高層建筑中消防電梯設計研究

摘要：隨著我國城市化的不斷發展，當前城市中高層建筑鱗次櫛比，數量大幅增加。高層建筑既為城市居民提供了極大的便利，也為火災等事故的發生埋下了隱患。為了提升高層建筑的防火防災能力，我國對高層建筑配置消防電梯提出了要求。本文探討了高層建筑消防電梯設計的必要性，從基本設計、布局設計、供電設計、防水設計和防煙設計等方面分析了消防電梯設計的要點，希望能夠為高層建筑的消防電梯布設提供一定啟發和參考，充分體現消防電梯的使用價值。

關鍵詞：高層建筑；消防電梯；設計方案

引言

高層建筑樓層高、住戶多，一旦發生火災，火勢蔓延快，人員逃生、滅火救援壓力較大。為了增強高層建筑的消防功能，切實保障人身財產安全，我國對達到一定標準的高層建筑提出了設置消防電梯的要求。消防電梯設計要點較多，只有切實保障設計方案的科學性、合規性和安全性，才能確保消防電梯發揮其核心功能。本文從多個維度深入分析了消防電梯的設計要點。

一、高層建筑設計消防電梯的必要性

消防電梯是指在火災發生時為建筑內人員和消防救援隊伍提供運輸、救援和滅火功能的電梯裝置。隨著城市化進程的推進，當前城市中的高層、超高層建筑越來越多，安裝消防電梯的必要性也日漸凸顯。在功能設置上，消防電梯具有一定的專門性。常規的客貨梯在火災發生的第一時間就會切斷電源停止使用，這是由于普通客貨梯不具有防火、防煙性能，遇到火災時很容易出現高溫變形、損壞、煙氣入侵等情況，導致電梯內人員受困、受傷。高層建筑的樓梯通常作為安全通道使用，在火災發生時，建筑內住戶逃生過程中會與消防救援人員正面相遇，給雙方帶來不便。消防電梯是火災專用電梯，不僅自身具有良好的防火、防煙、防水性能，還能夠為人員疏散、滅火救援等工作提供便利，有效減少了火災所帶來的負面影響。

在滅火救援中，消防電梯能夠提供多方面的幫助。第一，消防電梯具有疏散功能。消防電梯通過安全門、安全通道等與外界相連，建筑物內的受困群眾可以通過消防電梯疏散至外界安全區域，尤其是老年人、孕婦、病人、殘障人士等行動不便人群，可以借助消防電梯進行疏散逃生，大大提升了疏散效率[1]。第二，消防電梯具有運輸功能，能夠滿足消防救援隊伍和消防救援器械的運輸需求，不僅提升了運輸效率，還節約了消防人員登高爬梯的體力消耗。第三，消防電梯具有通信功能。電梯內置的專用電話、對講系統能夠作為消防通信系統的補充，為消防救援人員、受困群眾提供必要的通信保障。

二、高層建筑中消防電梯設計要點

（一）基本設計要點

高層建筑中消防電梯的基本設計主要包括四個方面，即電梯數量設計、電梯結構設計、電梯硬件設計和電梯機房設計。設計應遵循相關法律法規和國家技術標準要求，如《建筑設計防火規范》GB50016-2014、《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95、《消防電梯制造與安裝安全規范》GB26465-2011等。

1.電梯數量設計

根據相關標準，超過32m的一類民用建筑應設置消防電梯，其數量主要與建筑面積有關，需要設置在不同的防火分區內，具體數量要求如表1所示。

2.電梯結構設計

消防電梯設計時要考慮結構問題，一旦發生火災等事故，建筑結構會出現開裂、坍塌等現象，造成消防電梯損壞。因此，在實際設計時，消防電梯的電梯井、前室等結構應獨立設置，內部還要設計獨立的支撐結構，從而有效避免坍塌造成的功能受損。設計還需要考慮電梯井、前室的耐火等級問題，耐火等級應設計在3h以上。消防電梯前室凈面積應不小于6m2，短邊長度應不小于2.4m。

3.電梯硬件設計

消防電梯的硬件設計主要包括轎廂、操縱箱以及配置設計。轎廂應采用耐火材料，凈面積不小于14m2（需考慮老弱病殘人士的救援效果），承重量不小于800kg，門寬不小于800mm，安全窗面積不小于035m2，需配置踩踏墊。消防電梯內配有救援梯，通常設計在轎壁內，可通過門扇打開轎壁取出梯子。操縱箱是消防電梯控制的中心，其設計要點在于提升防水性能。一方面，內部電子器件應選用防水材料，避免進水短路；另一方面，操縱箱外部要設計阻水結構或排水結構，并在縫隙處用防水材料進行封堵壓實，確保操縱箱本體不會進水[2]。配置設計主要是消防電梯的功能設計，包括停靠樓層、運行時間、運行速度等，消防電梯應當層層?？浚溥\行速度要根據高層建筑的高度來設計和選擇，不得超過175m/s，電梯加速度和減速度應分別小于1m/s和12m/s，確保首層至頂層的運行時間控制在1min以內。

4.電梯機房設計

機房是消防電梯設計的重要組成部分，機房設計的科學性直接影響消防電梯的正常運行。機房是消防電梯的“心臟”，其動力設備、控制設備、安全裝置均位于機房內部。機房要注重耐火性能的設計，耐火等級應設置在2h以上，以保證火災來臨時機房的安全性。

（二）布局設計要點

布局設計主要分為消防電梯布局設計和周邊環境布局設計兩方面。在消防電梯布局設計上，消防電梯原則上應布設在不同的防火分區內，每個防火分區最遠端的房間與電梯之間的距離應小于30m。在傳統建筑布局下，居民從安全通道逃生時，很容易遇到消防救援人員，出現空間上的擁擠和沖突。因此，在進行消防電梯布局設計時，消防電梯和滅火作戰區、疏散區、樓梯之間應在空間上予以分割，從而避免不同功能區域之間的沖突。消防電梯的首層應直通戶外，以便快速通達安全區域。在周邊環境布局設計上，為了確保消防電梯本身的安全性，周邊環境應避免出現可燃、易燃物品，如電梯井內和周邊不可設置燃氣管道，不可布設其他電線、電纜。

（三）供電設計要點

消防電梯與普通客、貨梯不同，在設計時要考慮供電系統的特殊要求。消防電梯供電設計的要點主要包括供電系統設計和消防電梯電氣設計。

1.供電系統設計

當火災發生時，消防救援隊伍為了消除火災源頭、及時撲滅火情，通常會將建筑內的電源關掉。消防電梯承擔救援運輸、人員疏散等使命，在火災發生的全程中都需要保持運行狀態。這就要求消防電梯的供電系統應獨立設置，并作好供電安全保障工作。在電源設計上，高層建筑在設計消防電梯時，要設計兩路電源，即消防電梯的主電源和備用電源。設計兩路電源時，應采用自動切換裝置，當一路電源出現問題時，可自動切入備用電源。此外，還可以將柴油發電機電源、EPS電源等作為后備保障[3]。在線路設計上，為了避免火災波及消防電梯的供電系統，在配電線路鋪設時，要注意材料選擇，嚴格依照消防配電線路的標準采用銅皮電纜等具有耐火性的材料；在線路敷設時，要注意線路走向問題，可借助電梯井的管道進行鋪設，從而依托電梯井材料的防火性能給予線路必要的保護。

2.消防電梯電氣設計

消防電梯電氣配件包括消防開關（如極限開關、安全窗開關、轎門門機控制器外殼及門聯鎖開關等）、接頭插件、電纜、對講裝置等。不同配件裝置要充分考慮其防火性能和應用場景，確保其在火災狀態下仍然能夠維持正常的運行狀態。以消防開關為例，消防開關設計要考慮兩方面。第一，權限設計。電梯開關的權限對消防電梯的正常運行有直接影響。消防電梯設置了“優先召回”和“消防員控制”功能，當處在這兩種狀態下時，消防電梯的開關權限應為獨立運行狀態。此外，電梯開關的權限級別應低于檢修狀態、緊急運行狀態和停止裝置控制狀態。第二，防護等級。消防開關的防護等級與其所處的位置有關，常規消防開關防護等級設計為IPX3即可，而電梯底坑1m范圍內的開關防護等級設計至少要達到IP67（防塵等級6級、防水等級7級）[4]。此外，電氣設計還要考慮安全回路設計。安全回路是電梯的保障系統，電梯內的安全部件均需要安裝安全開關并串聯至安全繼電器，只有繼電器吸合，各部分均處于安全狀態時，電梯才會正常運行。

（四）排水設計要點

在常規情況下，當高層建筑出現火災時，需要大量噴水來撲滅火情。同時，建筑內部的自動噴水系統也會啟動，這對于消防電梯的防排水性能是一大考驗。如果消防電梯大量進水，必然會造成某些部件損壞，導致電梯停止運行，既有可能困住電梯內的住戶，也有可能對滅火救援工作產生阻礙。因此，在進行消防電梯設計時，要做好防排水設計工作。消防電梯的防排水設計可以從三個方面入手。第一，防水設計。防水設計的目的在于防止水進入電梯井道和電梯內部。電梯井道、機房選用耐候性好的防水材料進行封閉，電梯門選用防水密封材料，提升電梯設備的密閉性。另外，電子元件、電線也要采取一定的防水措施，避免進水短路。第二，排水設計。排水設計有助于在有水進入后能夠迅速排除。根據相關規范，電梯井底部需設計排水泵、排水井等設施，排水井容量應不小于2m3，并配置排水槽引水；排水泵排水量應不小于10L/s。第三，擋水設計。消防電梯的井道口可以設置擋水板、止水坎等漫坡擋水設施，阻斷水流進入電梯。

（五）防煙設計要點

火災一旦發生，不僅會對消防電梯的運行產生威脅，煙氣還會影響消防電梯的使用。第一，建筑墻體可能存在縫隙，導致煙氣逐漸侵入；部分建筑未保證消防門常閉，消防門打開造成煙氣的侵入。第二，消防電梯前室的通風系統設計不良，采用了加壓送風系統。如果消防門沒有關閉，加壓送風系統無法正常發揮功能，會導致煙氣進入消防電梯內，無法有效排出。第三，消防電梯機房設計不夠科學，沒有做好防火分隔，導致煙氣侵入機房，并伴隨活塞效應進入電梯井道和轎廂。

防煙設計是消防電梯設計的一大重點，煙氣入侵不僅會影響視線，拖慢救援進程，還會直接威脅電梯內人員的生命安全，造成窒息等情況。消防電梯前室設計的一個重要目的就是阻斷煙氣進入電梯井道和轎廂內，因此設計前室時要著重作好防煙設計。前室的防煙設計要注意三個要點。第一，送風系統設計。送風系統主要包括自然通風系統和機械加壓送風系統。機械加壓送風系統是指通過送風機等機械設備送入新鮮空氣，并排出污濁空氣，確保消防電梯周邊空氣質量安全。機械加壓送風系統主要由四個部分構成：一是送風機，需配備專門的機房來放置，保證送風量均勻穩定；二是送風管道，通常由不燃材料制成，其密閉性需滿足火災狀況下的加壓送風需求；三是送風口，消防電梯前室的送風口一般采用常閉式加壓送風口，可通過手動或電動的方式打開；四是電氣控制柜，主要用于對加壓送風系統進行控制，包括啟停、模式切換、接收控制指令等，控制柜需配置主電源和備用電源，確保系統運行始終穩定可靠[5]。第二，洞口設計。為提升消防電梯前室的防煙效果，整個前室的洞口不能超過3個，分別是出入口、送風口和住宅戶門，須采用常閉式防火門。第三，消防栓設計。消防電梯前室還要配置消防栓，起到滅火、除煙的作用，避免救援通道被煙火阻隔。除消防電梯前室要設計防煙系統以外，客貨梯、周邊電梯井等毗鄰區域也要做好防煙工作，分擔防煙壓力。

結語

消防電梯是當前高層建筑設計和建設的一大重點，為了保證消防電梯功能的有效發揮，在開展消防電梯設計時，要深入分析火災場景下的具體情況和危險因素，對消防電梯的基礎設計、布局設計、供電設計、防水設計和防煙設計開展深入而細致研究，有效提升消防電梯在火災情況下的保障能力，為建筑住戶的疏散逃生、消防救援隊伍的工作開展提供有利條件。

參考文獻

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[4]施敏敏.智能化技術在建筑消防電氣工程中的應用實踐[J].城市建筑空間，2022，29（S2）：713-714.

[5]王業尚.消防電梯轎廂設計案例分析及設計優化[J].中國電梯，2022，33（16）：15-18.

作者簡介：吳昊（1981— ），男，漢族，湖北紅安人，本科，高級工程師，研究方向：電梯機械設計。