高层建筑电气消防设计问题研究

作者简介：肖潇（1981—），男，汉族，四川成都人，硕士研究生，工程师，研究方向：校园消防安全。

摘要：高层建筑具有楼层多、垂直距离大等特点。在火灾情况下，楼梯使用受阻，逃生撤离主要依赖高层建筑消防系统中电气设备的支持，从而凸显了高质量消防设计的关键性。为确保高层消防电气设备在火灾中可靠运行，设计优化至关重要。因此，本文阐述了高层建筑电气消防设计的重要性，分析并探讨了现存的问题与具体设计优化策略。

关键词：高层建筑；电气消防设计；消防配电

引言

鉴于高层建筑消防系统的重要性，我国制定了一系列标准，以规范消防设计，确保统一性和安全性。这包括《火灾自动报警系统设计规范》和《高层民用建筑设计防火规范》两部基础法规。由于消防电气设备在火灾逃生中的关键作用，建设部进一步补充制定了《民用建筑电气设计规范》^[1]。这三部法律文件分别从不同层面对消防电气设计进行了规范，构成了我国高层建筑消防设计的核心框架。

一、高层建筑电气消防设计的重要性

（一）减少火灾风险

从建筑安全角度来看，高层建筑由于楼层多、面积广，电气配线复杂，电气火灾隐患也相对较多。一旦因电气配线不当或使用不当引发火灾，后果将不堪设想。电气消防设计的目的是预防和控制火灾的发生，通过科学合理的设计，确保电气系统安全运行，从而减少火灾风险。

（二）保障人员生命财产安全

在火灾发生时，消防电气系统能够迅速启动，进行火灾报警、灭火和疏散等工作，最大程度减少人员伤亡和财产损失。例如，火灾自动报警系统能够在火灾初期及时发现火情并发出警报，为人员疏散和消防队员灭火争取宝贵时间。消防联动控制系统能够自动或手动启动灭火设施，控制火势蔓延。

（三）维护社会和谐稳定

高层建筑往往是城市的地标，代表着城市的形象和发展水平。一旦发生火灾事故，不仅会造成人员伤亡和财产损失，还会对社会的稳定和公众的心理造成不良影响。因此，通过科学的电气消防设计来预防和控制火灾的发生，对于维护社会和谐稳定具有重要意义。

（四）促进企业发展

从经济角度来看，高层建筑电气消防设计至关重要。火灾不仅会造成直接的财产损失，还会导致业务中断、法律诉讼和保险赔偿等间接经济损失。通过科学的电气消防设计，减少火灾风险，可以有效避免这些经济损失，保障企业正常运营和持续发展。

二、高层建筑电气消防设计存在的问题

（一）消防配电系统问题

在高层建筑电气消防系统规划过程中，需要依据现实状况，通过现场勘探，全面考量各种要素，完成相关的电气消防设计。通过深入调研发现，供电与配电系统设计的不合理会直接影响到消防系统的稳定性。例如，在设计配电系统时，防火区域的划分不够明晰；区域内消防设备的规划未达到行业标准，在电气消防设计过程中忽视了消防设备的持续电力供应。因此，高层建筑电气消防设计中仍有多项难题需要克服。

（二）自动报警系统问题

自动报警系统在高层建筑消防中起着至关重要的作用，但也存在一些问题。当火灾发生时，线路往往因受到火焰袭击而断开，后续的系统组件将失效，导致报警系统名存实亡，无法有效响应。例如，如果控制排烟系统的早期模块因断线而失效，排烟功能将丧失，室内的烟雾不能及时排出，极大增加了人员窒息风险，从而带来严重的安全隐患^[2]。

（三）应急照明系统问题

应急照明系统在火灾中具有指示逃生路线和提供照明的重要作用，在实际设计中也存在一些问题。例如，在应急照明系统中，照明的强制点燃接口缺乏统一标准；在选DxH7H+LIEzgi/oM3yHoK7A==择应急照明的电压时，并未严格遵循技术规范。根据《消防应急照明及疏散指示系统技术标准》（GB51309-2018）的规定，A型灯具的电源应采用36V，对电气系统设计提出了较高技术要求^[3]；疏散楼梯间未设置灯光疏散指示标志或者标志未设在楼梯侧面距地面1m以下的墙面、柱面上。这些问题都可能导致在火灾发生时，人员无法快速准确找到逃生路线，从而增加逃生难度和风险。

（四）电梯消防设计问题

电梯作为高层建筑中重要的垂直交通工具，在火灾中具有特殊的地位。然而，在实际设计中，电梯消防设计却常被忽视。一方面，有些单位为了节约资金，只设计了客梯，而未考虑消防电梯的设置，留下安全隐患。另一方面，即使设计了消防电梯，其数量和设置也可能存在问题。例如，消防电梯的设置数量不足、防火分隔不当等，都会影响消防电梯在火灾中的正常使用。

（五）消防水泵开关设计问题

消防水泵是高层建筑消防系统中的重要组成部分，用于在火灾时提供必要的水源。然而，在当前的电气消防设计中，消防水泵开关设计存在一些问题，可能影响其正常启动和运行。例如，部分高层建筑的消防水泵开关位置设置不当，如过于隐蔽或难以触及，导致在紧急情况下无法迅速启动水泵。此外，有些开关甚至设置在火灾易发区域，增加了在火灾中受损的风险；在一些高层建筑中，消防水泵缺乏与火灾报警系统的有效联动，无法实现自动启动，从而延误了灭火时机。

三、高层建筑电气消防设计策略

（一）提升消防配电系统设计水平

消防配电系统是高层建筑电气消防设计的基石，关系到火灾时能否确保消防设备的正常运行。因此，提升消防配电系统的设计水平至关重要。

1.优化电源负荷等级设计。高层建筑中的消防电源负荷等级需要按照国家的规范要求进行设计。一般来说，消防电源负荷等级可以分为一级负荷和二级负荷。一级负荷主要针对的是一类高层建筑消防用电，二级负荷适用于二类高层建筑。这样的设计能够确保在火灾等紧急情况下，消防设备能够有稳定的电力供应。

2.合理选择电线电缆。电线电缆的选择直接影响到消防配电系统的安全性和可靠性。应优先考虑使用阻燃型电线电缆，如PVC绝缘阻燃线缆。这种线缆不易着火，具有良好的阻燃效果。对于关键负荷电缆，如应急发电机和消防泵的电缆，可以选择矿物绝缘防火电缆，以提高防火性能。

3.科学设计配电方式。高层建筑消防设备电气设计的低压配电一般选择将消防用电设备的供电回路电源端与变压器低压母线直接相连。这样的设计可以实现单母线分段和放射式供电，确保在非消防负荷故障时，变压器空气开关能够自动闭合。同时，在母线检修时，变压器自动空气开关也能实现自主断开，进一步保障消防供电的安全性和可靠性。

（二）完善火灾自动报警系统

在设计高层建筑电气消防自动报警系统时，应全面优化报警设备、探测器和火灾报警装置。首先，应重视火灾探测器的选用，考虑到高层建筑内不同区域的火灾特性，合理选择探测器类型，包括火灾发生位置、烟雾密度、温度变化等因素。通过恰当的探测器选择，可以准确判断火灾情况并制定预防措施，减少盲区，扩大报警系统的覆盖范围，减少火灾对电气系统的损害。其次，设计自动报警系统时，应根据建筑空间大小，合理安排探测器的数量，并确保探测器规格的合理性，以保证安装的可行性。合理的探测器和数量配置能够及时有效监测建筑内部的火灾情况，并预防火灾事故的发生。再次，强化联动措施。火灾自动报警系统应与其他安全设备进行联动，如消防喷淋系统、排烟系统等。在火灾发生时，报警系统能够及时触发相关设备进行灭火和疏散操作。此外，还可以将火灾自动报警系统与安全监控系统相连，实现信息实时共享和远程监控。最后，为克服现有自动报警系统的不足，可将布线架构从树形转变为环形。环形布线系统在火灾发生时能够保持其他部分的运作，即使某一节点因火灾受损，也不会影响整个系统的功能，从而提高人员疏散的安全性。这种方法能够在不显著增加安装成本的前提下，提升系统的整体可靠性^[4]。

（三）优化应急照明系统设计

应急照明系统是高层建筑安全疏散的重要设施，特别是在火灾等紧急情况下，能够有效指引人员快速、有序疏散。为了优化应急照明系统的设计，需要从多个方面入手，确保系统的可靠性和有效性。

1.完善照明设施布局。高层建筑内部的应急照明设施应设置在关键位置，如楼道、走廊、变电间等，以确保在紧急情况下能够提供明亮的逃生通道。这些照明设施应具备自动开启、自动充电和亮度可调节等功能，以满足不同情况下的照明需求。同时，建筑外部也应设置相应的标志和逃生指示灯，用于指示逃生方向。

2.考虑安全疏散因素。应急照明设计还需考虑安全疏散的人员数量和路径。根据建筑的类型和功能以及《建筑设计防火规范》等相关标准，可以确定每个楼层的最大安全疏散人员数量，并据此设置相应的安全疏散通道和安全出口^[5]。在照明设计中，要保证每个安全疏散通道和安全出口都有足够的应急照明设施，以确保人员能够迅速找到出口并顺利撤离。

3.优化供电及控制系统（如图1）。供电系统应稳定、可靠，并具备足够的容量，以支持所有应急照明设施的长时间运行。控制系统应实现自动化管理，能够在紧急情况下自动启动应急照明设施，并根据实际情况调整照明亮度和照明范围。

（四）科学设计电梯消防系统

1.合理设置消防电梯。根据高层建筑的特点和消防需求，应合理设置消防电梯。一般来说，十层及十层以上的建筑或高度超过32米的公共建筑应设置消防电梯。同时，消防电梯的数量和位置也应根据建筑的实际情况进行确定，以确保在紧急情况下能够快速、有效进行人员疏散和消防救援。

2.提高电梯的防火性能。电梯的防火性能直接关系着其在火灾中的安全性。因此，在设计过程中，应采用耐火材料来制造电梯轿厢、门和井道等关键部件，以提高其防火等级。同时，电梯控制系统应具备防火功能，如在火灾发生时能够自动切断非消防电源、启动消防模式等。

3.完善电梯消防联动机制。当火灾发生时，电梯控制系统应与火灾自动报警系统、消防水系统等其他消防设施进行联动，实现自动报警、自动灭火等功能。此外，还应设置紧急救援装置，如紧急制动按钮、紧急照明等，以确保在火灾中能够迅速救援被困人员。

4.加强电梯维护保养和定期检查。定期对电梯进行性能测试和安全检查，及时发现并处理潜在的安全隐患。同时，还应对相关人员进行专业培训，提高其应对火灾等紧急情况的能力。

（五）改进消防水泵开关设计

消防水泵是高层建筑消防系统中的核心设备之一，其开关设计的合理性对于确保在火灾发生时能够及时启动水泵，提供灭火所需的水源至关重要。为了优化消防水泵开关设计，可以从以下几个方面进行考虑。

1.双重控制。消防水泵的开关应设计为既能本地控制，又能进行消防联动控制。这样的设计方式可以确保在消防设备出现问题时，通过本地控制进行开关操作。同时，消防联动控制可以在火灾发生时自动启动消防水泵，提高灭火效率和速度。

2.多点手动开关设置。为了避免单一开关失效导致无法启动消防水泵的情况，应该设置多个手动开关。即使其中一个开关损坏，还可以通过其他开关来启动消防水泵，增加了系统的冗余性和可靠性。

3.智能化控制。引入智能化控制系统，对消防水泵进行实时监控和自动控制。通过与火灾自动报警系统的联动，实现火灾发生时自动启动消防水泵的功能。同时，智能化控制系统还可以对消防水泵的运行状态进行实时监测，及时发现并处理故障。

4.加强维护与检查。定期对消防水泵及其开关进行维护和检查，确保其处于良好的工作状态。这包括清洁开关触点、检查线路连接是否牢固、测试开关的灵敏度和可靠性等。

结语

综上所述，随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般崛起，成为现代都市的标志性建筑。然而，高层建筑在带来现代化便利的同时，也给消防安全带来了挑战。电气消防设计作为高层建筑安全的重要保障，其重要性不言而喻。通过加强消防配电系统、应急照明系统设计、完善火灾自动报警系统、优化电梯消防系统、改进消防水泵开关设计等措施，能够显著提升高层建筑的消防安全水平，为人们的生命财产安全提供更为坚实的保障。

参考文献

[1]沈宝昌.高层建筑消防设计中存在的问题及解决方案[J].今日消防，2021，6（03）：46-47.

[2]朱金平.高层建筑中电气消防技术应用研究[J].中国建筑金属结构，2021（08）：44-45.

[3]秦梅君.浅谈一类高层建筑电气消防设计[J].房地产世界，2021（16）：35-36+78.

[4]朱悌金.高层综合体建筑电气消防设计问题研究[J].消防界（电子版），2023，9（19）：84-86.

[5]张志强.谈高层建筑电气消防设计关键技术[J].城市建筑，2020，17（03）：131-132.