住宅电气设计研究

2018-11-14陈技原晓云

福建建筑 2018年10期

陈技原晓云

(福建省建筑设计研究院有限公司福建福州 350001)

0 引言

当今社会，住宅小区已经发展成多元化、生态化的新型居住环境，多层，高层，超高层的住宅建筑群不断地在城市中拔地而起，广大民众对自身居住小区的安全性和舒适性要求也随之提高，住宅建筑传统电气设计方案已越来越不能满足居住者要求，对建筑电气设计人员提出新的时代挑战。基此，笔者根据近年来的设计实例，对住宅电气设计的一些问题进行分析探讨。

1 工程概况

某住宅小区位于福建省福州市，地面5幢住宅，其中2幢15层，2幢17层，1幢18层。地下室1层，平时为机动车与非机动车停车库及设备用房，战时为常六级甲类二等人员掩蔽所，机动车停车数为548。地上总建筑面积为52 755m2，地下室总建筑面积为22 835m2，总建筑面积为75 590m2。上部住宅均属于二类高层住宅建筑，地下室属于I类汽车库。

2 消防负荷等级划分

根据国家标准JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》[1]第3.2.3.1条规定，一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷。

JGJ 242-2011《住宅建筑电气设计规范》[2]3.2.1也明确规定了住宅建筑内消防负荷的分级：①建筑高度为100m或35层及以上的住宅建筑，其消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、走道照明、值班照明、安防系统、电子信息设备机房、客梯、排污泵、生活水泵的负荷等级为一级；②建筑高度为50m～100m且19层～34层的一类高层住宅建筑，其消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、走道照明、值班照明、安防系统、客梯、排污泵、生活水泵的负荷等级为一级；③10层～18层的二类高层住宅建筑，其消防用电负荷、应急照明、走道照明、值班照明、安防系统、客梯、排污泵、生活水泵的负荷等级为二级。

GB 50067-2014《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》[3]第9.0.1条就明确规定：消防水泵、火灾自动报警系统、自动灭火系统、防排烟设备、电动防火卷帘、电动防火门、消防应急照明和疏散指示标志等消防用电设备，以及采用汽车专用升降机作车辆疏散出口的升降机用电，应符合下列规定：①Ⅰ类汽车库、采用汽车专用升降机作车辆疏散出口的升降机用电应按一级负荷供电；②Ⅱ、Ⅲ类汽车库和Ⅰ类修车库应按二级负荷供电；③Ⅳ类汽车库和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类修车库可采用三级负荷供电。

综上，该工程设计，上部应为二类高层住宅，地下室是I类汽车库，若依据上述规范要求，上部住宅消防负荷为二级负荷，地下室消防负荷为一级负荷，但是考虑到消防控制室是为整个住宅小区服务的，因此位于上部住宅一层的消防控制室用电负荷等级应为一级负荷，而不是二级负荷。同理，在另外一些项目工程会遇到上部为一类高层住宅，地下室则是II类或III类汽车库。若按上述规范要求，上部住宅消防负荷应为一级负荷，而地下室消防负荷为二级负荷，地下室的消防负荷等级要考虑全小区的安全性和可靠性，地下室消防水泵的负荷等级也应按一级负荷来设计。由此可见，在整个工程项目中只要子项有一类高层建筑或地下室为I类汽车库，由于是为整个工程项目服务的，那么消防控制室、消防水泵不论设置在何处，也应确定为一级负荷。

3 消防线路选择

(1)根据福建省最新推出的DBJ/T 13-281-2018 《福建省住宅适老化设计标准》[4]第8.3.3.2条规定，高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯的消防配电干线应采用矿物绝缘类不燃性电缆。规范中明确应采用矿物绝缘电缆的用电设备不包括住宅的应急照明和屋面的消防风机。那么，是否可以认为这二者的供电干线线路可选用耐火电缆呢？

根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》[5]第10.1.10.3条，消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内；确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘电缆类不燃性电缆。因此，若屋面消防风机和应急照明主干线路不采用矿物绝缘电缆，则需要各楼层单独敷设一个专用的配电竖井，这样就会大大增加了投资造价和管理成本。因此，建议屋面消防风机和应急照明的配电线路也采用矿物绝缘电缆，并与消防电梯电缆共竖井敷设，这样既节约了造价，又保障供电的可靠性。

(2)该项目在各楼分别设置消防电源总箱，用于应急照明、消防电梯及屋面消防风机的配电。根据规范要求，消防电梯配电干线需矿物绝缘电缆，因此从变电所引至各消防用电总箱的供电干线线路也需要采用矿物绝缘类不燃性电缆。

(3)根据国家标准JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》[1]规定，防、排烟设备在火灾发生期间的最少持续供电时间为3h。笔者认为，这一条规范有待商権。因为根据我国采用的国际标准(ISO834)规定的标准火灾温度-时间曲线(图1)，火灾温度从0℃升至280℃所需的时间约为10min，达到280℃后，排烟风机防火阀的熔断片迅速熔断，风机停止运转，无法持续工作3h。同时，根据GB51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》[6]第4.4.8条规定，排烟管道及其连接部件应能在280°时连续30min保证其结构完整性。水平设置的排烟管道应设置在吊顶内，其耐火极限不应低于0.5h。当确有困难时，可直接设置在室内，但管道的耐火极限不应小于1.00h。设置在走道部位吊顶内的排烟管道以及穿越防火分区的排烟管道，其管道的耐火极限不应小于1.00h，设备用房和汽车库的排烟管道耐火极限可不低于0.50h。以上的条款对排烟系统的管道耐火性能均有明确的规定，由此可见排烟设备在火灾发生期间的最少持续供电时间为3h的要求偏高，因此建议，防排烟风机的消防电源连续供电时间可改为不应小于60min，配电线路可采用满足该要求的阻燃耐火电缆。

图1 标准火灾温度曲线

4 住宅楼层配电竖井设计

根据福建省地方标准DB35/T 1036-2016《10kV及以下电力用户业扩工程技术规范》[7]6.4.2.21条规定，强电井应独立设置。竖井大小除满足布线间隔及电表箱、分支箱布置所必须尺寸外，竖井净深应不小于600mm，设备箱体前应留有不小于800mm的操作、维护距离，并保证箱门能在不小于90°的范围内自由开启和关闭。同时，根据7.3.4.4.2条，高层建筑宜每3层集中装表。该工程住宅楼一梯4户，每3层设置1个住宅电表计量箱，箱体尺寸参考本规范图B.10，竖井大样布置如图2所示。若住宅项目不在福建省，而当地的地方标准也没有强制要求住宅强弱电竖井间分开设置，则可按图3所示来布置合用的楼层强弱电竖井间。

图2 竖井大样I 注：该图电表箱为12户单相电表。

图3 竖井大样II注：该图电表箱为12户单相电表。

5 火灾自动报警系统图设计

(1)该工程屋面无专设一间弱电间，此时可将屋面设备消防报警线路的总线短路隔离器设置在下一层的弱电间模块箱中，出线的报警线路穿管引至屋面消防模块箱。该模块箱可设置在屋面气压罐间内，若该楼屋面没有气压罐间，可将模块箱设置在消防电梯机房内。由于隔离器不设置在屋面层，因此DC24V电源主干线和报警总线可不用引至屋面消防模块箱，这样即使引出线路发生故障，也不会影响本楼系统的主干线路，从而既节省了造价，还增加了系统的安全可靠性，如图4所示。

图4 屋面隔离模块系统图

(2)该工程屋面消防水箱设置有流量开关，根据国标图集14X505-1《火灾自动报警系统设计规范》图示，流量开关控制线的电压等级是AC220V，而其他火灾自动报警及其联动控制的电压等级是DC24V。同时《火灾自动报警系统设计规范》第11.2.5条规定，不同电压等级的线缆不应穿入同一根保护管内，当合用同一线槽时，线槽内应由隔板分隔(此条为强制性条文)。因此，流量开关控制线建议采用设置专用槽盒敷设，不应与火灾自动报警系统等不同电压等级的线路共用槽盒敷设。

(3)关于户内火灾报警探测器的设置：根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》的规定，建筑高度大于100m的住宅建筑应设置火灾自动报警系统；而《福建省住宅工程设计若干技术规定》第四十八条规定，建筑高度大于54m但不大于100m的住宅建筑，套内应设置火灾探测器。由此可见，在福建省的一类高层住宅建筑套内必须设置火灾报警探测器。通常，在住户套内设计火灾探测器的时候，走道及住户套内的探测器会共用同一个短路隔离器，因此当住户自行装修时，极有可能造成套内火灾探测器的损坏，这将影响公共区域及其他住户的消防系统安全。因此，笔者建议采用每户设置独立短路隔离器，集中设置在本楼层弱电井模块箱内。这样可避免住户进行装修时，各户之间互不干扰和影响，系统图如图5所示。这样虽然是增加一些投资成本，但是大大地加强了整个火灾报警系统的可靠性和稳定性。

图5 住户套内设置火灾探测器系统图注：图中，为家用型火灾感烟探测器，为家用型火灾感温探测器。

(4)关于楼层声光报警器的设置：《火灾自动报警系统设计规范》7.6.2条规定，每台火灾声警报声覆盖的楼层不应超过3层。同时《福建省住宅适老化设计标准》[4]8.3.3条规定，高层住宅的公共部位应每层设置火灾声光警报器。住宅住户中不仅有健康的人群，而且也可能存在着部分身体有残疾的人，以及听力下降、行动不便的老年人，也可能有聋哑人居住。为保障该类人群的居住安全，结合上述规范要求，在该工程中各层的公共走道及前室须设置声光报警器。

6 住户用电安全

(1)由于住宅建筑有老人和小孩居住，一旦触电后果严重，电磁式剩余电流动作保护器不受电源电压、环境温度、中性线断线等影响，可靠性高，因此住宅建筑和住户内的配电线路剩余电流动作保护器建议采用电磁式。这样不仅能够提高用电的安全性，而且还可以防止电气火灾的发生，大大提高老人和小孩的安全性；而且《福建省住宅适老化设计标准》第8.3.1条也有明确规定，住户配电箱内的剩余电流动作保护器宜采用电磁式。

(2)根据《福建省住宅适老化设计标准》规定，住户内的照明、插座、热水器、空调回路均应装设剩余电流动作保护器，插座、热水器、空调回路可共用剩余电流动作保护器。为了节约造价，并满足相关规范要求，住户配电系统图如图6所示。住宅套内起居室(厅)、走道、卧室等宜采用多点控制照明开关，照明开关宜采用带指示灯的宽板开关。卧室的门边和床头墙上应设置可控制房间内照明的灯开关。住宅建筑厨房内可能散发可燃气体时应预留设置可燃气体报警装置的管线。报警信号可通过安防系统反馈给物业管理中心、消防控制室或社区服务中心。同时，在《老年人居住建筑设计标准》GB 50340-2016 中有明确要求，老年人建筑内应设置呼应信号系统[4]。因此预留管线可根据需要方便安装。住户报警按钮及可燃气体报警平面示意如图7所示。