高层建筑消防照明供电系统防火设计研究

张 楠

（辽宁省本溪市消防救援支队，辽宁 本溪 117000）

随着城市化进程加快，城市规模不断扩大，城市中高层建筑数量随之增多。高层建筑设计中存在诸多问题，其中消防照明设计是十分重要的环节，直接关系到整个高层建筑的消防照明供电防火效果。为此，高层建筑建设过程中，要加强对防火的重视程度，完善消防照明供电防火设计，有效控制高层建筑中火灾危害带来的影响，从而保障人民生命安全及财产安全。

一方面，一旦高层建筑发生火灾，火势会迅速蔓延。如果在高楼里有购物中心，商品中的衣服、布料等都具有可燃性，将加快火势蔓延速度。如果是住宅楼区，家家户户都有窗帘、沙发及床等易燃物，会助长火势。因此，在高层建筑火灾迅速扩散的情况下，对其进行有效控制，需要消防电源照明系统的支持，开展消防照明供电防火设计十分必要。

另一方面，高层建筑中的人员撤离难度较大。高楼楼层较高，一旦发生火灾，电梯无法乘坐，整个大楼里的人都要走楼梯。在这一过程中，因空间的限制，很可能会发生踩踏事故。如果是晚间发生火灾，在相对昏暗的环境中，更易让人产生恐慌。在此情况下，若想确保人员安全撤离，则需使用紧急消防照明，从而缓解人员的紧张和恐惧感，避免人员拥挤、踩踏等事故发生。因此，在高层建筑施工中，必须做好消防照明供电防火设计工作。

一方面，高层建筑自身设计不合理。随着城市化进程加快，城市人口越来越多，而城市土地资源却越来越少，高层建筑随之迅速发展。随着经济水平不断提高，城市发展越来越好，为适应现代社会的审美需求，高层建筑在建造过程中，普遍放弃传统设计模式，追求新颖设计效果，不断调整结构，造成消防系统设计方面出现较大偏差，一些建筑为了美观，将消防设施进行简单改造，从而增加了危险性。

另一方面，高层消防照明供电防火专业人才短缺。随着房地产市场的蓬勃发展，物业管理事业也得到了飞速发展，管理系统日趋改善，但物业管理人员在工作时往往只注重日常服务，通常对消防问题未给予太多关注，甚至在许多物业公司中并没有设置相应的消防部门来负责消防业务。同时，物业公司管理人员只负责收取维护费用，缺少专业管理人员，不能及时处理火灾隐患，为高层消防照明供电防火工作增添难度。

3.1 优化消防照明供电防火设计制度

为了保证高层建筑消防照明供电防护系统正常运行，必须对消防系统全面检查，并进行必要修改和完善。同时，以消防法为基础，补充相应措施应对一些不能完全解释的问题，从而提高消防系统的可操作性。另外，高层建筑企业还需要加强对普通施工人员和专业技术人员的安全教育，加强对消防设施的全面检查，提高设备的使用效率和使用寿命。在高层建筑的日常监管系统建设时，工作人员不能盲目模仿先进、高质量的高层建筑管理系统，必须要将其与高层建筑的工作特点相结合，建立属于高层建筑特有的消防日常监管体系，对不同区域拟定相应管理计划，使高层建筑的消防日常监督管理工作得到优化处理。

3.2 强化消防电源与供电方式设计

在高层建筑火灾、供电、防火设计中，电力系统选型、供电模式的设计十分必要。一方面，优化消防电源设计。在高层建筑中，消防电源非常重要。一般来讲，消防电源可分为灭火系统和紧急灭火系统两大类。在电力系统的两种方案设计中，必须结合具体情况加以考虑。随着现代科学技术不断发展，各类设备呈现智能化及自动化特点，在电力系统的设计中，设计人员可以考虑采用自动化设备将消防系统与应急电源相结合，并通过设备实现2种不同的开关，从而保证供电的稳定。另一方面，注重消防用电配电方式设计。高层建筑消防配电网分为4大类，即放射式、树干式、链式、混合式。辐射分配模式中，任何一种电力负荷的分配都不会对另一种电力产生影响，这种分配方式可靠性极高，但其也有一定缺点，电力线路繁杂，需要大量的开关和管道。因此，此种分配方式的造价较高，更适合对电力需求高的消防配电系统。与辐射型相比，树干式分配方法管道占用面积较少，造价较低，但安全性较差。当主干线路发生故障时，影响更多区域，也影响与故障主干道连接的所有线路。因此，当采用主干式配电系统时，通常都在主干线上设置一条备用主干线路，并在主干线路上安装相应控制设备，这样才能保证主干线路之间自由切换，确保电力供应的稳定性。

3.3 优化安全疏散楼梯设计

火灾发生后，消防人员要按有关规定迅速疏散室内人员。如果在通道中安装自动喷洒系统，可以使安全疏散距离提高25%。对户内不利于逃生、与房门距离较远的部位，应严格控制其间距，上述位置和户门间距应得到严格控制，不可超出20 m。在通过安全逃生通道后，要通过逃生梯逃生，并注意疏散楼梯的布置。如果建筑高度未超过27 m，每一层单元面积不到650 m2，户门和最近安全出口的间距要超出15 m，按照规定设计疏散楼梯。如果建筑物的高在27～54 m之间，单位面积未超出650 m2，且门窗距离最近的安全出口距离为10 m或更大时，可以采用疏散楼梯。另外，当建筑高度超过54 m时，逃生楼梯是最安全的逃生方式，也是最安全的逃生方式。为确保安全撤离，在楼梯间进行排烟及排气。如果疏散楼梯可以满足自然通风要求，5层以上的开窗面积必须超过2 m2，如果设计不符合标准，可以采用消防楼梯间或机械增压送风设备。为保证住户的人身安全，疏散楼梯应控制在1.1 m宽度内，疏散平台宽度大于1.3 m。

3.4 合理设计防火电缆和电线

在使用电器线路过程中，可能会发生接触不良、电线短路、漏电、电阻过高等情况，从而引起高层建筑着火。在使用过程中，电缆会因为塑料、橡胶等材料的燃烧而产生大量有毒气体，这些烟雾会让大楼里的人在短时间内难以脱身。为此，在电线和电缆设计时，要考虑不同电缆类型，尽量减少在火灾发生时的不必要伤害。一般来讲，建筑高度超过100 m，或超过35层，在选择电力系统时，必须选用矿物绝缘电缆。若建筑高度在50～100 m之间，或19～35层，则电缆铺设时，必须选用具有较好阻燃性的耐火线，或直接使用矿物绝缘线。如果建筑高度在10～18 m之间，电力系统必须在电线的辐射范围内添加防火电缆。在电缆铺设时，应考虑建筑物的特性适当调整，尽量减少在火灾后产生不可挽回的影响，以保证电缆的安全运行。

3.5 科学选择消防应急照明灯具

配备高品质的消防应急照明设备，可提高高层消防安全指数。例如，应对随线路布局的扩展而产生的火灾蔓延，可采取下列措施：首先，在消防控制室内设置能有效切断火灾区域的非灭火电源，并将紧急灯光打开，以便疏散现场人员，并对其进行有效引导［1］。其次，专业人士可在市场上选用性能优良的紧急照明设备，使其亮度不小于一般照明设备的10%。最后，灯具与周边的易燃物品保持一定距离，一般照明设备的安全距离在0.3 m以上，高热照明设备在0.5 m以上。如果间隔不足，应采取隔热、散热等防火措施，如，在灯座和台面之间铺设石棉，在各种附带镇流器的发光吸顶灯与易燃物质间加上陶瓷夹板等。除此之外，在大楼的各个拐角处和走廊上，都要设置安全警示信号灯，并保证高度不超过1 m。在一些特定位置，照明设备的布置也要相应调整，如，在一些高楼大厦的幼儿园、儿童补习班中，疏散指示灯必须保持在离地0.5 m以上，两个疏散指示灯间距为10 m。在带状通道中，为提高疏散的安全性，必须在通道的尽头和转角设置特定形式的安全疏散指示［2］。同时，在敷设线路时，电线必须与高温灯具高度保持一定距离，为防止电线绝缘被损坏，必须在高温照明设备的引线上设置保温装置，避免发生火灾。如果是100 W以上的槽灯、卤钨灯引入线等，则可采用玻璃丝或石棉等耐高温护套进行隔热保护。

3.6 谨慎选择低电压开关电器

在高层建筑消防照明供电防火设计时，应特别重视低压开关电器的选用。通常来讲，低压断路器、道闸开关、剩余电流保护器等都是使用频率高的产品。在选择低压开关电器时，设计者可以从常用的设备和较少的设备中进行选择，但无论怎么选，都要从安全性和可靠性两方面着手。在选用低压开关电器时，应注意其负载、额定电压、频率等因素，并结合实际情况，保证其使用效率［3］。

3.7 注重完善消防联动控制系统设计

消防联动控制系统包括手动控制和自动控制两种，在防护区外安装，如果没有自动控制，则不能自动启动［4］。在消防和电气设备的设计中也要考虑一些细节，如，在主入口和出口的位置，要有手动应急按钮，有相应的操作说明，且在门框上也有比较明显的标识。同时，在气体自动灭火系统中，气体排放前，必须有30 s的自动警报，以便快速进行人员撤离。在释放气体前，警报声可以自动关闭。燃气灭火系统的设计要充分考虑燃气灭火控制室的作用，燃气灭火控制室要设置成适合消防人员使用的场所，可以显示系统的自动和手动操作，提供自动报警和手动切断报警的功能。

3.8 排烟及报警系统设计

加强烟气排放控制系统的设计。高层建筑的排烟设备主要包括机械排烟设备和天然排烟设备。在设计高层建筑的防火排烟设施时，应充分运用有关的设备，尽可能将机械通风设备与天然通风设备有机结合，以实现消防排烟的目的。对地下停车场来讲也是如此，需要采用机械通风、天然通风等方式来补充空气。避难层的机械排风装置需按照其特定的面积来确定，而机械式排烟机则按照特定的排烟量推动工作。

消防警报系统的设计。目前，大多数的民用建筑都有消防自动报警系统，通常采用感烟式的检波器，而且通常安装在公共区域，但在实际应用中往往会遇到一些问题。烟雾要通过户内，再通过密闭的门窗进行检测，这样就耽误很多时间，导致无法及时发现火灾，错过最佳抢救时机。因此，在消防安全预警体系的设计中，应从维护设施、发现火灾的及时性、节省建设经费等方面考虑，并对其进行合理设计［5］。另外，可以从建筑智能化的角度，将手动警报按钮和火灾检测器等传感器引入建筑设计方案，实现高层建筑的统一规划目标。

3.9 高层建筑光源的选择及应用

白炽灯是目前使用最多的一种光源，其具有持续的频谱，但大多数电能都不能被有效利用，在辐射的作用下，会变成热量［6］。白炽灯的发光效率较低，需要特定的额定电压，但其显色性很好，白炽灯主要用于工厂、餐厅、剧院、舞台等场所。卤钨灯的耐压、耐冲击能力低。荧光灯的发光原理是气体放电，具有很高的发光效率和良好的色彩，在实际工作中经常用于医院、学校、商场等公共场所的照明。其中，钠灯是一种根据气体放电原理制作的光源，包括低压钠灯和高压钠灯。低压钠灯适用于-30～100℃的环境温度，而低压钠灯的使用寿命能达到10 000 h；
高压钠灯的工作环境是-19～85℃，其使用寿命通常在10 000～20 000 h之间。高压钠灯具有很好的透雾性，常被广泛应用于汽车前大灯。由于低压钠灯有很高的能见度，但显色性较差，故常用于车站、码头等对显色光源要求较低的地方。

随着高层建筑发展，其内部结构也变得多样化，从办公到居住，再到多功能高楼，电力系统的使用率随之增加。在电力系统广泛使用中，如果使用不当，很可能引起火灾。火灾的危险性众所周知，面临火灾危害性，高层建筑必须做好消防、供电和照明的防火设计，从而真正提升高层建筑消防照明供电防火设计的有效性，确保生命安全，减少财产损失。

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