也谈民用建筑电气消防设计

穆景光 （山东同圆设计集团有限公司， 山东 济南 250101）

1 消防标准和规范

民用建筑电气消防设计是一项政策性很强、技术上复杂、同时涉及消防法规、涉及人身和财产安全的工作，因此我们设计人员应熟练掌握与消防有关的国家现行标准、规范和法律。现在使用的有《火灾自动报警系统设计规范》GB50116，《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版），《建筑设计防火规范》GB50016-2006，建筑电气行业规范《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008以及各种类型的单体建筑设计规范中的消防内容等。

2 消防、非消防用电设备供电电源线路混接问题

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。

但在个别施工图设计中，仍有消防、非消防用电设备供电线路混接问题。

现象一：在建筑物变电所或总配电室电气设计中，没有在变电所或总配电室内的低压母线后将消防负荷自成独立系统，低压母线所供电的同一台低压配

电屏配出的回路既有消防负荷，也有非消防负荷。为确保消防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。

现象二：在消火栓泵、喷淋泵的双电源供电回路中，接入生活水泵非消防用电设备，使消防用电设备供电回路变为非专用供电回路。在建筑物泵房设计时，设备专业常常将消防水泵、生活水泵设在同一个泵房中，且有的生活水泵用电为一、二级负荷，有些电气施工图就将消防和生活水泵接在同一个双电源供电回路中，但生活水泵毕竟不是消防用电设备。还有一种做法，认为消防泵双电源供电回路中接有生活水泵用电负荷，当发生火灾时，由消防控制室切除生活水泵用电负荷后，仍为专用供电回路。这种做法不但增加了火灾时消防控制室的工作程序，而且按此逻辑根本不存在专用供电回路的问题，即其他用电负荷都可接到消防用电设备供电回路上，只要火灾时能切除这些负荷就可以了。岂不知供电回路上所带负荷越多，出现故障的可能性越大。再就是平时消防泵不运行，如为专用回路，电缆不发热；如接入生活水泵，电缆一直带电运行发热，长此以往也降低了电缆的使用寿命，降低了供电的可靠性。由此可见，生活水泵的接入降低了消防用电设备供电回路的可靠性，这是不符合上述设计规范要求的。同样的表现还有部分施工图消防控制室和安防机房合用同一个房间，且消防和安防设备的供电很多种情况下均为一、二级负荷，负荷也不算大，就把二者接在同一个双电源供电回路中，同样降低了供电的可靠性。

现象三：将一般空调通风设备接入消防用电设备供电回路中。例如，消防控制室（或消防电梯机房）双电源配电系统中，常有空调通风用电负荷，空调通风设备并非火灾报警控制器或消防电梯正常工作必备条件，所以不属于消防用电设备，也是不符合上述设计规范要求的。

现象四：对于相当数量的施工图设计中，对于消防用电配电设备均未有设置明显标志的要求。在施工图设计系统图备注或材料表中，对消防用电设备配电的配电盘、箱、柜，其面板上应要求盘厂标注“消防”或“消防用电”等红色字样的明显标志（盘厂很容易忽视这一点），以防止发生火灾时，手动切除非消防电源时发生误操作，而影响消防用电设备供电的可靠性。

对于消防负荷应为独立系统这一要求，部分行业规范的相关要求也有值得商榷的地方，《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中的13.9.11规定：“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……”很明显，这条规定与国家防火规范的要求相悖。

3 应急照明的问题

应急照明的概念：因正常照明的电源失效而启用的照明。应急照明包括疏散照明、安全照明和备用照明。

消防施工图设计中，应急照明的设计占相当大的比重。有些施工图常常将备用照明和疏散照明由同一分支回路引出，这样就很不合理。备用照明是为工作人员在火灾发生时继续工作而设置的照明，当工作人员撤离后才熄灭，故其使用时间相对要长些；而疏散照明是为供人员疏散而设置在疏散路线上的各种指示标志和照明，故其相对需要时间短些，一般为30min，但要求启动快，允许停电时间短。二者要求不一样，不应引自同一分支回路。

严禁在应急照明电源输出回路中连接插座，因为在应急照明回路连接插座，会增加出现故障的可能性，从而降低供电的可靠性。

疏散照明的出口标志灯和指向标志灯宜用蓄电池电源。安全照明的电源应和该场所的电力线路分别接自不同变压器或不同馈电干线。备用照明电源宜接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路或应急照明发电机组。用蓄电池作为疏散标志的电源，能保证其可靠性。安全照明要求转换时间快，应采用电力网线或蓄电池，而不应接自发电机组。接自电力网时，应和需要安全照明地点的电力设备分开。备用照明通常需要较长的持续工作时间，其电源接自电力网或发电机组为宜。

当建筑物消防用电负荷为一级，且采用交流电源供电时，宜由主电源和应急电源提供双电源，并以树干式或放射式供电。应按防火分区设置末端双电源自动切换箱，提供该分区内的备用照明和疏散照明电源。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，宜由双电源中的应急电源提供专用回路采用树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。

当建筑物消防用电负荷为二级，且采用交流电源供电时，宜采用双回线路树干式供电，并按防火分区设置末端双电源自动切换箱。当采用集中蓄电池或灯具内附电池组时，可由单回线路树干式供电，并按防火分区设置应急照明配电箱。

对于不同性质的建筑物，或同一建筑物不同场所，应急照明灯具的控制是不一样的。电气施工图必须要明确各种场所灯具的常态，其次是控制点。有的由现场面板开关来控制，有的在配电箱内集控，有消防联动的在火灾时还应保证应急照明灯具强制点亮。施工图为了将控制原理交待清楚，应将设计意图用接线图的形式表示出来，并备注上控制原理说明，防止施工单位在施工时接错线，达不到设计的意图。

当采用蓄电池作为疏散照明灯具的备用电源时，在非点亮状态下，不得中断蓄电池的充电电源。充电线失去电源是灯具强制转换由内部电源供电的信号，一旦耗尽蓄电池的电能，又不能及时充电，在发生火灾时，灯具就亮不起来，这是不允许的。所以设计时应注明哪个是充电开关，并注明“严禁拉闸”。充电线的保护开关建议采用熔断器来代替断路器。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）13.8.5中第二条规定：“除在假日、夜间无人工作而仅由值班或警卫人员负责管理外，疏散照明平时宜处于点亮状态。”在一些重要的公共建筑的疏散通道、地下车库及其他采光不足的消防疏散通道内，疏散照明平时宜处于点亮状态。对于自带蓄电池的灯具，一般采用三根线（含PE线）直接连接到灯具，到灯具时相线还要再连到充电接线端子，相线的保护开关不允许断电。而对于在假日、夜间无人工作而仅由值班或警卫人员负责管理的场所，应急照明平时可以不必点亮。对于配电箱集中控制自带蓄电池的灯具，应采用四线（含PE线且充电线独立开关保护）直接连接到灯具。这种方案适用于日常有人管理且管理比较到位的公共建筑；而对于一般的无人管理的场所，如出租的办公楼、店面、住宅楼等，也可考虑设就地开关。此时可采用三线（含PE线），相线经面板开关进灯，自带蓄电池灯具的充电线引自开关前，避免充电线因面板开关而断电，前提是相线的保护开关不许拉闸。

4 消防用电设备配电回路过负载保护问题

《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2006）第7.6.4条规定：“……对于突然断电比过负荷造成的损失更大的线路，该线路的过负荷保护应作用于信号而不应切断电路。”

《低压配电设计规范》（GB50054-95）第4.3.5条规定：“突然断电比过负载造成的损失更大的线路，其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电源。”

《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）第2.4.6条也明确规定：“……断电导致损失比过载更大时，不宜装设过载保护，或使过载保护动作于信号。”

上述设计规范的有关条款均被列为国家《工程建设标准强制性条文》和住建部《施工图设计文件审查要点》。

对于运行中不允许断电的配电回路，短时间过负载不会立即引起灾害。为了保证重要设备供电的可靠性，可以用牺牲导线的一些使用寿命来换取不中断供电的目的。这就是上述设计条款的实质。消火栓泵、喷淋泵、防排烟风机等消防用电设备配电回路，就应严格执行上述设计条款的要求。

塑壳断路器（MCCB，以下简称断路器）的脱扣器类型分两大类：第一类为可调式脱扣器；第二类为固定式脱扣器。固定式脱扣器脱扣方式及脱扣器附件代号如表1所示。

1） 民用建筑施工图低压配电系统图中，对消防用电设备的配电回路断路器，选择具有复式脱扣器且过负载保护作用于切断电源的断路器(例如选择断路器脱扣器附件代号为300、320、330、340 等，见表1)，均不 符 合GB50054-95第4.3.5条、GB50055-93第2.4.6条和JGJ16-2006第7.6.4规定。

对消防用电设备配电回路设计可以采用以下两种方法：

a.选用无过负载保护而仅有短路保护功能的瞬时脱扣器。即固定式脱扣器附件代号为200的断路器。例如DZ20-*/3200。

瞬时脱扣器整定电流Ir3:在固定式脱扣器中，配电型为Ir3=5Ir1=5In或Ir3=10 Ir1=10In两种；电动机保护型为Ir3=12 Ir1=12In；在可调式脱扣器中，Ir3（4 ～16）Ir1可调。

在固定式脱扣器中Ir1= In；在可调式脱扣器中，Ir1=（0.4 ～1）In可调。式中：In为断路器额定电流（A）；Ir1为断路器长延时脱扣器整定电流（A），是指该断路器的过载保护脱扣器 整定的电流值。

b.选用具有过负载保护但不切断电源而过负载保护仅动作于信号的断路器。对可调式脱扣器而言，首先应设定预报警动作电流Iro（A）,它是指断路器负载电流超出预先设定的电流Iro时，预报警装置发出报警指示信号。一般Iro=（0.5～1）Ir1，设定可调。

对固定式脱扣器断路而言，虽然选用复式脱扣器，但其过负载保护动作于信号而不切断电源，就应该选择脱扣器附件代号为308的断路器，例如DZ20-*/3308。

在民用建筑电气施工图中，经常看到对于有消防和非消防两类电梯的配电系统图，设计人先设计好非消防电梯系统图，然后再设计消防电梯系统图时只是把非消防电梯系统图的线缆由一般的改为阻燃的或耐火的，而没有同时把配电断路器按上述两种方法进行调整，这样的设计违反了国家《工程建设标准强制性条文》。

表1 固定式脱扣器脱扣方式及脱扣器附件代号表

2） 消火栓泵、防排烟风机等控制箱系统图中，常出现将一般用电设备的一、二次回路套用于消防用电设备的情况。控制箱各回路热继电器均具有常开辅助触点（NO）和常闭辅助触点（NC）各一对，常闭辅助触点（NC）串接于其控制回路中用于过负荷保护，对一般用电设备过负载保护是正确的。而对消防用电设备而言，热继电器常闭辅助触点（NC）不允许串接于其控制回路中。

对消防用电设备而言，如果控制箱一次配电回路断路器选用过负载保护，动作于信号而不切断电源、脱扣器附件代号为308的断路器，例如DZ20-*/3308，在一次配电回路中不应再设置热断电器，因为与断路器的过负载信号功能重复。

对选用仅有短路保护功能的瞬时电磁脱扣器的断路器（既脱扣器附件代号为200的断路器，例如DZ20-*/3200）的一次配电回路中，应设置热继电器并使其常开辅助触点（NO）接入过载信号回路中，一次配电回路中一旦出现过负载，NO触点闭合，接通过载信号回路，实现过载报警。

因此对于消防用电设备的二次回路的设计，一定要和普通用电设备区别开来，如设置热继电器，只能按过载只作用于信号来设计。选用标准图的，也要选消防设备的配电标准图，否则就违反了国家《工程建设标准强制性条文》。

3） 微型断路器（MCB）不应用于消防用电设备的配电回路保护。

防排烟风机、消防电梯等均为十分重要的消防用电设备。其电动机功率基本在数kW到10～20kW的范围之内。由于电机功率不大，在很多电气施工图的设计中，常见防排烟风机控制箱系统图中，风机配电回路采用微型断路器作保护的问题。例如使用C65N或S260等型号微型断路器。

就目前而言，各种型号的微型断路器的性能，均为固定式复式脱扣器（热磁脱扣器），过载保护和短路保护均切断电源。微型断路器目前尚无过载时只报警而不切断电源的产品。因此微型断路器作为消防用电设备的配电回路保护，不符合GB50054-95第4.3.5条、GB50055-93第2.4.6条和JGJ16-2006第7.6.4规定。所以目前微型断路器是不能用作消防用电设备配电回路保护的。

5 导线选择及敷设问题

消防线路的导线选择及其敷设，应满足火灾时连续供电或传输信号的需要。所有消防线路，应为铜芯导线或电缆。

对于火灾自动报警系统的传输线路和50V以下供电的控制线路，应采用耐压不低于交流300/500V的多股绝缘电线或电缆。采用交流220/380V供电或控制的交流用电设备线路，应采用耐压不低于交流450/750V的电线或电缆。

火灾自动报警系统的传输线路线型采用普通铜芯绝缘导线或电缆即可，而不必选用耐热或耐火型（总线制的系统有控制要求的除外）。这是因为火灾自动报警系统的传输线路主要是为早期报警使用，在火灾初期阴燃阶段是以烟雾为主的，不会出现火焰。探测器早期进行报警就完成了使命，等到火灾发展到燃烧阶段时，火灾自动报警系统传输线路就失去了作用。此时若有线路损坏，火灾报警控制器因有火警记忆功能，也不影响其火警部位显示。

火灾自动报警系统传输线路的线芯截面选择还要满足一定的机械强度的要求，线芯最小截面不应小于：穿管敷设的绝缘电线1.00mm2；线槽内敷设的绝缘电线0.75 mm2；多芯电缆0.50 mm2。

火灾自动报警系统根据建筑物的高度、重要性，其保护对象分为特级、一级和二级。保护对象为特级的建筑物的消防设备的供电应采用矿物绝缘电缆，保护对象为一、二级时，应采用有机绝缘耐火类电缆。消防设备的控制线路，如果其线路敷设符合防火要求，则可使用普通型电线电缆。如KVV电缆等，这是因为其控制设备设置在相应的控制箱内，控制线路不存在过负荷等现象。采取了相应保护措施后，在其设备运行的时间里，能确保其正常工作，许多控制原理中，也确保了当消防设备启动运行后，不因其外部控制线路的开断而停止运行。往往消防设备在火灾初期时必须启动运行，而火灾初期往往其所处环境并不太恶劣。

6 施工图设计中常出现的问题分析

1）根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第6.2.1条之规定：“消防控制室的门应向疏散方向开启，且入口处应设置明显的标志。”

相当一部分施工图对第一部分开门的疏散方向执行得很到位，一般会提醒建筑专业注意开门方向；但对第二部分设置明显的标志的要求往往就忽视了，或根本就不知道。消防控制室是火灾扑救时的信息和指挥中心，为了便于消防人员扑救时联系工作，消防控制室的门上应设置明显的标志。如果消防控制室设在建筑物的首层，消防控制室门的上方应设标志牌或标志灯，地下的消防控制室门上的标志必须是带灯光的装置，且该装置的电源应从消防电源上接入，以保证标志灯电源的可靠。

2）根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第6.3.1.8条之规定：“消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，……。”

有关部位是指着火的那个防火分区或楼层，一旦着火应切断本防火分区或楼层的非消防电源，减少断电带来不必要的惊慌。有的施工图对本条规范执行得很不到位，比如在对于很多公共建筑非消防电源的切断的设计上，对于楼层用电采用分区树干式配电的，是在低压配电室切断干线电源。这样一层着火，全楼停电，扩大了切非的范围，很不合理。正确的设计应为在楼层配电箱处设联动模块，在火灾确认后只停着火层的电源。

3）根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045（2005年版）第9.1.2条之规定：“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置……”

设备专业在设计消防水泵房时，对于消防栓泵和喷淋泵一般按一用一备来配置；电气专业一般在消防泵房设双电源自动切换箱，自动切换箱配出两回路电源，一路引至消防栓泵控制箱，一路引至喷淋泵控制箱。这样的设计其实没有真正做到在最末一级配电装置处设双电源自动切换。建议在双电源自动切换箱配出四回路电源，每个泵由单独的回路供电。当然，控制箱可以为独立式也可以为隔离间隔式。

4）根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93第2.6.4条之规定：“……远方控制电动机，应有就地控制和解除远方控制的措施……”

对于屋面有防排烟风机的施工图设计中，有的电气施工图在建筑物最上一层电气竖井内设双电源自动切换箱兼设备控制箱，从控制箱直接引配电电缆至屋面防排烟风机，而在防排烟风机旁没有设置现场控制和解除远方控制的设置。这样是很危险的，特别是在设备检修时，工作人员不能直接看到控制装置，很容易造成误操作，产生事故。

5）根据《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303-2002第15.1.2条之规定：“不同回路、不同电压等级和交流与直流的电线，不应穿于同一导管内。”应将消防电话线、应急广播线单独穿管，其他线路也宜按不同用途、不同去向酌情分别穿管敷设。

对于火灾报警线路共管敷设的问题在大量施工图中也存在，常见将消防电话、应急广播与报警控制总线、DC24V电源线、手动控制线等共管敷设。

在火灾自动报警系统的设计中，有些施工图设计得不够完善，常见的有将湿式报警阀前的供水控制阀、水流指示器前的信号阀门的关闭信号漏接至消防控制室。检修人员在检修湿式报警阀和水流指示器后面的管道时，常常会把二者前面的阀门关掉，如果检修后忘记复位，在火灾时喷淋系统就不能起作用。相反，如果把控制阀接入消防控制室，对于阀门的开关状态，消防控制室能够一目了然。

6）在汽车库的设计中，常见有将施工图中汽车库坡道上的车行指示灯与人员安全出口疏散指示灯设计相同的情况。对于汽车库出入口不能作为人员安全疏散出口的要求，规范已有明确规定。建筑专业已经在车库内每个防火分区单独设置了不少于两处的人员安全疏散出口，疏散指示灯应将人流引向以上安全疏散出口；至于车行指示灯，应按建筑专业的车流方向设置，且必须与人员安全出口疏散指示灯区分开。

[1] 中华人民共和国公安部. GB50116-98火灾自动报警系统设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 1998.

[2] 中华人民共和国公安部.GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范（2005版）[S]. 北京: 中国计划出版社, 2005.

[3] 中华人民共和国公安部. GB 50016-2006建筑设计防火规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2006.

[4] 中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.

[5] 中国建筑科学研究院. GB50034-2004建筑照明设计标准[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004.