时间:2022-05-29 09:54:09
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了1篇民用建筑论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
摘要: 现代社会应是节约型的社会,而社会生活也应是节约能耗的生活。与此同时总理也于2005年6月30日提出并强调加快建设节约型社会的方针。而太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源研究工作中的一个重要课题。是我国在经济现状下采取的较为简单、经济、环保、可靠的建筑采暖及供热节能措施。本文总结了太阳能在民用建筑中的利用并对今后的开发和利用提出了一些见解.
关键词: 太阳能 新能源 太阳能采暖 太阳能建筑
太阳能作为一种热辐射能源,是一种无污染的清洁能源,对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源,进行节能、环保的重要研究项目之一,取得了较大的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视,特别是在今年提出的建设节约型社会的方针后,太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源,一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法,一种很适合我国经济现状的采暖及供热方式,在我国得到了大力的推广和广泛的使用。
1 主动式太阳能采暖
主动式太阳能采暖主要是通过集热装置来吸收太阳能并由热媒将所吸收的热量送入储热装置并加以利用。它对太阳能的利用效率较高,不仅可以供暖、供应热水,还能用于制冷等方面,但存在阴雨天气集热效率严重下降等缺点。近几年已在我国的城乡得到了广泛的推广与使用。
1.1 太阳能热水器系统
在民用建筑中主要使用的是热度不高的热水,而将太阳能转化为温度不高的热水只要用简单的装置即可实现,因此被广泛采用。供应热水可以采取集中的方式,也可以用于单独的住宅中。集中供应热水,需要有一定物业投资,可以采取染油或燃气锅炉的作为辅助加热系统,可以取得显著的经济和社会效益,适用于人口较集中的城镇小区、宾馆等民用建筑。单独供应热水,设备简单,不需要专门的管理人员,适用于城乡各类民用建筑。目前在我国市场上常见的太阳热水器按其集热装置的不同分为以下几类:
1.1.1 平板式热水器
由平板式太阳能集热装置和储热水箱组成,一般采用自然循环运行方式。热效率高,金属管板式结构、免维护、长寿命、性价比高。对于珠江流域等冬天不结冰的南方地区,选取用平板式太阳能集热器是非常合适的。平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻。
1.1.2 真空管热水器
由真空管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。真空集热管不但热损系数小,而且性价比也比热管、U型管等要高。对于长江、黄河流域冬天会结冰但冬天气温高于-20°C的地区,选用真空管太阳能集热器是比较合适的,既可以抗冻又具有较好的集热能力,但是真空管太阳能集热器的主要缺点是:不承压、易结水垢、易爆裂。
1.1.3 闷晒式热水器
是集集热与贮热为一体的整体式热水器,一般由二至三个涂黑的圆筒组成,维护方便,结构简单、造价低廉,缺点是夜间散热大,热水不能过夜使用且在冬季也不能使用。目前在中国的产量正在逐步的减少,但在农村有较大的应用面积。
1.1.4 热管式热水器
由热管太阳能集热装置和储热水箱构成,一般采用自然对流换热。具在-40℃的低温状态下也不会冻裂,热管内介质工作压力低,即使管壁温度高达300℃,也不会“爆管”。对于东北、内蒙、新疆等冬季气温低于-20℃地区的选用热管式热水器就比较适合。但缺点是热管的造价过高且热效率较低。
1.1.5 U型管热水器
U型管式太阳集热器主要针对于温度要求较高温度工业热水,一般温度在70-90°C,它不但可承压而且产水温度高,价格又比热管低。但在民用建筑里的应用比较少。
1.1.6 其他类型热水器
热管真空管热水器、真空管闷晒式热水器、U型管式真空管等,其原理不过是前面几种集热方式的综合,这里不再做专门的论述。
1.2 太阳能热泵采暖系统
太阳能热泵采暖系统一般是指利用以太阳能直接辐射能量和空气中所储存的太阳能为作为蒸发器热源,辅以少量的电能驱动太阳能热泵而将换热器作为冷凝器的采暖系统。并可与制冷系统相结合用于夏季制冷。太阳能热泵采暖系统主要由热泵机组、辅助热源系统和太阳能集热系统三部分组成。太阳能集热板放置于室外平地或屋顶,板内有制冷剂流动,通过吸收太阳辐射能和空气中的热能汽化,再经压缩机压缩制热后,与管壳式热交换器中的水换热,将水加热到60℃用于供暖或生活用水。冬季太阳辐射量较小,环境温度很低,使用热泵进行太阳能低温集热,直接收集太阳能进行采暖。太阳能热泵采暖系统主要特点是花费少量电能就可以得到几倍于电能的热量,同时可以有效地利用低温热源,这是太阳能采暖的一种有效手段。例如利用双向式热泵技术,冬天向建筑供暖,投入1KWH的电力,可得到约4KWH的热能,夏天在向建筑提供冷能的同时提供卫生热水,投入1KWH的电力,可得到约7KWH的热能和冷能。热泵供热系统节能高达70%,节能效果非常显著。
2 被动式太阳能采暖
最简单的被动式太阳能设计是那种之间获得式设计,即让阳光直接照射到建筑上并加热它。太阳光的热量储存在建筑物固有的蓄热体里,如混凝土、大理石地面或是石墙,都能储存并缓慢地释放热量。被动式太阳能采暖一个共同特征就是,朝南开一扇大窗,并采用保温性能好的建筑材料做墙体,且蓄热体一般置于这种好的保温材料做成的隔热墙之中。蓄热体一般指可以储存热量的集热体,多采用附属于隔热墙的形式存在于建筑物的墙体之间。隔热墙是由8到16英寸厚涂黑的石墙、热吸收材料、覆盖并距涂黑石墙3/4到6英寸距离的单层或双层玻璃。太阳光的热被储存在玻璃和黑材料之间的空气中,通过涂黑的石墙慢慢地传导到建筑物的内部。
3 太阳能发电系统
家庭太阳能发电系统主要由逆变器、控制器、蓄电池组成,其光电转换率可达到19%-35%。逆变器是光伏发电系统的核心部件,负责把直流电转换为交流电以供交流负荷使用。控制器对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充电。当蓄电池所储存的电能放完时,控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池,同时并网市政供电系统,保证用户的正常用电。
4 太阳能在制冷方面的开发和设计
目前,利用太阳能制冷空调不外有两种方法,一是先实现光-电转换,再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换,以热能制冷。前者系统比较简单,但以目前的价格计算,其造价约为后者的3—4倍,因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主,而后者又多采用吸收式太阳能制冷系统,一般来说吸收式制冷是液体气化制冷的一种,它和蒸汽压缩式制冷一样,是利用液态制冷剂在低压低温下气化已达到制冷的目的,所不同的是:蒸汽压缩式制冷是靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移;而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程。并且吸收式太阳能制冷系统具有对热源温度要求低,可以在比较大的热源温度波动范围内工作的优点。该类系统的研究和利用得到了国际上极大的关注。其他例如太阳能喷射式制冷系统近几年也取得了广泛的关注。
5 今后太阳能利用的发展前景
现在太阳能的利用已得到世界各国的普遍重视,太阳能的利用也到了一个新的发展阶段,这一阶段是加上太阳电池应用,为建筑物提供采暖、空调、照明和用电,完全能满足这些要求,称为“零能房屋”,并采用新的建筑一体化和模块化的设计从而实现太阳能技术和建筑艺术完美结合。这种一体化的设计思想是由美国太阳能协会创始人施蒂文、斯特朗20年前所倡导的,由于当时太阳能电池过于昂贵,无法实施。如今随着太阳能技术的不断进步和完善,其一体化思想的实现已成为可能。目前已经在我国建成经过了特殊设计太阳能建筑,该建筑是完全依赖太阳能提供热水、制冷、取暖、照明的“零能耗”的新型太阳能建筑示范楼。其建筑物耗热量指标小于10W/m2,建筑自身节能水平达到75%,考虑太阳能等可再生能源的利用,综合节能率超过了90%。建筑热工设计指标远高于国家节能50%标准并且达到欧洲现行最高的节能标准。从建筑使用中节约的能源费用角度去计算是具有明显效益的经济和社会效益的。由于采用了一体化和模块化的设计思想,使太阳能技术和建筑艺术取得了完美的结合。
随着《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)的更新及新《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称《自喷规范》)的出台,对高层建筑消防给排水设计的要求也日趋严格。特别是近一、两年来,全国各省、市都先后开始实施建筑工程图审查制度,其审查的主要依据为2000年颁布的《工程建设标准强制性条文》,《强制性条文》所规定的各项条款是设计当中必须遵循的硬性要求。因此,本文就笔者近一、二年来所参与的高层消防给排水设计,以及在设计复核、审查中所遇到的一些问题进行小结,希望能给同行提供一定的参考与借鉴。
一、高层建筑消防设计
1、在高层建筑内应控制使用双阀双出口消火栓代替两组单阀消火栓。
《高规》规定“同层相邻两个消火栓的水枪的充实水柱达到被保护范围内的任何部位。”在某些条形高层建筑中,其端部是否可以采用双阀双出口消火栓,从而省去1组单阀消火栓的设置呢?虽然在中国建筑工业出版社出版的《给水排水设计手册》(第二版)中提出“在每层楼的端部可采用双阀双出口消火栓”,但是《高规》中明确规定“十八层及十八层以下,每层不超过8户、建筑面积不超过650m2的塔式住宅,当设两根消防竖管有困难时,可设一根竖管,但必须采用双阀双出口消火栓。”,且以强制性条文的形式予以规定。因此,在设计中我们应该力求避免出现这种情况。
2、正确计算消火栓充实水柱长度,合理布置消火栓。
《高规》规定“消火栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定,且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m;建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m.”对于建筑高度不超过100m的高层建筑,设计中我们可以根据水枪最小流量5L/s,水枪喷嘴口径19mm,查有关设计手册得出水枪充实水柱长度为11.3m;对于建筑高度超过100m的高层建筑,我们可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。而在实际中,高层建筑标准楼层净高考虑经济因素一般控制在4.0m以下,如果根据公式Sk=(H1-H2)/SINα计算水枪充实水柱,当层高取4m,水枪上倾角取45°时,计算Sk为4.24m,远远达不到规范要求,即层高限制了充实水柱的长度。但是,我们可以调整水枪上倾角来达到提高充实水柱长度的目的,因为规范及有关手册提出水枪上倾角不应大于60°,并未规定其下限角度值。笔者通过计算,当层高仍旧取4m,充实水柱取11.3m时,水枪上倾角为14.87°。况且《高规》有关条文说明解释道,口径19mm水枪的充实水柱小于10m时,由于火场烟雾大,辐射热高,扑救火灾有一定困难,所以水枪的充实水柱长度首先应该计算,同时又要满足《高规》规定各种高层建筑水枪的充实水柱下限值。按照水枪充实水柱长度,我们可以确定消火栓保护半径,但是在设计中我们不能简单的用保护半径画圆来布置消火栓。因为高层建筑平面中隔墙、内走道、门的布置会影响消火栓的使用,设计中应该用水龙带长度、充实水柱的水平投影去校核消火栓保护半径最远点。
3、高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓。
《高规》规定“高层建筑消防电梯间前室必须设消火栓”,那么设于前室的消火栓可否保护相邻部位呢?《高规》的条文说明对此并没有具体说明,但是《建筑设计防火规范》中对“消防电梯前室应设室内消火栓”的条文说明中明确指出:消防电梯前室内消火栓是为便于消防队员使用消火栓并开辟通路,不能计入总消火栓数内。因此在设计中我们通常将其视为消防电梯间前室专用,而不保护其余部位。而目前如上海等部分地方消防设计规定,高层建筑的防烟楼梯间前室也需设消火栓。
4、正确设置消防水池及保证高层建筑两路供水。
通常在高层建筑中,在市政供水不能满足消防用水量要求或市政为单路进水时,规范都要求设置消防水池。计算消防水池容积时,应将火灾延续时间内室内各消防用水量之和减去市政进水管的补水量。补水时间可按最长的火灾延续时间计。如果要考虑室外消防用水量或是设置生活、消防共用水池,则还需要补充相应的用水量。当设置生活、消防共用水池时,不能利用建筑物的本体结构做水池池壁以及池底,以防止生活水质污染。对此,《强制性条文》中已经明令禁止。同理,如果高层建筑屋顶设有生活、消防共用水箱,也应满足该要求。从消防水池接入水泵间的引入管应该保证不少于2根,如果在接入泵房前就将引入管汇合为一,对消防水池而言,仅为单路供水,存在供水的安全隐患。同时,从消防水泵接入各消防管网的供水管也应保证两路。
5、消防水泵出口处的放水阀和稳压回流措施。
《高规》规定“消防水泵的供水管上应设置DN65的放水阀门”,目的是便于水泵检查试验时排水。排水量小时,可直接排至泵房集水池;排水量大时,可排回消防水池。同时,消防水泵出口还需要考虑一定的稳压回流措施。因为在实际使用中,会出现消防水量小于水泵选定流量值的情况,此时水泵扬程远大于设计值,在无任何回流措施保护下,消防管网压力过大,容易造成事故。简单的做法是在供水管上装设安全稳压阀,在管网超压时,可以通过回流管泄压,将回流水排至消防水池;在管网压力不稳定时,亦可稳压。
6、消防管网布置成环的问题。
高层建筑中一般要求消火栓系统布置成环状管网,在某些大面积的建筑内,由于各方向均布置了消火栓和消防立管,此时我们可将底层与顶层的消防干管均连成水平环路,立面又形成以立管相连的竖直环路,这种立体管网对消防供水最为安全。可是对于某些条形建筑,设计中我们只要将管网竖向成环即可,不必刻意追求这种立体管网,如果强行将消防干管绕成环路,将人为的使系统复杂化,且无太大意义。
二、高层建筑自动喷水灭火系统设计
1、走道喷头的布置。
在高层建筑中,为了美观往往设有吊顶,隐藏结构梁及各专业管道。而走道通常是各种管道最为集中的地方,特别是设置集中空调的高层建筑,结构梁、空调风管以及分层布置的给排水、电力管线等使设有吊顶的走道净空降低,若其吊顶形式为闷顶,则其闷顶的净空高度极有可能大于800mm.而《自喷规范》规定:“净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时,应设置喷头。” 这是我们在设计中容易忽视的地方。由于走道内管道众多,设计中往往会出现直接在自喷配水管上、下接喷头的错误做法。首先这种接法不符合配水支管允许设置喷头数量(≤8个)的规定,其次走道内的自喷配水管往往管径较大,它缺少接小管径喷头的管件,在安装上也有弊病。所以,走道内的喷头应该从配水支管上接出为宜,在管线的布置上应与暖通、电力专业密切配合。
2、高层建筑部分层自喷配水管入口应按要求减压。
新《自喷规范》规定:“管道直径应经水力计算确定。配水管道的布置,应使配水管入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.4MPa.”而老《自喷规范》对此并无具体要求。高层民用建筑火灾危险等级一般为中危险级,自喷水泵是根据最高层最不利喷头工作压力经过计算而选择。笔者在近几次设计中计算的最不利层配水管入口处所需压力均不大于0.3MPa(最不利喷头工作压力按0.05MPa计),由于自喷水泵的扬程还需考虑建筑高度、水力损失等因素,故必使高层建筑的底部几层配水管入口处压力大于0.4MPa.因而在设计时,在自喷水泵扬程的确定上不能一味放大了事,应该在自喷平面布置完毕后通过水力计算校核水泵扬程,并在此基础上校核底部几层配水管入口处压力。
3、正确设置自喷末端试水装置,解决末端试水装置排水问题。
《自喷规范》要求“每个报警阀组控制的最不利点喷头处,应设置末端试水装置,……末端试水装置的出水,应采取孔口出流的方式排入排水管道。”在设计中,我们通常不会忘记末端试水装置中试水阀、压力表的设置,但是往往忽视试水接头的设置,特别是试水接头出水口的口径没有交代。其实目前市场许多消防设备生产厂家,如上海金盾消防安全设备有限公司,可以生产成套的末端试水装置(ZSPP末端试水装置,含试水阀、压力表、试水接头),我们只需要根据设计要求,按照试水接头出水口的流量系数选择定型产品即可。此外,试水接头不能与管道或软管直接连接,影响孔口出流的效果;自喷排水管也应设计成间接排放,以免下水道气体通过排水漏斗散入室内,影响室内空气品质。
4、报警阀的进出口均应设置信号阀。
新《自喷规范》要求“连接报警阀进出口的控制阀,宜采用信号阀。”一般在水流指示器及报警阀进口设置信号阀已经是常规设计,很少遗漏。但规范要求在报警阀出口也要设信号阀或带锁具的阀门,目的是防止误操作。
5、消防增压泵的设置问题。
为保证《高规》或《自喷规范》要求的最高层消火栓或喷头的静压力值,在高位水箱的水位差不够的情况下,设计中我们一般在高位水箱处设置消防增压泵。首先,增压泵的流量要满足1股水柱或1个喷头的水量;其次,增压泵的扬程不宜过大。由于高位水箱消防水位与顶层消火栓或喷头已有一定的位差,规范要求的静压力值减去这个水位差就是增压泵的最小扬程,所以增压泵的扬程一般只需要几米足以满足要求。如果增压泵扬程选的过大,将导致下层管网承压过高,消火栓出口压力或是各层自喷配水干管入口处压力增大,均需采取减压措施,使消防系统复杂化。但是仅靠增压泵来满足消防静压要求也不合适,因为增压泵的运行由压力传感信号控制向消防系统不断打水以维持压力,水泵需要常年频繁启停,机件容易损坏。故在条件允许的情况下,与建筑协商适当抬高水箱位置,利用高位水箱稳压最为稳妥;建筑条件实在不允许时,设计选择带气压水罐的增压设施亦可。
6、自喷供水应先通过报警阀。
在自喷系统中,自喷水泵是通过报警阀上压力开关动作给出信号来启动,水流指示器显示火灾位置,因此自喷供水均应通过报警阀接向管网。特别是从高位水箱或增压设施接出的自喷供水管,不能像消火栓系统那样直接接在消防管网上,而必须从报警阀入口接入消防管网中。同理,自喷系统的水泵接合器的引入管也必须通过报警阀接向管网。
摘要:以国家现行规范为基础,对中小型民用建筑物电气设计中漏电保护器应用的必要性进行了分析,对漏电保护器在实际工程应用中设计配置方法进行了论述。另外提出了使用电子式漏电保护器应注意的事项
关键词:漏电保护 配电装置 电气设计 漏电保护器
漏电保护器(RCD)在我国应用已多年,积累了不少经验。但是在中小型民用建筑物,特别是住宅的电气设计中,应用尚不够重视。由于强制性国家标准《住宅设计规范》(GB50096-1999)自1999年6月1日起实施,进一步强调了居民用电的安全性和可靠性。因此,我们应重视中小型民用建筑物供配电线路设计中对漏电的保护。
一、安装漏电保护器的必要性
接地故障(接地短路)有金属性和电弧性两种形式。故障点熔焊,故障点阻抗可忽略不计的接地故障为金属性接地故障。这时设备外壳对地故障电压Uf为PEN线和PE线上电压降之和U
Uf=U=Id(ZPEN+ZPE)
=(ZPEN+ZPE)U0/Zs
=[U0(ZPEN+ZPE)]/[ZL+ZPEN+ZPE]
式中Id——接地故障电流(A);
U0——相电压(220V);
ZL、ZPEN、ZPE——各为相线、PEN线、PE线阻抗(Ω)
ZS——接地故障回路总阻抗(Ω)
计算中忽略了变压器阻抗。如果相线和PEN线截面相同,则ZPEN+ZPE=ZL
Uf=0.5U0=110V
考虑建筑物内等电位联结减少触电压的作用,按IEC61200-413间接接触防护-自动切断电源)标准,一般情况下,可减少约20%的接触电压,则接触电压UC为:
UC=0.8Uf=0.8*110=88V>50V;此UC足以引起人身电击事故。因此,金属性接地故障能使设备外壳带危险接触电压,其主要后果是人身电击。
当故障电流Id足够大时,回路首端的过流保护器(断路器、熔断器)也能瞬间动作,避免事故的发生。但Id值不仅与线路截面、长度有关,也与线路连接质量、布线方式以及维护管理水平等难以估量的因素有关,所以靠过流保护电源并不可靠。这就是不论TT系统还是TN系统,要求在手握式、移动式设备供电的插座回路上必须安装额定动作电流In大于30mA的瞬动漏电保护器的原因所在。
发生接地故障时,故障点不熔焊而是产生电弧、电火花(密集的电火花即是电弧)的接地故障为电弧性接地故障,如图2所示。电弧、电火花具有很大的阻抗,它限制了接地故障电流Id,使过流保护电器不能动作或延缓许久才能动作,但故障点或连接不良的PE线接头上通过Id时迸发的电弧、电火花的局部高温可高达2000-3000℃,很容易引燃近旁可燃物质,引起电气火灾。
由于故障电弧的阻抗大,220V相电压大部分降落在电弧上,分配在线路上的电压降大大减少,其结果是UC和Uf大大小于50V,因此电弧性接地故障只能引起电气火灾而不会招致人身电击事故。
二、安装两级漏电保护器
只在插座回路上安装漏电保护器的做法不能防范插座回路以外电气线路和设备电弧性接地故障引起的电气火灾,为此应按IEC60364-4-482(火灾防护)和我国《低压配电设计规范》(GB50054-95)要求,在电源进线上再安装一级漏电保护器,其额定动作电流一般为300mA,并带有约0.15s的延时,以与插座回路上的漏电保护器有选择性配合。增加这一级漏电保护器对电气投资虽略有增加,但对防范常见多发的危险接地电弧火灾却是至关重要的。另外不可实现地建筑物配电线路电弧性和金属性的接地故障进行保护。
三、四极和二极漏电保护器的应用
电气安全的一个基本要求是尽量减少开关电器的级数和触头数以及线路的连接点。开关触头之类的活动连接和线路的固定连接由于种种原因都可能因导电不良而成为事故起因,而三相回路中的中性线导电不良危险尤甚,这是因为中性线导电不良时设备依然运转,隐患不易被发现,当三相负荷严重不平衡时将导致三相电压也严重不平衡而烧坏单相设备。所以,应尽可能限制在中性线增加触头。
目前存在一种误解,即认为由于三相负荷不平衡,而中性线截面又小于相线截面,为防中性线过截而装四极开关。但IEC364-4-473(过电流防护措施)标准和我国低压配电设计规范都规定不必为此断开中性线,只需在中性线上装设过流检测元件来断来三根相线,使中性线不再有电流,过载问题自然迎刃而解了。另一种误解,即认为带有单相负荷的三相漏电保护器应采用四极的。其实漏电保护器的标准名称是“剩余电流动作保护器”,它只能在回路中出现剩余电流(如绝缘损坏引起的对地泄漏电流)时动作,而与回路不平衡电流毫不相干。因此,这些误解造成了现时一些四级漏电保护器的应用过滥。
四极(单相为二极)漏电保护器主要用于TT系统,这可用图3来说明。TT系统回路有一相发生接地故障,故障电流Id在电源接地电阻Rb上产生电压降,使中性线带故障电压Uf=Id*Rb,因中性线是绝缘的,此Uf一时并不引起事故,但此时若电气设备又发生碰外壳接地故障,漏电保护器跳闸,Uf将沿着图中虚线所示路径传导至设备外壳。因中性线未被切断,如果Uf大于50V,则漏电保护器跳闸后仍难免发生电击事故。如果TT系统采用的是四极或二极漏电保护器,则在断开线的同时中性线也被断开,从而切断Uf的传导路径,事故就不致发生。TN-C系统因不允许PEN线通过漏电保护器而无法装设漏电保护器。TN-S和TN-C-S系统内设备外壳与N线相连通,不存在上述漏电保护器动作后外壳反而出现故障电压的问题。由此可知,四极或二极漏电保护器的应用与被保护回路三相负荷是否平衡无关,而与回路接地系统类型有关。
四、采用电子式漏电保护器应注意的事项
电子式漏电保护器制作简单,价格低廉,是我国广泛采用的漏电保护器类型。但它不同于电磁式漏电保护器类型。电磁式漏电保护器用故障电流的能量来脱扣,而电子式漏电保护器是用故障回路的残压来脱扣(发生接地故障时,回路电压下降,此残压指故障时漏电保护器接线端子上的电压,不是指公用电网的电压负偏差)。当接地故障点靠近漏电保护器时,其值过低,不能使漏电保护器动作来避免事故的发生。因此,当采用电子式漏电保护器时,应注意漏电保护器的安装位置不能离插座太近,以保证漏电保护器处有足够的故障残压。另外,当回路的中性线断线时,回路上的电子式漏电保护器也将因失压而不能动作,这时如手持绝缘损坏的手握式和移动式设备将是十分危险的。因此,在使用电子式漏电保护器时,要考虑上述因素。
论文关键词:民用建筑工程;电线电缆;内因;外因;灾害;防治措施
论文摘要:本文阐述了民用建筑工程中电线电缆内因与外因引起的灾害,提出了防治措施,并指出了应坚持"预防为主"的方针,尽可能地减少灾害的发生及其造成的损失。
1 概述
据消防部门资料介绍,近年来,我国发生的火灾有一半左右是由电气引发的,其中,电线电缆故障引燃的火灾约占电气火灾的40%。随着民用建筑工程配电系统的日趋复杂,使电线电缆用量增大、品种规格繁杂、敷设方式多种多样等,更提高了电线电缆的故障几率。因此,为减少民用建筑工程中电气火灾的发生、降低因电线电缆燃烧引发火灾中造成的人身伤亡和财产损失,必须提高电线电缆的运行可靠性。本文就民用建筑工程电线电缆引发的灾害及防治方法叙述如下。
2 内因引起的灾害及防治措施
2.1 电线电缆在发生单相接地(短路)事故后,继电保护装置因未动作切断故障而引起电线电缆过热导致绝缘层自燃。其防治措施是:在配电系统设计时应全面校核,各支路均不得存在保护盲区,保护装置的动作整定值与电线电缆的安全电流值必须配合,运行维护时不得随意加大保护装置的动作整定值;在易发生接地故障的支路(如插座及移动用电设备配电支路)中,必须在配电设备中设专用漏电保护装置,以保证人身和线路的安全。
2.2 电线电缆中间接头及分支T结处理时,由于导线连接不紧,导致接触电阻加大而引起局部过热,使绝缘层老化自燃,若是铝芯电线电缆,铝芯线会因在空气中发生氧化而增大氧化层电阻,通电后的发热量也随之升高;若铝芯线与铜芯线或与电器设备的铜接线柱连接时,铝芯线会因电化学反应使其氧化加速,极易引起过热而自燃。特别是在地下工程中,由于其环境湿度相对较高,更易促使铝芯线氧化。防治方法是:民用建筑工程中最好避免使用铝芯导线,铝芯电力电缆与铜铝相连处必须设铜铝过渡连接板。
2.3 电线电缆引起火灾的根本原因是电缆绝缘层和护套的材料(如塑料、橡胶、油浸渍纸等)具有可燃性。电线电缆的铜芯熔点为1083℃、铝芯熔点为658℃,而电缆绝缘层的熔点远低于此,如聚乙烯的熔点仅为200℃(当电线电缆密集敷设或绝缘老化后,其熔点会更低)。防治措施是:制造电线电缆时应使用不燃烧的绝缘层和护套。国外对此的要求十分苛刻,我国近年来对电线电缆的防火性能也已越来越引起科研和生产单位的重视。鉴于金属护套及耐火型、阻燃型电缆的价格较高,国家现行的有关规范中对电线电缆使用要求的词语均较宽松。但在我国四大直辖市等一些发达地区,已结合当地相关工程设计实践,制定了更为安全、完善的电线电缆防火设计规程,走在了全国消防设计的前列。国内工厂现行生产的耐火型及阻燃型电缆,其结构、外型尺寸与普通电缆相同,但在绝缘层和护套层中加入了某种填加剂(如磷酸酯类、三氧化二锑、氧化石蜡、硼酸盐等),以达到了降低聚合物产生的热量、遇热时能分解产生非燃性气体而隔绝氧气供给,能促进聚化物早期炭化形成保护层或熔融保护层附着在电缆表面,起到隔热和防止氧化的作用;耐火型电缆本身不易着火,经一定时间的燃烧,仍能正常供电;阻燃型电缆只是电缆不易着火或着火只局限在一定范围内。
对于民用建筑中一般的用电系统,电线电缆单纯是从防止火灾、减少损失考虑,采用阻燃型电缆即能满足要求,而有些配电线路如消防系统等重要负荷的供电电缆,不仅要求不燃烧,还应在火灾中不中断供电,因而应采用耐火电缆或矿物绝缘电缆,以提高发生火灾时的可靠性。因此为提高民用建筑发生火灾时自救供电的安全率,在的《民用建筑电线电缆防火设计规程》中更详细地规定了:除直埋敷设的电缆和穿管敷设的电线电缆外,用于特级、一级场所的电线电缆应采用无卤低烟型,用于二级场所的电线电缆宜采用无卤低烟型。其目的是为了降低火灾时因电线电缆燃烧产生的烟雾和毒气致人死亡的比例,并可在火灾时争取更多的逃生时间。
2.4 电线和电缆绝缘层在正常运行中会逐步老化,其使用寿命一般为15-20年,若因使用时间过长(20-30年)、经常过负荷或过电压、安装不当(如电缆的弯曲半径太小,电线保护管管径偏小)等,均有可能引发灾害。因此,电线电缆一旦超过使用寿命,应及时更换。
2.5 由于电线电缆供应渠道较多,产品质量差异也较大,因此若使用等外标准的产品,便无法实现设计中要求的保护系统的功能,在运行中可能会在任何一个环节发生事故。故应杜绝伪劣产品。
3 外因引起的灾害及防治措施
3.1电线电缆有时会因现场的明火(如电焊火花、喷灯等)而引燃起火。因此,建筑工程中已投入运行的电缆桥架、管线或电缆沟槽等,在维护时应严禁电焊作业及其它明火。
3.2 电线电缆在施工中,其绝缘层可能会受到机械性损伤,如:暗敷在顶板内的管线(KRG、PVC保护管)极易被冲击电锤打孔时误伤。因此,建筑工程顶板内的管线最好采用钢管保护,而且钢管管口要装护口,以免拉伤管线绝缘层,在施工中应严格按施工工艺要求操作。
3.3 民用建筑工程特别是地下工程中,老鼠等小动物导致电线电缆损坏的现象十分常见,如某大厦的地下商场曾发生线路绝缘层被咬破而造成短路跳闸的事故,小动物甚至窜入其变配电间地沟内,险些造成整个大厦配电系统故障,管理人员曾考虑投药毒杀,但怕污染环境而不曾采用。为保护电线电缆免受鼠害等,吊顶层内的管线应采用钢管、金属软管或无塑PVC管敷设;管理人员不准在控制室、机房内用餐,吃剩食物必须倒入指定容器并打扫干净;小动物可能进入的地方应及时堵塞或关闭,通风工程中的各种风口宜安装有防锈涂层的细孔金属网。
3.4 设计和运行中,由于开关和电气设备选择不当而发生母线短路、开关爆炸等恶性事故,并引起电线电缆着火。因此必须提高设计质量,并正确选择电气设备。
3.5 因外部火灾引燃电线电缆的,在设计中应按防火规范要求,将建筑工程划分为若干防火分区,当电缆桥架穿越防火隔墙时也应作防火分隔处理,一旦火灾引燃桥架内电缆时能切断或阻止延燃。电缆桥架穿越防火分隔墙的做法很多。
如:在穿越防火墙两侧各500mm处,涂刷改性氨基膨胀防火涂料,每隔24小时涂刷1次,共刷3-5次,涂层厚度0.5-1mm,铠装油浸纸绝缘电力电缆先包玻璃丝后再涂刷。消防联动用的电力及控制电缆,若敷设在电缆桥架内,则桥架外层亦应涂刷。防火墙预留孔洞需用防火堵料填实。防火隔板的作用是防止有毒热烟流窜和电线电缆火灾的延燃。
结语
综上所述,民用建筑工程中的电线电缆既可能是火灾的源头,又可能是火灾的传播者。对于民用建筑工程中的电线电缆可能发生的灾害应高度重视,坚持“预防为主”的方针,尽可能地减少灾害的发生及其造成的损失。
论文关键词:电梯;主开关;照明;插座;配线
论文摘要:电梯的电气控制设备由制造厂成套供应,电气控制设备的电源进线及控制和配电出线由安装单位配套。电气设计只需为下列用电设备提供电源、选配断路器和配电线路。
1 概述
电梯电气控制设备由制造厂成套供应,电气控制设备的电源进线及控制和配电出线由安装单位配套。电气设计只需为下列用电设备提供电源、选配断路器和配电线路。
电梯主电源;轿厢、机房和滑轮间的照明和通风;轿顶和底坑的电源插座;机房和滑轮间的电源插座;电梯井道的照明;报警装置。
2 配电设计
2.1电梯的负荷分级和供电要求,应与建筑的重要性和对电梯可靠性的要求相一致,并符合国家标准《供配电系统设计规范》的规定。高层建筑和重要公建的电梯为二级,重要的为一级;一般载货电梯、医用电梯为三级,重要的为二级;多层住宅和普通公建的电梯为三级。高层建筑中的消防电梯,应符合国家标准《高层民用建筑设计防火规范》的规定。
2.2电梯的供电,宜从变压器低压出口(或低压配电屏)处分开自成供电系统。
一级负荷电梯的供电电源应有两个电源,供电采用两个电源送至最末一级配电装置处,并自动切换,为一级负荷供电的回路应专用,不应接入其它级别的负荷;
二级负荷电梯的供电电源宜有两个电源(或两个回路),供电可采用两个回路送至最末一级配电装置处,并自动切换。当变电系统低压侧为单母线分段且母联断路器采用自动投入方式时,可采用线路可靠独立出线的单回路供电。亦可由应急母线或区域双电源自动互投配电装置出线的、可靠的单回路供电。
消防电梯的供电,应采用两个电源(或两个回路)送至最末一级配电装置处,并自动切换。
三级负荷电梯的供电,宜采用专用回路供电。
2.3 每台电梯应装设单独的隔离电器和保护装置,并设置在机房内便于操作和维修的地点,应能从机房入口处方便、迅速地接近。如果机房为几台电梯共用,各台电梯的隔离电器应易于识别。隔离电器应具有切断电梯正常使用情况下最大电流的能力但不应切断下列设备的供电:轿厢、机房和滑轮间的照明和通风;轿顶和底坑的电源插座;机房和滑轮间的电源插座;
电梯井道的照明;报警装置。
上述照明、通风装置和插座的电源,可以从电梯的主电源开关前取得,由机房内电源配电箱(柜)供电或单设照明配电箱,或另引照明供电回路并单设照明配电箱。
2.4 主开关选择
电梯电源设备的馈电开关宜采用低压断路器。低压断路器的额定电流应根据持续负荷电流和拖动电动机的起动电流来确定。过电流保护装置的负载-时间特性应设备负载-时间特性曲线相配合。
2.5 照明、通风装置和插座的供电回路,根据设备所在部位和工作特点划分,至少应分为两个供电回路并分别设置隔离电器和保护装置:
轿厢用电设备(照明、通风、插座和报警装置)供电回路和保护断路器(如同机房中有几台电梯驱动主机,每个轿厢均应设置一个),此断路器应设置在相应的主开关旁。
机房、井道和底坑用电设备(照明、通风和插座)供电回路和保护断路器,此断路器应设置在机房内,靠近其入口处。
3 电气照明、通风装置和插座设置及控制
3.1 电梯井道照明
封闭式电梯井道应设置永久性的电气照明,在维护修理期间,即使门全部关上,井道亦能被照亮。井道最高和最低点 0.5米以内,各装设一盏灯,中间最大每间隔7m设一盏灯,照度应不小于50lx,分别在机房和底坑设置一控制开关。
3.2 电梯机房照明和电源插座
机房应设有固定式电气照明,地板表面上照度应不小于 200lx。在机房内靠近入口(或几个入口)的适当高度处设有一个开关,以便进入时能控制机房照明。机房内应设置一个或多个电源插座。
3.3 轿厢照明和电源插座
轿厢应装备永久性的电气照明,控制装置上的照度应不小于 50lx,轿厢地面上的照度宜不小于50lx。如果照明是白炽灯,至少要有两只并联的灯泡。
要有可自动再充电的紧急电源,在正常照明电源被中断的情况下,它能至少供 1W灯泡用电1h。在正常照明电源一旦发生故障情况下,应自动接通照明电源。轿顶应设置一个或多个电源插座。
3.4 底坑插座
底坑距底 0.5m处应设置一个电源插座。插座需有防护措施和有一定的防水能力,宜至少达到 IP21。
4 线路敷设
4.1 线缆选择
选择电梯供电导线时,应按电动机铭牌电流及其相应的工作制确定,导线的连续工作载流量应不小于计算电流,线路较长时,还应校验其电压损失(直流电梯电源电压波动范围应不大于± 3%,交流电梯±5%)。
4.2配线选型
根据不同用途,配线可选用导线、硬电缆和软电缆,应有不同的保护方式和敷设方式.
5 防灾及报警装置
5.1消防电梯和平时兼作普通电梯的消防电梯,在撤离层靠近层门的候梯处增设消防专用开关及优先呼梯开关,供火灾时消防队员使用。
5.2为使乘客在需要时能有效地向轿厢外求援,应在轿厢内装设乘客易于识别和触及的报警装置。该装置应采用警铃,对讲系统,外部电话或类似形式的装置。
5.3超高层建筑和级别高的公建,在防灾控制中心宜设置电梯运行状态指示盘。
5.4消防电梯轿厢内应设消防专用固定电话,根据需要可以设闭路监视摄像机。
6 防雷等电位联结
二类防雷建筑物超过 45m和三类防雷建筑物超过60m的建筑,应采取防雷等电位连接措施,电梯导轨的底端和顶端分别与防雷装置连接(接闪器、引下线、接地装置和其它连接导体等)。
7 电梯机房、井道和轿厢中电器装置的间接接触保护
7.1低压配电系统零线和接地线应始终分开。
7.2整个电梯装置的金属件,应采取等电位联结措施。接地支线应分别接至接地干线接线柱上,不得互相连接后再接地。
在各个底坑和各机房均设置等电位连接端子盒,并与防雷装置连接。端子盒分别单独用接地线接至等电位联结端子板,以便于检查和维护。采用铜芯导体,芯线截面不得小于 6mm2,当兼用作防雷等电位联结时,采用铜芯导体,芯线截面不得小于16mm2。
轿厢接地线如利用电缆芯线时,不得少于两根,采用铜芯导体,每根芯线截面不得小于 2.5mm2。
7.3 电位连接、保护接地及电梯控制计算机工作接地与建筑内其它功能的接地共用接地装置。
摘要:更好地掌握防排烟系统的设计、施工方法便成了广大工程技术人员不懈追求的目标。近年来笔者在各种刊物上见到不少关于防排烟系统设计、施工方面的文章,内容涉及面很广,但感觉在某些问题上总是有多种解释,观点很难统一。本文就防排烟系统防火阀门的选定谈一些看法,希望得到同行指正。
关键词:高层建筑 排烟系统 防火阀 选择
0 引言
随着我国高层建筑数量的不断增加,消防工程的地位越来越重要。作为消防系统之一的防排烟系统(笔者认为,只要是因防火需要设置了阀门,那么阀门所在系统都应看作是防排烟系统的一部分,即广义的防排烟系统包括所有的风系统),其设计、施工、管理质量的好坏直接关系到火灾时人员能否安全疏散,火灾能否有效控制(近年来的实验及历次重大火灾都证明,烟气是火灾中的第一杀手)。因此更好地掌握防排烟系统的设计、施工方法便成了广大工程技术人员不懈追求的目标。近年来笔者在各种刊物上见到不少关于防排烟系统设计、施工方面的文章,内容涉及面很广,但感觉在某些问题上总是有多种解释,观点很难统一。本文就防排烟系统防火阀门的选定谈一些看法,希望得到同行指正。
1 阀门选定
1. 1 地下车库通风系统
地下车库通风系统分两种情况:一是排风排烟共用,此时风机人口阀门选用带联锁功能的防火阀(280℃);二是平时不用,火灾排烟时使用,此时风机人口必须选用排烟防火阀(280 ℃,常闭)。有人曾建议两种情况都使用防火阀(280℃),虽然这样做功能上能达到要求,而且还可以省掉一个报警系统控制模块,但防火阀为常开阀门,如果发生火灾时因电器、机械原因防排烟系统不能运行,烟气就会从风管不断扩散到其他区域,而且防火阀对风机的保护作用也不如排烟防火阀,因此不能用防火阀代替排烟防火阀。另外对于多个防烟分区共用一个排烟系统的情况,目前是按《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》设计的,每个防
烟分区设一个排风(烟)支管,排风与排烟合用,这样系统简单,联动阀门少,系统可靠性高,但当排风系统按上部排1/3风量,下部排2/3风量设置时,排风、排烟系统就必须分设支管(可合用风机),因为排烟口必须安装在接近顶棚的高度(下部排烟效果不好),此时必须在通风管上再接出若干排烟支管,在支管上设排烟防火阀,通风支管与主管连接处设防烟防火阀,平时打开防烟防火阀,关闭排烟防火阀,火灾时关闭防烟防火阀,打开着火区的排烟防火阀,这样做排烟效果好,但阀门较多,风管较复杂,层高较低时不好布置,需每个阀门都设一个控制、监视模块,对产品质量要求较高,否则系统可靠性无法保证。
1.2 特殊用房通风系统
特殊用房主要是指发电机房、高低压配电室等需设气体灭火装置的房间。这些房间通风系统设计的特殊性主要体现在阀门的选定上。由于气体灭火系统动作后要求通风系统能再次启动排除灭火气体及火灾产生的烟气和毒气,因此要求通风系统所接阀门要有复位功能,目前具有这种功能的阀门有如下几种:a)带远控功能的防烟防火阀。这种阀结构简单,价格便宜,关闭速度快,可手动复位,从功能上讲可以满足系统要求,但这种阀带有70℃熔断器,如果阀门受烟气影响导致熔断器动作,则手动复位功能无法实现。b)全自动防火阀。目前这种阀门主要分两种,一种采用继电器电磁铁操作机构,内有一台复位电机,当温度继电器探测到温度大于70℃时(也可接受联动信号),电磁铁动作,关闭阀门,当室内温度降到正常温度后(40℃以下),继电器动作(或接受消防控制中心电信号),复位电机工作,打开阀门,通风系统工作,这种阀门价格便宜,关闭动作迅速,但执行机构可能被卡住,而且采用继电器控制已较落后,已不能满足智能建筑的要求;另一种是记忆温控式,这种阀门的最大构造特点是控制器和执行器可分开设置,控制器可接受火灾探测联动信号,输出驱动电源,执行器(主要为一台可逆式电机)通过齿轮箱驱动阀门动作,另外阀门还外接温度探测器,当温度大于70℃时,探测器也可输出信号到控制机构,使阀门关闭,因此该机构灵敏可靠,操作方便,但选用时应注意电机动作时间不能过长,因为气体灭火系统动作时要求房间处于封闭状态,因此阀门动作必须在气体灭火系统动作前完成,房间内探测器动作信号反馈到火灾报警控制器(气体灭火系统设独立的报警控制器)后或按动手动放气按钮后,控制器会有一个延时以保证气体释放前人员能及时疏散,这个时间一般是10-15 s(控制器最大延时为30 s,但一般不会调到这么长),所以在选用这种防火阀时,一定要注意阀门的动作时间不能大于巧s,另外这种阀门有时会出现调整不到位现象,这并非产品质量问题,而是电位控制器未调整好,它对调试者的技术要求要高于普通阀门。
摘要:本文较详尽地讨论了各规范和标准对应急照明的解释,对疏散照明、安全照明、备用照明等应急照明的设计要求作了进一步的探讨,并进行了归纳总结。对应急照明的供电及火灾时是否切断,提出了自己的看法,并论述了应急照明线路敷设、应急照明灯具应遵循的要求。
关键词:民用建筑 应急照明 疏散照明 安全照明 备用照明
《民用建筑照明设计标准》(GBJ133-90,以下简称《照标》)在附录中对应急照明作出解释为:因正常照明的电源发生故障而启用的照明,也称事故照明。在现实生活中,为保障建筑物内人员的生命安全,应急照明是一项十分重要的安全设施,但各规范、各标准的不断推出,一些具体规定条文有明显的差异。下面是笔者的一些学习和实践体会,与同行们交流,希望能得到各方同事的指正和赐教。
一、应急照明的内容:
国际电工委员会IEC《应急照明灯具》标准将应急照明分为疏散照明和备用照明,国际照明委员会CIE出版物《建筑物内的应急照明指南》以及我国的《照标》将应急照明分为疏散照明、安全照明和备用照明。有关其应急照明的内容是一致的,区别在于是否将安全照明独立对待,IEC标准将安全照明归于备用照明,但在实际使用中,安全照明与备用照明在设置场所及处理方式上有不同,因此,将两者区分开来较适宜。《照标》第4、1、2条制定:“照明种类可分为正常照明、应急照明、值班照明、警卫照明和障碍照明。应急照明可包括疏散照明、安全照明和备用照明。”
在各防火规范《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95,以下简称《高规》)和《建筑设计防火规范》(GBJ16-87修订本,以下简称《低规》)中,也提到应急照明,此处所指应急照明应理解为只是应急照明的一种形式。由于近年来,火灾的情况不断发生,使设计工程师在观念上,一提到应急照明就认为是火灾状态下的应急照明。实际上,《照标》所指应急照明的外延比火灾应急照明要大,因为正常照明的电源发生故障应包括正常供电停电、或在发生火灾、地震、防空等紧急情况下,正常电源的失能。所以,工程应急照明系统的设计,不仅要满足防火规范要求的火灾应急照明系统的设置,还要满足各个规范或标准对整体应急照明系统的要求。
二、疏散照明的理解:
根据《照标》的解释:疏散照明,作为应急照明的一部分,用以确保安全出口通道能被有效地辨认和应用,使人们安全撤离建筑物。从使用功能角度看,笔者认为它可分为诱导指示标志照明和疏散一般照明。诱导指示标志灯用于辨认安全出口的方向和安全出口的位置,疏散一般照明用于通道被有效地应用,避免人员碰撞障碍物,并能容易找到沿疏散路线设置的消防报警按钮、消防设备和配电箱等。实际上当人们在撤离某场所时,若当地照度越高时,人们对行动的敏捷就越迅速,也越充满信心,CIE规定疏散照明不得低于0.2lx。考虑实践经验,《照标》规定疏散照明的地面水平照度不宜低于0.5lx,《高规》、《低规》规定:疏散用的应急照明,其地面最低照度不应低于0.5lx。《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92,以下简称《民规》)又有较具体的条款规定,但用词在各规范中都不完全一致。总结各规范及标准的各条款,归纳对疏散照明的设计要求如下表:
类 别 设计要求 设置场所
诱导指示标志灯 安全出口标志灯 正常时:在30m远处能识别标志,其亮度不应低于15cd/m2,不高于300cd/m2(CIE推荐标准)。
应急时:在20m远处能识别标志。 观众厅、多功能厅、候车(机)大厅、医院病房的楼梯口、疏散出口。
多层建筑中层面积〉1500m2的展厅、营业厅,面积〉200m2的演播厅。
高层建筑中的展厅、营业厅、避难层和安全出口(二类建筑住宅除外)。
人员密集且面积〉300m2的地下建筑。
疏散指示标志灯 正常时:在20m远处能识别标志,其亮度不应低于15cd/m2,不高于300cd/m2(CIE推荐标准)。
应急时:在15m远处能识别标志。 医院病房的疏散走道、楼梯间。
高层公共建筑中的疏散走道和长度〉20m的内走道。
防烟楼梯间及其前室、消防电梯间及其前室。
疏散一般照明 正常照明协调布置。
地面水平照度应〉0.5lx(人防工程1lx,观众席通道地面0.2lx)
地面水平照度宜为5lx以上(详说明2) 高层公共建筑中的疏散走道和长 度〉20m的内走道。
防烟楼梯间及其前室,消防电梯间及其前室。
说明:
1、疏散照明可采用蓄电池作备用电源,且连续供电时间不应少于20min,高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min,避难层的供电时间不应小于1.00h。
2、一般避免碰上障碍物,看清道路的最低照度值为0.2lx,但 应考虑到火灾情况下,烟雾对疏散照明照度的影响,曾经有试验证明,疏散走道照明的地面照度值为5lx时,在烟雾浓度较浓的情况下,地面还有1.8~2.0lx的照度值,此时辨别方位比较困难,但还可以疏散出去,照度值再低,则无法辨别方位,无法疏散。
3、《民规》第24、7、2规定:“下列部位须设置火灾事故时的备用照明:
(1)疏散楼梯(包括防烟楼梯间前室),消防电梯及其前室。
……
(7)公共建筑内的疏散走道和居住建筑内长度超过20m的内走道。”
笔者认为:上述(1)(7)两条设置的应急照明,不属备用照明,应属疏散照明,它是用于“使人们安全撤离建筑物”的照明,不是为继续或暂时继续工作而设的照明,《民规》附录C中的表C、3、12也将其列为疏散照明。另外,“消防电梯及其前室”应为“消防电梯间及其前室”。
4、《民规》表24、7、5中,场所举例列出电梯轿厢内设火灾疏散标志照明,应为(消防)电梯前室设火灾疏散标志照明。
5、《民规》附录C、3、6中规定:“疏散照明宜设在安全出口的顶部,疏散走道及其转角处距地1m以下的墙面上……”,其中,“疏散照明”应改为“诱导指示标志照明”。
值得提醒的是,在实际工程设计中,设计人员往往只做到了诱导指示标志照明的设计,而忽略了疏散一般照明的设计,这应引起同行们的重视。
三、安全照明的理解:
《照标》对安全照明的解释是:作为应急照明的一部分,用以确保处于潜在危险之中的人员安全。并规定有:工作场所内安全照明的照度不宜低于该场所一般照明照度的5%。这也是CIE的标准,另外,CIE还规定特别危险作业的为10%。对于安全照明的设置场所,《照标》没有进行列举,防火规范的《高规》和《低规》中有提到“应急照明”和“疏散用应急照明”,但没有细分或者提及“安全照明”这词,《民规》第24、7、3指出:“凡在火灾时因正常电源突然中断将导致人员伤亡的潜在危险场所(如医院内的重要手术室、急救室等),应设安全照明”,并在本规范附录C中有要求设计照度应保持正常照明的照度水平。这条照度要求比《照标》及CIE标准都要高,应该说,医院内的重要手术室、急救室肯定是属于“潜在危险场所”,其安全照明的照度若能大于正常照明时的10%,笔者认为,它就满足了国家的标准,但在实践中,若无技术的困难,确实宜保持正常照明的水平。
《民规》表24、7、5及附录表C、3、12中,场所举例列出避难层的应急照明属备用照明。笔者认为,避难层不是活动或工作场所,不存在为“保持正常活动继续进行”的照明,它是属避难人员暂时避难的场所,也属于“潜在危险场所”,所以,避难层的应急照明应理解为安全照明,照度要求不宜低于一般照明照度的5%,应急照明的转换时间也 应满足安全照明的要求,另外,《高规》第6、1、13、8中也有规定:“避难层应设有应急广播和应急照明,其供电时间不应小于1.00h,照度不应胝于1.00lx。”
四、备用照明的理解:
《照标》对备用照明的解释是:作为应急照明的一部分,用以确保正常活动继续进行,并规定备用照明(不包括消防控制室、消防水泵房、配电室和自备发电机房等场所)的照度不宜低于一般照明照度的10%。这与CIE规定标准相同。而对消防控制室、消防水泵房、配电室和自备发电机房等需继续工作的场所及其它重要房间,按防火设计规范《高规》及《低规》规定,其备用照明应保持正常照明照度。
《民规》表24、7、5中,提出暂时继续工作的备用照明的照度不少于正常照度的50%,这规定超出了《照标》及CIE提出的标准,同时,它与本规范附录表C、3、12中提出的设计要求自相矛盾,该表中要求:“消防控制室……,应保持正常照明的照度水平,其他场所可不低于正常照明照度的1/10,但最低不宜少于5lx。”笔者认为,在实际工程中,备用照明的照度做得越高,当然是越好,但能够满足国家标准《照标》的要求,就应该说是达到了标准。在某些场所(如:收银处,商场贵重物品售货处等),若能适当提高备用照明的照度,这也是合理及必要的。
笔者归纳总结了备用照明及安全照明的设计要求,列于下表:
五、应急照明的供电:
《民规》附录第C、3、1条规定:应急照明在正常断电后,对电源转换时间应满足:
疏散照明≤15s
备用照明≤15s(金融商业交易场所≤1.5s)
类别设计要求设置场所
备用照明消防控制室、消防泵房、排烟机房、发电机房、变电室、电话总机房、中央监控室等应保持正常照明的照度水平,其他场所可不低于正常照明照度的1/10,但最低不宜少于5lx,重要场所宜适当提高。 消防控制室、消防泵房、排烟机房、发电机房、变电室、电话总机房、中央监控室等。
多层建筑中层面积〉1500m2的展厅、营业厅,面积〉200m2的演播厅。
高层建筑中的观众厅、多功能厅、餐厅、会议厅、国际候车(机)厅、展厅、营业厅、出租办公用房。
人员密集且面积〉300m2的地下建筑。
安全照明照度不宜低于5%,特别危险场所不宜低于10%(避难层照度不应小于1lx)。
医院手术室、急救室宜保持正常照明的照度 医院手术室、急救室、避难层等
安全照明≤0.5s。
这条规定与CIE推荐标准一致。为了满足其要求,应急照明的供电主要有两种:一种是分散供电式系统,即每个应急灯上自带备用电源。正常电源切断时,备用电源自动投入。该系统可将应急灯直接接入正常照明供电系统,平时还可利用正常供电对备用电源充电。另一种是集中供电式系统,应急灯本身不带电源,正常照明电源故障时,由专用集中应急电源供电。该系统需设置独立的供电线路和配电设备。专用集中应急电源供电又分为两种类型,一种为集中或分区设置蓄电池组,另一种为后备交流应急电源,可由(1)电网引来有效的独立电源,(2)柴油发电机组供电。
目前我国一些规范中对上述应急照明电源的应用范围没有作出具体规定,事实上,因为受应急照明电源转换时间和供电时间的影响,在设计中采用以上两种或三种电源的组合供电方式,会显得更加合理、可靠。分析如下:
1、只采用分散供电式系统时,所有的应急灯都要自带备用电源,其优点是供电可靠性高,转换迅速,增减也方便,线路故障无影响,电池损坏影响面小,缺点是投资大,运行管理及维护要求高,供电容量受到制约。
2、只采用集中或分区设置蓄电池组供电方式时,其优点是供电可靠性高、转换迅速,与自带蓄电池方式相比投资较少,管理及维护较方便,缺点是需要专门房间,电池故障影响面较大,且线路要考虑防火问题,供电容量受到制约。
3、由电网独立电源供电时,要求由外部引来两路独立电源供电,确保一路故障时,另一路仍能继续工作,此种方式供电容量和供电时间不受限制,转换时间易满足要求,但在重大灾害时,其供电可靠性可能受到破坏,失去应急照明供电的作用。
4、由柴油发电机组供电时,要求发电机具有自启动功能,起动及投入运行时间小于15s,应急照明配电系统自成体系。柴油发电机组供电的优点是供电容量和供电时间基本不受限制。缺点是转换时间较长,不能用于安全照明及某些对转换时间要求较高场所的备用照明。
5、在防火设计规范《高规》和《低规》中有规定:①应急照明和疏散指示标志,可采用蓄电池作备用电源,且连续供电时间不应少于20min,高度超过100m的高层建筑连续供电时间不应少于30min。②避难层应急照明供电时间不应少于1.00h。应该指出,这是所指的应急照明只是指火灾时的应急照明,我们 应按前面的所述,应急照明的设计不仅应能满足火灾时的要求,还要满足所有情况的要求,而正常电源故障的持续时间是个不确定因素,因此,应急照明持续时间也是不确定的,这对只采用分散供电方式和集中或分区设置蓄电池组供电方式的系统来说,蓄电池的容量就受到制约,无法或很难提供(30~60min以上)长时间的应急照明。
所以笔者认为:应急照明灯数不多,规模小的建筑物可采用分散供电式系统,其余建筑,特别是高层建筑宜采用自启动柴油发电机组作为应急照明的主要供电方式或后备供电方式(起动及投入运行时间小于15s),只对诱导指示照明,安全照明及金融商业交易场所等对转换时间要求较高场所的备用照明,采用分散供电式的应急照明灯具作为过渡照明,以满足转换时间的要求。
六、应急照明的线路敷设:
当应急照明系统仅采用自带备用电源的应急照明灯具时,对其供电线路无特别要求,但是,对于其它形式的应急照明系统,根据各规范及标准的要求,应急照明配电应采用以上所述的专用供电系统配线。因要考虑在火灾情况下,投入应急照明,所以,其配电线路和控制回路宜按防火分区划分。另外,还应采取以下防火措施:当采用暗敷设时,应敷设在不燃烧体结构内,且保护层厚度不宜小于3cm;当采用明敷设时,应采用金属管或金属线槽上涂防火涂料保护;当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时,可不穿金属管保护,但应敷设在电缆井内。这些措施是一种比较经济、安全可靠的敷设方法,对保证应急照明配电线路可靠、安全供电是必要的。除此以外,笔者认为应急照明配线宜提倡采用阻燃型电线和电缆,有条件时可采用耐火型电线和电缆,以确保配电线路的可靠性。
《民规》第11、8、7条规定:“备用照明应由两路电源或两回线路供电”,这比专用回路供电方案要严格。其实,《民规》是1993年的行业标准,而在1995年的国家标准《高规》中,就不再提出这个观点,仅要求:“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。”并在条文解释中说明,这规定是在考虑了不少设计人员的异议后作出的具体修改规定,需要双电源并在最末一级配电箱处自动切换的重点是高层建筑的消防控制室、消防电梯、防排烟风机等。
七、应急照明的灯具:
应急照明必须选用能瞬时启动的光源,只有应急照明作为正常照明的一部分,并且应急照明和正常照明不出现同时断电时,应急照明才可选用其它光源,因为若选用不瞬时启动的光源(如气体放电灯)时,当其不在正常照明运作中一同使用,一旦发生事故,因其启动时间长而不能起到事故照明的作用,为此,《照标》作出了上述明确的规定。
此外,应急灯应符合有关部门制订的安全技术要求。作为诱导指示标志灯具,还应满足:
1、安全出口标志灯和疏散指示标志灯应装有玻璃或非燃材料的保护罩。
2、标志的图案、字体尺寸、颜色应根据公安部GA-54-93《消防应急照明灯具通用标术条件》和国家标准GB13495《消防安全标志》的有关规定与要求制作。
3、为提高认辨效果和清晰度,CIE推荐图形文字的亮度要大于15cd/m2,小于300cd/m2,并要求标志面最低和最高亮度比为1:10为宜(最低:最高)。
八、应急照明电源的切断
虽说应急照明是一项综合安全设施,并不都是用于火灾时,但它应满足消防的规范,它的供电是属于消防用电电源。《火灾自动报警系统设计规范》(GBJ116-88)第4、2、6条规定:“火灾确认后,消防控制设备对联动控制对象应有下列功能:一、……;二、……;三、接通火灾事故照明灯和疏散指示灯;四、切断有关部位的非消防电源。”笔者认为:接通事故照明和疏散标志灯是人员疏散必备的照明,切断有关部位非消防电源是为了扑救方便,减少救火人员触电的可能性。在实际设计中,应急照明常结合正常照明统一布置,利用正常照明灯的部分或全部作为应急照明,当某场所发生火灾时,接通或保持应急照明灯,指示人员疏散,同时,切断有关部位的消防电源,防止电气线路短路,方便扑救工作,但当人们已经疏散撤离完,消防控制也应将该场所应急照明电源切断,只保留带蓄电池的应急照明灯以维持必要持续时间的照明便可,这样可以完全减少救火人员触电的可能性,更便于扑救。有消防人员证实,在扑救火灾中,他们要求有关部位的电源要全部切断。