1. 導線選型
1. 1導線型號
對火災自動報警系統的信號傳輸線路及聯動控制線路的導線,在許多設計中選用耐火導線或電纜,我們認為這種選型既缺乏規范依據,又增加了工程造價。GB 50116《火災自動報警系統設計規范》中,對火災自動報警系統的導線做出規定,歸納如下:
① 導線應為銅芯電線或電纜;
② 系統傳輸線路和50 V 以下供電控制線路的絕緣電壓不低于AC250 V ;采用220 V/ 380 V 供電的控制線路的絕緣電壓不低于AC500 V ;
③ 系統傳輸線路的“ + ”極應選用紅色導線,“ - ”極應選用藍色導線;同一工程中相同用途導線的顏色應一致。該規范是火災自動報警系統設計的基本規范,即低要求規范,許多行業規范對此有一些更詳細、更嚴格的規定。J GJ / T 162《民用建筑電氣設計規范》在導線選擇及線路敷設一節中規定,超高層建筑內的電力、照明、自控線路應采用阻燃型電線和電纜;重要消防設備的供電回路,宜采用耐火型電纜。對于一類高層建筑,對應上述項目的導線選型的用詞,分別改為“宜”和“有條件時可采用耐火電纜”。而對于二類高層和低層建筑內的消防用電設備,宜采用阻燃型電線和電纜。
從上述規范的規定中我們清楚地看出,對于超高層建筑內的重要消防設備(消防水泵、消防電梯、防排煙風機等設備) 的供電回路,才做出了宜采用耐火型電纜的規定。因此,對于包括超高層建筑在內的火災自動報警系統的導線,只要選用阻燃型導線或電纜即可滿足規范規定。在規范規定范圍內,設計人員為了自身設計的安全性或者對規范把握不準而人為提高標準的做法,是以犧牲經濟指標為代價的一種行為,而設計文件的經濟指標,也是設計工程中應當遵循的一項準則。因此,這種人為提高配線標準的做法不應提倡。
1. 2 導線規格
火災自動報警系統的信號傳輸導線,主要是信息傳遞的通道,能量傳輸的作用稍次,單就載流量而論,選用1.5 mm2 的銅芯導線足矣,因為國產報警系統回路的工作電流不超過1 A (進口系統報警回路的工作電流更小) ,而回路設備的工作電壓范圍又很寬,通常在16~30 V 之間,在多數系統規定的回路導線長度范圍內(通常為1200~1500m) 1.5 mm2 及以下的銅線均能滿足要求,而且多數產品制造商在其設計手冊中也都有回路設備接線端子的連接導線的截面積≤1.5 mm2 的規定。但是導線截面的下限,必須按GB 50116的規定,滿足敷設時機械強度的要求。因為信號線傳輸的數據脈沖信號,易受外部環境干擾或線路間串擾,為提高系統的抗干擾能力,通常要求采用雙絞線,特殊場所宜采用屏蔽雙絞線,不宜使用KVV電纜或單股硬線,線路越長越有必要使用雙絞線。
對于聯動控制的外控電源線,應根據負載情況進行必要的計算。聯動控制系統的電源電壓多數為DC24 V,由于其工作電壓低,因此回路電壓降是供電的主要矛盾。通常情況下,聯動電源的負載主要是直流繼電器、電磁閥(如雨淋閥的驅動電磁閥、防排煙風閥的脫扣電磁閥、預作用系統的排氣電磁閥等) 、警報裝置及區域顯示器等器件。其中,電磁閥的工作電流較大,通常1~115 A 左右,而其端電壓的要求多數為≥85 %Ue ,即電壓降為15%,此時回路的阻值為: R = 24 ×0. 15/ 1. 5 = 2. 4 Ω ,直流供電半徑r = RS/ (2ρ)
式中: r —— 直流供電半徑,m;
R —— 回路導線的總電阻,Ω;
S —— 導線的截面積,mm2 ;
ρ—— 導線電阻率,mm2·Ω/ m。
如果電源線采用1.5mm2 的銅芯導線,在不計導線連接接觸電阻的條件下,供電半徑為:rmax = 2.4 ×1.5P(2 ×0. 01724) ≈ 104 m
實際上,由于施工質量的原因,實際工程中的導線接觸電阻是不可以忽略不計的。因此,在建筑面積1.5萬m2 及以上的工程中, 聯動電源采用單回路1.5 mm2的銅芯導線供電時,系統遠點的閥類設備的動作是不可靠的,這就是為什么在消防檢測或驗收過程中,經常出現防排煙閥動作不正常的重要原因。
根據上述分析,建議在設計較大工程的聯動電源時,可采取下列措施:
① 豎井內的干線選用2.5mm2 及以上截面的銅芯導線;
② 層用電源線選用1. 5 mm2 截面的銅芯導線,但應環形布線或采用2.5 mm2 截面的銅芯導線(要符合產品設計手冊對連接導線截面的要求) ;
③ 特殊情況下,可以雙向供電,在系統的遠處,增加一套直流供電裝置。
2. 2 導線的布線方式
目前,火災自動報警系統的布線方式大體可分為兩種方式,一種為水平布線方式,另一種為垂直布線方式。
水平布線方式:所有回路干線、聯動電源干線等均在弱電井內垂直敷設,而在平層內所有線路均不穿越本層,且所有導線均匯接于本層的接線箱內。此種布線方式完全符合GB 50116《火災自動報警系統設計規范》和GB 50166《火災自動報警系統施工及驗收規范》中的規定,同時也符合J GJ / T 162《民用建筑電氣設計規范》中的規定。這種布線方式具有布線清晰明了、運行維修方使的特點,應該廣泛被采用。
垂直布線方式:除了在弱電豎井有垂直敷設的導線外,在平層中也有穿越本層的導線,通常情況下,這種布線方式的設計者,把各層豎向安裝位置相同的聯動模塊的回路線和電源線垂直敷設,其理由是:
①提高系統的安全性從GB 50116《火災自動報警系統設計規范》中第10.2.1 條和第10.2.2 條可以看出,聯動控制的導線敷設比信號傳輸線路的敷設要求高,因此應該把模塊回路單獨布線。
②節省導線,可降低工程造價。
實際上,上述兩種理由都是不充分的,存在概念不清的問題。
首先,GB 50116《火災自動報警系統設計規范》是各種火災自動報警系統的統一規范,它不僅適用于控制中心報警系統、集中報警系統,也適用于區域報警系統。就火災自動報警系統的產品特點而言,有報警、聯動分離系統,又有報警、聯動一體化系統,因此對于區域報警系統和報警、聯動分離系統中的報警系統,其導線的敷設方式可以按GB 50116《火災自動報警系統設計規范》中的第10.2.2 條的規定,采用比聯動控制系統導線敷設標準較低的標準敷設導線。但對于報警、聯動一體化系統而言,回路總線中不僅傳輸報警信息,而且傳輸控制命令信息;就控制器的硬件而言,我們無法把報警功能和聯動功能分開,那種通過把聯動模塊與報警器件分回路、分卡布線,試圖提高系統可靠性的做法,也是一種誤解。按照公安部網站上公布的火災處理程序規定,值班人員在確認火災后,應將火災報警控制器置于自動狀態,使系統聯動。而聯動控制的條件就是報警信息,請問,報警系統工作不可靠,聯動控制的依據是什么? 由此可見,對于報警聯動一體化系統,所有的導線均應按照聯動控制的標準敷設。
其次,為了限制系統的故障范圍,每層或每個防火分區至少應設置一個短路隔離器。如果模塊采用垂直布線,隔離模塊如何設置? 如果每一個豎向布線回路均設置一個短路隔離器,其結果是一旦隔離器動作,將會使該工程的某項聯動功能全部失靈,后果更為嚴重。而在水平布線時,即使本層的短路隔離器動作,在火災確認后,需要聯動的相關部位設備,如切斷非消防電源、接通應急廣播、打開相鄰樓層的正壓送風閥等仍然可以聯動。
垂直布線確實可以節省一部分聯動電源線,但是增加了一趟垂直敷設的保護管,綜合計算,經濟效果不明顯,況且該種布線方式給維護帶來了較大的不便。
由此可見,垂直布線對于提高系統的安全性無任何益處,同時經濟效果也不明顯,因此這種布線方式不宜提倡。