高層建筑電氣防火設計及優化研究

摘要：本文分析了高層建筑電氣防火設計存在的問題，針對這些問題，重點介紹了高層建筑電氣防火系統設計，包括火災自動報警系統設計、配電線路的選型及敷設設計等，旨在為提高高層建筑電氣系統的火災防護能力提供參考。

關鍵詞：高層建筑；電氣防火；設計；聯動控制；安全

隨著城市化進程的加快，高層建筑的數量不斷增加。然而，在高層建筑中，電氣系統作為重要的基礎設施之一，在發生火災時往往成為火災擴散的重要源頭，給人們生命財產安全帶來了巨大威脅[1]。本文旨在通過對已有的高層建筑電氣防火設計方案進行研究和分析，了解其存在的問題和不足之處，并提出相應的優化策略和方案，以提高高層建筑電氣系統的火災防護能力。

一、高層建筑電氣防火設計的構成

高層建筑作為現代城市的重要標志，其電氣系統的安全設計尤為關鍵。電氣防火設計旨在避免和減少火災的發生，降低火災造成的損失。在電氣防火設計中，一般包括以下幾個重要方面。

（一）配電線路選型及敷設

合理選擇電線、電纜的類型和規格以及確定配電線路的敷設方式，對于防止電氣火災至關重要。例如，選用低煙、低毒阻燃或耐火電線電纜以及在高溫區域采用耐高溫礦物絕緣電纜，都是降低火災風險的有效措施。此外，根據《民用建筑電氣線路防火設計標準》（T/ASC 23-2021），電線電纜的敷設應符合相關規范，如在易燃易爆場所應采用金屬管保護，確?；馂臅r電線電纜不易被破壞、損毀。

（二）消防應急照明及疏散指示系統

該系統能在火災發生時為建筑內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。系統通常包括應急照明控制器、應急照明配電箱、應急照明集中電源、應急照明燈具和疏散指示標志燈具等，設計時需考慮其可靠性和有效性。

（三）火災自動報警及消防聯動控制系統

該系統通過監測火災信號并自動啟動相關消防設施，以實現火災的早期發現和快速處理，該系統通常包括火災探測器、消防應急廣播、手動報警按鈕、消火栓按鈕、火災聲光報警器、消防電話、火災報警控制器、消防聯動控制器、消防聯動模塊、消防控制室圖形裝置等，能夠與消防水泵、電梯、防煙排煙系統等消防設施聯動，共同構成一個全面的防火網絡。

（四）電氣火災監控系統

該系統則專注于監測電氣線路的異常情況，如電流過大、溫度異常等，這些可能是電氣火災的前兆，該系統可及時發出警報，以便采取措施預防火災發生。

（五）消防電源監控系統

該系統主要負責確保消防設備在火災發生時能夠獲得穩定的電源供應，通常包括不間斷電源（UPS）和自動切換裝置，以確保消防設備在任何情況下正常工作。

（六）防火門監控系統

該系統主要確?；馂臅r能有效隔離火源和煙霧，減少火災蔓延。系統通常包括防火門、監控器和控制邏輯，以確保防火門在火災時能夠正確關閉[2]。

二、高層建筑電氣防火設計存在問題分析

（一）電氣設備選型不合理

電氣設備選型是指根據建筑的具體需求和條件，選擇合適的電氣設備類型、型號、規格和數量的過程。在防火設計中，電氣設備選型起到了至關重要的作用。合理的電氣設備選型可以確保電氣系統的安全性和可靠性，降低火災風險，提高火災應急能力[3]。然而，在實際高層建筑電氣防火設計中，電氣設備選型不合理的問題仍然突出。例如，某些建筑商在選型過程中過于關注成本控制，而忽視了電氣設備的安全性和防火性能，選擇質量不達標、不符合國家標準或行業規定的電氣設備，這些設備在長期運行中容易產生故障，增加火災發生風險。

（二）電氣線路敷設不規范

在實際的電氣施工中，電氣線路敷設不規范的問題仍然存在。例如，某些建筑商在敷設電氣線路時，沒有按照相關規范和標準進行安裝，導致線路老化、破損、過載等問題，甚至是火災發生，對人們的生命財產安全構成威脅。一些建筑商在敷設電氣線路時，忽視了對線路的保護措施，如缺乏防火材料、沒有設置過載保護裝置等，可能導致火災發生時無法及時發現和處理，加劇火勢蔓延。

（三）消防設施配置不完善

在電氣設計中，消防設施配置的作用主要是為了確保建筑的消防安全，提高火災報警和滅火效率，保障人員疏散的安全性和快捷性。在實際的電氣防火設計中，消防設施配置不完善的問題仍然普遍存在。例如，某些高層建筑在電氣防火設計中嫁接了低層建筑的防火設施，導致消防設施布置不合理、覆蓋范圍不足，使得火災發生時無法及時發現和控制火勢，增加了火災對高層建筑的危害。一些建筑商擅自降低消防技術標準，有的取消了發電機組、消防水泵、屋頂水箱以及消防聯動控制裝置的設置，根本不考慮電氣防火系統的可靠性，導致火災自動報警、消防備用電源等均無保障。有的電氣線管材質、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。部分場所出現“假火災自動報警”現象，僅將火災探測器安裝于頂棚而不穿線；有的為了減少火災自動報警系統的誤報警，干脆將其關閉。

（四）電氣系統維護管理不到位

電氣系統維護管理是指對建筑內的電氣系統進行定期檢查、保養、維修等活動，以確保電氣系統正常運行，預防電氣火災的發生[4]。在高層建筑電氣防火設計中，電氣系統維護管理是非常重要的環節，電氣系統是高層建筑的重要組成部分，涉及到建筑的各個方面，包括照明、空調、電梯、消防設備等，電氣系統的正常運行是保證建筑內人員安全和設備正常運行的基礎。然而，在實際的建筑工程中，電氣系統維護管理往往存在不到位問題，在某些情況下可能導致電氣設備故障和事故。在某高層寫字樓中，電氣系統維護管理不到位導致大火發生，該建筑的電氣系統設計合理，在安裝時按照相關標準進行布線，但在后期維護管理中存在嚴重漏洞，電氣設備的定期檢查和保養工作沒有得到有效落實，電氣線路也沒有定期清理和檢查。

三、高層建筑電氣防火聯動控制系統設計

（一）火災自動報警系統設計

在高層建筑中，火災自動報警系統（FAS）是電氣防火系統的重要組成部分，與消火栓系統、噴水滅火系統、防煙排煙系統等聯系密切，共同構成了一個全面的防火網絡。

1.報警信號檢測

火災自動報警系統通過安裝的感煙、感溫和火焰探測器等傳感器來監測火災信號，一旦探測器檢測到煙霧、異常溫度或火焰，將立即向控制系統發出報警信號。

2.聯動控制系統動作

控制系統在接收到火災報警信號后，會自動執行一系列動作，包括切斷非消防電源以減少火勢蔓延風險，啟動消火栓系統和自動噴水滅火系統進行滅火以及啟動防煙、排煙系統以改善空氣質量。

3.報警功能

火災自動報警系統具有高效的報警功能，可以通過警鈴、聲光報警、消防廣播等方式，迅速通知樓內人員并引導他們及時、安全逃生，系統也會通知消防部門，確保及時獲得專業援助。

4.備份供電

考慮到高層建筑可能面臨電力中斷的風險，火災自動報警系統設計中包括備份電源，確保在任何情況下都能正常運作。在設計火災自動報警系統時，需要考慮建筑結構特點、消防設備位置和類型以及人員疏散路線。系統的可靠性和易用性也是設計時需重點考慮的因素，合理的系統設計可以確保在緊急情況下，人員可迅速報警并采取安全措施，同時消防部門可以迅速響應，有效控制和撲滅火災[5]。

（二）配電線路選型及敷設設計

在高層建筑電氣防火設計中，配電線路的選型及敷設是至關重要的環節。合理的配電線路選型和科學的敷設設計可以有效降低火災發生風險，提高系統的可靠性和安全性。

在配電線路選型方面，應優先選擇符合國家消防法規和標準的合格產品，對于消防設備配電線路，應選擇耐火電纜和礦物絕緣電纜，以確保在火災發生時能夠保持電力供應。此外，還應考慮線路的負載能力、電壓損失、兼容性等因素，確保線路在正常運行和火災狀態下都能夠穩定工作。

在配電線路敷設設計方面，應根據建筑物結構和功能分區進行合理布局，對于消防控制室、消防水泵房、消防電梯機房等重要區域，應單獨設置供電回路，確保這些關鍵設備的電力供應不受其他非消防負載的影響，同時應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域，以降低火災風險。在敷設過程中，應嚴格遵守國家消防法規和標準，確保線路敷設的安全性和可靠性。例如，對于消防配電線路穿越防火墻、隔墻、樓板處，應采用防火封堵材料進行封堵，以防止火勢蔓延，還應考慮線路的維護檢修需求，合理設置檢修口和標識，便于日常管理和應急維修。

（三）防煙排煙系統聯動控制設計

高層建筑防煙排煙系統可以迅速排除建筑物內部煙霧，確保人員安全疏散。在設計防煙排煙系統聯動控制時，需要考慮多個方面，包括火災發生情況、防排煙系統動作、聯動控制策略等。在具體設計中，根據高層建筑的結構和功能區域的性質，確定合適的防火分區和防煙分區，由防火分區和防煙分區的火災探測器或手動報警按鈕的報警信號，作為送風口、排煙口、排煙閥開啟的動作信號及送風機、排煙風機的聯動觸發信號，并由消防聯動控制器聯動控制送風機、排煙風機的啟動，及時排出高層建筑內的煙霧。在聯動控制策略設計中，可以考慮設置多個控制模式，如手動控制、自動控制和遠程監控控制等，以適應不同場景和需要。根據不同建筑物的特點和要求，應進行合理的設定和調整，以確保煙霧能夠迅速排出建筑物。

（四）防火門聯動控制

高層建筑電氣防火設計中的防火門聯動控制能夠有效控制火災蔓延，為人員疏散提供便利。在具體設計中，要根據高層建筑的結構和功能區域的性質，確定防火門的類型和數量[6]。防火門應該具有較高的耐火性能和密封性，能夠有效阻止火災蔓延。防火門的開關控制方式也應該根據實際情況進行選擇，如電動防火門可以通過聯動控制系統進行自動控制和遠程控制[7]。

防火門的聯動控制應與火災報警系統、消防噴淋系統、排煙系統等其他消防設備進行聯動，以便在火災發生時能夠迅速采取措施，有效控制火勢。在設計聯動控制策略時，需要考慮火災發生區域、火勢蔓延方向等因素以及防火門的開關狀態和位置等信息，以便能夠及時準確啟動相應的消防設備。通過在防火門上安裝傳感器，可以實時監測防火門的開關狀態，并將數據傳輸到聯動控制系統，聯動控制系統可以根據監測到的數據，自動控制防火門的開關狀態，或者發送指令給相關人員手動控制防火門的開關。

（五）應急照明及疏散指示系統聯動控制

在高層建筑電氣防火設計中，應急照明及疏散指示系統能夠在火災等緊急情況下，為人員提供清晰的疏散指示，確保人員能夠迅速、安全疏散。在設計過程中，要根據高層建筑結構、功能區域以及人員疏散需求，合理規劃應急疏散照明指示系統布局，應急照明及疏散指示系統應覆蓋整個建筑物，包括樓梯間、走廊、公共場所、配電室、發電機房、消防控制室、消防水泵房等區域[8]。在設計時，應考慮到照明指示系統的亮度、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。應急照明及疏散指示系統應與火災報警系統等其他消防設備進行聯動，當火災報警系統檢測到火災信號時，應能自動發送信號給應急照明及疏散指示系統，使其立即啟動。應急照明及疏散指示系統還應能夠接收來自消防控制室的遠程控制指令，實現手動控制。在火災發生時，系統應能夠自動判斷火勢蔓延方向和人員疏散最佳路徑，并通過疏散指示標志燈為人員提供實時、準確的疏散指示。系統還需要根據實際情況，對疏散路徑進行動態優化，以確保人員能夠迅速、安全疏散。

結語

隨著城市化進程的加快和高層建筑數量的不斷增加，對高層建筑電氣防火設計的研究具有重要的現實意義和應用價值。未來，如何根據不同建筑物的特點和需求進行個性化設計，進一步提高電氣設備的防火性能和選型標準等，仍是高層建筑電氣防火設計值得研究和探討的重點和難點。

參考文獻

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