建筑电气设计中的消防配电设计方案分析

程文安

（山西筑城建筑设计有限公司，山西太原 030000）

住宅房屋等建筑工程的质量，既能直接影响民众的生命财产安全，也与社会经济的正常运行息息相关。高层建筑等大型建筑工程中的财产和人口更为集中，火灾等事故的发生会使得财产损伤、人员伤亡等更为严重。而通过完善、科学地消防配电设计可以使火灾等安全事故发生的概率大大降低，可以在火灾发生时形成有效控制，避免产生更大的人员和物质损失[1]。

1 消防配电设计的重要意义

建筑系统主要包括电气设备、弱点控制系统、雷电预警系统、照明系统、电源系统等，消防配电系统是系统应用和工程项目的基础保障[2]。火灾感应设备、报警系统、电线电源的安装在电气系统的应用中起着关键作用。由于设备老化、电磁干扰等因素，电气设备在运行过程中引发火灾事故的风险较高。电气火灾具备高风险、突发性、潜在性等特征，在电气设备的日常检查过程中不易通过肉眼对潜在危险因子进行辨别。

建筑工程中的消防系统一般分为自动报警系统、联动控制系统和配电系统。自动报警系统的功能主要是火灾报警信号的接收、显示和传递。联动控制柜可以同时启动室内消火栓系统、空调通风系统、自动灭火系统和防烟排烟系统，使消防设备处于联动状态。配电系统通过一定的方式将若干不同用途的独立电源连接起来构成整体的供电网络，从而提高电力的经济性和可靠性。提高消防配电系统的设计水平是保障建筑电气设备安全运行的关键。

2 消防配电设计的种类

2.1 放射式设计

放射式配电即从电源引出单个的用电负荷，形成单独的供电回路，每个用电负荷对应一个供电回路，布线呈放射状。放射式设计具有两大特征：①集中式配电能够使配电稳定性明显提升、用电管理更为方便；②线路相关性较低，一条线路故障发生时，对周围线路造成的影响较低，不会阻碍其他线路的正常运行[3]。值得注意的是，放射式设计中电线及开关等对能源和有色金属的消耗较大，适用于大容量、供电可靠性高的单台设备。在日常的消防配电设计中，消防电梯、水幕泵、喷淋水泵、消防水泵等需要从主配电室或变配电站直接出线，放射式供电是最佳选择。

2.2 树干式设计

树干式配电即由电源引出一条供电回路，多个用电负荷并联在同一条供电回路上。树干式设计的优点在于消耗较少的线材和开关设备，缺陷则在于“牵一发而动全身”，干线若出现故障，其他支线都会受到不同程度的影响，停电范围较广，持续供电方面得不到可靠保障。采用树干式设计的消防配电系统，应在稳定性方面对配电系统全面强化，保障配电系统主干线与备用干线切换时的迅捷性与准确性[4]。树干式设计可应用于疏散照明、防火卷帘及防烟排烟风机。

2.3 链式设计

因链式设计方案趋近树干式设计方案，严格意义上并不算作一种真正的配电接线方式。链式设计与树干式设计的区别在于，树干式设计的分支点在树干上，而链式设计的分支点在配电箱内[5]。链式设计总容量不超过10kW，每一回路环链设备不超过5台，一条链上只有一个总开关保护，小容量负荷无独立的保护开关[6]。树干式设计的每个分支处都有保护装置，各类分支出现故障，也不会影响干线供电。

2.4 混合式设计

混合式设计即将放射式、树干式、链式有机结合的设计方案，因其综合多种设计方案的优势，是当下国内高层建筑应用最为广泛的一种消防配电方式。

3 建筑电气设计中消防配电设计中暴露的问题

3.1 供电系统设计不完善

消防系统与配电系统相互配合，对消防系统功能的发挥有直接影响。配电系统负责消防电气设备的用电分配，供电系统则负责建筑内部电气设备的电力支持。一些对供电连续性有特殊要求的重要公共场所都会采用双电源供电，双电源供电对应的是两条馈电线路。两路供电方式必然存在一定程度的差异，一旦供电出现问题，电力人员便只能通过手摇发电机的方式，不利于问题的彻底解决。根据《民用建筑电气设计规范》，供电中断如果会造成经济财产损失、人员伤亡、公共秩序混乱的，应定为一级负荷[7]。在设计一级负荷建筑电气的过程中，应采用高压电源装配和独立供电方式，以确保一个电源故障时，另一个电源不会同时损坏。但出于经济成本等方面的考虑，许多场所会采用手动方式，使电源使用逐渐变成联锁投入，降低消防配电系统的运行效率。

3.2 供电设备选择不科学

配电系统选择供电设备时需要结合负荷容量、设备布置、工程规模等多方面因素。在开展建筑电气系统设计时，设计人员应充分利用复式脱扣器和复式断路器，对供电系统提供有效保护。电路过载问题是供电系统运行过程中较为常见的问题，当出现此类问题时，电力人员应立即停止运行消防设施，避免火灾事件发生时，消防设备无法正常启动。

3.3 缺少相应的电源监控设备

如果消防配电系统的电源箱中没有安装相应的电源监控设备，建筑管理人员便不能结合具体情况采取一定的预防措施，避免安全事故的产生，处置现场事故时，消防人员就无法明确把握消防设备的运行情况，不利于快速控制火情。

4 建筑电气设计中消防配电设计的设计方案

4.1 敷设配电线路

关于配电线路的敷设一方面要注意线路与场所环境、建筑物结构的适应程度，人与布线之间可接近的程度，短路因素引发机电应力的可能性，另一方面需要避免外部环境带来的影响，包括外部热源产生的热效应、外部碰撞产生的机械性损害、强烈的日光辐射等。对线路材料严格筛选，建议采用电缆导线或铜芯导线，线路耐压性不低于450V。在干燥场所进行金属管布线的暗敷与明敷时应选择管壁厚度大于1.5mm的电线管。穿入管内的绝缘电线或电缆的截面面积不应超过保护管管内截面面积的40%。地面与裸导体之间的距离不应短于3.5m。通过外壳防护等级大于IP2X的网孔进行遮栏时，两者距离大于2.5m。

4.2 火灾探测器安装

火灾探测器安装简单、灵敏度高，将辐射光强、温度、气体等火灾特征物理量转化成电信号，同时立即向火灾报警器发送报警信号。建筑设计人员在设计消防配电系统时，应结合建筑工程的整体特征，使整个建筑都能覆盖火灾探测器。调查了解消防走廊、缓台、楼层的实际情况。针对火灾探测器的安装独立规划一定区域。

4.3 火灾报警系统设计

针对火灾自动报警系统进行科学合理的设计，有利于对火灾隐患及时发现和控制。火灾报警系统一般设置在人员聚集场所、重要物资存放场所。设计火灾报警系统时，需对建筑工程的具体情况进行调查了解，为后续的火灾救援工作做好前期准备。建筑场所发生火灾后，极易发生电线烧毁引起的短路，使火灾破坏程度更为严重，非消防电源的强切是非常必要的。消防人员现场救火时，电气设备如果在通电状态中，用水灭火手段便存在着触电危险。在强电系统设计图中，除了非消防电源，还要标明联动部分的管线及设备。

4.4 供电回路设计

当建筑物遭遇火灾事故时，防火门、喷淋等消防设备会自动开启，如果消防设备此时出现供电不畅，会严重迟滞火灾救援，间接造成人员及财产损失的增加。特定的供电回路通过安装专用蓄电池，保障了消防系统的稳定性。其中，双回路供电又包括发电机供电、操作倒闸、分散供电、接临时线、自动倒闸等方式。蓄电池照明时间需要维持在3h以上，保障火灾时消防用电系统的运行。

5 结语

随着建筑工程规模的不断扩大，旧式的建筑电气设计方案逐渐与当下的高层建筑需求不相适应。现代建筑工程也面临着多样的电气设备消防问题，抓好消防配电设计，能够减少建筑物火灾隐患，提升建筑物的稳定性和安全性。消防配电设计人员，在开展相关设计时，需要将防火等级的需求与建筑工程的具体情况密切结合起来，对消防配电进行科学、可行的设计。