1、民用建筑电气防火设计中国建筑东北设计研究院有限公司 王金元,1 消防用电负荷分级 1.1 下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按一级负荷供电：1） 建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库；2） 单罐容量大于1000m3或总储量大于5000m3的甲、 乙类液体储罐区；单罐容量大于2000m3或总储量大于 10000m3的丙类液体储罐区；总储量大于100000m3的 甲、乙类气体储罐区；单罐容量大于200m3或总储量 大于500m3的液化烃储罐区；3） 一类高层民用建筑。 1.2 下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按 二级负荷供电：1 室外消防用水量大于30L/s的厂房、仓库；,2
2、室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆 场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）3 粮食仓库及粮食筒仓；4 二类高层民用建筑；5 座位数超过1500个的电影院、剧院，座位数超过 3000个的体育馆、任一层建筑面积大于3000m2的商 店、展览建筑、省（市）级及以上的广播电视建筑、 电信建筑和财贸金融建筑，室外消防用水量大于25L/s 的其他公共建筑。 1.3 室外消防用水量小于25L/s的其他公共建筑的消防 用电可采用三级负荷供电。,2 消防负荷供电要求 2.1 一级负荷应采用双重电源（10KV）的两个低压回 路供电，并在末端自动切换； 2.2 二级负荷可由市网引入一路或两路（10KV
3、）电源的两个低压回路供电，并在末端自动切换； 2.3 一级负荷可由市网引入一路（10KV）电源的一个 低压回路供电。 3 对消防电源的接线要求 众所周知，对一级（二级）消防负荷的供电应采用双 回路（双回线）电源供电，并在末端配电箱处自动切 换。,但是，为消防负荷供电的供配电系统应如何设 计就各不相同了。通常大多数方案是消防负荷与非消 防负荷共用同一低压母线段如图1所示；,图一消防负荷与非消防负荷不分组方案,无疑这种方案受非消防负荷的影响要大，消防负 荷供电可靠性不高。如果低压母线发生短路或由于 火灾时“切非”不利，消防水四溢导致配电线路发生接 地故障或短路，造成越级跳闸等都会使进线断路器 跳闸
4、。因此，近年火灾案例中发生消防灭火设备在 火灾初期可启动灭火，但在灭火过程中，发生主电 源跳闸，主电源虽然有电，但合不上闸，消防灭火 设备不能启动，耽误了最佳灭火时间，火势蔓延造 成重大损失的案例很多。因此，正在修订的建筑设计防火规范 GB50016作了下述规定：,3.1 消防用电设备的电源和普通负荷的电源应在变 压器的低压出线端分别设置主断路器。除变压器的 低压出线端设置的隔离电器外，消防用电设备的电 源不应与普通负荷的电源共用同一断路器。本次高规与建规合订本对消防电源提 出了独立设置的要求，其宗旨是确保火灾期间消防 电源最大限度的不受非消防负荷的影响。具体做法是从建筑物变电所低压侧封闭母线
5、处 就将消防电源分出各成独立系统。如果建筑物为低 压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源和 非消防电源分开，,从而确保消防电源相对建筑物而言是独立的，提 高了消防负荷供电的可靠性。满足规范3.1条要求的 低压配电接线方案如图一、图二、图三所示：,图三：负荷分组方案 特点：消防负荷与非消防负荷分开，非消防负荷对消防负荷影响较小。,4 对消防备用电源及配电箱、控制箱的要求对消防备用电源的要求以及消防用电设备的配电 箱、控制箱的安装要求，在设计中也是不好掌握且容 易忽视的问题。因此，正在修订中的高规与建 规合订本GB50016作了下述规定： 4.1 消防用电设备的备用电源的供电时间和容量，应 满
6、足各消防用电设备设计火灾延续时间最长者的要 求，消防用电设备的配电箱和控制箱应设置在控制室 或设备间内。当确有困难必须设置在现场时，其耐火 性能应满足在设计火灾延续时间内正常运行的要求， 防水性能应达到IP54的要求。,消防设备的备用电源通常有三种: 1）独立于工作电源的市电回路;2）柴油发电机; 3）EPS应急电源装置。 当采用柴油发电机、EPS作应急电源时，其容 量应满足应满足各消防用电设备设计火灾延续时间 最长者的要求，在此值得一提的是EPS应急电源装 置的初装容量应保证蓄电池组在更换之前的任意时 间内都能满足消防设备持续运行时间的要求。消防设备的配电箱和控制箱,应采取耐火隔离措 施。这
7、也是确保火灾时配电箱和控制箱不会因为自 身防护不好而影响消防设备运行。,如配电箱和控制箱不采取耐火防护措施，则火灾时 箱体受热很快就使箱内电器元件变形或跳闸,不能完 成赋予的灭火任务。 通常耐火隔离措施有两种：1） 将普通配电箱和控制箱安装在用防火墙封闭 起来的配电间或控制间里与火场隔离；2） 采用箱体内部作了耐火处理的配电箱。若配 电箱和控制箱只能安装在现场，就应采用具有耐火 功能的配电箱。,4.2 消防用电按一、二级负荷供电的建筑，其消防控 制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电 设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末 一级配电箱处设置自动切换装置。 4.3 一、二级负荷供电的
8、消防设备的配电箱与普通设 备的配电箱应分别设置，三级负荷供电的消防设备 的配电箱宜独立设置。5 对疏散照明时间和照度的要求原规范规定：应急照明和疏散指示标志，可采用 蓄电池作备用电源，且连续供电时间不应少20min；,高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于 30min。这一规定已不能满足现代建筑体量、高度 和特殊功能的要求。 5.1 医院、疗养院、老年人建筑、建筑高度大于 100m的公共建筑、总建筑面积大于100000m2的公 共建筑，其疏散照明备用电源的连续供电时间不应 少于60min；其他建筑，不应少于30min。在此应特别强调和注意：疏散照明备用电源连 续供电时间不应少于60mi
9、n；或30min 。条文中“不应少于”给出了持续供电时间的下限 值，那么EPS的应急备电时间应选多大呢？,当疏散照明为30min时，其初装容量应保证90分钟 的供电时间。当为60min时，其初装容量应保证180 分钟的供电时间。这是因为蓄电池在运行过程中不 断老化，容量不断下降。蓄电池老化极限放电时间 应满足60min、30min的要求。因此，在设计中不应 选择初装容量小于90分钟或180min的产品。且其切 换时间尚应满足不大于5s的要求。 5.2 疏散走道的地面最低水平照度不应低于0.5lx； 5.3人员密集的场所内的地面最低水平照度不应低于 1.0lx； 5.4楼梯间内的地面最低水平照度
10、不应低于5.0lx。,6 对消防备用照明的要求 6.1 消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电 室、防排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的房 间，应设置备用照明并应保证正常照明的照度。 6.2 备用照明灯具应设置在顶棚上或墙面的上部；疏 散照明灯具应设置在出口的顶部、顶棚上或墙面的 上部。 在此应特别强调和注意：1）备用照明应双回路或双回线电源供电，不需采用EPS供电。2）当备用电源为柴油发电机组时，因不能满足5s的切换要求，,机房内可根据具体情况1N盏内伏电池组的应急灯 作过渡照明。 7 对非消防备用照明的设置按照建筑照明设计标准GB 50034规定：备 用照明的照度应为正常照明10%。
11、此处的备用照明 并非在火灾时使用。是在人员密集场所为避免一旦 中断供电，发生人员拥挤和踩踏事故而设置的。例如：大型百货商场、超市可设置防恐慌的备 用照明。备用照明的设置应符合下列条件：1）商场、超市每层平面为一路市电供电时，应 设置备用照明。,2）商场、超市每层平面为两路市电交叉供电时， 可不设置备用照明。8 电气火灾监控系统的设计 8.1下列建筑或场所的普通负荷应设置电气火灾监控 系统： 1） 建筑高度大于100m的公共建筑；2） 总建筑面积大于20000m2的商店，总建筑面积大于10000m2的地下商店；3） 座位数超过1500座的剧院、电影院，座位数 超过10000座的体育馆，座位数超过
12、50000座的体育 场；4） 歌舞娱乐放映游艺场所。,电气火灾监控系统由非独立式剩余电流互感器、 铂热电阻或双金属温度计、网络总线和电气火灾监控 设备等组成。该系统具有漏电检测和配电回路电缆温 升检测功能。目前温度检测元件通常采用Pt100的铂热电阻或 双金属温度计，其粘贴于配电系统的第二级开关上接 线端处，当配电系统的第一级与第二级开关之间距离 较短时，也可粘贴于第一级开关下接线端处。因断路 器与电缆连接处接触电阻最大，在线路过负荷状态 下，此处温度最高为火灾易发点。,显然，作为防范电气火灾，电气火灾监控系统具 有更好的监控功能。因为，过负荷造成的电气火灾， 远远多于电弧性接地故障所造成的火
13、灾。漏电造成的 火灾还不到电气火灾总数的3%，而过负荷造成的电 气火灾为电气火灾的60%以上。该系统适用于需要防范电弧性接地故障的场所和 过负荷可能性较大的配电线路。8.2 电气火灾监控系统的设置对于8.1条1）3）款规定的场所或大型歌舞娱乐 放映游艺场所应采用电气火灾监控系统。,8.3 剩余电流检测点的设置1）在漏电火灾报警系统中，检测点的设置至关重 要。如设计不合理误报率会很高。通常检测点的设 置要考虑两个问题：一是配电回路的自然漏流对测 量的影响和自然漏流波动时对测量的影响。二是电 气火灾易发生的部位。 2）对自然漏流的影响应采取措施尽量抵消，一种方 法是将检测点设置在负荷侧，干线部分的
14、自然漏流 对测量没有影响。另一种方法是将检测点设置在电 源侧，采用下限可调的剩余电流动作报警器抵消自然 漏流的直接影响。,但这种方法在容量较大、线路较长及自然漏流波 动较大的配电回路中也不宜采用。最好还是将检测 点设置在负荷侧。从电气火灾发生的部位来看，负荷侧发生的火灾 概率远大于电源侧，在不能两全的情况下，将检测 点设置在负荷侧为宜。建议检测点安装在配电系统 第二级开关进线处（楼层配电箱处）。若将检测点 设置在第三级开关处，检测点数量将成倍增加，将 增加很多投资。,8.4 防火剩余电流动作报警值的确定目前国内的规范、标准推荐的防火剩余电流动作 报警值定为不大于500mA，这是根据现行国际电工
15、委 员会IEC60364-4-482标准制定的。另外，国际电工委 员会有将防火剩余电流动作报警值定为不大于300mA 的草案。严格讲，500mA报警值是不包括配电回路的 自然漏流的。如果剩余电流动作报警器不设置自然漏 流补偿。500mA报警值包含了自然漏流在内，报警器 报警在很大程度上并不具有实际意义。所以减小误 报，自然漏流补偿技术是关键所在。这个问题解决不 好，设计这种系统意义就不大了。,8.5 电气火灾监控系统控制器的安装地点 电气火灾监控系统设计规范规定：电气火灾监 控系统的控制器应安装于消防控制室。 8.6 防火剩余电流动作报警系统和电气火灾监控系 统的导线选择、线路敷设、供电电源及
16、接地，应与 火灾自动报警系统的要求相同。9 独立式剩余电流动作报警器的设置 9.1 住宅、公寓等居住建筑的电源进线处，可安装独 立型剩余电流动作报警器。当进线容量较小，可在 进线处安装；,进线容量较大，且自然漏流很大时，可在配电 系统的第二级开关处设置。 9.2 对于一些规模不大的歌舞娱乐放映游艺场所， 宜设置独立剩余电流动作报警器。当安装点较少 （8点及以下），且建筑物内设有火灾自动报警系统 时，可采用编码模块接入火灾自动报警系统。此 时，报警点信号在火灾自动报警器上显示应区别于 火灾探测器的编号。当独立式剩余电流动作报警器安装量较少，有 集中报警要求，且建筑物内无火灾自动报警系统 时，可自
17、行组成系统。,10 消防配电线路的选择与敷设为保证消防用电设备可靠运行，不仅消防 电源、消防设备的配电箱和控制箱应满足火 灾时持续运行的要求”，消防配电线路也要满 足这一要求，方能完成赋予的灭火任务。因 此，应按照消防设备火灾时持续运行时间选 择耐火电缆。根据高层民用建筑设计防火规范GB 50045的规定可知，消防设备火灾时持续运行 时间如下：,10.1消防设备火灾时持续运行时间1） 商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸 金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和 高级旅馆的消防水泵火灾时持续运行时间为3h; 其他 高层建筑为2h。2） 用于防火卷帘的水幕泵火灾时持续运行时间 为3h; 消
18、防电梯应大于消防水泵、水幕泵火灾时持续 运行时间；3） 加压风机、排烟机应大于疏散时间30min。4） 喷淋泵1h。,10.2 配电线路和控制线路1） 一类高层公共建筑的消防水泵、消防 电梯和水幕泵的供电干线，应采用矿物绝缘 耐火电缆（950，3h）；喷淋水泵、防排烟 机、加压送风机和火灾应急照明的供电干线 宜采用矿物绝缘耐火电缆（950，1.5h）； 防火卷帘和加压水泵可采用有机绝缘耐火类 电缆。,2） 二类高层公共建筑、一类高层居住建筑的 消防水泵、消防电梯和水幕泵的供电干线，宜采用 矿物绝缘耐火电缆（950，3h），当线路的敷设保 护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电 缆；喷淋水
19、泵、防排烟机、加压送风机和火灾应急 照明、防火卷帘和加压水泵的供电干线应符合1.2.1 条的原则选取。3) 24m以下的单层或多层公共建筑、二类居住 建筑的消防水泵、消防电梯等消防设备的供电干线 可采用有机绝缘耐火类电缆。,4) 消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消 防供电干线耐火等级降一类的电线或电缆，但不宜 采用阻燃级电线电缆。10.3 建筑物内10kV耐火电缆的选用上述所提消防设备火灾时的持续工作时间，为 设计人员提供了设计消防电源和消防配电线路的依 据，在这方面往往都将重点放在低压侧的防护上， 而忽略10kV电力电缆的防护。譬如：在一座建筑物 内有总变电所和几个分变电所，由总变电所
20、至分变电 所的10kV电力电缆沿桥架明敷时，应采取耐火措 施。,否则，火灾时.低压侧防火做的再好，高压侧烧 毁亦不能保证消防负荷的供电安全。如工程中遇到 上述情况，应采用8.7/10kV或8.7/15kV耐火电缆 （810、90min）。10. 4 消防设备的配电线路的敷设1） 刚性矿物绝缘耐火电缆可采用钢制吊架敷设；2） 柔性矿物绝缘耐火电缆（950 、180min） 可采用梯级式桥架敷设；3 ）有机绝缘耐火类电缆应采用防火桥架敷设。,11 规范对“末端”的新解释一级（二级）消防负荷供电强调：双回路电源 和双回线电源在末端配电箱处自动切换。末端配电 箱至消防设备的距离多远才算末端呢？这一问题
21、国 家规范一直没有明确的规定，设计人员的理解各不 相同，审图人员与设计人员经常为此事争执。为解 决“末端” 问题，正在编制中的民用建筑电气设计 防火规范GB xxxx提出：双电源回路馈至消防用 电设备机房或防火分区内的末端配电箱，即 可认为是“末端”。,12 一级（二级）非消防负荷的供电要求对于消防负荷的供电，设计人员比较熟悉，但 对于一级（二级）非消防负荷如何供电相当一部分 设计人员的概念比较模糊。诸如下列的问题：12.1非消防负荷与消防负荷的供电有何区别？消防负荷由双回路（双回线）电源供电，并在 末端配电箱处自动切换。而非消防负荷未强调自动 切换，即可手动切换，也可自动切换。设计中采取 何
22、种方式，应根据工程的规模、功能的要求确定。,12.2 二级非消防负荷如何供电？1）当有两路10kV电源满足一级负荷供电时，可在 低压配电系统首端变电所或配电室切换，单回线路 到末端，利用双电源的可靠性弥补了单回线路供电 可靠性的不足；2）一路10kV电源，两台变压器供电时，应采用 双回线至低压配电系统末端切换；3）一路10kV电源，一台变压器供电，能否满足 非消防二级负荷要求？作为专用电源供某种二级负 荷（如空调机组）可满足要求，应该指出这是为二 级负荷供电的最低要求，如果不为专用则不能满足 要求。,12.3 一级（二级）非消防负荷的切换时间多长合理？此问题在国内的规范中均无明确交待，不像消防
23、 负荷的切换时间均有较详细的规定。如何确定其切换 时间？就这一问题与业内人士多次交流探讨，认为 20min之内如能将备用电源投入运行，对建筑物运营 不会产生太大影响，可认为符合设计要求，据此确定 采用手动切换还是自动切换。如备用电源在20min之 内能为全部一级（二级）负荷供电，则允许采用手 动，否则，应采用自动切换。这一观点是基于客梯、 生活水泵及电动扶梯等在短时中断供电不会造成太大 影响来确定的。,13 消防设备的配电回路可否设置过负荷保护? 据民规第9.2.3条5款3）项：对于突然断 电将导致比过负荷损失更大的电动机，不宜装设过 负荷保护。当装设过负荷保护时，可使过负荷保护 作用于报警信
24、号。1)对于排烟风机、正压风机等无备用风机的消 防设备不宜装设过负荷保护，当装设过负荷保护 时，仅动作于信号。2 )对于设有备用泵的消火栓泵、喷淋泵，其工 作泵的过负荷保护动作于跳闸，备用泵过负荷保护 仅动作于信号。,3)对于应急照明系统，由于末端分支回路采用 微型断路器本身已经自带过负荷保护，故可设置过 负荷保护。14 关于消火栓按钮直接启动消防泵问题原 建筑设计防火规范第8.4.3条8款:高层厂房 （仓库）和高位消防水箱静压不能满足最不利点消 火栓水压要求的其他建筑，应在每个室内消火栓处 设置直接启动消防水泵的按钮,并应有保护设施。,上述规定在执行中存在下列问题：1）消火栓直接启泵实施起来
25、在可靠性和安全性 方面存在问题。众所周知，目前国内超过100m的高 层建筑及大型公共建筑内的消火栓成百上千个，这 麼多的消火栓并联起来引至消防水泵房，如果有个 接点松动或断线消防水泵就不能启动。2）另外，为防止消防人员招受电击，消火栓按 钮上的电压不应大于50V，这麽长的线路和这麽多的 接点所产生的电压降太大，使得中间继电器不能动 作。可靠性和安全性方面降低。,3）作为公安部的三部防火规范应协调统一，则 将造成建筑电气设计方案不合理。因为火灾自动报警设计规范GB50116规 定：当采用总线控制模块控制时，消防水泵、防烟 和排烟机的控制设备，还应在消防控制室设置手动 直接控制装置。可见在消防控制室已经有了两套可 靠的控制装置，在设一套消火栓直接启泵装置亦属 重复设置，浪费大量管材、线材及防火涂料等。,此条款应按下列原则执行：1）此条仅适用于未设消防控制中心的7层及以上 住宅和其他公共建筑; 2）当建筑及建筑群设有消防控制中心室，应经 由消防控制中心控制。,
