关于民用建筑中消防设计几个问题的分析

1关于民用建筑中消防设计几个问题的分析Theanalysisofseveralproblemsonthefireprotectiondesignofcivilbuildings摘要：本文介绍了民用建筑消防设计中常见的系统保护分级，供电系统方案，应急照明系统，消防系统供电线缆选择，电气火灾报警等系统设计，并通过工程示例简要介绍设计应用的概况，供设计人员参考。关键词：火灾自动报警，负荷分级，双重电源，应急照明，电气火灾监控系统。前言：民用建筑中消防报警及供电系统，事故照明系统，电气火灾监控系统的设计，是各类民用建筑消防设计中必不可少的内容。如何按照规范要求，设计出合理的消防控制系统，既保证人民生命和财产的安全，又可靠，经济，实用一直是设计人员追求的目标。作者结合多年的设计实践经验，并结合新规范要求，对消防设计中的几个问题提出一些看法，供同行参考。1消防自动报警系统新的分级标准1.1在2009全国民用建筑工程设计技术措施（电气）：11章中（以下简称“09措施”），对系统保护分级做了如下变动：设置火灾自动报警系统的民用建筑，根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分级为特级、一级、二级、三级，并宜按照表11.2.1-1划分。在“火灾自动报警设计规范”GB50116-98中是按特级、一级、二级来划分的（宜符合表3.1.1）。本规范修改报批稿2009已上报，修改稿中已按四级来分类。按照“09措施”要求来分类、分级划分后，提高了火灾报警系统的防护要求，对10层以下的居住建筑和一级、二级以外的（24米以下）公共建筑，均应按三级火灾报警系统设计火灾自动报警系统。由于GB50116-98修改报批稿尚未正式批复，对于三级火灾报警系统的设计内容和标准尚不明确，有待于设计探讨合适的实施措施。1.2在住宅建筑规范（GB50368-2005）第9.7节消防电气中规定：对35层及35层以上的住宅建筑应设置火灾自动报警系统。对10层及10层以上的住宅建筑的消防供电不应低于二级负荷要求。1.3在“高层民用建筑设计防火规范”（GB50045-95-2005年版）中，第9章电气部分9.1、9.4中对火灾自动报警系统的供电电源级别，火灾自动报警设置部位和范围做了大致的规定。目前在民用建筑火灾自动报警系统设计中均是参考以上几个规范要求进行设计。22按新的供配电系统设计规范要求，确定各级消防设备供电系统2.1GB50052-2009“供配电系统设计规范”中负荷分级及供电要求：2.1.1电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电对人身安全、经济损失上所造成的影响程度进行分级。（1）负荷分级原则应符合3.0.1-1、2、3、4的要求（2）对一级负荷中特别重要的负荷供电，除应由双重电源供电外，尚应设置应急电源。（3）关于双重电源的定义：一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。2.1.2供电系统设备的供电电源切换时间：应满足设备允许中断供电的要求：（1）允许中断供电时间为15s以上的供电，可选用快速自动启动的发电机组。（2）允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置。（3）自动装置的动作时间能满足允许中断供电时间的，可选用带有自动投入装置的独立于正常电源之外的专用馈电线路。能满足此条件的电源线路是很少的，一般城市供电网均为非独立式线路。2.1.3应急电源系统接线示例：（附图1）附图1应急电源接线示例本图为应急电源供电系统示例图，其中独立于正常电源的应急电源采用柴油发电机组。3由于在实际中很难得到两个真正独立的电源，电网的各种故障都可能引起全部电源进线同时失去电源，造成停电事故。对特别重要负荷要由与电网不并列的独立的应急电源供电。这是非常重要的。2.1.4我国供电电网根据多年来供电系统实际运行经验表明，电气故障是无法限制在某个范围内部的，电力企业难以确保供电不中断，因此应急电源应是与电网在电气上独立的各种电源，例如蓄电池、柴油发电机等。供电网络中有效地独立于正常电源的专用的馈电线路即是指保证两个供电线路不大可能同时中断供电的线路。正常与电网并联运行的自备电站不宜作为应急电源使用。2.2消防设备用电负荷分级原则2.2.1民用建筑中消防用电的负荷等级，应符合下列规定：一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷。2.2.2火灾自动报警系统保护对象分级原则（表1）等级保护对象特级超高层建筑高度超过100米的高层建筑一级居住建筑19层及以上的居住建筑二级居住建筑10层至18层的居住建筑三级居住建筑10层以下的居住建筑、24米以下一级、二级外的公共建筑2.2.3对各类消防用电设备供电电源的要求：（1）消防用电负荷等级为一级时，应由主电源和自备电源或城市电网中独立于主电源的专用回路的双电源供电；（2）消防用电负荷等级为二级时，应由主电源和与主电源不同变电系统，提供应急电源的双回路的电源供电；（3）为消防用电设备提供的两路电源同时供电时，可由任一回路作为主电源，当主电源断电时，另一路电源应自动投入；（4）消防系统配电装置，应设置在建筑物的电源进线处或配变电所处，其应急电源配电装置宜与主电源配电装置分开设置；当分开设置有困难，需要与主电源并列布置时，其分界处应设防火隔断。配电装置应有明显标志。（5）消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等的两个供电回路，应在最末一级配电箱处自动切换。消防设备的控制回路不得采用变频调速器作为控制装置。以上是不同等级消防负荷对供电的要求。为确保消防作业人员和其他人员的人身安全，消防负荷应为独立系统，当建筑物内附设有变电所时，应由变电所自成系统，当建筑物为低压进线时，应自进线处开始自成系统。2.2.4备用应急电源的设置原则：（1）对超高层建筑中，特级保护对象的消防用电负荷应定为一级负荷中的特别重要负荷，应增设备用应急电源，并严禁将其他负荷接入备用应急供电系统。（2）对一级负荷中的特别重要负荷的供电要求，除应满足2.2.4—（1）条的要求的两个电源供电外，还必须增设备用应急电源。（3）为了保证对一级负荷中的特别重要负荷的供电可靠性，应严格界定负荷等级，并严禁将其他负荷接入备用应急电源系统。工程设计中，对于其他专业的提出的特别重要负荷，4应仔细研究。（4）当消防备用应急电源由自备发电机组提供备用电源时，应符合下列要求：1）消防用电负荷为一级时，应设自动启动装置，并应在30s内供电；2）当消防用电负荷为二级，且采用自动启动有困难时，可采用手动启动装置；3）主电源与应急电源间，应采用自动切换方式。2.3民用住宅建筑中消防用电系统设计实例：2.3.1特级（或一级住宅建筑）消防供电系统：附图2备用应急电源系统接线方案图（一）本方案特点说明：1)本方案为两路市电同时供电，对特级负荷增设一台柴油发电机组作为备用电源。2)特别重要的消防负荷由主供（市电）和备供（发电机组）各引一路给特别重要负5荷供电，双电源均为放射式供电，在设备末端做双电源自动切换，供电可靠性高。3)正常情况下AH1，AH2，1QF均处于合闸位置，AH3，2QF分闸。4)当市电Ⅰ或Ⅱ中有一路停电时，AH3合闸，此时由单一路市电暂时供电，但一段非消防负荷应切除（由失压脱扣器、分励脱扣环节完成），以使变压器不致过载。5)当二路市电电源均失电后，应急柴油发电机组在15~30秒内自动启动后向应急母线段供电，（此时在确认AH1，AH2断开后，二路高压AG01，AG02均断开后）柴油发电机组才允许启动，接与门信号控制机组自启动，以保证向重要负荷供电的可靠性。a6)市电恢复后，1QF先断电，之后AH1，AH2投入工作ATS自动切换到市电方向，发电机组不能向应急母线供电。7)柴油发电机组空载运行3~10分钟，确认市电处于正常状态后，发电机组自动（或手动）停机。8)市电及发电机组运行信号应传送到消防中心联动柜上。2.3.2二级住宅建筑消防供电系统：附图3备用供电电源系统接线图（二）本方案特点说明：1)本方案为2路供电（独立电源）同时工作分别向消防负荷放射式供电。末端自动切换，保证供电可靠性。2)正常情况下：AH1,AH2处于合闸，AH3分闸，只有当一路10KV高压停电后，AH3才允许合闸。3)2路电源（10KV）同时供电时，可由任一回路作为主供电源，当主供电源断电时，另一路电源自动投入。4)对二类消防设备供电时，可按下列方案简化供电系统：a、公共建筑顶层，除消防电梯外的其他消防设备，可采用一组消防双电源供电。由末端配电箱引至设备控制箱，应采用放射式供电，公共建筑的屋顶层的消防设备除消防电6梯外，一般情况下还设有正压风机、增压泵等，可采用一组消防双电源，由末端配电箱以放射式供电。b、当12~18层普通住宅的消防电梯兼作客梯且两类电梯共用前室时，可由一组消防双电源供电。末端双电源自动切换配电箱，应设置在消防电梯机房间，由配电箱至相应设备采用放射式供电。按住宅建筑规范要求国内12~18层住宅必须设消防电梯，而此消防电梯一般兼作客梯，并与普通客梯共用前室，故此类电梯采用一组双电源供电较为合理且符合安全要求，我国的多数城市早已允许这样做。c、本方案中对2类住宅建筑的顶层的消防用电设备供电方式供电系统示出，可供电给顶层所有消防设备用电，从双电源切换箱开始放射式系统供电，可以满足规范要求，这可以减少几路电源供电系统，简单可靠。2.3.3二、三级住宅建筑消防供电系统：附图4备用电源系统接线方式（三）7本方案特点说明：1）本方案由一路10KV市电，一台发电机组供电，可适用于二级、三级消防负荷供电。2）对消防设备采用双电源末端切换方式供电。3）柴油发电机组起动信号要求同方案（1）4）按规范要求，还应将发电机组的运行状态信号，接至消防中心的联动控制台上。（对市电的变压器运行状态信号也要求接到消防中心联动控制台上）。5）市电低压系统必须引来一个回路作为联络电源与发电机输出回路做双电源切换，只有当市电停电后，柴油发电机组的电源才能配出，这是防止备用电源与市电并列运行的必备措施。6）当市电来电后，ATS开关自动转换到市电方向，发电机组继续空载运行3~10分钟，当确认市电稳定后，发电机组才自动（或手动）停机。7）对三级负荷，可以仅有一路市电供电，但必须采用专用回路供电，其应急照明应采用EPS供电（在无电梯及消防水泵时）。3消防应急照明供电系统设计3.1新规范对应急照明系统的要求：3.1.1在09-措施中的消防联动控制要求中，明确要求消防控制室在确认火灾后，应接通火灾应急照明灯和疏散指示灯。(1)在火灾报警设计规范报审稿中关于应急照明系统联动控制设计中，对集中控制型消防应急照明系统的联动，应由消防联动控制器联动应急照明集中电源和应急照明分配电装置实现。(2)独立控制型消防应急照明系统的联动，应由消防联动控制器联动消防应急照明配电箱实现。(3)对消防应急照明系统工作状态的联动控制应保证消防应急照明系统在发生火灾时点亮所有消防应急灯具。(4)应急照明系统应急启动联动控制信号，由消防联动控制器发出，当确认火灾后，由发生火灾的报警区域开始，顺序启动全楼疏散通道的应急照明系统，启动全楼消防应急照明系统投入应急状态的启动时间不应大于5s。3.1.2消防应急照明供电可靠性要求：(1)高层公共建筑楼梯间的应急照明宜由应急电源提供专用回路，采用树干式供电，每层或最多不超过4层设置应急照明配电箱。(2)备用照明和疏散照明不应由同一分支回路供电。3.1.3消防应急照明在火灾确认后或正常供电电源停止供电时应自动切换开启，其切换时间应满足下面要求：(1)备用照明不大于5s（金融商业交易场所不大于1.5s）(2)疏散照明不大于5s(3)疏散照明平时处于点亮状态，当采用蓄电池作为照明灯具的备用电源时，在停电状态时（在点亮状态下）应保证不能中断蓄电池的充电电源，以使蓄电池处于经常充电状态。83.2常规应急照明系统设计：附图5应急照明