关于高层建筑消防电气防火设计与施工的分析

关键词：高层建筑；消防；消防电气设计；配电线路；自动报警 

　　1 消防电源 

　　根据GB50045-95<2005年版>《高层民用建筑设计防火规范》（下文将简称为《高规》）第9.1.1规定，高层建筑中的消防水泵、防烟排烟设施、消防控制室、消防电梯、应急照明、火灾自动报警、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门、自动灭火系统等消防用电的负荷等级，应该适合现行国家规定的标准《高规》的规定，并将高层建筑划分为两类，与之相对应的消防用电则为一级负荷与二级负荷。 

　　其中，对于一级负荷用电而言： 

　　（1）其供电电源必须拥有两个，一个电源作为当下正使用的电源，而另一个电源则作为后备电源，在前者电源无法继续供电的情况下，后者就接替前者继续对一级负荷的用电进行供电； （2）在其负荷容量超常过高、用电设备为高压的情况下，一级负荷的两路用电电源都应该使用高压电源；而在其负荷容量较低的情况下，则将第二低压电源优先使用，亦可采用应急发电机组，以保证其消防用电的安全性； （3）在其仅为照明或电话占用负荷的情况下，则应将蓄电池组列为优先级最高的备用电源。 

　　总之，一级负荷在理论上是最重要的负荷，除了上述两种电源外还应加设应急电源。常用的应急电源有：与正常电源不冲突的发电机组；在供电网络中能够独立完成正常供电能力的专门馈电线路；蓄电池组。 

　　据调查，我国大部分省市地区已建成的电信楼、广播楼、电力调度楼、大型综合楼等高层建筑，都是在己设有双电源的基础上，还加设有应急备用的发电机组，完全符合一级负荷供电系统安全性设计的要求，即在电力变压器及其相关线路故障的情况下，可保证其供电不出现中断的现象，就算供电出现中断也能迅速及时的恢复供电。 

　　而二类建筑消防用电的供电，据《民用建筑电气设计规范》的相关规定，应按照拥有两回线路的二级负荷给予供给。在二类建筑供电变压器的高压电源为一路电源的情况下，应选用两台变压器：而若因没有准备低压备用设备而只能从其他用户处获取低压设备时，才能只选用一台。 

　　由于实际的工程中对高规双电源配电的理解存在偏差，大多数工程中的一级负荷双电源并不是从电力系统中直接获取的第二电源，而是采用同一路高压电源的低压配电，这样的配电方式一旦电力系统发生故障，则无法保证消防用电的可靠性；而备用电源具有接力、应急的作用，在常用电源停电或故障的情况下仍能保证高层建筑中消防设备的正常运行，因此，就住宅建筑超过12层的二类建筑而言，为保证其消防相关设备的正常用电，其消防用电的设计与施工应该按两回路的供电形式进行，或设置备用电源，如柴油发电机组、蓄电池组等。 

　　2 消防用电设备的配电设置 

　　据《高规》第9.1.2条相关的规定明确表明，高层建筑中的防烟、排烟风机和消防控制室、水泵、电梯等设备的供电，应在其最末级的配电箱处实现自动切换模式的设置。可进行这样的设置，对于自动的防火门、窗、卷帘、自动灭火系统等消防用电设备的供电是否需要一致并没有具体规定。 

　　如果对那些容量小且布置分散的消防用电设备都在其最末级的配电箱处实现自动切换模式设置的话，会造成整个配电系统的线路过于复杂的同时，还会增加相关的资金投入。因此，在实际的设计和施工中都需要根据工程的实际需求情况，按楼层和防火分区对一台总的双电源进行自动切换模式的设置即可，并用耐火耐热的配线将总的双电源引向于各消防用电的相关设备。 

　　3 消防用电设备的配电线路设置 

　　消防用电设备的配电线路设置，可选用以下两种电缆： 

　　Pvc阻燃电缆，其耐受温度为110～140℃之间。使用此种类型的电缆对预防初期的火灾很有效果，因为它不仅具有火烧、高温作用下难微燃、难起火的优点，而且将火源移开之后还可以实现停止燃烧的效果。这种电缆通常对于那些防火要求比较低的消防线路较为适用。 

　　MI电缆，即铜芯铜套氧化镁绝缘电缆，其具体构造如下所示：缆芯→铜芯，绝缘物→氧化镁，护套→无缝铜管。 

　　在铜、氧化镁的熔点分别为1083℃和2300℃的前提下，该电缆能经受得住的热作用为1000℃内的火灾、火焰及辐射，并经过相关的实验表明，将其燃烧90min之后其效果依旧的同时，该电缆的铜套、氧化镁均无延燃性和老化的现象，而且无烟雾和毒性气体产生：甚至与相同截面的电缆相比，在其外径较小的前提下，其载流量反而更大，如70A的负荷电流，只需选用截面为lomm2、外径为12.7mm的MI电缆即可，而若采用钢丝恺装聚氯乙烯护套电缆，其截面需要为25mm2，外径为23mm。 

　　由上所述，MI电缆是一种防火性能好且载流量大的电缆，但是MI电缆的价格较高，因此，在将消防用电设备配电线路的载流、敷设方式等问题进行综合考虑时，因为资金有限，又期望其防火性能获得提升，则建议将MI电缆用于高层建筑中的消防用电设备的配电线路。 

　　在火灾刚发生时，由于温度上升，普通的电线若已有老化或者超负荷运行问题等，则极容易引起火灾升级，再加上普通线路的绝缘层和护套都是易燃物，且燃烧时会产生有毒气体，严重危及人的生命财产安全。因此，笔者认为，在高层建筑中一般用电设备的配电线路也宜选用阻燃型电线电缆，而对于消防用电设备的配电线路应优先选用MI电缆。 

　　而在消防用电设备配电线路的敷设方面，在国内主要有以下几种较为可靠的敷设方式，具体如下： 

　　明敷：将普通电线电缆穿入金属线槽或金属管直接进行明敷，在其金属装置上涂上防火涂料即可。 

　　由于防火涂料在火星或火种的作用下具有很难被引燃的特点，而在高温和明火作用下，其涂层则能吸收热量，并可致使致密炭化泡沫的形成，从而阻止火焰的继续然绕，一定条件下甚至可将火直接熄灭；而与此同时电缆的散热也会受到影响，需要对其进行降容使用，因此，采用明敷的敷设方式时需要进行电线电缆的截面选择。 　　埋敷：将护套为不延燃性材料或绝缘的电线电缆穿入金属管或阻燃塑料管中，并将其埋在不易燃的结构内，这是一种很可靠并且经济的敷设方式。可是这种方式也有其缺点，例如以这种方式敷设的线路走向会受到不小的限制，而且穿管暗敷的不燃烧体保护层的厚度不宜小于3cm。 

　　由于电缆井的空间小，电缆集中，一般用电设备的配电线路也应采用阻燃电缆，若选用非阻燃性电缆则必须用防火隔板将其和消防用电电缆隔开。 

　　另外，由于竖井的烟圈效应，易使火势扩大，所以楼层间应采用防火隔板、防火材料密封隔离，电缆电线在楼层间穿管时，两端管口空隙要用防火材料封堵。 

　　4 应急的照明及照明灯具 

　　据《高规》第9.2.19.2.6条的相关规定表明，所采用的应急照明主要包括备用照明、疏散照明和安全照明三部分。其中，在正常工作的电源断开之后，应急照明的备用电源的转换时间分别为：疏散照明不大于15s；备用照明不大于15s，若用于金融商业交易则不大于5s；安全照明不大于0.5s。而应急照明电源不仅可以是独立的发电机组、蓄电池，还可以是电网中有效的独立于正常电源的馈电线路及其以上的三种电源中的任意两种的组合。 

　　目前，我国所生产的可实现15s内自起动快速起动柴油发电机，虽然可以满足疏散照明和备用照明的时间转换的相关要求，但是还不能满足安全照明和需要快速转换的备用照明的相关要求，因此，需要与蓄电池相互组合使用，其中，蓄电池连续供电时间不应少于20min，这种组合形式在大型的重要高层建筑中较常见。 

　　5 火灾自动报警系统 

　　《高规》第9.4.19.4.5对火灾应急广播、火灾自动报警系统和消防控制室作出了相关规定，《高规》中火灾自动报警系统应按照现行的GB50117-1998《火灾自动报警系统设计规范》（以下简“火规》”）。 

　　《火规》第5.5.1条，使用控制中心报警系统和集中报警系统的建筑中，其实都会设有火灾应急广播，但是对于其是否设置火灾警报装置的问题却未作明确规定。在实际工程实践中，笔者认为即使设置了火灾应急广播也还应增设火灾报警系统，尤其是在由一台区域火灾报警控制器或一台火灾报警器监测多个楼层时，在发生火灾后，火灾警报器通过或手动或自动的方式向火灾区域发出警报，在30s内将实现警报装置的报警停止，然后迅速的联动火灾应急广播并执行播放疏散的相关指令。 

　　根据《火规》第5.5.2条关于建筑中火灾警报装置的设置数量要求及各楼层中警报装置的安装位置要求的相关规定，笔者认为，将手动报警按钮和火灾警报装置可实现相对应的设置。 

　　6 结语 

　　随着市场经济不断深化的今天，高层建筑越来越多，而对于高层建筑消防电气防火设计与施工的问题也逐渐的映入人们的眼帘。本文通过笔者多年从业经验，简单分析了几点关于高层建筑消防电气防火设计与施工的问题，并提出几点解决方案，希望能对同行业人士有些许帮助。 

　　参考文献 

　　[1] 宋斌杰，石玉美，汪荣顺.国外低温液体无损储存的研究进展[J].低温与超导，2007年第6期.