建筑电气设计中消防配电和火灾自动报警系统设计分析

卢淇炜

（福建省龙岩市建筑设计研究院，福建 龙岩 364000）

现代城市高层建筑运用消防设备是极为普遍的现象，既能保护建筑内的人员免受火灾侵害，又能尽最大程度减少财产损失。电气设计时，合理的消防配电及火灾报警系统设计显得尤为重要。

1 建筑项目概述

本文以“老年文化康养中心”为例，该项目包含1#楼、2#楼及地下停车库。其中1#为15 层综合楼，地上建筑面积15427.90m2，高度71.60m，主要功能一～二层展厅兼办公，三～四层为心理疏导及活动室，五～十一层为文化活动室，十二～十三层为办公室，十四～十五层为多功能厅。2#楼为5 层综合楼，地上建筑面积5018.55m2，高度23.60m，主要功能为门厅、变配电房、柴油发电机房、架空活动，二层为厨房、餐厅、活动室，三～五层为护理用房。地下室建筑面积4000.08m2，层数1 层，高度3.8m，主要功能为地下停车库及设备用房。

2 建筑电气设计的消防配电问题分析

所谓“消防”，顾名思义：“消”指的是发生火灾后，应使消防设备在进行灭火时能可靠工作，主要内容包括：① 消防电源的可靠性；② 消防配电线路的选择与敷设；③ 消防配电箱的设置。“防”指的是非消防负荷配电线路应保证自身不易发生火灾，一旦发生火灾，非消防负荷线路自身燃烧时应防止产生过多的烟气和毒气而影响人员疏散，同时防止火灾的进一步蔓延。

2.1 供电系统

依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018 年版）第10.1.6 条，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]。由此可见，当发生火灾时，消防人员抵达火灾现场并进行灭火时，需要切断与消防无关的用电设备，若消防配电未自成系统，误使消防人员切断建筑内的生产、生活用电时一并切除消防设备的电源，势必影响灭火救援工作，故消防供电系统的独立性显得尤为重要。

消防配电线路应从变配电房处就自成系统，与非消防用电严格分离，采用专用的供电回路至消防设备。为整个项目服务的消防水泵房、消防电梯、消控室等用电应直接从变配电房处以放射式专线供电，以确保重要的消防设备供电可靠性。

当消防用电按一、二级负荷供电时，为进一步确保消防电源的可靠性，依据《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019 第3.2.8 条，一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受损，可作为应急电源或备用电源的有：① 供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；② 独立于正常电源的发电机组；③ 蓄电池组[2]。在实际工程案例中，外部应急电源采用专用供电线路往往难以实现，两路供电前端引接的可能是同一座变电站，并不能达到设计所要求的双重电源，而蓄电池组价格昂贵，并不适合大中型建筑的消防用电需求，所以选用柴油发电机组作为消防用电的应急电源成为首选。例如，本文所述康养中心项目，为了保证一、二级负荷的可靠供电，选用一台输出功率为560kW 的柴油发电机组作为备用电源。为确保柴油发电机组在火灾时能及时、可靠供电，要求自备柴油发电机组应设置自动和手动启动装置，当采用自动启动方式时，应确保能在30s 内供电。

消防供电系统除了确保电源的可靠性，消防配电线路的敷设同样重要。

当消防配电线路明敷时（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；当消防配电线路暗敷时，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。在实际工程施工时，应特别注意两处施工细节：① 从封闭式金属槽盒引出的消防线路无法满足设计要求，采用塑料线管，或是采用金属软管但有部分导线裸露；② 在混凝土楼板暗敷时，由于多根管线交叉，往往导致消防配电线路暗敷的导管保护层厚度不足30mm。所以，上述两处施工细节若未做到位，往往使原本完善的消防供电系统在实际的防火效果中大打折扣。

2.2 配电装置

消防供电系统除了需保证电源及线路的可靠性外，对配电装置的防护也是至关重要。依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）第10.1.9 条，按一、二级负荷供电的消防设备，其配电箱应独立设置。众所周知，火灾现场的温度很高，如果未对消防配电箱及控制箱进行防火保护措施，一旦箱体温度受火场温度影响达200℃及以上时，箱体内的元器件将变形导致跳闸，无法保证消防设备的正常供电，所以对消防配电装置的防火隔离措施是必要的。常用的防火保护措施有：将配电箱或控制箱置于符合防火要求的配电小间或电气竖井内；采用内衬岩棉对箱体进行防火保护。本文所述康养中心，1#楼、2#楼每层均分别设有强弱电竖井，地下室每个防火分区均设置有配电小间，对消防配电装置进行防火隔离保护，对集水坑排污泵等需要就地控制的配电箱，采用内衬防火岩棉进行保护。

电气竖井、配电小间内箱体往往密集且多样，有消防配电箱，也有非消防配电箱，有照明箱，也有动力箱，所以当火灾发生时，避免人为误切消防用电设备电源，需对所有消防设备配电装置做明显标记。在笔者以往项目的验收过程中，这一点往往被忽视。

另外，地下车库个别箱体无法置于配电小间时，应注意尽量避免对车位的使用造成影响，因配电箱或消火栓箱影响停车场车辆车门无法正常开启而导致的纠纷时有发生。当集水坑置于疏散楼梯间内时，应考虑排污泵控制箱的合理设置，否则将影响楼梯间人员疏散。

2.3 消防电源监控

依据《 民用建筑电气设计标准》GB51348-2019 第13.3.8 条，设有消防控制室的建筑物应设置消防电源监控系统。

消防电源监控，指的是用于监控消防设备的电源状态，以确保发生火灾时，消防设备能及时投入使用，对火灾快速作出反应，在火灾初期发挥作用，能有效降低人身、财产的损失。

关于消防电源监控的原理及监控设备的参数设定在《消防设备电源监控系统》GB 28184-2011 中有明确的要求。本文将就电压传感器采集点的位置结合具体工程案例进行描述。

常见的消防设备及监控内容，如下表所示：

对于重要的消防设备，如消防控制室、消防泵、消防电梯、防排烟风机、防火卷帘门等供电，应在双电源切换开关的出线端设置消防设备电源监控点，如图1 所示。

图1 消防设备电源监控点示意图

对于集中控制型应急照明系统，应在直流24V 电源的出线端设置消防设备电源监控点，如图2 所示。

图2 消防设备电源监控点示意图

对于同一防火分区的消防设备，若在配电小间采用主、备电源配电总箱给各个消防设备供电时，则主、备电源配电总箱出线端均应设置消防电源监控点，以便于消防线路发生故障时，能及时排查故障点，消除隐患。

总而言之，对于高层建筑，办公、居住的人员众多，发生火灾时疏散时间较多层建筑明显增加，合理的消防配电设计将是保障生命财产安全的最后一道生命线，消防供电电源、配电装置防护、消防设备电源监控系统缺一不可。项目竣工时，应注重隐蔽工程是否按图施工，枝端末节处更不应被忽视，确保各种消防设备在紧急情况下能及时启动，发挥应有的作用，以保障生命财产的安全。

3 高大空间的火灾自动报警系统

本工程1#楼第14 层为多功能厅，长约33m，宽约20m，层高15m。依据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013 第12.4.1条规定，高度大于12m 的空间场所宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器[3]。

鉴于目前市面上有各种类型的火灾探测器，以下列举常见的火灾探测器及适用场所：

images/BZ_53_1287_1897_2158_1943.png点型感烟探测器 高度12m 以下。办公室、通信机房、楼梯、走廊、车库等场所。点型感温探测器高度8m 以下。相对湿度大于95%、可能发生无烟火灾、有大量粉尘、吸烟室、厨房、锅炉房等场所。火焰探测器火灾时有强烈的火焰辐射；可能发生液体燃烧等无阴燃阶段的火灾；需要对火焰做出快速反应。可燃气体探测器使用可燃气体的场所；燃气站以及存储液化石油气罐的场所；其他散发可燃气体或可燃蒸气的场所。点型一氧化碳火灾探测器烟不容易对流或顶棚下方有热屏障的场所；在棚顶上无法安装其他点型火灾探测器的场所；需要多信号复合报警的场所。线型光束感烟火灾探测器 无遮挡的大空间或有特殊要求的房间。吸气式感烟火灾探测器具有高速气流的场所；点型感烟、感温火灾探测器不适宜的大空间、建筑高度超过12m 的场所；需要进行火灾早期探测的重要场所。缆式线型感温火灾探测器电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架；不易安装点型探测器的夹层、闷顶；各种皮带输送装置。线型光纤感温火灾探测器需要设置线型感温火灾探测器的易燃易爆场所；公路隧道、敷设动力电缆的铁路隧道和城市地铁隧道等。

由此可见，不同的场所应选用对应合适的火灾探测器，才能起到消防设计的预警效果。针对这种高大空间，层高超过12m的多功能厅，烟气不容易聚集，需要主动探测与被动探测相结合，所以选择吸气式感烟火灾探测器和线型光束感烟火灾探测器组合更为妥当。

经计算，多功能厅于距顶板1.5m 及距地6m 处各设一组线型光束感烟火灾探测器即可满足，并于多功能厅上空设置吸气式感烟火灾探测器，如图3、图4 所示。

图3 多功能厅火灾报警平面图

图4 吸气式感烟火灾探测器示意图

考虑多功能厅一般会设置空气调节系统，吸气式感烟火灾探测器设置时，垂直采样管的开孔方向应注意对面气流方向，且所有采样孔不应背对气流方向，故需与暖通专业互相沟通，分析气流运动轨迹，确保采样孔能正常工作。另外，吸气管路和采样孔均应有明显的火灾探测器标识。

4 结语

火灾自动报警系统能防范初期火情，完善的报警系统能尽快地有组织地疏散人员，进而触发各种消防设施启动，此时完善的消防配电系统，可有效避免初期火情扩大化，两个系统相辅相成。设计者需正确意识到相关设计的根本性价值，基于国家规范、设计标准，以及具体建筑项目的防火级别要求，保障系统的适配性，提高建筑的应用安全性。文中有不妥之处，敬请同行批评指正。