探析建筑電氣設計中消防配電的設計要點

文／吳宗獻 江西省建筑設計研究總院集團有限公司 江西南昌 330046

引言：

火災是建筑物內部最危險的災害之一，其對電力系統的要求更加嚴格和復雜，消防配電系統的設計要點不僅涉及電源可靠性，還包括各種法規標準、電氣設備的選擇、線路布置、安全控制等多個方面。消防配電的設計要點涉及多個方面，包括電氣設備的選擇、電路設計、系統的可靠性和備用電源的規劃等，設計要點的合理應用，能夠提高建筑物的消防安全性，降低火災風險，并確保緊急情況下的電力供應。建筑電氣設計要求設計人員具備全面的電氣工程知識和深刻的消防安全意識，以便在設計中綜合考慮各種因素，確保消防配電系統的有效性和可靠性。

1.建筑電氣設計中消防配電設計的重要意義

隨著現代社會建筑結構的不斷發展和復雜化，建筑電氣設計中的消防配電設計變得尤為重要，消防配電系統的設計與建筑物的安全性和可用性密切相關，對人員的生命安全和財產安全起著決定性的作用，其意義主要體現在以下幾個方面：（1）人員生命安全的保障。在火災等緊急情況下，消防系統的正常運行至關重要。消防配電系統為火災報警系統、應急照明、火警噴淋系統、疏散通道燈光等提供電源，保障人員能夠及時獲得報警信息，疏散到安全區域，并獲得所需的照明和通信設備。消防配電設計的合理性和可靠性直接關系到火災時人員的生命安全。（2）財產安全的維護。除了人員的生命安全，消防配電系統還關系到建筑內部財產的安全?；馂目赡軐ㄖ鹊呢敭a造成嚴重損失，包括設備、資料、物品等。消防系統的及時響應和正常運行能夠最大程度地減小火災造成的財產損失。消防配電設計要確保消防設備能夠按需供電，以保護建筑內部財產的安全[1]。（3）遵守法規與規范。消防配電設計必須符合國家和地方性法規以及相關標準和規范，不僅是法律義務，也是確保建筑物安全的重要保證，符合法規與規范的設計不僅保障人員的生命和財產安全，還降低建筑業主可能面臨的法律責任和罰款，所以需要確保消防配電設計的合規性。（4）防止火災蔓延。消防配電系統的正常運行能夠有效阻止火災蔓延。如果火災得以迅速撲滅，那么將不會蔓延到整棟建筑物，從而減小火災造成的損失。消防配電設計確?；馂膱缶到y、噴淋系統、疏散通道燈光等設備在火災發生時能夠及時響應，幫助撲滅火源，避免蔓延，從而減少火災帶來的破壞[2]。（5）建筑電氣系統的可持續性。如果火災造成了電氣系統的嚴重損壞，那么建筑可能需要付出巨大成本來修復損壞的設備和電纜。合理設計的消防配電系統能夠降低風險，確保電氣系統的可持續性，減少維修和更換設備的頻率，從而降低了運營成本。

2.建筑電氣設計中消防配電的設計要點

下圖1 為建筑電氣設計中消防配電設計的基本流程。

圖1 消防配電設計的基本流程

2.1 消防電力需求計算

在建筑電氣設計中，消防電力需求計算具有重要作用，其準確性直接關系到消防設備在火災發生時是否能夠正常運行，如果電力供應不足，消防設備無法工作，將對人員的生命安全和財產安全造成嚴重威脅，所以消防電力需求計算是建筑電氣設計的核心環節，必須慎之又慎。為了進行消防電力需求計算，需要了解消防電力需求的組成，火災報警系統是在火災發生時發出警報信號的關鍵部分，包括火災報警器、火警控制面板、火警警鈴等設備，設備需要電力供應以正常運行；火警噴淋系統用于撲滅火源，包括水幕噴淋系統、氣體滅火系統等，需要電力來啟動和控制，以確保火警時能夠迅速響應；應急照明系統用于疏散通道和緊急出口的照明，以確保人員能夠安全疏散，照明設備需要電力供應，以保證其正常運行；疏散通道燈光用于標識和照明疏散通道，幫助人員安全疏散，燈光設備需要電力支持；消防泵站用于供水和壓力，以支持火災撲滅工作，泵站通常需要大量電力來運行；消防電力需求還可能包括其他消防設備，如火災報警電話系統、煙霧排煙系統、自動噴水滅火系統等[3]。

為了計算消防電力需求，可以采用分級計算方法，分級計算是將建筑內不同消防設備的電力需求按優先級劃分，然后逐級計算電力需求，該方法可以確保關鍵設備得到優先供電；設備法計算是根據每種消防設備的電力需求來計算總電力需求，該方法更加詳細，適用于需要精確計算的情況；面積法計算是基于建筑的面積和類型來確定消防電力需求，該方法適用于建筑結構簡單，不涉及復雜設備的情況；規范法計算是參照相關標準和規范，按照規定的計算方法來確定消防電力需求，能夠確保計算的合規性。

在進行消防電力需求計算時，需要考慮設備數量和功率，不同類型的消防設備具有不同的電力需求，需要準確考慮設備的數量和功率；在計算電力需求時，需要考慮多個消防設備是否會同時運行，因為同時運行時的總需求可能會更高；在設計中需要考慮備用電源，以確保消防系統在電力中斷時仍然能夠正常運行，且電纜容量需要足夠大，以承載消防電力需求的傳輸。除此之外，消防電力需求的計算還需要考慮電源的可持續性和備用電源，為了確保系統在電力中斷時能夠繼續運行，備用電源如發電機或UPS 系統應考慮納入設計中，備用電源可以為消防設備提供持續電力供應，以保障系統的可靠性[4]。

2.2 消防電力系統功能設計

良好設計的消防電力系統不僅能防范火災，還能幫助控制火勢、提供疏散通道的照明、驅散煙霧等，在設計時需要確保系統具有如下幾項功能：（1）消防發電機。在火災發生時，電力供應可能會中斷，因此需要備用電源以確保消防設備的正常運行，消防發電機是關鍵的組件，能夠提供獨立于主電源的電力供應，通常是柴油發電機，可以在停電時自動啟動，為消防設備提供電力。（2）消防電力配電盤。消防電力配電盤是將電力從消防發電機傳送到各個消防設備和電路的關鍵組成部分，必須具備高度可靠性和自動切換功能，以確保電力能夠即刻傳送到需要的地方，還必須滿足電氣安全要求，以防火災引發電路故障。（3）消防設備電源。消防電力系統的主要任務是為消防設備提供穩定的電源，包括消防水泵、噴淋系統、煙霧排風系統、火警探測器等，設備必須始終處于正常工作狀態，以確?；鹁瘯r能夠立刻響應。（4）照明和安全電源。消防電力系統還需要提供照明和安全電源，以確保人員可以安全疏散建筑，包括逃生通道的照明、緊急出口標志的照明、緊急通信系統和緊急呼叫按鈕，設備必須在火災時保持通電，以提供安全的疏散途徑[5]。（5）煙霧排風系統。在火災發生時，煙霧排風系統必須能夠有效地排除煙霧，以確保人員能夠安全地逃離建筑，需要可靠的電力供應，以確保系統可以持續運行。（6）滅火系統。消防電力系統需要為滅火系統提供電力，包括自動噴水滅火系統、氣體滅火系統、泡沫滅火系統等，系統需要電力來啟動和控制，以有效地撲滅火源。（7）火警探測器。消防電力系統需要支持火警探測器的正常運行，探測器在發現火源時會觸發火警，然后通過聲音和光信號來警示人員。

2.3 消防電力系統設計

在消防電力系統的設計中，冗余性是關鍵要點，為了確保系統的可靠性，應考慮使用多個獨立的電源，如主電源和備用電源，以應對主電源故障的情況，備用電源通常包括發電機組，其自動啟動功能可確保在主電源中斷時系統能夠繼續供電。選擇適當的電線和電纜，保證消防電力系統可靠性，必須選擇具有耐火性能的電纜（如圖2 所示），以確保線纜在火災中不會受到損壞，從而保持電力供應，且電纜的絕緣和外殼材料應具備阻燃特性，以防止火勢蔓延。電纜的走線和防護是設計中的重要考慮因素，電纜應穿越防火分隔墻或屏障時，需要采取措施確保其完整性，以阻止火勢蔓延，且電纜應放置在防火電纜溝或護套中，以提供額外的保護。電力分配的設計要點包括明晰的回路分配和負載均衡，電力系統應具備足夠的回路來支持火災報警系統、滅火設備、照明和緊急通信系統等，同時各個回路應合理均衡負載，以確保不會因某一回路的超載而影響其他回路的正常運行。自動切換設備用于在主電源故障時將電源切換到備用電源，設備必須設計、安裝和維護得當，以確保能夠迅速、可靠地完成切換，且應具備監控和遠程控制功能，以提高系統的可操作性。消防電力系統的設計要點還包括確保系統元件和設備具備足夠的防火性能，例如電力配電盤、開關、插座等設備應具備耐火性，以確保在火災中不會成為火源[6]。

圖2 一種防火消防線纜

2.4 消防電力系統施工設計

在設計消防電力系統的施工方案時，需要合理確定主要的電源位置，通常位置應位于建筑的關鍵區域，以確保在火警或其他緊急情況下能夠快速供電，且需要考慮備用電源，例如發電機組，以應對電力中斷的情況；電纜和線路的布局對于消防電力系統的可靠性具有直接影響，需要選擇合適的電纜類型，如阻燃耐火電纜，以確保系統在火災情況下不會受到損壞，且電纜和線路的布局應考慮最短路徑，以減少線損和維護難度。地面接地系統是消防電力系統的關鍵組成部分，用于確保電流能夠安全地流向地下，以防止電擊和火災危險，在施工方案設計中需要合理規劃地面接地系統，包括地線的敷設和接地電極的設置；確保施工方案的質量控制非常重要，監督施工過程，包括電纜敷設、設備安裝和接線連接，以確保一切按照設計規范進行，同時進行系統的功能測試和性能驗證，以確保系統在投入運行時能夠正常工作[7]。

2.5 消防電力系統檢驗與調試

在進行消防電力系統的檢驗與調試之前，需要確認電路的連通性，包括檢查所有電纜、線路和接頭是否正確連接，以避免斷路或短路的問題，確保每個電路都能夠按照設計要求傳輸電力；電源切換是消防電力系統的關鍵功能，以確保在主電源故障時能夠切換到備用電源，在檢驗與調試中需要驗證切換過程的正常運行，包括自動切換開關的工作以及備用電源的啟動時間。所有與消防系統相關的電力設備，如噴淋系統、疏散通道照明、火警報警器等，都需要經過詳細的檢查，確保設備的連接正確，電源供應正常，且設備自檢功能正常；漏電流測試是確保系統的安全性和人員安全的重要部分，通過使用漏電流測試儀器，檢測電路中是否有漏電流存在，任何漏電流都需要立即修復，以防止電擊危險。為了確?；馂膱缶到y的可靠性對，在檢驗與調試中需要觸發火警報警器和探測器，確保能夠及時報警，并確保信號傳輸正常，同時測試火災報警系統的聲音和光信號設備，以確保能夠引起人員的注意；負載測試是驗證消防電力系統的性能的重要環節，通過將負載接入系統，可以模擬實際使用情況，確保系統能夠提供足夠的電力支持，且需要測試系統的持續運行時間，以確定備用電源是否足夠[8]。

2.6 消防電力系統維護

制定詳細的定期檢查和維護計劃，計劃應明確包括每個系統組件的檢查頻率和維護操作的步驟，定期的檢查和維護將有助于提前發現潛在問題，防止系統故障；維護方案中應包括完整的設備清單，列出所有系統組件，包括電纜、控制面板、火警報警器、噴淋系統等，且維護方案還應明確備用部件和備件的儲備情況，以確保在需要時可以迅速更換故障的設備。如果消防電力系統包括控制器或監控軟件，維護方案需要考慮定期更新軟件和固件，以確保系統保持最新的功能和安全性，更新操作應按制造商的建議和最佳實踐來執行；如果系統依賴電池備份，維護方案需要包括電池的定期檢查和維護步驟，包括檢查電池的電壓、容量和充電狀態，以確保其正常運行并在需要時提供足夠的電力。

3.建筑電氣設計中消防配電設計的優化措施

3.1 充分考慮建筑結構布局

消防設備的位置應盡可能靠近潛在的火災風險區域，包括滅火器、噴淋系統、火警報警器和應急照明等設備，通過合理布置設備，可以縮短響應時間，提高火災初期的撲救和疏散效率；建筑物可以劃分為不同的消防區域，以限制火災的擴散，在電氣設計中應考慮將消防電力系統劃分為相應的區域，以確保在火災發生時只需關閉受影響的區域，而不干擾整個建筑物的供電。電纜的交叉和并列會導致電磁干擾和熱耦合效應，可能對電力系統產生負面影響，在建筑結構布局中，應盡量避免電纜的交叉和并列，或采取必要的隔離措施來減少互相干擾；建筑結構布局應確保電纜通道和管道具有足夠的容量，以容納所有電纜和線路，如果通道容量不足，可能會導致電纜過熱、過載或過度彎曲，從而影響系統的性能和可靠性。

3.2 采用智能化控制技術

智能化火警探測器能夠自動識別火警信號，同時減少誤報率，智能火警探測器具備自學習能力，能夠識別典型火警特征，從而提高火警檢測的準確性和速度；智能化控制技術允許消防系統與建筑其他智能系統集成，如安全管理系統或建筑自動化系統，可以實現更靈活的報警方式，如通過手機應用程序、電子郵件或短信通知，提高響應速度和通信效率。采用智能化火警報警器可以提高警報的準確性和對火災位置的精確識別，報警器能夠根據火警信號的類型和強度來發出不同的聲音或光信號，幫助人員更好地理解火警的緊急程度；智能化控制技術可以用于自動滅火系統，以快速檢測火源并觸發噴淋系統或其他滅火設備，減少人為干預的需求，提高滅火的速度和準確性。采用智能控制技術的消防配電系統可以遠程監控和控制，操作人員可以通過互聯網或移動應用程序實時監控系統的狀態，迅速采取措施響應緊急情況，即使不在現場也能及時介入；智能化控制技術還可用于自動維護和診斷，系統能夠監測電纜、設備和控制器的狀態，并自動發出維護警報，指示何時需要維修或更換部件，可以減少系統故障和停機時間。

結語：

綜上所述，消防配電設計在建筑電氣設計中具有不可替代的重要性，能夠保障人員的生命安全和財產安全，確保建筑物的合規性，防止火災的蔓延，同時提高建筑電氣系統的可持續性。設計人員在進行建筑電氣設計時必須認識到消防配電設計的重要性，并充分考慮各種因素，以保障建筑物的整體安全，降低潛在風險，確保建筑的可持續性和安全性。