探讨消防电气设计在高层建筑中的应用

张宝红

摘要：近年来，随着城市建设的发展，现代化的高层建筑越来越多，高层建筑一般建筑面积大、人员密度高、使用功能比较复杂并且火灾危险性大，万一发生火灾，火势蔓延速度快，扑救难度大，人员疏散较为困难，烟雾很容易使人窒息死亡。因此，必须设置专门的防烟、排烟风机，早期的报警及消防自动灭火也极为重要，它可以将火灾扑灭在萌芽状态，同时也为人员的安全疏散赢得宝贵的时间。下面就对高层建筑消防电气设计中的部分问题进行了分析探讨。

关键词：高层建筑；消防；电气设计；

Abstract: In recent years, with the development of urban construction, there appears more and more modern high-rise building, whose area is large, personnel density is high, usefunction is more complex and fire danger is higher. In case of a fire, the fire spread speed is rapid, save difficulty is higher, personnel evacuation is very difficult, and the smoke can easily suffocate person to death. Therefore, we must set up special smoke, exhaust fan, and the early alarm and automatic fire extinguishing also is very important, which can put off the fire in the bud, and also win valuable time for the safety evacuation. Here will analyse and discuss the part of the problems of the fire-fighting electrical design in high-rise building.

Keywords: high-rise building; fire control ; electrical design；

中图分类号: TU998.1文献标识码：A文章编号：

0、高层建筑的消防用电设备

建筑规模越大，功能越多，消防用电的设计也就越复杂，高层建筑的消防用电设备有：

报警设备：火灾自动报警系统、漏电火灾报警系统。

自动灭火设备：自动喷水灭火系统、气体灭火系统。

手动灭火设备：室内消火栓系统。

防排烟设备：正压防烟系统、负压排烟系统。

通讯设备：一般电话、对讲电话、专用电话。

照明设备：应急照明、疏散标志灯。

相关设备：电梯、防火卷帘、空调系统、排水泵、蓄电池

1、消防电气线路设计

1.1高层建筑消防设备电气配线特点

为保证高层建筑自身具有火灾防消能力和减少火灾损害的能力，建筑设计单位必须严格执行《消防法》及各项技术标准和有关设计规范，不得随意降低防火设计标准，特别是高层建筑的防火设计应按照公安部的有关规定，必须有建筑、结构、电气、暖通、给排水等方面的消防专编。而消防用电设备配电线路的具体要求由其供电系统的要求决定,并应达到可靠性、耐火性、安全性、有效性和科学性等方面的要求,这其中主要是消防设备供电线路可靠性和火灾时供电的持续性即电气线路的耐火性。

1.2高层建筑各类消防配电线路防火设计分析

高层建筑内包括大量消防用电设备,按其功能不同主要分为火灾自动报警系统、固定灭火装置、防排烟设施、人员疏导及物资疏散装置、控制及通讯设施等几类。

1.2.1火灾自动报警系统电气配线

一般建筑的消防配电线路采用穿塑料管（PVC）保护，并从吊顶内走线。高层建筑的消防用电设计，必须保证消防设备的有效运转，因此消防用电的配线，也必须保证当其受到火灾影响时，不至造成停电。“民规”第24.8.5条规定：消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm。当必须明敷时，应在金属管上采取防火措施（一般采用涂防火涂料的办法，外涂三遍，或者防火涂料层厚度在0.5―2mm之间）。在布线上“民规” 与“报警规范”的 要求基本一致，只是“报警规范”在线路暗敷时可采用穿金属管或经阻燃的硬质塑料管保护，本条之所以没有包括火灾探测器线路，是因为探测器线路只是在火灾初起阶段起作用，而条文中规定的消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播线路，在火灾发生后一段时间内还需起作用，在这段时间内，必须保证这些线路的安全使用。

1.2.2消火栓泵、喷淋泵等配电线路

消防水泵运行正常与否,直接关系到火灾扑救的效果,其配电线路的防火设计应该特别予以重视。根据消防工程现行做法,消防水泵一般集中设置在水泵房,其配电线路包括双电源或双回路电源干线和各个水泵电动机配电支线两部分。通常,水泵电动机配电线路的敷设方法可采用穿管埋地暗敷,如选用阻燃型电线穿保护管并埋设在不燃结构层内,或者采用电缆桥架架空明敷,如选用耐火电缆则最好配以耐火型电缆桥架,以提高电气线路的耐火耐热性能。而水泵房供电电源一般由高层建筑变电所直接提供;当变电所与水泵房贴邻或相距较近并属于同一个防火分区时,可采用耐火电缆或耐火母线沿防火型电缆桥架明敷;当变电所与水泵房相距较远(如穿越不同的防火分区)时,应该采用铜皮防火型电缆供电。

1.2.3防排烟装置配电线路

防排烟装置是高层建筑中重要的防火设施,由于它的布置一般比较分散,因此其电气线路防火设计既要考虑供电主回路线路,也要考虑联动控制线路。鉴于阻燃型电缆在遇到明火时,其电气绝缘性能会迅速降低,防排烟装置配电线路明敷时应采用耐火型交联低压电缆或铜皮防火型电缆,而暗敷时可采用一般耐火电缆,联动和控制线路也应该采用耐火电缆。此外,防排烟装置配电线路和联动控制线路在敷设时应尽可能缩短线路长度,并避免穿越不同的防火分区。

1.2.4消防电梯配电线路

消防电梯是人员疏散和火灾扑救时使用的重要工具,配电线路防火设计应与其功能相适应。根据当前消防工程实例,消防电梯配电一般是由设在高层建筑底层或地下室的变电所敷设两路专线配电至位于高层建筑顶层的电梯机房,从而造成消防电梯配电线路一般都比较长,且路由也比较复杂。因此,为提高供电可靠性,消防电梯配电线路应采用耐火电缆;当有供电可靠性特殊要求时,两路配电专线中的一路可选用铜皮防火型电缆。

1.2.5火灾应急照明线路

火灾应急照明的作用是保证火灾时人员有序疏散和消防人员继续工作,它包括疏散指示照明、火灾事故照明和备用照明。一般情况下,疏散指示照明和火灾事故照明采用带镍镉电池的应急照明灯具或可强行启点的普通照明灯具,而备用照明则利用双电源切换来实现。所以,火灾应急照明线路一般采用阻燃型电线穿钢管保护暗敷于不燃结构层内,以达到防火要求。对于装饰装修工程,可能遇到土建结构工程己经完工,应急照明线路不能暗敷于结构层内,而只能明敷于吊顶内的情况,这时电气线路应采用耐热型或耐火型材料。

2、高层建筑消防供电

2.1消防电源

消防电源是消防用电设备供给电能的独立电源。现代建筑中应用电能的消防设备有两大类，一类是为建筑提供照明、动力，即电力（强电）设备；另一类是传递信息和控制信号，即电子（弱电）设备。这两类设备按需要组合成若干功能性子系统如：消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、消防联动控制、自动灭火、应急照明、疏散指示标志以及电动的防火墙、门、窗、卷帘、阀门等，从而构成完备的、功能复杂的建筑消防电气系统。消防用电设备是用以保障人身和财产安全的设备，要求其供电电源必须安全可靠。不仅要求在正常情况下、而且当电网停电或发生火灾断电等种种特殊情况时，都能够为各种消防用电设备提供充足可靠的电能，确保消防设备正常工作。

2.2消防供电

通常，大楼内的供电变压器至少有两台以上，若以两台为例，则低压侧的两段母线平时是各自单独运行，只有当其中一台变压器出现故障时才允许通过母线联络柜上的断路器进行段间互联，使另一台变压器短时间承担供电任务，若过负荷时由值班电工拉掉其中次要负荷而保证重要负荷供电。柴油机发出的低压电通常由其中某一变压器供电到大楼较重要的用电负荷的低压母线段上去（如以照明为主的变压器），这段由柴油机联络供电的低压母线段称为应急母线段。这段应急线段的各馈电回路，除了作为重要负荷（主要是消防设备用电）的第二电源外，还作为大楼内其他重要负荷供电，如大楼的楼梯间、走道及公共场所照明、餐厨用电、计算机房用电等。

柴油发电机组的容量是以消防用电设备负荷来确定的，应注意以其中最大一台用电设备（一般为消防水泵）的启动时柴油机组起动容量要求而定。同时要适当结合大楼内其他重要的用电负荷，如计算机房、程控交换机房、电梯机房用电因素，进行综合考虑，最后确定柴油发电机组的容量。

3、高层建筑消防配电

3.1配变电所位置选择

配变电所可设在地下室，但不宜设置在最低层，当地下只有一层时，需采取相应的防水、防洪措施。但在设计过程中，有时难免会碰到业主为了追求效益最大化，要求设计人员将配变电所设置在地下室最低层，净高不能满足配变电设备要求时，甚至要求将配变电房地板下沉以达到要求，这样会使配变电所成为一个容易遭受浸渍且通风不良的地方，遇到此类事情要以工程整体利益出发做好说服工作并应尽量避免。

配变电所与上、下或贴邻的居住、办公房间仅有一层楼板或墙体相隔时，配变电所内应采取屏蔽、降噪措施。设计人员往往忽视这个问题，但业主对居住、办公环境的要求越来越挑剔，为避免以后的纠纷，在设计中尽量避免将配变电所设于居住、办公房间正上方、正下方和贴邻，如无法避免应做好相应措施。

3.2高低压配电系统的设计(1)高压配电系统：现代高层建筑均是采用两路独立的10kV电源同时供电。一般高压采用单母线分段，自动切换，互为备用。母线分段数目，与电源进线回路数相适应。只有当供电电源为一主一备时，才考虑采用单母线不分段的结线。电源进线几乎全部采用电缆进线。(2)低压配电系统各级开关均采用自动空气开关(断路器)，设置瞬时、短延时、长延时三级过流保护装置。各级自动空气开关的保护整定，应注意选择性配合，防止越级跳闸。(3)所有电梯均要求采用两路不同变压器引出的专用电缆进线。在电梯机房的末端配电箱，设两路电源的自动切换装置，互为备用。

（4）高层建筑室内配变电所配变电设备布置时，应优先选用不带可燃性油的电气设备和变压器。因为不带可燃油的10（6）KV配电装置、干式变压器、低压配电装置等不但防火措施较简单经济，而且可设置在同一房间内，而且具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃性油的10（6）KV配电装置、低压配电装置和干式变压器，可相互靠近布置。因此，可减少配变电房所占的建筑面积，在当今房价飞涨的年代，更具经济意义。

4、高层建筑消防电气设计的发展前景

在高层建筑消防电气设计中,总线式消防应急电话系统中，通常无址电话插孔与编址电话是分开布线的，因此如果通过手动报警电话插孔与消防控制室通话，消防控制室是无法得知电话是从大楼的哪个地方打来的，因为电话插孔是没有地址的，不能被定位。在高层建筑中，如果能把无址手动报警电话插孔接到附近的编址消防电话分机中，与之共用一个电话地址，这样当消防控制室接到消防应急电话时就能知道是从哪里打来的，从而实现精确定位，而这一切几乎不用增加任何成本，因为这两种接线方式所用电缆长度基本相当。

高层建筑消防设备电气配线是建筑消防系统的整体设施,应结合工程实际科学的选择配电线路设计方案,全面提高消防的可靠性。高层建筑的消防设备电气配线要有一定的超前意识,并向国际化靠拢,如在配线方面,可以多采用铜皮防火型电缆等产品。除此之外,国家应对不同建筑中各类消防设备电气配线做出比较具体的规定,以便提高工程防火设计的质量和消防设备电气配线的防火性能。

结束语：总之，在对高层建筑进行消防电气设计时，应该严格按照设计规范要求进行设计，正确理解规范条文的含义，切实保障高层建筑消防用电安全可靠。

参考文献

[1]段春丽，黄仕元 建筑电气 机械工业出版社 2011年6月

[2]陈景茂，韩伟华．高层建筑消防电气设计若干问题的体会与探讨[J].丹东师专学报.2003(03)．

[3]陈建华 如何做好高层建筑的消防供电安全措施广东科技 2009年总第219期

[4]刘伟鹏．浅谈高层建筑消防技术的发展这[J]福建建筑．2005，(01)．