論超高層建筑電氣消防安全技術

摘 要：超高層建筑人員分布密集、疏散困難、電氣設備繁多，一旦發生火災安全隱患，將造成嚴重的社會影響和經濟損失。為此，結合超高層建筑建筑特點，探討了超高層建筑消防安全難點，分析空氣采樣系統、智能型感煙感溫探測系統、智能應急疏散系統等超高層建筑消防報警系統新技術，對超高層建筑消防體系建設具有一定指導作用。

關鍵詞：超高層建筑；消防報警；雙鑒式成像；應急指揮管理

中圖分類號：TU976.5 " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2022）10-0101-03

0 引言

超高層建筑由于電氣設備繁多，線路布置復雜，極易引起電氣系統消防安全隱患，且超高層建筑人員密集、垂直疏散困難，一旦發生火災隱患，將嚴重威脅使用者人身、財產安全。構建完善的超高層建筑電氣消防報警和消防應急指揮管理系統，對保障建筑消防安全意義重大。為滿足超高層建筑對消防安全的嚴格需求，本文結合超高層建筑特點，研究了超高層建筑電氣消防安全新技術，對超高層建筑消防安全建設具有重要意義。

1 項目概述

超高層建筑由于樓層較高、電氣設備繁多，遭遇火災隱患時，若火災預警、人員疏散不到位，將會造成嚴重的經濟和社會損失。超高層建筑消防難點如下：①建筑樓層高，結構復雜，垂直疏散能夠大；②電氣設備增多，電路復雜，火災隱患發生風險大；③建筑內人員密集，疏散難度大；④一旦遭遇火災，會發生煙囪效應，加劇火災蔓延。

為滿足超高層建筑消防安全需求，在構建超高層建筑消防安全系統時，除了不斷加強和完善智能型感煙感溫探測系統功能外，還應積極采用空氣采樣系統、光纖測溫探測系統等新技術，保障超高層建筑消防安全[1]。

2 超高層建筑消防報警系統新技術

2.1 空氣采樣系統

通常超高層建筑都會采用空間分隔的形式，實現建筑功能和結構分區，展示超高層建筑風格。高大空間劃分的方式，雖然提升了超高層建筑使用空間布置的靈活性，但火災煙氣在大空間蔓延時，煙氣溫度、濃度等易被空間內低溫空氣稀釋，使感煙、感溫報警器無法及時預警火災警情，導致火災消防報警延誤，火勢規模擴大[2]。為此，應積極采用空氣采樣系統，提升火災預警的時效性，發現火災時及時組織人員疏散，阻止火災蔓延。空氣采樣系統構成、特點如下。

2.1.1 空氣采樣系統構成

空氣采樣系統主要由空氣探測器和采樣管網兩個主要部分構成。探測器由吸氣泵、過濾器、接收器等模塊構成，吸氣泵會持續采集空間空氣樣品，通過采樣管網輸入探測器，感煙元件及其控制電路，將煙霧濃度信息轉化為電信號，在顯示模塊上顯示煙霧濃度值，并根據火災報警控制器設置的報警閾值，決定是否執行報警[3]。搭建空氣采樣系統時，應合理配置火災報警控制器數量，確保每臺控制器控制的探測器數量在3 200臺以內；每一總線回路，配置探測器數量應在額定配置量的90%以下，數量應在200臺以下，留出10%的冗余量；同時，應做好消防聯動控制器地址和模塊數量配置，確保總量不超過消防控制器額定控制量的90%，總數控制在1 600個以下，留出10%的冗余量；消防報警分區圖如圖1所示。

2.1.2 空氣采樣系統特點

空氣采樣系統特點：①采樣系統能夠主動、持續對空間空氣進行采樣；②保護范圍廣，且可各空間范圍內的消防聯動控制；③系統敏感度高，可實現火災隱患的早期報警。

消防控制中心可通過通信線，將所有空氣采樣探測器聯接，形成一個環形空氣和設備監控網絡，實時采集空氣煙霧信息和探測器故障信息，為火災隱患早期報警提供系統支撐[4]。

2.2 分布式線型光纖測溫探測器

光纖測溫傳感器是利用光波特征參量對外界環境變化敏感的特性制造的一種非接觸式測溫儀器。在光纖所處溫度發生變化時，光纖內表涂覆的溫敏材料，會使光纖內光信號的光譜和折射率發生變化，通過分析光的光譜變化情況，可以獲知檢測區域內溫度變化情況。折射率發生變化的情況下，會有部分光信號反射回探測器，對這部分光信號進行采集和分析，可定位光折射發生地點，獲知光纖溫度分布情況[5]。

利用分布式線型光纖測溫探測器，可實現對超高層建筑電力設備和線路溫度的實時、精準監控，系統報警主機設置在變電所值班室，保障超高層建筑電力設備和線路安全。系統示意圖如圖2所示。

2.3 超高層建筑智能型感煙感溫探測系統

超高層建筑不同功能和空間區域的消防要求存在差異，因此，針對不同功能和空間區域，應采用不同的消防感知策略。常規功能區域人員分布密集，應以感煙探測為主，著重探測區域內煙霧信息；車庫區域，應以溫度感應檢測為主；電氣設備用房，機電設備、電路管線繁多，應進行氣體滅火設計，防止液體滅火造成短路，加劇火情蔓延。智能型感煙感溫探測系統，可有效應對超高層建筑不同功能、空間區域的消防探測要求[6]。

探測器設置要求如下：①針對電氣設備間等無法采用單一型探測器監控火災警情的空間，應合理布置多種單一功能探測器，或采用復合探測器；②層高超過5.2 m的空間，均應根據空間火災預警需求布設探測器；③電氣豎井、電氣間等，無論空間大小，均應單獨設置探測器；④避難層消防專用電話分機布設間距應不超過20 m；⑤建筑邊角應做到全面覆蓋；⑥疏散樓梯位置，應根據感煙探測器探測空間半徑合理設置。

2.4 智能應急疏散系統

超高層建筑火災預警難度大，災情蔓延速度快，且具有人員集中、垂直疏散難度大的特點，因此應加強應急疏散系統設計。火災一旦發生，在超高層建筑煙囪效應作用下，煙霧蔓延極快，一旦疏散引導不到位，將嚴重影響人員撤離速度[7]。因此應加強智能應急疏散系統建設，確保在災情發生時，能夠向建筑內人員提供動態的安全引導，提升人員疏散效率。

智能應急疏散系統構成及技術特點如下：①系統由3部分構成：系統主機，能夠對FAS預警信息進行分析和處理，并根據分析結果確定應急疏散方案；路由器，主要作用是傳輸系統控制信號，控制指示燈具；疏散指示燈具、標牌，主要提供疏散引導；②系統數據傳輸速度快，CRC校驗機制和數據重發機制完善[8]。

2.5 剩余電流式電氣火災監控系統

超高層建筑電氣設備繁多，傳統的漏電保護裝置，無法應對剩余電流監控需求也無法觸發漏電保護，因此，應通過剩余電流式電氣火災監控系統，對剩余電流進行有效監控和預警，防止電氣火災的發生。系統功能及任務如下：①對配置的剩余電流探測器運行狀態進行自動監測，對探測器采集數據進行記錄；②在剩余電流出現異常時及時預警，并定位異常位置；③實現自動化的剩余電流監控[9]。

系統結構分為3個層次：①控制中心，作為系統中樞，對剩余電流探測器、通信管理機進行自動化管理，記錄和分析設備運行狀態，異常報警及定位；②探測器及其輔助設備，對各樓層配電柜、設備間配電柜、機房配電柜剩余電流進行監控，并將監控信息反饋給控制中心；③通信管理機，提供通信通道和系統通信管理[10]。

2.6 消防應急救援無線通信設計

超高層建筑一旦發生電氣火災，有效通信往往難以有效發揮作用，難以有效進行消防救援通信和協調指揮，為此，應做消防應急救援無線通信設計，保障消防救援通信[11]。具體做法有幾點：①建筑內部應設置兩個或兩個以上常時通信頻道，以便火災發生時，可將救援信息隨時擴散至整個建筑；②救災頻道通信，宜采用微功率天線，并采取分布式設計，確保建筑內部及周圍的通信覆蓋，同時避免對周圍其他建筑或消防區域的信號干擾；③做好消防應急通信和日常物業通信的融合設計，在各自滿足通信要求的前提下，降低通信系統成本；④為切實保證火災隱患發生時的應急通信能力，宜采用分線傳輸設計，保證在分支線路故障或破壞的情況下，系統仍具有完整的通信能力[12]。

2.7 超高層建筑應急指揮管理系統

在火災或其他災害發生時，通過完善的應急指揮管理系統，可以顯著提升消防救援效率，有效降低災害損失。系統通過建筑內部骨干網絡，將建筑消防、安防、應急通信等應急子系統進行集成，系統架構如圖3所示。

應急指揮管理系統通過集成建筑內各個應急系統，可顯著提升建筑應急指揮能力，實現各應急系統的有機管理及應急聯動，幫助管理者、消防人員根據應急事件嚴重程度、緊急程度等，做出及時、有效應對管理，實現突發事件的及時預警及應對處理。

3 結語

結合超高層建筑建筑特點，探討了超高層建筑電氣消防安全技術，結論如下：①超高層建筑樓層較高、結構復雜且垂直疏散困難，且一旦發生火災，在煙囪效應作用下，火災蔓延快，救災困難，應建立完善的火災預警及應急指揮系統；②超高層建筑宜采用多種電氣消防安全技術，做到火災安全隱患的全方位預警；同時，應根據各電氣消防安全技術特點，做好細節設計；③構建囊括各應急子系統的應急指揮管理系統，能夠有效發揮各應急子系統功能，實現各子系統的應急聯動，提升建筑整體突發事件應急處理能力。

參考文獻

[1] 劉光輝.樓宇系統電氣消防技術應用研究[J].機械設計，2021， 38（12）：169.

[2] 侯文寶，張維，吳瑋.《建筑電氣消防技術》課程思政教學改革研究與實踐[J].消防界（電子版），2021，7（23）：113-114.

[3] 朱金平.高層建筑中電氣消防技術應用研究[J].中國建筑金屬結構，2021（8）：44-45.

[4] 赫英航.高層建筑中電氣消防技術的應用分析[J].消防界（電子版），2020，6（18）：50-51.

[5] 蘇明財，王小昆.建筑電氣消防技術應用研究[J].電子世界，2019 （24）：161-162.

[6] 劉麗萍.高層建筑中電氣消防技術的應用價值探析[J].硅谷， 2014，7（4）：79+78.

[7] 張彥增，張紅霞.樓宇系統電氣消防技術的運用與分析[C]//.決策論壇—系統科學在工程決策中的應用學術研討會論文集（下），2015：211.

[8] 郭學力，張彥增.建筑電氣消防系統設計相關問題分析[C]//.決策論壇—系統科學在工程決策中的應用學術研討會論文集（下），2015：227.

[9] 張付新.如何做好住宅建筑電氣線路消防安全工作[C]//.經濟生活——2012商會經濟研討會論文集（下）.2012：256.

[10] 周洲，孟金龍，王坤，等.裝配式住宅建筑錯層施工技術研究[C]//.2021年全國土木工程施工技術交流會論文集（上冊）， 2021：365-367.

[11] 吳佩英.國外住宅建筑防火措施調研[C]//.2019中國消防協會科學技術年會論文集，2019：320-323.

[12] 鄧文華.建筑電氣中的消防設計探微[C]//.2016智能城市與信息化建設國際學術交流研討會論文集II，2016：314.