高層建筑消防供電照明防火設(shè)計策略探析

謝取榮（黃山市建筑設(shè)計研究院，安徽　黃山　245000）

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高層建筑消防供電照明防火設(shè)計策略探析

謝取榮（黃山市建筑設(shè)計研究院，安徽黃山245000）

隨著城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快與城市土地規(guī)劃之間矛盾的而不斷突出，人們逐漸認(rèn)識到對城市空間利用的重要性，使城市高層建筑的數(shù)量不斷增多、規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層建筑為滿足居民居住、生活等方面的需要，安裝用電設(shè)備的種類和數(shù)量不斷增多，是高層建筑火災(zāi)發(fā)生的概率大幅提升。為縮減高層建筑火災(zāi)事故發(fā)生概率，保護(hù)高層建筑使用者的生命財產(chǎn)安全，本文從高層建筑消防電源的選擇和供電方式、高層建筑防火電線和電纜的應(yīng)用、低壓開關(guān)電器的選用、火災(zāi)應(yīng)急照明燈具的選擇四方面對高層建筑消防供電照明防火設(shè)計策略展開研究。

高層建筑；消防供電照明防火；設(shè)計策略

前言

實踐證明，高層建筑電氣火災(zāi)發(fā)生的原因通常是變配電裝置、配電線路、電氣設(shè)備終端、接地保護(hù)系統(tǒng)、防雷及其裝置所使用的電氣產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、設(shè)計不合理、施工不科學(xué)、操作使用與維護(hù)不全面四個方面，所以要縮減高層建筑發(fā)生火災(zāi)的概率，在提升相關(guān)人員專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的同時，要健全高層建筑消防供電照明防火設(shè)計。

1　高層建筑消防電源的選擇和供電方式設(shè)計策略

消防設(shè)備主要包括電力、電子設(shè)備兩種，例如應(yīng)急照明設(shè)備、防排煙風(fēng)機(jī)等屬于前者，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備屬于后者，各類消防用電設(shè)備的持續(xù)供電最短時間都被嚴(yán)格的限定，例如自動噴水系統(tǒng)持續(xù)供電要在60h以上；火災(zāi)應(yīng)急廣播持續(xù)供電要大于或等于20h等，根據(jù)不同電氣設(shè)備在斷電后造成的影響程度，將電力負(fù)荷分為三個等級，其中第一等級嚴(yán)重性最大，通常要配置兩個電源和一個應(yīng)急電源；第二等級設(shè)計為兩回路供電，供電電壓要大于6kV；第三等級由于長時間停電影響較小可設(shè)計為單回線路［1］。消防的特殊性決定其在設(shè)計的過程中要設(shè)置應(yīng)急電源，現(xiàn)階段應(yīng)急電源主要包括專用饋電線路、柴油發(fā)電機(jī)組以及蓄電池組等，具體選用類型要結(jié)合消防用電設(shè)備允許終端供電的時間選擇，應(yīng)急電源對柴油發(fā)電機(jī)的設(shè)置具有較高的要求，例如區(qū)域電網(wǎng)只能提供一路電源、取得第二電源存在較大難度等情況都需要設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)。在消防配電中通常采用放射式供電形式，如圖1所示，如以消防為主要功能的控制室、水泵、電梯等。

圖1　放射式供電形式簡圖

2　高層建筑防火電線和電纜的應(yīng)用設(shè)計策略

電氣線路短路、電氣線路過載、接觸不良接觸電阻過大、線路漏電、外部火源是高層建筑電線電纜起火的主要原因，其不僅具有一般火災(zāi)的危害，而且電線電纜在燃燒的過程中會產(chǎn)生有毒氣體，如PP、PE等，阻礙正常逃生，所以在設(shè)計的過程中需要對選擇的電纜電線類型進(jìn)行優(yōu)化，實踐證明，高層建筑的高度超過100m或總層數(shù)在35層以上時，應(yīng)選用礦物絕緣電纜，當(dāng)高層建筑總高度在50～100m之間或總層數(shù)在19～34層時應(yīng)選用礦物絕緣或阻燃耐火電纜，高層建筑的總層數(shù)在10～18層時要選用阻燃耐火電纜，而且以上各種情況所選用的電纜自身都要具有毒性低、產(chǎn)煙率低的特點［2］。為避免電線電纜引起的火災(zāi)事故的發(fā)生，在設(shè)計的過程中應(yīng)盡可能選擇符合規(guī)格、銅線芯、交聯(lián)聚乙烯絕緣、阻燃、耐火、低鹵低煙、礦物絕緣的電纜。在具體選擇電線電纜的過程中需要結(jié)合其功能、分布、使用情況等因素進(jìn)行設(shè)計，例如現(xiàn)階段電線電纜會在高層建筑中作為架空線、母線、低壓絕緣導(dǎo)線、電纜等不同的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，而每種結(jié)構(gòu)的功能和對電線電纜型號的要求都存在差異，要結(jié)合發(fā)熱、電壓損失、機(jī)械強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)電流密度、熱效校驗、動效校驗、斷路器與導(dǎo)線的配合等公式和零線與PE線截面關(guān)系進(jìn)行設(shè)計，火線、零線、PE線截面關(guān)系如表1所示。

表1　火線、零線、PE線截面關(guān)系

3　低壓開關(guān)電器的選用設(shè)計策略

現(xiàn)階段在高層建筑中比較常用的低壓開關(guān)電器包括道閘開關(guān)、剩余電流保護(hù)器、低壓斷路器等，不同的低壓開關(guān)電器具有不同的功能，但所有開關(guān)電路都要保證，當(dāng)線路發(fā)生過載、短路等問題的情況下，可以及時的切斷電源，防止高層建筑發(fā)生火災(zāi)，在對其進(jìn)行設(shè)計的過程中需要注意，選擇的低壓開關(guān)電器的額定電壓和頻率必須要與回路標(biāo)稱電壓及頻率完全一致；而且額定電流要不小于回路計算或正常工作狀態(tài)下的過載電流；選擇的低壓電氣開關(guān)要注重其是否為防護(hù)式產(chǎn)品；在具體設(shè)計的過程中要結(jié)合電流、導(dǎo)線與系統(tǒng)配合、開關(guān)與系統(tǒng)起動配合、滅弧校驗、靈敏度校驗、級間配合、整定熱保護(hù)動作電流值等原則進(jìn)行。

4　火災(zāi)應(yīng)急照明燈具的選擇設(shè)計策略

為消防設(shè)計的過程中考慮到災(zāi)情會隨著設(shè)備的布置和線路的擴(kuò)散而加大，所以要在消防控制室內(nèi)安置可以有效切斷起火部位的非消防電源，而在其發(fā)揮作用的同時，應(yīng)急照明設(shè)備應(yīng)自動開啟，為人員撤離提供方向引導(dǎo)，起到關(guān)鍵控制室照明的作用，可見火災(zāi)應(yīng)急照明要包括備用照明和應(yīng)急疏散照明兩類，通常情況下在高層建筑的樓梯間、避難間、消防控制室、配電室、電話總機(jī)房等位置需要安裝備用照明，以滿足火災(zāi)發(fā)生時人員撤離的照明需求。通常情況下，此類照明設(shè)備的亮度應(yīng)不低于普通照明的10%；而疏散照明設(shè)備通常包括安全出口、疏散指示標(biāo)志燈和疏散照明燈三種，前者主要安裝于安全門的正上方，其通常安裝高度在2m以上；而疏散指示標(biāo)志燈其通常安裝于疏散走道或轉(zhuǎn)角位置，其高度通常離地面不足1m，在特殊場合，例如用于辦幼兒園的高層建筑樓層，其疏散指示標(biāo)志燈通常高度離地面不足0.51m，為保證疏散指示標(biāo)志燈作用的發(fā)揮，兩個疏散指示標(biāo)志燈之間的距離通常要控制在20m內(nèi)，特殊場合甚至控制在10m以內(nèi)，例如袋形走道結(jié)構(gòu)中，除此之外，在設(shè)計的過程中要針對走到拐角、末端等特殊結(jié)構(gòu)的疏散指示標(biāo)志燈安裝進(jìn)行特殊的設(shè)計。后者其通常安裝于長度在20m以上的走道中，為保證其照明功能的發(fā)揮，其高度在設(shè)計的過程中應(yīng)盡可能保證在0.51m以上［3］。

應(yīng)急燈的重要性決定其線路要采用兩路電源或兩回路線路形式，電源應(yīng)由電網(wǎng)另一供電線路、柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池組、自帶蓄電池應(yīng)急燈中組合實現(xiàn)，另外，應(yīng)急電源的轉(zhuǎn)換時間要在5s以內(nèi)。隨著高層建筑個性化需求的不斷增多，現(xiàn)代高層建筑的照明燈具更加注重裝飾性，而照明燈具構(gòu)成和線路的復(fù)雜度提升，使燈具發(fā)生火災(zāi)的可能性加大，所以在設(shè)計的過程中應(yīng)合理的選擇高層建筑的照明燈具。通過大量實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)回路電流大于16A、光源數(shù)量在25個以上時民用高層建筑線路負(fù)載發(fā)生火災(zāi)的可能性會大幅提升；而單相回路電流超過25A，光源數(shù)量在60個以上，高層建筑發(fā)生火災(zāi)的可能性更大，注意其中不包括LED燈。另外，當(dāng)普通燈具與可燃物之間的距離在0.3m以下，聚光燈與可燃物之間的距離在0.5m以下也會加大發(fā)生火災(zāi)的可能，如果現(xiàn)實情況不能滿足距離要求，要采取有效的隔熱、散熱措施；白熾燈、熒光高壓汞燈等如果直接安裝在可燃裝修材料上也會加大高層建筑發(fā)生火災(zāi)的可能；除此之外，容量在100W以上但未選取瓷質(zhì)燈頭；燈具在高層建筑室內(nèi)吊頂內(nèi)安裝時為預(yù)留散熱空間、線路直接敷設(shè)在高溫?zé)艟咧系纫矔哟蠡馂?zāi)發(fā)生的可能。

5　結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段人們已經(jīng)認(rèn)識到制定健全、合理的高層建筑消防供電照明防火設(shè)計策略對降低高層建筑火災(zāi)發(fā)生概率，保證高層建筑使用者生命財產(chǎn)安全的重要性，并在實踐中有意識的對電源供電方式、電線電纜應(yīng)用、低壓開關(guān)電器選用、應(yīng)急照明燈的選擇等進(jìn)行強(qiáng)化。

［1］梁敏英．大型商業(yè)建筑消防設(shè)計相關(guān)法規(guī)及條文的研究及消防設(shè)計策略分析［D］．廣州：華南理工大學(xué)，2013．

［2］蔡麗敏．高層建筑消防供電照明防火設(shè)計與研究［D］．西安：長安大學(xué)，2014．

［3］王曉華．超高層建筑防火疏散設(shè)計的探討［D］．長沙：湖南大學(xué)，2007．

2016-4-15

TU976

A

2095-2066（2016）12-0176-02