高層建筑消防電梯設(shè)計探究

■鄧道 廣州市花都區(qū)消防救援大隊

現(xiàn)如今高層建筑在城市中的規(guī)模不斷擴大，消防電梯能在火災發(fā)生時為消防員提供便利，避免消防員因攜帶裝備爬樓浪費過多體力，在提高滅火效率上起著重要的作用。因此提高消防電梯的設(shè)計和施工質(zhì)量，是高層建筑在建設(shè)過程中需要重點考慮的內(nèi)容。

一、消防電梯的設(shè)置范圍與數(shù)量要求

根據(jù)建筑建設(shè)的消防安全規(guī)范，高層建筑設(shè)置消防電梯存在嚴格范圍要求。針對32m 以上的建筑住宅、一類建筑或面積在3000m2且五層以上的養(yǎng)老居所、高層建筑地下室（建筑規(guī)定安裝消防電梯）、在建筑地平面深埋10m以上且大于300m2的非地下室建筑，設(shè)置的數(shù)量要求是每個防火分區(qū)不應少于1 臺。在設(shè)置消防電梯時，結(jié)合防火分區(qū)的部署來考慮，防止火災發(fā)生后，消防員的滅火活動范圍受到制約。在對電梯位置進行設(shè)計時，需要與救援疏散區(qū)分隔開，確保人員逃生與消防員工作不產(chǎn)生沖突。首層的消防電梯應設(shè)置直通室外的出口，或經(jīng)過長度不超過30m 的通道通向室外，這樣一來，消防員或救援人員使用電梯就可以直接通往安全區(qū)域。同時消防電梯應考慮貨梯、客梯的具體位置來設(shè)計，如果客梯貨梯符合要求，可以用它代替消防電梯，也可以根據(jù)具體要求，將對應位置的客貨梯進行調(diào)整，確?？稍诓煌恢脤ο嗤阑鸱謪^(qū)展開滅火救援工作。

二、影響消防電梯正常使用的因素

（一）消防電梯易受火災破壞

在高層建筑的頂部，通常會裝載消防電梯機房，為降低機房的火災隱患，依照標準規(guī)范，需要設(shè)置防火分區(qū)。而在具體使用環(huán)節(jié)中，電纜、風管在安設(shè)時需要穿透墻體，導致機房墻面存在縫隙，而防火門經(jīng)常會處于打開狀態(tài)，這種情況下如果發(fā)生火災，其高溫很容易對維持消防電梯功能運轉(zhuǎn)的核心設(shè)備產(chǎn)生影響，進而破壞電梯功能。另外，如果消防電梯沒有根據(jù)相關(guān)規(guī)定來獨立設(shè)置井道，像是與客梯、貨梯合用井道，防火分隔未設(shè)置或消防前室缺失，就會導致火災發(fā)生后對電梯造成破壞，進而使消防電梯無法在火災中發(fā)揮作用。

（二）消防電梯易受煙氣侵害

高層建筑發(fā)生火災后，其內(nèi)的消防電梯常會受到煙氣的影響而無法正常使用。首先，前室設(shè)置的防火分隔容易受到煙氣影響，這主要是由于墻體縫隙、防火門常開等問題導致的。其次，如果前室所設(shè)置的加壓送風系統(tǒng)功能失常，也會導致煙氣侵入到消防電梯中[1]?，F(xiàn)階段，一些高層建筑所安設(shè)的消防電梯前室由于一些原因未設(shè)置科學合理的采光通風結(jié)構(gòu)，需要使用加壓送風系統(tǒng)來防止火災煙氣進入到電梯間，但由于防火門無法及時關(guān)閉的問題導致加壓送風系統(tǒng)功能受阻。另外，如果未設(shè)置科學的加壓送風口，也會導致風傳送階段出現(xiàn)渦流，導致煙氣無法有效排出。最后，高層建筑在設(shè)計環(huán)節(jié)未根據(jù)相應規(guī)范設(shè)置科學的消防電梯機房、未設(shè)置獨立的防火分隔與其他機房進行區(qū)分、電梯轎廂活塞效應等情況出現(xiàn)，就會導致電梯機房侵進大量煙氣，并將其帶到電梯井道，最終進入轎廂，令在其中的人們受到安全威脅。

（三）消防電梯易受水侵害

現(xiàn)階段，消防電梯仍然存在材質(zhì)缺陷問題，特別是在防水方面仍需要進一步來研究解決。通常情況下建筑在發(fā)生火災時，水是主要的撲救工具，但消防電梯的防水功能差，即使根據(jù)標準規(guī)定設(shè)置相應的防水措施，依舊難以保持長時間運轉(zhuǎn)。

三、高層建筑消防電梯的設(shè)計問題

（一）環(huán)境布局依據(jù)

在設(shè)置消防電梯時，首先需要考慮建筑內(nèi)的環(huán)境布局。消防電梯為一種豎向管井形式，如果建筑發(fā)生火災，火勢在這種豎向管井中主要是以上下擴散的方式蔓延，并且通道會產(chǎn)生煙囪效應。根據(jù)火勢蔓延的狀態(tài)，建筑可以設(shè)置具有良好防火功能的防火分隔，防止煙火以及高溫迅速蔓延，加大滅火救援的壓力以及火災風險程度。同時需要單獨設(shè)置消防電梯井，現(xiàn)階段一些設(shè)計者會將電梯井和其他電梯廳、走廊等連通，如果其內(nèi)存在電纜、易燃可燃裝修材料，就會導致建筑缺失安全保障，火災發(fā)生后，還會連帶其他管井出現(xiàn)問題。因此單獨設(shè)置消防電梯井是必要的。消防電梯與機房以及相鄰電梯井之間，需要用防火隔墻隔開，而要在墻體安裝門，應選擇甲級防火門。消防電梯井中不應存有可燃氣體、液體管道。消防電梯應敷設(shè)自用的電線、電纜，以此降低危險系數(shù)，并不要在井壁設(shè)置出電梯門洞、通氣孔之外的其他洞口。

（二）消防電梯的電源和電纜設(shè)計

在高層建筑發(fā)生火災后，消防電梯需要將電源進行切換，確保正常使用。根據(jù)相關(guān)的建筑法規(guī)，設(shè)置消防電梯應從變配電室敷設(shè)兩條電纜，安裝到建筑頂層的電梯機房。為得到可靠供電效果，在使用配電線路的過程中，消防電梯對電纜有著嚴格要求，兩電需要使用銅皮防火電纜的配電線路。在敷設(shè)配電線路時，應沿著電氣豎井垂直方向進行。如果在相同電纜井敷設(shè)阻燃電纜，需要用耐火材料將兩者在中間進行隔離[2]，這種方式可以降低火災對電纜的影響。電氣線路在吊頂?shù)姆笤O(shè)工作，主要使用材料為金屬管和金屬線槽布線，而天花板則是具有阻燃型硬質(zhì)特點的塑料管材料。在敷設(shè)電線、電纜時，其主要線路為配電間- 電梯井道- 電梯機房，而在配置末端和中間的切換裝置以及配電箱之前，需要考慮火災發(fā)生時可能對電氣設(shè)備和線路產(chǎn)生的損害，確保線路為消防電梯提供安全用電。

（三）防煙設(shè)計

消防電梯的防煙設(shè)計能夠確保發(fā)生火災后，為人員提供無煙的安全區(qū)域，促進安全疏散工作的順利進行。根據(jù)要求，為避免樓梯和消防電梯進入煙氣，應將防排煙裝置布設(shè)在前室位置，對于建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工業(yè)建筑和建筑高度小于或等于100m 的住宅，可考慮在外墻側(cè)安裝相應的窗口來排煙，達到自然通風的目的，保護消防電梯。對于建筑高度大于50m 的公共建筑、工業(yè)建筑或建筑高度大于100m 的住宅建筑，應采用機械加壓送風系統(tǒng)，達到對消防電梯防煙的效果。防煙電梯間及其前室排煙設(shè)計如圖1所示。

（四）堵、排水設(shè)計

在設(shè)計高層建筑的消防電梯時，確保堵、排水的合理性對消防電梯的正常運行有非常重要的作用。首先如果上述問題設(shè)計不合理，會導致火災發(fā)生后，電梯流入大量水，進而影響使用，進而無法幫助消防員快速救援，人員的生命和財產(chǎn)安全難以得到保障。針對消防電梯的堵、排水，應考慮兩個位置：一是前室門口宜設(shè)置擋水設(shè)施和設(shè)置下水坡，電梯口也應安裝排水槽，并布設(shè)科學實用的排水通道。二是井底應設(shè)置排水設(shè)施，排水井的容量不應小于2m3，排水泵的排水量不應小于10L/s[3]。

四、消防電梯設(shè)計建議

高層建筑的消防電梯主要作用是承載消防員到達指定滅火區(qū)域，以此完成滅火救援工作。不過在實際應用中，消防電梯的作用有限，在火災中后期難以產(chǎn)生作用，也加大了消防員的工作難度。因此應對這個問題進行改善，并嚴格要求消防電梯的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)配套裝置。

（一）消防電梯和前室結(jié)構(gòu)獨立

在設(shè)計消防電梯時，應考慮火災發(fā)生后建筑可能發(fā)生的坍塌問題，因此消防電梯井和前室應獨立于建筑結(jié)構(gòu)中，井壁不應開設(shè)孔洞，并為其設(shè)置單獨的支撐裝置，同時內(nèi)部的結(jié)構(gòu)鋼筋也應獨立存在，使其在建筑中形成獨立結(jié)構(gòu)，加強消防電梯與前室的穩(wěn)定性，防止受倒塌影響，而導致其功能受到影響。需保證電梯井的耐火性能，可在各種類型火災情況下為消防救援提供支持，井壁耐火等級通常大于2.5 ～3h。電梯井轎廂必須具備承載8 ～10 名消防員的重量，即至少能承重800kg，凈面積不小于1.4m2。轎廂的裝修也需要使用耐火材料，防止煙熱導致電梯轎廂失去作用。

（二）提高前室的耐火等級

消防電梯的前室發(fā)揮著重要作用，能夠承載消防員到達著火層，并順利出行，之后消防員在通過其內(nèi)安裝的消火栓等安全設(shè)施來實施滅火工作。而消防電梯想要代替消防云梯車，就需要前室在其中發(fā)揮作用，因此強化電梯前室的耐火級別就非常必要了。通常高層建筑的火情在3h 以上，就會產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象，而在這個時候再去樓層中滅火就沒有多大的實際作用了，普通18cm 厚黏土磚通常能夠承受火燒3.5h，所以前室應保證耐火水平在3h 之上，應選擇甲級防火門作為隔墻門[4]。

（三）室內(nèi)消火栓供水系統(tǒng)應獨立存在

消防員在高層建筑的滅火救援行動中，會利用消防電梯前室的消火栓來展開工作，以此提高效率。其內(nèi)的消火栓供水系統(tǒng)能為滅火救援工作提供充足的水源與水壓，支撐滅火工作的順利進行。因此在具體設(shè)計時，應確保系統(tǒng)能夠正常供水，例如在前室的消火栓中裝設(shè)獨立供水管網(wǎng)，而管網(wǎng)的供水源應設(shè)置在水泵房、室外地點，確保直接供水而不受其他因素干擾。不要將供水管網(wǎng)和其他場所滅火裝置的管網(wǎng)連接。另外想要提高供水的可靠性，可以在管網(wǎng)中裝設(shè)水泵接合器，如果管網(wǎng)供水出現(xiàn)問題，就可以使用消防車來加壓。同時在消防井座中設(shè)置排水口，如此即使地下層無法通電梯，井底水也可以向室外排出。由于高層建筑還存在雨季水倒灌問題，因此在排水管外墻要安設(shè)單流閥，如果難以向室外直接排水，也可以在電梯井旁邊建造水池，并確保面積在2m2以上，并利用水泵排水[5]。

（四）獨立設(shè)置線路，增加供電保障

在設(shè)置高層建筑的消防電梯時，應確保其自身的供電線路相互獨立，以此保障順利供電。因此其供電線路的系統(tǒng)不應連接其他設(shè)施線路，消防電梯與前室應具有專用供電系統(tǒng)，并且配置兩路獨立的供電電源，確保電梯用電正常運行，避免出現(xiàn)電力中斷，導致電梯滯留的現(xiàn)象發(fā)生。在供電消防電梯專用應急電源中還應使用專用供電回路，并設(shè)置專用標志，便于火災發(fā)生時快速識別。針對消防電梯首層的操作按鈕，要設(shè)置消防人員專用按鈕，并將其設(shè)置在消防電梯門旁的開鎖裝置內(nèi)，充當萬能按鈕，以此來強迫消防電梯降至任一指定的樓層，同時火災發(fā)生時，將工作電梯停用，打開消防電源，開啟排煙風機。

另外，需保證兩路電源可以相互轉(zhuǎn)換，如果一路電源產(chǎn)生故障，可以自動投入另一路電源，之后再進行維修工作。而如果出現(xiàn)范圍性區(qū)域停電或者遭遇意外事故，導致兩路電源無法使用，可以將柴油發(fā)電機作為第三電源進行使用，或者考慮高容量的UPS 或帶電動機類型的EPS。

五、結(jié)語

綜上所述，高層建筑的消防電梯對消防安全有著重要作用，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)，要注重電梯在建筑中的合理性應用，并考慮多方面的影響因素。同時在安設(shè)消防電梯時，應確保電梯的質(zhì)量與安全性，確保環(huán)境結(jié)構(gòu)布局的科學合理，使其能夠獨立于建筑的其他空間設(shè)施，尤其注意，消防電梯需要和群眾的逃生通道相隔離。