李 元 春

(南京長江都市建筑設計股份有限公司, 江蘇 南京 210000)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人防防護意識的提升,越來越多的人防工程建造在各類建筑的地下汽車庫中。人防地下汽車庫,平時功能為地下汽車庫,戰(zhàn)時為各類人員掩蔽、醫(yī)療救護及其他配套場所等(以下簡稱人防車庫),它具有平戰(zhàn)雙重功能,是人防工程寓軍于民的常見形式。人防車庫的設計,既要保證戰(zhàn)時防空的需要,還應兼顧平時功能的需要。因此,平戰(zhàn)結(jié)合是當下人防工程設計的核心指導方針[1]。在人防車庫的電氣設計中,配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的設計是平戰(zhàn)結(jié)合系統(tǒng)中較為重要的兩個方面。

1 配電系統(tǒng)設計中的平戰(zhàn)結(jié)合

眾所周知,安全可靠是電氣設計的首要考慮因素。人防車庫的平戰(zhàn)功能截然不同,戰(zhàn)時配電系統(tǒng)理論上需要做到自成系統(tǒng),相互獨立,才能保證戰(zhàn)時功能的安全可靠和正常實施。但如果人防工程的設計將平時設置成和戰(zhàn)時的配電系統(tǒng)完全獨立,互不交叉,這樣做雖然可以保證戰(zhàn)時系統(tǒng)的獨立可靠,但也脫離了人防建設圍繞經(jīng)濟建設的原則,戰(zhàn)備效益、經(jīng)濟效益、社會效益沒有得到有效融合[1]。為此,在做人防車庫設計時,應既保證戰(zhàn)時配電系統(tǒng)相對獨立、可靠,也應考慮與平時同等級的供電電源、配電箱等合理有效的結(jié)合,在能保證各自配電系統(tǒng)的獨立性、可靠性的情況下,應減少浪費,降低工程造價。人防車庫的配電系統(tǒng)設計應做到合理的平戰(zhàn)結(jié)合。

1.1 供電電源

1.1.1 平時電力系統(tǒng)電源兼做人防需用的電力系統(tǒng)電源

通常的電氣設計中,車庫內(nèi)平時配電系統(tǒng)按車庫防火分區(qū)的分布狀況劃分成多個合理的配電區(qū)域,每個配電區(qū)域設置相互獨立的區(qū)域總配電柜,區(qū)域總配電柜各路電源進線取自電力系統(tǒng)電源(引自變配電所,一般設置于防護區(qū)外)。配電區(qū)域內(nèi)各個防火分區(qū)的用電設備,分別由區(qū)域總配電柜引接獨立的供電回路。若人防配電箱采取獨立設置,獨立進線,則勢必造成變配電所的配出回路增多,則相應斷路器及配電線路也隨之增加;若人防配電箱與平時某合適的二級配電箱合用,通過平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換開關(guān)達到戰(zhàn)時配電系統(tǒng)的獨立,那么,平時某合適的二級配電箱已有電力系統(tǒng)電源的供電回路,此回路可兼做人防配電箱的電力系統(tǒng)電源,此時,人防配電省去了需要單獨設置的電力系統(tǒng)電源及配電箱,同時變配電所內(nèi)也減少了專供于人防配電箱的供電回路和元器件等。

電力系統(tǒng)電源主要用于平時,為降低人防車庫的造價,變配電所常設置在人防車庫的防護區(qū)外。但對于用電負荷較大的大型人防地下室而言,尤其當大型地下車庫位于人防區(qū)域時,地下車庫內(nèi)需要設置專用的變配電所,該變配電所宜設置在防護區(qū)內(nèi),并靠近負荷中心,此時人防區(qū)域內(nèi)的配電設備電源進線取自于戶內(nèi)變電所。因此,電力系統(tǒng)電源如何平戰(zhàn)合用,需要設計人員因地制宜,合理應用。

1.1.2 人防內(nèi)部電站柴油機組電源與平時建筑自備電源的互相利用

依據(jù)GB 50038—2005《人民防空地下室設計規(guī)范》第7.2條要求,人防工程在戰(zhàn)時應依據(jù)功能、面積規(guī)模等因素設置戰(zhàn)時內(nèi)部電站柴油機組電源。但為人防純戰(zhàn)時功能而設置的柴油機組內(nèi)部電站經(jīng)常在平時處于閑置,如果建筑因平時需要使用而設置柴油機組作為平時應急電源或供電電源時,作為一個整體工程,在平戰(zhàn)所需的柴油機組容量相差不大時,平時所需要的柴油機組電源和戰(zhàn)時所需的內(nèi)部電站柴油機組電源宜合用設置,設于防護區(qū)內(nèi),按戰(zhàn)時內(nèi)部電站相關(guān)要求配置。柴油機組電源在作為平時電源的同時,也作為戰(zhàn)時內(nèi)部電源,使得該設備本身平戰(zhàn)都發(fā)揮出了作用。

當建筑依據(jù)其本身需求,設有自備電源,如作為平時應急電源而設置的柴油機組、移動式拖車電站等。這些自備電源雖然只是作為電力系統(tǒng)的備用電源,其設計不符合人防防護要求,無法作為人防內(nèi)部電源使用,但作為人防工程,凡建筑使用這些電源,在有可利用條件時,人防工程就應盡量利用這些電源,作為戰(zhàn)時人防輔助電源。這類電源距離人防工程近,戰(zhàn)時被毀壞的概率相對低,對于人防工程來說,多一層保險,更是多一分安全。

1.2 配電箱

人防車庫平時用電設備主要包含防排煙風機、消防潛水泵、防火卷簾等消防設備[2]及普通送排風機、機械停車設備、照明、充電樁設施等非消防設備。

人防車庫內(nèi)戰(zhàn)時用電負荷以最為常見的二等人員掩蔽所為例,主要包含戰(zhàn)時進排風機、防化設備電源箱、通信設備電源箱、戰(zhàn)時照明、戰(zhàn)時應急照明、戰(zhàn)時潛水泵負荷等[1]。

選擇合適的平時用配電箱,通過一定的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設計,使得該平時配電箱具備戰(zhàn)時人防配電箱的功能,是考慮設置配電箱平戰(zhàn)合用的首要條件。

在部分地區(qū)的人防車庫電氣設計圖紙中,人防配電箱與平時照明箱合用,此類設計從平戰(zhàn)配電系統(tǒng)的原理來說,并無不妥,但人防配電箱應優(yōu)先選擇防護分區(qū)內(nèi)的可用于消防配電的動力雙電源切換箱進行平戰(zhàn)結(jié)合。該切換箱內(nèi)平時負荷通常有消防潛水泵、防火卷簾等負荷(以下簡稱潛水泵雙切箱)。

1.2.1 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合的優(yōu)勢

人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合的優(yōu)勢如下。

(1) 潛水泵雙切箱的平時容量相較于照明箱等其他配電箱,與人防防護單元的人防配電箱戰(zhàn)時容量更為接近。以二等人員掩蔽所工程為例,設該工程中的1個防火分區(qū),建筑面積為4 000 m2,該防火分區(qū)內(nèi)有8組消防潛水泵負荷,每組消防潛水泵負荷均含兩臺消防潛水泵,每臺容量為2.2 kW,控制方式為兩臺互相備用,高水位同時起動,則每組消防潛水泵的容量為4.4 kW;戰(zhàn)時該防火分區(qū)劃分為兩個人防防護單元,每個人防防護單元的面積為2 000 m2,每個人防防護單元各設1臺人防配電箱,每個人防配電箱容量在20～25 kW,而每個防護單元的范圍內(nèi)包含4組消防潛水泵負荷,其容量總和為17.6 kW,考慮到該防護單元內(nèi)平時防火卷簾等消防設備常與消防潛水泵負荷合設在同一個雙電源切換箱內(nèi),則該雙電源切換箱的容量,無疑是與人防配電箱的容量最為接近的。照明箱的容量按1.9 W/m2計算,每個防護單元的照明功率約為1.9 W/m2×2 000 m2=3.8 kW,即便再考慮增加插座等其他負荷的容量,也遠不及潛水泵雙切箱的容量接近人防配電箱的容量。

(2) 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合時,更有利于平戰(zhàn)合用的潛水泵負荷的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。根據(jù)人防給排水專業(yè)的通常設計,部分平時用的消防潛水泵在戰(zhàn)時可作為戰(zhàn)時潛水泵使用,比如戰(zhàn)時出入口附近的潛水泵,戰(zhàn)時干廁附近的潛水泵,戰(zhàn)時水箱附近的潛水泵等,給排水專業(yè)對于潛水泵有平戰(zhàn)合用設計的需求。人防配電箱內(nèi)通過母線分段,使戰(zhàn)時用負荷和純平時用負荷由平戰(zhàn)電源供電的不同的母線段供電,戰(zhàn)時只要在人防箱前端的平戰(zhàn)電源轉(zhuǎn)換處切換電力系統(tǒng)電源和人防內(nèi)部電源的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換開關(guān),末端潛水泵就能引接到相應的平戰(zhàn)電源。當潛水泵雙切箱不兼做人防箱時,人防箱由其他配電箱兼做或獨立設置時,平戰(zhàn)合用的潛水泵則平時需要從平時雙電源切換箱引接平時供電回路,戰(zhàn)時又要從另外設置的人防配電箱引接戰(zhàn)時供電回路,當電力系統(tǒng)電源和人防內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換后,潛水泵控制箱處又要通過平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換雙投開關(guān)做一次雙重轉(zhuǎn)換,才能使平戰(zhàn)電源分開供電,達到配電系統(tǒng)獨立。

(3) 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合時,更有利于應急照明負荷的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。該配電箱可為平時應急照明供電,但戰(zhàn)時應急照明和平時應急照明通常是平戰(zhàn)合用,所以在戰(zhàn)時,平戰(zhàn)應急照明電力系統(tǒng)電源與人防內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換時,不需要在末端應急照明控制箱處做雙投開關(guān)雙重轉(zhuǎn)換。

(4) 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合時,更有利于照明負荷的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。當平時電力系統(tǒng)電源引自用戶變時,普通照明作為非消防負荷,通常是從用戶變單獨引接電源至普通照明區(qū)域總配電柜,再供電至各個防火分區(qū)或防護單元的平戰(zhàn)合用的普通照明箱。平戰(zhàn)合用的照明箱,平時電源由區(qū)域普通照明總配電柜的回路引來,戰(zhàn)時由其所處的人防防護單元的人防配電箱回路引來,戰(zhàn)時通過平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換雙投開關(guān)實現(xiàn)平戰(zhàn)配電系統(tǒng)的獨立。

當平時電力系統(tǒng)電源引自供電局計量的臨街變時,車庫配電區(qū)域內(nèi)的負荷,包括普通照明負荷,都是從臨街變引接供電電源至區(qū)域總配電柜,再供電至各個防火分區(qū)或負荷端。作為人防工程常見的二等人員掩蔽所的電氣設計,平時普通照明與戰(zhàn)時普通照明本身是平戰(zhàn)合用,在戰(zhàn)時,平戰(zhàn)合用的普通照明本身要從人防配電箱引接一路供電回路至平戰(zhàn)合用的照明箱,而人防配電箱選擇水泵雙切箱時,該平戰(zhàn)合用的普通照明箱的平時供電回路可直接與該人防配電箱供給平戰(zhàn)普通照明箱的戰(zhàn)時回路合并為一條回路。也就是說,從人防配電箱至平戰(zhàn)普通照明箱的線路是作為平戰(zhàn)合用線路來設計的,當電力系統(tǒng)電源與人防內(nèi)部電源平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換時,末端的平戰(zhàn)普通照明箱無須再做雙重轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)平戰(zhàn)照明配電系統(tǒng)的相互獨立,省去了雙重轉(zhuǎn)換的繁瑣性,簡化了配電系統(tǒng)。

(5) 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合時,更有利于增加人防配電箱供電電源的可靠性。潛水泵雙切箱平時由兩路電源或兩回路供電線路供電[3],當它兼做人防配電箱時,增加了人防配電箱供電電源的可靠性。戰(zhàn)時,當兩路電力系統(tǒng)電源中的一路損壞時,仍可以優(yōu)先利用另一路電力系統(tǒng)電源供電,可以更有效地掩蔽人員和物資,保存我方戰(zhàn)爭潛力。

1.2.2 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合的參考系統(tǒng)圖

以設有戰(zhàn)時內(nèi)部電站的二等人員掩蔽所工程為例,人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合配電系統(tǒng)參考圖如圖1所示。

圖1 人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合配電系統(tǒng)參考圖

由圖1可知:人防配電箱選擇潛水泵雙切箱平戰(zhàn)結(jié)合時,該配電箱平時由兩路電力系統(tǒng)電源供電,該電源為戰(zhàn)時用負荷和平時用負荷供電,純戰(zhàn)時用負荷(平時不用的戰(zhàn)時負荷)的回路斷路器平時均處于斷開狀態(tài),以保證平戰(zhàn)供電系統(tǒng)的獨立性。戰(zhàn)時,除了平時這兩路電力系統(tǒng)電源供電外,新增一路引自戰(zhàn)時內(nèi)部電站的內(nèi)部電源,該內(nèi)部電源與兩路電力系統(tǒng)電源通過雙投開關(guān)達到平戰(zhàn)電源的轉(zhuǎn)換。當兩路電力系統(tǒng)電源被損壞后,戰(zhàn)時由雙投開關(guān)轉(zhuǎn)換至戰(zhàn)時內(nèi)部電源供電,戰(zhàn)時內(nèi)部電源僅供給戰(zhàn)時用負荷的母線段,因此,平時負荷無法由戰(zhàn)時內(nèi)部電源供電,平時負荷的回路斷路器戰(zhàn)時均處于斷開狀態(tài),從而確保了戰(zhàn)時電源供電與平時負荷互不交叉[4]。戰(zhàn)時用負荷包由平時和戰(zhàn)時都使用的平戰(zhàn)合用的負荷和純戰(zhàn)時使用的戰(zhàn)時負荷組成,其中,平戰(zhàn)合用的負荷中,如果普通照明負荷和應急照明負荷平時由另外對應的區(qū)域總配電柜供電,則該人防配電箱中對應的平戰(zhàn)合用的普通照明箱和應急照明箱內(nèi)增設雙投開關(guān)進行平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換;如果普通照明箱和應急照明箱平時就由該人防配電箱供電,則戰(zhàn)時無須轉(zhuǎn)換,平戰(zhàn)合用的潛水泵負荷供電原理和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的方式與照明箱類同。

2 照明設計中的平戰(zhàn)結(jié)合

2.1 照度標準

人防車庫照明系統(tǒng)的設計在滿足平時照度標準要求的同時,還應兼顧人防戰(zhàn)時照度標準要求。由于平戰(zhàn)照度的標準不同,人防車庫的照明設計在滿足平時和戰(zhàn)時照度要求的基礎上,還應考慮合理減少平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的工作量。

平時地下汽車庫的照度標準要求車位照度不小于30 lx,車道照度不小于50 lx;戰(zhàn)時作為二等人員掩蔽所時,戰(zhàn)時照度不小于75 lx;戰(zhàn)時作為專業(yè)隊員掩蔽部或一等人員掩蔽所時,戰(zhàn)時照度不小于100 lx;戰(zhàn)時作為物資庫時,戰(zhàn)時照度不小于50 lx等。人防車庫的照明設計常見的做法有以下兩種:① 按照平時和戰(zhàn)時照度較高標準要求設計。② 平時按平時照度要求設計,戰(zhàn)時按戰(zhàn)時照度要求設計。

以上兩種照明設計的形式,從原理上來說都能達到平時和戰(zhàn)時要求的照度標準,但如不論工程概況,一味地按一種形式設計,于設計而言,并不精細,作為專業(yè)的人防設計,應將以上兩種常見的設計形式與實際工程的特點和需求融會貫通,靈活結(jié)合,才能做出更優(yōu)化合理的設計。

舉一工程實例:某人防地下車庫,平時主要功能為小型汽車庫,戰(zhàn)時主要功能為二等人員掩蔽、物資庫、專業(yè)隊員掩蔽部。做法一,車庫照明設計中照度應分別按要求較高的戰(zhàn)時照度標準75 lx,50 lx,100 lx執(zhí)行設計,但這種做法增加了工程造價;做法二,平時車道和車位照度設計為50 lx,30 lx,通過臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的方式,使戰(zhàn)時照度達75 lx,50 lx,100 lx,但這樣無疑增加了平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的工作量。

本文認為可以通過以下三個方面的綜合考慮,選擇合適的設計方案,可減少這兩種照明設計做法帶來的不足之處。① 該地庫照明設計是否有高品質(zhì)地下車庫的設計需求。② 專業(yè)隊員掩蔽部是否在平時的非機動車庫區(qū)域。③ 物資庫是否設在平時的非機動車庫區(qū)域。

規(guī)范所要求的車庫的平時照度是一種基礎照度,高品質(zhì)地庫在滿足功率密度限值的要求下,可以在規(guī)范照度的要求上做進一步提升。人防地下車庫的照度設計,既要兼顧平戰(zhàn)規(guī)范的不同標準,也要考慮到平戰(zhàn)工況下的實際需求,更應考慮平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的可行性、繁瑣性和時效性。一般來說,人防工程戰(zhàn)時處于緊急狀態(tài),但凡平時設計能合理兼顧到戰(zhàn)時要求,均應兼顧設計到位,而不是一味為了節(jié)省工程造價,停留于理論上的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換,因此,該例中的人防地下車庫設計,應先做以下功能分類探析,再做出相應的設計選擇更為合理。

(1) 平時汽車庫或非機動車庫、戰(zhàn)時為二等人員掩蔽所的區(qū)域,其照度應設計為75 lx。因為不論平時50 lx照度要求的汽車庫或75 lx照度要求的非機動車庫,其照度與戰(zhàn)時要求的75 lx相差不大。設計為75 lx,既提升車庫品質(zhì),又能兼顧戰(zhàn)時照度,車庫內(nèi)大量的燈具平時施工到位也減少平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的工作量[5]。車庫內(nèi)燈具選用LED燈具,其容量小,平時照明的功率密度限值也不會超標。

(2) 平時為汽車庫、戰(zhàn)時為專業(yè)隊員掩蔽部或一等人員掩蔽所的區(qū)域,平時的照度要求為50 lx,戰(zhàn)時為100 lx,平戰(zhàn)照度要求相差一倍,且人防工程中,專業(yè)隊員掩蔽所的建筑面積不超過1 000 m2,該類情況建議平時單管熒光燈,戰(zhàn)時臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換為雙管熒光燈,平戰(zhàn)要求都能兼顧,轉(zhuǎn)換量較小,更為合理。

(3) 平時為非機動車庫、戰(zhàn)時為專業(yè)隊員掩蔽部或一等人員掩蔽所的區(qū)域,平時照度要求為75 lx,戰(zhàn)時照度要求為100 lx,平戰(zhàn)照度相差不大,考慮到提升車庫品質(zhì),節(jié)省平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換工作量,設計照度統(tǒng)一設定為100 lx,平戰(zhàn)要求皆能兼顧,照明功率密度限值不會超標,一舉多用。

2.2 應急照明

人防車庫平時的應急照明和戰(zhàn)時的應急照明不同,主要體現(xiàn)在應急疏散指示標志燈的間距要求、照度要求、應急時間要求等幾個方面。

根據(jù)GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》第13.6條,疏散指示燈具的間距垂直視覺時不大于20 m,側(cè)向視覺時不大于10 m,疏散區(qū)域疏散照明照度根據(jù)建筑類型要求各不同,最小值要求不小于1 lx,應急時間不小于30 min,而GB 50098—2009《人民防空工程設計防火規(guī)范》第8.2.4.1要求,疏散標志燈間距不大于15 m,疏散通道的地面照度值不低于5 lx,時間不小于該防空地下室的防護隔絕時間,而人防工程中各類工程防護隔絕時間要求如下:二等人員掩蔽工程為3 h,物資庫為2 h,防空專業(yè)隊員掩蔽工程、救護站等為6 h,故而作為平戰(zhàn)應急照明合用的人防地下汽車庫應急疏散指示標志燈,宜按要求高的標準規(guī)范來設計,否則增加臨戰(zhàn)瑣碎的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換工作量。其次應急疏散方向指示燈平戰(zhàn)合用時,平時和戰(zhàn)時的疏散口不完全一致,部分僅作為平時應急疏散方向指示燈,臨戰(zhàn)時其方向應調(diào)整指向戰(zhàn)時疏散口。

2.3 燈具安裝

普通非人防車庫的燈具安裝可采用吊桿吊鏈等方式,當燈具密集、成本允許時,部分項目會采用專用線槽燈的方式。但在人防地下車庫,戰(zhàn)時照明通常利用平時照明,不但能使燈具在平時長期的使用中,保持良好的工作、維護狀態(tài),還能達到設計平戰(zhàn)結(jié)合,減少臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的工作量。人防地下車庫在戰(zhàn)時遭受襲擊時,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生劇烈震動,容易造成燈具掉落傷人。鏈吊燈具抗震能力較強,故而各人防規(guī)范中均要求:燈具宜選擇重量較輕的線吊或鏈吊燈具和卡口燈頭。因此設計人防車庫時,人防區(qū)域內(nèi)的燈具應盡量鏈吊安裝,當工程需要統(tǒng)一的安裝方式時,也可以采用其他安裝方式,但臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換須采取相關(guān)的抗震、防掉落等措施。

3 結(jié) 語

一個工程,兩種功能,是當下人防車庫的常態(tài)。配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)是人防車庫電氣設計中平戰(zhàn)結(jié)合的重點內(nèi)容。平戰(zhàn)結(jié)合是促進社會經(jīng)濟發(fā)展與人防建設互相融合的保障,是人防設計的指導靈魂。