某超高层商务楼建筑电气防火设计要点研究

李丰渊

（山西晋设拓凡建筑设计咨询有限公司，山西太原 030000）

超高层建筑是一个地区城市化和现代化的标志之一，超高层建筑本身的安全性与身处其中的人们的生命财产安全息息相关。而电气设计范围内的消防动力配电系统、火灾自动报警及联动系统和消防应急照明和疏散指示系统对于超高层建筑的安全性影响重大，这一点在人员密集的超高层建筑内体现得更为明显。本文以某超高层商务楼为例就这三大系统的设计要点进行阐述说明。

1 工程简介

主楼部分地上四十一层，地下三层，建筑高度184m。分为高中低三区。避难层分设在12 层、23 层、34 层。主要功能为办公，标准层层高为4.1m，避难层层高为5m。地上建筑面积75153m2，地下建筑面积5500m2；裙楼部分地上五层，地下三层，建筑高度39.1m。首层至四层功能为商业及餐饮，层高6m；五层为多功能活动室，层高8.2m。地上建筑面积15020m2，地下建筑面积9000m2。

2 消防动力配电系统

消防动力配电系统是超高层建筑应对火灾的主要消防设备（如消防风机和消防水泵）的唯一动力来源，其对超高层建筑的重要性如同心脏对于人体。所以消防动力配电系统必须要做到随时可用，万无一失。

2.1 消防负荷

2.1.1 负荷等级

所有消防设备用电（包括火灾自动报警设备、应急灯具、消防风机和消防水泵）为一级负荷中特别重要负荷。

2.1.2 用电负荷

主要消防用电负荷见表1。

表1 主要消防用电负荷

2.2 变配电室及电井设置

针对上述负荷等级和容量的消防用电需求，结合建筑方案的初设规划和现场条件，更结合配电系统的供电半径、合理系统配置和分布科学等各个方面，同时也反复与其他专业协商沟通，确定变配电室和电井设置为：

（1）在地下室设置一座10kV 开闭所；

（2）在主楼地下一层、12 层、23 层、34 层避难层各设置一座10kV 变配电室；

（3）在裙房设置了区别于平时强电设备使用的消防专用强电井（5.4m2，内设应急照明电源箱及控制器、消防电力干线）；类似地，在主楼也设置了一个消防专用强电井（5.5m2，内设应急照明电源箱及控制器、消防电力干线）。

2.3 消防动力配电方案

每个变配电室设两台容量相同的变压器提供消防动力的主用电源。同时，由地下室的柴油发电机引来两路备用电源构成满足一级负荷中特别重要负荷需求的供电系统，具体供电方案如图1 所示。

图1 消防动力配电方案

每个变配电室内两台变压器为互备关系，如供电方案框图中的1#和2#变压器。

2.4 消防配电干线

从各变配电室引出的消防配电干线采用铜芯铜护套矿物绝缘电缆或隔离型柔性矿物绝缘电缆，沿消防强电井向上敷设或水平沿封闭防火桥架敷设至与变配电室同层的各个消防风机房和消防水泵房。需要注意的是，消防配电干线的供电范围仅限本变配电室所在层至上一个避难层以下的楼层，不可越过避难层向下一个楼区的消防负荷供电。在消防负荷集中出现的区域，如消防风机数量较多且分布紧凑的避难层，增设一级消防配电柜，将由变配电室引来的消防干线分配成放射式供电至区域内各个消防风机房的分支干线。由于分支干线不再经电井竖直敷设，改为在防火桥架中水平敷设，分支干线采用耐火阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆，以降低成本和方便施工。

3 火灾自动报警及联动系统

火灾自动报警及联动系统可以为超高层建筑的管理者提供实时的建筑内各部位的火情信息，对于火情的及早预警和发现以及火灾初期的及时扑救至关重要。因此火灾自动报警及联动系统设计的合理与否直接关系到超高层建筑能否对于内部火灾及时准确做出反应。

（1）采用集中报警系统。消防控制室设于地下一层的车库内。

（2）控制回路的划分为火灾报警回路和消防联动回路，分别对本工程的火灾报警设备（如感烟火灾探测器和手动火灾报警按钮）和消防联动设备（如消火栓按钮、火灾声光报警器、电梯控制柜、消防时须切断电源的配电箱、消防风机配电箱、防火卷帘、防火阀和常闭排烟口等）进行控制。确保每个报警回路连接设备的总数不超过180 点，每个联动回路连接设备的总数不超过90点。报警控制器所连接的设备总点位数为3107 点，联动控制器所控制的各类模块总点位数为2267 点。

（3）消防报警接线箱每层设置，报警总线及电源线放射式接至每层各个总线短路隔离器。每个隔离器保护的火灾报警联动设备的总数不超过30 点。

（4）在选择火灾探测器的类型时，要根据房间层高确定采用点型火灾探测器或是线型光束火灾探测器，根据房间使用功能确定采用感温或是感烟火灾探测器，在电气管井内可以采用线性感温火灾探测器监测关管井内是否存在电缆过量发热的情况。

（5）联动控制系统可以在火灾报警系统确认火灾发生后无需人工介入迅速做出反应，在火灾的初期对火情进行控制。这些反应主要包括联动启动消防风机、消防水泵、开启排烟窗、自动点亮应急照明灯具、关闭疏散通道上的常开防火门、非消防电梯返回一层并停止运行、切断所有非消防用电回路的电源、关闭火灾区域的空调系统、将平时广播切换为应急广播等。

（6）联动控制系统的设计还须注意结合给排水和暖通专业的提资，配合实现水暖专业的防火设计意图。比如水专业所提湿式自动喷水灭火系统中的报警阀，虽然湿式自动喷水灭火系统本身自成体系，基本可以自行完成从热敏原件爆裂到喷水灭火的全过程，但报警阀上的压力开关必须借由电气专业的直接启动线才可以联锁启动位于消防水泵房的主消防泵，维持灭火所需用水量。又比如暖通专业新版的防排烟规范中规定了消防风机的五种启停控制方式，分别为风机控制箱启动、火灾信号联动启动、消防控制室手动启动、防火阀联锁停风机以及常闭排烟口就地开启后联锁启动风机，这五种启停控制方式均需要电气专业配合实现，尤其是最后一种方式，需要在常闭排烟口附近就地设置开启开关，将联动启动线接至风机控制箱，同时联动控制系统应联锁关闭排烟风道上平时换气时使用的排风口。

4 消防应急照明和疏散指示系统

如果火灾已经发生，那么安全快速地疏散建筑内的所有非必要人员就成为超高层建筑此时最为重要的使命。处于超高层建筑内所有疏散通道上的消防应急照明和疏散指示系统必须按照指令点亮相应的位置和亮度，且所有应急灯具必须维持足够的点亮时间以保证人员最终安全撤离。

（1）采用集中电源集中控制型消防应急照明和疏散指示系统，应急照明控制器设置在消控室。

（2）两条消防专用回路树向敷设至每层强电井中的应急照明电源箱，经过电源箱内的自动转换开关后，引出单相配电回路接至每层的应急照明控制器，作为其主电源。应急照明控制器经过变压和整流输出36V 的直流回路至各个应急灯具。

（3）应急照明控制器采用蓄电池作为其自带电源，分散设置于各层的消防强电井中，额定输出功率小于1kW，持续工作时间大于1.5h。

（4）应急照明控制器上带有能接收火灾报警信号的接口，在收到火灾信号后，立即点亮所控制的所有非持续型照明灯并将持续型灯具的节电模式改为应急点亮模式，同时显示和保持火灾报警信号。应急照明控制器还可以显示所接各个灯具的工作状态信息。应急照明控制器还具有手动操作控制应急启动的功能。

（5）保证每一个应急照明配电回路所带应急照明和疏散指示灯具数量少于60，每一个应急照明配电回路额定电流小于6A。封闭楼梯间和防烟楼梯间应单独设置配电回路。

（6）火灾时需要人员值守的消防控制室、变配电室、消防水泵房等房间要在备用照明之外设置应急照明和疏散指示系统，以备在发生意外断电情况下值守人员可以安全撤离。

（7）应急照明灯具采用色温高于2700K 的LED 光源作为A型消防应急灯具。

（8）设置应急照明灯的部位或场所及其地面水平最低照度如下：防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室以及避难走道，不低于5lx；疏散走道或通道、变配电室、消防水泵房等区域不低于1lx。

5 结语

超高层建筑的电气防火设计是其整体防火设计中不可或缺的重要一环，对其余专业的防火设计具有决定性的影响。未来，超高层建筑会变得更高，拥有更密集的人员、更丰富的功能以及更复杂的设备，新的要求必将使得超高层建筑的电气防火设计不断发展完善，把火灾对于超高层建筑的威胁控制在最低限度。