消防系统中几个电气设计问题的探讨

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消防系统中几个电气设计问题的探讨

来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-03-10 | 211 次浏览 | 分享到:

　　广州瀚华建筑设计有限公司李志

　　1 应急照明系统

　　1.1 集中电源系统和自带电源，那种应急照明灯具更可靠

　　问题，目前有一种倾向，在要求比较高的场所选用集中电源型应急照明系统，对于要求不高的场所，可选用自带电源型应急照明灯具。

　　笔者不认可这种做法，集中电池和自带电池两种类型的灯具，它们各有优缺点，就可靠性而言，笔者认为，自带电池者应是较高的，小区域集中供电者次之，电池越集中系统可靠性越低。这主要受外部条件的影响，如集中供电的控制装置、线路敷设的防水防火等。而自带电池的灯具不受这些外部条件的影响，因为他们是相互独立的，装置有问题也是局部，不会是系统性的。因此，可靠性要求最高的场所宜选用灯具自带电池者，除非由于维修等客观原因需要集中电池者外，如埋地的疏散指示标志灯具等。

　　1.2 应急照明系统的供电与启动问题

　　问题，按JGJ16-2008第13.9.12条第一款规定：“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。”

　　按此要求，应急照明的启动只能依赖火灾自动报警系统来强制点亮，这样势必导致系统可靠性降低。

　　火灾初期的人员疏散主要靠正常照明，只有足够的照度才能保证人员的迅速逃生，特别是人员密集场所，如商场超市等。供人员疏散用的应急照明在应急工作时间内是靠蓄电池供电的，启动前要保证交流充电电源正常工作，启动后充电电源就可以不用了，蓄电池的供电时间已满足规范要求。

　　应急照明是对正常照明消失后的补充，无论该区域的正常照明是由于何种原因中断，包括被自动切除（如火灾报警系统控制）、手动切除（消防人员现场切断非消防电源）或保护跳闸等。也就是说应急照明必须与正常照明应无条件关联，正常照明的消失就是应急照明的启动条件，如果启动滞后，其后果是灾难性的。

　　应急照明的启动必须与正常照明的中断同步，如某会议厅的应急照明与该会议厅的正常照明合用供电系统，当正常照明中断时应急照明点亮；公共走道也是如此，这样就可以保证应急照明的启动与正常照明的中断保持同步，应急照明的启动不能完全依赖其它的“强制启动”措施。若与正常照明合用供电系统的好处还有，当供电系统发生故障时可以及时被发现。在消防员到达火灾现场实施灭火时，火场的强电都会被切除掉，包括应急照明的供电系统等，以防次生灾害的发生。

　　因此应急照明的供电电源与相应区域或部位的正常照明的供电系统分开设置是不合理的。应急照明的供电电源一般情况下不应该与正常照明的电源系统分开。

　　1.3 疏散走道应急照明的安装高度问题

　　问题，按GB50016第10.3.4条规定“疏散照明灯具应设置在出口的顶部、墙面的上部或顶棚上；……”。

　　疏散通道应急照明的照度无论规定有多高，若烟雾的遮挡，很难计算出在有何种类型的烟雾影响时，到达被照面的照度是多少，但是照度大打折扣是肯定的，对疏散是很不利的，如果靠墙或柱装设在较低的位置，特别是有台阶的部位设在较低位置，这样会更有利于疏散。不应该将设置在“顶部”和“上部”作为设计安装首选。曾有某大空间工程设计，将疏散照明暗装在离走道地面1m左右的高度，就是很好的案例。

　　1.4 消防泵房、消防中心等处的应急照明是否要用蓄电池

　　消防控制室、消防水泵房等要求火灾时其作业面的照度不应低于正常照明的照度的场所，不必要求全部由蓄电池供电，只要这些场所的照明电源与消防设施的电源一致即可，如果消防设施的供电中断了，照度再高也无济于事。但应有保证工作人员最后撤离所需照明，包括最后撤离通道的照明灯具应由蓄电池供电，但照度不必满足正常照度的100%要求，满足疏散所需照度即可。

　　2 关于消防设备采用专用的供电回路问题

　　问题按GB50016-2014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除时，应仍能保证消防用电”。

　　“消防用电设备应采用专用的供电回路……”的目的之一是：“……当建筑内的生产生活用电被切除时，应仍能保证消防用电”，另外由于与其它设备共用线路，担心火灾时可靠性保证不了。

　　但对于相邻的电梯和水泵等设备共用双回路电源是可行的，其理由是，这些设备平时使用时的供电可靠性要求较高；火灾时不一定立即切除其供电；由于处于相邻位置没有增加火场的带电体，火场的带电体越多，产生次生灾害的可能性越大。

　　如当发生火灾时客用电梯的电源可在在电梯迫降到指定层、开门放人后被切除，若设计需要，也可作为火灾初期的救援用途。其实JGJ16-2008已经作了很好的规定，如：第13.9.11条规定“当12-18层住宅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，末端双电源自动切换箱，应设置在消防电梯机房间，……”，笔者认为这一规定还可扩大其范围，如：不一定限制在12-18层的普通住宅。

　　同理，当消防泵房与生活泵房相邻，且通过经济技术比较合理时，也可合用双回路供电线路，火灾时若立即切断生活水泵，对灭火没有好处，相当于切断了局部自救的水源。若考虑到电源容量不能同时满足两者需要，应切除生活水泵时，可由消防泵的辅助接点直接闭锁生活泵，其可靠性高于由火灾报警系统联动控制切除供电电源。由于与平时使用的设备合用供电线路，有任何故障可得到及时维修，有利于提高消防供电系统的可靠性。

　　3 消火栓和喷淋泵是否需要火灾报警系统联动

　　问题，GB50016-2014第8.4.2条规定“……建筑高度不大于54m的高层住宅建筑……，当设置需联动控制的消防设施时，公共部位应设置火灾自动报警系统”。

　　有观点认为湿式灭火系统的消火栓泵和喷淋泵属于“需联动的消防设施”。应该不属于。按GB50974-2014第11.0.4条规定：“消防水泵应由水泵出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关，或报警阀压力开关等信号直接自动启动消防水泵。消防水泵房内的压力开关宜引入控制柜内”，喷淋泵也是靠压力开关启动。

　　按GB50016-2014第8.4.2条第13款规定：“设置机械排烟、防烟系统，雨淋或预作用自动喷水灭火系统，固定消防炮灭火系统、气体灭火系统等需与火灾自动报警系统连锁动作的场所或部位”应设置火灾自动报警系统，本条规定也没要求湿式灭火系统的消火栓泵和喷淋泵需报警系统联动。

　　4 关于故障电弧探测的应用

　　GB50116-2013第12.4.6条规定规定对于高度大于12m的空间场所：“电气线路应设置电气火灾探测器，照明线路上应设置具有探测电弧功能的电气火灾监控探测器”，本条的解释为“只有设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器，才能保证对照明线路故障引起的火灾的有效探测”。

　　对于照明线路而言无论是发生了串联电弧还是并联电弧，大多会使照明器具的工作不正常，即使不设电弧探测也很容易被发现。对于任何类型的电气故障，首先致力于设计和研究其系统本身的可靠性，从线路的防护着手，采用简单成熟的技术措施，这个比装设探测器和报警更重要。

　　对于这种场合的照明线路可采用以下简单易行措施如：1.线路的中间接头必须在接线盒中，并采取封闭措施；2.采用多股铜芯软线，且截面不小于2.5mm2；3.穿金属管防护。

　　电气装置和线路的保护，其主要职责之一是防火，相关标准和做法也比较成熟，电气火灾防护的设计和标准应结合低压配电的标准进行。

　　5 关于火灾自动报警各子系统的设计应用

　　靠性低且不利于日后的维护和按照GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》要求，目前设计的项目中除了常规的火灾自动报警系统外，通常还设计有：

　　（1）消防电源监控系统；

　　（2）防火门监控系统；

　　（3）电气火灾监控系统，等子系统。

　　而上述子系统如何互通互联，目前各厂家还没有提出一个成熟简单可靠的解决方案。可采用的技术方案有以下二种：

　　方案一：上述各子系统均自成体系，在消防控制室集中显示和控制。图集《火灾自动报警系统设计规范图示》（14X505-1）就是采用上述方案。

　　方案二：利用火灾自动报警系统来完成上述功能，采用如下方式：

　　（1）消防电源监控系统可以用电压继电器或中间继电器接在被监测处，若发生断电或欠电压时继电器接点转换，将接点信号接入报警系统的信号模块即可；

　　（2）常开防火门的控制比防火卷帘简单，应该可以按防火卷帘的控制方式，采用现场模块控制，没有必要在消防控制室集中控制；

　　（3）如果只是监控供电系统的剩余电流，电气设计时选用带剩余电流保护的断路器，将剩余电流的动作信号接入报警模块即可，可选用跳闸或只报警不跳闸的断路器，对于同时要监控剩余电流和温度的也样将可用电气火灾监控模块的信号接入报警系统模块。

　　总之，尽量利用现有成熟的火灾自动报警系统作为消防安全管理和控制系统，消防控制室只接受“事件”报警。

　　针对上述两个方案，笔者也收集了建筑电气设计行业、制造行业和研究管理部门专家的意见，他们的意见各有不同，认为各有利弊，对于方案一的弊端，大多数专家的意见比较统一，那就是系统复杂，可管理。对于方案二，有赞成的，有不主张的和反对的。归纳如下：

　　不主张的意见是：

　　（1）理论上讲，各系统合并是可行的。但因为消防电源监控、电气火灾监控等，都属于预防性的监控系统，毕竟尚未发生火灾后果，而常规火警信号及联动控制，则属于实质性的火警，即将造成火灾后果，若共用总线对火警及联动不利、可靠性降低；

　　（2）小型系统没问题，本身需要监控的点位不多，就防火门，电气火灾等。只要可以接入火灾报警系统，如通过开关量接入，成熟可靠，这种情况下非上各子系统，就有点冗杂了；

　　（3）报警系统经过20多年的发展，基本稳定了，如果再给它加点其它功能，也怕出问题，报警系统在这里的位置最重要。

　　反对意见是：

　　（1）电气火灾监控系统属于火灾预警系统，在火灾自动报警系统中以独立的子系统形式存在。只能将电气火灾监控探测器接入电气火灾监控设备，然后由电气火灾监控设备将信号接入消防控制室内的图形显示装置。不可将电气火灾监控探测器直接接入火灾报警总线。

　　（2）防火门监控系统也是独立子系统。无论常开防火门和常闭防火门，只要与疏散相关，均应被监控。常开防火门可以由联动控制器联动关闭，但常闭防火门的状态只能由防火门监控器监控。

　　笔者认为方案二，即利用火灾报警系统总线来完成上述功能是可行的，因为其核心是各种信号是以干接点形式接入报警系统总线，通过控制模块去控制各种执行机构。这种方法在我们的设计中已经被广泛应用，几十年的事实已经证明这是可行的，可靠的，现在仍然在继续使用中，如：

　　高位水池流量开关信号和出水干管压力开关连锁启动泵的同时还将其动作信号通过输入模块将传送至消防中心，高位水池的水位监测是通过输入模块将信号传送至消防中心（见14X505-1第28页），应急照明的联动控制及状态返回等是通过输入输出模块完成的（见14X505-1第42页）等。

　　防排烟风机、消防水泵等的启动控制、运行状态监视、转换开关手/自动位置监视、故障状态的返回、阀门的控制和状态反馈等都是通过输入输出模块来完成的，详见国标图集《常用风机控制电路图》和《常用水泵控制电路图》。

　　也就是说，所有消防设备的控制和状态监视都是由总线模块来完成的，只是水泵、风机等设备还增加了直接启动控制电缆而已。而且在公共建筑中，消防电源监测、防火门控制及电气火灾监测的点数所占比例不多。虽然从表面上看，我们给报警系统增加了几种功能，而从电气的角度来看，我们没有对报警系统做任何改变。只是在每层或每个回路增加了几个模块而已。

　　为了保证报警系统的稳定性和可靠性，GB50116第3.1.5条已经规定了每个回路所连设备的总数、每台报警控制器所连地址总数、模块总数等，只要系统规模按此要求控制，其可靠运行应该是可以得到保证的。所以本文所述的方法不仅限于“小型系统”中。

　　设于消防控制室的火灾报警控制器，其显示方式有“火警”、“故障”（或预警）及“隔离”，探测到火灾时，报警器发出“火警”信号，当系统检测到消防水池缺水、转换开关位置不正确、风机水泵故障等信号时，发出“故障”信号，它同样应该可以探测到消防电源不正常和电气火灾监控探测器发出的信号，这些完全是报警控制器“职责范围内”的事。故可不必将“火警”信号与“故障”信号等分别设置成相互独立的系统。

　　6 关于变配电室设置气体灭火系统

　　笔者曾碰到过的这样的尴尬事，在某建筑内的配电站内设置了气体灭火系统，但供电部门到场后提出要求，如果不撤销气体灭火系统将不予送电。

　　关于变配电室设置气体灭火系统，公安部一直有要求，而且在后来出版的《建筑防火设计规范》（GB50016-2014）中，还被列入强制性条文，其中第8.3.9条规定：“下列场所应设置自动灭火系统，并宜采用气体灭火系统”，第8款规定“其他重要设备室”应按上述要求设计，条文解释为：“……高层民用建筑内火灾危险性大，发生火灾后对生产、生活产生严重影响的配电室等，也属于特殊重要设备室”。也就是说按现行国家标准要求，高层民用建筑建筑内的变配电室必须设置气体灭火系统。

　　现行我国高层民用建筑变配电室的设计都满足《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的相关要求，几乎无一例外的选用不可燃烧的干式变压器，无油的高压断路器和干式电容器，没有可燃设备。出线电缆也是阻燃的。况且高低压电器均在隔离的小室内。

　　变配电室的确会发生故障，有时甚至是很严重，导致设备严重烧毁，这种故障一般在很短的时间内结束，气体灭火系统是无法在这个过程中起任何作用的。因此强制性规定在高层民用建筑内设置气体灭火系统不合理。