建筑电气防火设计讲稿

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 室

2、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）电源的两个低压回

3、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；G0.22/0.38kV一般负荷重要负荷重要负荷一般负荷0.22/0.38kV3QF2QF4QF1QF1TM2TM应急电源电源电源 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“

4、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。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

5、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：消防负荷非消防负荷电源分段非消防负荷电源消防负荷图一：低压配电系统分组方案一消防负荷及一级负荷中特别重要负荷非消防负荷电源分段非消防负荷消防负荷及一级负荷中特别重要负荷电源柴油发电机联锁联锁图 二 ： 低 压 配 电 系 统 分 组 方 案 二 图三：负荷分组方案特点：消防负荷与非消防负荷

6、分开，非消防负荷对消防负荷影响较小。电源电源1TM2TM1QF2QF3QF4QF5QF6QF消防负荷消防负荷非 消 防 负荷非 消 防 负荷0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV4 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

7、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

8、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

9、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60min；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

10、。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

11、 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%。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

12、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

13、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

14、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，

15、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

16、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，

17、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

18、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（95

19、0，1.5h）；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10

20、kV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）

21、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

22、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

23、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