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中图分类号: S611 文献标识码: A 文章编号:
一、消防用电设备供电系统的设计
研究证实,供电系统的合理性对消防用电设备运行的可靠性具有直接性的影响。针对此结论,本如下分析:若民用居住建筑突发电气事故火灾,尽管火灾自动报警系统能够第一时间发出报警警示,但消防联动设备需要有可靠的电源方可正常运行,如果此电源没用或可靠性不高,火灾的尽早扑灭或火灾的有效控制根本难以实现。就民用居住建筑而言,消防用电设备种类数量繁多,如消防水泵、消防控制室、消防电梯、火灾自动报警系统、防烟排烟设备、自动灭火系统、疏散指示标志、应急照明、电动防火门窗等。针对上述消防用电设备的供电问题,国家有关规范明确规定严格参照建筑物分类以一级、二级负荷供电,同时也明确规定了必须把消防水泵、消防控制室、防烟排烟设备、消防电梯供电的自动切换装置设置到最后一级配电箱内,以此确保有关消防用电设备供电的可靠性。针对除上述消防用电设备以外的其他设备,规范未对供电自动切换装置的安装做强行的规定,而实际工程方面通常要求结合工程的实际情况设置自动切换点。
针对防烟排烟设备、消防电梯和消防水泵等消防设施,因其具有用电量大、平面位置分布密度大、消防职能较重等特点,必须把供电自动切换装置设置到末端。为了把供电系统的复杂度尽量降到最低,规范未对平面布置密度较小的防火卷帘和防火门等消防设施的末端自动切换做强行的规定。基于此,本文认为可以根据楼层或防火分区合理设置一台双电源自动切换装置(图1-1),同时经防火电缆分别引入各大消防用电设备的控制屏。双电源的回路通常由变电所低压侧的母线引出。
图1-1 基于双电源自动切换装置的备自投配电系统
二、消防用电设备的配电线路设计
消防配电线路通常会选择穿管保护方式,同时会把线路埋设到耐燃烧体结构之中,此线路敷设方式既安全又经济,且该敷设方式已被广泛推广至各大民用居住建筑工程领域,即线路穿管保护敷设到耐燃烧体结构之中,其中保护层的厚度皆应≥30mm。研究证实,如果民用居住建筑突发电气事故火灾,配电线路设计的合理性可有效确保消防用电设备供电的长时间性和可靠性。针对消防用电设备的配电线路设计,2005年实施的《高层民用建筑设计防火规范》认为:如果配电线路采取暗敷方式布线,应该做到:配电线路必须穿管;线路敷设到不燃烧体结构内部;配电线路的保护层厚度应该≥30mm,实际工程皆要求火灾自动报警总线制系统的支线部分可以为阻燃型导线,即导线穿过保护管再敷设到不烯结构层,其中保护层的厚度不得低于30mm。
如果配电线路采取明敷方式布线,应该做到:配电线路必须穿过具备防火保护功能的金属管或具备防火保护功能的封闭式金属线槽。如果配线线路为具备高耐火性和阻燃性的电缆,其应该被敷设到电缆沟或电缆井内部,同时可不考虑防火保护措施。如果配线线路为矿物绝缘类不燃性电缆,其对敷设的方式和敷设的路线没有明确的界定。
火灾自动报警装置为目前专门用作火灾预报的设置,即对火灾初期和非火灾起进行预报,以规避或减少火灾所造成的损失。所以,火灾自动报警总线制系统具有回路干线线路长、穿越的防火分区可能不同、线路敷设以明敷为主等特征,如果系统的干线存在故障,其必然会置回路内全部监测点于监视失控状态。基于此,必须把耐火电缆敷设到耐火电费桥架之中,如铜皮防火电缆。
《民用建筑电气设计规范》特别强调了:“民用居住建筑消防用电设备的配电分支干线和分支线路皆不得跨越防火分区”。基于此,本文认为:配电系统分支干线尽量不要跨越防火分区;防火分区对消防用电设备配电干线没有明确的界定;配电系统分支线不得跨越防火分区。其中就跨越了防火分区的分支干线或主干线而言,必须把相应的保护开关安装到防火分区到配电箱的适当位置。
三、消防用电设备的保护与控制
就过载保护而言,《低压配电设计规范》认为:“如果电路突然断电所造成的损失超过了因过负载所造成的损失,其过负载保护理应作用到信号方面”;《民用建筑电气设计规范》认为:“短路保护电器应该与其低压侧的过负荷保护电器和控制电器相配合,其中地位较重要的电动机负荷应该采用2类配合方式。实践证实,规范针对过载保护所提出的措施能够确保消防设备供电的可靠性。
四、消防联动控制
消防联动控制通常有两种形式,即总线制和多线制,其中多线制要求信号线与电源驱动线分开,检测、电源、控制皆占用对应的导线;总线制要求以计算机技术的控制总线为理论基础,以计算机编程技术为控制与监测的手段。一般而言,总线制的布线较多线制少,而监测控制设备较多线制多,目前总线制已被广泛推向大中型项目建设方面。民用居住建筑消防联动控制具体设计通常要求由工程具体情况而定,其中重要消防设备应该同时选用总线制和多线制的消防联动控制,以此提高消防联动控制的可靠性。
结束语
综上所述,民用居住建筑电气防火设计通常应以国家有关规范(如《高层民用建筑设计防火规范》、《低压配电设计规范》、《民用建筑电气设计规范》等)为前提条件,同时坚持“安全可靠性、技术先进性、经济合理性”原则。研究证实,民用居住建筑电气防火设计应高综合考虑工程实际情况、工程施工要求、消防用电设备的供电系统设计和配电线路设计、消防联动控制等,以此控制我国民用居住建筑电气故障火灾的发生概率。
参考文献:
[1] 任长宁,谢炜.美国电气火灾防控经验之借鉴[J].消防科学与技术,2012,31(12):1345-1349.
[2] 傅晓杰.高层建筑中的电气防火设计分析[J].商品与质量·学术观察,2011,(7):227-228.
1 引言
当前,人们的物质文化生活水平不断提高,对电的需求量急剧增长,同时电气火灾的威胁也与日俱增。建筑装饰装修工程的设计和施工是一新兴专业,但随着经济的发展,室内装修工程也越来越多,其电气防火设计是装饰装修工程中的重要环节,其设计的好坏直接关系到工程的安全及防火的质量要求。
2 室内装修电气火灾的原因分析
在室内装修工程中,发生火灾的原因,主要是线路短路、用电超负荷、绝缘体破坏、接触电阻太大,这些都会造成线路与设备的过热,当其周围有可燃物时,就会引起火灾,造成事故。
2.1 所选导线的截面不当,由于电气设备的过多接入,容易导致线路过载
发生导线过载的原因一般有:一是大量用电设备被私自接入,用电量骤然变大;二是设计的原因,在当时设计时未考虑日后5~10年内的发展需要,导致后来导线截面不足,导线长期过载,绝缘体受热破损,容易诱发火灾。
2.2 进行电气线路的联结不当,接触电阻太大,留下火灾隐患
电气线路联结不当,使局部的接触电阻变大,这些连接点就会产生打电、冒火花的现象,为火灾埋下隐患。在室内装修中,导线与导线、导线与开关、线路的连接部位,是局部接触电阻过大的部位。
2.3 电气线路布线未满足规范
当在较恶劣的环境中布线但没有必要的防护措施,容易引发短路。短路时会在短路点或者线路联结处出现电火花与电弧,其温度高达3000℃,会引燃绝缘体及附近的可燃物,发生火灾
2.4 灯具的烘烤导致高温
现代装饰装修中常常采用各种装饰灯,如果布置不合理或安装粗糙,在亮丽之后会隐藏着更大火灾威胁。一般灯具在通风良好的环境中,其表面仍会产生高温,在设计不合理,安装粗糙的情况下,同时装修时采用了大量可燃物,由烘烤与电火花很易引燃可燃物,形成火灾。
3 室内装修电气设计时应注意的防火设计
3.1 选择导线
根据用户的用电量大小来进行导线的选择,必须满足供电的能力与质量要求,还需要满足防火的规范,所有用电设备最大的负荷电流不应超出导线的额定安全电流。
一般将用户的用电量按照4~10KW的水平进行设计,进户线优先选用横截面积10mm2的铜芯绝缘线,采用横截面积大于2.5 mm2的铜芯绝缘导线作为分支回路导线。对于特别用户应注意特别配线。采用横截面积大于2.5 mm2的铜芯绝缘线作为接地线,并引入每户住宅,以保证用户所有电器设备的可靠接地。进行房屋装修时,所有线路都应使用穿管暗设的方式。尤其要注意避免的是,很多用户在装修时将室内的导线等更换加大容量,但忽略了进户线的负荷能力。
3.2 室内布线
室内布线应保证安全可靠的输电能力,还必须整齐布置,合理安装,根据相关的技术要求进行。内线工程的开展前提是不影响建筑物的强度及其美观要求。 进行室内配线的技术要求有:①根据导线绝缘皮的颜色区分开火线、中性线及地线。②导线的额定电压须大于线路的工作电压,其绝缘要求应符合线路的安装方式与敷设的环境要求。③尽量减少导线的接头,以避免因工艺操作不良导致的发热过多引起事故。当必须设接头时,应务必接触良好,可采用焊接或压接的方式。④应尽量避免导线交叉时的碰线情况,可将每根导线套上绝缘管或塑料管。⑤当采用钢管穿线时,钢管应接地。同一根管中穿入几个回路的导线根数不能多于8根。导线的绝缘电压不能小于500V,总截面面积应小于管内净面积的40%。
3.3 灯具的设计与安装
灯具高度:室内的灯具悬挂应适中,过高不利于维修,且降低了照明,过低易产生眩光,对人的视力不利,还会与人碰撞。灯具高度的确定应注意:保证电气安全,利于维修,限制眩光,并与建筑尺寸协调配合。
布置灯具前,要对建筑室内的高度进行调查,以确定是否需做吊顶等,考虑到灯具的基本功能为提供照明,设计过程中应注意考虑到照明的效率及灯具材料的老化问题,做到绿色节能的要求。一般是荧光灯照度高于白炽灯,直接照明高于间接照明,吸顶安装高于嵌入安装。
灯具的安装,其高度不应高于2.4m,金属灯具要进行接地保护,开关置于门框里0.15~0.2m,灯头与易燃物的距离大于0.3m,必要的环境条件下还需使用防潮、防爆或防雨灯具和开关,为保证灯具的安全可靠,当其质量大于1kg时,应预埋吊钩或加设吊链,导线接头不能留在灯架与管内。
3.4 开关的设计安装
所选开关的额定电压与供电电压应相符,额定电流应大于灯具的额定电流;开关结构的选取,要适应所处的环境条件。开关的高度与开、闭方向应布置一致,且应与通往灯具的相线串联。
3.5 插座的设计
同样,插座应与用电设备的额定电压相符,且插座的额定电流应大于用电设备的,根据用电设备的防触电类别选用插座的型号;固定安装插座,严禁吊挂;插座接线时必须左中性线、右相线、上地线,与所有电器的三线插头相符。插座的布置在住宅设计中有着非常重要的作用,进行设计时不能只根据建筑专业的图纸进行插座的安排,应尽量多的布置一些插座,给用户带来更大的方便,可使用安全型的两孔三孔插座,必要时加上防潮盖。
3.6 防雷保护、接地设计
依据《民用建筑电气设计规范》要求,确定住宅的防雷类别,进而实施相应的防雷措施。在住宅易受雷击的部位设避雷并带做接闪器,防雷引下线取建筑柱内主筋,主筋直径小于12mm时,最少采用四根,直径大于16mm时,最少采用两根,并且所采用的钢筋应进行焊接以保证良好的导电性能,在地面上一段距离还应引出测试点以便于检测。
保护接地可与防雷接地共用基础的钢筋作为接地装置,其钢筋应连接成距地大于0.8m的闭合环。同时还需在防雷引下线所对应的室内,由被利用的钢筋上焊一条40*4mm的镀锌扁钢,其埋深1.0m左右,伸出外墙皮大于1m的距离,有时自然接地无法满足防雷接地电流要求时,需进行外接人工接地体的利用。
为了防止因接地故障而发生火灾,应在住宅楼进线处设漏电保护器,其漏电动作电流应小于500mA,并带延时的三相漏电保护,但还必须应与室内插座回路的漏电保护器相配合。
我国的高层建筑有七十多年的历史,现代化高层建筑的诞生却仅仅只有二十多年的历史,城市中任何建筑都是城市设计规划的一部分,但是,建筑设计存在着很多制约因素,致使今天的高层建筑设计仍处于不断探索但仍不成熟的阶段当中。高层建筑电气设计的主要目标是为了能够将建筑物内可能引发的风险隐患降低到最低点,最快、最及时的依靠建筑物内的固定防护设施消除隐患,以保证建筑结构具有较高的抗压能力和抗风险能力,同时也在可行的范围内提高建筑物的实际功能效益和经济效益。
一、高层建筑的电气设计的依据
高层建筑的电气设计与任何设计一样,都必须要有准确的参数依据和规范,来保证设计与预期目标保持在同一轨道上。
(一)参数依据:高层建筑的电力负荷计算,基本上采用的是负荷密度法与需求系数法。计算的准确度,设备选择的合理度以及运行的安全可靠性与经济性这些都将决定着电气设计的安全系数。
(二)规范依据:高层建筑电气设计时要严格按照相关的规范来设计,应严格按照高层民用建筑设计规范、自动预警系统设计规范和民用建筑设计规范等,控制风险形成和演化,下面给出了这三个规范建筑划分和控制系统形成的分析,如图示1。
图示1 三种规范对建筑划分和控制系统的形成
二、高层建筑的电气设计的电源选择
高层建筑电气设计中最首要解决的问题就是建筑物内的用电设备与电源问题,具体应包括合理规划变配电所的设置,合理进行线路的计算和设备的选择等,以最终保证供电的可靠性。现代高层建筑一般来说要具有至少两个以上的独立的电源(具体的数量要根据负荷的大小及当地电网条件来决定),这两个独立电源的运行方式其原则上是两路同时供电、护卫备用,另应装应急备用柴油发电机组,在断电时可在15min内恢复供电,保证事故发生时能够正常用电。
(一)设备选择:现代建筑要求电气设备要注意防火防爆防漏防污染节能及小型化的选择要素,设备的引进是一项技术性和政策性较强的工作。
1.对电气照明的设计不仅要与建筑装饰相符,同时还要充分考虑光源的选择、照度计算、灯具的造型和布置,眩光控制和调光控制等。
2.对插座的位置和数量要依据墙体的抗剪性,在设计中为用户考虑,在各个功能空间内合理的设置电源插座的数量及位置,尽量减少使用中的二次接线,还要充分考虑设备使用的便捷度。。
(二)主干线的选择:高层建筑的供电系统中,供电主干线起着至关重要的作用,这就好比如人体的大动脉,一旦出现故障将会造成严重的后果的产生,高层建筑中的用电负荷相对来说较大,干线相对较集中,而电缆作为供电主干线,它的局限性尤其突出。在高层建筑的电气设计前应当与建设单位进行充分的沟通,以避免事后设计的变更。预制分支电缆的技术从理论上解决了插接式密集母线的一系列问题,具有优良的供电可靠性和价格优势,在高层建筑供电主干线系统中被越来越迅速的推广和应用,是高层建筑电气主干线的设计首选。
三、高层建筑的电气设计的防雷和防火
高层建筑的电气常常引发一系列的安全隐患,其中最为明显的即防雷和防火设计:
(一)防雷设计:高层建筑与一般建筑设计中最大的一个设计区别即是对建筑物的防雷设计,避雷针和避雷带的做法,是目前较普遍的设计方法。高层建筑的防雷接地,电气设备的保护接地和工作接地这三者要相互协调的结合在一起,形成一个混合的接地系统,接地的电阻以最小的要求来定,通常在4Ω以下。众所皆知,雷电在放电过程中将会产生强电流,随着时间缩短,电流陡变值可大到几百千安,而它的热效应和电动力效应有着非常强大的破坏作用。在高层建筑的设计中,为了防止侧雷直击雷,在设计规范要求的高度内的建筑物要将外露的金属物与防雷装置连接。在防雷设计中要充分考虑包含空调的防雷问题。一般实际操作中,可在空调主机搁板上方合理的位置埋设IP登记较大密封性能较好的金属分线盒,盒内敷设已作为防腐处理的镀锌扁铁,还要做好金属盒的防雨防水措施,保证建筑物整体防雷系统与接地贯通。
(二)防火设计:高层建筑的电气防火设计一方面是被动防火意义上来增强电气安全,以避免因线路长期符合运行,绝缘老化严重而引起电气火灾的可能,还要研究地震等诱发的电气火灾等自燃因素引发的火灾的防范,另一方面是从主动防火意义上来保证消防电源及配电,保障火灾照明、疏散指示标志和火灾预险机制系统的启动。高层建筑,特别是12层以上建筑物的消防水泵和电梯等应双回路供电,使用自备发电机组和蓄电池作为消防备用电源。重视事故照明灯和疏散指示标志的设置。高层建筑的电气防火设计应当根据具体的设计对象来确定,清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体等多方面的因素,根据这些因素制定风险预险报警机制,确定火灾保险系统的形式,要尽量避免设计的繁杂和高投资成本,低可靠性等情况,应尽量在满足实际要求的前提下,提高系统设计的可靠程度和经济效益。
四、高层建筑的电气设计中的节能
日益增长的物质文化需要,使得物质和能源的消耗急剧增加,节能要求成了各行各业依循的一个原则。高层建筑耗能较高是一大元素,在电气设计中也尤其讲究节能原则。
(一)电气设计的节能要在满足建筑物的功能前提下进行,即要满足照明度、色温、显色指数,满足舒适空调的温度及新风量,满足全方位的运输通道能够畅通无阻,满足特殊的工艺要求。
(二)电气设计的节能要在充分考虑实际经济效益的,按照我国的实际国情进行深入分析,而不能因为节能而过高地消耗投资,增加运行费用,要以发展的眼光来看待设备设施运行需要消耗的投资和可能挽回的效应收入等。
(三)电气设计中要尽量节省无谓的的消耗,对那些与建筑物功能无关的能量消耗应当采取确实有效的措施,降低变压器的功能损耗,降低量大面广的照明。
一、超高层建筑定义、建筑材料及结构体系
建筑高度超过100米的高层建筑通常称为超高层建筑。目前超高层建筑用于承受荷载的建筑材料主要有三种,分别为:钢结构、钢筋混凝土结构、钢混凝土组合结构。
二、超高层建筑在防火设计上的特殊要求
在我国《高层建筑防火设计规范》有关内容中规定超高层建筑除执行高层建筑防火设计的有关规定外,对超高层建筑提出了特殊的防火设计要求,如:
(一)建筑高度超过100m的高层建筑,其应在电缆井、管道井每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔;
(二)建筑高度超过100m的公共建筑,应设置避难层(间),并应符合有关规定;
(三)建筑高度超过100m,且标准层建筑面积超过1000m2的公共建筑,宜设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助的设施,并应符合有关规定;
(四)当建筑高度超过100m时,高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时,应设增压设施;
(五)建筑高度超过100m的高层建筑及其裙房,除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外,均应设自动喷水灭火系统。
通过对规范的研究,可以了解到超高层建筑从内部人员的逃生疏散、火灾范围的控制、排烟、供水、固定灭火设施上均提出了具体和更为严格的要求。
北京、上海等地相继发生高层建筑外墙火灾后,国家对高层建筑外墙保温材料的防火等级也提出了更高要求。
三、超高层建筑消防安全问题
超高层建筑在竖向的空间布置上得到了有效的延伸,从而使建筑业主对于建筑的内部空间进行合理的区域划分与功能的布置。正是超高层建筑的功能分区较为复杂,因此,消防监审部门不能够完全根据常规建筑的防火规范进行统一设计,需要针对不同功能分区采取必要的性能化设计。
四、超高层建筑火灾发生危险性
第一,可燃物较多,因此发生的火灾的负荷较大。超高层建筑的内部装修使用的材料主要是大量的可燃物,并且还敷设了很多的电缆电线。如果发生火灾,可燃物会产生毒害气体与大量的浓烟,并且沿着建筑的电梯井与垃圾井等竖向的.
第二,用电量大结构功能复杂。超高层建筑用途很多,其使用功能也相对复杂,提供办公、娱乐、餐饮、会议、商务、购物等功能为一体。并且,根据功能的需要,都会配置大量用电设备,因此其导致火灾发生的可能性因素很大。
第三,设备的日常维护和管理落实不到位,存在安全隐患。在超高层建筑的产权较为复杂、人员的流动性较大、使用功能复杂等。因此超高层建筑的消防设施长时间的使用后耗损程度较大,有些建筑内部甚至没有设计自动化的消防设施。
五. 超高层建筑消防设计
5.1消防设计的难点和目标
超高层建筑的高度一般超过100米,属于综合高层建筑,因此,消防设计难点主要体现在以下方面:
①消防扑救现场与扑救面难以确定。
②大型的地下停车库的疏散通道和疏散口与锅炉房的确定,以及柴油发电机房的位置。
③标准层的平面上的大空间的消防疏散设计。
④设计建筑避难层。
超高层建筑消防设计中,需要坚持:预防为主,防消结合“消防原则,并且完善超高层建筑消防自救能力,通过安全可靠消防防火措施,使建筑消防功能满足实用、安全、经济、技术先进要求。
5.2超高层建筑消防设计
①确定扑救现场与扑救面。根据超高层建筑的地理位置与周边环境,设计出合理的地形改造,最大限度的满足超高层建筑和城市道路之间的关系,从而实现项目建设合理性、经济型与可执行性。
②设计避难层。避难层提供给人员避难的安全场所,因此消防设计较为严格。根据《高规》:建筑高度如果超过了100米,其应该设置避难层。设置避难层,从超高层建筑的第一层到第一个避难层或者是在两个避难层间,但是不超过15层。其原因是火灾发生阶段聚集在建筑15层的避难人员是不允许经过楼梯进行疏散的,可以借助于室外登高云梯实现人员的疏散。所以,超高层建筑设计避难层,首先要考虑的是人员的安全疏散时间的控制,并且使室外消防登高车有效的施救高度,特别是第一个避难层需要充分的考虑消防装备水平,在设置消防登高车最大限度的伸展高度范围内。如果避难层每平米可以容纳5个人,并且适当的设计空余空间,因此好需要设计机械防排烟系统。
③标准层的平面空间上的消防疏散设计。根据超高层建筑的使用功能,进行规范设计,包括疏散宽度、疏散楼梯等。例如:如果属于综合办公区域,根据其使用功能,其内部的餐饮功能的消防难点是在第五层,如果按照消防疏散人员208个计算,疏散宽度应该设计为2.08米。如果会议层的消防难点是在第十一层,其疏散人员按照220计算,其疏散的宽度应该设计为2.2米。如果办公功能的消防难点层是标准层,面积按照929平方米计算,疏散人员按照156计算,其疏散宽度需要设计为1.56米。并且在疏散楼梯的设计上一般要求至少两部,每层都需要满足消防疏散要求。
④借用大型的停车库疏散口、锅炉房和柴油发电机房的位置的确定。如果超高层建筑的用地面积受到外界因素的限制,需要在一定面积内设计停车库,需要采用的是普通停车库和机械停车库相结合的设计方法。大型停车库的车辆出入口由于条件限制不能设计三个时,根据高度差关系,需要在建筑负2层或者是负3层分别设计通往到响铃的地下停车库的车行通道,并且借助于相邻的地下停车可地面出入口,从而实现了车库对外的出入口数量要求。但是,为了避免对主体超高层建筑的影响,需要在其周围场地设计景观造型和地面楼梯等外部造型。
结束语:
超高层建筑消防设计不但涉及以上几点,还包括建筑装饰材料的设计等。超高层建筑的设计基点都应该遵循我国的设计规范,根据超高层建筑特点,立足于防火自救,并且主动性的预防火灾发生,在装饰与保温材料上避免使用可燃性的建筑材料,严格把关施工。提高人民消防安全责任意识入手,保障人民群众的生命与财产安全。
参考文献: