建筑消防设计应注意的问题

张文才

(中国建筑设计院有限公司，北京 100044)



建筑消防设计应注意的问题

0引言

在建筑电气设计中，供配电、照明、电缆的选用及敷设等都与建筑消防有关，电气设计人员需正确理解和使用规范才能既满足实际使用需求又符合消防相关规定。建筑设计中消防电气专业主要考虑的内容有：消防供配电系统、应急照明、电线电缆应用、火灾自动报警及消防联动控制系统。

1防火设计中供配电系统的设计

在消防设计方面主要的规范为GB 50016-2014《建筑设计防火规范》，其主要解决建筑设计中消防电气设计应设置何种消防系统或装置的问题，其确定的是主要原则。至于这些系统或装置具体应该如何进行设计，则需遵循以下规范，例如在GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第10.1节消防电源及其配电中明确规定了各类建筑的供电负荷等级；对这些系统和装置如何供电，则可参见GB 50052-2009《供配电系统设计规范》、GB 50053-2013《20kV及以下变配电所设计规范》及GB 50054-2011《低压配电系统设计规范》等规范。

GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第10.1节内容如下(节选)：

10.1.1 下列建筑物、储罐(区〉和堆场的消防用电应按一级负荷供电：

2一类高层民用建筑。

10.1.2 下列建筑物、储罐(区)和堆场的消防用电应按二级负荷供电：

4二类高层民用建筑；

5座位数超过1 500个的电影院、剧场，座位数超过3 000个的体育馆，任一层建筑面积大于3 000m2的商店和展览建筑，省(市)级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑，室外消防用水量大于 25L/s 的其他公共建筑。

10.1.3 除本规范第 10.1.1 和 10.1.2 条外的建筑物、储罐(区)和堆场等的消防用电，可按三级负荷供电。

10.1.6 消防用电设备应采用专用的供电回路，当建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。备用消防电源的供电时间和容量，应满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。

另外需注意，10.1.6条报批稿原文如下：

10.1.6 消防用电设备应采用专用的供电回路。消防配电干线宜按防火分区划分，消防配电支线不宜穿越防火分区。

消防用电设备的电源应采取在变压器的低压出线端设置单独主断路器等方式保证当建筑内生产、生活用电被切断时，仍能保证消防用电。备用消防电源的供电时间和容量，应满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。

在日常设计中均是按照10.1.6节第一句话来设计的，专用的消防回路，采取直接放射的供电方式。并没有像条文说明中所提出的那样，采取在变压器的低压出线端设置单独主断路器等方式。

在广大设计单位和人员提出异议后，经讨论决定删除“采取在变压器的低压出线端设置单独主断路器等方式”这句话，因为不采取设置单独主断路器的方式而导致消防负荷供电中断的情况属于低概率事件，不应写入规范中，否则将增大投资。请各位读者回顾自己所设计的建筑供配电系统中，有哪些是因为没有设置单独主断路器，导致建筑内生产、生活用电被切断时中断供电。此问题的关键就是配电系统的级间保护配合，若做好保护配合，即使出现故障，也是将故障限定在有限范围内；若没有做好保护配合，即使是采取设置单独主断路器的方式，也有可能会影响整个消防系统供电设备的运行。

2关于柴油发电机设置的问题探讨

一类高层民用建筑应按一级负荷供电，从外电源开始就采取双重电源供电的方式。但对于一些更重要的一类建筑或高度超过100m的建筑，除了采用双重电源供电外，还有一些设置了独立于本建筑之外的第三电源或自备柴油发电机组。设置柴油发电机组的优点是电源不受外部因素的影响，可持续供电，但设置柴油发电机，其燃油的储存必须满足规范的要求。柴油发电机组除了满足消防时的消防负荷外，还需要在市电停电时向重要负荷供电，且后者供电的持续时间往往更长。柴油发电机的设置应遵循GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第5.4.13条规定。

5.4.13 布置在民用建筑内的柴油发电机房应符合下列规定：

4 机房内设置储油间时，其总储存量不应大于1m3，储油间应采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与发电机间分隔；确需在防火隔墙上开门时，应设置甲级防火门。

当机房内所储存的燃油不能满足柴油发电机的持续运行时需设置室外储油罐。例如某大型一类建筑的柴油发电机容量为1 500kW，建筑内储油间储存的1m3柴油只够柴油发电机运行不到3h，即使再考虑设置一个过渡油箱，其运行时间也只有8h左右，在这种情况下，设置室外储油罐会更为方便。设置过渡油箱和室外储油罐应遵照GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第5.4.14条规定。

5.4.14供建筑内使用的丙类液体燃料，其储罐应布置在建筑外，并应符合下列规定：

1 当总容量不大于15m3，且直埋于建筑附近、面向油罐一面4.0m范围内的建筑外墙为防火墙时，储罐与建筑的防火间距不限；

3 当设置中间罐时，中间罐的容量不应大于lm3，并应设置在一、二级耐火等级的单独房间内，房间门应采用甲级防火门。

另外其燃料供给管道的设置，应符合第5.4.15条的规定。

5.4.15 设置在建筑内的锅炉、柴油发电机，其燃料供给管道应符合下列规定：

1 在进入建筑物前和设备间内的管道上均应设置自动和手动切断阀；

2储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀，油箱的下部应设置防止油品流散的设施。

对于室外油罐的设置，还应做好接地保护，防止在卸油时产生静电而引发火灾。

3关于应急照明设计的问题探讨

根据术语的定义，应急照明是“因正常照明的电源失效而启用的照明”。应急照明包括疏散照明、安全照明与备用照明。在一般的民用建筑中主要有备用照明和疏散照明。备用照明是“用于确保正常活动继续或暂时进行的应急照明”，疏散照明是“用于确保疏散通道被有效地辨认和使用的应急照明”。

备用照明主要设置在消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防排烟机房以及发生火灾时仍需继续工作的消防设备用房，其作业面的最低照度不应低于正常照明的照度。目前没有相关规范对火灾时需要继续工作的场所中备用照明的供电设计是否需要设置蓄电池有规定，正常的备用照明供电采用两路电源供电即可，因此不要轻易使用蓄电池，蓄电池实际使用年限并不长，对电池的处理也是一件事关环保的事情。

对于疏散照明，其功能包含两部分：1)让人员疏散时看清疏散通道；2)指示疏散方向，包括疏散方向、安全出口等标识，其设置的部位和照度要求参见GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第10.3节消防应急照明和疏散指示标志的相关条文。

10.3.1 除建筑高度小于 27m 的住宅建筑外,民用建筑、厂房和丙类仓库的下列部位应设置疏散照明：

1 封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间的前室或合用前室、避难走道、避难层(间)；

2 观众厅、展览厅、多功能厅和建筑面积大于200m2的营业厅、餐厅、演播室等人员密集的场所；

3 建筑面积大于100m2的地下或半地下公共活动场所；

4 公共建筑内的疏散走道；

5 人员密集的厂房内的生产场所及疏散走道。

10.3.2 建筑内疏散照明的地面最低水平照度应符合下列规定：

1 对于疏散走道，不应低于 1.0lx;

2 对于人员密集场所、避难层(间)，不应低于3.0lx；对于病房楼或手术部的避难间，不应低于10.0lx;

3 对于楼梯间、前室或合用前室、避难走道，不应低于5.0lx。

10.3.4 疏散照明灯具应设置在出口的顶部、墙面的上部或顶棚上；备用照明灯具应设置在墙面的上部或顶棚上。

10.3.5 公共建筑、建筑高度大于54m的住宅建筑、高层厂房(库房)和甲、乙、丙类单、多层厂房，应设置灯光疏散指示标志，并应符合下列规定：

1 应设置在安全出口和人员密集的场所的疏散门的正上方；

2 应设置在疏散走道及其转角处距地面高度1.0m以下的墙面或地面上。灯光疏散指示标志的间距不应大于 20m；对于袋形走道，不应大于10m；在走道转角区，不应大于1.0m。

10.3.6 下列建筑或场所应在疏散走道和主要疏散路径的地面上增设能保持视觉连续的灯光疏散指示标志或蓄光疏散指示标志：

1 总建筑面积大于8 000m2的展览建筑；

2 总建筑面积大于5 000m2的地上商店；

3 总建筑面积大于500m2的地下或半地下商店；

4 歌舞娱乐放映游艺场所；

5 座位数超过1 500个的电影院、剧场，座位数超过3 000个的体育馆、会堂或礼堂；

6 车站、码头建筑和民用机场航站楼中建筑面积大于3 000m2的候车、候船厅和航站楼的公共区。

10.3.7 建筑内设置的消防疏散指示标志和消防应急照明灯具，除应符合本规范的规定外，还应符合现行国家标准《消防安全标志》GB 13495和《消防应急照明和疏散指示系统》GB 17945的规定。

蓄光型的疏散指示标志是不能单独使用的，必须和电光源型疏散指示标志同时使用。对于疏散照明和疏散指示标志的配电除采用两路电源供电外，还应设置蓄电池，具体参照GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》。需要注意的是，规范规定的疏散照明光源点亮时间与蓄电池组初装容量的供电时间是不同的，例如对于高度在100m及以下的建筑，其疏散照明光源的点亮时间应为30min；对于100m以上的超高层建筑，其疏散照明光源的点亮时间应为60min，避难层的疏散照明光源点亮时间应为90min。但对蓄电池则是规定其初装容量，通常规定其电池初装容量是光源点亮时间的3倍，当其容量不能满足电光源点亮时间时，应更换蓄电池。需要指出的是，相应国家规范有对上述内容的时间要求，但是各地方标准均高于国家标准，例如北京市的地方标准DB 11/1024-2013《消防安全疏散标志设置标准》对避难层的相关内容规定明显高于国家标准，其3.2.7条消防安全疏散标志蓄电池组的初装容量要求保证初始放电时间满足下列要求：

1 建筑高度100m及以下的建筑不应小于90min；

2 建筑高度100m以上的建筑不应小于180min；

3 避难层不应小于540min。

有人可能存在疑惑，当建筑中设置了柴油发电机组给疏散照明和疏散指示标志供电时是否可以降低电池组的初装容量，目前还没有任何规定允许这样设计，主要认为蓄电池是最可靠的供电电源，且疏散照明和疏散指示标志是建筑中发生火灾时人员逃生的关键设施，若中断工作，势必造成人员疏散困难，从而导致人员伤亡。

GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》中6.3.5条规定：应急照明配电箱在应急转换时应保证灯具在5s内转入应急工作状态，高危险区域的应急转换时间应≤0.25s。

北京地区的地方标准DB 11/1024-2013《消防安全疏散标志设置标准》第3.1.3条规定：当正常照明电源中断时，人员密集场所的电光源型消防安全疏散标志应急转换时间应≤0.25s，其他场所的应急转换时间应≤5s。

除上述两个时间外，在JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》中，规定了银行营业厅的电光源型消防安全疏散标志应急转换时间应≤1.5s。GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》对应急照明按形主要分为以下四种：1)自带电源集中控制型；2)自带电源非集中控制型；3)集中电源集中控制型；4)集中电源非集中控制型。对以上类型的照明系统可根据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》第4.9.1条和4.9.2条进行设计。

4.9.1 消防应急照明和疏散指示系统的联动控制设计，应符合下列规定:

1 集中控制型消防应急照明和疏散指示系统，应由火灾报警控制器或消防联动控制器启动应急照明控制器实现。

2 集中电源非集中控制型消防应急照明和疏散指示系统，应由消防联动控制器联动应急照明集中电源和应急照明分配电装置实现。

3 自带电源非集中控制型消防应急照明和疏散指示系统，应由消防联动控制器联动消防应急照明配电箱实现。

4.9.2 当确认火灾后，由发生火灾的报警区域开始，顺序启动全楼疏散通道的消防应急照明和疏散指示系统，系统全部投入应急状态的启动时间应≤5s。

该规范明确提出了对消防联动控制器联动控制的要求，要求在设计时应具备联动控制的功能。另外集中电源型是用导线连接集中电源与照明灯具，若导线出现故障，会影响疏散照明和疏散指示标志的点亮；而非集中电源型则没有导线，每个灯具处设有蓄电池，火灾时即使烧到灯具，也只是被烧的灯具损坏，不会影响大局。在对此进行设计时，设计人员可根据实际情况来确定采用何种类型。

4关于防火设计中电线电缆选用的问题探讨

在电气设计中电线电缆的应用是非常重要的，根据公安部相关数据统计，每年发生的火灾事故中，有25%～27%是电气火灾，而在这些电气火灾中，有近60%是由于电气线路引起的。建筑中消防配电线路的设计可参考GB 50016-2014《建筑设计防火规范》。

矿物绝缘类电缆是耐火电缆中的一类，它的材料不能仅限于氧化镁，现在许多耐火电缆采用的是陶瓷硅、氢氧化镁、氢氧化铝及云母等，其中云母承受不了950℃的高温，因此会在云母中加入氟材料，氟材料能承受高温，但毒性大，一旦电缆外护层遭到破坏，在高温下会释放出大量的毒气，不易于人员的疏散，因此设计师注重的是电缆的耐高温与耐受时间。

我国相关的规范均以耐火温度950℃、耐火时间180min为标准，在设计选用耐火电缆时一定要高度重视。符合上述规定的电缆具有良好的可靠性、安全性、耐久性，能在火灾时继续维持消防负荷的运行，加大了消防自救的可靠性。

在建筑中，电缆从变电所低压柜引出后，一般采用电缆沟或电缆桥架(梯架、槽盒及托盘)进行敷设，并与普通电缆分开敷设，若无法分开，则应用隔板隔开。有人认为采用耐火槽盒敷设电缆，能够满足电缆的耐火时间，其实不然，根据国家规定，一级耐火槽盒的耐火时间≤60min，无法满足180min的要求。穿管保护的电缆、电线，在金属保护管外刷防火涂料，殊不知防火涂料的耐火时间更短，这些做法难以满足消防的实际需求。

另外对于人员密集场所，应采用低烟无卤阻燃型电缆，此类线缆不含有卤化物，燃烧时产生的烟气毒性小、透明度高、能见度好，有利于为建筑内人员争取逃生时间。在低烟无卤阻燃电缆敷设时，应注意其非金属含量不应超过标准规定，国家相关标准规定，A级阻燃电缆，其单位长度内的非金属含量不应超过7L，通常情况，5根横截面积150mm2的电缆，其非金属含量已达到7L，若在同一桥架(梯架、槽盒或托盘)中敷设会导致其阻燃效果下降； B级阻燃电缆，其单位长度内非金属含量不应超过3.5L，为了满足此要求，一种方式是增加桥架的数

量，使每个桥架内敷设的电缆单位长度内非金属含量不超标；另一种方式是选用超阻燃性能的电缆。目前我国的超阻燃型电缆单位长度内非金属含量已达到50L，但仍保持原有的阻燃级别，这使得从变配电所引出的电缆在桥架内敷设时更为方便、安全。因此，正确选用电缆，对于建筑防火、人员安全疏散至关重要。

5结束语

本文论述了建筑防火设计中供配电系统的安全可靠性。强调配电系统级间保护配合的重要性，对柴油发电机供油、应急照明的组成、控制方式以及对电源的要求均做出了阐述。同时，对于建筑防火设计中耐火电缆的使用做了分析。希望能对广大电气设计人员在进行建筑消防设计时有所帮助。

张文才

中国建筑设计院有限公司顾问总工程师。1974年毕业于清华大学，1974～1980年在清华大学自动化系任教。1980年任职于中国建筑设计院有限公司(1984.7～1986.7赴加拿大留学)，教授级高工，曾任中国建筑设计研究院副总工程师、总院副总工程师、机电院总工程师。

Problems Needed Attention in the Design of Building Fire Fighting

Zhang Wencai

张文才

(中国建筑设计院有限公司，北京 100044)

摘要针对建筑电气设计中的防火问题，较为详细地论述了关于防火设计中供配电系统的安全可靠性。强调配电系统的级间保护配合是保证系统安全可靠运行的关键，提出了柴油发电机供油的问题，论述了应急照明的组成、各控制方式以及对电源的要求，另外对于建筑防火设计中耐火电缆的使用做了分析。

关键词供配电系统级间保护配合柴油发电机系统应急照明备用照明疏散照明疏散指示标志耐火电缆阻燃电缆

AbstractFor the problems of fire prevention in electrical design, the safety and reliability of power supply and distribution system in fire prevention design are discussed in detail. The key to ensure the safety and reliability of system is the interstage protection coordination. The problem of fuel supply of diesel generator is put forward. The composition of emergency lighting, various control modes and the requirements of power supply are discussed. In addition, the use of fire-resistant cables in the design of building firefighting is analyzed.

Keywordssupply and distribution system, interstage protection coordination, diesel generator system, emergency lighting, standby lighting, evacuation lighting, evacuation signs, fire-resistant cable, flame retardant cable

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