高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)問(wèn)題研究

作者簡(jiǎn)介：肖瀟（1981—），男，漢族，四川成都人，碩士研究生，工程師，研究方向：校園消防安全。

摘要：高層建筑具有樓層多、垂直距離大等特點(diǎn)。在火災(zāi)情況下，樓梯使用受阻，逃生撤離主要依賴高層建筑消防系統(tǒng)中電氣設(shè)備的支持，從而凸顯了高質(zhì)量消防設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性。為確保高層消防電氣設(shè)備在火災(zāi)中可靠運(yùn)行，設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。因此，本文闡述了高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)的重要性，分析并探討了現(xiàn)存的問(wèn)題與具體設(shè)計(jì)優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣消防設(shè)計(jì)；消防配電

引言

鑒于高層建筑消防系統(tǒng)的重要性，我國(guó)制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范消防設(shè)計(jì)，確保統(tǒng)一性和安全性。這包括《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》兩部基礎(chǔ)法規(guī)。由于消防電氣設(shè)備在火災(zāi)逃生中的關(guān)鍵作用，建設(shè)部進(jìn)一步補(bǔ)充制定了《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》^[1]。這三部法律文件分別從不同層面對(duì)消防電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)范，構(gòu)成了我國(guó)高層建筑消防設(shè)計(jì)的核心框架。

一、高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)的重要性

（一）減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

從建筑安全角度來(lái)看，高層建筑由于樓層多、面積廣，電氣配線復(fù)雜，電氣火災(zāi)隱患也相對(duì)較多。一旦因電氣配線不當(dāng)或使用不當(dāng)引發(fā)火災(zāi)，后果將不堪設(shè)想。電氣消防設(shè)計(jì)的目的是預(yù)防和控制火災(zāi)的發(fā)生，通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，確保電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行，從而減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（二）保障人員生命財(cái)產(chǎn)安全

在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防電氣系統(tǒng)能夠迅速啟動(dòng)，進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警、滅火和疏散等工作，最大程度減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。例如，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情并發(fā)出警報(bào)，為人員疏散和消防隊(duì)員滅火爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)滅火設(shè)施，控制火勢(shì)蔓延。

（三）維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定

高層建筑往往是城市的地標(biāo)，代表著城市的形象和發(fā)展水平。一旦發(fā)生火災(zāi)事故，不僅會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定和公眾的心理造成不良影響。因此，通過(guò)科學(xué)的電氣消防設(shè)計(jì)來(lái)預(yù)防和控制火災(zāi)的發(fā)生，對(duì)于維護(hù)社會(huì)和諧穩(wěn)定具有重要意義。

（四）促進(jìn)企業(yè)發(fā)展

從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)至關(guān)重要?；馂?zāi)不僅會(huì)造成直接的財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷、法律訴訟和保險(xiǎn)賠償?shù)乳g接經(jīng)濟(jì)損失。通過(guò)科學(xué)的電氣消防設(shè)計(jì)，減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，可以有效避免這些經(jīng)濟(jì)損失，保障企業(yè)正常運(yùn)營(yíng)和持續(xù)發(fā)展。

二、高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

（一）消防配電系統(tǒng)問(wèn)題

在高層建筑電氣消防系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中，需要依據(jù)現(xiàn)實(shí)狀況，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探，全面考量各種要素，完成相關(guān)的電氣消防設(shè)計(jì)。通過(guò)深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)，供電與配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不合理會(huì)直接影響到消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如，在設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)時(shí)，防火區(qū)域的劃分不夠明晰；區(qū)域內(nèi)消防設(shè)備的規(guī)劃未達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在電氣消防設(shè)計(jì)過(guò)程中忽視了消防設(shè)備的持續(xù)電力供應(yīng)。因此，高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)中仍有多項(xiàng)難題需要克服。

（二）自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)問(wèn)題

自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在高層建筑消防中起著至關(guān)重要的作用，但也存在一些問(wèn)題。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，線路往往因受到火焰襲擊而斷開(kāi)，后續(xù)的系統(tǒng)組件將失效，導(dǎo)致報(bào)警系統(tǒng)名存實(shí)亡，無(wú)法有效響應(yīng)。例如，如果控制排煙系統(tǒng)的早期模塊因斷線而失效，排煙功能將喪失，室內(nèi)的煙霧不能及時(shí)排出，極大增加了人員窒息風(fēng)險(xiǎn)，從而帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患^[2]。

（三）應(yīng)急照明系統(tǒng)問(wèn)題

應(yīng)急照明系統(tǒng)在火災(zāi)中具有指示逃生路線和提供照明的重要作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中也存在一些問(wèn)題。例如，在應(yīng)急照明系統(tǒng)中，照明的強(qiáng)制點(diǎn)燃接口缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；在選DxH7H+LIEzgi/oM3yHoK7A==擇應(yīng)急照明的電壓時(shí)，并未嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)范。根據(jù)《消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51309-2018）的規(guī)定，A型燈具的電源應(yīng)采用36V，對(duì)電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了較高技術(shù)要求^[3]；疏散樓梯間未設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志或者標(biāo)志未設(shè)在樓梯側(cè)面距地面1m以下的墻面、柱面上。這些問(wèn)題都可能導(dǎo)致在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，人員無(wú)法快速準(zhǔn)確找到逃生路線，從而增加逃生難度和風(fēng)險(xiǎn)。

（四）電梯消防設(shè)計(jì)問(wèn)題

電梯作為高層建筑中重要的垂直交通工具，在火災(zāi)中具有特殊的地位。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電梯消防設(shè)計(jì)卻常被忽視。一方面，有些單位為了節(jié)約資金，只設(shè)計(jì)了客梯，而未考慮消防電梯的設(shè)置，留下安全隱患。另一方面，即使設(shè)計(jì)了消防電梯，其數(shù)量和設(shè)置也可能存在問(wèn)題。例如，消防電梯的設(shè)置數(shù)量不足、防火分隔不當(dāng)?shù)?，都?huì)影響消防電梯在火災(zāi)中的正常使用。

（五）消防水泵開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題

消防水泵是高層建筑消防系統(tǒng)中的重要組成部分，用于在火災(zāi)時(shí)提供必要的水源。然而，在當(dāng)前的電氣消防設(shè)計(jì)中，消防水泵開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)存在一些問(wèn)題，可能影響其正常啟動(dòng)和運(yùn)行。例如，部分高層建筑的消防水泵開(kāi)關(guān)位置設(shè)置不當(dāng)，如過(guò)于隱蔽或難以觸及，導(dǎo)致在緊急情況下無(wú)法迅速啟動(dòng)水泵。此外，有些開(kāi)關(guān)甚至設(shè)置在火災(zāi)易發(fā)區(qū)域，增加了在火災(zāi)中受損的風(fēng)險(xiǎn)；在一些高層建筑中，消防水泵缺乏與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的有效聯(lián)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)，從而延誤了滅火時(shí)機(jī)。

三、高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)策略

（一）提升消防配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平

消防配電系統(tǒng)是高層建筑電氣消防設(shè)計(jì)的基石，關(guān)系到火災(zāi)時(shí)能否確保消防設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，提升消防配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平至關(guān)重要。

1.優(yōu)化電源負(fù)荷等級(jí)設(shè)計(jì)。高層建筑中的消防電源負(fù)荷等級(jí)需要按照國(guó)家的規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，消防電源負(fù)荷等級(jí)可以分為一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷主要針對(duì)的是一類高層建筑消防用電，二級(jí)負(fù)荷適用于二類高層建筑。這樣的設(shè)計(jì)能夠確保在火災(zāi)等緊急情況下，消防設(shè)備能夠有穩(wěn)定的電力供應(yīng)。

2.合理選擇電線電纜。電線電纜的選擇直接影響到消防配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。應(yīng)優(yōu)先考慮使用阻燃型電線電纜，如PVC絕緣阻燃線纜。這種線纜不易著火，具有良好的阻燃效果。對(duì)于關(guān)鍵負(fù)荷電纜，如應(yīng)急發(fā)電機(jī)和消防泵的電纜，可以選擇礦物絕緣防火電纜，以提高防火性能。

3.科學(xué)設(shè)計(jì)配電方式。高層建筑消防設(shè)備電氣設(shè)計(jì)的低壓配電一般選擇將消防用電設(shè)備的供電回路電源端與變壓器低壓母線直接相連。這樣的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)單母線分段和放射式供電，確保在非消防負(fù)荷故障時(shí)，變壓器空氣開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)閉合。同時(shí)，在母線檢修時(shí)，變壓器自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)也能實(shí)現(xiàn)自主斷開(kāi)，進(jìn)一步保障消防供電的安全性和可靠性。

（二）完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

在設(shè)計(jì)高層建筑電氣消防自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)全面優(yōu)化報(bào)警設(shè)備、探測(cè)器和火災(zāi)報(bào)警裝置。首先，應(yīng)重視火災(zāi)探測(cè)器的選用，考慮到高層建筑內(nèi)不同區(qū)域的火災(zāi)特性，合理選擇探測(cè)器類型，包括火災(zāi)發(fā)生位置、煙霧密度、溫度變化等因素。通過(guò)恰當(dāng)?shù)奶綔y(cè)器選擇，可以準(zhǔn)確判斷火災(zāi)情況并制定預(yù)防措施，減少盲區(qū)，擴(kuò)大報(bào)警系統(tǒng)的覆蓋范圍，減少火災(zāi)對(duì)電氣系統(tǒng)的損害。其次，設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑空間大小，合理安排探測(cè)器的數(shù)量，并確保探測(cè)器規(guī)格的合理性，以保證安裝的可行性。合理的探測(cè)器和數(shù)量配置能夠及時(shí)有效監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)部的火災(zāi)情況，并預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生。再次，強(qiáng)化聯(lián)動(dòng)措施?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)與其他安全設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，如消防噴淋系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)觸發(fā)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行滅火和疏散操作。此外，還可以將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與安全監(jiān)控系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享和遠(yuǎn)程監(jiān)控。最后，為克服現(xiàn)有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的不足，可將布線架構(gòu)從樹(shù)形轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)形。環(huán)形布線系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠保持其他部分的運(yùn)作，即使某一節(jié)點(diǎn)因火災(zāi)受損，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的功能，從而提高人員疏散的安全性。這種方法能夠在不顯著增加安裝成本的前提下，提升系統(tǒng)的整體可靠性^[4]。

（三）優(yōu)化應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)急照明系統(tǒng)是高層建筑安全疏散的重要設(shè)施，特別是在火災(zāi)等緊急情況下，能夠有效指引人員快速、有序疏散。為了優(yōu)化應(yīng)急照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從多個(gè)方面入手，確保系統(tǒng)的可靠性和有效性。

1.完善照明設(shè)施布局。高層建筑內(nèi)部的應(yīng)急照明設(shè)施應(yīng)設(shè)置在關(guān)鍵位置，如樓道、走廊、變電間等，以確保在緊急情況下能夠提供明亮的逃生通道。這些照明設(shè)施應(yīng)具備自動(dòng)開(kāi)啟、自動(dòng)充電和亮度可調(diào)節(jié)等功能，以滿足不同情況下的照明需求。同時(shí)，建筑外部也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)志和逃生指示燈，用于指示逃生方向。

2.考慮安全疏散因素。應(yīng)急照明設(shè)計(jì)還需考慮安全疏散的人員數(shù)量和路徑。根據(jù)建筑的類型和功能以及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以確定每個(gè)樓層的最大安全疏散人員數(shù)量，并據(jù)此設(shè)置相應(yīng)的安全疏散通道和安全出口^[5]。在照明設(shè)計(jì)中，要保證每個(gè)安全疏散通道和安全出口都有足夠的應(yīng)急照明設(shè)施，以確保人員能夠迅速找到出口并順利撤離。

3.優(yōu)化供電及控制系統(tǒng)（如圖1）。供電系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定、可靠，并具備足夠的容量，以支持所有應(yīng)急照明設(shè)施的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，能夠在緊急情況下自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整照明亮度和照明范圍。

（四）科學(xué)設(shè)計(jì)電梯消防系統(tǒng)

1.合理設(shè)置消防電梯。根據(jù)高層建筑的特點(diǎn)和消防需求，應(yīng)合理設(shè)置消防電梯。一般來(lái)說(shuō)，十層及十層以上的建筑或高度超過(guò)32米的公共建筑應(yīng)設(shè)置消防電梯。同時(shí)，消防電梯的數(shù)量和位置也應(yīng)根據(jù)建筑的實(shí)際情況進(jìn)行確定，以確保在緊急情況下能夠快速、有效進(jìn)行人員疏散和消防救援。

2.提高電梯的防火性能。電梯的防火性能直接關(guān)系著其在火災(zāi)中的安全性。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采用耐火材料來(lái)制造電梯轎廂、門和井道等關(guān)鍵部件，以提高其防火等級(jí)。同時(shí)，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)具備防火功能，如在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠自動(dòng)切斷非消防電源、啟動(dòng)消防模式等。

3.完善電梯消防聯(lián)動(dòng)機(jī)制。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電梯控制系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)等其他消防設(shè)施進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火等功能。此外，還應(yīng)設(shè)置緊急救援裝置，如緊急制動(dòng)按鈕、緊急照明等，以確保在火災(zāi)中能夠迅速救援被困人員。

4.加強(qiáng)電梯維護(hù)保養(yǎng)和定期檢查。定期對(duì)電梯進(jìn)行性能測(cè)試和安全檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提高其應(yīng)對(duì)火災(zāi)等緊急情況的能力。

（五）改進(jìn)消防水泵開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)

消防水泵是高層建筑消防系統(tǒng)中的核心設(shè)備之一，其開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)的合理性對(duì)于確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)啟動(dòng)水泵，提供滅火所需的水源至關(guān)重要。為了優(yōu)化消防水泵開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。

1.雙重控制。消防水泵的開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)計(jì)為既能本地控制，又能進(jìn)行消防聯(lián)動(dòng)控制。這樣的設(shè)計(jì)方式可以確保在消防設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)本地控制進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。同時(shí)，消防聯(lián)動(dòng)控制可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵，提高滅火效率和速度。

2.多點(diǎn)手動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)置。為了避免單一開(kāi)關(guān)失效導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)消防水泵的情況，應(yīng)該設(shè)置多個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)。即使其中一個(gè)開(kāi)關(guān)損壞，還可以通過(guò)其他開(kāi)關(guān)來(lái)啟動(dòng)消防水泵，增加了系統(tǒng)的冗余性和可靠性。

3.智能化控制。引入智能化控制系統(tǒng)，對(duì)消防水泵進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)控制。通過(guò)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵的功能。同時(shí)，智能化控制系統(tǒng)還可以對(duì)消防水泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障。

4.加強(qiáng)維護(hù)與檢查。定期對(duì)消防水泵及其開(kāi)關(guān)進(jìn)行維護(hù)和檢查，確保其處于良好的工作狀態(tài)。這包括清潔開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、檢查線路連接是否牢固、測(cè)試開(kāi)關(guān)的靈敏度和可靠性等。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著城市化進(jìn)程的加速，高層建筑如雨后春筍般崛起，成為現(xiàn)代都市的標(biāo)志性建筑。然而，高層建筑在帶來(lái)現(xiàn)代化便利的同時(shí)，也給消防安全帶來(lái)了挑戰(zhàn)。電氣消防設(shè)計(jì)作為高層建筑安全的重要保障，其重要性不言而喻。通過(guò)加強(qiáng)消防配電系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、優(yōu)化電梯消防系統(tǒng)、改進(jìn)消防水泵開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)等措施，能夠顯著提升高層建筑的消防安全水平，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更為堅(jiān)實(shí)的保障。

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