建筑电气中的消防设计的探讨

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摘要：对于现代建筑，消防是非常重要的，而建筑消防设计则是建筑防火安全十分重要的一环，目前设计者应该熟悉和掌握的建筑消防电气有关的设计规范主要有《建筑防火设计规范》（GB50016―2006）[以下简称“建规”]、《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045－95）（2006年版）[以下简称“高规”]、《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116－98）[以下简称“报警规范”]、《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16－2008)[以下简称“民规"]等。根据笔者多年从事建筑电气工作的工程设计经验，对消防配电设计和火灾自动报警系统两部分内容中易出现问题的部分，在规范的使用和理解的基础上提出一些看法。

关键词：电气设计；消防电气；防火；国家标准

0 引言

消防电气的设计主要包括消防配电设计和火灾自动报警系统两部分。消防电气设计直接关系到火灾发生时能否及时发现，能否及时、有效、有秩序地扑救和使人员生命和财产的损失降至最小等问题。根据笔者多年从事建筑电气的工程设计经验，就这两部分内容中易出问题的部分，在规范的使用和理解上提出一些看法，以供大家参考。

1对消防规范的理解与执行

《建筑防火设计规范》（GB50016―2006）和《高层建筑防火规范》（GB50045―95）(2006年版)等国家消防电气设计规范、规程是电气设计的重要依据，是设计人员应严格遵照执行的技术准则。

1 . 1《建规》和《高规》

标准《建规》第11.1.4条和《高规》第9.1.1、9.1.3条均提出消防用电设备应采用专用的供电回路，其配电设备应有明显标志，规定消防负荷的供电等级应充分保证消防供电、配电系统的自主性和连续性，当生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。

根据笔者多年的相关工作经验，在执行该规范时经常会出现由于理解偏差而造成错误的或违背规范原意的做法。具体有以下几种情况：

( 1 )消防设备末端箱接至分配电箱，分配电箱至低压配电室配电柜的消防供电回路与非消防设备供电回路混箱、混路。比较典型的设计方案是对电动防火门、排烟阀甚至消防类泵、排烟风机在末端箱采用双电源互投消防专用配电箱且至分配电箱采用专用消防供电回路，但分配电箱中消防回路与非消防回路混箱，如图 1所示。

根据《建规》第11.1.4条的解释，其中规定的供电回路是指从低压总配电室或分配电室至消防设备或消防设备室最末级配电箱的配电线路。

图1中1ALgd配电箱为消防设备和普通设备混箱供电，以往工程中有以下几种情况：①在需设置火灾自动报警的系统中，由于消防需要自动切除非消防负荷，有些设计在低压柜处将-1ALgd 电箱自动切除，这样造成需要二路电源供电的消防负荷(一、二级负荷)在火灾时只有一路供电，低于供电的负荷等级和可靠性，而造成消防另一路电源故障， 火灾时使消防设备失电而无法运行。②在火灾自动报警的系统中，自动切除-1ALgd配电箱中的非消防负荷，不切除 -1ALgd配电箱的进线电源。但在工程实际中由于-1ALgd配电箱为消防和正常设备混用配电箱，常未设置消防配电箱标志，且在平时由于其中的正常设备故障或维护，经常停电检修并按正常设备配电箱进行管理。

在不需设置火灾自动报警的系统中也同样，很难保证消防设备供电的需要。消防人员到达火场进行灭火时，需要检查和切断非消防电源， 防止火势沿配电线路蔓延扩大和避免触电事故，因发生火灾时时间紧迫，检查和切断非消防电源常在低压配电室或分配电室中进行。正是由于不少单位或建筑物的配电线路像上述情况是混合敷设的，又无明显标志和提示，不易分清哪些是消防用电设备的配电线路，消防人员不得不在配电室全部切断无消防配电标志的电源，致使消防用电设备不能正常运行。因此，应将消防用电设备的配电线路与其他动力、照明配电线路分开敷设。对于未设置火灾自动报警系统的建筑，因无法自动切除非消防负荷，为防止上述情况出现，更应严格执行这一规范条文。设计人员也应深刻理解发生火灾时切除非消防电源的目的和消防电源设置专用回路，以符合它的可靠性要求。图1中消防正压送风机的配电方式符合规范的正确做法。

图1 典型设计方案1

( 2 )在双电源互投的消防设备配电箱中接入非消防负荷。在以往的工程设计中，常见到末端双电源互投的消防照明配电箱中接入插座、普通照明、排风扇等非消防负荷，如图2所示。该设计从经济上确实可以节省配电箱等设备，但却会造成违反国家规范规定的现象发生。

图2中的WC1和WC2回路为非消防负荷，当火灾发生时作为非消防负荷是应当切除的。对于设有火灾自动报警的系统，应设置分励脱扣与消防信号联动，在火灾发生时自动脱扣。目前一些项目设计中针对图2的情况就是采取切除WC1和 WC2非消防负荷，而不切除ALE1配电箱进线的方式来实现规范要求的“消防用电设备应采用专用的供电回路”。但在实际运行时，这一规范要求往往无法执行，有以下两种情况：①因为ALE1配电箱中接有非消防负荷，非消防负荷故障时需要检修，平时需要维护，因此经常发生物管人员任意或长时间断开ALE1配电箱进线电源的情况发生；②由ALE1配电箱是消防负荷和非消防负荷混箱，许多类似ALE1的配电箱在实际中并未设置相关消防标志，上级低压配电室配电柜也未标注为消防回路。上述两种做法在实际运行时均违反了国家强制性规范，给消防灭火工作带来了隐患，因此图2的做法并非符合规范的做法，在实际运行时易有违反规范的隐患发生。上述情况下的正确做法是应将消防负荷和非消防负荷分箱供电，将WC1和WC2回路从ALE1配电箱中移出。

图2典型设计方案2

(3)在高层建筑的电气设计中， 经常看到消防电梯和普通电梯共用电源的情况发生。大部分情况是将两路电源引入到消防电梯机房中，一路引入普通电梯机房，这是不符合消防规范规定的。《高规》第9.1.3条规定：“消防用电设备应采用专用的供电回路”，其中供电回路是指从低压总配电室至最末一级配电箱，与一般配电线路应严格分开，即有了可靠的电源，而消防设备的配电线路不可靠，仍不能保证消防设备的安全供电。

(4)对于消防负荷的负荷等级的认定和做法，在以往的工程设计中出现过一些因概念不清而违背规范的情形。1ALgd配电箱主进断路器在火灾时断开。消防灯具供电系统对于消防负荷等级为三级的建筑是适用的，可满足规范的要求，但如果是消防负荷等级为一级和二级的建筑，就是不符合规范要求或违背规范原意的。

(5)关于消防灯具自带蓄电池(30min、180min) 时蓄电池的充电问题。经常能看到一些图纸设计的设计说明或图例中标注上述灯具持续放电时间统一为30min、60min或90min。《建规》第11.1.3条规定：“消防应急照明灯具和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间不应少于30min”， 这也是上述标注的依据。JGJ 16 -2008《民用建筑电气设计规范》第13.8.5条规定，消防控制室、配电室、水泵房、风机房等消防工作区域的消防备用照明的持续供电时间应不小于180min。消防备用照明是指供消防作业及救援人员继续工作的场所的消防应急照明。因此，针对这些场所设计中应注意区别于消防疏散照明的持续供电时间的要求，应说明为不小于180min。

这类需要蓄电池作为消防电源的灯具，蓄电池在火灾时必须满足正常工作的要求，因此蓄电池的充电应尤为重视。①在工程中有些自带蓄电池的消防灯具不设开关控制且为正常与火灾时兼用灯具，蓄电池的充电可由灯具供电电源线来连接，短时检修断电，蓄电池放电时间短并不影响蓄电池的使用；②在有些工程中由于节能的要求，需在正常与火灾时兼用的消防照明回路上设置声光控开关或普通开关，对于Ⅱ级消防负荷， 如在这类回路中使用仅具有开关功能的普通开关是不能满足消防设备供电连续性的要求的，也违背强规《住宅建筑规范》（GB 50368-2005）第8.5.3条的要求，必须设带有消防强启端的双控开关，即这些自带蓄电池或不带蓄电池的消防灯具在正常不需要使用的情况下是断电的，在火灾时可由消防信号联动强制通电打开。在设计中应注意要在一次回路中设置带接触器的线路来满足强制启动的联动控制要求， 因这类灯具很多是长时间不用的，蓄电池充电也需要通过对蓄电池的电压电流检测由一次回路中的接触器自动或手动控制来完成定期充电。具体接线如图4所示。

图4应急照明系统接线示意图

在消防应急照明设计中，蓄电池作为一路消防电源，在设计和应用中应注意以下几点：

① 电源只有正常一路，消防照明负荷为一、二类负荷或消防照明负荷为三类负荷但设有火灾报警系统，火灾时会切除此电源，消防照明灯具必须采用符合消防规范要求的蓄电池。

② 因消防灯具自带蓄电池比较分散，会造成蓄电池的日常检测工作量大，且易漏检，造成蓄电池损坏、老化和未察觉电量不足，使火灾时不能正常投入使用，因此《消防安全疏散标志设置标准》（DBJ 01-611-2002）第3.3.1.1 条对此进行了规定，即面积较大的场所采用集中蓄电池(EPS) 的供电方式，数量小且分散的情况下可采用灯具自带蓄电池的方式。

⑧ 消防控制室、配电室、水泵房、风机房等消防工作区域的应急照明照度不低于正常照明照度，蓄电池持续放电时间不小于180min。

上述几点是设计中经常出现问题的地方，此外，在应用中应重视蓄电池的日常检测，建立制度，定期定时进行检测或设自动检测系统，并做到不漏检，对不符合要求的电池应及时充电或更换。

1 . 2 按照国家规范规定设置ATS和EPS

《高规》第9.1.2条规定：“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置”。在以往的工程项目设计审图中经常看到有些设计人员在层消防配电箱或某一防火分区消防配电箱中设置了双电源互投装置，而未在消防终端设备处设置。

屋顶稳压泵属消防水泵，且距离地下一层消防水泵房较远，应在稳压泵房设置末端互投。原因如下：ATS设在起端和设在末端相比，末端设ATS 时，除了电源故障停电能自动切换外，当配电设备故障或低压线路上发生故障而停电时，末端ATS也能动作，增加了负荷的供电可靠性；起端设ATS时，如果起末端之间配电设备或低压线路发生故障而停电，该ATS不动作，这样就无法保证负荷的继续供电，所以末端ATS比起端ATS更为可靠。在以往有些设计中自动切换装置不是设在最末一级配电箱，双电源线路进楼后，总配电箱处设置了自动切换装置，而此后是单回路至各层消防配电箱，而这种设计是不符合要求的。

1 . 3 消防设备的剩余电流保护问题

消防水泵如地下室潜污泵、消火栓泵等因处于潮湿场所，根据电气规范的一般要求应设剩余电流保护，但如果火灾发生，消防泵运行时因剩余电流突然被切断，从而造成一些消防设施的瘫痪，严重影响灭火的进行，这样的设计是错误的，会因小失大。《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16―2008）第7.6.4条也明确了，对于突然断电会导致比因漏电或过负荷而造成的损失更大的配电线路，不应装切断电路的剩余电流保护器，剩余电流保护只动作于报警。

2《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116―98）应注意的要点

2 . 1 系统的设置

在消防电气系统中，火灾自动报警系统是及时发现火情、及时扑救的保证。根据扑救难易程度，在设计中首先需要依据规范《火灾自动报警系统设计规范》（GB501l6―98）第3.1.1条和《住宅建筑规范》（GB 50368―2005）第9.7.2条确定建筑物是否需要设置，其次根据规范对需要设置火灾自动报警系统的消防电气系统进行分级，这是比较经济的做法，也是规范的最低要求。目前许多项目均高于规范设置了火灾自动报警系统，如丁类厂房，层建筑面积< 2000m²空调系统的公共建筑等，这样使建筑物得到了更可靠的保证，也是符合规范的。

2 . 2 非消防电源的切除

非消防电源的切除是火灾自动报警系统消防联动的重要部分，在火灾自动报警系统图中将需切除的负荷明确标明，在相应强电系统图中的相应回路上应标明联动部分设备和管线，在消防负荷为三级的项目中经常看到切除总进线断路器，而消防应急照明又未设有蓄电池，或不切除消防应急照明所在配电箱的电源，造成其中非消防负荷不被切除。这些做法均违反规范规定，在设计中应引起注意。

2 . 3 楼梯间火灾探测器的设置

根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB 501l6―98）第4.2.3条规定，敞开或封闭式楼梯间应单独划分探测区域，因此需要设置火灾自动报警系统的建筑物应在楼梯间设置火灾探测器。有些设计人员根据《火灾自动报警系统没计规范》（GB 50116―98） 附录D的建议性火灾探测器设置部位要求，认为不需要设置，这是不正确的。楼梯间是火灾人员疏散和消防队员扑救的重要通道，消防控制中需要了解火灾的蔓延区域和速度，以便于指挥。楼梯间是了解的重点区域，因此根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB 501 l6―98）附录 A、B、C，结合建筑物具体情况核算进行火灾探测器的设置。

3 对于国家各类规范和标准的理解和运用

不论是电气设计还是消防电气设计，均需依据国家规范标准，正确地理解规范和标准，才能得出正确的结论。根据标准的适用范围不同，可分为国家标准、地方标准和行业标准。根据标准的强制性可分为强制性标准和推荐性标准。强制性标准是必须执行的标准，它提出了必须遵循的最低要求，而行业标准和地方标准可以高于国家标准，但不能低于国家标准。推荐性标准是在标准代号后加上／T，顾名思义是推荐性的不具备强制性。此外，还有国际电工委员会(IEC)的国际标准等。

在实际工程的消防电气设计中，有时会遇到在同一事物上，国家、行业、地方标准相互交叉，所规定的技术措施和要求不一致的现象。因此，正确地理解和执行规范标准，认真协调它们之间的关系是非常重要的。遇到这些问题时，设计人员应认真研究相关条文解释，并从有利于消防扑救的实际应用出发，恰当解决，而不能单纯以国家标准管地方标准、行业标准高于国家标准、后的优于先的标准作简单处理，更不能为了降低工程造价，去寻找规范的漏洞。

4 结语

本文根据笔者多年的设计经验，并对遇到的较为典型的、有代表的例子进行分析，对消防电气设计要点、难点进行了总结，希望能起到举一反三的作用。消防电气设计的目的是防患于未然。设计人员更应具有忧患意识，杜绝侥幸心理。通过讲解消防电气重点规范条文和就容易出现的实例进行分析，希望能帮助设计人员减少或根除上述或类似的违反规范的设计思路出现，使火灾时人民的生命、财产得到保障。