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摘 要:本文分析了目前我国高层民用建筑消防供配电系统中存在的问题方案,并结合相关规范和工程实例,对如何解决高层民用中建筑消防供配电方面存在的问题,配置科学化的供配电系统进行了分析与研究。
关键词:高层建筑 民用建筑消防供配电
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0046-01
消防供配电系统的可靠性直接关系到建筑中的消防设施在火灾情况下,能否正常发挥作用,而且直接为建筑中所有消防设施设备运行提供动力。
1 当前建筑消防电源和消防供配电系统中存在的问题
从消防监督检查情况和各地建筑火灾隐患的立案情况来看,消防供配电方面存在的问题较多,归纳起来主要有以下几个方面。
(1)供电的负荷等级与建筑消防所要求的负荷。等极不相适应,低于所要求的负荷等级,例如一些高层民用建筑和地下建筑,尤其是一些中小城市的高层建筑。在低压配电室,消防配电线路未分别接在两个低压母线上。有的单位虽设有两个独立电源进户,满足一级负荷要求,但却将消防配电集中接在一个母线端上,这样就不能保证消防建筑消防电源和消防供配电系统的消防安全。
(2)供电的可靠性,消防配电必须分别接到两个电路的母线段上配出,并分别引至消防用电设备最末一级配电箱上自动切换。在消防配电线路上接入非消防负荷。根据规范规定,消防配电应自低压配电开始与其它配电分开,并采用单独的供电回路。非消防荷载的故障将影响消防供电。消防供配电线路缺少耐火保护。这种隐患情况比较普遍。按规定消防供配电线路应采用耐火电缆线,或采取穿金属管敷设在非燃烧体结构内的耐火保护措施。两个消防电源不能在最末一级配电箱处自动切换。这将对消防水泵、消防电梯、防排烟风机、防火卷帘等关键消防设备可靠运行造成极大危险。
(3)自备消防电源发电机不能自行启动,无法及时向消防配电线路送电,为消防设备供电。消防配电室在防火设计上存在隐患。例如:配电室与其他部位缺少防火隔断,配电室未安装防火门,通风管道穿过配电室隔断处未安装防火阀,配电室与消防控制室无直通电话,配电室照明照度不够等。
2 科学配置建筑消防电源和消防供配电系统的途径
针对以上的问题,对大型高层民用建筑的供配电方面,应从以下几个方面进行科学配置:
(1)消防电源构成及高层建筑常规供电方案
①规范对高层建筑消防供配电的要求根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定,一类建筑应按一级负荷要求供电,即应由两个独立电源供电,二类建筑应按二级负荷要求供电,即应由两回路电源供电。
②消防电源的构成
通常认为主电源和应急电源构成消防电源,正常时消防用电设备由主电源供电,当主电源发生故障时则由应急电源供电。
③常用的高层建筑消防电源
三电源高压单母线分段方式,三回路高压电源,正常时为两用一备。这种接线方式具有较高的可靠性,适用于一级负荷中大容量的重要用户。从保证消防设备供电的可靠性和经济合理性等方面考虑,目前我国高层建筑中,最常用的供电方式就是在双电源的基础上增配柴油发电机组作为应急电源,即满足一级负荷中特别重要的供电要求。一类建筑应在原来双电源的基础上增配应急柴油机组,二类建筑则应推荐配备应急柴油机组。原因分析如下:
第一,从可靠性方面分析。根据规范要求,一类建筑的消防设备应有两个独立电源供电。但是,供电部门往往不能满足这个要求,只从电网取两回路电源不能保证消防设备供电的可靠性。
第二,合理性方面分析。“高规”规定,消防设备供电应按《供配电系统设计规范》GB50052-95要求设计。而该规范规定的一级负荷中特别重要负荷并未涉及消防负荷,其消防供电只需有两个电源就可以满足规范要求。笔者认为,这样的规定是不合理的。尤其对近几年国内
第三,从经济方面分析。消防负荷与其它动力负荷相比都比较小,增配仅供消防负荷的柴油发电机组,对整个工程的投资增加不多,如安阳市电业局调度大楼,增配200kVA的柴油发电机组,只需增加投资约10万元,占整个工程投资比例极少。
第四,从可行性方面分析。柴油发电机具有操作简单,运行可靠,启动迅速,维护方便,容易实现自动控制,并能长期运行适应长期停电的供电要求,而且运行中不受电力系统运行状态的影响等优点。对设置柴油发电机也是国际上比较通用的方法,如中国香港特别行政区建筑法规也规定:“8层以上商业楼宇应装设自备柴油发电机组”。
(2)对大型民用高层建筑消防配电,应采用放射式、树干式、环形三种方式:
在日常生活中,我们主要采用放射式配电方案,即由变配电所低压母线将电能分配出去,经各个配电干线再供电给配电箱或低压用电设备。这种结构方式的各低压配电出线互不影响,供电可靠性高。
如下我们以某宾馆为例进行供配电研究:
某宾馆建筑高度90m,建筑面积30000m2,地下三层,地上27层,问:
确定该建筑消防负荷的等级,需要几路供电电源？
该建筑应选择什么样的供电电源和供电电压？
建筑内需设置哪些强弱电设备用房,各宜设置在什么位置？
根据高层建筑防火规范9.1.1条规定,一类高层建筑按一级负荷要求供电,二类高层建筑按二级负荷要求供电,而超过50m高的宾馆属于一类高层建筑,所以该宾馆应按一级负荷供电。而消防电源应为双路电源,并且此两路电源要保证自动切换。
该宾馆为一类建筑,按一级负荷要求供电的供电电源应为常用电源和备用电源两种,常用电源一般直接取自城市低压三相四线制输电电网(又称低压市电网),其电压等级为380V/220V,380V电压用于宾馆内电梯、水泵等动力设备供电,220V电压用于电气工作照明、应急照明等用电设备;而备用电源或取自城市两路高压(一般为10kV级)供电,或取自建筑本身设置的自备柴油发电机。
强电一般有л接室,一般设于地下一层便于电源入户;弱电机房一般有消防控制室、安防监控室、一般设于建筑物地下一层或首层。电话机房、综合布线机房等一般设于建筑物地下一层内。
除此以外,我们还可以优化供配电设计:
(1)可以事先控制建筑物的净空间,使各个系统管线排布合理;
(2)可以编制综合机电安装土建预留预埋图,以配合土建前期结构施工,加快施工进度等,同时避免漏留(放),错留(放)预留孔洞及预埋件,减少安装时不必要的返工;
(3)可以加大提前预制量,在大面积施工前,可以按批准的综合管线图提前进行管道支吊架以及风管及风管法兰预制,将施工高峰期的部分工程量提前完成,以减轻安装高峰期时人、机、物调配和供应的压力,从而节约工程成本,缩短工期;
(4)可以根据设备选型合理调整管线及设备的布置,以降低工程成本。
综上所述:建筑物的消防电源的完好有效,是保证建筑消防安全的一个重要方面,同时也需要消防监督人员不断探索检查方法,积累经验,及时发现整改这方面的火灾隐患,以保证这些大型建筑和民用建筑的消防安全。
参考文献
[1] GB50016-2006,建筑设计消防规范.
[2] 杨在塘,卫耀明,等.电气防火工程.北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3] 李引擎.建筑防火工程,北京:化学工业出版社,2004.
[4] 郭雪平．关于当前高层建筑消防安全问题的思考[J]．科技创新导报，2009，19：153．
关键词:高层建筑 民用建筑消防供配电
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0046-01
消防供配电系统的可靠性直接关系到建筑中的消防设施在火灾情况下,能否正常发挥作用,而且直接为建筑中所有消防设施设备运行提供动力。
1 当前建筑消防电源和消防供配电系统中存在的问题
从消防监督检查情况和各地建筑火灾隐患的立案情况来看,消防供配电方面存在的问题较多,归纳起来主要有以下几个方面。
(1)供电的负荷等级与建筑消防所要求的负荷。等极不相适应,低于所要求的负荷等级,例如一些高层民用建筑和地下建筑,尤其是一些中小城市的高层建筑。在低压配电室,消防配电线路未分别接在两个低压母线上。有的单位虽设有两个独立电源进户,满足一级负荷要求,但却将消防配电集中接在一个母线端上,这样就不能保证消防建筑消防电源和消防供配电系统的消防安全。
(2)供电的可靠性,消防配电必须分别接到两个电路的母线段上配出,并分别引至消防用电设备最末一级配电箱上自动切换。在消防配电线路上接入非消防负荷。根据规范规定,消防配电应自低压配电开始与其它配电分开,并采用单独的供电回路。非消防荷载的故障将影响消防供电。消防供配电线路缺少耐火保护。这种隐患情况比较普遍。按规定消防供配电线路应采用耐火电缆线,或采取穿金属管敷设在非燃烧体结构内的耐火保护措施。两个消防电源不能在最末一级配电箱处自动切换。这将对消防水泵、消防电梯、防排烟风机、防火卷帘等关键消防设备可靠运行造成极大危险。
(3)自备消防电源发电机不能自行启动,无法及时向消防配电线路送电,为消防设备供电。消防配电室在防火设计上存在隐患。例如:配电室与其他部位缺少防火隔断,配电室未安装防火门,通风管道穿过配电室隔断处未安装防火阀,配电室与消防控制室无直通电话,配电室照明照度不够等。
2 科学配置建筑消防电源和消防供配电系统的途径
针对以上的问题,对大型高层民用建筑的供配电方面,应从以下几个方面进行科学配置:
(1)消防电源构成及高层建筑常规供电方案
①规范对高层建筑消防供配电的要求根据《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定,一类建筑应按一级负荷要求供电,即应由两个独立电源供电,二类建筑应按二级负荷要求供电,即应由两回路电源供电。
②消防电源的构成
通常认为主电源和应急电源构成消防电源,正常时消防用电设备由主电源供电,当主电源发生故障时则由应急电源供电。
③常用的高层建筑消防电源
三电源高压单母线分段方式,三回路高压电源,正常时为两用一备。这种接线方式具有较高的可靠性,适用于一级负荷中大容量的重要用户。从保证消防设备供电的可靠性和经济合理性等方面考虑,目前我国高层建筑中,最常用的供电方式就是在双电源的基础上增配柴油发电机组作为应急电源,即满足一级负荷中特别重要的供电要求。一类建筑应在原来双电源的基础上增配应急柴油机组,二类建筑则应推荐配备应急柴油机组。原因分析如下:
第一,从可靠性方面分析。根据规范要求,一类建筑的消防设备应有两个独立电源供电。但是,供电部门往往不能满足这个要求,只从电网取两回路电源不能保证消防设备供电的可靠性。
第二,合理性方面分析。“高规”规定,消防设备供电应按《供配电系统设计规范》GB50052-95要求设计。而该规范规定的一级负荷中特别重要负荷并未涉及消防负荷,其消防供电只需有两个电源就可以满足规范要求。笔者认为,这样的规定是不合理的。尤其对近几年国内
第三,从经济方面分析。消防负荷与其它动力负荷相比都比较小,增配仅供消防负荷的柴油发电机组,对整个工程的投资增加不多,如安阳市电业局调度大楼,增配200kVA的柴油发电机组,只需增加投资约10万元,占整个工程投资比例极少。
第四,从可行性方面分析。柴油发电机具有操作简单,运行可靠,启动迅速,维护方便,容易实现自动控制,并能长期运行适应长期停电的供电要求,而且运行中不受电力系统运行状态的影响等优点。对设置柴油发电机也是国际上比较通用的方法,如中国香港特别行政区建筑法规也规定:“8层以上商业楼宇应装设自备柴油发电机组”。
(2)对大型民用高层建筑消防配电,应采用放射式、树干式、环形三种方式:
在日常生活中,我们主要采用放射式配电方案,即由变配电所低压母线将电能分配出去,经各个配电干线再供电给配电箱或低压用电设备。这种结构方式的各低压配电出线互不影响,供电可靠性高。
如下我们以某宾馆为例进行供配电研究:
某宾馆建筑高度90m,建筑面积30000m2,地下三层,地上27层,问:
确定该建筑消防负荷的等级,需要几路供电电源？
该建筑应选择什么样的供电电源和供电电压？
建筑内需设置哪些强弱电设备用房,各宜设置在什么位置？
根据高层建筑防火规范9.1.1条规定,一类高层建筑按一级负荷要求供电,二类高层建筑按二级负荷要求供电,而超过50m高的宾馆属于一类高层建筑,所以该宾馆应按一级负荷供电。而消防电源应为双路电源,并且此两路电源要保证自动切换。
该宾馆为一类建筑,按一级负荷要求供电的供电电源应为常用电源和备用电源两种,常用电源一般直接取自城市低压三相四线制输电电网(又称低压市电网),其电压等级为380V/220V,380V电压用于宾馆内电梯、水泵等动力设备供电,220V电压用于电气工作照明、应急照明等用电设备;而备用电源或取自城市两路高压(一般为10kV级)供电,或取自建筑本身设置的自备柴油发电机。
强电一般有л接室,一般设于地下一层便于电源入户;弱电机房一般有消防控制室、安防监控室、一般设于建筑物地下一层或首层。电话机房、综合布线机房等一般设于建筑物地下一层内。
除此以外,我们还可以优化供配电设计:
(1)可以事先控制建筑物的净空间,使各个系统管线排布合理;
(2)可以编制综合机电安装土建预留预埋图,以配合土建前期结构施工,加快施工进度等,同时避免漏留(放),错留(放)预留孔洞及预埋件,减少安装时不必要的返工;
(3)可以加大提前预制量,在大面积施工前,可以按批准的综合管线图提前进行管道支吊架以及风管及风管法兰预制,将施工高峰期的部分工程量提前完成,以减轻安装高峰期时人、机、物调配和供应的压力,从而节约工程成本,缩短工期;
(4)可以根据设备选型合理调整管线及设备的布置,以降低工程成本。
综上所述:建筑物的消防电源的完好有效,是保证建筑消防安全的一个重要方面,同时也需要消防监督人员不断探索检查方法,积累经验,及时发现整改这方面的火灾隐患,以保证这些大型建筑和民用建筑的消防安全。
参考文献
[1] GB50016-2006,建筑设计消防规范.
[2] 杨在塘,卫耀明,等.电气防火工程.北京:中国建筑工业出版社,1997.
[3] 李引擎.建筑防火工程,北京:化学工业出版社,2004.
[4] 郭雪平．关于当前高层建筑消防安全问题的思考[J]．科技创新导报，2009，19：153．