大型地下車庫和人防電站的消防及電氣設計一、前言隨著城市現代化進展的日益發展，高層建筑作為中心城市現代化程度的重要標志，正在不斷矗立。由于高層建筑的建設規模越來越大，因此它除了地上建筑具有的辦公、居住等功能外，一般在地下層還設有停車庫和具有戰時特殊功能要求的人防工事。地下車庫的消防設計包括供配電系統的IOKV供電電源選擇、消防設備供電電纜的選擇和敷設方式、通過系統短路電流計算正確選擇保護電器和火災自動報警及聯動控制系統設計等，所涉及的內容多范圍廣，如果設計中防火設計考慮不周，一旦發生火災，往往會造成嚴重的經濟損失和人員傷亡事故。現以本市某高層公寓的地下車庫層為例，談一下地下車庫及戰時人防工事的火災自動報警及聯動控制系統及電氣設計。二、工程簡介及應遵循的設計規范該工程主樓有三幢，其中二幢地上有26層、一幢地上有24層;地下一層為車庫層，其建筑面積為11370平方米，其中人防工程建筑面積6300平方米。按要求地下層共分為七個防火分區、五個人防分區、一座人防電站，平時作為消防設備備用電源。設計中應遵循的設計規范比較多，其中車庫建筑設計規范主要有:1,《汽車庫、修車庫、停車庫設計防火規范》GB50067-97;2,《汽車庫設計規范》JGJ100- 983;3,《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98;人防建筑設計規范主要有:1,《人民防空工程設計防火規范》GB50098-98;2,《人民防空工程柴油電站設計標準》RFJ2-91等。三、地下停車庫消防設計中應注意的有關問腸 1,0AKV低壓配電柜成排單列布置時，聯絡柜內母線分段處未設防火隔板;變配電室內電纜溝中供消防一級負荷的主、備電源電纜未分二側敷設，當電纜短路放炮時極有可能危及其它電纜;同一防火線h以上)內消防應急電源電纜之間未設置防火隔板。 2、消防設備配電線路的上下級保護電器未達到選擇性保護要求，導致下級線路故障時，上下級保護電器均動作，以致不能保證其它消防設備的供電可靠性。設計時應使上級電器的過負荷保護動作值大于下級電器安裝處的短路電流，使兩個保護電器實現全選擇性配合。 3、消防設備機房(如防排煙機房)照明電源引自附近非消防專用照明配電箱，導致滅火時切斷非消防電源而導致消防設備機房照明失電。 4,疏散指示燈安裝高度不符合距地面1米以下要求。汽車庫需設置火災應急照明和安全，兩者用途不一，應急照明燈安裝比較高，在火災初期，疏散人員多的情況下起作用。當火災發生后，煙氣上升，這時只能靠疏散指示燈。因此，圖集FDOI《防空地下室電氣設計》中6級人防(汽車庫)照明平面圖中應急疏散標志燈安裝高度距地2.0米有誤，且其安裝間距超過了規范要求，《建筑電氣工程施工質量驗收規范》20.1.4.4條疏散通道上標志燈間距，人防工程不大于10米。 5、消防設備的現場控制室雖設有末端設雙電源切換箱，但沒有把主電源故障時，轉換開關自動切換至備用電源后的動作信號反饋至消防中心，不能起到雙電源供電的真正作用，降低了供電可靠性。 6、疏散通道上的防火卷簾門兩側未設控制按鈕。《高層民用建筑設計防火規范》5.4.5條設在疏散通道上的防火卷簾應在卷簾的兩側設置啟閉裝置，應具有自動、防火橋架手動和機械控制的功能。 7、手動報警按鈕設置位置不當，與消火栓按鈕成組設置，既增加了按鈕數量，又往往在該設的如公共出人口等地方沒有設置。 8、自室外引人汽車庫各防火分區的火災自動報警及聯動控制信號、消防專線電話控制電纜接線端子箱及消防廣播聯動控制模塊等消防設備直接安裝在汽車庫現場，應安裝在各電氣小間內。 9、消防噴淋報警系統不完善，如濕式報警閥前的供水控制閥關閉信號未接至消防控制室，造成檢修濕式報警閥時關閉此閥后未復位;壓力開關未直接連鎖自動啟動供水泵。四、地下車庫配電系統的設計本工程按一類地下車庫設計。在平時，車庫的消防水泵、火災自動報警、排煙設備等為一級負荷。供電系統按七個防火分區配電，對于消防設備和一些重要負荷，電源采用雙電源供電，雙電源分別引自不同lOKV變壓器出線回路。對消防設備的供電在末端設雙電源切換箱，并在箱中設四極開關予以切換。兩路電源有主次之分，當主電源斷電時，自動接通備用電源，并將切換信號及時反饋至消控中心;當主電源恢復時，自動切換至主電源。五、人防電站的設計依據規范要求，建筑面積大于5000平方米的人防工程應設置人防電站。人防電站在設計時，應滿足消防應急負荷供電需要和戰時的特殊功能要求，為此，在設計時應注意以下幾個方面問題: 1、人防電站選址。應考慮的主要因素有:盡可能靠近負荷中心、戰時作為區域電站時進出管線及發電機運輸的便利等。 2、機組容量的確定。其容量主要包括: 1)消防負荷一般根據工程應急負荷中的籠型電動機容量確定發電機容量。應急柴油發電站的容量一般較小，較大的電動機如采用降壓啟動，其啟動時間較長，將影響供電網絡其他負荷的正常工作，所以設計發電機組有足夠大的容量能直接啟動供電網絡中的籠型電動機，一般工程單臺電動機容量與發電機額定容量之比不宜大于25%. 2)人防負荷人防電站所供的應急照明、重要的通信、報警設備;重要的風機、水泵。另外，機組容量還應考慮低壓供電允許范圍內其他人防工程戰時一、二級負荷用電的需要。本設計經計算，選用柴油發電機組KV190/150KW2臺，其中任一臺機組發生故障時，另一機組能滿足全部一級負荷的需要。 3、電站平面的設計。人防電站一般由機房(發電機室)、控制室、配電室、水池、泵房、儲油間、排風擴散室等組成。機房與控制室(兼配電室)應由密閉墻隔開，并設置由二道密閉門構成的防毒通道。 4、機組的運行方式。電站二臺機組采用并聯運行的方式，與單臺機組運行相比，其優點主要有:具有多種運行方式，加大了系統運行的靈活性;機組可應急自啟動，以提高應急供電的可靠性;可增大機組的供電能力。但應注意的是:機組的并車操作技術比較復雜，操作不當會損壞機組;并聯運行時還要處理好有功、無功分配和繼電保護等問題。目前，隨著機組制造技術的提高和自動控制技術的發展，可以較好地解決并車操作和功率分配等問題。因此，柴油發電機組的并聯運行已在許多工程中應用。機組的并車操作有三種方法:自同期法、粗同期法(也稱電抗器粗同期并車法)和準同期法。 (1)同期法并車時，將待并機組轉速調至接近或略高于運行機組轉速，在未加勵磁的情況下合閘投人，然后加上勵磁，使待并機組象同步電動機那樣被拉人同步。 (2)粗同期法并車時，先將待并機組電壓、頻率調至接近運行機組的電壓、頻率值，然后待并機組通過串人主電路的電抗器在任意相位下投人，經 4-8s延時，待并機組被拉人同步。 (3)準同期法。并車時，先將待并機組電壓、頻率調至接近運行機組的電壓、頻率值，然后監視待并機組與運行機組電網的相位，在相位基本相同時合上主斷路器投人運行。準同期合閘的條件一般要求待并機組與運行機組的電壓差不得超過10%，頻率差不得超過5Hz，相位不得超過巧.否則，合閘時將產生較大的沖擊電流，有時會損壞機組。上述三種方法都可以手動操作、半自動操作或自動操作。自同期法和粗同期法在操作時都產生較大的沖擊電流。準同期法只要操作準確，可基本不產生沖擊電流，是目前普遍采用的并車方法。 5、發電機室和控制室均應設聯絡箱，以實現對發電機的起動、停機、增負荷、減負荷、并車、解列。 6、發電機室和控制室之間應設置聲光聯絡信號和直通電話。六、地下車庫的火災自動報替及聯動控制系統設計根據地下車庫和人防工程發生火災時的特點，設計時應立足自防自救。因此在設計時必須采用可靠、有效的防火措施，并做到安全適用、技術先進、經濟合理。本工程按建筑等級劃分，為一類汽車庫，故其為一級保護對象，應采用總體保護方式。由于地下車庫及整個住宅小區采用一套消防設備控制保護，主控制設備設置在一期601#樓一層消防控制室，故本工程距消防控制室較遠。為此，本工程的火災自動報警系統采用控制中心報警系統，各單元樓一層設區域火災控制報警器。地下車庫七個防火分區的火災自動報警信號、重要消防設備聯動控制信號、消防事故緊急廣播、消防專用電話分別按防火分區與區域火災控制報警器、消防廣播設備、消防電話設備等相連，其中五個人防分區消防管線，經防爆電纜井引人。地下車庫因車輛通行要求，很多防火隔墻用防火卷簾代替，防火卷簾由消防聯動控制。地下車庫的火災自動報警系統設計，主要包括以下內容: 1、消防自動報警系統在不同場所應設置相應探測器。電氣間、消防風機房、自行車庫應設置感煙探測器;汽車庫、電站發電機房等應設置感溫探測器;防火卷簾兩側應設置感煙感溫復核報警;在消火栓箱內應設置消火栓報警按鈕。在適當位置及公共出人口等處設手動報警按鈕及消防對講電線、消防聯動控制在火災報警后，消防控制室應根據火災情況，控制相關部位的排煙閥、電動防火閥，并啟動相應加壓送風機、排煙風機。排煙閥280℃熔斷關閉，防火閥70℃熔斷關閉，閥、風機的動作信號要反饋至消防控制室。在消防控制室，對消火栓泵、自動噴灑泵、加壓送風機、排煙風機的運行，可通過現場模塊進行自動控制也可在聯動控制臺上通過硬線手動控制，并接收其返饋信號。 (1)消火栓泵控制:消火栓按鈕動作后，直接啟動消火栓泵，消防控制室能顯示報警部位并接收其返饋信號。 (2)自動噴灑泵控制:1)火災時，噴頭噴水，水流指示器動作并向消防控制室報警，同時，報警閥動作，擊響水力警鈴，啟動噴灑泵，消防控制室能接收其返饋信號。2)消防控制室通過控制摸塊編程，自動啟動噴灑泵，并接收其返饋信號。3)在消防控制室聯動控制臺上，可通過硬線手動控制噴灑泵，并接收其返饋信號。4)消防控制室能顯示噴灑泵電源狀況。 (3)排風兼排煙風機的控制:本工程設排風兼排煙風機，正常情況下為通風換氣使用，火災時則作為排煙風機使用。正常時為就地手動控制，當火災發生時由消防控制室控制，消防控制室具有控制優先權，其控制方式與專用排煙風機相同。當火災溫度達到280℃時，排煙閥熔絲熔斷，排煙閥關閉，排煙風機吸人口處的 280℃防火閥關閉后，聯鎖停止相應的排煙風機。 (4)防火卷簾門的控制:用于防火分隔的卷簾門為一步落下，在通道上的卷簾門分兩步落下。一步落下卷簾門，由其兩側的煙感探測器自動控制，兩步落下卷簾門由其兩側的煙、溫感組合。卷簾門關閉信號反饋到消防控制室。卷簾門下降時，在門兩側頂部設聲、光警報裝置。 3、火災應急廣播系統在消防控制室設置火災應急廣播機柜，機組采用定壓式輸出。火災應急廣播按防火分區分路。當發生火災時，消防控制室值班人員可根據火災發生的區域，自動或手動進行火災廣播，及時指揮、疏導人員撤離火災現場。 4、消防直通對講電話系統在消防控制室內設置消防直通對講電話總機，除在手動報警按鈕處設置消防直通對講電話插孔外，在消防水泵房、防排煙機房、管理值班室等處設置消防直通對講電話分機，在消防控制室內設置直接報警的外線供電電源人防地下室作為特殊的建筑形式，在進行工程供電負荷設計時，應綜合考慮平時功能和戰時功能，做到“平戰結合”，保證供電系統的經濟合理。筆者認為人防工程的供電應該是重在平時功能，兼顧戰時使用。工程設計時應按照《再談地下車庫的配電設計》(以下簡稱《再談》)一文中羅列的相關規范進行設計，達到規范要求的“電氣設計除應滿足戰時用電的需要外，還應滿足平時用電的需要”。人防地下室內的負荷有三大類： a．照明負荷。戰時和平時都要使用，只是當用途不同時照明標準略有差異，所以照明負荷戰時和平時合用配電箱、供電回路、燈具是經濟可行的。正常照明負荷在平時為三級負荷，在戰時為二級負荷；應急照明為一級負荷 b．風機類(進風機、排風機、排煙風機)。由于“通風及空調系統設計時應盡可能使平時的防火分區能與戰時的防護分區協調一致”，“平戰結合的防空地下室，戰時用的通風管道和風口，應盡量利用平時的風管和風口”，因此往往戰時和平時風機類負荷也是由同一配電箱供電，其中排煙風機為一級負荷。 C．泵類和其它負荷等。消防集水坑內的污水泵、防火卷簾是消防負荷，戰時不使用，并且這些負荷多為一用一備(單臺電機容量一般在3kW左右)，需要在末一級配電箱處設置自動切換裝置。筆者認為應把這類負荷以防護單元為單位，集中供電為宜。移動式污水泵、防化值班室負荷平時不使用，只在戰時使用。根據上述人防工程供電負荷的特點，以《再談》一文談到的汽車庫為例(該工程建筑面積8731m，停車130輛，屬Ⅲ類車庫)，配電系統的電源應如何設置呢?按照《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》(GB50067—97)第9．0。1。2條“Ⅱ、Ⅲ類汽車庫和I類修車庫應按二級負荷供電”。依照《供配電系統設計規范》(GB50052-95)第2。0．6條“二級負荷的供電系統，宜由兩回線路供電。當采用電纜線路時，應采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應能承受100％的二級負荷”。同時，《人民防空工程設計防火規范》(GB50098—98，2001年版)第8。1．1條“建筑面積大于5000mz的人防工程，其消防用電應按一級負荷要求供電”考慮到該工程為人防地下室，從地面建筑的配電室獲得兩路低壓電源方便經濟，故該工程應從該建筑的低壓配電室接引兩路不同母線的市電電源。工程內部設置兩個總配電箱，消防負荷分別由兩個總箱供電，并在負荷末端切換。而戰時負荷只需要在任意一個總箱設置雙電源切換裝置，引入戰時電源為戰時負荷供電即可。滿足《人民防空地下室設計規范》(GB50038—2005)第7．2．14和7．2．15條的規定。防火橋架雙電源照明市電電源自動切換戰時一級負荷 1戰時二級負荷內部電源I消防負荷其它負荷(如安防乇叫總配電箱一配電系統照明戰時三級負荷消防負荷其它負荷(如安防總配電箱二配電系統）注：內部電源可以是本工程有防護能力的內部柴油發電機組，也可以是由電纜防爆波井引來的區域電源。 2關于人防地下室的照明人防地下室的照明具有多重功能。平時，照明負荷包括人防地下室內部的正常照明、應急照明、值班照明。戰時，照明負荷為人防地下室內部的正常照明和應急照明。也就是說同樣一盞燈．一個照明回路既要平時用，同時在戰時也要發揮作用。仍然以《再談》一文中的工程為例，《建筑照明設計標準》(GB50034—2004)中規定車庫的照度標準為751)【；而戰時人員掩蔽部的照度標準為751)【，戰時車庫和物資庫的照度標準為501)【；故該車庫的正常照明負荷平時和戰時兩種情況下是一致的(若該人防地下室戰時為物資庫，則戰時負荷略小，筆者認為可以等同考慮)，即燈具數量相同。采用85W／只，光通量500lm／只的緊湊型節能熒光燈，用利用系數法計算大約需要200只燈具，計算過程略。由于該工程建筑面積為8731m，那么若按照物資庫劃分至少應有三個防護單元(參見GB50038—2005第3．2．6條)，故至少應有三個照明配電箱，每個配電箱約有9個回路，每個配電箱額定功率約8kW。應急照明應如何設置呢?《汽車庫建筑設計規范》(JGJ10—98)第6．4．3條，“汽車庫內汽車出入通道、人員疏散通道、配電室、值班室均應設置應急照明”，《人民防空工程設計防火規范》(GB50098—98，2001年版)第8．2．2條“建筑面積大于5000m的人防工程，其火災備用照明照度值宜保持正常照明的照度值”，這樣每個防護單元會有三分之一的燈具作為應急照明。是否需要為這些應急照明的負荷單獨設置照明配電箱呢?不妨將供電系統每個防護單元的照明負荷雙回路供電，并且在照明配電箱端設置EPS應急電源，蓄電池供電時間應大于防空地下室隔絕防護時間，具體規定詳見GB50038—2005第5．2．4條。EPS電源平時為應急照明提供備用電源，戰時為工程內部照明提供電源。這樣的照明供電系統會更簡潔和經濟一些，并且更利于保證戰時人防地下室內的照明環境。筆者認為地下室照明一般宜集中控制，因此在配電箱面板上安裝轉換開關，避免直接使用配電箱內的微斷。 3關于內部電源關于內部電源的設置《人民防空地下室設計規范》(GB50038—94，2003年版，已廢止)與GB5038—2005有較大區別．203年版中“對于建筑面積大于等于500m人防地下室，應設內部電源(物資庫、汽車庫除外)”，在GB5038—205中，建筑面積之和大于500m的人防地下室，應設置柴油發電機組。需要注意的是GB50038—2005中對柴油發電機組的設置提供了一種更方便、經濟的選擇，若供電容量小于120kW，即可設置移動電站。對于供電容量的確定．從GB50038—2005第7．2．13條中顯見，如果能盡可能地利用市電電源．則對于減少內部電源的供電容量非常有利。在設計柴油發電站系統時，要注意到柴油發電站的附屬設施均為一級負荷。電站的附屬設施都包含哪些負荷呢?筆者認為有電站照明、電站進風、電站排風、油泵、水泵。在電站的運行使用中存在一個問題，當電力系統電源失電，防火橋架需要啟動柴油發電機時，電站的附屬設施必須已經工作。按照《設計圖示》(05SFD10)第3—15～3—16頁中的電站配電系統，電站能夠正常運行的前提是兩路電力系統電源不能同時失電。這個前提在平時容易滿足，在戰時并不一定可靠。所以對這些負荷必須采用一定的供電保障措施，如選用動力型EPS應急電源，確保在戰時，電力系統電源失電、柴油發電機組尚未啟動發電時，柴油電站內的附屬設施能夠可靠運行。
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