高层建筑消防供电照明防火设计策略探析

谢取荣（黄山市建筑设计研究院，安徽　黄山　245000）



高层建筑消防供电照明防火设计策略探析

谢取荣（黄山市建筑设计研究院，安徽黄山245000）

随着城市化发展进程不断加快与城市土地规划之间矛盾的而不断突出，人们逐渐认识到对城市空间利用的重要性，使城市高层建筑的数量不断增多、规模不断扩大，高层建筑为满足居民居住、生活等方面的需要，安装用电设备的种类和数量不断增多，是高层建筑火灾发生的概率大幅提升。为缩减高层建筑火灾事故发生概率，保护高层建筑使用者的生命财产安全，本文从高层建筑消防电源的选择和供电方式、高层建筑防火电线和电缆的应用、低压开关电器的选用、火灾应急照明灯具的选择四方面对高层建筑消防供电照明防火设计策略展开研究。

高层建筑；消防供电照明防火；设计策略

前言

实践证明，高层建筑电气火灾发生的原因通常是变配电装置、配电线路、电气设备终端、接地保护系统、防雷及其装置所使用的电气产品质量不达标、设计不合理、施工不科学、操作使用与维护不全面四个方面，所以要缩减高层建筑发生火灾的概率，在提升相关人员专业技能和职业素养的同时，要健全高层建筑消防供电照明防火设计。

1　高层建筑消防电源的选择和供电方式设计策略

消防设备主要包括电力、电子设备两种，例如应急照明设备、防排烟风机等属于前者，火灾自动报警系统设备属于后者，各类消防用电设备的持续供电最短时间都被严格的限定，例如自动喷水系统持续供电要在60h以上；火灾应急广播持续供电要大于或等于20h等，根据不同电气设备在断电后造成的影响程度，将电力负荷分为三个等级，其中第一等级严重性最大，通常要配置两个电源和一个应急电源；第二等级设计为两回路供电，供电电压要大于6kV；第三等级由于长时间停电影响较小可设计为单回线路［1］。消防的特殊性决定其在设计的过程中要设置应急电源，现阶段应急电源主要包括专用馈电线路、柴油发电机组以及蓄电池组等，具体选用类型要结合消防用电设备允许终端供电的时间选择，应急电源对柴油发电机的设置具有较高的要求，例如区域电网只能提供一路电源、取得第二电源存在较大难度等情况都需要设置柴油发电机。在消防配电中通常采用放射式供电形式，如图1所示，如以消防为主要功能的控制室、水泵、电梯等。

图1　放射式供电形式简图

2　高层建筑防火电线和电缆的应用设计策略

电气线路短路、电气线路过载、接触不良接触电阻过大、线路漏电、外部火源是高层建筑电线电缆起火的主要原因，其不仅具有一般火灾的危害，而且电线电缆在燃烧的过程中会产生有毒气体，如PP、PE等，阻碍正常逃生，所以在设计的过程中需要对选择的电缆电线类型进行优化，实践证明，高层建筑的高度超过100m或总层数在35层以上时，应选用矿物绝缘电缆，当高层建筑总高度在50～100m之间或总层数在19～34层时应选用矿物绝缘或阻燃耐火电缆，高层建筑的总层数在10～18层时要选用阻燃耐火电缆，而且以上各种情况所选用的电缆自身都要具有毒性低、产烟率低的特点［2］。为避免电线电缆引起的火灾事故的发生，在设计的过程中应尽可能选择符合规格、铜线芯、交联聚乙烯绝缘、阻燃、耐火、低卤低烟、矿物绝缘的电缆。在具体选择电线电缆的过程中需要结合其功能、分布、使用情况等因素进行设计，例如现阶段电线电缆会在高层建筑中作为架空线、母线、低压绝缘导线、电缆等不同的结构出现，而每种结构的功能和对电线电缆型号的要求都存在差异，要结合发热、电压损失、机械强度、经济电流密度、热效校验、动效校验、断路器与导线的配合等公式和零线与PE线截面关系进行设计，火线、零线、PE线截面关系如表1所示。

表1　火线、零线、PE线截面关系

3　低压开关电器的选用设计策略

现阶段在高层建筑中比较常用的低压开关电器包括道闸开关、剩余电流保护器、低压断路器等，不同的低压开关电器具有不同的功能，但所有开关电路都要保证，当线路发生过载、短路等问题的情况下，可以及时的切断电源，防止高层建筑发生火灾，在对其进行设计的过程中需要注意，选择的低压开关电器的额定电压和频率必须要与回路标称电压及频率完全一致；而且额定电流要不小于回路计算或正常工作状态下的过载电流；选择的低压电气开关要注重其是否为防护式产品；在具体设计的过程中要结合电流、导线与系统配合、开关与系统起动配合、灭弧校验、灵敏度校验、级间配合、整定热保护动作电流值等原则进行。

4　火灾应急照明灯具的选择设计策略

为消防设计的过程中考虑到灾情会随着设备的布置和线路的扩散而加大，所以要在消防控制室内安置可以有效切断起火部位的非消防电源，而在其发挥作用的同时，应急照明设备应自动开启，为人员撤离提供方向引导，起到关键控制室照明的作用，可见火灾应急照明要包括备用照明和应急疏散照明两类，通常情况下在高层建筑的楼梯间、避难间、消防控制室、配电室、电话总机房等位置需要安装备用照明，以满足火灾发生时人员撤离的照明需求。通常情况下，此类照明设备的亮度应不低于普通照明的10%；而疏散照明设备通常包括安全出口、疏散指示标志灯和疏散照明灯三种，前者主要安装于安全门的正上方，其通常安装高度在2m以上；而疏散指示标志灯其通常安装于疏散走道或转角位置，其高度通常离地面不足1m，在特殊场合，例如用于办幼儿园的高层建筑楼层，其疏散指示标志灯通常高度离地面不足0.51m，为保证疏散指示标志灯作用的发挥，两个疏散指示标志灯之间的距离通常要控制在20m内，特殊场合甚至控制在10m以内，例如袋形走道结构中，除此之外，在设计的过程中要针对走到拐角、末端等特殊结构的疏散指示标志灯安装进行特殊的设计。后者其通常安装于长度在20m以上的走道中，为保证其照明功能的发挥，其高度在设计的过程中应尽可能保证在0.51m以上［3］。

应急灯的重要性决定其线路要采用两路电源或两回路线路形式，电源应由电网另一供电线路、柴油发电机组、蓄电池组、自带蓄电池应急灯中组合实现，另外，应急电源的转换时间要在5s以内。随着高层建筑个性化需求的不断增多，现代高层建筑的照明灯具更加注重装饰性，而照明灯具构成和线路的复杂度提升，使灯具发生火灾的可能性加大，所以在设计的过程中应合理的选择高层建筑的照明灯具。通过大量实践发现，当回路电流大于16A、光源数量在25个以上时民用高层建筑线路负载发生火灾的可能性会大幅提升；而单相回路电流超过25A，光源数量在60个以上，高层建筑发生火灾的可能性更大，注意其中不包括LED灯。另外，当普通灯具与可燃物之间的距离在0.3m以下，聚光灯与可燃物之间的距离在0.5m以下也会加大发生火灾的可能，如果现实情况不能满足距离要求，要采取有效的隔热、散热措施；白炽灯、荧光高压汞灯等如果直接安装在可燃装修材料上也会加大高层建筑发生火灾的可能；除此之外，容量在100W以上但未选取瓷质灯头；灯具在高层建筑室内吊顶内安装时为预留散热空间、线路直接敷设在高温灯具之上等也会加大火灾发生的可能。

5　结论

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到制定健全、合理的高层建筑消防供电照明防火设计策略对降低高层建筑火灾发生概率，保证高层建筑使用者生命财产安全的重要性，并在实践中有意识的对电源供电方式、电线电缆应用、低压开关电器选用、应急照明灯的选择等进行强化。

［1］梁敏英．大型商业建筑消防设计相关法规及条文的研究及消防设计策略分析［D］．广州：华南理工大学，2013．

［2］蔡丽敏．高层建筑消防供电照明防火设计与研究［D］．西安：长安大学，2014．

［3］王晓华．超高层建筑防火疏散设计的探讨［D］．长沙：湖南大学，2007．

2016-4-15

TU976

A

2095-2066（2016）12-0176-02