简谈高层建筑的消防电气系统设计

　　比较了《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)和《火灾自动报警系统设计规范》(以下简称“报警规范”)及《民用建筑电气设计规范》(以下简称”民规”)在消防电气相关规定，结合实际工程设计经验，分析高层建筑消防电气系统的特点。

　　一、引言

　　随着城市建设的日新月异，高层建筑也日益增多，研究高层建筑的消防用电设计，是保证高层建筑安全使用的重要内容。完善的消防电气设计系统对于发生火灾后，能使建筑物内各种消防用电设备及时的可靠运行，有效地疏散人员、物资和控制火势的蔓延是十分重要的。笔者就高层建筑消防电气设计谈几点粗浅的认识。

　　二、高层建筑消防电气设计应遵循的规范

　　高层建筑消防电气系统用点设计是一项与现行消防法规联系紧密、政策性很强，技术性较复杂的电气设计工作。

　　目前，高层建筑消防用电设计应遵循的规范主要有：

　　《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95以下简称”高规”)

　　《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98以下简称”报警规范”)

　　《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-2008以下简称”民规”)等。

　　3部规范对高层建筑的分类以及对消防电气设计要求基本上是一致的，但从各自不同角度来看，三部规范也各有侧重，有所区别。

　　三、高层建筑的消防用电设备

　　建筑规模越大，功能越多，消防电气的设计也就越复杂，高层建筑的消防用电设备有：

　　报警设备：火灾自动报警系统、漏电火灾报警系统。

　　自动灭火设备：自动喷水灭火系统、气体灭火系统、大空间水炮灭火装置。

　　手动灭火设备：室内消火栓系统。

　　防排烟设备：正压送风系统、负压排烟系统。

　　通讯设备：一般电话、对讲电话、专用电话。

　　照明设备：应急照明、疏散标志灯。

　　其他相关设备：消防电梯、防火卷帘、排水泵

　　四、高层建筑的消防供电电源

　　1、基本原则

　　高层建筑的消防供电，应遵循以下三个原则。(1)电源须安全可靠。备用电源须处于临战状态，备用发电机的切换时间一般不超过30秒。(2)线路须可靠，一般应采用放射式供电。(3)消防设备及消防供电系统，须采取有效的自身防火保护措施，确保消防设备的安全运转。

　　2、负荷性质

　　消防用电共有五大特性：短时性、常备性、可靠性、突发性和灵敏性。因此，消防设备用电，均为一用一备末端自动切换。备用电源可用自备发电机来解决。备用电源的容量，主要根据消防设备用电负荷而定。

　　3、配电线路

　　高层建筑的消防供电设计，必须保证消防设备的有效运转，因此消防用电的配线，也必须保证当其受到火灾影响时，不至造成停电。解决这一问题比较有效的办法，一是使用耐火电缆，如耐热有机绝缘绝缘线缆，或矿物绝缘线缆;二是对线缆进行防火保护，如线缆穿金属管，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm，或采用涂防火涂料的办法，外涂三遍，防火涂料层厚度在0.5―2mm之间。

　　五、高层建筑的消防电气系统

　　1、火灾报警系统

　　火灾报警系统的形式应根据具体保护对象来确定，设计者首先应分清保护对象的建筑类别、使用性质、火灾危险性等因素，再根据这些因素来确定火灾报警系统的形式。

　　按“报警规范”，火灾报警系统分为三种基本形式：区域报警系统，集中报警系统和控制中心报警系统。而“民规”把报警系统分为四种基本形式：区域系统、集中系统、区域――集中系统、控制中心系统。随着火灾报警新技术的不断出现，火灾报警设备和元件也在不断更新和发展。个人认为，报警系统设备的设置不宜复杂过多，过多会造成投资增大，可靠性降低，也不宜过于简单而达不到报警联动要求。应该在满足规范要求的前提下，强调注意系统的可靠性和经济性，还应注意不要单纯追求消防技术的先进性，而应结合实际充分考虑投入使用后的维护方便。

　　控制中心报警系统在消防控制室内设有控制台(柜)，控制台(柜)上控制功能有电梯迫降、非消防电源的切断、水泵紧急启动及停止、扩音机、收录机和各层区扬声器手动开关等，并应在控制台上设置直通消防队电话。控制台显示功能有消火栓分区、分层显示灯，水流指示器分区分层显示灯，水泵显示信号灯，气体灭火动作显示信号灯以及自喷报警阀压力开关动作显示等。

　　2、室内消火栓系统

　　对消火栓系统而言，根据“高规”的要求，在每个室内消火栓处应设置直接启动消防水泵的按钮。根据“报警规范”的要求，在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。这两部规范从各自不同角度提出要求。消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。消火栓泵的启动方式一般分为两种:第一种启动方式是在总线制联控方式下，消火栓动作按钮的起动。可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台，再从此处输出使消火栓启动的开关量触点。第二种起动方式，是直接将消火栓动作按钮的开关量触点输出到消火栓泵启动箱。前一种方式接线省，但需在总线制下，对消火栓联动模块进行地址编码编来达到监控大量消火栓的目的。后一种启动方式简单可靠，但还需要把消火栓动作信号返回给消防控制室。此外，在消防泵房还有一个控制箱，直接控制消防泵的启停，这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制。通常情况下，消防泵房电源控制柜上的手动、自动转换开关置于自动位置，在消防控制室和消火栓处均能控制消防泵的启停，就是一旦自动控制失灵，工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置，直接起动消防泵，且就地维修也很方便。但是，这样一来，将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关，容易引起人为的操作失误，因为一般情况下泵房是无人值班的，万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置，而消防中心未能及时发现，就会出现消防控制中心和消火栓按钮均无法启动消防泵的重大隐患。

　　因此，在实际设计中，消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关，而直接启动消防泵，既能解决直接起动问题，又便于消防中心统一监控。

　　3、自动喷水灭火系统

　　自动喷水灭火系统分为湿式、干式和预作用式等类型。目前，大部分高层建筑使用的为湿式系统，即平时在管道中充有一定压力的水，当保护对象发生火灾时，喷头周围温度升高，达到一定温度时，含金片熔化，喷头碎裂，水从喷口向四周均匀喷洒，进行灭火。其组成是由报警阀、延迟器、水力警铃、管网、喷头。

　　喷淋泵的自启动是通过各保护区的管网喷嘴玻璃球高温下爆碎，引起管网水流流动，从而联动报警阀压力开关动作，达到自启动喷淋泵的目的。通过水流指示器联动模块或报警阀压力开关引线至控制室，消防控制室能准确反映其动作信号，同时控制室应能直接控制喷淋泵启停。

　　4、气体灭火系统

　　气体灭火系统主要用于不允许用水灭火的场所，气体灭火装置由感烟、感温探测器、贮气钢瓶、喷头、阀门等组成。发生火灾时，当两回路(感烟或感温)报警时，控制盘上相应的部位灯亮，发出快变调音响，总灯闪亮，时钟停走，房间内报警盒发出声光报警，同时关闭空调机，进行气体灭火，并从钢瓶上送出喷洒信号，接通灭火房间上的放气灯，显示“气体喷洒，请勿入内”。灭火后，经过30分钟延时，控制盘控制信号至排烟阀操作，打开排烟阀门，同时联动排烟风机进行排烟，清理灭火现场。

　　5、防、排烟系统

　　“报警规范”要求在消防控制室能够启动防、排烟凤机和排烟阀。所有的排烟阀都可装上编码接口联动模块，由消防控制室联动控制器来达到控制启动排烟阀的目的。另外，还可由就近的感烟探测器组成的控制线路启动，消防控制室只接收其工作后返回的信号。如要求先打开着火层排烟阀，再打开屋顶层排烟机，这种情况下应采用后一种做法。

　　另外，“报警规范”要求在消防控制室能够关闭电动防火阀，接受其返回信号。在实际设计中，选用的基本是280℃易熔环熔断的防火阀，建议将防火阀做成电磁阀的形式，至于信号返回是一对一返回还是成组返回要视具体工程情况来定。

　　6、紧急广播系统

　　紧急广播系统主要用于通知人员和发布灭火命令。该系统为手动工作方式，扩音机为定组式输出，并根据扬声器实际使用负荷，配接相应的假负荷以吸收机器输出的多余功率。从而保证扩音机的正常工作，一般现场扬声器均用手动开关控制，根据火情打开着火层及相关的扬声器。在紧急广播系统中还设有自动录音装置，即在扩音机打开后，自动联锁录音机开始录音。

　　7、应急疏散照明系统

　　应急疏散照明是为了在火灾发生之际，指示出入位置和方向，便于有组织的疏散。一般安装在楼梯间及其前室、走道和出入口等处。公共建筑当走道长度超过20米，应每隔20米增设一个，照明灯具距地面1米，地面照度不低于0.5勒克斯。根据“报警规范”规定，发生火灾时，应局部切断有关层的交流电源，防止电源短路引起二次火灾。为此，在消防控制室设置有切断空调、照明电源的按钮，以便根据火情切断相应的电源，电源切断后，应急照明及疏散指示灯自动打开，引导人们安全疏散。

　　8、手动按钮报警显示系统

　　手动按钮报警显示系统主要用于人工发现火灾时，向消防控制室发出的报警和起动水泵信号，手动火灾报警按钮是人为确认火情的报警装置。一般安装在公共场所主要出入口、电梯前室和楼梯口，当人工确认发生火灾后，按下报警按钮上的有机玻璃片，即可向控制器发出报警信号，控制器接收到报警信号后，将显示出报警按钮的编号和位置并发出报警声响。报警按钮为可重复使用型，采用压下报警方式，按下后可用专用钥匙复位。手动报警按钮主要有2种：纯手动报警按钮和带电话插孔的手动报警按钮。其主要特点：与探测器一样挂接在报警总线回路上;设有一对指示灯：按下指示灯和报警指示灯。正常状态：每巡检一次，报警指示灯闪亮一次，报警状态：当按下手动报警按钮面板玻璃，按下指示灯亮，火警确认后报警指示灯常亮;提供一组无源常开触点输出;按钮上的面板玻璃在按下后，可用专用工具复位;设有编码开关，其编码方式与探测器相同。手动报警按钮除了安装间距不应大于30m外，另外应注意将其安装在明显和便于操作的部位。有人提出将手动报警按钮与消火栓按钮相互替代，这种观点是不对的。因为任何发现火情者，均可通过手动报警按钮向火灾报警器发出报警信号;而消火栓按钮是供消防人员或想使用消火栓灭火者使用，消火栓按钮按下后，应立即启动消防水泵。消火栓按钮兼有报警功能，而手动报警按钮只有报警功能，不能启动消防水泵，手动报警按钮不能代替消火栓按钮。

　　六、结语

　　以上简单谈了一下消防电气设计。在对高层建筑进行消防电气设计时，应该严格按照设计规范要求进行设计，正确理解规范条文的含义，切实保障高层建筑消防用电安全可靠及消防电气系统的安全可靠性。