高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究

摘要：本文分析了高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，重點(diǎn)介紹了高層建筑電氣防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、配電線路的選型及敷設(shè)設(shè)計(jì)等，旨在為提高高層建筑電氣系統(tǒng)的火災(zāi)防護(hù)能力提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；電氣防火；設(shè)計(jì)；聯(lián)動(dòng)控制；安全

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑的數(shù)量不斷增加。然而，在高層建筑中，電氣系統(tǒng)作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)往往成為火災(zāi)擴(kuò)散的重要源頭，給人們生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了巨大威脅[1]。本文旨在通過(guò)對(duì)已有的高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究和分析，了解其存在的問(wèn)題和不足之處，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略和方案，以提高高層建筑電氣系統(tǒng)的火災(zāi)防護(hù)能力。

一、高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)的構(gòu)成

高層建筑作為現(xiàn)代城市的重要標(biāo)志，其電氣系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。電氣防火設(shè)計(jì)旨在避免和減少火災(zāi)的發(fā)生，降低火災(zāi)造成的損失。在電氣防火設(shè)計(jì)中，一般包括以下幾個(gè)重要方面。

（一）配電線路選型及敷設(shè)

合理選擇電線、電纜的類(lèi)型和規(guī)格以及確定配電線路的敷設(shè)方式，對(duì)于防止電氣火災(zāi)至關(guān)重要。例如，選用低煙、低毒阻燃或耐火電線電纜以及在高溫區(qū)域采用耐高溫礦物絕緣電纜，都是降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。此外，根據(jù)《民用建筑電氣線路防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（T/ASC 23-2021），電線電纜的敷設(shè)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范，如在易燃易爆場(chǎng)所應(yīng)采用金屬管保護(hù)，確保火災(zāi)時(shí)電線電纜不易被破壞、損毀。

（二）消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)

該系統(tǒng)能在火災(zāi)發(fā)生時(shí)為建筑內(nèi)的人員提供必要的疏散照明和疏散指引，確保人員安全快速撤離。系統(tǒng)通常包括應(yīng)急照明控制器、應(yīng)急照明配電箱、應(yīng)急照明集中電源、應(yīng)急照明燈具和疏散指示標(biāo)志燈具等，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮其可靠性和有效性。

（三）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)火災(zāi)信號(hào)并自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)消防設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和快速處理，該系統(tǒng)通常包括火災(zāi)探測(cè)器、消防應(yīng)急廣播、手動(dòng)報(bào)警按鈕、消火栓按鈕、火災(zāi)聲光報(bào)警器、消防電話、火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制器、消防聯(lián)動(dòng)模塊、消防控制室圖形裝置等，能夠與消防水泵、電梯、防煙排煙系統(tǒng)等消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)，共同構(gòu)成一個(gè)全面的防火網(wǎng)絡(luò)。

（四）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)則專注于監(jiān)測(cè)電氣線路的異常情況，如電流過(guò)大、溫度異常等，這些可能是電氣火災(zāi)的前兆，該系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便采取措施預(yù)防火災(zāi)發(fā)生。

（五）消防電源監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)確保消防設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠獲得穩(wěn)定的電源供應(yīng)，通常包括不間斷電源（UPS）和自動(dòng)切換裝置，以確保消防設(shè)備在任何情況下正常工作。

（六）防火門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要確保火災(zāi)時(shí)能有效隔離火源和煙霧，減少火災(zāi)蔓延。系統(tǒng)通常包括防火門(mén)、監(jiān)控器和控制邏輯，以確保防火門(mén)在火災(zāi)時(shí)能夠正確關(guān)閉[2]。

二、高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)存在問(wèn)題分析

（一）電氣設(shè)備選型不合理

電氣設(shè)備選型是指根據(jù)建筑的具體需求和條件，選擇合適的電氣設(shè)備類(lèi)型、型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量的過(guò)程。在防火設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備選型起到了至關(guān)重要的作用。合理的電氣設(shè)備選型可以確保電氣系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提高火災(zāi)應(yīng)急能力[3]。然而，在實(shí)際高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)中，電氣設(shè)備選型不合理的問(wèn)題仍然突出。例如，某些建筑商在選型過(guò)程中過(guò)于關(guān)注成本控制，而忽視了電氣設(shè)備的安全性和防火性能，選擇質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)定的電氣設(shè)備，這些設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行中容易產(chǎn)生故障，增加火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

（二）電氣線路敷設(shè)不規(guī)范

在實(shí)際的電氣施工中，電氣線路敷設(shè)不規(guī)范的問(wèn)題仍然存在。例如，某些建筑商在敷設(shè)電氣線路時(shí)，沒(méi)有按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，導(dǎo)致線路老化、破損、過(guò)載等問(wèn)題，甚至是火災(zāi)發(fā)生，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。一些建筑商在敷設(shè)電氣線路時(shí)，忽視了對(duì)線路的保護(hù)措施，如缺乏防火材料、沒(méi)有設(shè)置過(guò)載保護(hù)裝置等，可能導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，加劇火勢(shì)蔓延。

（三）消防設(shè)施配置不完善

在電氣設(shè)計(jì)中，消防設(shè)施配置的作用主要是為了確保建筑的消防安全，提高火災(zāi)報(bào)警和滅火效率，保障人員疏散的安全性和快捷性。在實(shí)際的電氣防火設(shè)計(jì)中，消防設(shè)施配置不完善的問(wèn)題仍然普遍存在。例如，某些高層建筑在電氣防火設(shè)計(jì)中嫁接了低層建筑的防火設(shè)施，導(dǎo)致消防設(shè)施布置不合理、覆蓋范圍不足，使得火災(zāi)發(fā)生時(shí)無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和控制火勢(shì)，增加了火災(zāi)對(duì)高層建筑的危害。一些建筑商擅自降低消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有的取消了發(fā)電機(jī)組、消防水泵、屋頂水箱以及消防聯(lián)動(dòng)控制裝置的設(shè)置，根本不考慮電氣防火系統(tǒng)的可靠性，導(dǎo)致火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防備用電源等均無(wú)保障。有的電氣線管材質(zhì)、管徑不符合要求，為了方便施工，將金屬線管、熱鍍鋅管擅自變更為塑料管。部分場(chǎng)所出現(xiàn)“假火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警”現(xiàn)象，僅將火災(zāi)探測(cè)器安裝于頂棚而不穿線；有的為了減少火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)警，干脆將其關(guān)閉。

（四）電氣系統(tǒng)維護(hù)管理不到位

電氣系統(tǒng)維護(hù)管理是指對(duì)建筑內(nèi)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查、保養(yǎng)、維修等活動(dòng)，以確保電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生[4]。在高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)中，電氣系統(tǒng)維護(hù)管理是非常重要的環(huán)節(jié)，電氣系統(tǒng)是高層建筑的重要組成部分，涉及到建筑的各個(gè)方面，包括照明、空調(diào)、電梯、消防設(shè)備等，電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行是保證建筑內(nèi)人員安全和設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而，在實(shí)際的建筑工程中，電氣系統(tǒng)維護(hù)管理往往存在不到位問(wèn)題，在某些情況下可能導(dǎo)致電氣設(shè)備故障和事故。在某高層寫(xiě)字樓中，電氣系統(tǒng)維護(hù)管理不到位導(dǎo)致大火發(fā)生，該建筑的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，在安裝時(shí)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行布線，但在后期維護(hù)管理中存在嚴(yán)重漏洞，電氣設(shè)備的定期檢查和保養(yǎng)工作沒(méi)有得到有效落實(shí)，電氣線路也沒(méi)有定期清理和檢查。

三、高層建筑電氣防火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在高層建筑中，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）是電氣防火系統(tǒng)的重要組成部分，與消火栓系統(tǒng)、噴水滅火系統(tǒng)、防煙排煙系統(tǒng)等聯(lián)系密切，共同構(gòu)成了一個(gè)全面的防火網(wǎng)絡(luò)。

1.報(bào)警信號(hào)檢測(cè)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)安裝的感煙、感溫和火焰探測(cè)器等傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)火災(zāi)信號(hào)，一旦探測(cè)器檢測(cè)到煙霧、異常溫度或火焰，將立即向控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)作

控制系統(tǒng)在接收到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行一系列動(dòng)作，包括切斷非消防電源以減少火勢(shì)蔓延風(fēng)險(xiǎn)，啟動(dòng)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火以及啟動(dòng)防煙、排煙系統(tǒng)以改善空氣質(zhì)量。

3.報(bào)警功能

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)具有高效的報(bào)警功能，可以通過(guò)警鈴、聲光報(bào)警、消防廣播等方式，迅速通知樓內(nèi)人員并引導(dǎo)他們及時(shí)、安全逃生，系統(tǒng)也會(huì)通知消防部門(mén)，確保及時(shí)獲得專業(yè)援助。

4.備份供電

考慮到高層建筑可能面臨電力中斷的風(fēng)險(xiǎn)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中包括備份電源，確保在任何情況下都能正常運(yùn)作。在設(shè)計(jì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，需要考慮建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、消防設(shè)備位置和類(lèi)型以及人員疏散路線。系統(tǒng)的可靠性和易用性也是設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮的因素，合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以確保在緊急情況下，人員可迅速報(bào)警并采取安全措施，同時(shí)消防部門(mén)可以迅速響應(yīng)，有效控制和撲滅火災(zāi)[5]。

（二）配電線路選型及敷設(shè)設(shè)計(jì)

在高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)中，配電線路的選型及敷設(shè)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。合理的配電線路選型和科學(xué)的敷設(shè)設(shè)計(jì)可以有效降低火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。

在配電線路選型方面，應(yīng)優(yōu)先選擇符合國(guó)家消防法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品，對(duì)于消防設(shè)備配電線路，應(yīng)選擇耐火電纜和礦物絕緣電纜，以確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠保持電力供應(yīng)。此外，還應(yīng)考慮線路的負(fù)載能力、電壓損失、兼容性等因素，確保線路在正常運(yùn)行和火災(zāi)狀態(tài)下都能夠穩(wěn)定工作。

在配電線路敷設(shè)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)和功能分區(qū)進(jìn)行合理布局，對(duì)于消防控制室、消防水泵房、消防電梯機(jī)房等重要區(qū)域，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置供電回路，確保這些關(guān)鍵設(shè)備的電力供應(yīng)不受其他非消防負(fù)載的影響，同時(shí)應(yīng)避免消防配電線路與非消防配電線路共用同一通道或穿越易燃易爆區(qū)域，以降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。在敷設(shè)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家消防法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，確保線路敷設(shè)的安全性和可靠性。例如，對(duì)于消防配電線路穿越防火墻、隔墻、樓板處，應(yīng)采用防火封堵材料進(jìn)行封堵，以防止火勢(shì)蔓延，還應(yīng)考慮線路的維護(hù)檢修需求，合理設(shè)置檢修口和標(biāo)識(shí)，便于日常管理和應(yīng)急維修。

（三）防煙排煙系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

高層建筑防煙排煙系統(tǒng)可以迅速排除建筑物內(nèi)部煙霧，確保人員安全疏散。在設(shè)計(jì)防煙排煙系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制時(shí)，需要考慮多個(gè)方面，包括火災(zāi)發(fā)生情況、防排煙系統(tǒng)動(dòng)作、聯(lián)動(dòng)控制策略等。在具體設(shè)計(jì)中，根據(jù)高層建筑的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域的性質(zhì)，確定合適的防火分區(qū)和防煙分區(qū)，由防火分區(qū)和防煙分區(qū)的火災(zāi)探測(cè)器或手動(dòng)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)，作為送風(fēng)口、排煙口、排煙閥開(kāi)啟的動(dòng)作信號(hào)及送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，并由消防聯(lián)動(dòng)控制器聯(lián)動(dòng)控制送風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，及時(shí)排出高層建筑內(nèi)的煙霧。在聯(lián)動(dòng)控制策略設(shè)計(jì)中，可以考慮設(shè)置多個(gè)控制模式，如手動(dòng)控制、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控控制等，以適應(yīng)不同場(chǎng)景和需要。根據(jù)不同建筑物的特點(diǎn)和要求，應(yīng)進(jìn)行合理的設(shè)定和調(diào)整，以確保煙霧能夠迅速排出建筑物。

（四）防火門(mén)聯(lián)動(dòng)控制

高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)中的防火門(mén)聯(lián)動(dòng)控制能夠有效控制火災(zāi)蔓延，為人員疏散提供便利。在具體設(shè)計(jì)中，要根據(jù)高層建筑的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域的性質(zhì)，確定防火門(mén)的類(lèi)型和數(shù)量[6]。防火門(mén)應(yīng)該具有較高的耐火性能和密封性，能夠有效阻止火災(zāi)蔓延。防火門(mén)的開(kāi)關(guān)控制方式也應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，如電動(dòng)防火門(mén)可以通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制[7]。

防火門(mén)的聯(lián)動(dòng)控制應(yīng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防噴淋系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等其他消防設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠迅速采取措施，有效控制火勢(shì)。在設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)控制策略時(shí)，需要考慮火災(zāi)發(fā)生區(qū)域、火勢(shì)蔓延方向等因素以及防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和位置等信息，以便能夠及時(shí)準(zhǔn)確啟動(dòng)相應(yīng)的消防設(shè)備。通過(guò)在防火門(mén)上安裝傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)铰?lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制防火門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，或者發(fā)送指令給相關(guān)人員手動(dòng)控制防火門(mén)的開(kāi)關(guān)。

（五）應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制

在高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)中，應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)能夠在火災(zāi)等緊急情況下，為人員提供清晰的疏散指示，確保人員能夠迅速、安全疏散。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)、功能區(qū)域以及人員疏散需求，合理規(guī)劃應(yīng)急疏散照明指示系統(tǒng)布局，應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)應(yīng)覆蓋整個(gè)建筑物，包括樓梯間、走廊、公共場(chǎng)所、配電室、發(fā)電機(jī)房、消防控制室、消防水泵房等區(qū)域[8]。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到照明指示系統(tǒng)的亮度、顯示方式、能耗等因素，以確保在緊急情況下能夠提供足夠的照明和清晰的指示。應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)等其他消防設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)發(fā)送信號(hào)給應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)，使其立即啟動(dòng)。應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)還應(yīng)能夠接收來(lái)自消防控制室的遠(yuǎn)程控制指令，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)判斷火勢(shì)蔓延方向和人員疏散最佳路徑，并通過(guò)疏散指示標(biāo)志燈為人員提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的疏散指示。系統(tǒng)還需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)疏散路徑進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，以確保人員能夠迅速、安全疏散。

結(jié)語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快和高層建筑數(shù)量的不斷增加，對(duì)高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)，如何根據(jù)不同建筑物的特點(diǎn)和需求進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高電氣設(shè)備的防火性能和選型標(biāo)準(zhǔn)等，仍是高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)值得研究和探討的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：劉志敏（1988- ），男，漢族，山西聞喜人，本科，電氣中級(jí)，研究方向：民用建筑電氣。