當今社會,電能已成為人們生活中必不可少的能源,也成為決定經濟發展速度的重要因素之一。尤其是隨著經濟的發展,住宅中高層建筑的增多以及裝修工程的普及,我國城鄉住宅由實用型轉向小康型,城鄉住宅正在向大面積、超高層、多功能、綜合型、多用途的方向發展,居民對電的需求越來越高,大功率家用電器正逐步躍入主流家電行列,火災隱患也隨之增多。近年來,因電氣原因引起的火災頻繁發生,并呈逐年上升趨勢,嚴重威脅著人民的生命和財產安全。因此,怎樣從建筑電氣設計的角度防范居民住宅火災變得非常重要。
1我國住宅建筑電氣線路設計現狀
改革開放以來,我國在城鄉住房領域取得了舉世矚目的成就。住宅建設已成為我國經濟發展的新的增長點。同時,我國是個生活用電增長速度極快的發展中國家。隨著經濟的發展,居民對電的需求越來越高,大功率家用電器正逐步躍入主流家電行列。但長期以來,我國的電氣線路設計往往片面強調節約,容量設計偏低,不能適應負荷增長的需要。電氣線路長期過載,導致絕緣性能下降,電氣火災事故不斷發生,據統計,我國電氣火災已躍居火災起因的第一位。
住宅的用電標準是通過配電系統來實現的。在系統能夠提供足夠的用電量的條件下,末端系統設計不合理也會影響住戶的使用。我們需要對住戶的使用要求進行具體分析。一般來說,照明支路是能夠滿足的,問題常常出現在插座支路和空調支路上。僅以超過100W的家用電器計算,插座支路上就有電視、音響、冰箱、電烤箱、微波爐、電飯煲、洗衣機、電熱水器、電熨斗、電吹風機和計算機等電器設備。如果擁有上述家電較多,又可能同時使用多臺設備,就可能出現過負荷跳閘。空調支路在裝有兩臺分體或窗式空調器時一般沒有問題,但空調器臺數再增多或包括大容量空調(如柜機)時,也可能出現過負荷跳閘斷電。因此,在實際工程中往往要增加出線回路,如在大于30m2的起居室設專用空調插座、單套住宅面積較大時增加出線回路、廚房單設插座支路并為浴室熱水器設專用插座等。
我國一些住宅電氣線路選用過小,除對遠期負荷估計不足外,還有以下一些原因:
(1)我國迄今沒有載流量標準,而一些制造商提供的載流量則偏大,較國際電工標準的載流量約大20%,而設計中又多未考慮多回路并列暗敷時相互發熱影響,導致載流量的降低,使所選的線路截面更為偏小。
(2)電器中產生諧波的非線性負荷(如微波爐、氣體放電燈、電子鎮流器等)日益增多,消除諧波危害的有效措施是減少回路阻抗,國外采用較大截面線路可以減少回路阻抗。我國家庭中非線性負荷家用電器的應用較晚,不夠普及,經驗不多,尚未充分認識到諧波在住宅用電中的危害。
(3)對住宅線路截面過小,阻抗增大,影響電壓質量的問題注意不夠的問題在高層建筑內尤為突出。線路截面過小的后果是電線發熱加劇,絕緣層老化加速,易導致線間短路和接地故障,引起電氣火災事故。而負載電流中諧波分量過大又使一些對諧波敏感的家用電器(例如家用電腦和某些電子設備)損壞或工作不正常,也能使家用電器內的電動機、變壓器等發熱加劇而縮短壽命,還會使電氣線路上的斷路器頻繁跳閘、熔斷器不時熔斷,極易引發火災。
2住宅電氣設計原則
住宅電氣線路不同于企事業單位的電氣線路,它沒有專業電工維護,而居民又大都不懂電氣安全知識,很容易發生消防安全事故。
同時考慮到電氣設計要求的安全性、功能性及可適應發展性,住宅電氣消防設計還應有一定的超前意識。住宅電氣設計水平的高低,反映出一個城市的現代化和人民生活的水平。因此,要求電氣設計時應考慮到家用電器的合理布置、整體效果,居住環境的舒適性和安全性及以人為本的消防安全設計思想。
住宅電氣設計是在裝潢設計(這里是指家具、電器設備的布局以及房頂的設計)完成后再進行的。由于每個家庭的裝潢設計各有千秋,家用電器的配置也不盡相同,因此本文僅對一些電氣設計原則進行闡述。
(1)照明、插座回路必須分開設置
把照明與插座回路分開的好處是:如果插座回路的電氣設備發生故障,僅此回路的電源中斷,不會影響照明回路的工作,從而便于對故障回路進行檢修;反之,若照明回路出現短路故障,此時就可利用插座回路的電源,接上臺燈進行檢修。
(2)照明線路應分成幾個回路
這樣做是因為一旦某一回路的照明燈出現短路故障,也不會影響到其它回路的照明,使整個家庭處于黑暗中。
(3)對空調、電熱水器等大容量電器設備宜一個設備設置一個回路
如果以上設備合用一個回路,當它們同時使用時,導線易發熱,即使不超過導線允許的工作溫度,也會降低導線絕緣的壽命。此外,加大導線的截面也可大大降低電能在導線上的損耗。
(4)衛生間內的電氣設計尤為重要
衛生間分兩類:干濕分開的衛生間和干濕合在一起的衛生間。濕式衛生間內有浴缸和坐便器;干式衛生問放置洗臉盆和洗衣機。放置浴缸的衛生間是潮濕環境,用濕手操作電源開關有一定的危險性,因此電源開關可裝在濕式衛生間外面的門旁墻上,且不宜安裝普通型插座,而應選用防濺水型插座。
在衛生間內配置電熱淋浴器,要配備專用的插座。鏡前燈下還必須設置電須刀、電吹風和烘手器等插座。浴霸的電源線應直接從住戶配電箱內用3根2.5mm2的銅芯導線引來。浴霸用一只開關控制普通照明,用一只或兩只開關控制紅外燈。浴室的配電回路應具有漏電保護,燈具金屬外殼都應該接地。
(5)接地措施
1)不能用自來水管作為接地線。新建住宅樓都配置了可靠的接地線,而老式住宅往往無接地線,不少老式住宅的用戶就以自來水管作為接地線。這樣不僅易使電氣線路引發火災危險,而且會導致人因觸及帶電的自來水龍頭而遭電擊身亡。
2)為確保安全,浴室應采用等電位聯結。即把浴室內所有金屬物體(包括金屬毛巾架、鑄鐵浴缸、自來水管等)用接地線連成一體,且可靠接地。插座及浴室燈具回路必須采取接地保護措施。浴室插座除采用隔離變壓器供電(如電須刀插座)可以不要接地外,其它插座則必須用三極插座,浴室燈具的金屬外殼必須接地。因為,浴室屬于潮濕環境,易引發電氣線路故障,增加火災危險性。同時,人觸及50v以下的安全電壓,也有遭電擊的可能。
3)電氣設計前,必須先了解用戶電源來自何處,以及該電源的接地制式。接地保護措施應與電源系統一致。
4)每個回路應設置單獨的接地線。有些人認為接地線中的電流很小,幾個回路合用一根接地線可節約裝潢費用。這種觀點是錯誤的。因為在正常工作時,接地線中的電流的確很小,但在發生短路故障時,接地線中流過的電流會大大超過相線正常工作時的電流;另外,從可靠性角度考慮,一個回路一根接地線更可靠。
5)即使安裝漏電保護設施,也應有接地保護。任何一種電氣產品,都有出現故障的可能,漏電開關也有出現故障的可能。有了接地保護,當漏電開關出現故障時,接地保護仍能起到保護作用。但漏電開關的輸出中性線不能與地面接觸,否則開關將無法合閘。
6)有了良好的接地裝置,每戶仍應配置漏電開關。當發生電氣設備外殼帶電時,接地裝置的接地電阻再小,在故障未解除前,設備外殼對地電位也是存在的,也具有火災危險。若采用漏電開關,只要漏電電流大于30mA,在0.1s時間內就可使電源斷開。人體隨時有接觸插座所接的電氣設備的可能,因此插座要有漏電保護。掛壁式空調因人手難以碰到可不帶漏電保護。
(6)用電容量要和設計能力相符
每戶用電容量要和設計能力相符,不要盲目裝接大功率電氣設備。為此,每戶居民在電氣裝潢前,應初步估計室內負荷總容量,避免超過該戶的設計負荷。具體數字可向當地物業管理部門咨詢。
(7)選擇帶保護板的插座
電氣安全設計是重點,每個家庭成員天天要接觸家用電氣設備,家中既有不懂事的小孩,也有略懂電氣知識而不懂電氣安全知識的大人,為了確保用電安全,必須重視電氣安全設計。對小孩能觸及的插座,應選擇帶保護板的插座,避免小孩把金屬物體塞進插座內引發觸電及火災危險。
(8)住宅內的電氣線路應采用銅線
當前,我國絕大部分的新建住宅中均使用銅導線,但是老舊房屋及部分地區依然有在住宅中使用鋁導線的現象。眾所周知,鋁線較銅線易于起火。據美國消費品安全委員會(CPCS)統計,鋁線火災發生率為銅線的55倍。鋁線起火多的原因不在鋁線本身而在鋁線的接頭,這是因為:
1)鋁線表面極易氧化
鋁線表面的氧化層雖然厚度僅3~6μm熏卻具有很高的電阻,且能隨時間的增長而增大。當大電流通過鋁線接頭時,所散發的熱量易產生異常高溫而引燃近旁可燃物起火。當線路絕緣損壞發生短路時,鋁線接頭的高電阻又能限制短路電流,使線路上的斷路器,熔斷器等過流保護電器不能及時切斷電源,這又增加了線路短路起火的危險性。
2)鋁與銅的不同膨脹系數
當將鋁線與設備的銅質接線端子相連接時,因鋁的膨脹系數較銅大約36%,當通過電流溫度升高時,鋁線膨脹較多,銅質端子的膨脹卻不多,使鋁線受擠壓變形。斷電冷卻后連接處出現空隙,空氣或潮氣乘虛而入,鋁線表面被氧化或腐蝕,使接觸電阻增大,再通過電流時連接處發熱更大,形成惡性循環,當達到危險高溫時連接處絕緣被熔化,易導致線路短路,引起火災。
3)鋁與銅的電解作用
鋁為3價,而銅為2價,連接處進入潮濕氣后就形成局部電池,使鋁腐蝕,這也增加了接觸電阻。
4)氯化氫的不利影響
如由于線路過載或接觸不良等原因,鋁線連接處的溫度超過75℃,而又持續較長的時間,PVC絕緣層將分解出氯化氫氣體,此氣體能腐蝕鋁線表面,增加了接觸電阻。
與鋁線相比,銅線不易氧化和腐蝕,火災的危險性小得多。住宅中一般沒有專業人員進行檢測線路中存在的事故隱患,因此,為保證住宅的電氣安全熏電氣線路不應采用鋁線而應采用絕緣銅線,在裝修舊房時,原有的鋁線一定要換成銅線,如果圖省事,或因擔心更改線路影響美觀而只更換開關和插座,將會為今后的用電埋下安全隱患。
3結束語
由于人民生活水平的不斷提高,民用住宅裝修材質也日趨豪華,電氣負荷隨之加大,而住宅內用電器具的數量和功率也在不斷增加,電氣引發的火災已成為居民火災的主要原因。隨著我國居民住宅產業化的發展,大力加強住宅電氣線路的消防安全設計,對降低火災事故發生率,保障人民群眾生命財產安全具有不可替代的作用。(來源:弱電之家 消防天下)