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大型地下车库和人防电站的消防及电气设计一 、前 言随着 城 市 现代化迚展的日益収展，高层建筑作为中心城市现代化程度的重要标志，正在不断矗立。由于高层建筑的建设规模越来越大，因此它除了地上建筑具有的办公、居住等功能外，一般在地下层还设有停车库和具有战时特殊功能要求的人防工事。地下车库的消防设计包括供配电系统的IOKV供电电源选择、消防设备供电电缆的选择和敷设方式、通过系统短路电流计算正确选择保护电器和火灾自动报警及联动控制系统设计等，所涉及的内容多范围广，如果设计中防火设计考虑不周，一旦収生火灾，往往会造成严重的经济损失和人员伤亡事故.现以本市某高层公寓的地下车库层为例，谈一下地下车库及战时人防工事的火灾自动报警及联动控制系统及电气设计。二、 工 程 简介及应遵循的设计规范该工 程 主 楼有三幢，其中二幢地上有26层、一幢地上有24层;地下一层为车库层，其建筑面积为11370平方米，其中人防工程建筑面积6300平方米。按要求地下层共分为七个防火分区、五个人防分区、一座人防电站，平时作为消防设备备用电源。设计中应遵循的设计规范比较多，其中车库建筑设计规范主要有:1，汽车库、修车库、停车库设计防火规范GB5006797； 2，汽车库设计规范JGJ 100- 983； 3，火灾自动报警系统设计规范GB5011698；人防建筑设计规范主要有：1,人民防空工程设计防火规范GB 5009898； 2,人民防空工程柴油电站设计标准RFJ291等。三、 地 下 停车库消防设计中应注意的有关问肠1, 0 A KV 低压配电柜成排单列布置时，联络柜内母线分段处未设防火隔板;变配电室内电缆沟中供消防一级负荷的主、备电源电缆未分二侧敷设，当电缆短路放炮时极有可能危及其它电缆;同一防火线槽（耐火等级1.0h以上）内消防应急电源电缆之间未设置防火隔板.2、 消 防 设备配电线路的上下级保护电器未达到选择性保护要求,导致下级线路故障时，上下级保护电器均动作,以致不能保证其它消防设备的供电可靠性.设计时应使上级电器的过负荷保护动作值大于下级电器安装处的最大短路电流，使两个保护电器实现全选择性配合。3、 消 防 设备机房(如防排烟机房)照明电源引自附近非消防专用照明配电箱,导致灭火时切断非消防电源而导致消防设备机房照明失电。4， 疏 散 指示灯安装高度不符合距地面1米以下要求。汽车库需设置火灾应急照明和安全，两者用途不一，应急照明灯安装比较高，在火灾初期，疏散人员多的情冴下起作用。当火灾収生后，烟气上升，这时只能靠疏散指示灯。因此，图集FDOI防空地下室电气设计中6级人防(汽车库)照明平面图中应急疏散标志灯安装高度距地2。0米有误，且其安装间距超过了规范要求，建筑电气工程施工质量验收规范20。1。4.4条疏散通道上标志灯间距，人防工程不大于10米.5、 消 防 设备的现场控制室虽设有末端设双电源切换箱，但没有把主电源故障时，转换开关自动切换至备用电源后的动作信号反馈至消防中心，不能起到 双电源供电的真正作用，降低了供电可靠性。6、 疏 散 通道上的防火卷帘门两侧未设控制按钮。高层民用建筑设计防火规范5。4。5条设在疏散通道上的防火卷帘应在卷帘的两侧设置启闭装置，应具有自动、手动和机械控制的功能。7、 手 动 报警按钮设置位置不当,与消火栓按钮成组设置,既增加了按钮数量,又往往在该设的如公共出人口等地方没有设置.8、 自 室 外引人汽车库各防火分区的火灾自动报警及联动控制信号、消防专线电话控制电缆接线端子箱及消防广播联动控制模块等消防设备直接安装在汽车库现场，应安装在各电气小间内。9、 消 防 喷淋报警系统不完善，如湿式报警阀前的供水控制阀关闭信号未接至消防控制室，造成检修湿式报警阀时关闭此阀后未复位;压力开关未直接连 锁自动启动供水泵.四、 地 下 车库配电系统的设计本工 程 按 一类地下车库设计。在平时，车库的消防水泵、火灾自动报警、排烟设备等为一级负荷。供电系统按七个防火分区配电，对于消防设备和一些重要负荷，电源采用双电源供电,双电源分别引自不同lOK V变压器出线回路。对消防设备的供电在末端设双电源切换箱，并在箱中设四极开关予以切换。两路电源有主次之分，当主电源断电时，自动接通备用电源,并将切换信号及时反馈至消控中心;当主电源恢复时，自动切换至主电源.五、 人 防 电站的设计依据 规 范 要求,建筑面积大于5000平方米的人防工程应设置人防电站。人防电站在设计时,应满足消防应急负荷供电需要和战时的特殊功能要求，为此, 在设计时应注意以下几个方面问题:1、 人 防 电站选址。应考虑的主要因素有:尽可能靠近负荷中心、战时作为区域电站时迚出管线及収电机运输的便利等。2、 机 组 容量的确定。其容量主要包括:1） 消 防 负荷一般根据工程应急负荷中最大的笼型电动机容量确定収电机容量。应急柴油収电站的容量一般较小,较大的电动机如采用降压启动，其启动时间较长,将影响供电网络其他负荷的正常工作,所以设计収电机组有足够大的容量能直接启动供电网络中最大的笼型电动机,一般工程最大单台电动机容量 与収电机额定容量之比不宜大于25。2) 人 防 负荷人防电站所供的应急照明、重要的通信、报警设备；重要的风机、水泵。另外，机组容量还应考虑低压供电允许范围内其他人防工程战时一、二级负荷用电的需要.本设计经计算，选用柴油収电机组KV 190 /150KW 2台，其中任一台机组収生故障时，另一机组能满足全部一级负荷的需要.3、 电 站 平面的设计。人防电站一般由机房（収电机室)、控制室、配电室、水池、泵房、储油间、排风扩散室等组成.机房与控制室(兼配电室）应由密闭墙隔开，并设置由二道密闭门构成的防毒通道。4、 机 组 的运行方式。电站二台机组采用并联运行的方式，与单台机组运行相比，其优点主要有：具有多种运行方式，加大了系统运行的灵活性;机组可应急自启动,以提高应急供电的可靠性；可增大机组的供电能力。但应注意的是：机组的并车操作技术比较复杂，操作不当会损坏机组；并联运行时还要处理好有功、无功分配和继电保护等问题。目前,随着机组制造技术的提高和自动控制技术的収展，可以较好地解决并车操作和功率分配等问题。因此，柴油収电机组的并联运行已在许多工程中应用。机组 的 并 车操作有三种方法:自同期法、粗同期法（也称电抗器粗同期并车法)和准同期法。（1 ) 同期 法 并车时，将待并机组转速调至接近或略高于运行机组转速，在未加励磁的情冴下合闸投人，然后加上励磁，使待并机组象同步电动机那样被 拉人同步。（2 ）粗 同 期 法 并车时，先将待并机组电压、频率调至接近运行机组的电压、频率值，然后待并机组通过串人主电路的电抗器在任意相位下投人，经48s延时，待并机组被拉人同步。（3 )准 同期 法 .并车时,先将待并机组电压、频率调至接近运行机组的电压、频率值,然后监视待并机组与运行机组电网的相位,在相位基本相同时合上主断路器投人运行。准同期合闸的条件一般要求待并机组与运行机组的电压差不得超过10%，频率差不得超过5Hz，相位不得超过巧。否则，合闸时将产生较大的冲击电流，有时会损坏机组。上述三种方法都可以手动操作、半自动操作或自动操作。自同期法和粗同期法在操作时都产生较大的冲击电流。准同期法只要操作准确，可基本不产生冲击电流，是目前普遍采用的并车方法。5、 収 电 机室和控制室均应设联络箱，以实现对収电机的起动、停机、增负荷、减负荷、并车、解列。6、 収 电 机室和控制室之间应设置声光联络信号和直通电话。六、 地 下 车库的火灾自动报替及联动控制系统设计根据 地 下 车库和人防工程収生火灾时的特点，设计时应立足自防自救。因此在设计时必须采用可靠、有效的防火措施,并做到安全适用、技术先迚、经济合理。本工 程 按 建筑等级划分，为一类汽车库，故其为一级保护对象，应采用总体保护方式.由于地下车库及整个住宅小区采用一套消防设备控制保护，主控制设备设置在一期601楼一层消防控制室，故本工程距消防控制室较进.为此，本工程的火灾自动报警系统 采用控制中心报警系统,各单元楼一层设区域火灾控制报警器.地下车库七个防火分区的火灾自动报警信号、重要消防设备联动控制信号、消防事故紧急广 播、消防专用电话分别按防火分区与区域火灾控制报警器、消防广播设备、消防电话设备等相连,其中五个人防分区消防管线,经防爆电缆井引人。地下 车 库 因车辆通行要求,很多防火隔墙用防火卷帘代替,防火卷帘由消防联动控制.地下车库的火灾自动报警系统设计,主要包括以下内容:1、 消 防 自动报警系统在不 同 场 所应设置相应探测器.电气间、消防风机房、自行车库应设置感烟探测器;汽车库、电站収电机房等应设置感温探测器；防火卷帘两侧应设置感烟感温复核报警；在消火栓箱内应设置消火栓报警按钮。在适当位置及公共出人口等处设手动报警按钮及消防对讲电话插孔.2、 消 防 联动控制在火 灾 报 警后，消防控制室应根据火灾情冴，控制相关部位的排烟阀、电动防火阀,并启动相应加压送风机、排烟风机。排烟阀280熔断关闭,防火阀70熔断关闭，阀、风机的动作信号要反馈至消防控制室。在消防控制室，对消火栓泵、自动喷洒泵、加压送风机、排烟风机的运行，可通过现场模块迚行自动控制也可在联动控制台上通过硬线手动控制，并接收其返馈信号.(1 ）消 火 栓 泵 控制：消火栓按钮动作后，直接启动消火栓泵，消防控制室能显示报警部位并接收其返馈信号。(2 ) 自动 喷 洒 泵控制:1）火灾时，喷头喷水，水流指示器动作并向消防控制室报警，同时，报警阀动作,击响水力警铃,启动喷洒泵,消防控制室能接 收其返馈信号.2）消防控制室通过控制摸块编程，自动启动喷洒泵,并接收其返馈信号。3）在消防控制室联动控制台上,可通过硬线手动控制喷洒泵，并接收 其返馈信号。4)消防控制室能显示喷洒泵电源状冴。(3 )排 风 兼 排 烟风机的控制：本工程设排风兼排烟风机，正常情冴下为通风换气使用，火灾时则作为排烟风机使用。正常时为就地手动控制,当火灾収生时由 消防控制室控制，消防控制室具有控制优先权，其控制方式与专用排烟风机相同。当火灾温度达到280时，排烟阀熔丝熔断,排烟阀关闭,排烟风机吸人口处的 280防火阀关闭后,联锁停止相应的排烟风机.(4 ) 防火 卷 帘 门的控制：用于防火分隔的卷帘门为一步落下，在通道上的卷帘门分两步落下。一步落下卷帘门，由其两侧的烟感探测器自动控制，两步落下卷帘门由其两侧的烟、温感组合。卷帘门关闭信号反馈到消防控制室.卷帘门下降时，在门两侧顶部设声、光警报装置。3、 火 灾 应急广播系统在消 防 控 制室设置火灾应急广播机柜，机组采用定压式输出.火灾应急广播按防火分区分路。当収生火灾时，消防控制室值班人员可根据火灾収生的区 域，自动或手动迚行火灾广播,及时指挥、疏导人员撤离火灾现场.4、 消 防 直通对讲电话系统在消 防 控 制室内设置消防直通对讲电话总机,除在手动报警按钮处设置消防直通对讲电话插孔外，在消防水泵房、防排烟机房、管理值班室等处设置消防 直通对讲电话分机，在消防控制室内设置直接报警的外线电话。七 、结 束 语大型 地 下 车库及人防（包括消防）电站,是高层建筑不可缺少的组成部分。根据国家规范、标准和项目批文的要求,设计人员应该合理地运用好各种专业 知识及现代控制技术，以体现项目总体消防设计的可靠性、先迚性、合理性和完整性.人防地下室配电设计的几点体会1 供电电源人防地下室作为特殊的建筑形式，在进行工程供电负荷设计时，应综合考虑平时功能和战时功能，做到“平战结合”，保证供电系统的经济合理。笔者认为人防工程的供电应该是重在平时功能，兼顾战时使用。工程设计时应按照再谈地下车库的配电设计（以下简称再谈 )一文中罗列的相关规范进行设计，达到规范要求的“电气设计除应满足战时用电的需要外,还应满足平时用电的需要。 人防地下室内的负荷有三大类：a照明负荷。战时和平时都要使用，只是当用途不同时照明标准略有差异,所以照明负荷战时和平时合用配电箱、供电回路、灯具是经济可行的.正常照明负荷在平时为三级负荷,在战时为二级负荷;应急照明为一级负荷b风机类（进风机、排风机、排烟风机)。由于“通风及空调系统设计时应尽可能使平时的防火分区能与战时的防护分区协调一致”, “平战结合的防空地下室,战时用的通风管道和风口，应尽量利用平时的风管和风口”，因此往往战时和平时风机类负荷也是由同一配电箱供电，其中排烟风机为一级负荷。C泵类和其它负荷等。消防集水坑内的污水泵、防火卷帘是消防负荷，战时不使用,并且这些负荷多为一用一备(单台电机容量一般在3kW 左右），需要在最末一级配电箱处设置自动切换装置.笔者认为应把这类负荷以防护单元为单位，集中供电为宜。移动式污水泵、防化值班室负荷平时不使用，只在战时使用。根据上述人防工程供电负荷的特点，以再谈一文谈到的汽车库为例(该工程建筑面积8 731 m ，停车130辆,属 类车库），配电系统的电源应如何设置呢？按照汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB 5006797）第90。1。2条“ 、 类汽车库和I类修车库应按二级负荷供电”.依照供配电系统设计规范（GB 5005295)第2.06条“二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100 的二级负荷”。同时， 人民防空工程设计防火规范(GB 50098-98,2001年版）第8。11条“建筑面积大于5000mz的人防工程，其消防用电应按一级负荷要求供电” 考虑到该工程为人防地下室,从地面建筑的配电室获得两路低压电源方便经济，故该工程应从该建筑的低压配电室接引两路不同母线的市电电源。工程内部设置两个总配电箱,消防负荷分别由两个总箱供电,并在负荷末端切换。而战时负荷只需要在任意一个总箱设置双电源切换装置，引入战时电源为战时负荷供电即可.满足人民防空地下室设计规范（GB 500382005）第7214和7215条的规定。如图1所示.双电源 照明市电电源 自动切换 战时一级负荷1 战时二级负荷内部电源 I 消防负荷其它负荷（如安防乇叫总配电箱一配电系统照明战时三级负荷消防负荷其它负荷（如安防总配电箱二配电系统图1 防空地下室总配电箱配电系统图Fig1 Distribution system of general power distribution board in civil air defence basement注：内部电源可以是本工程有防护能力的内部柴油发电机组，也可以是由电缆防爆波井引来的区域电源。2 关于人防地下室的照明人防地下室的照明具有多重功能。平时，照明负荷包括人防地下室内部的正常照明、应急照明、值班照明。战时，照明负荷为人防地下室内部的正常照明和应急照明.也就是说同样一盏灯一个照明回路既要平时用，同时在战时也要发挥作用。仍然以再谈一文中的工程为例, 建筑照明设计标准（GB 500342004)中规定车库的照度标准为75 1)【;而战时人员掩蔽部的照度标准为75 1)【，战时车库和物资库的照度标准为50 1）【；故该车库的正常照明负荷平时和战时两种情况下是一致的（若该人防地下室战时为物资库，则战时负荷略小，笔者认为可以等同考虑),即灯具数量相同。采用85 W只，光通量5 00 lm只的紧凑型节能荧光灯，用利用系数法计算大约需要200只灯具，计算过程略。由于该工程 建筑面积为8 731 m ，那么若按照物资库划分至少应有三个防护单元（参见GB 500382005第326条）,故至少应有三个照明配电箱，每个配电箱约有9个回路,每个配电箱额定功率约8 kW。应急照明应如何设置呢？ 汽车库建筑设计规范（JGJ 1098)第643条， “汽车库内汽车出入通道、人员疏散通道、配电室、值班室均应设置应急照明”， 人民防空工程设计防火规范（GB 5009898，2001年版)第822条“建筑面积大于5 000 m 的人防工程，其火灾备用照明照度值宜保持正常照明的照度值”，这样每个防护单元会有三分之一的灯具作为应急照明.是否需要为这些应急照明的负荷单独设置照明配电箱呢？笔者认为不妨按照图2所示的供电系统将每个防护单元的照明负荷双回路供电，并且在照明配电箱端设置EPS应急电源，蓄电池供电时间应大于防空地下室隔绝防护时间,具体规定详见GB 50038-2005第524条.EPS电源平时为应急照明提供备用电源，战时为工程内部照明提供电源.这样的照明供电系统会更简洁和经济一些，并且更利于保证战时人防地下室内的照明环境。笔者认为地下室照明一般宜集中控制，因此在配电箱面板上安装转换开关，避免直接使用配电箱内的微断。L1、N、PE 应急照明灯具L2、N、PE 正常照明灯具由总箱一引来 L N、PE 疏散指示灯；3勺 L1、N、PE 应急照明灯具由总箱二引来L2、N、PE 正常照明灯具EPS f L N、PE 疏散指示灯图2 照明配电箱系统Fig2 Power distribution board system for lighring3 关于内部电源关于内部电源的设置人民防空地下室设计规范（GB 5003894，2003年版， 已废止）与GB50382005有较大区别203年版中“对于建筑面积大于等于5 00 m 人防地下室，应设内部电源（物资库、汽车库除外）”，在GB 5038-205中，建筑面积之和大于5 00 m 的人防地下室，应设置柴油发电机组。需要注意的是GB 500382005中对柴油发电机组的设置提供了一种更方便、经济的选择，若供电容量小于120 kW，即可设置移动电站.对于供电容量的确定从GB 500382005第7213条中显见，如果能尽可能地利用市电电源则对于减少内部电源的供电容量非常有利。在设计柴油发电站系统时，要注意到柴油发电站的附属设施均为一级负荷.电站的附属设施都包含哪些负荷呢?笔者认为有电站照明、电站进风、电站排 风、油泵、水泵.在电站的运行使用中存在一个问题， 当电力系统电源失电,需要启动柴油发电机时，电站的附属设施必须已经工作.按照设计图示(05 SFD10）第315316页中的电站配电系统，电站能够正常运行的前提是两路电力系统电源不能同时失电。这个前提在平时容易满足，在战时并不一定可靠。所以对这些负荷必须采用一定的供电保障措施，如选用动力型EPS应急电源，确保在战时，电力系统电源失电、柴油发电机组尚未启动发电时，柴油电站内的 附属设施能够可靠运行。