建筑消防配电设计研究

郭少林

摘要：建筑消防配电设计在建筑电气设计中占据十分重要的地位，建筑消防配电系统为消防设施提供稳定可靠的动力。安全可靠的建筑消防配电系统能有效保障火灾时消防设施的可靠持续运行，从而减少火灾造成的人员伤亡和直接经济损失。本文分析了建筑消防配电设计的重要性，对《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）中建筑消防配电设计相关条文进行了解读，对实际工程应用中存在的建筑消防配电设计常见问题进行了剖析。

关键词：建筑消防配电设计;《建筑设计防火规范》;工程应用

中图分类号：TU85     文献标识码：A

引言

随着城市发展，高层建筑越来越多，建筑内人员越来越密集，火灾救援难度越来越大。近年来发生的重大火灾事故越来越多，造成的人员伤亡和直接经济损失程度让人触目惊心。火灾发生的原因多种多样，预防难度很大，但稳定可靠的消防设施能有效降低火灾发生的可能性以及减少火灾发生后造成的损失。安全可靠的建筑消防配电系统是火灾时消防设施有效持续运行的重要保障。因此，建筑消防配电设计研究是建筑电气设计的重要课题。

1、建筑消防配电设计的重要性

人类推动历史前进的巨轮，建筑业发展进入新时代。现阶段，城市规模不断扩大，摩天大楼层出不穷，火灾事故频繁发生，火灾救援是社会面临的重要课题。在大型建筑内往往设有多种消防设施，包括火灾自动报警系统、室内消火栓系统、防排烟系统、喷淋系统、气体灭火系统、消防应急照明及疏散指示系统、防火门监控系统、电气火灾监控系统、消防设备电源监控系统等。诸多消防设施时刻监控着建筑内火灾隐患，并能有效引导人员疏散，扑灭初起火灾，为消防员抢险赢得时间。消防设施均依靠稳定的消防电源提供动力，实际工程实践中，由于建筑消防配电设计不合理或系统供电可靠性不高等原因造成消防设施无法正常工作的情况时有发生，故简洁合规的建筑消防配电设计显得尤为重要。

2、建筑消防配电设计规范解读

建筑电气消防设计依据规范较多，包括《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）、《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013、《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB 51309-2018、《电气火灾监控系统》系列规范GB 14287.1-4-2014、《消防设备电源监控系统》GB 28184-2011等。本文主要研究消防配电设计主规范——《建筑设计防火规范》GB 50016-2014（2018年版）。

2.1供电电源可靠性

《建筑设计防火规范》对消防用电设备负荷分级有明确规定。各级消防负荷的供电电源要求应符合《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的规定，一级负荷应由双重电源供电，二级负荷宜由两回线路供电，三级负荷不做特殊要求。相关规范条文比较明确，在此不再赘述。

2.2配电线路可靠性

消防配电系统有着较强的特殊性，直接决定消防配电设备在火灾状态下的运行可靠性，甚至直接影响火灾事故造成的人身伤亡和直接经济损失的严重程度。消防配电设计不仅要保障供电电源的可靠性，也要保证消防供电线路的可靠性。

《建筑设计防火规范》第10.1.6条规定：“消防用电设备应采用专用的供电回路，当建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。[1]”

本条规范没有明确区分消防负荷等级，意味着就算三级消防负荷，其供电回路的专用性仍应得到保证。不少青年设计师会疑惑，消防用电设备供电回路专用性的起点在哪里？是否从整个项目总配电房低压侧开始都要求专线供电？这些疑问在本条规范对应的条文解释里给出了答案：“消防电源宜直接取自建筑内设置的配电室的母线或低压电缆进线。[1]”这样既保证了消防用电设备供电回路的专用性，又不至于过分消耗有色金属（节铜），造成投资浪费。

《建筑设计防火规范》第10.1.8条规定：“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。[1]”

本条规范同样没有明确区分消防负荷等级，意味着就算三级消防负荷，其供电回路仍应保证末端切換。对此笔者常有疑问，对于三级消防负荷来说，没有特殊的供电电源要求，可以是单电源供电，意味着火灾情况下，只要保证供电时间即可（三级负荷的建筑一般都是小型建筑，通常火灾延续时间最多2h）。那么，还是否有必要末端切换，是否对线路可靠性要求过严？笔者就此疑问查询相关资料，《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第13.9.6条也有类似《建筑设计防火规范》第10.1.8条规定，但《民用建筑电气设计规范》第13.9.6条对应条文解释明确说明：“此条指消防负荷等级为一级、二级时的情况。[4]”与此同时，《建筑电气设计疑难点解析及强制性条文》（中国勘察设计协会建筑电气工程设计分会/中国建筑节能协会建筑电气与智能化节能专业委员会主编，中国建筑工业出版社出版）第4.10问对此问题也有相关描述：“《建筑设计防火规范》第10.1.8条是指消防用电设备为一、二级负荷的情况。如消防负荷为三级，采用一路专线电源供电即满足规范要求。[5]”因此，笔者认为三级负荷的消防用电设备没必要在同一母线段引出两个回路在最末一级配电箱处自动切换，采用一路专线电源供电即可。

《建筑设计防火规范》第10.1.10条规定：“消防配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列规定：①明敷时（包括敷设在吊顶内），应穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护，金属导管或封闭式金属槽盒应采取防火保护措施;当采用阻燃或耐火电缆并敷设在电缆井、沟内时，可不穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护;当采用矿物绝缘类不燃性电缆时，可直接明敷;②暗敷时，应穿管并应敷设在不燃性结构内且保护层厚度不应小于30mm;……。[1]”

对于上述规定第①款，笔者常怀疑问，消防配电线路采用明敷穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护，且金属导管或封闭式金属槽盒采取防火保护措施的情况下，是否可采用普通电缆？在一次西南电气年会上，中国建筑东北设计研究院王金元教授对此问题做了如下解读：“消防配电线缆穿金属管或封闭式金属槽盒（并做防火处理）保护，是对有机绝缘类耐火线缆做的规定。消防线路不允许采用普通电缆穿金属管（防火处理），封闭式金属线槽（防火处理）这种布线方式！因为防火导管（槽盒）隔火能力较差，在火焰烧灼时，导管（槽盒）内部温度很快就会达到200℃以上，而普通电缆允许最高使用温度有70℃、90℃、105℃、125℃，电缆绝缘很快碳化，易造成短路，因此，消防配电线路不能采用普通电缆穿防火导管（槽盒）布线。[6]”

消防配电线路暗敷设是比较安全、经济且能满足要求的敷设方式。在实际工程实践中，笔者发现不少施工单位未保证暗敷设保护层厚度达到30mm，而暗敷设为隐蔽工程，在验收时又不便于实测，最终造成消防配电线路不能满足火灾时连续供电要求。因此，设计师在设计文件中要明确提出对暗敷设保护层厚度的要求，在设计交底时，要注意交代对线路暗敷设的要求。此条文中“穿管”二字不是很明确，容易造成设计错误，但在此条对应条文解释中明确应穿金属导管。

2.3配电设备可靠性

《建筑设计防火规范》第10.1.9条规定：“按一、二级负荷供电的消防设备，其配电箱应独立设置;按三级负荷供电的消防设备，其配电箱宜独立设置。消防配电设备应设置明显标志。[1]”

本条要求旨在保证消防用电设备配电箱的防火安全和使用的可靠性。对消防设备的配电箱和控制箱采取防火隔离措施，可以较好地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正常运行。通常的防火保护措施有：将配电箱和控制箱安装在符合防火要求的配电间或控制间内;采用内衬岩棉对箱体进行防火保护。与此同时，消防配电设备设置明显标志是为了便于火灾时，工作人员或消防救援人员及时分辨出消防配电设备，准确进行相关操作，从而为消防救援节约宝贵时间。

3、建筑消防配电设计常见问题剖析

在工程实践中，建筑消防配电设计存在诸多问题，限于篇幅，本文仅关注几个主要问题。

3.1消防设备配电线路上保护开关过负荷保护切断线路

《低压配电设计规范》GB50054-2011第6.3.6条规定：“过负荷断电将引起严重后果的线路，其过负荷保护不应切断线路，可作用于信号。[3]”线路短时间的过负载并不立即引起灾害，在某些情况下可让导体超过允许温度运行，即使牺牲一些使用寿命也应保证对重要负荷的不间断供电，例如消防水泵、消防风机等消防设备，这时保护可作用于信号。

对于消防水泵、消防风机等消防设备末端配电箱至设备的配电支线回路保护，可采用单电磁脱扣器的断路器，也可采用长延时脱扣器整定值大于1.5～2倍消防设备额定电流的复式脱扣断路器，并按此整定值选择导线截面。消防水泵、消防风机等消防设备的过载保护热继电器应动作于发出报警信号，而不动作于切断控制回路。

对于前端变电所或总配电间引出的消防设备配电干线保护断路器，可按线路保护考虑采用复式脱扣器，但其长延时脱扣器整定值应大于该配电干线所带最大一台消防设备额定电流的1.5～2倍。

3.2非消防电源切断区域不合理

《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.10.1条规定：“消防联动控制器应具有切断火灾区域及相关区域的非消防电源的功能，当需要切断正常照明时，宜在自动喷淋系统、消火栓系统动作前切断。[2]”为了扑救方便，火灾时切断非消防电源是必要的。但是切断非消防电源时应该控制在一定范围内。火灾时可立即切断的非消防电源有：普通动力负荷、自动扶梯、排污泵、空调用电、康乐设施、厨房设施等。火灾时不应立即切断的非消防电源有：正常照明、生活给水泵、安防设施、地下室排污泵、客梯等。

在设计过程中，有的设计人员图省事，错将所有非消防电源一并切除，造成正常照明等基本生活用电设施断电，引起恐慌情绪，延误人员疏散。

3.3 电气火灾监控系统自动切断供电电源

《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第9.1.6條规定：“电气火灾监控系统的设置不应影响供电系统的正常工作，不宜自动切断供电电源。[2]”电气火灾监控探测器一旦报警，表示其监视的保护对象发生了异常，产生了一定的电气火灾隐患，因此报警后没有必要自动切断保护对象的供电电源，只要提醒维护人员及时查看电气线路和设备，排除电气火灾隐患即可。

在设计过程中，有的设计人员在消防配电线路中设置了电气火灾监控系统，且作用于切断供电电源，这是非常错误的做法。首先，根据规范规定，消防配电线路可不设置电气火灾监控系统;其次，当在消防配电线路中设置电气火灾监控系统后，应作用于报警，不得作用于切断供电电源。

结束语

本文对建筑消防配电设计进行了浅显研究，大部分内容引自现行国家标准规范，结合了笔者对相关内容的认识理解，虽不具备太多学术原创性，但对建筑电气设计人员有一定的提示作用。

参考文献：

[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）.

[2]《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013.

[3]《低压配电设计规范》GB50054-2011.

[4]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008.

[5]中国勘察设计协会建筑电气工程设计分会/中国建筑节能协会建筑电气与智能化节能专业委员会 主编.《建筑电气设计疑难点解析及强制性条文》.中国建筑工业出版社.

[6]中国建筑东北设计研究院 王金元.《建筑电气设计热点问题解析》.2018年西南电气年会主题演讲.