建筑消防設計應注意的問題

張文才

(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

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建筑消防設計應注意的問題

0引言

在建筑電氣設計中，供配電、照明、電纜的選用及敷設等都與建筑消防有關，電氣設計人員需正確理解和使用規范才能既滿足實際使用需求又符合消防相關規定。建筑設計中消防電氣專業主要考慮的內容有：消防供配電系統、應急照明、電線電纜應用、火災自動報警及消防聯動控制系統。

1防火設計中供配電系統的設計

在消防設計方面主要的規范為GB 50016-2014《建筑設計防火規范》，其主要解決建筑設計中消防電氣設計應設置何種消防系統或裝置的問題，其確定的是主要原則。至于這些系統或裝置具體應該如何進行設計，則需遵循以下規范，例如在GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第10.1節消防電源及其配電中明確規定了各類建筑的供電負荷等級；對這些系統和裝置如何供電，則可參見GB 50052-2009《供配電系統設計規范》、GB 50053-2013《20kV及以下變配電所設計規范》及GB 50054-2011《低壓配電系統設計規范》等規范。

GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第10.1節內容如下(節選)：

10.1.1 下列建筑物、儲罐(區〉和堆場的消防用電應按一級負荷供電：

2一類高層民用建筑。

10.1.2 下列建筑物、儲罐(區)和堆場的消防用電應按二級負荷供電：

4二類高層民用建筑；

5座位數超過1 500個的電影院、劇場，座位數超過3 000個的體育館，任一層建筑面積大于3 000m2的商店和展覽建筑，省(市)級及以上的廣播電視、電信和財貿金融建筑，室外消防用水量大于 25L/s 的其他公共建筑。

10.1.3 除本規范第 10.1.1 和 10.1.2 條外的建筑物、儲罐(區)和堆場等的消防用電，可按三級負荷供電。

10.1.6 消防用電設備應采用專用的供電回路，當建筑內的生產、生活用電被切斷時，應仍能保證消防用電。備用消防電源的供電時間和容量，應滿足該建筑火災延續時間內各消防用電設備的要求。

另外需注意，10.1.6條報批稿原文如下：

10.1.6 消防用電設備應采用專用的供電回路。消防配電干線宜按防火分區劃分，消防配電支線不宜穿越防火分區。

消防用電設備的電源應采取在變壓器的低壓出線端設置單獨主斷路器等方式保證當建筑內生產、生活用電被切斷時，仍能保證消防用電。備用消防電源的供電時間和容量，應滿足該建筑火災延續時間內各消防用電設備的要求。

在日常設計中均是按照10.1.6節第一句話來設計的，專用的消防回路，采取直接放射的供電方式。并沒有像條文說明中所提出的那樣，采取在變壓器的低壓出線端設置單獨主斷路器等方式。

在廣大設計單位和人員提出異議后，經討論決定刪除“采取在變壓器的低壓出線端設置單獨主斷路器等方式”這句話，因為不采取設置單獨主斷路器的方式而導致消防負荷供電中斷的情況屬于低概率事件，不應寫入規范中，否則將增大投資。請各位讀者回顧自己所設計的建筑供配電系統中，有哪些是因為沒有設置單獨主斷路器，導致建筑內生產、生活用電被切斷時中斷供電。此問題的關鍵就是配電系統的級間保護配合，若做好保護配合，即使出現故障，也是將故障限定在有限范圍內；若沒有做好保護配合，即使是采取設置單獨主斷路器的方式，也有可能會影響整個消防系統供電設備的運行。

2關于柴油發電機設置的問題探討

一類高層民用建筑應按一級負荷供電，從外電源開始就采取雙重電源供電的方式。但對于一些更重要的一類建筑或高度超過100m的建筑，除了采用雙重電源供電外，還有一些設置了獨立于本建筑之外的第三電源或自備柴油發電機組。設置柴油發電機組的優點是電源不受外部因素的影響，可持續供電，但設置柴油發電機，其燃油的儲存必須滿足規范的要求。柴油發電機組除了滿足消防時的消防負荷外，還需要在市電停電時向重要負荷供電，且后者供電的持續時間往往更長。柴油發電機的設置應遵循GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第5.4.13條規定。

5.4.13 布置在民用建筑內的柴油發電機房應符合下列規定：

4 機房內設置儲油間時，其總儲存量不應大于1m3，儲油間應采用耐火極限不低于3.00h的防火隔墻與發電機間分隔；確需在防火隔墻上開門時，應設置甲級防火門。

當機房內所儲存的燃油不能滿足柴油發電機的持續運行時需設置室外儲油罐。例如某大型一類建筑的柴油發電機容量為1 500kW，建筑內儲油間儲存的1m3柴油只夠柴油發電機運行不到3h，即使再考慮設置一個過渡油箱，其運行時間也只有8h左右，在這種情況下，設置室外儲油罐會更為方便。設置過渡油箱和室外儲油罐應遵照GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第5.4.14條規定。

5.4.14供建筑內使用的丙類液體燃料，其儲罐應布置在建筑外，并應符合下列規定：

1 當總容量不大于15m3，且直埋于建筑附近、面向油罐一面4.0m范圍內的建筑外墻為防火墻時，儲罐與建筑的防火間距不限；

3 當設置中間罐時，中間罐的容量不應大于lm3，并應設置在一、二級耐火等級的單獨房間內，房間門應采用甲級防火門。

另外其燃料供給管道的設置，應符合第5.4.15條的規定。

5.4.15 設置在建筑內的鍋爐、柴油發電機，其燃料供給管道應符合下列規定：

1 在進入建筑物前和設備間內的管道上均應設置自動和手動切斷閥；

2儲油間的油箱應密閉且應設置通向室外的通氣管，通氣管應設置帶阻火器的呼吸閥，油箱的下部應設置防止油品流散的設施。

對于室外油罐的設置，還應做好接地保護，防止在卸油時產生靜電而引發火災。

3關于應急照明設計的問題探討

根據術語的定義，應急照明是“因正常照明的電源失效而啟用的照明”。應急照明包括疏散照明、安全照明與備用照明。在一般的民用建筑中主要有備用照明和疏散照明。備用照明是“用于確保正常活動繼續或暫時進行的應急照明”，疏散照明是“用于確保疏散通道被有效地辨認和使用的應急照明”。

備用照明主要設置在消防控制室、消防水泵房、自備發電機房、配電室、防排煙機房以及發生火災時仍需繼續工作的消防設備用房，其作業面的最低照度不應低于正常照明的照度。目前沒有相關規范對火災時需要繼續工作的場所中備用照明的供電設計是否需要設置蓄電池有規定，正常的備用照明供電采用兩路電源供電即可，因此不要輕易使用蓄電池，蓄電池實際使用年限并不長，對電池的處理也是一件事關環保的事情。

對于疏散照明，其功能包含兩部分：1)讓人員疏散時看清疏散通道；2)指示疏散方向，包括疏散方向、安全出口等標識，其設置的部位和照度要求參見GB 50016-2014《建筑設計防火規范》第10.3節消防應急照明和疏散指示標志的相關條文。

10.3.1 除建筑高度小于 27m 的住宅建筑外,民用建筑、廠房和丙類倉庫的下列部位應設置疏散照明：

1 封閉樓梯間、防煙樓梯間及其前室、消防電梯間的前室或合用前室、避難走道、避難層(間)；

2 觀眾廳、展覽廳、多功能廳和建筑面積大于200m2的營業廳、餐廳、演播室等人員密集的場所；

3 建筑面積大于100m2的地下或半地下公共活動場所；

4 公共建筑內的疏散走道；

5 人員密集的廠房內的生產場所及疏散走道。

10.3.2 建筑內疏散照明的地面最低水平照度應符合下列規定：

1 對于疏散走道，不應低于 1.0lx;

2 對于人員密集場所、避難層(間)，不應低于3.0lx；對于病房樓或手術部的避難間，不應低于10.0lx;

3 對于樓梯間、前室或合用前室、避難走道，不應低于5.0lx。

10.3.4 疏散照明燈具應設置在出口的頂部、墻面的上部或頂棚上；備用照明燈具應設置在墻面的上部或頂棚上。

10.3.5 公共建筑、建筑高度大于54m的住宅建筑、高層廠房(庫房)和甲、乙、丙類單、多層廠房，應設置燈光疏散指示標志，并應符合下列規定：

1 應設置在安全出口和人員密集的場所的疏散門的正上方；

2 應設置在疏散走道及其轉角處距地面高度1.0m以下的墻面或地面上。燈光疏散指示標志的間距不應大于 20m；對于袋形走道，不應大于10m；在走道轉角區，不應大于1.0m。

10.3.6 下列建筑或場所應在疏散走道和主要疏散路徑的地面上增設能保持視覺連續的燈光疏散指示標志或蓄光疏散指示標志：

1 總建筑面積大于8 000m2的展覽建筑；

2 總建筑面積大于5 000m2的地上商店；

3 總建筑面積大于500m2的地下或半地下商店；

4 歌舞娛樂放映游藝場所；

5 座位數超過1 500個的電影院、劇場，座位數超過3 000個的體育館、會堂或禮堂；

6 車站、碼頭建筑和民用機場航站樓中建筑面積大于3 000m2的候車、候船廳和航站樓的公共區。

10.3.7 建筑內設置的消防疏散指示標志和消防應急照明燈具，除應符合本規范的規定外，還應符合現行國家標準《消防安全標志》GB 13495和《消防應急照明和疏散指示系統》GB 17945的規定。

蓄光型的疏散指示標志是不能單獨使用的，必須和電光源型疏散指示標志同時使用。對于疏散照明和疏散指示標志的配電除采用兩路電源供電外，還應設置蓄電池，具體參照GB 17945-2010《消防應急照明和疏散指示系統》。需要注意的是，規范規定的疏散照明光源點亮時間與蓄電池組初裝容量的供電時間是不同的，例如對于高度在100m及以下的建筑，其疏散照明光源的點亮時間應為30min；對于100m以上的超高層建筑，其疏散照明光源的點亮時間應為60min，避難層的疏散照明光源點亮時間應為90min。但對蓄電池則是規定其初裝容量，通常規定其電池初裝容量是光源點亮時間的3倍，當其容量不能滿足電光源點亮時間時，應更換蓄電池。需要指出的是，相應國家規范有對上述內容的時間要求，但是各地方標準均高于國家標準，例如北京市的地方標準DB 11/1024-2013《消防安全疏散標志設置標準》對避難層的相關內容規定明顯高于國家標準，其3.2.7條消防安全疏散標志蓄電池組的初裝容量要求保證初始放電時間滿足下列要求：

1 建筑高度100m及以下的建筑不應小于90min；

2 建筑高度100m以上的建筑不應小于180min；

3 避難層不應小于540min。

有人可能存在疑惑，當建筑中設置了柴油發電機組給疏散照明和疏散指示標志供電時是否可以降低電池組的初裝容量，目前還沒有任何規定允許這樣設計，主要認為蓄電池是最可靠的供電電源，且疏散照明和疏散指示標志是建筑中發生火災時人員逃生的關鍵設施，若中斷工作，勢必造成人員疏散困難，從而導致人員傷亡。

GB 17945-2010《消防應急照明和疏散指示系統》中6.3.5條規定：應急照明配電箱在應急轉換時應保證燈具在5s內轉入應急工作狀態，高危險區域的應急轉換時間應≤0.25s。

北京地區的地方標準DB 11/1024-2013《消防安全疏散標志設置標準》第3.1.3條規定：當正常照明電源中斷時，人員密集場所的電光源型消防安全疏散標志應急轉換時間應≤0.25s，其他場所的應急轉換時間應≤5s。

除上述兩個時間外，在JGJ 16-2008《民用建筑電氣設計規范》中，規定了銀行營業廳的電光源型消防安全疏散標志應急轉換時間應≤1.5s。GB 17945-2010《消防應急照明和疏散指示系統》對應急照明按形主要分為以下四種：1)自帶電源集中控制型；2)自帶電源非集中控制型；3)集中電源集中控制型；4)集中電源非集中控制型。對以上類型的照明系統可根據GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》第4.9.1條和4.9.2條進行設計。

4.9.1 消防應急照明和疏散指示系統的聯動控制設計，應符合下列規定:

1 集中控制型消防應急照明和疏散指示系統，應由火災報警控制器或消防聯動控制器啟動應急照明控制器實現。

2 集中電源非集中控制型消防應急照明和疏散指示系統，應由消防聯動控制器聯動應急照明集中電源和應急照明分配電裝置實現。

3 自帶電源非集中控制型消防應急照明和疏散指示系統，應由消防聯動控制器聯動消防應急照明配電箱實現。

4.9.2 當確認火災后，由發生火災的報警區域開始，順序啟動全樓疏散通道的消防應急照明和疏散指示系統，系統全部投入應急狀態的啟動時間應≤5s。

該規范明確提出了對消防聯動控制器聯動控制的要求，要求在設計時應具備聯動控制的功能。另外集中電源型是用導線連接集中電源與照明燈具，若導線出現故障，會影響疏散照明和疏散指示標志的點亮；而非集中電源型則沒有導線，每個燈具處設有蓄電池，火災時即使燒到燈具，也只是被燒的燈具損壞，不會影響大局。在對此進行設計時，設計人員可根據實際情況來確定采用何種類型。

4關于防火設計中電線電纜選用的問題探討

在電氣設計中電線電纜的應用是非常重要的，根據公安部相關數據統計，每年發生的火災事故中，有25%～27%是電氣火災，而在這些電氣火災中，有近60%是由于電氣線路引起的。建筑中消防配電線路的設計可參考GB 50016-2014《建筑設計防火規范》。

礦物絕緣類電纜是耐火電纜中的一類，它的材料不能僅限于氧化鎂，現在許多耐火電纜采用的是陶瓷硅、氫氧化鎂、氫氧化鋁及云母等，其中云母承受不了950℃的高溫，因此會在云母中加入氟材料，氟材料能承受高溫，但毒性大，一旦電纜外護層遭到破壞，在高溫下會釋放出大量的毒氣，不易于人員的疏散，因此設計師注重的是電纜的耐高溫與耐受時間。

我國相關的規范均以耐火溫度950℃、耐火時間180min為標準，在設計選用耐火電纜時一定要高度重視。符合上述規定的電纜具有良好的可靠性、安全性、耐久性，能在火災時繼續維持消防負荷的運行，加大了消防自救的可靠性。

在建筑中，電纜從變電所低壓柜引出后，一般采用電纜溝或電纜橋架(梯架、槽盒及托盤)進行敷設，并與普通電纜分開敷設，若無法分開，則應用隔板隔開。有人認為采用耐火槽盒敷設電纜，能夠滿足電纜的耐火時間，其實不然，根據國家規定，一級耐火槽盒的耐火時間≤60min，無法滿足180min的要求。穿管保護的電纜、電線，在金屬保護管外刷防火涂料，殊不知防火涂料的耐火時間更短，這些做法難以滿足消防的實際需求。

另外對于人員密集場所，應采用低煙無鹵阻燃型電纜，此類線纜不含有鹵化物，燃燒時產生的煙氣毒性小、透明度高、能見度好，有利于為建筑內人員爭取逃生時間。在低煙無鹵阻燃電纜敷設時，應注意其非金屬含量不應超過標準規定，國家相關標準規定，A級阻燃電纜，其單位長度內的非金屬含量不應超過7L，通常情況，5根橫截面積150mm2的電纜，其非金屬含量已達到7L，若在同一橋架(梯架、槽盒或托盤)中敷設會導致其阻燃效果下降； B級阻燃電纜，其單位長度內非金屬含量不應超過3.5L，為了滿足此要求，一種方式是增加橋架的數

量，使每個橋架內敷設的電纜單位長度內非金屬含量不超標；另一種方式是選用超阻燃性能的電纜。目前我國的超阻燃型電纜單位長度內非金屬含量已達到50L，但仍保持原有的阻燃級別，這使得從變配電所引出的電纜在橋架內敷設時更為方便、安全。因此，正確選用電纜，對于建筑防火、人員安全疏散至關重要。

5結束語

本文論述了建筑防火設計中供配電系統的安全可靠性。強調配電系統級間保護配合的重要性，對柴油發電機供油、應急照明的組成、控制方式以及對電源的要求均做出了闡述。同時，對于建筑防火設計中耐火電纜的使用做了分析。希望能對廣大電氣設計人員在進行建筑消防設計時有所幫助。

張文才

中國建筑設計院有限公司顧問總工程師。1974年畢業于清華大學，1974～1980年在清華大學自動化系任教。1980年任職于中國建筑設計院有限公司(1984.7～1986.7赴加拿大留學)，教授級高工，曾任中國建筑設計研究院副總工程師、總院副總工程師、機電院總工程師。

Problems Needed Attention in the Design of Building Fire Fighting

Zhang Wencai

張文才

(中國建筑設計院有限公司，北京 100044)

摘要針對建筑電氣設計中的防火問題，較為詳細地論述了關于防火設計中供配電系統的安全可靠性。強調配電系統的級間保護配合是保證系統安全可靠運行的關鍵，提出了柴油發電機供油的問題，論述了應急照明的組成、各控制方式以及對電源的要求，另外對于建筑防火設計中耐火電纜的使用做了分析。

關鍵詞供配電系統級間保護配合柴油發電機系統應急照明備用照明疏散照明疏散指示標志耐火電纜阻燃電纜

AbstractFor the problems of fire prevention in electrical design, the safety and reliability of power supply and distribution system in fire prevention design are discussed in detail. The key to ensure the safety and reliability of system is the interstage protection coordination. The problem of fuel supply of diesel generator is put forward. The composition of emergency lighting, various control modes and the requirements of power supply are discussed. In addition, the use of fire-resistant cables in the design of building firefighting is analyzed.

Keywordssupply and distribution system, interstage protection coordination, diesel generator system, emergency lighting, standby lighting, evacuation lighting, evacuation signs, fire-resistant cable, flame retardant cable

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