高層建筑消防供電照明防火設計研究

劉志飛

摘 要：高層建筑消防供電照明防火設計是高層建筑初期規(guī)劃的必要環(huán)節(jié)，是避免高層建筑火災事故發(fā)生的重要手段。文章探討了高層建筑供電照明防火設計必要性和設計原則，分析了高層建筑消防供電照明防火的設計，結(jié)合高層建筑火災應急照明燈具選擇和高層建筑低壓開關選用，提出了高層建筑消防供電照明防火設計應用措施。

關鍵詞：高層建筑;消防;供電照明;防火設計

中圖分類號：TU972.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）04-0024-03

0 引言

建筑消防照明在高層建筑中起著至關重要的作用，這關系到整個高層建筑防火設施的整體建設，能夠確保在發(fā)生火災時能給居民有所提醒、有所指示，并在一定程度上減少人員傷亡情況，這也是城市建設過程中不可缺少的一部分。而在高層建筑中由于配電、變電設備及相關電氣設備的質(zhì)量問題引發(fā)火災事故屢見不鮮，因設計的不合理而造成火災突發(fā)情況也偶見報端。因此，應對高層建筑消防電源的消防設計進行綜合分析，進一步得出降低供電、照明火災風險事故的總體策略，從而進一步降低因供電、照明引發(fā)火災風險事故的發(fā)生率，以保證居民基本的生活安全。

1 高層建筑供電照明防火設計必要性和設計原則

高層建筑相對于低層建筑來說一旦發(fā)生火災救援難度非常大，容易造成嚴重的人員傷亡事故和財產(chǎn)損失。為了有效減輕高層建筑火災傷害，需要通過科學的供電照明防火設計方式為人們提供逃生的線路和照明，保證人員安全。因此，在供電照明防火設計中需要遵循一定的設計原則，滿足高層建筑消防的要求。

1.1 高層建筑供電照明防火設計的必要性

①高層建筑火災蔓延速度快。通過高層建筑火災情況的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生火災事故后，火勢的蔓延速度非?？?。中高層建筑中不僅包括住宅，同時也包括商場等大型消費場所，其中的家具、衣服等商品具有易燃易爆的特點，能夠加重火災事故。高層住宅中的窗簾、家具等也屬于易燃品，一旦發(fā)生火情燃燒的速度也會更快。為了有效解決高層火災隱患問題，必須要做好消防供電照明防火設計工作，制定完善的火情預警處理措施，能夠在第一時間做好火情控制，保證建筑居民生命和財產(chǎn)的安全。

②高層建筑疏散難度大。中高層建筑的樓層比較高，發(fā)生火情后電梯會停止使用，所有人員都需要通過樓梯疏散，而樓梯的面積有限，在同時涌入大量人流后，會造成人員擁擠或者發(fā)生踩踏事件等。如果事故發(fā)生在夜間造成的傷亡也會進一步加大，很多人可能由于樓層太高，照明不及時，造成嚴重的踩踏事件。而通過消防應急照明系統(tǒng)的安裝，能夠為人們逃生提供正確的方向，并可以起到照明的作用，降低人們內(nèi)心的恐慌，避免因為視線不清晰造成嚴重安全事故。

③高層建筑火災發(fā)生概率大。相對于低層建筑來說，高層建筑中居住和生活的人員數(shù)量更多，而人員結(jié)構(gòu)復雜，部分人員的消防安全意識低，更容易引發(fā)火災事故，而且人員數(shù)量多影響因素也會更多。同時高層建設中的管線復雜，在長期的使用和大規(guī)模集中用電的情況下，供電線路容易在巨大的壓力下發(fā)生火災隱患。高層建筑的電器設備多，一旦發(fā)生火災難以快速撲救。

④高層建筑火災救援難度系數(shù)大。隨著城市化的發(fā)展，城市人口數(shù)量與土地數(shù)量的比值越來越大，為了滿足城市人口居住需求，城市的高層建筑數(shù)量不斷增多。同時建筑設計比較復雜，通道狹窄，人員密集。如果發(fā)生火災事故，會加大救援難度。隨著高層建筑層數(shù)的升高，高層救援工作開展受到限制，普通的救援方式難以凸顯消防救援作用。

1.2 高層建筑供電照明防火設計原則

①符合建筑功能。高層建筑消防供電照明防火設計中需要以消防功能為基礎，充分考慮建筑的照明問題，不能過于強調(diào)外觀的美觀性而忽視照明功能，保證消防照明的使用價值，能夠起到消防安全作用。因此，消防供電照明防火設計中需要將建筑功能設計放在首位，從消防設計功能的角度進行照明系統(tǒng)設計。同時，在消防供電照明防火設計中要嚴格根據(jù)國家的建筑照明和消防安全管理標準開展工作，保證設計的科學性，提升消防照明質(zhì)量，滿足消防安全需求[1]。

②滿足消防布局要求。高層建筑工程施工比較復雜，同時對消防的要求比較高，因此在消防供電照明防火設計中必須要加強對消防問題的重視，使建筑工程施工中意識到建筑消防的重要性，促進消防供電照明功能得到有效發(fā)揮，保證高層建筑使用的安全性。

2 高層建筑消防供電照明防火的設計分析

高層建筑消防照明防火設計涉及到的環(huán)節(jié)比較多，工程系統(tǒng)復雜，涉及的內(nèi)容廣。為了達到更好的設計效果，需要加強對消防供電照明防火設計的重視，根據(jù)建筑物的建筑特點和消防要求，做好消防供電照明防火設計優(yōu)化，降低高層建筑安全隱患。即使發(fā)生火災群眾們也能夠利用安全消防供電照明防火設備快速逃生，從而將火災事故造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡降到最低。

2.1 消防電源設計

消防電源主要有兩種，即消防總電源和消防應急電源，屬于高層建筑的常用電源。在建筑消防電源的設計和規(guī)劃中需要結(jié)合高層建筑情況，加強對兩種電源的自動化管理，使電源能夠在火災報警后進行自動切換。一旦發(fā)生火情后，消防感應器向應急電源發(fā)送信號，并立即啟動，提升消防電力工作效率。比較常用的消防應急電源有幾種類型：①饋線保持獨立性，不會受到異常電源影響。②將柴油發(fā)動機作為動力的發(fā)電機組。在消防電源的應用中，技術(shù)人員必須要根據(jù)消防設備的運行要求和電力市場發(fā)展情況等合理選擇應急電源。

2.2 用電、配電方式的優(yōu)化設計

①放射式設計。放射式設計方式指的是電負荷中的所有電源都保持獨立的配電方式，并呈現(xiàn)放射式形式。因此在配電運行中一個用電負荷出現(xiàn)故障，也不會使其他的負荷受到影響。這種配電設計方式更安全、可靠，出現(xiàn)故障后影響小。但是同時也存在一定的弊端，需要應用的回路多，關聯(lián)開關以及管線數(shù)量的設置也比較多，在施工中必然會加大投入?？梢杂迷诓糠止╇娦枨蟾叩呐潆娤到y(tǒng)中。

②樹干式設計。樹干式配電相對于放射式配電來說在設計方案和方法上存在一定的差距，這種差距主要表現(xiàn)在所需的管線數(shù)量較少，從而降低了成本投入，但在安全系數(shù)上也有一定差異。在配電線路的運行中，如果其中一條線路出現(xiàn)故障，可能會導致整個線路都受到影響，導致其他線路出現(xiàn)故障問題。因此，如果采用這種線路設計方式，必須要設置備用干線，并做好配電控制連接，一旦一條線路出現(xiàn)故障后能夠及時切換備用電路，使用電設備能夠穩(wěn)定運行[2]。

2.3 防火電線電纜設計分析

造成高層建筑火災事故的因素很多，火災事故損失的程度也會有所不同。高層建筑一旦發(fā)生火災后，不僅會破壞電氣線路，導致電力系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)。同時在電力設備和線路燃燒的過程中還會產(chǎn)生大量的有毒物質(zhì)，人體吸入后極容易造成身體損傷，甚至威脅人員生命。因此，必須要做好高層建筑消防用電電纜設計工作，保證電纜設計滿足國家和行業(yè)設計規(guī)范和標準。如建筑高度超過100 m或樓層超過35層，電氣系統(tǒng)的設計就需要鋪設礦物絕緣線;如建筑高度在50～100 m之間或樓層達到19～35層，電氣系統(tǒng)的設計可以鋪設礦物絕緣線，也可選擇阻燃功能較強的耐火線纜;如樓層在10～18層，就需要選擇具備阻燃功能的耐火電纜。上述三種纜線，遇火后產(chǎn)生有毒煙霧、有毒氣體較低，不易燃燒，安全性能良好。

3 高層建筑火災應急照明燈具選擇

配置高層建筑火災應急照明燈具，能提高高層建筑的消防質(zhì)量，設計人員需要充分考慮到幾點：①當發(fā)生火災時，火勢會隨著時間的推移而逐漸擴大，因此需要有效地阻隔這條線路，以避免造成更大的損失，但阻隔電源后，高層建筑則需要應急照明設備自動給相關救援人員以及被困人員提供提醒和指示。②選擇市場中性能良好的應急照明燈具，使其亮度不低于普通照明燈具亮度的10%以內(nèi)。③需將應急照明燈具、應急疏散燈具配置到高層建筑的配電室、消防控制室、電話總機房、避難室與樓梯間等場所[3];例如：專業(yè)人員需在安全門上安裝優(yōu)質(zhì)的疏散照明燈具，其安裝高度應大于2 m。在整個建筑的每個樓梯間的拐角處和走廊上都需要安裝疏散指示標志燈，其高度要保持在1 m以下。而且某些特殊場所需要調(diào)整燈具的配置方式。例如：某些高層建筑的幼兒園或少兒輔導班，需將疏散指示標志燈高度保持在離地面0.5 m以下，并保證每兩個疏散指示標志燈間的距離不超過10 m。某些袋形走廊需要在走廊端部和主拐角布置一些特殊的安全疏散指示標志燈，以加強高層建筑的疏散安全引導。與此同時，應急燈在安裝過程中需要充分考慮高層建筑電氣線路的配置方式，要保持應急燈之間有足夠的安全距離，要留出足夠的散熱空間，實現(xiàn)良好應用水平，減少安全事故的發(fā)生。

4 高層建筑低壓開關選用

目前國內(nèi)高層建筑常用的低壓開關有道閘開關、剩余電流保護器與低壓開關器等。這幾種不同的開關裝置具有不同的功能，在電氣線路發(fā)生短路、過載等故障時，能及時切斷線路，有效地防止了電氣線路的火災。開關器在設計過程中，需要保證開關頻率、開關器額定電壓與回路標稱頻率、電壓一致，電氣額定電流需要大于等于正常狀態(tài)下或者回路計算下的過載電流，開關器必須具有良好的性能，在設計時與高層建筑級配合，保證電氣線路具有校驗靈敏度，實現(xiàn)電流資源的優(yōu)化利用。

5 高層建筑消防供電照明防火設計應用措施

高層建筑消防供電照明防火設計中需要結(jié)合高層建筑特點以及火災救援難點等采取合理的設計方式和策略。通過合理的設計方式有效預防電氣火災，并為人們在火災中的逃生提供有利條件，因此消防供電照明防火設計中必須要采取科學的設計方法和策略[4]。

5.1 合理設計避免電氣火災

在高層建筑消防供電照明防火設計中需要設置火災自動報警系統(tǒng)，確定自動報警系統(tǒng)的干線和分區(qū)管理。針對一些結(jié)構(gòu)復雜，功能多樣性的建筑必須要理順火災自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇線路干線。當前我國火災自動報警采用的都是火災探測器，但是部分特殊場合的火災預警監(jiān)測儀器則為線型探測器，比如沒有遮擋的空間可以采用紅外線煙感器對火災進行探測。針對建筑的電纜橋架、整井、隧道等需要采用線型的定溫探測器，通過多元化的報警系統(tǒng)保證應用效率。

5.2 從長遠發(fā)展考慮電線電纜設計

防火電線電纜線路的架設能夠起到火災預防的作用，但是在長期的負荷下容易導致電纜線路老化，絕緣性降低，造成火災。因此在設計中必須要充分考慮這方面的因素，從長遠發(fā)展的角度科學選擇電線電纜形式，不僅需要滿足當下的消防照明需求，同時還需要為以后的發(fā)展奠定基礎，并嚴格執(zhí)行相關規(guī)范。比如在插座的設計中單獨回路的數(shù)量需要控制在10個以內(nèi)，照明系統(tǒng)中各個單相回路不能超過16A，燈具的回路數(shù)量需要控制在25個。從這個規(guī)定的情況來看與電氣防火的內(nèi)容聯(lián)系性不大，但是實際上對降低線路負荷具有重要作用，因此設計中必須要遵循該標準和規(guī)定，選擇新型阻燃耐火電線電纜，有效預防火災的發(fā)生。

5.3 保證消防供配電系統(tǒng)的獨立運行

從我國消防電氣供配電系統(tǒng)的運行情況來看，存在的主要問題為配電系統(tǒng)仍然未完全獨立，導致火災發(fā)生后消防配電線路和電源無法保持正常運行。因此需要加強對消防電氣供配電系統(tǒng)進行完善，保證供配電系統(tǒng)運行的安全性。首先，消防系統(tǒng)的電源供電系統(tǒng)可以采用自成配電的方式，為消防供電提供可靠的技術(shù)。其次，在配電線路的選擇中不能僅從消防控制室和水泵房等方面的配電箱進行控制，不注重建筑的整體設計要求。比如還需要考慮排煙系統(tǒng)、防火卷簾門等方面消防配電系統(tǒng)的獨立性。最后，建筑系統(tǒng)電梯也需要保證獨立性，在高層建筑中除了常規(guī)運行的電梯之外，還需要配備消防電梯，并采用不同的電源，保證火災發(fā)生后消防電梯仍然能夠有效運行。

6 結(jié)語

綜上所述，在高層建筑中，消防供電照明與建筑內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全密切相關，應充分認識目前高層建筑消防供電照明存在的問題，重視高層建筑消防供電照明設計，以保證其科學合理的設計。既要從電源設計、配電方式的選擇上保證消防供電的安全可靠性，又要保證火災發(fā)生時能夠啟動應急電源，便于進行正常的救援工作，同時要注意照明燈具與可燃物的間距，保證高層建筑消防安全，保護人員的生命財產(chǎn)安全。

參考文獻

[1] 馬玉.中高層建筑消防供電照明防火設計探討[J].門窗，2019 （1）：98+100.

[2] 趙海華.高層建筑消防供電照明防火設計與研究[J].中國住宅設施，2018（12）：86-87.

[3] 常萌.淺談高層建筑消防設備配線防火設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（12）：263.

[4] 黃江濤.淺談高層建筑消防供電照明防火的設計[J].低碳世界，2016（33）：158-159.