某超高層商務樓建筑電氣防火設計要點研究

李豐淵

（山西晉設拓凡建筑設計咨詢有限公司，山西太原 030000）

超高層建筑是一個地區城市化和現代化的標志之一，超高層建筑本身的安全性與身處其中的人們的生命財產安全息息相關。而電氣設計范圍內的消防動力配電系統、火災自動報警及聯動系統和消防應急照明和疏散指示系統對于超高層建筑的安全性影響重大，這一點在人員密集的超高層建筑內體現得更為明顯。本文以某超高層商務樓為例就這三大系統的設計要點進行闡述說明。

1 工程簡介

主樓部分地上四十一層，地下三層，建筑高度184m。分為高中低三區。避難層分設在12 層、23 層、34 層。主要功能為辦公，標準層層高為4.1m，避難層層高為5m。地上建筑面積75153m2，地下建筑面積5500m2；裙樓部分地上五層，地下三層，建筑高度39.1m。首層至四層功能為商業及餐飲，層高6m；五層為多功能活動室，層高8.2m。地上建筑面積15020m2，地下建筑面積9000m2。

2 消防動力配電系統

消防動力配電系統是超高層建筑應對火災的主要消防設備（如消防風機和消防水泵）的唯一動力來源，其對超高層建筑的重要性如同心臟對于人體。所以消防動力配電系統必須要做到隨時可用，萬無一失。

2.1 消防負荷

2.1.1 負荷等級

所有消防設備用電（包括火災自動報警設備、應急燈具、消防風機和消防水泵）為一級負荷中特別重要負荷。

2.1.2 用電負荷

主要消防用電負荷見表1。

表1 主要消防用電負荷

2.2 變配電室及電井設置

針對上述負荷等級和容量的消防用電需求，結合建筑方案的初設規劃和現場條件，更結合配電系統的供電半徑、合理系統配置和分布科學等各個方面，同時也反復與其他專業協商溝通，確定變配電室和電井設置為：

（1）在地下室設置一座10kV 開閉所；

（2）在主樓地下一層、12 層、23 層、34 層避難層各設置一座10kV 變配電室；

（3）在裙房設置了區別于平時強電設備使用的消防專用強電井（5.4m2，內設應急照明電源箱及控制器、消防電力干線）；類似地，在主樓也設置了一個消防專用強電井（5.5m2，內設應急照明電源箱及控制器、消防電力干線）。

2.3 消防動力配電方案

每個變配電室設兩臺容量相同的變壓器提供消防動力的主用電源。同時，由地下室的柴油發電機引來兩路備用電源構成滿足一級負荷中特別重要負荷需求的供電系統，具體供電方案如圖1 所示。

圖1 消防動力配電方案

每個變配電室內兩臺變壓器為互備關系，如供電方案框圖中的1#和2#變壓器。

2.4 消防配電干線

從各變配電室引出的消防配電干線采用銅芯銅護套礦物絕緣電纜或隔離型柔性礦物絕緣電纜，沿消防強電井向上敷設或水平沿封閉防火橋架敷設至與變配電室同層的各個消防風機房和消防水泵房。需要注意的是，消防配電干線的供電范圍僅限本變配電室所在層至上一個避難層以下的樓層，不可越過避難層向下一個樓區的消防負荷供電。在消防負荷集中出現的區域，如消防風機數量較多且分布緊湊的避難層，增設一級消防配電柜，將由變配電室引來的消防干線分配成放射式供電至區域內各個消防風機房的分支干線。由于分支干線不再經電井豎直敷設，改為在防火橋架中水平敷設，分支干線采用耐火阻燃低煙無鹵交聯聚乙烯絕緣電力電纜，以降低成本和方便施工。

3 火災自動報警及聯動系統

火災自動報警及聯動系統可以為超高層建筑的管理者提供實時的建筑內各部位的火情信息，對于火情的及早預警和發現以及火災初期的及時撲救至關重要。因此火災自動報警及聯動系統設計的合理與否直接關系到超高層建筑能否對于內部火災及時準確做出反應。

（1）采用集中報警系統。消防控制室設于地下一層的車庫內。

（2）控制回路的劃分為火災報警回路和消防聯動回路，分別對本工程的火災報警設備（如感煙火災探測器和手動火災報警按鈕）和消防聯動設備（如消火栓按鈕、火災聲光報警器、電梯控制柜、消防時須切斷電源的配電箱、消防風機配電箱、防火卷簾、防火閥和常閉排煙口等）進行控制。確保每個報警回路連接設備的總數不超過180 點，每個聯動回路連接設備的總數不超過90點。報警控制器所連接的設備總點位數為3107 點，聯動控制器所控制的各類模塊總點位數為2267 點。

（3）消防報警接線箱每層設置，報警總線及電源線放射式接至每層各個總線短路隔離器。每個隔離器保護的火災報警聯動設備的總數不超過30 點。

（4）在選擇火災探測器的類型時，要根據房間層高確定采用點型火災探測器或是線型光束火災探測器，根據房間使用功能確定采用感溫或是感煙火災探測器，在電氣管井內可以采用線性感溫火災探測器監測關管井內是否存在電纜過量發熱的情況。

（5）聯動控制系統可以在火災報警系統確認火災發生后無需人工介入迅速做出反應，在火災的初期對火情進行控制。這些反應主要包括聯動啟動消防風機、消防水泵、開啟排煙窗、自動點亮應急照明燈具、關閉疏散通道上的常開防火門、非消防電梯返回一層并停止運行、切斷所有非消防用電回路的電源、關閉火災區域的空調系統、將平時廣播切換為應急廣播等。

（6）聯動控制系統的設計還須注意結合給排水和暖通專業的提資，配合實現水暖專業的防火設計意圖。比如水專業所提濕式自動噴水滅火系統中的報警閥，雖然濕式自動噴水滅火系統本身自成體系，基本可以自行完成從熱敏原件爆裂到噴水滅火的全過程，但報警閥上的壓力開關必須借由電氣專業的直接啟動線才可以聯鎖啟動位于消防水泵房的主消防泵，維持滅火所需用水量。又比如暖通專業新版的防排煙規范中規定了消防風機的五種啟停控制方式，分別為風機控制箱啟動、火災信號聯動啟動、消防控制室手動啟動、防火閥聯鎖停風機以及常閉排煙口就地開啟后聯鎖啟動風機，這五種啟停控制方式均需要電氣專業配合實現，尤其是最后一種方式，需要在常閉排煙口附近就地設置開啟開關，將聯動啟動線接至風機控制箱，同時聯動控制系統應聯鎖關閉排煙風道上平時換氣時使用的排風口。

4 消防應急照明和疏散指示系統

如果火災已經發生，那么安全快速地疏散建筑內的所有非必要人員就成為超高層建筑此時最為重要的使命。處于超高層建筑內所有疏散通道上的消防應急照明和疏散指示系統必須按照指令點亮相應的位置和亮度，且所有應急燈具必須維持足夠的點亮時間以保證人員最終安全撤離。

（1）采用集中電源集中控制型消防應急照明和疏散指示系統，應急照明控制器設置在消控室。

（2）兩條消防專用回路樹向敷設至每層強電井中的應急照明電源箱，經過電源箱內的自動轉換開關后，引出單相配電回路接至每層的應急照明控制器，作為其主電源。應急照明控制器經過變壓和整流輸出36V 的直流回路至各個應急燈具。

（3）應急照明控制器采用蓄電池作為其自帶電源，分散設置于各層的消防強電井中，額定輸出功率小于1kW，持續工作時間大于1.5h。

（4）應急照明控制器上帶有能接收火災報警信號的接口，在收到火災信號后，立即點亮所控制的所有非持續型照明燈并將持續型燈具的節電模式改為應急點亮模式，同時顯示和保持火災報警信號。應急照明控制器還可以顯示所接各個燈具的工作狀態信息。應急照明控制器還具有手動操作控制應急啟動的功能。

（5）保證每一個應急照明配電回路所帶應急照明和疏散指示燈具數量少于60，每一個應急照明配電回路額定電流小于6A。封閉樓梯間和防煙樓梯間應單獨設置配電回路。

（6）火災時需要人員值守的消防控制室、變配電室、消防水泵房等房間要在備用照明之外設置應急照明和疏散指示系統，以備在發生意外斷電情況下值守人員可以安全撤離。

（7）應急照明燈具采用色溫高于2700K 的LED 光源作為A型消防應急燈具。

（8）設置應急照明燈的部位或場所及其地面水平最低照度如下：防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和合用前室以及避難走道，不低于5lx；疏散走道或通道、變配電室、消防水泵房等區域不低于1lx。

5 結語

超高層建筑的電氣防火設計是其整體防火設計中不可或缺的重要一環，對其余專業的防火設計具有決定性的影響。未來，超高層建筑會變得更高，擁有更密集的人員、更豐富的功能以及更復雜的設備，新的要求必將使得超高層建筑的電氣防火設計不斷發展完善，把火災對于超高層建筑的威脅控制在最低限度。