趙 金 劍

[悉地國際設(shè)計(jì)顧問(深圳)有限公司,廣東 深圳 518057]

0 引 言

目前,消防用電設(shè)備需采用專用的供電回路,除了防火用的消防設(shè)備之外,任何設(shè)備不得接入消防配電系統(tǒng)。這使得非消防設(shè)備如事故風(fēng)機(jī)、地下室排水泵、航空障礙燈等在火災(zāi)時不能中斷電源,供電等級高特別是用電功率較小的設(shè)備在配電上帶來不便。本文將結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),就非消防應(yīng)急供電系統(tǒng)及其負(fù)荷的配電進(jìn)行簡要分析。

1 應(yīng)急供電系統(tǒng)

1.1 應(yīng)急供電系統(tǒng)(安全設(shè)施供電系統(tǒng))

GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1](簡稱《供規(guī)》)第2.0.3條規(guī)定“應(yīng)急供電系統(tǒng)(安全設(shè)施供電系統(tǒng))用來維持電氣設(shè)備和電氣裝置運(yùn)行的供電系統(tǒng),主要是為了人體和家畜的健康和安全,和/或?yàn)榱吮苊鈱Νh(huán)境和其他設(shè)備造成損失以符合國家規(guī)范要求。”

GB/T 16895.33—2017(IEC 60364-5-56:2009)《低壓電氣裝置 第5-56部分電氣設(shè)備的選擇和安裝安全設(shè)施》[2](簡稱《IEC安全設(shè)施》)第560.3.1條規(guī)定“安全設(shè)施供電系統(tǒng)用來維持電氣裝置和設(shè)備的重要部分運(yùn)行的供電系統(tǒng),主要是為了人體和家畜的健康和安全,和/或?yàn)榱吮苊鈱Νh(huán)境和其他設(shè)備造成損害。例如安全設(shè)置包括應(yīng)急(疏散)照明、消防泵、消防電梯、報(bào)警系統(tǒng),如火災(zāi)報(bào)警器、一氧化碳報(bào)警和入侵防盜報(bào)警、疏散系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、重要醫(yī)療系統(tǒng))?！?/p>

美國消防規(guī)范NFPA 70—2020(簡稱《NEC》)2017版第700.2條規(guī)定:應(yīng)急系統(tǒng)為根據(jù)市、州、聯(lián)邦或其他法規(guī),或任何主管的政府機(jī)構(gòu)依法要求和歸類為緊急狀態(tài)的制度。這些系統(tǒng)的目的是在正常供應(yīng)發(fā)生故障或事故發(fā)生時,系統(tǒng)可以自動為人身安全提供必要的電力配電和照明控制”。在其備注中明確“應(yīng)急系統(tǒng)通常安裝在諸如酒店、電影院、體育場館、衛(wèi)生醫(yī)療設(shè)施及類似機(jī)構(gòu)等人員密集且需要人工照明,用于安全撤離及控制恐慌的場所。應(yīng)急系統(tǒng)還會為諸如維持生命所需的通風(fēng)、火警探測與報(bào)警系統(tǒng)、消防電梯、消防泵、公共安全通信系統(tǒng)、那些一旦出現(xiàn)斷電就會對生命安全或健康造成嚴(yán)重危害的工業(yè)工藝流程及類似功能的設(shè)備進(jìn)行供電”。

在更新不久的NFPA 101—2018中,擴(kuò)大了規(guī)范的適用范圍,包括危險(xiǎn)品應(yīng)急處置、防墜落受傷、應(yīng)急通信等。條文新增內(nèi)容包括:與火災(zāi)無關(guān)的危險(xiǎn)品防護(hù);新建集會和居住建筑內(nèi)一氧化碳探測等。其中第1.2條中明確了適用范圍“主要用于火災(zāi)中的生命安全保障,也用于類似緊急情況下的生命安全。”

從以上規(guī)范可以看出,《IEC安全設(shè)施》和《供規(guī)》同出一轍,應(yīng)急供電系統(tǒng)即安全設(shè)施供電系統(tǒng),其保障的是人身、環(huán)境和設(shè)備的安全。美國消防規(guī)范NFPA把應(yīng)急系統(tǒng)提高到一個更高層次,不局限于火災(zāi)情況,包括公共安全類的涉及生命安全的緊急狀態(tài)均被視為是應(yīng)急。

因此,應(yīng)急系統(tǒng)是個綜合保護(hù)措施,包含消防滅火系統(tǒng)。防火設(shè)施的供電只是應(yīng)急供電系統(tǒng)的一部分(比重較大)。除了火災(zāi)還有很多情況可以危害人身、設(shè)備也需要保護(hù)。這些非火災(zāi)情況下的安全設(shè)施均應(yīng)視為與防火設(shè)備同等重要,要納入到應(yīng)急供電系統(tǒng)。

1.2 與備用供電系統(tǒng)的區(qū)別

與應(yīng)急供電系統(tǒng)不同的是,備用供電系統(tǒng)是當(dāng)正常供電中斷時,由于非安全原因用來維持電氣裝置或其中某些部分的功能所需要的供電系統(tǒng)[1-2],在正常電源停電時用來保障正常生產(chǎn)和生活的用電由備用電源供電。例如,高層建筑的生活水泵為居民生活提供生活用水,在日常生活中起著重要的作用,但不能為人身安全提供保障,只能納入備用供電系統(tǒng)而不能歸入應(yīng)急供電系統(tǒng)。

在GB 50016—2014(2018年)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(簡稱《建規(guī)》)中備用和應(yīng)急的概念比較混亂,消防電力及疏散照明均采用備用電源供電的說法不妥,涉及到安全設(shè)施供電的建議統(tǒng)一調(diào)整為應(yīng)急電源。備用供電系統(tǒng)與應(yīng)急供電系統(tǒng)是兩個完全不同用途的供電系統(tǒng)。區(qū)別開來,是為了保障應(yīng)急負(fù)荷的供電可靠性。例如,《IEC安全設(shè)施》第560.7.1條規(guī)定“安全設(shè)施回路,應(yīng)獨(dú)立于其他回路”。《供規(guī)》第3.0.9條規(guī)定“備用電源的負(fù)荷嚴(yán)禁接入應(yīng)急供電系統(tǒng)”,《International Building Code—2018國際建筑規(guī)范》第2702.1.4條規(guī)定應(yīng)急電源要在主電源斷電后10 s內(nèi)自動供電,備用電源在60 s內(nèi)自動供電。因此,兩者供電的用途、對象和線路要求以及系統(tǒng)響應(yīng)時間均不同。

2 非消防應(yīng)急負(fù)荷的類型

民用建筑中,除了火災(zāi)之用消防負(fù)荷外,還有若中斷供電會對人身傷亡和重大設(shè)備損害或發(fā)生中毒、爆炸等有重大影響的負(fù)荷,此類負(fù)荷稱為非消防應(yīng)急負(fù)荷。

2.1 重要醫(yī)療場所設(shè)備

JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中第4.2.1條規(guī)定,一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷如:手術(shù)室、血液透析室、重癥監(jiān)護(hù)室等這些場所涉及患者生命安全的設(shè)備和照明用電一旦停電,將嚴(yán)重威脅患者生命安全,此類場所的設(shè)備與消防負(fù)荷應(yīng)由應(yīng)急電源供電。

2.2 有毒有害、爆炸危險(xiǎn)場所設(shè)備

在鍋爐房、燃?xì)鈴N房等有爆炸氣體危險(xiǎn)場所[3];在制冷劑為有毒氣體的冷凍站、制冷劑密度大于空氣的制冷機(jī)房[4-5]、變電所、數(shù)據(jù)機(jī)房等采用氣體滅火措施[6]等場所,均需要事故風(fēng)機(jī)。而事故風(fēng)機(jī)一旦中斷供電,將危害人身安全,同樣需要由應(yīng)急電源供電。

2.3 產(chǎn)生次生災(zāi)害設(shè)備

火災(zāi)中若中斷供電,會對建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)施產(chǎn)生次生災(zāi)害的設(shè)備,此類負(fù)荷在火災(zāi)情況下也不應(yīng)中斷供電,也需要由應(yīng)急電源供電。標(biāo)準(zhǔn)GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[7](簡稱《水消規(guī)》)第9.1.2條規(guī)定“排水措施應(yīng)滿足財(cái)產(chǎn)和消防設(shè)施安全”第9.2.1條規(guī)定“應(yīng)在設(shè)有消防給水系統(tǒng)的地下室和倉庫設(shè)置排水措施”。因此,有消防給水的地下室排水泵中斷供電,會喪失排水能力對地下室結(jié)構(gòu)和設(shè)施產(chǎn)生損害。

航空障礙燈顯示構(gòu)筑物的輪廓,使飛行器操作員能判斷障礙物的高度與輪廓,起到警示作用。其中斷供電,會對飛行器和建筑本體造成更大危害。

2.4 特殊安防通信系統(tǒng)

NFPA 101—2018[8-9]中首章適用范圍中新增第1.1.7條,規(guī)定,“在緊急情況下需考慮與其他人進(jìn)行通信的情況”。NFPA-1211規(guī)定“本標(biāo)準(zhǔn)不僅僅用于消防系統(tǒng),而能夠用于任何緊急系統(tǒng)”,第1-2.1條要求,該系統(tǒng)包括但不限于公眾報(bào)告系統(tǒng)、任務(wù)下達(dá)系統(tǒng)、電話、單工或雙工無線通信系統(tǒng)。

GB 50314—2015《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中第4.6.5條規(guī)定“應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)符合下列規(guī)定:第1款應(yīng)以火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、安全技術(shù)防范系統(tǒng)為基礎(chǔ);第2款應(yīng)具備下列功能:1)對各類危及公共安全的事件進(jìn)行就地實(shí)時報(bào)警;2)采取多種通信方式對自然災(zāi)害、重大安全事故、公共衛(wèi)生事件和社會安全事件實(shí)現(xiàn)就地報(bào)警和異地報(bào)警;3)管轄范圍內(nèi)的應(yīng)急指揮調(diào)度;4)緊急疏散與逃生緊急呼叫和導(dǎo)引;5)事故現(xiàn)場應(yīng)急處置等…第4款規(guī)定“應(yīng)配置下列設(shè)施:1)有線/無線通信、指揮和調(diào)度系統(tǒng);2)緊急報(bào)警系統(tǒng);3)火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)與安全技術(shù)防范系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)施;4)火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)與建筑設(shè)備管理系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)施;5)緊急廣播系統(tǒng)與信息發(fā)布與疏散導(dǎo)引系統(tǒng)的聯(lián)動設(shè)施。”

公安部發(fā)布的公消〔2018〕57號文件《建筑高度大于250米民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)性技術(shù)要求(試行)》的第23條第7款規(guī)定“避難層(間)、輔助疏散電梯的轎箱及其?？繉拥那笆覂?nèi)應(yīng)設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng),視頻監(jiān)控信號應(yīng)接入消防控制室,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的供電回路應(yīng)符合消防供電的要求?！?/p>

可以看出,火災(zāi)時的人員疏散和處置也需要綜合的應(yīng)急措施,通信方面非火災(zāi)自動報(bào)警及消防電話、廣播系統(tǒng)能完全勝任的。因此弱電通信系統(tǒng)在火災(zāi)中仍需繼續(xù)工作,是有利于人員疏散和救援的,需要由應(yīng)急電源供電[10-15]。

2.5 安全照明

應(yīng)急照明中的“應(yīng)急”含義與《IEC安全設(shè)施》中的保護(hù)人身安全的“應(yīng)急”含義不同,需對應(yīng)急照明的種類區(qū)分。

GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)規(guī)范》中第2.0.19條～第2.0.22條規(guī)定:應(yīng)急照明是因正常照明的電源失效而啟動的照明,應(yīng)急照明包括疏散照明、安全照明、備用照明;疏散照明是用于確保疏散通道被有效地辨認(rèn)和使用的應(yīng)急照明;安全照明是用來確保處于危險(xiǎn)之中的人員安全的應(yīng)急照明;備用照明是用于確保正常生活繼續(xù)或暫時繼續(xù)進(jìn)行的應(yīng)急照明。

《建規(guī)》第10.3章把應(yīng)急照明只限定在防火層面,稱之為消防應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志。

BS EN1838:2013在“介紹”章節(jié)中說明應(yīng)急照明分為應(yīng)急逃生照明和備用照明。應(yīng)急逃生照明分為逃生路線照明、開放區(qū)域照明(NFPA稱為反恐慌照明)和高危作業(yè)區(qū)域照明。

BS 5266-1:2016在“介紹”章中明確:本標(biāo)準(zhǔn)修訂版包括在沒有立即疏散的處所使用的應(yīng)急照明以及傳統(tǒng)的應(yīng)急逃生照明。應(yīng)急照明可以實(shí)現(xiàn)以下功能,其中一些功能可以組合成一個系統(tǒng):① 應(yīng)急逃生照明,提供逃生路線、標(biāo)志和重點(diǎn)區(qū)域的照明,以協(xié)助使用者撤離建筑物;② 應(yīng)急安全照明,當(dāng)使用者不需要立即撤離房屋時,為房屋內(nèi)的安全移動提供照明;③ 備用照明,由提供的備用電源供電。在主電源完全失效的情況下,有足夠的照明設(shè)備正常工作。

《IEC安全設(shè)施》中,對應(yīng)急照明的定義是參照CIE S020/ISO 30061:2007而來,僅對應(yīng)急疏散照明進(jìn)行了規(guī)定,基本與BS EN 1838—2013一致。

因此,NPFA、IEC、BS(EN)等國際標(biāo)準(zhǔn)都是把高危作業(yè)區(qū)域(手術(shù)室、易燃易爆場所、(殘疾人)衛(wèi)生間等正常照明停電會帶來人身安全危險(xiǎn)的場所)等非火災(zāi)情況納入應(yīng)急系統(tǒng)。因此,除了備用照明是為了滿足正常生活所需,由備用電源供電之外,安全照明應(yīng)由應(yīng)急電源供電[16-22]。

3 配電方式

3.1 負(fù)荷等級

如上所述的負(fù)荷均為安全設(shè)施,應(yīng)和消防用電一樣,為本體建筑內(nèi)最高等級供電?！禝EC安全設(shè)施》第560.6.2條規(guī)定:安全設(shè)施電源應(yīng)作為固定設(shè)備安裝,并使其不會因?yàn)檎ｋ娫吹闹袛喽艿讲焕绊?第560.6.5條規(guī)定:來自于一個供電網(wǎng)絡(luò)中分開的獨(dú)立饋線,不能作為安全電源。除非能確保兩條饋線不大可能同時發(fā)生故障?！禝EC安全設(shè)施》不談負(fù)荷等級,強(qiáng)調(diào)的是建筑物內(nèi)根據(jù)使用性質(zhì)來劃分系統(tǒng),如應(yīng)急系統(tǒng)、備用系統(tǒng)等。而國內(nèi)負(fù)荷劃分,同樣是一級負(fù)荷的,指的是應(yīng)急負(fù)荷或備用負(fù)荷。

3.2 過負(fù)荷保護(hù)

GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第7.6.3條規(guī)定了消防配電線路“對于突然斷電比過負(fù)荷造成損失更大的線路,不應(yīng)設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)”。而對于非消防的應(yīng)急負(fù)荷,如標(biāo)準(zhǔn)GB 50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.3.6條和標(biāo)準(zhǔn)GB 50055—2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.3.7.1條中都有“過負(fù)荷斷電造成的損失更大時,應(yīng)使過負(fù)荷保護(hù)動作于信號”的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)GB 51039—2014 《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.4.2條中要求:“在醫(yī)用IT系統(tǒng)變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)不應(yīng)設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)”?！禝EC安全設(shè)施》第560.7.3條要求,安全設(shè)施回路“當(dāng)失電可能造成更大的危害時可以取消過載保護(hù)”。因此,根據(jù)應(yīng)急負(fù)荷的用途屬性可以看出,非消防應(yīng)急負(fù)荷過負(fù)荷也需要同消防負(fù)荷一樣,過負(fù)荷不能斷電。

3.3 回路要求

《建規(guī)》第10.1.6條規(guī)定“消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路,當(dāng)建筑內(nèi)的生活、生產(chǎn)用電被切斷時,應(yīng)仍能保證消防用電”,因此有觀點(diǎn)認(rèn)為,非消防負(fù)荷均不能納入消防配電系統(tǒng),那些非消防的應(yīng)急負(fù)荷雖然是建筑中最高供電等級也不能納入消防配電系統(tǒng)。這是沒有能夠正確認(rèn)識應(yīng)急系統(tǒng)的作用所致。

3.3.1 火災(zāi)時不能被切除電源

《建規(guī)》第10.1.6條的條文解釋為“如果生產(chǎn)、生活用電與消防用電的配電線路采用同一回路,火災(zāi)時,可能因電氣線路短路或切斷生產(chǎn)、生活用電,導(dǎo)致消防用電設(shè)備不能運(yùn)行?！?/p>

應(yīng)急供電系統(tǒng)是保障人身安全和重大設(shè)備的,非消防應(yīng)急負(fù)荷并非備用負(fù)荷,不是為了生產(chǎn)、生活使用,在任何情況下,包括火災(zāi)情況,此類負(fù)荷是不能像普通負(fù)荷和備用負(fù)荷一樣被切斷電源的,非消防應(yīng)急負(fù)荷還是需要堅(jiān)持工作的,除非本負(fù)荷所在場所已經(jīng)不具備工作條件,如醫(yī)院手術(shù)室,只要本房間沒有著火,為了病人的生命安全,不能立刻中斷電源,視火情發(fā)展可先暫時繼續(xù)堅(jiān)持工作。地下室排水泵在火災(zāi)時,需要及時排出地下室積水,縱然本防火分區(qū)著火,也不能中斷電源。對于事故風(fēng)機(jī),非本體場所著火,也不能停止工作,否則有可能出現(xiàn)毒氣蔓延、危及生命等情況發(fā)生。

3.3.2 線路也需防火

《IEC安全設(shè)施》第560.8.1條規(guī)定“在火災(zāi)情況下時需要工作的安全設(shè)施應(yīng)采用…具有耐火保護(hù)和機(jī)械保護(hù)的布線系統(tǒng)”。BS 9999:2017第15.7條規(guī)定“用于生命安全,消防或財(cái)產(chǎn)保護(hù)的所有其他需要耐火的回路電纜應(yīng)符合BS 8519”,第37.2.3.1條規(guī)定“由于無法確定火災(zāi)可能從何處開始,所有生命安全及消防設(shè)備的電源(主、備用和緊急狀態(tài))及其相關(guān)控制設(shè)備應(yīng)被視為在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)…。除了電纜的線路外,終端、電路保護(hù)設(shè)施和控制面板的位置也應(yīng)仔細(xì)規(guī)劃,以確保這些位置也有防火保護(hù)。生命安全及消防設(shè)備的電源應(yīng)與建筑物內(nèi)的所有其他電路分開,以免其他設(shè)備發(fā)生故障而導(dǎo)致供電中斷”。

BS 8519:2010第5章火災(zāi)持續(xù)供電時間規(guī)定“用于提供生命安全和消防系統(tǒng)的配電系統(tǒng)應(yīng)符合下列標(biāo)準(zhǔn):生命安全系統(tǒng),應(yīng)能維持運(yùn)作,以便讓樓宇內(nèi)的住戶在逃離樓宇時得到警報(bào)、疏散和保護(hù),大型及/或復(fù)雜樓宇時間60 min,其他建筑30 min;對于消防系統(tǒng),應(yīng)能夠根據(jù)具體的消防應(yīng)用程序。

因此非消防應(yīng)急負(fù)荷在消防狀態(tài)下,設(shè)備不能被切除且其線路也是防火的,與消防負(fù)荷同為應(yīng)急負(fù)荷,理應(yīng)可以與消防設(shè)備共用回路,甚至可以說成,非消防應(yīng)急負(fù)荷與消防負(fù)荷合用一套應(yīng)急供電系統(tǒng)。當(dāng)醫(yī)療設(shè)備、手術(shù)室等負(fù)荷較大,可由低壓母線單獨(dú)放射式供電;當(dāng)負(fù)荷較小且分散時,如事故風(fēng)機(jī)、地下室排水泵等可單回路就近接入本防火分區(qū)的消防電源雙切箱;安全照明、航空障礙燈等照明燈具可以接入本防火分區(qū)的應(yīng)急照明箱(回路)中;當(dāng)消防和安?？刂剖液嫌脮r,安?？刂剖业碾娫纯膳c消防控制室的電源合用。當(dāng)然,至于配電形式具體問題要具體分析。

4 結(jié) 語

保護(hù)人身安全和重要設(shè)備安全的非消防應(yīng)急負(fù)荷與火災(zāi)消防負(fù)荷并沒有本質(zhì)區(qū)別,從使用功能、負(fù)荷等級以及配電方式上均一致。建議非消防應(yīng)急負(fù)荷接入消防配電系統(tǒng)中,火災(zāi)時也不能隨意的全部切除。應(yīng)急系統(tǒng)供電回路獨(dú)立即可,否則會喪失應(yīng)急系統(tǒng)整體配電的靈活性,給其他非消防應(yīng)急負(fù)荷的供電帶來不便。建議我國建筑消防規(guī)范不應(yīng)僅為狹義的防火,應(yīng)該把“消防”系統(tǒng)提升到應(yīng)急系統(tǒng)和機(jī)制層面,成為基于保護(hù)生命安全的綜合的規(guī)范體系。