展览建筑的消防电气设计

刘艳雪

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

由于展览建筑的特殊性，在电气火灾防护方面，展览建筑往往存在一些难点。

首先，从建筑特点上看，综合性展厅多为12m以上的单层高大空间或者不小于6m的多层室内展厅。普通火灾探测器在这种空间内无法及时探测到火灾，需要结合展厅的建筑形式和功能特点选择合适的火灾报警探测并联动灭火措施。

其次，展厅规模大、长度和宽度较长，导致展厅内部区域的疏散距离较远，建筑疏散出口会增多。而展览期间人员密度大，火灾时如何结合疏散流线合理安排人员快速疏散也是需要考虑的问题。

第三，通常布展期间需要临时安装的装饰性灯具和供展示使用的用电设备，这些设备的安装存在发生短路、过载、接触不良等隐患，展览期间的展览用电设备又相对集中、可燃物种类复杂，极易引起电气火灾危险。

结合以上展览建筑的火灾特点，本文主要从前期电气火灾隐患的监控报警，以及火灾发生时电气设备的消防联动和人员疏散角度出发，来讨论展览建筑消防相关的电气设计。

1 电气火灾监控系统设计

电气火灾一般是由于电气线路绝缘破损、设备老化或者连接松动等原因引起的。同一根导线上由于外绝缘破坏或者触点松动等问题会产生故障电弧，故障电弧在电路中相当于与负载串联的动态电阻，通常情况下电弧电流小于额定电流，这个较小电流不会引起过流保护器动作也不会直接导致火灾。但是由于串联电弧的持续存在会使导线绝缘层碳化分解，引发危害性更大的并联型电弧故障和短路，会增加火灾发生的危险。《低压配电装置的设计安装和检验》测试结果表明，300mA以上的电弧能量能引燃近旁可燃物。

展览建筑多为大于12m的高大空间，屋顶配电线路发生接触不良、绝缘老化等问题不容易被发现，定期检修成本较大，故在屋顶照明回路上设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器，对线路故障进行及时报警。故障电弧式电气火灾监控探测器可在0.5s内对保护线路的电流、漏电流和温度进行监测，并将采集信息传送到监控器与设定值进行比对，当参数异常即发出报警信号，并在显示屏上显示报警信息，实现在导线的绝缘层和周围可燃物尚未燃烧前发出报警信号，实现对电气火灾的有效预防。

2 应急照明与疏散指示标志设计

展厅应急照明按其使用性质应包括疏散照明、安全照明和备用照明。展厅、疏散走道、疏散楼梯等部位应设置消防应急照明灯具。展厅每层面积超过1 500m2时，应设有备用照明。展厅备用照明的照度值不应小于一般照明照度值的10%。重要物品库房应设有警卫照明。

展厅、疏散走道应设置灯光疏散指示标志。展览的疏散指示标志按安全疏散路线设计疏散导流标志。展览安全出口指示标志的尺寸应与展厅的空间尺寸相匹配。疏散标志灯安装在3.5m以上的场所，选用特大型或大型标志灯，当方向标志的标志灯与疏散方向垂直时，安装间距≤30m；当方向标志的标志灯与疏散方向平行时，安装间距≤15m。其他场所标志灯安装高度均<3.5m时，选用中型或小型标志灯，灯具设置间距≤10m。对于总面积超过8 000m2的展览建筑，其内部疏散走道和主要疏散线路的地面上应增设保持视觉连续的灯光疏散指示标志或蓄光疏散指示标志，且指示标志的载荷能力应与周围地面的载荷能力一致、防护等级不应低于IP54。

图1 展厅布灯示意图

图1为展厅布灯示意图。大型展览厅疏散照明采用大功率LED灯，地面最低照度≥3lx；门厅、公共走道、疏散走道等处地面最低照度≥5lx。除安装在8m以上的大型展厅选用B型灯具、防护等级不应低于IP34外，其他场所均选用A型灯具，供电电压≤DC 36V，在顶棚和疏散路径正上方设置的灯具面板或灯罩不应采用玻璃材质。考虑到展览建筑布展的多样性以及临时展位的设置，建议在电气间内的应急照明配电箱预留备用照明回路，在库房存放备用的疏散指示灯具，结合布展和人员疏散的情况，能够满足临时增加疏散指示标志灯的需求。

出口标志灯、疏散指示灯、展厅、门厅、公共走道、疏散走道的应急照明、封闭楼梯间及其前室、消防电梯前室等处的应急照明均为智能疏散照明系统集中控制。信号线采用485总线。每个灯与主机联动，随时监测每个疏散照明灯具工作状态，可控制疏散方向，控制主机设在消防控制室。

3 建筑防雷设计

雷电冲击电流可达几十万安，对地电压可达数千万伏至上亿伏。对于设置防雷装置的建筑物，雷击电流可按预定方式泄入大地。不过即便如此，雷击电流通过电感、电容和电阻的耦合仍会产生瞬态过电压。当两相线路的绝缘层遭受到瞬态过电压击穿后，会发生并联故障电弧。在线路阻抗较大的情况下，其电流幅值很难达到过流断路器的动作阀值，而且在此期间电弧将产生较大热量并迸发火花，很容易点燃周围的可燃物，直接导致火灾。所以，设置建筑物防雷系统和加装过电压保护装置，对于避免雷电冲击电流引发火灾事故非常必要。

首先，展览建筑属于人员密集场所，防雷等级应不低于二类设防。展览建筑屋面多为钢结构框架，设计应充分利用金属屋面作为接闪器，接闪网格满足《建筑物防雷设计规范》要求；同时利用屋面钢结构柱或者混凝土柱作为引下线，引下线上端与接闪器焊接，下端与建筑物基础焊接。利用建筑物基础作为接地极，建筑基础通过连梁内两根对角主筋、通长焊接形成基础接地网，建筑物接地网应与钢结构基础通过镀锌扁钢连通。

其次，建筑的防雷装置不仅能够同时满足防直击雷及雷电波的侵入，还应采取防雷击电磁脉冲的措施。在变配电室的低压母线上、进出建筑物的配电装置处分别装Ⅰ级试验的电涌保护器；在二级配电间的总配电箱、照明配电箱、电梯配电箱、展厅配电箱等处装设满足Ⅱ级试验的电涌保护器。计算机电源系统、有线电视系统引入端、电信引入端设过电压保护装置。

当展场设有露天展览设备时，容易遭受雷击，应采取必要的防直击雷和防雷击电磁脉冲措施。防直击雷措施受建筑环境的限制，设置手段有限，设计人员应会同当地防雷职能部门共同协商，采取有效且必要的防范措施，如利用展场高杆路灯设置避雷针、建立雷电预警机制、及时切断展场电源、及时通知展场人员疏散等措施。

4 火灾自动报警及联动系统设计

4.1 展览建筑的火灾探测器选择

展览建筑火灾探测的选择可以根据展品的特点，选择智能型感温、感烟探测器或者采用复合型火灾探测器；同时根据其属于高大空间的特点，常规点型火灾探测器满足不了探测效果，一般可采用空气采样早期烟雾火灾探测器、红外光束感烟火灾探测器、图象式光截面与双波段火灾探测器等专用探测的方式；对于展位下方电缆沟位置，建议加设缆式感温火灾探测器，起到对火灾有效探测和预防的作用。

4.2 高大空间灭火系统联动及消控室工作流程

高大空间场所一般采用消防水炮灭火系统，消防水炮启动方式可在消防中心自动、手动，也可在现场应急起动。当发生火灾时，先由现场设置的空气采样早期烟雾火灾探测器、红外光束感烟火灾探测器或者图象式光截面与双波段火灾探测器探测到火源报警，报警信号传输至消防控制室报警主机和灭火装置的现场控制器。当消防控制室确认火灾后，控制消防水炮定位系统，对准着火点开启电磁阀进行灭火。火被扑灭火，关闭电磁阀停止灭火。

消防控制室火灾处置工作流程如图2所示。

4.3 消防设备电源监控系统

消防设备电源监控系统能够准确监控消防设备供电电源的故障和异常状态，及时提醒相关人员消除这些隐患，防止发生火灾时消防设备不能正常投入使用。消防设备电源监控系统由消防设备电源状态监控器、监控模块、消防电源监控系统扩展箱和传输线缆组成。监控模块安装在所监测的消防设备供电电源的配电箱内。消防设备电源监控系统主机安装在消防控制室内。

图2 消防控制室火灾处置工作流程图

4.4 防火门监控系统

防火门监控系统负责监测所有位于疏散通道的防火门开启、关闭及故障状态。当火灾发生时，由防火门监控器通过防火门监控模块控制电磁释放器、电动闭门器自动关闭相应区域的常开防火门，常闭防火门由门磁开关反馈当前防火门的开、关及故障状态信息，并上传到防火门监控器。防火门监控器安装于消防控制室内。

5 结束语