一、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)現(xiàn)狀

一般來說，信號(hào)二總線上的電流非常小(約為幾十毫安)，采用1.5mm2的銅芯導(dǎo)線理論上可以傳輸500m以上的距離，是滿足要求的。末端從消防接線箱出來的電源線采用2.5mm2的銅芯導(dǎo)線一般也是滿足要求的。而從消防控制室出來的電源線由于線路較長(zhǎng)、接入設(shè)備多、產(chǎn)生電流大(達(dá)到幾百上千毫安)而不能套用2.5mm2的銅芯導(dǎo)線，應(yīng)考慮供電線路的電壓損失合理選擇電源線。（樹上鳥教育電氣設(shè)計(jì)）

二、電壓損失的原理計(jì)算

電壓偏差是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓過高會(huì)影響設(shè)備的壽命，電壓過低會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，根據(jù)gb50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求“當(dāng)線路壓降超過5%時(shí)，其直流24v電源應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)提供”，因此，在設(shè)計(jì)之初應(yīng)避免供電線路壓降超過5%，為消防報(bào)警設(shè)備提供一個(gè)可靠的線路。

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第4版)，直流線路電壓損失百分比計(jì)算公式為：

結(jié)合式(2)、式(3)可知，影響電壓損失的主要因素有線路的電流、材質(zhì)、導(dǎo)線截面積、長(zhǎng)度和溫度。首先，線路電流主要由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警用電設(shè)備決定，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警用電設(shè)備與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)，是無法調(diào)整的;其次，根據(jù)gb50116-2013要求，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的供電線路應(yīng)采用銅芯電線電纜，并且導(dǎo)線和線纜的工作溫度一般為60℃。

因此，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的電壓損失可根據(jù)導(dǎo)線截面積、線路長(zhǎng)度和末端設(shè)備的工作電流求出。

三、電壓損失的查表計(jì)算

根據(jù)04d-101-1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》表3.1.4，不同電壓損失下24v及直流線路負(fù)荷距如表1所示。

當(dāng)把電源線所接入樓層看作一個(gè)點(diǎn)時(shí)(即忽略末端樓層的距離)，在已知線路電流的情況下，利用負(fù)荷距pl可以估算出對(duì)應(yīng)負(fù)載銅導(dǎo)線的供電距離：

四、實(shí)際工程中電壓損失分析

某小區(qū)的一類高層住宅建筑層高3m，一共32層，消防控制室與本棟建筑弱電井的距離為s。下面對(duì)此棟建筑的電壓損失進(jìn)行分析計(jì)算。

4.1 導(dǎo)線電阻r0導(dǎo)線電阻r0可以根據(jù)式(3)計(jì)算得出，表2為銅芯導(dǎo)線在θ=60℃時(shí)相應(yīng)的電阻值。

4.2 導(dǎo)線長(zhǎng)度l導(dǎo)線長(zhǎng)度l為消防控制室電源盤至末端設(shè)備的長(zhǎng)度，即為消防控制室至弱電井的距離s加上豎向弱電井內(nèi)電源線的長(zhǎng)度：l=s+(m-1)×3(6)式中：s———消防控制室與本棟建筑弱電井之間的距離;m———樓層號(hào)。

4.3 計(jì)算電流計(jì)算電流i可以根據(jù)末端設(shè)備工作時(shí)的電流累加得出。需要指出的是，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一般分為兩個(gè)狀態(tài)：監(jiān)視狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)，兩種狀態(tài)下的計(jì)算電流也各不相同。該一類高層住宅標(biāo)準(zhǔn)層火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警平面圖如圖1所示。

電源線末端設(shè)備主要為聲光報(bào)警器、聯(lián)動(dòng)i/o模塊、加壓送風(fēng)閥等。由于加壓送風(fēng)閥屬于瞬時(shí)性負(fù)荷，忽略不計(jì)。非消防電源切非的樓層主要是：2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、31層;消防應(yīng)急照明強(qiáng)切的樓層主要是：1、9、17、25層;屋頂層主要設(shè)備為：電梯(2部)、加壓送風(fēng)機(jī)。

表3為標(biāo)準(zhǔn)層報(bào)警設(shè)備參數(shù)表(市面上最為常見廠家提供)。

從表中可以看出，監(jiān)視時(shí)工作電流是很小的，若報(bào)警時(shí)電壓損失滿足要求監(jiān)視狀態(tài)下也必然滿足要求，因此僅對(duì)報(bào)警時(shí)的電壓損失進(jìn)行分析。根據(jù)gb50116-2013：①確認(rèn)火災(zāi)后啟動(dòng)建筑內(nèi)的所有火災(zāi)聲光警報(bào)器;②切斷非消防電源;③相應(yīng)著火層加壓送風(fēng)閥打開。

假設(shè)第30層突然發(fā)生火災(zāi)，報(bào)警狀態(tài)下各樓層的計(jì)算電流i如表4所示。

4.4電壓損失一般來說，每層一個(gè)電源線回路雖然可靠，但由于線路比較多，增加了施工難度，不易管理，同時(shí)也是不經(jīng)濟(jì)的，因此，采取幾層合用一個(gè)電源線回路的方式。針對(duì)32層的高層住宅建筑，往往采用3回路電源線(即1~11層、12~22層、23~屋頂層)或4回路電源線(即1~8層、9~18層、19~24層、25~屋頂層)兩種方式，這樣既不造成浪費(fèi)也能方便管理。

根據(jù)式(2)，供電距離越長(zhǎng)則電壓損失越大，換言之就是樓層越高電壓損失越大。若能保證末端幾層電源線的電壓損失小于5%，則其他電源線的電壓損失必然滿足要求。因此，針對(duì)兩種方式下末端一回路電源線的電壓損失進(jìn)行分析。

結(jié)合式(1)，末端電源線的電壓損失百分比即：

通過式(8)理論計(jì)算和查表1校驗(yàn)可得到表5。

從表5可以得出以下結(jié)論：

（a）當(dāng)采用3回路電源線(即1~11層、12~22層、23~屋頂層)時(shí)：①對(duì)于截面積a=2.5mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離為負(fù)值，不滿足規(guī)范要求;②對(duì)于截面積a=4.0mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離s≤18m，即在電壓損失限額5%的情況下，采用4.0mm2銅芯導(dǎo)線可以滿足l=s+(m-1)×3=84m的距離;③對(duì)于截面積a=6.0mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離s≤71m，即在電壓損失限額5%的情況下，采用6.0mm2銅芯導(dǎo)線可以滿足l=s+(m-1)×3=137m的距離。

（b）當(dāng)采用4回路電源線(即1~8層、9~18層、19~24層、25~屋頂層)時(shí)：①對(duì)于截面積a=2.5mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離為負(fù)值，不滿足規(guī)范要求;②對(duì)于截面積a=4.0mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離s≤40m，即在電壓損失限額5%的情況下，采用4.0mm2銅芯導(dǎo)線可以滿足l=s+(m-1)×3=112m的距離;③對(duì)于截面積a=6.0mm2銅芯導(dǎo)線，消防控制室至弱電井的距離s≤105m，即在電壓損失限額5%的情況下，采用6.0mm2銅芯導(dǎo)線可以滿足l=s+(m-1)×3=177m的距離。

（c）當(dāng)消防控制室的距離比較遠(yuǎn)時(shí)，在選擇4.0mm2銅芯導(dǎo)線或6.0mm2銅芯導(dǎo)線都不合理的情況下，電源線可從就近消防電源中取24v直流電源(建議從應(yīng)急照明配電箱中取)，此時(shí)采用截面積4.0mm2的銅芯電纜即可滿足要求。

（d）通過理論計(jì)算和查表校驗(yàn)對(duì)比，查表校驗(yàn)未考慮末端樓層的距離所得s值略偏大。因此，查表的方法可以作為末端供電距離的粗略估算和校驗(yàn)，實(shí)際的電壓損失還是應(yīng)該根據(jù)實(shí)際路徑計(jì)算得出。

五、總結(jié)

綜合上所述，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中線路的電壓損失是一個(gè)不可忽視的問題。為確保火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)經(jīng)過精確的分析、計(jì)算，選擇更為合理的導(dǎo)線截面，為建筑物提供更為實(shí)時(shí)可靠的火災(zāi)預(yù)警，對(duì)人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全提供保障。