超高层建筑消防电气设计的几点体会

刘新建

（山东省建筑设计研究院）

超高层建筑消防电气设计的几点体会

刘新建

（山东省建筑设计研究院）

1 引言

超高层建筑由于楼层多、建筑面积大、人员密度高、使用功能复杂，且一旦发生火灾，火势蔓延快，扑救难度大，人员疏散较为困难，因此，火灾发生早期及时发现并报警，火灾发生后消防设备联动控制，并尽快灭火极为重要。将火灾扑灭在初期阶段，同时也为人员的安全疏散赢得宝贵时间。因此建筑内的消防水泵、防烟排烟风机、正压送风机、消防电梯以及应急照明等消防设备的完好、安全运行是建筑火灾防控的根本保证。

A5地块位于汉峪金融商务中心A地块的南侧中部，均规划为超高层建筑。其中A5-2为办公和星级酒店相结合的超高层塔楼，有5层裙房。地上建筑面积6.62万平方米，共41层，规划建筑高度为146.6m。拟建成现代化、信息化、人性化、智能化的金融商务大楼，向人们提供安全、高效、舒适、节能、环保的空间环境，使之成为济南金融产业的标志性建筑。本工程地下2层设有消防加压泵，26层设有高区消防加压泵，41层设有消防稳压泵，塔楼设有2台消防电梯，地下层及裙房设有防烟排烟风机、正压送风机、防火卷帘、排烟窗及消防排水泵等。第11层、第26层为避难层，屋顶设置停机坪。

2 火灾自动报警系统

2.1 火灾自动报警系统的构成

根据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)和《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-2005），本工程火灾自动报警系统采用控制中心报警系统，总线网络结构。首层设置消防控制室，内设火灾报警控制器、消防联动控制器和控制室图形显示装置、消防应急广播的控制装置、消防专用电话总机、消防应急照明和疏散指示系统控制装置、消防电源监控器、中央电脑、CRT显示器、打印机、UPS设备等。

各防火分区、各楼层等每个报警区域的出入口处设有火灾显示器，各楼层走道和大厅等公共场所设有兼顾火灾应急广播和背景音乐的扬声器，在地下车库仅设有火灾应急广播的扬声器，各楼层的楼梯口、消防电梯前室等设有火灾警报器（具有语音功能）。商业、办公、停车库、机房及公共场所等均按消防规范要求设置感烟探测器，厨房等设置感温探测器。主要通道设置手动火灾报警按钮，消火栓箱内设消火栓按钮。

消防控制室内设有直接“119”报警的外线电话，并预留与城市消防指挥中心通信接口。消防专用电话网络为独立的消防通信系统，消防水泵房、变配电室、柴油发电机房、计算机网络机房、主要通风和空调机房、防烟排烟机房、气体灭火控制系统控制室、消防电梯机房设置消防专用电话分机，各层主要通道手动报警按钮处设置电话塞孔。

消防水泵、防烟排烟风机、防火卷帘及排烟口、送风口、电动窗等需要控制的设备，按不同要求设置输入输出模块。

根据GB 50116-2013第3.1.7要求：“高度超过100m的建筑中，除消防控制室内设置的控制器外，每台控制器直接控制的火灾探测器、手动报警按钮和模块等设备不应跨越避难层”。 本工程的第11层、第26层避难层各设置独立的报警和联动总线，避免与其他区域互相干扰。

根据《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)第13.3.4要求：“各避难层内应设置独立的火灾应急广播系统，应能接收消防控制中心的有线和无线两种播音信号”，以及“各避难层与消防控制中心之间应设置独立的有线和无线呼救通信”。本工程的第11层、第26层各设置一套音频和消防电话主机，通过独立的广播及通讯线路与消防中心联络。同时，在避难层内每隔20m设置1台消防电话分机，为避难层提供独立并连接消防控制中心的有线呼救通信。

2.2 火灾自动报警系统的主要功能

2.2.1 火灾探测报警系统

火灾报警控制器能显示感温与感烟探测器、火灾显示器、手动火灾报警按钮、消火栓按钮的正常工作状态、火灾报警状态、屏蔽状态及故障状态等相关信息；能够控制本建筑所有火灾声光报警器的启动和停止。

2.2.2 消防联动控制系统

消防联动控制系统接收火灾报警控制器发出的火灾报警信号和手动火灾报警按钮的报警信息，消防联动控制器按预设逻辑完成各项消防功能的控制。消防控制室的消防管理人员也可通过手动控制盘直接启动相应的消防设施。消防功能包括：起动消火栓泵、喷淋泵及停止有关部位的空调送风机，关闭电动防火阀，打开排烟送风阀并联动排烟风机及正压送风机，关闭有关部位的防火卷帘，控制电梯全部停于首层，手动直接控制消防水泵与防烟排烟风机等的起动及停止等。消防控制室图形显示装置能显示消防设施的状态信息。

2.3 消防联动控制设计

2.3.1 火灾的确认

同一报警区域内2只及以上独立的火灾探测器或1只感烟火灾探测器与1只手动火灾报警按钮发生报警信号，任一消火栓箱内敲破玻璃紧急起动按钮动作，湿式报警阀压力开关动作并经确认，以及电话报警或其他方法的火灾报警，都被认为是火灾确已发生。

2.3.2 消火栓泵控制

本工程的消火栓系统分临时高压系统和常压系统。

消火栓按钮动作信号作为报警信号，由消防控制室的联动控制器联动启动消火栓泵；高位消防水箱出水管的流量开关或报警阀压力开关动作，直接启动消火栓泵。消防控制室手动控制盘专线直接手动控制消火栓泵的启动、停止。

在消防控制室显示消防水泵的工作、故障状态；显示消防水池、水箱的超低水位信号；显示启泵按钮所处的位置。

2.3.3 喷淋泵控制

本工程的自动喷淋系统地下部分为预作用式，地上部分为湿式临时高压系统和常压系统。

1）地上湿式系统：湿式报警阀压力开关动作，直接启动喷淋泵。消防控制室手动控制盘专线直接手动控制喷淋泵的启动、停止。

在消防控制室显示喷淋泵的工作、故障状态；显示水流指示器、信号阀、压力开关的动作信号；显示消防水池、水箱的超低水位信号。

2）地下预作用系统：报警信号确认后，消防控制室联动控制器开启预作用阀组，联动开启快速排气阀前的电动阀，使系统转为湿式。联动控制同地上湿式系统。

在消防控制室显示喷淋泵的工作、故障状态；显示水流指示器、信号阀、压力开关、快速排气阀前的电动阀的动作信号；显示消防水池、水箱的超低水位信号。

2.3.4 防烟排烟系统的控制

消防控制室根据确认的报警信号，开启相关层的加压送风口和加压送风机；另外，也可由现场人员根据现场火灾情况，手动打开正压送风阀，并联锁起动正压送风机。根据确认的报警信号，打开火灾层及风机入口总管上的排烟阀，启动排烟风机，但当烟气温度超过280℃时，排烟阀自动关闭并联锁关闭排烟风机；另外也可由现场人员根据现场火灾情况，手动打开排烟阀，并联锁起动排烟风机。

消防控制室手动控制盘专线直接手动控制正压风机、排烟风机的启动、停止。

在消防控制室显示正压风机、排烟风机的工作、故障状态；显示送风口、排烟口、排烟阀或排烟窗的动作信号；显示电动防火阀关闭动作信号。

2.3.5 防火卷帘控制

疏散通道上的防火卷帘，按如下程序控制：

1）任两只独立感烟探测器或任一专用感烟探测器动作后，卷帘下降至距楼板面1.8m。

2）任一专用感温探测器动作后，卷帘下降到楼板面。

3）用防火卷帘两侧设置的手动控制按钮控制防火卷帘升降。

对非疏散通道上的防火卷帘，任两只独立火灾探测器动作后卷帘下降到楼板面。用防火卷帘两侧设置的手动控制按钮控制防火卷帘升降，并在消防控制室手动控制防火卷帘的降落。

在消防控制室显示防火卷帘动作信号、探测器的报警信号。

2.3.6 火灾应急广播及警报的联动

火灾信号确认后，启动建筑内的所有火灾声光警报器；同时，向全楼进行应急广播。火灾声光警报器与消防应急广播分时交替循环播放。

当火灾发生时，所有音量控制器应自动切换为火灾应急状态，在消防中心通过消防强切装置切断背景音乐和本地音响信号，接通火灾应急广播信号。

2.3.7 其他控制情况

1）任一层确认火灾时，切断火灾区域及相关区域的非消防电源（当需要切断正常照明时，宜在自动喷淋系统、消火栓系统动作前切断）。

2）任一层确认火灾后，顺序接通火灾应急照明和疏散指示系统。

3）消防控制室在确认火灾后，应能控制电梯。电梯全部停于首层或电梯转换层，并接收其反馈信号。普通电梯停于首层后切断电源。

4）火灾报警确认后，在消防控制室联动控制出入口和门禁系统，使所有疏散通道上设有门禁控制的门和设有门磁开关的门处于开启状态。并且，在消防控制室联动智能停车场管理系统中，打开停车场车道的电动栅杆，开启相关区域的摄像机监视火灾现场。

3 消防设备供电

本工程为超高层建筑，负荷等级为一级。采用2路10kV电源供电，电源引自供电部门。开闭所二段不同母线，采用电力电缆引入变配电室。变配电室10kV主接线采用单母线分段的接线方式。系统设有分段母线联络开关，两路10kV电源同时供电，互为备用，当其中一路电源因故障停电时，由另一路电源供给全部一级、二级负荷。低压主接线采用单母线分段的接线方式，2台变压器为一组，互为备用，分别设有母线联络断路器；2只低压进线断路器及母联断路器，不允许同时合闸，采用机械及电气联锁。

根据JGJ 16-2008第13.3.4要求：“各避难层内的交直流电源，应按避难层分别供给，并能在末端自投”，第13.8.2、第13.8.3 要求：“建筑高度超过100m的高层民用建筑的避难层及屋顶直升机停机坪应设置备用照明；避难层应设置疏散照明”。本工程第11层、第26层避难层及停机坪的消防动力、应急照明分别采用双回路独立供电，并且末端切换。

由于消防水泵、防烟排烟风机、消防电梯及控制室设备对于超高层建筑消防安全非常重要，因此，此类设备配电线路均采用具有良好电性能、物理性能和耐火性能的矿物绝缘电缆。消防动力干线采用矿物绝缘电缆沿金属桥架敷设或楼板卡钉敷设及强电井内敷设，支线采用铜芯耐火电力电缆在电缆桥架敷设或采用铜芯耐火塑料线穿焊接钢管暗敷在地坪或墙内，消防报警系统线路采用阻燃耐火电缆、电线，在电缆桥架或穿焊接钢管暗敷在地坪或墙内。消防电缆桥架采用防火桥架或涂防火涂料，暗敷管线保护层厚度不小于30mm。

4 消防应急照明和疏散指示系统

超高层建筑发生火灾时，人员的安全疏散成为首要任务，应急照明及疏散指示标志的健全相当重要。根据《山东省火灾高危单位消防安全管理规定》第十三条要求：“新建人员密集场所火灾高危单位应当设置智能应急照明和疏散逃生引导系统”。

本工程采用了与火灾自动报警系统联网的智能疏散指示系统。当建筑内发生火灾时，根据火灾联动信号，确定火灾区域后，自动选择最佳疏散路线，调整现场的动态疏散指示标志方向，同时语音引导，疏散人群至安全场所。

智能疏散指示系统的智能集中控制型消防应急灯具自带独立地址，集中电源供电；系统对终端灯具实时在线巡检，并显示所有工作状态。当系统内任一设备发生故障时，应发出声光报警信号，排障后，报警自动消除。应急照明集中电源为智能消防应急灯具提供正常的工作电源和火灾时的应急电源。应急照明配电装置具有回路监控功能，并接受应急照明控制器的实时监控。发生火灾后，系统根据火灾自动报警系统的联动信号，自动执行以下程序：

1）顺序启动全楼疏散通道的消防应急灯具，系统全部转入应急状态，按照系统指示的疏散预案执行命令；

2）点亮通向安全区域的出口灯并进行中英文语音提示，原指向危险区域的应急标志灯调整为指向安全区域。

5 结束语

超高层建筑火灾危险性大、扑救难度大且人员疏散较困难，早期报警极为重要。超高层建筑的消防用电设备数量较多、负荷较大，其用电设备性质也较复杂，因此，供电的可靠性是扑灭火灾的重要保证。

Some Experience in Electrical Design of High-rise Building Fire Safety

LIU Xin-jian
（Architectural Design Institute of Shandong Province）

论文以某超高层建筑的电气设计为例，结合超高层建筑的特点，对超高层建筑火灾自动报警系统、消防设备供电和应急照明的设计进行了详细介绍，对超高层建筑消防电气设计的要点及注意事项进行了叙述。

In this paper, the electrical design of a high-rise building as an example, combining the characteristics of the high-rise building design, automatic alarm system, fire fighting equipment and emergency lighting power supply of super high-rise building fire are introduced in detail, and points for attention of fire electrical design of high rise building are described.

超高层建筑；火灾自动报警系统；消防设备供电；应急照明

fire automatic；alarm system of high-rise building；fire emergency；lighting power supply equipment