高层建筑中建筑电气的消防设计及案例分析

摘要：从负荷分级、负荷计算、高低压配电系统、应急发电机组等方面介绍了高层建筑的建筑电气设计，阐述了供配电设计中的注意事项，提出高层办公楼的供配电设计中应急发电机实际工程容量应适当放大，在进行强弱电井、变配电室以及弱电机房和消防控制室的选择过程中，必须对其具有的容量加以充分考虑，从而有利于设备的安置以及线路的布置。

关键词：高层建筑；建筑电气；消防设计

2017年上半年，全国各发生了多起高层建筑火灾，频密得令人触目惊心。5月25日，南京一栋高层建筑中，一户住家起火，40多层的大楼里，各种消防设施都成了摆设；5月7日，广州荔湾区荔湾广场北塔2802房发生火灾，三十多层的高楼顶端浓烟直冒，有8人被送往医院救治；4月28日，山西灵石县六十多米高的中凯大厦起火，有2名被困人员虽然被救出，但终因伤势过重不治身亡；4月22日，浙江东阳一栋32层的在建高楼起火；4月6日，石家庄一栋在建高楼起火……这一桩桩触目惊心事故的背后提醒我们高层建筑中建筑电气的消防设计的重要性。

一、高层建筑电气设计概述

在高层的民用建筑中，尤其是办公专用楼层中，通常会有许多相应的强弱电设备和空调的机电设施，同时其种类相对繁杂，并且有诸多的竖向管井，在用电过程中必须确保相应的安全性能，也必须有相对可靠的消防电源作为基础，因此在供配电设计方面具有一定的复杂性。高层建筑的电气设计主要分为以下几个方面：

（一）负荷等级划分及供电要求

依据GB 50052-2009《供配电系统设计规范》中的第3.0.1条规定，将工程的负荷进行等级的划分，如下式以银行建筑作为具体事例：

在一级负荷中最为重要的负荷，主要有在银行中供给系统用计算机以及用于安防措施的用电。

一级负荷涉及的用电主要包括非消防的银行及金库用电，以及银行专用的网络机房的用电，计算机系统的用电，银行相关安全防护系统的用电，弱电机房、走廊照明以及生活水泵用电。

所谓消防负荷则包括了消防相关的设施，主要是防排烟设施以及消防泵房、电梯、控制室以及火灾报警联动装置，以及其他消防相关的设备等。

（二）变配电系统

1.高压系统

通过室外环网柜在系统中接入两路10kV电源进线，一旦出现事故，其中一个电源无法使用，另一路电源应当能够继续工作而不受到损毁。其中1#、2#变压器应当从不同的10kV高压母线引入。

2.低压配电系统

（1）配电电缆的选型及敷设。在进行用电总量的计算时，应当结合负荷种类及用途的不同，根据照明、动力以及消防的具体用途，在配电形式上进行选择，目前常用的形式有两种，其中一种是放射式，另外一种则是树干式。

（2）应急发电机组。对于应急发电机组的容量判断，应当结合日常停电时发电机所具有的负荷容量以及相应的消防负荷容量，通过比较两者的大小，将其中数值较大的作为应急发电组的容量值。此设计过程存在诸多的一级以及消防负荷，经过计算能够得出，相关发电机的安装容量能够达到473kW，在15s时间内，柴油发电机能够进行应急启动，其中启动的信号经过双电源自动转换开关控制提供。

（3）智能应急照明的设置。由于该设计需要考虑建筑特点，其中最主要的一点就是人员数量加大，人口密集，因此安装了智能型的应急照明装置，并且根据防火分区的不同进行合理设置。其中1F消防控制室是消防应急照明灯的主机安放场所，在其余各个楼层都有相应的分配电装置。

二、高层民用建筑中建筑电气的消防设计的注意事项

（1）在进行应急发电时，应急发电机的容量设计如果按照安装容量的10%～20%设计难以满足要求，同时实际的工程容量应当进行放大，同时结合相关要求对其加以区别。

（2）变压器容量和台数的选择。该工程中动力负荷较多，其中以VRV空调负荷作为其中的代表，在所有动力负荷中其负荷量最大，并且该设备的使用因季节而变化，因此应当设立独立的变压器，从而减少其可能造成的变压器损耗。

（3）高层建筑在进行强弱电井、变配电室、弱电机房以及消防控制室的选择时应当对其具备的容量进行考虑，从而保证其中设备的安置以及线路布置的便利性。对于高层办公建筑而言，其中强电井、弱电井的净面积应当分别大于等于4m2、5m2。对于消控室来说，如果其中只安置相应的消防设备，则可以依据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》的相关要求，面积大于等于15m2，如果是同相关安防设备合用时，在设计过程中会预留出40m2，变配电室则根据GB 50054-2011第4.2.5条、GB 50054-2011第4.2.4条和第4.2.7条进行面积的布置。

（4）应急照明按防火分区划分，当建筑中标准层防火面积数值较小时，2F、3F共用1个应急照明箱。当前全国有多个厂家进行生产智能型应急照明装置生产，甚至存在生产设计的产品所需电源仅为24V的产品，考虑到建筑自身具有的性质，可能在供电的过程中存在电压降，因此如果使用24V电源线往往会使得末端电压难以提供设备的正常运行，因此在分配电装置方面需考虑220V电源。

（5）变配電室通过结构降板达到净高要求，电缆沟底标高要低于配电室外，因此在变配电室外应当设置截水沟和集水井。在为排水泵供电时，严格按照消防负荷加以供电，并且对其进行防水处理。

三、结语

在高层建筑中，可燃物多，用电量相对较大，大量的配电管集中，用电设备种类繁多且相对复杂，电器管线交错繁复，存在一定的火灾安全隐患。如果在电气消防设计方面存在纰漏，电气设备在工作中长期过载，则会对电气设备的电气绝缘产生损坏，电气线路一旦出现短路情况就会引发火灾。所以在高层建筑中建筑电气的消防设计尤为重要。

参考文献：

[1]GB50016-2014“建筑设计防火规范”[S].

[2]GB50045-1995“高层民用建筑设计防火规范”[S].

[3]GB50116-2013“火灾自动报警系统设计规范”[S].

[4]宫兴家，沈颂远.高层建筑的消防电气控制[J].安徽建筑，2004.4.

作者简介：许东升（1989-），男，汉族，本科，助理工程师，目前从事建筑电气及水利自动化方面的研究。