探析建筑電氣設計中消防配電的設計要點

張興東

(甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

建筑電氣設計和人們的生活密切相關，消防配電設計又是其中的重點內容，不但影響著建筑物安全性和實用性， 還影響著人們的生命財產安全。在進行消防配電設計過程中，應當以相關規范要求為準，掌握設計要點，進而更好為人們提供安全舒適的居住環境。

1 建筑電氣設計中消防配電設計的價值

隨著我國經濟的不斷發展，人們的生活品質也在逐漸提高，對建筑物的需求也越來越嚴格。在土地數量逐漸減少的情況下，多數建筑工程都追求垂直發展，所以高層建筑已經成為了目前的主流。在此背景下，對其進行建筑電氣設計的難度隨之增加。而消防配電設計又是建筑電氣設計中的一項重點內容，人們對其的關注程度也越來越高。在建筑工程中，消防配電設計直接關乎著其施工安全和人們后續的使用安全，所以必須要在設計階段重視消防配電的設計和規劃。合理的消防配電設計可以大幅度降低建筑物中出現火災的概率，并且在意外發生時，還會最大限度減少火災帶來的損失。所以，在進行建筑電氣設計過程中，必須要提高對消防配電設計的重視程度。

消防配電設計不但可以滿足建筑物中各種電氣設備的電力需求，還可以降低其用電風險，給人們用電提供便利條件，提升建筑整體配電系統的安全性和可靠性，確保其能夠在穩定狀態下持續運行。如果消防配電系統設計不合理，那么在意外發生時很容易導致建筑物內部的相關消防設施無法正常運行，從而增大人們的財產損失。合理的消防配電系統，一方面，可以使得監控設備穩定運行，快速識別建筑物中的火災信息，并及時發出警報，幫助工作人員快速反應，進而減少火災給人們帶來的損失。另一方面，消防配電系統可以對建筑物中各個區域的實時用電情況進行監控，快速發現建筑物中所存在的安全隱患，比如電氣設備的老化和配電線路的破損，并將其鎖定后及時報警，工作人員再采取相應措施，這便進一步提升了建筑物配電系統的安全性和可靠性，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

在進行建筑電氣設計消防配電設計過程中應當以安全性和可靠性為前提，將建筑電氣中電源的持續時間和配電系統接線情況進行綜合考量，盡可能降低施工過程中的難度。

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別就以某區域的低壓配電系統為例進行分析(如圖1)。

圖1 低壓配電系統

2.2 放射型

如果在消防配電設計中使用放射型，那么相關電氣設備的配電線路應當具有一定可靠性和獨立性，以配電線路獨立敷設狀態為最佳，而且當配電線路中某處出現故障和損壞時，配電線路中的其他電源和輸出線路仍舊能夠維持穩定供電，其中該種設計方案在低壓配電柜會引出數量較多的連接線路，需要配備大量線路開關。在相關建筑電氣設計標準中指出，如果配電線路中電源容量過大和相對重要的電力負荷都應當以放射形式從低壓電源柜的配電室中引出進行配電。為最大限度保證火災事故和一些意外情況發生時，建筑物內的相關消防設備還可以發揮出滅火功能，建筑中的消防泵、電梯和較為重要的消防電氣設備應當采用放射型配電法，以此種形式保證其獨立性和穩定性。

2.3 樹干型

與上述放射型相比較，此種消防配電設計方案所使用的干線數量不多， 所以在一些重要干線發生故障時會直接對整體線路造成負面影響。在相關消防電氣設備方面，由標準《供電配電系統設計規范》GB50052-2016可得知，當建筑物內應急電氣設備負荷為一級時，應當由交流電源對其進行供電， 而且應當采取雙電源的供電方式，即主電源和應急電源同時對其進行供電。此時供電方式可以選擇樹干型和放射型。當建筑物負荷是非一類，但是消防電力負荷處在一級狀態下時，應當采用樹干型對應急照明系統進行供電。基于上述分析，在消防配電設計中，樹干型配電方式應當在應急照明系統中所使用。

總的來說，消防配電種類的選擇應當以建筑項目實際情況為準，針對于一些較為重要的消防裝置，應當將其自身穩定性放在首位，優先選擇放射型配電方式，盡可能提升其用電可靠性，而對于其他設備則需要設計人員根據實際情況來選擇兩種配電方式。其中由于放射型配電方式在需要大量電纜的同時還會消耗數量較多的開關，所以在實際設計中應當注意節約施工成本[1]。

3 建筑電氣設計中消防配電的設計要點及措施

3.1 消防配電規劃

進行消防配電設計前，應當提前做好消防配電系統的規劃，在規劃過程中應當注意以下四個方面。

(1)在建筑電氣工程設計階段就要完成對消防配電設計的規劃，要根據我國相關規范和要求對消防相關設備的供電負荷等級進行確定，再根據實際情況選擇消防配電系統的種類。

(2)明確消防配電系統是處理緊急情況的關鍵手段，所以在對其進行設計時，應當首先保證相關消防裝置內部具備應急電源和工作電源，并且消防配電系統中的電源要獨立設置，以此種方式能夠確保在緊急狀況下消防相關裝置可以穩定運行，而且消防相關裝置應具備專門的供電線路，嚴禁將非消防設備和消防設備同時接在相同電源上。

(3)當消防相關設備使用雙電源供電方式進行供電時，應當合理設置其切換裝置，盡可能提高消防電源供電的持續性和可靠性。并且在消防設備末端應當具有電氣保護功能，以此保證消防相關設備在緊急情況下仍舊能夠正常運行[2]。

(4)對消防配電系統進行規劃過程中，應當考慮到該系統在建筑物中預警方面的作用。為最大限度發揮出消防配電系統自身作用，應當對建筑電氣配電線路實現動態監管，可以實現日常使用過程中快速發現建筑電氣配電線路中存在的問題。所以在對消防配電設計規劃過程中，就要確定其監控系統和預警系統的設計方案，并嚴格按照設計標準進行設計，再對建筑物中的各個區域進行劃分。

3.2 非消防電源切除

根據《民用建筑電氣設計標準》GB51348-2019標準中的內容，確定火災發生后，應當自動切除災情區域的非消防電源。其中對消防以外的電源應當在災情得到確認后再開始切斷工作，這代表作出切斷非消防電源的決策要慎重，需要根據實際情況進行判斷，并且選擇合適的切斷方法。

3.2.1 非消防照明電源

當火災報警后，如果控制室立刻將非消防照明電源切斷很容易會引起相關建筑內人員的恐慌，從而造成混亂。所以在火災發生前期，應當有照明引導人員對其進行疏散，并及時開展滅火工作。而且在確認火情后，還應當根據實際情況在總控制室中手動對其進行切除。所以，在對消防配電系統進行設計時應當考慮到此方面，將非消防照明電源配電線路的控制開關設置在總控制室中，進而方便工作人員在火災發生時及時切斷非消防照明電源。

3.2.2 其他非消防用電電源

該部分用電電源應當以建筑物的受災情況作為切斷依據。對于一些較為重要的建筑物，設計人員可以根據其設計范圍進行自動卸荷，而普通建筑物則可以直接從配電室進行卸荷。

當切斷其他非消防用電電源時，雖然會給人們的日常活動帶來一定影響，但不會引發大面積恐慌，所以在切斷該部分電源時有著良好的秩序性。而且目前建筑物在交付后通常都會進行二次裝修，和預先設計的照明能耗相比較，實際能耗會明顯增大。而且隨著時間推移，建筑中的居民數量逐漸增多，這樣一來對配電系統的用電負荷也會逐漸增大，所對應的電氣設備數量也會增加，在此背景下，建筑中配電系統的變壓器基本上處于滿荷載運行狀態，如果在此時發生火災，不能盡快切除其他非消防用電電源，必然會影響到配電系統的總開關，從而出現跳閘，影響到后續滅火工作。所以在對消防配電進行設計過程中要考慮到這一點，將消防相關設備的供電線路和非消防用電電源分開進行設計，防止其用電荷載影響到消防相關設備的供電[3]。

3.3 消防配電線路的敷設

在消防配電設計中，線路敷設也是其中的設計要點之一，配電線路的性能和其質量直接影響到消防系統的安全性和可靠性，所以在進行實際過程中，應當選用性能良好，有質量保障的電纜，通常采用銅芯導線，并且將其耐壓值控制在450V以上。消防配電線路敷設方式大體分為兩種，一是明敷，二是暗敷，在對其敷設方式進行選擇時，應當根據建筑工程的實際情況進行考量。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的套管對其進行保護，并且做好該片區域的防火孔洞封堵。為最大限度加強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，可以將導線設置在防火性能較好的結構中，并在其中利用套管對其進行保護。

從消防配電線路的敷設區域可以分為兩大類，一是消防配電線路干線的敷設，二是消防配電線路支線的敷設。

在干線線路敷設方面，應當將其設計成從低壓配電室內中輸出電源的下方開始，引線后將其連接到消防電氣相關設備控制箱中。由于干線外徑較大，所以在敷設方式上通常選擇明敷的方式，在敷設過程中應當采用符合相關規范的絕緣措施，并且要將其設計在遠離普通電纜的位置，距離不要少于30cm，如果干線電纜需要穿過樓板，則必須要采取對應的防火措施。如果此處防火措施出現問題，輕則出現煙筒效應，重則促進火勢蔓延，為后續火災撲救工作增加難度。

在支線線路敷設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其進行保護，嵌入阻燃性能較好的建筑結構中，通常保護膜壁的厚度要在30mm以上，從而達到滿足防火要求的目的，該種敷設辦法具有經濟性強，質量可靠的特點。如果采用明敷的方式，為減少支線線路和消防相關電氣設備兩者之間的干擾，要盡可能使其處在不同空間。如果現場條件不允許，在設計過程中應當選用有防火保護功能的金屬線槽。

在電纜選擇方面，無論是消防配電系統的干線線路還是支線線路，都應當選擇礦物絕緣電纜，該種電纜具有穩定和耐久特點，抗腐蝕和阻燃性能較強，還可以抵御一定的機械沖擊。

3.4 火災報警系統配電線路

在消防配電設計中，要著重保護火災報警系統配電線路的質量，確保其處于正常運行狀態，只有這樣才能幫助工作人員第一時間發現建筑中存在的火災隱患，并且在發生災情時，能夠第一時間趕往現場，控制火情。在火災報警系統配電線路中，應當結合建筑工程實際情況，按照相關設計規范規定，采用分級設計的方法，提高火災報警系統運行的安全性。

3.5 設計專用供電回路

在消防配電設計中，要為相關消防電氣設備提供其專用的供電回路，確保發生火災切斷非消防電源后還可以維持相關消防設備的運行。所以，要根據建筑電氣的實際情況設計專用的供電回路，可以采用供電專用的蓄電池，來對應急照明系統進行供電，在蓄電池充滿電源后，可以使得應急照明系統持續照明三小時以上。其他消防相關電氣設備也應當按照應急照明系統供電回路進行設計，將其供電回路單獨連接至供電電源中，以此種方式確保在切斷其他電源的情況下，還能維持消防相關電氣設備的穩定供電[4]。

3.6 雙電源轉換開關的選擇

在消防配電整體設計中，雙電源轉換開關(ATSE)是十分重要的。那么在選用ATSE時，應當將消防配電整體設計特點考慮進去，根據實際情況選擇ATSE。根據ATSE的結構可以分為PC級產品和CB級產品兩種。

PC級ATSE其結構為集成轉換結構，該級別ATSE有著耐用電流大，可以充分輸送短路電流的優勢，甚至在超載情況下還能繼續維持消防電氣設備的正常運行，其缺陷為無法分斷短路電流，針對此缺陷，需要在消防配電系統中設計短路保護裝置。

CB級ATSE由兩個電路斷路器組成，其優勢在于可以實現快速切換兩路電源，缺陷是和PC級ATSE相比較體積較大，安裝難度較高。

總的來說，PC級和CB級的ATSE有著各自不同的優勢和缺陷，相關人員應當根據消防配電系統的實際情況對其進行選擇。

4 結 語

綜上所述，消防配電設計是建筑電氣設計中的重要內容，只有做好消防配電設計，才能最大限度保障建筑工程的施工安全和后續使用安全。