附图8 楼层智能控制器系统图
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4 消防设备供电系统线缆选择及敷设:
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级,分为特级、一级、二级、三级,特级的要求最高,火灾扑救难度最大。应根据建筑物保护对象的分级情况,确定消防设备供电及相应控制线路的选择。 4.1 线缆选择:
4.1.1 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。因为铜线较铝线具有耐腐蚀,性能稳定,熔点高,机械强度高等特点,故应使用铜线。
4.1.2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。
4.1.3 消防设备供电及控制线路选择,应符合下列规定:
(1) 火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应采用矿物绝缘电缆;
(2) 火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,宜采用矿物绝缘电缆;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;
(3) 火灾自动报警保护对象分级为二级的建筑物,其消防设备供电干线及分支干线,应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或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。(支线和控制线,是指末端双电源自动投切箱后,引至相应设备的线路,这些线路同在一个防火分区内,且线路路径较短,应采取一定的防火措施如穿管暗敷等。) 4.2 消防线路敷设:
4.2.1 当采用矿物绝缘电缆时,应采用明敷设或在吊顶内敷设;
4.2.2 难燃性电缆或有机绝缘耐火电缆,在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护,但应采取与非消防用电电缆隔离措施;
4.2.3 当采用有机绝缘耐火电缆为消防设备供电的线路,采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护;所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施; 当线路暗敷设时,应穿金属导管或难燃性刚性塑料导管保护,并应敷设在不燃烧结构内,且保护层厚度不应小于30mm;
4.2.4 火灾自动报警系统传输线路采用绝缘电线时,应采用穿金属导管、难燃性刚性塑料管或封闭式线槽保护方式布线;
4.2.5 消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及应急广播等线路暗敷设时,应采用穿导管保护,并应暗敷在不燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于30mm;当明敷时,应穿金属导管或封闭式金属线槽保护,并应在金属导管或金属线槽上采取防火保护措施; 采用绝缘和护套为难燃性材料的电缆时,可不穿金属导管保护,但应敷设在电缆竖井内;
4.2.6 当横向敷设的火灾自动报警系统传输线路采用穿导管布线时,不同防火分区的线路不应穿入同一根导管内;探测器报警线路采用总线制布设时不受此限;
4.2.7 火灾自动报警系统用的电缆竖井,宜与电力、照明用的电缆竖井分别设置;当受条件限制必须合用时,两类电缆宜分别布置在竖井的两侧。
4.2.8 应根据国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—1995(2005版)第9.1.4条及国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016-2006 第11.2节的有关规定,来确定线路敷
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设的要求。
4.2.9 矿物绝缘电缆,不含有机材料,如YTTW型柔性防火电缆具有不燃、无烟、无毒和耐火的特性,使用在铜的熔点以下的火灾区域是安全的(铜的熔点为1060℃),一般民用建筑的火灾现场最高温度均在1000℃以下。
耐火电线电缆,又称有机绝缘耐火电线电缆(如NH-YJV电缆),其耐火温度为750℃、90min,故使用场合相对于矿物绝缘电缆要小些。
YTTW电缆,明敷时载流量大,四芯即可,外皮可作PE线,比ZRYJV电缆要选小1~2级截面使用。因此综合考虑各种因素后,还是较合理的。
4.2.10 消防设备的供电线路的导体截面,应满足正常运行时的要求,在设备过负荷时,尚应继续工作,这是与其他设备运行情况不同之处,故其相应导体截面宜适当放大。
4.2.11 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:ZR-KVV电缆等。
5 电气火灾监控系统设计
5.1 高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95-2005版)中9.5节,专门论述了漏电火灾报警系统的相关设计原则,对于火灾危险性大,人员密集等场所,宜设置漏电火灾报警系统。 5.2 建筑设计防火规范(GB50016-2006)中11.2.7节对漏电火灾报警系统设置原则也提出了明确要求。
5.3 09-措施中11、12章更单独列出电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统中一个子系统。
5.3.1 根据建筑物的性质、发生电气火灾危险性、保护对象等级设置电气火灾监控系统。 5.3.2 剩余电流式电气火灾监控系统的设置应以低压配电系统末端探测为基本原则。 5.3.3 剩余电流式电气火灾监控探测器应用于报警,不宜自动切断保护对象的供电电源。 5.3.4 剩余电流动作报警值的确定:探测器报警的泄漏电流不应小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流最大值的2倍,报警值宜在0.3~0.5A范围内确定。 5.4剩余电流式电气火灾监测系统探测器的设置原则:
5.4.1应以低压配电系统的末端探测为主的基本原则。
5.4.2为消防用电设备配电的回路不应装设作用于切断电流的剩余电流保护断路器;应设报警式剩余电流保护断路器。照明总进线处的剩余电流保护断路器的事故报警除在配电箱上有显示外,还应将报警信号送至有人值班的值班室。消防供电回路不应设置过负荷保护。
5.4.3剩余电流式电气火灾监测探测器仅动作与报警,不能自动切断保护对象的供电电源。
5.4.4在消防控制中心内设置电气火灾监测主机、所有监测报警回路的信号均报警到监测主机上。
5.4.5建筑为一级保护对象,应在各层的电力、照明线路一级配电箱的进线处、地下室电力照明配电箱的进线处、末端配电箱的进线处及事故照明配电箱的进线处设置报警装置。
5.4.6其他二级保护对象及其他性质建筑物参照附表中要求配设电气火灾监测探测器。 5.5 电气火灾监控系统设备由下列部分或全部组成:
5.5.1 电气火灾监控设备主机。
5.5.2 剩余电流式电气火灾监控探测器。 5.5.3 测温式电气火灾监控探测器。 5.5.4 线性感温火灾探测器。
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5.6剩余电流式电气火灾监测系统探测器的设置场所及部位 序号 1 设置场所 特级保护对象,建筑高度超过100m的各类建筑 一级保护对象,一级居住建筑(19层及以上)类建筑 二级保护对象,二级建筑(10到18层的居住建筑) 观众厅、会议厅、多功能厅等人员密集的场所 设置部分 电力和照明线路一级、二级配电箱的进线处 电力和照明线路一级配电箱的进线处(地下车库除外、应在一、二级配电箱进出线处) 配电室低压出线处 最末一级配电箱进线处 2 3 4 5 歌舞厅、卡拉OK厅、夜总会、放映厅、录相厅、最末一级配电箱进线处 桑拿浴室、网吧、电子游戏厅等场所 老年人公寓(5层、>3000m2),任一层S>1500m2或总S>3000m2的旅馆、疗养院的病房楼、儿童总配电箱各出线回路处 活动场所,200床及以上的医院门诊楼、病房楼、手术部 国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑 家具、服装、建材、灯具、电器等经营场所及其他具有火灾危险性的场所 电力和照明配电箱进线处 最末一级配电箱进线处 6 7 8 6 消防设计中几个问题的探讨
6.1 应急电源与备用电源的应用。
(1) 根据GB50052-2009规范中,关于负荷分级及供电系统的要求,负荷分级主要是从安全和经济损失两个方面来确定。安全包括了人身生命安全和生产过程、生产装备的安全。由于各个行业的负荷特性不一样,规范要求的负荷分级是原则规定,各个行业可以根据规范的分级原则,结合本行业的特点,来确定用电设备或用户的负荷级别。这些分级原则主要适用于工业建筑和民用建筑中的大型公用建筑。
(2) 对于住宅建筑中的负荷分级,根据上述分级原则,主要是消防系统用电设备的负荷分级,这是基于对发生火灾后的扑救和人员疏散安全的考虑。
(3) 按规范要求的一级负荷中的“双重电源”供电系统,在一般城市电网中很难满足这种独立电源标准。通常的2个10KV电源是从2个不同降压站的不同母线段上引来,已是较可靠的2个独立电源,大多数2个10KV电源是从一个区域开闭所(或降压站)2个不同母线段引来。因此当地区电网上级出现故障后,这2个10KV电源就全部无电了。
(4) 在民用住宅建筑中,为了满足消防负荷中的一级负荷及特级负荷的供电要求,一般做法是设置柴油发电机组作为备用应急电源。这与工业生产中有爆炸火灾危险的生产要求的应急电源是不同的。由于柴油发电机组启动时间最少要10~15s,因此在突然停电后,为了保证疏散照明的切换时间(5s)要求,必须要另外设置EPS电源,作为应急照明电源。
(5) 民用建筑中的用电负荷级别实际上比工业上分级标准降低了一个等级。只相当于规范中二级负荷标准的电源(2个电源)标准。
(6) 在民用住宅建筑工程中,一般推荐采用附图2的供电系统已经是很可靠的了,这适
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用于一级、特级负荷的供电系统。
(7) 对于民用建筑中的二级负荷,一般采用附图3,附图4的供电方案即可满足要求。但对于应急照明系统必须设置EPS电源。 6.2 高层住宅电梯供电电源系统。
(1) 对高层住宅中的消防电梯和客梯的供电系统,在09-措施中有明确要求,对一级负荷的消防电梯及其他消防设备,均要求双电源供电并在末端自动切换。
(2) 对二级负荷(12~18层的普通住宅)的消防电梯和普通客梯,若消防电梯兼作客梯且2类电梯共用前室时,可由一组消防双电源供电,末端双电源自动切换配电箱,应设置在消防电梯机房内,由配电箱至相应设备采用放射式供电。
(3) 对于一类高层住宅建筑中的客梯电源供电问题都是比较复杂的。按负荷分级要求,客梯也属于一级负荷,因为不是消防电梯,所以不能由消防双电源切换箱供电,应另外引上2路电源供电。这样对一类高层就要有2组双电源供电,电缆长度增加,竖井内敷设空间也更为紧张。
(4) 为了解决这个问题,我们在设计中利用在屋顶机房内设置2个电源总箱,一个由主供电源供电,一个由备用电源(应急母线引来)供电。屋顶上的消防电梯、客梯、其他消防设备均由这2组电源箱放射式供电到各用电设备,采用双电源末端自动切换方式供电可以满足规范要求,又解决了多路供电问题。
(5) 关于客梯电源归属分类问题。
在民规(JGJ16-2008)13.4.9条规定,非消防电源及电梯的应急控制应符合下列规定: 1) 灾确认后,应在消防控制室自动切除相关区域的非消防电源 2) 火灾发生后,应根据火情强制所有电梯依次序停到首层或电梯转换层,除消防电梯外,应切断客梯电源。
3) 在发生火灾时,需要迫降电梯至首层或电梯转换层,而不能马上切除客梯电源,因而不能归入非消防电源范围。它是在完成一种消防控制联动功能后,才切除的电源,因此应归属于消防电源负荷。
4) 因此我们认为在对待消防电梯和客梯的供电系统上,可以按消防电梯要求统一处理,一组双电源供电系统即可,使供电系统简化,供电可靠性并未降低。 6.3 三级消防负荷供电及火灾自动报警系统。
根据09-措施中的火灾自动报警系统保护分级原则,三级报警系统包括:(1)10层以下的居住建筑。(2)建筑高度不超过24米的一级和二级保护以外的公共建筑。
由于规范中未对三级保护对象规定具体实施细则,因此在执行中比较棘手。结合民用建筑通则中有关规定,我们在设计中采用如下一些措施:
6.3.1 对三级保护对象中的公共建筑,如小商铺。办公、会所等建筑,设置火灾自动报警系统,如设有防排烟、通风系统、消火栓系统的,则应设置消防联动控制功能。应急照明系统设置自带电源的双头应急灯,由消防模块控制强启及自动充电。消防电源由变配电所采用专用线供电。
6.3.2 对设有电梯的建筑,电梯电源按三级负荷,专线供电。如设有发电机组作为备用电源时,也可以采用双电源自动切换方式供电。
6.3.3 对于6层及以下住宅,不设火灾自动报警系统,对于7~10层住宅,设有电梯和电梯前室的建筑,则在电梯前室,楼梯间设置火灾自动报警系统。
6.3.4 对其他24米以下的公共建筑,应根据建筑物的性质和使用条件,按照相关防火规范要求设计火灾自动报警系统。 6.4 火灾监控系统设计。
在“高规”、“建规”中对于电气火灾监控设置原则,都很原则,在设计中操作实施比较
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困难,在火灾自动报警系统修改报批稿中,列出了一些措施。本文结合各方面的原则和措施,提出一些设计原则,可以具体操作执行相关标准。可供同行参考。 6.5 某大型综合楼消防工程设计示例。
该建筑物为一个大型商业和高层住宅综合楼,地下两层。地下2层为人防,地下1层为车库。地面1~5层为商业、超市等综合商场(每层建筑面积1万㎡左右),裙楼上面有7幢24~28层的商住楼。总建筑面积约16万㎡。
(1) 本楼为一类防火等级,按一级保护设计火灾自动报警及消防联动控制系统,消防自动报警系统总框图详附图9
(2) 火灾自动报警系统方框图:—附图9
(3) 消防(安防)控制中心平面布置图—附图10
(4) 设计原则:
1) 本工程供电电源:由不同区域开闭所引来2路10KV电源,供电系统与附图3中相同。 2) 消防中心设在裙楼一楼,与安防中心设在一个机房内。消防中心供电电源采用市电双电源及UPS电源供电。室内设置防静电架空地板,下设M-S型等电位联接网络。
3) 地下室及裙楼按防火分区设置区域报警器。塔楼按每幢住宅建筑设置一组区域报警器,全部联网到消防监控中心进行监控。
4) 电气火灾监控主机设在消防中心内。 消防系统设计包括内容较多,联动控制系统要求也较复杂,既要考虑消防系统的安全性,又要考虑系统的经济适用性。因此应综合考虑各方面情况,作出一个先进、安全、经济适用的消防报警系统。本文是根据我们对规范的理解和我们多年来的设计经验提出的几点意见,供设计同行们在设计中参考,有不足之处,请各位提出宝贵意见,共同提高我国消防设计的技术水平。
编著者:
2010年8月28日
参考文献
[1] 全国民用建筑工程设计技术措施(2009电气).
住宅和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院. [2] 民用建筑电气设计规范实施指南(2008),中国电力出版社. [3] 火灾自动报警设计规范(GB50116-98).
[4] 高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95 2005版). [5] 建筑设计防火规范(GB50016-2006). [6] 供配电系统设计规范(GB50052-2009 ).
[7] 关于消防设备供电系统及线路敷设问题的探讨. 刘兴顺等,电气与智能建筑2009年7月
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