電箱應設置在消防電梯機房內，由配電箱至相應設備應采用放射式供電”)。

圖2是某單元式住宅中電梯動力的傳統做法，按上述做法進行優化(如圖3)后，能較大程度地節約造價。

圖2　某單元式住宅電梯動力的傳統做法

圖3　某單元式住宅電梯動力的優化做法

4改正消防配電系統中不合理的做法

4.1消防供電回路設漏電保護時應注意的問題

在住宅配電設計中，總進線開關應設置漏電保護。為了與末端漏電動作時間(<0.1s)配合，總進線開關應設置0.4s延時后跳閘。又為了保證消防設備供電的可靠性，動力總進線開關要求漏電時只能報警不能跳閘，因此有些設計人員取消了延時設計，但是忽略了報警本身也是一種動作。因為當末端插座回路發生漏電故障時，該回路漏電斷路器及總開關漏電斷路器會同時探測到漏電電流，在0.1s內末端斷路器即可跳閘切斷故障電路，所以若此時總開關不設0.4s的延時，將一直保持報警狀態。

4.2消防配電支線不宜穿越防火分區

《建規》第10.1.7條指出：“消防配電干線宜按防火分區劃分，消防配電支線不宜穿越防火分區”。在設計中應急照明支線穿越防火分區比較常見，下文將舉例說明工作中容易忽視的卷簾門配電穿越防火分區的問題。

以圖4為例，采用鏈接方式給2個卷簾門控制箱供電，當防火分區3發生火災時，卷簾1動作，將防火分區1和3隔斷；如果火災向防火分區1蔓延時損毀了卷簾1及其控制箱，可能導致APE-1箱內給卷簾供電的回路開關跳閘；當火蔓延到分區1時，正常情況下卷簾2應該動作并隔離防火分區2，但由于該回路已跳閘，卷簾2會失去消防電源，所以對這種穿越防火分區的兩個消防設備采用放射式配電更可靠。

圖4　某建筑防火分區示意圖

4.3商業服務網點的應急照明和火災報警設計

商業網點是設在住宅首層及二層的間隔≤300m2的小型營業性用房，與設在辦公、公寓下面的小型商業性用房是有區別的，后者屬于公共建筑。

《建規》第5.1.1條對一類、二類高層住宅下部的商業網點定性為住宅建筑而非公共建筑，并且對住宅及其附屬商業網點統一定性為一類住宅建筑、二類住宅建筑或者單多層住宅建筑。

雖然相關規范沒有明確說明如何設置商業網點的火災自動報警和應急照明，但我們可以參照住宅公共區域的要求來設置消防措施。做法見表2。

表2　住宅建筑內商業網點需采取的消防措施

5積極與當地消防部門進行溝通

以筆者所接觸的幾個工程來看，規范中“宜”的條款如果在設計圖紙上沒有體現，消防部門一般不會要求補充；但是如果設計中采用了先進的防火技術措施，那施工或驗收過程中一定要以圖紙為準。

有時各地消防部門會制定本地的特殊做法，設計人員應事前進行溝通了解。如筆者目前接觸的一個成都地區的工程，當地消防局要求探測區域的每個房間不論大小均設置2個或2個以上探測器，這一要求高于“探測區域的每個房間應至少設置一個火災探測器”的要求；再如青島的一個住宅小區，消防局認定所有配電間屬于特別重要設備室，即使3～5m2的配電間也都要求設置氣體滅火系統。由此可見，與當地消防部門溝通非常重要。

6結束語

綜上所述，筆者希望消防電氣設計既能夠滿足國家的各項法規要求，又能夠充分考慮建設方的利益，達到經濟合理的目的。以上是本人對目前消防電氣設計的粗淺看法，有不足之處請批評指正。

參考文獻

[1]中國勘察設計協會建筑電氣工程設計分會等.建筑電氣設計疑難點解析及強制性條文[M].北京：中國建筑工業出版社，2015.

[2]GB 50016-2014 建筑設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2015.

電氣小知識

1、用什么方法檢查真空開關是否真空？

用耐壓試驗檢測。斷口用4.8萬伏檢測。

2、隔離插頭、隔離開關有什么作用，用于哪種柜類？

隔離插頭，用于手車柜；隔離開關用于固定柜。其作用均為不帶負荷分合閘，方便維修。

3、高壓柜電流大致分幾級？負荷開關屬哪級？

分大 中 小，即：3150A、1250A、630A 三級。負荷開關屬630A級別。

4、高壓熔斷器作用是什么？

作保護變壓器用，PT屬小型變壓器類。

(來源：網絡)

消防電氣系統的優化

陶云飛

(深圳華森建筑與工程設計顧問有限公司，北京 100044)

摘要在滿足國家規范的前提下，對消防電氣系統進行優化分析，找出安全適用、經濟合理的設計方法。并對一些常見的不合理做法提出改進措施。

關鍵詞消防配電優化經濟合理