建筑消防设施供电及配电线路防火要求分析

2020-10-10纪永红

智能建筑与智慧城市 2020年9期

纪永红

（青岛市消防救援支队）

1 引言

近些年，随着建筑功能多样化和人们生活需求多元化的发展趋势，建筑电气消防安全日益成为人们关注的问题。在火灾中，建筑消防设施设备的有效运行是扑救火灾、疏散逃生的根本保证，而如何保障建筑消防设施消防用电的可靠性显得尤为重要。目前，《建筑设计防火规范》GB50016等国家技术标准对消防设施供电负荷和配电线路设计有相应规定，实践中，建筑防火设计和消防监督管理对消防设施电气配线也有系统性的要求。

2 建筑消防设施种类和消防用电负荷分级

建筑消防设施范围较广，涉及消防产品种类也比较多。根据《中华人民共和国消防法》的规定，消防设施是指火灾自动报警系统、自动灭火系统、消火栓系统、防烟排烟系统以及应急广播和应急照明、安全疏散设施等。其中，很大一部分消防设施、产品属于电气类设施，正常工作状态需要予以可靠的电力（电源）保障。

在建筑火灾中，从火焰、烟雾等因素触发火灾报警器件发出火灾报警信号，到各种消防设施依序响应参与灭火疏散，过程中涉及各种报警、控制信号的频繁传输，涉及多种消防设施的启动运行，这都对建筑电气线路完整性（在规定的火源和时间下燃烧时能持续的在指定状态下运行的能力）提出了要求，在火灾延续时间内，保证建筑消防设施的消防用电安全性、可靠性，是有效扑救火灾，减少火灾损失的关键所在。一般情况下，需要消防用电保障的消防设施主要有：消防控制室照明、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾探测与报警系统、自动灭火系统或装置、疏散照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等设施、设备在正常和应急情况下的用电。

综合考虑建筑功能重要性的特点，发生火灾后的扑救难度与危害、损失，以及消防设施运行的供电容量要求等等，建筑中的消防用电负荷分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。近些年，一类高层民用建筑和建筑高度大于50m的乙丙类厂房、丙类仓库等高层工业建筑数量越来越多，建筑消防设施用电一级负荷的保障需求越来越大。实践中，各地结合经济技术条件和供电状况，建筑（群）总变配电室电力来源通常采取如表1所列方式实现消防用电一级负荷供电。

对于消防用电应当采用二级负荷的二类高层民用建筑等，一般情况下采用两回线路供电，实践中多采用自一个35kV区域变电站两台变压器各引一路10kV线路为建筑（群）总变配电室供电的方式实现。特殊情况下，比如消防负荷较小或地区供电条件困难等，可以采用一回6kV及以上专用架空线路或双电缆线路供电。

对于只需三级负荷供电的建筑而言，为增加建筑消防设施用电可靠性，有条件的建筑也要尽量设置两台终端变压器保证消防供电。

表1 常见消防用电一级负荷电力来源

3 建筑消防设施配电线路防火要求及分析

在火灾发生的时候，消防供电系统可以在一段时间内有效运行，通过消防配电线路让各种报警信号、控制信号得以有效传输，提供动力支持消防设施设备顺利启动投入灭火救援行动，为火灾扑救提供有力保障。因此消防配电线路设计的可靠性是重点，消防配电线路的可靠性、耐火性是建筑消防设计中两项重要的指标［1］。

3.1 消防用电设备

消防用电设备应采用专用供电回路，即从低压总配电室或分配电室到消防设备（室）最末级配电箱的配电线路要实现专用。如果消防用电设备与生产、生活用电共用同一回路，一旦发生火灾切断生产、生活用电后，消防用电设备也将无法运行。实践中，消防专用回路宜直接取自建筑内设置的配电室的母线或低压电缆进线，以充分保证消防用电的可靠性。通常情况下两种配电设计方案最为可靠（见图1）。

3.2 消防配电干线宜按防火分区划分，配电支线不宜穿越防火分区

防火分区是建筑内防止火灾蔓延的防火分隔单元，消防设施配电线路按照防火分区的范围进行配线敷设，有利于控制火灾蔓延，将火灾影响控制在较小的范围内。如，火灾自动报警系统线路穿管水平敷设时，除报警总线外，不同防火分区的线路不应穿入同一根管内；报警总线穿越防火分区时，应在穿越处设置总线短路隔离器，以防止火灾时系统局部发生故障，从而影响火灾报警系统整体性能。

3.3 消防设备配电箱应具备末端自动切换功能

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。末端切换可以保证在火灾切断非消防用电时，消防用电回路上不承担其他的生产、生活用电负荷，最大限度保证火灾延续时间内建筑消防设施用电需求。

3.4 消防设施电气配线的特殊要求

为满足火灾时连续供电的需要，消防设施配电线路敷设应符合下列要求：

①配电线路暗敷时，要充分考虑火灾发生时对电气线路继续工作的需求，要将电线穿入金属、阻燃生料管中，深埋在不燃性的建筑结构中起到耐火性保护作用。根据有关数据，穿管埋设深度大于30mm的时候电气配线可以在高温状态下保持长时间的正常使用，因此穿管埋设深度必须大于30mm。《建筑设计防火规范》GB 50016-2014对此也有条款规定。

②明敷电气线路时，为避免线路火灾时受火焰和高温影响损坏，应穿金属导管或封闭式金属槽盒，并在导管或槽盒外侧涂抹防火涂料或包覆防火材料。阻燃或耐火电缆具有较好的耐火、阻燃性能，当其敷设在电缆井、沟内时，可以不穿金属管或封闭式金属槽盒保护。

③矿物绝缘类不燃性电缆的选择。矿物绝缘类不燃性电缆具有良好的导电性、机械物理性、耐火性、不燃性，在火灾情况下能够保证火灾延续时间消防供电，而且不延燃、不产生烟雾，可以直接明敷。消防配电线路与其他配电线路确需敷设在同一电缆井、沟内时，消防配电线路也应采用矿物绝缘类不燃性电缆。

图1 消防专用回路配电设计方案

4 建筑消防设施配线防火要求中的重点因素

4.1 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统主要适用于人员居住和经常有人滞留的场所、存放重要物资或燃烧后产生严重污染需要及时报警的场所。

火灾自动报警系统的供电线路和报警总线、控制线、警报线、消防应急广播线、消防专用电话线、通信线等传输线路应采用铜芯绝缘导线或铜芯电缆。其最小截面积如表2所示。

室内布线时，供电线路、消防联动控制线路应采用耐火铜芯电线电缆，以保证线路在火灾时继续工作；报警总线、消防应急广播和消防专用电话等传输线路应采用阻燃或阻燃耐火电线电缆，以避免其在火灾中发生延燃。传输线路应穿金属管、可挠（金属）电气导管、B1级以上的钢性塑料管或封闭式线槽保护，但明敷时只能采取金属管或金属线槽，不能采用B1 级以上的钢性塑料管。当不同电压等级的线缆合用同一线槽时，应用隔板分隔。

4.2 消防供水设施

消防供水设施主要指消火栓泵、喷淋泵、稳压泵等消防水泵，这些水泵均是自动水灭火系统中的重要组成部分，为扑救火灾提供供水保障。一般情况下，建筑多在地下等部位设置专用或合用消防水泵房放置消防水泵，并在适当场所设置消防水泵控制柜实现对消防水泵的配电控制。因此，消防水泵的配电线路主要由两个部分形成，一个是源自变配电所低压配电柜（或自备发电机）的供电回路干线，另一个是为水泵电机的配电支线。在一般情况下消防水泵配线都是选择暗敷的形式，比如将其放置在耐火性比较强的保护管中敷设在不小于30mm厚的不燃的结构层之内。如果在特殊情况下，如消防水泵房在建筑外单独建造，室外地下水位高或腐蚀性土壤等不宜埋地敷设时，也可以选择使用架设电缆架空明敷的敷设方案。

4.3 防烟排烟设施

建筑中设置防烟排烟设施的作用是及时将火灾时产生的烟气和热量排除，防止和延缓烟气、热量在疏散通道、避难层等疏散或避难场所扩散蔓延，为人员安全疏散和火灾顺利扑救提供有利条件。机械防排烟设施和利用电动外窗的自然排烟方式都涉及配电线路要求。为满足及时排烟需求，防排烟设施多数为分散布置的方式，且机械防排烟设施在火灾自动报警系统中具有手动远程启动和信号反馈功能要求，其配电线路也要考虑供电主回路线路和联动控制线路两部分。采用明敷方式敷时，应该选择耐火性、防火性比较强的电缆进行敷设，如耐火型交联低压电缆（耐火阻燃型电缆）、铜皮型防火电缆（矿物绝缘类不燃性电缆）等，以保证火灾时电气线路的完整性。如果是暗敷的方式则使用普通的耐火电缆就可以。

4.4 消防电梯

一般情况下，一类高层公共建筑和建筑高度大于32m，二类高层公共建筑中应设置消防电梯。消防电梯主要是在火灾发生时，由消防员扑救火灾使用，以利于快速接近着火楼层，节省消防员体力，提高战斗力和灭火救援效果。消防电梯的消防用电要使用专线配电敷设的形式，将主备两路电源直接敷设到楼顶的消防机房内。由于主备电源可能引自变配电所低压柜，也可能引自自备发电机房，配电线路长，铺设方式复杂。为保证消防电梯的正常运行，应采用耐火配线，使用耐火性比较强的电缆来进行配电设计，保证供电的稳定性和可靠性。如果消防电梯配电线路选择垂直敷设的方式，可以将电线电缆设置在电气竖井之内，以提高配电安全度。

表2 铜芯绝缘导线和铜芯电缆线芯的最小截面面积

4.5 应急照明和疏散指示设施

应急照明和疏散指示设施的主要作用是在火灾发生的时候，为人员疏散、灭火救援提供必须的照明、指示［2］。一般情况下，建筑应急照明和疏散指示灯，都是采用镍镉电池，可以手动开启，备用照明电源是通过双电源切换实现照明。因此火灾应急照明配电线路中都选择暗敷，敷设在不燃结构内。如果在配线设计的时候土建工程已经完成，就不能选择暗敷的方式，可以将线路敷设在吊顶之内。但是使用材料必须是耐火性材料。