高層建筑中建筑電氣的消防設計及案例分析

摘要：從負荷分級、負荷計算、高低壓配電系統、應急發電機組等方面介紹了高層建筑的建筑電氣設計，闡述了供配電設計中的注意事項，提出高層辦公樓的供配電設計中應急發電機實際工程容量應適當放大，在進行強弱電井、變配電室以及弱電機房和消防控制室的選擇過程中，必須對其具有的容量加以充分考慮，從而有利于設備的安置以及線路的布置。

關鍵詞：高層建筑；建筑電氣；消防設計

2017年上半年，全國各發生了多起高層建筑火災，頻密得令人觸目驚心。5月25日，南京一棟高層建筑中，一戶住家起火，40多層的大樓里，各種消防設施都成了擺設；5月7日，廣州荔灣區荔灣廣場北塔2802房發生火災，三十多層的高樓頂端濃煙直冒，有8人被送往醫院救治；4月28日，山西靈石縣六十多米高的中凱大廈起火，有2名被困人員雖然被救出，但終因傷勢過重不治身亡；4月22日，浙江東陽一棟32層的在建高樓起火；4月6日，石家莊一棟在建高樓起火……這一樁樁觸目驚心事故的背后提醒我們高層建筑中建筑電氣的消防設計的重要性。

一、高層建筑電氣設計概述

在高層的民用建筑中，尤其是辦公專用樓層中，通常會有許多相應的強弱電設備和空調的機電設施，同時其種類相對繁雜，并且有諸多的豎向管井，在用電過程中必須確保相應的安全性能，也必須有相對可靠的消防電源作為基礎，因此在供配電設計方面具有一定的復雜性。高層建筑的電氣設計主要分為以下幾個方面：

（一）負荷等級劃分及供電要求

依據GB 50052-2009《供配電系統設計規范》中的第3.0.1條規定，將工程的負荷進行等級的劃分，如下式以銀行建筑作為具體事例：

在一級負荷中最為重要的負荷，主要有在銀行中供給系統用計算機以及用于安防措施的用電。

一級負荷涉及的用電主要包括非消防的銀行及金庫用電，以及銀行專用的網絡機房的用電，計算機系統的用電，銀行相關安全防護系統的用電，弱電機房、走廊照明以及生活水泵用電。

所謂消防負荷則包括了消防相關的設施，主要是防排煙設施以及消防泵房、電梯、控制室以及火災報警聯動裝置，以及其他消防相關的設備等。

（二）變配電系統

1.高壓系統

通過室外環網柜在系統中接入兩路10kV電源進線，一旦出現事故，其中一個電源無法使用，另一路電源應當能夠繼續工作而不受到損毀。其中1#、2#變壓器應當從不同的10kV高壓母線引入。

2.低壓配電系統

（1）配電電纜的選型及敷設。在進行用電總量的計算時，應當結合負荷種類及用途的不同，根據照明、動力以及消防的具體用途，在配電形式上進行選擇，目前常用的形式有兩種，其中一種是放射式，另外一種則是樹干式。

（2）應急發電機組。對于應急發電機組的容量判斷，應當結合日常停電時發電機所具有的負荷容量以及相應的消防負荷容量，通過比較兩者的大小，將其中數值較大的作為應急發電組的容量值。此設計過程存在諸多的一級以及消防負荷，經過計算能夠得出，相關發電機的安裝容量能夠達到473kW，在15s時間內，柴油發電機能夠進行應急啟動，其中啟動的信號經過雙電源自動轉換開關控制提供。

（3）智能應急照明的設置。由于該設計需要考慮建筑特點，其中最主要的一點就是人員數量加大，人口密集，因此安裝了智能型的應急照明裝置，并且根據防火分區的不同進行合理設置。其中1F消防控制室是消防應急照明燈的主機安放場所，在其余各個樓層都有相應的分配電裝置。

二、高層民用建筑中建筑電氣的消防設計的注意事項

（1）在進行應急發電時，應急發電機的容量設計如果按照安裝容量的10%～20%設計難以滿足要求，同時實際的工程容量應當進行放大，同時結合相關要求對其加以區別。

（2）變壓器容量和臺數的選擇。該工程中動力負荷較多，其中以VRV空調負荷作為其中的代表，在所有動力負荷中其負荷量最大，并且該設備的使用因季節而變化，因此應當設立獨立的變壓器，從而減少其可能造成的變壓器損耗。

（3）高層建筑在進行強弱電井、變配電室、弱電機房以及消防控制室的選擇時應當對其具備的容量進行考慮，從而保證其中設備的安置以及線路布置的便利性。對于高層辦公建筑而言，其中強電井、弱電井的凈面積應當分別大于等于4m2、5m2。對于消控室來說，如果其中只安置相應的消防設備，則可以依據GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》的相關要求，面積大于等于15m2，如果是同相關安防設備合用時，在設計過程中會預留出40m2，變配電室則根據GB 50054-2011第4.2.5條、GB 50054-2011第4.2.4條和第4.2.7條進行面積的布置。

（4）應急照明按防火分區劃分，當建筑中標準層防火面積數值較小時，2F、3F共用1個應急照明箱。當前全國有多個廠家進行生產智能型應急照明裝置生產，甚至存在生產設計的產品所需電源僅為24V的產品，考慮到建筑自身具有的性質，可能在供電的過程中存在電壓降，因此如果使用24V電源線往往會使得末端電壓難以提供設備的正常運行，因此在分配電裝置方面需考慮220V電源。

（5）變配電室通過結構降板達到凈高要求，電纜溝底標高要低于配電室外，因此在變配電室外應當設置截水溝和集水井。在為排水泵供電時，嚴格按照消防負荷加以供電，并且對其進行防水處理。

三、結語

在高層建筑中，可燃物多，用電量相對較大，大量的配電管集中，用電設備種類繁多且相對復雜，電器管線交錯繁復，存在一定的火災安全隱患。如果在電氣消防設計方面存在紕漏，電氣設備在工作中長期過載，則會對電氣設備的電氣絕緣產生損壞，電氣線路一旦出現短路情況就會引發火災。所以在高層建筑中建筑電氣的消防設計尤為重要。

參考文獻：

[1]GB50016-2014“建筑設計防火規范”[S].

[2]GB50045-1995“高層民用建筑設計防火規范”[S].

[3]GB50116-2013“火災自動報警系統設計規范”[S].

[4]宮興家，沈頌遠.高層建筑的消防電氣控制[J].安徽建筑，2004.4.

作者簡介：許東升（1989-），男，漢族，本科，助理工程師，目前從事建筑電氣及水利自動化方面的研究。