高層建筑消防設(shè)備配線防火設(shè)計(jì)探討

尹浩文

摘要：圍繞高層建筑消防設(shè)備配線防火設(shè)計(jì)展開(kāi)論述，重點(diǎn)闡述了高層建筑消防設(shè)備配線防火要點(diǎn)，如消防負(fù)荷配電、防火線纜電纜及敷設(shè)防火等，并以消防照明與指示系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消火栓泵配線防火為例，研究消防設(shè)備配線防火設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：高層建筑;消防設(shè)備配線;防火設(shè)計(jì);消防監(jiān)督

高層建筑的使用功能復(fù)雜、施工面積大、層數(shù)多，對(duì)于電氣系統(tǒng)具有較高的依賴性，因此高層建筑電氣工程的開(kāi)展難度也進(jìn)一步加大。對(duì)于高層建筑的電氣設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，消防設(shè)備配線防火設(shè)計(jì)尤為重要，甚至決定了電氣施工的質(zhì)量與安全，關(guān)乎業(yè)主的生命財(cái)產(chǎn)安全。作為火災(zāi)危險(xiǎn)性最高的災(zāi)害之一，電氣災(zāi)害的預(yù)防與控制大多體現(xiàn)在設(shè)備配線防火中，因此做好配線防火設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1? 高層建筑消防設(shè)備配線設(shè)計(jì)要求

首先，消防設(shè)備配線一般選擇鈹銅電纜為材料，并且敷設(shè)多為暗敷，敷設(shè)期間必須要對(duì)電纜采取一定的保護(hù)措施，暗敷的厚度應(yīng)當(dāng)在6cm以內(nèi)，有助于后續(xù)運(yùn)維工作的順利開(kāi)展;其次，若選擇明敷方式，需要在電纜上套入金屬條管或耐高溫塑料管，并在管道中涂抹一層防火涂料，從而提高配線的耐火效果;最后，在消防設(shè)備配線中包裹具有較高絕緣性的材料，將其放于電纜豎井中，能夠替代金屬套管的作用。

2? 高層建筑消防設(shè)備配線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1? 消防負(fù)荷配電設(shè)計(jì)

按照建筑專業(yè)對(duì)于建筑內(nèi)部空間設(shè)計(jì)的防火分區(qū)分析，電氣供電分區(qū)應(yīng)當(dāng)與防火分區(qū)結(jié)合設(shè)計(jì)，所以在前期的方案設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)做好水平與豎向配電區(qū)域的設(shè)計(jì)，按照不同防火分區(qū)設(shè)計(jì)配電間。對(duì)于消防控制室和變電所、消防水泵房等設(shè)備機(jī)房，利用低壓配電柜放射到末端雙電源切換供電。對(duì)于消防風(fēng)機(jī)、潛水泵、防火卷簾等分散式設(shè)備，應(yīng)當(dāng)在集中區(qū)域設(shè)計(jì)一組消防負(fù)荷配電總箱，一組通常為兩個(gè)，為對(duì)應(yīng)的消防設(shè)備提供末端雙電源切換供電，不僅能滿足消防設(shè)備的電能供給需求，同時(shí)成本造價(jià)更低，供電穩(wěn)定性更強(qiáng)。

2.2? 電線電纜設(shè)計(jì)選型

第一，阻燃型電線電纜。PVC絕緣阻燃線纜具有優(yōu)秀的阻燃效果，線纜本身不易著火，即便著火也不會(huì)延燃，在離開(kāi)火源后還可以自我熄滅。以阻燃材料為導(dǎo)體的絕緣設(shè)計(jì)本身也有一定的約束，只能在有阻燃要求的場(chǎng)景下使用。阻燃型電線電纜有70℃、90℃、105℃等，其中105℃絕緣導(dǎo)線也叫做耐熱線，在一些溫度較高的場(chǎng)景下適用。

第二，礦物絕緣銅芯電纜。針對(duì)一級(jí)負(fù)荷中的關(guān)鍵負(fù)荷電纜，如應(yīng)急發(fā)電機(jī)和消防泵，可以選擇礦物絕緣防火電纜。這類電纜是預(yù)防并撲救高層建筑火災(zāi)的主要方法，敷設(shè)方式為明敷。

第三，密集型插接式母線槽。和傳統(tǒng)電纜配電模式不同，密集型插接式母線槽體積更小但傳輸?shù)碾娏鞲?，電氣性能與機(jī)械性能更加優(yōu)異，安全性也相對(duì)較高，在防火設(shè)計(jì)中也可以考慮使用，但需要在安裝前做好現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試工作，確定好線槽的長(zhǎng)度等參數(shù)[1]。

2.3? 防火電線電纜設(shè)計(jì)

由于高層建筑的消防設(shè)備數(shù)量和種類較多，用電范圍廣，因此室內(nèi)線纜布線較為復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合設(shè)備的功率大小來(lái)選擇不同場(chǎng)所及不同型號(hào)線纜，其間應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾點(diǎn)：

第一，確保電線電纜質(zhì)量滿足消防設(shè)計(jì)要求，規(guī)避線路本身質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的電氣火災(zāi)。

第二，盡量選擇YJV交聯(lián)聚乙烯絕緣電線電纜，這類電纜的物理性能優(yōu)秀，使用壽命長(zhǎng)、載流量大、燃燒產(chǎn)物毒害性低。據(jù)了解，相同規(guī)格下交聯(lián)聚乙烯電線電纜比傳統(tǒng)電纜載流量高出30%左右，工作溫度可以提高20℃，過(guò)載溫度提高30℃，短路溫度提高90℃，電壓等級(jí)為0.6～1kV。

第三，盡量選擇銅線芯的電線電纜，鋁導(dǎo)體接頭位置容易氧化導(dǎo)致接觸不良，可能引發(fā)火災(zāi)。

第四，選擇阻燃電線電纜，在火災(zāi)發(fā)生后，阻燃性的電線電纜可以有效控制火災(zāi)的蔓延，初期時(shí)就能及時(shí)撲滅火勢(shì)，有效減少人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。

第五，選擇礦物絕緣耐火電纜。選擇阻燃電纜還是耐火電纜也是很多設(shè)計(jì)人員難以抉擇的問(wèn)題，按照《阻燃和耐火電線電纜通則》規(guī)定，耐火電纜在供火溫度750℃環(huán)境下應(yīng)當(dāng)達(dá)到運(yùn)行90min的要求。若是著火點(diǎn)處于消防線路周邊，火焰直接燃燒下，部分消防設(shè)備的有機(jī)耐火電纜可能難以達(dá)到要求，例如消防水泵和防排煙設(shè)備等，消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生時(shí)最少持續(xù)供電時(shí)間要求有所不同，具體如表1所示。在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定，消防配電線路可以和其他線路分開(kāi)敷設(shè)于不同電纜井或電纜溝，若條件限制只能設(shè)計(jì)在同一個(gè)電纜井，消防配電線路應(yīng)選擇礦物絕緣類不燃性電纜。

2.4? 線路敷設(shè)中的防火措施

消防設(shè)備配電線路設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能減少線路短路、接地故障、過(guò)載等問(wèn)題的發(fā)生，并且在火災(zāi)發(fā)生后可以對(duì)火勢(shì)進(jìn)行控制，阻斷火災(zāi)的蔓延，這對(duì)線路的耐火隔熱性能具有一定要求。應(yīng)采取以下措施：

第一，在線路暗敷時(shí)，通常選擇普通電線電纜，同時(shí)穿金屬管或阻燃塑料管敷設(shè)于不燃燒體結(jié)構(gòu)中，穿管暗敷保護(hù)層厚度不小于3cm。這種敷設(shè)方式更加安全可行，若為明敷設(shè)計(jì)，可以應(yīng)用涂刷防火涂料的金屬管或金屬線槽。

第二，若消防設(shè)備配電線路具備耐火隔熱的不延燃電纜并敷設(shè)在電井，則可以不設(shè)計(jì)金屬管保護(hù)，如果和可延燃電纜在同一個(gè)電纜井敷設(shè)，應(yīng)當(dāng)利用防火橋架分隔開(kāi)。

第三，火災(zāi)發(fā)生后，高層建筑電氣豎井可能產(chǎn)生煙囪效應(yīng)，所以強(qiáng)電、弱電豎井樓面應(yīng)當(dāng)每層都設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)相符的材料進(jìn)行封堵，電纜船板套管兩側(cè)管口也要一并封堵。

第四，穿越防火分區(qū)耐火墻的配電線路應(yīng)在穿越位置利用燃燒等級(jí)相符的材料封堵，預(yù)埋管口兩端需要選擇耐火等級(jí)相同的材料封堵。

3? 消防設(shè)備及系統(tǒng)的配線防火設(shè)計(jì)

3.1? 消防應(yīng)急照明及疏散指示系統(tǒng)

3.1.1? 消防應(yīng)急照明燈具

A項(xiàng)目為集團(tuán)大樓建設(shè)項(xiàng)目，屬于人員密集場(chǎng)所，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)也較為多樣化。其中消防應(yīng)急照明系統(tǒng)能夠在火災(zāi)等突發(fā)事件下為人們快速逃離現(xiàn)場(chǎng)提供照明便利，因此燈具的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮人體視覺(jué)特征，確保應(yīng)急疏散的效率與安全性。消防應(yīng)急照明燈具需要長(zhǎng)久持續(xù)運(yùn)作，需要選擇節(jié)能型光源，再考慮到線路防火要求，所以在燈具的選擇上應(yīng)當(dāng)明確以下幾點(diǎn)：

第一，光源色溫應(yīng)當(dāng)處于2700K以上。

第二，根據(jù)樓層高度選擇燈具，如該項(xiàng)目層高為3.7～5.5m，應(yīng)統(tǒng)一選擇大、中型標(biāo)志燈。

第三，處于室外或地面等位置的燈具，為避免潮濕或浸水對(duì)燈具線路帶來(lái)影響，防護(hù)等級(jí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到IP67。

第四，全部消防應(yīng)急照明燈具都應(yīng)為持續(xù)式[2]。

3.1.2? 燈具布設(shè)

在A項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案中，消防疏散指示設(shè)計(jì)嚴(yán)格落實(shí)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，備用照明燈具的設(shè)計(jì)在經(jīng)過(guò)照度驗(yàn)收后確定。在燈具布置設(shè)計(jì)中，疏散指示標(biāo)志燈設(shè)計(jì)思路為就近疏散，依照設(shè)計(jì)圖中的防火分區(qū)標(biāo)記安全出口的具體位置，之后經(jīng)過(guò)走道盡頭按照規(guī)定進(jìn)行燈具的間距布置和線路設(shè)計(jì)，盡可能引導(dǎo)人員選擇最快的逃生路徑。在一些較為高大的空間，例如大堂中依墻安裝的疏散指示燈與安全出口指示燈，若亮度和清晰度不足，可以設(shè)計(jì)多信息復(fù)合式，或在地面雙面方向標(biāo)志燈，保證視覺(jué)連貫性。由于A工程層數(shù)較高，共設(shè)計(jì)了2個(gè)避難層，將塔樓劃分為低中高三個(gè)區(qū)間樓層。其中高區(qū)與中區(qū)的縱向疏散路徑引導(dǎo)人員疏散到避難層中，并且為樓梯間消防疏散照明設(shè)計(jì)了專用的配電回路，實(shí)現(xiàn)分段樹(shù)干式的供電模式。

3.1.3? 應(yīng)急照明配電設(shè)計(jì)

在根據(jù)防火分區(qū)規(guī)定布置好燈具后，便需要設(shè)計(jì)配電支線回路，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，每條支路燈具數(shù)量都應(yīng)當(dāng)在25個(gè)以內(nèi)，避免燈具在發(fā)生故障后產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)影響。配電線路的電源線路選擇WDZCCN-BYJ-2*2.5，通信線路選擇WDZCN-RYJS-2*1.5，共穿過(guò)MT25管道在墻體中暗敷。在設(shè)計(jì)好防火分區(qū)的配電支路數(shù)量后，就需要設(shè)計(jì)應(yīng)急照明分配電裝置與集中電源。A項(xiàng)目的所有防火分區(qū)的強(qiáng)電間都設(shè)計(jì)了A型集中電源和分配電裝置，部分高大的建筑空間中設(shè)計(jì)B型集中電源和分配電裝置。按照電源和配電裝置的分布設(shè)計(jì)及數(shù)量，在不同區(qū)域配置的雙電源切換配電箱，為一定區(qū)域提供電源。塔樓消防應(yīng)急照明配電箱為樹(shù)干式配電模式，從低壓配電柜引出2路電源，配電箱對(duì)應(yīng)樓層選擇T接模式，地下室等消防疏散照明配電箱數(shù)量較少，故而選擇放射式供電模式，利用低壓配電箱引出2路電源配電。

3.1.4? 火災(zāi)下的系統(tǒng)控制

在火災(zāi)發(fā)生并確定火災(zāi)的基本信息后，可以選擇自動(dòng)或手動(dòng)的方式啟動(dòng)應(yīng)急照明控制器。自動(dòng)報(bào)警主機(jī)發(fā)送信號(hào)，照明主機(jī)在接收到信號(hào)后利用預(yù)設(shè)計(jì)的邏輯執(zhí)行如下操作：①控制系統(tǒng)中的消防應(yīng)急照明燈進(jìn)入應(yīng)急運(yùn)行模式;②B型燈具利用B型分配電裝置轉(zhuǎn)換到集中電源，對(duì)燈具進(jìn)行持續(xù)性供電，并將主電源切斷;③若主電源運(yùn)作狀態(tài)正常，那么A型分配電裝置會(huì)優(yōu)先選擇主電源，若主電源運(yùn)行異常，則轉(zhuǎn)換到集中電源輸出供電;④在手動(dòng)模式下，需要先將配電箱電源供電回路切斷，之后轉(zhuǎn)到各分配裝置和集中電源中為燈具供電[3]。

3.2? 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

3.2.1? 系統(tǒng)運(yùn)作原理

在探測(cè)器運(yùn)作過(guò)程中可以對(duì)目標(biāo)線路的電氣參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，若線路故障，探測(cè)器可以利用內(nèi)置的傳感器將電流、溫度、電弧等信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，之后經(jīng)過(guò)判斷后將報(bào)警信息傳達(dá)到主機(jī)。主機(jī)在接收到報(bào)警內(nèi)容之后可以顯示存在故障的位置信息，開(kāi)啟聲光報(bào)警器記錄信息，并通知管理人員及時(shí)前往現(xiàn)場(chǎng)處理故障，避免引發(fā)火災(zāi)，也能在線路遭遇火災(zāi)時(shí)及時(shí)獲取異常信息并發(fā)出警報(bào)。

根據(jù)上文了解，監(jiān)控器主要負(fù)責(zé)報(bào)警信號(hào)的發(fā)出以及信息的管理等工作，監(jiān)控器應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為24h值班消防控制室中，在消防控制室中，電氣火災(zāi)監(jiān)控器能夠經(jīng)由總線與火災(zāi)報(bào)警控制器、圖形顯示器進(jìn)行連接，當(dāng)電氣故障或火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠?qū)?bào)警信息及線路故障信息發(fā)送到圖形顯示器中，有助于消防系統(tǒng)監(jiān)管及處理方案的落實(shí)[4]。

3.2.2? 監(jiān)控探測(cè)器

當(dāng)前多數(shù)高層建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)為剩余電流式或測(cè)溫式探測(cè)器，能夠通用一套系統(tǒng)，探測(cè)器多為8回路、16回路、32回路等，能夠連接各種電氣火災(zāi)傳感器，在設(shè)計(jì)剩余電流電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，還要增設(shè)溫度監(jiān)控等功能。為進(jìn)一步降低監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量，供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方面根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》中關(guān)于電流動(dòng)作保護(hù)器內(nèi)容，計(jì)算出線回路的自然泄漏電流，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)看，低壓配電柜的出線端通常泄漏點(diǎn)流量較高，并且電纜集中在電纜溝時(shí)需要考慮到散熱問(wèn)題，若線路溫度過(guò)高，電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器可能會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)問(wèn)題。為提高系統(tǒng)運(yùn)作穩(wěn)定性，可以將測(cè)溫式及剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器設(shè)計(jì)在第二級(jí)配電箱進(jìn)線端中[5]。

若高度達(dá)到12m及以上的建筑空間中，需要重點(diǎn)考慮線路可能引發(fā)的電氣火災(zāi)問(wèn)題，商業(yè)中庭等空間的照明回路應(yīng)設(shè)計(jì)電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，并且監(jiān)控探測(cè)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在對(duì)應(yīng)場(chǎng)所的照明配電箱中。在導(dǎo)線的選擇與設(shè)置過(guò)程中，需要按照建筑的各個(gè)功能區(qū)和配電區(qū)選擇合理的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器，并且和主機(jī)之間的連接模式也要綜合考慮，多數(shù)情況下選擇總線控制模式。線路大體上和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主干槽盒保持一致，單獨(dú)穿越金屬槽盒或金屬管，在不同樓層的弱電間中敷設(shè)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能并非是火災(zāi)時(shí)的救援主力，所以導(dǎo)線可以結(jié)合產(chǎn)品特征采用雙絞線WDZC-RYSP-2*1.5，線路的敷設(shè)方面不需要進(jìn)行特殊的防火保障措施。

3.3? 消火栓泵及噴淋泵配電線路

在固定式水滅火設(shè)施的設(shè)計(jì)中，消火栓泵與噴淋泵是其中不可或缺的部分，火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠快速撲滅火勢(shì)，將火勢(shì)控制在初期階段需要依賴消防水泵。消防水泵的及時(shí)與穩(wěn)定運(yùn)作能夠起到很好的滅火效果，而消防水泵的運(yùn)作本身又離不開(kāi)配電線路的防火設(shè)計(jì)，因此在消火栓泵及噴淋泵設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)著重考慮配電線路的消防設(shè)計(jì)合理性。在高層建筑消防設(shè)計(jì)中，廣泛應(yīng)用的方式便是設(shè)立水泵房，消防水泵在水泵房中進(jìn)行集中化設(shè)計(jì)，雙回路電源干線及各個(gè)水泵電動(dòng)機(jī)配電支線一同組成了水泵房的配電線路。水泵電動(dòng)機(jī)在配電線路中一般選擇暗敷模式，若環(huán)境或要求特殊還可以選擇電纜橋架空的明敷法，這對(duì)于電纜和電纜橋架施工來(lái)說(shuō)具有一定的挑戰(zhàn)性。為進(jìn)一步提升配電線路的防火等級(jí)，應(yīng)當(dāng)選擇耐火性好的電纜或電纜橋架，保證橋架的防火性能達(dá)到要求。

4? 結(jié)語(yǔ)

由于高層建筑電氣火災(zāi)的危害性較大，甚至?xí)斐蓢?yán)重的人員傷亡事故，為有效提高建筑安全性，保障群眾的生命安全，高層建筑消防設(shè)備的配線防火設(shè)計(jì)至關(guān)重要。合理設(shè)計(jì)消防設(shè)備配線防火能夠提高建筑整體的消防安全水平，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警、及時(shí)處理、有序疏散，使建筑消防系統(tǒng)更加安全可靠，助推建筑電氣行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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Discussion on fire protection design of fire

fighting equipment wiring in high-rise buildings

Yin Haowen

（Fire and Rescue Detachment of Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone ， Tianjin 300450）

Abstract：This paper mainly discusses the fire protection design of the wiring of fire-fighting equipment in high-rise buildings， focusing on the fire protection points of the wiring of fire-fighting equipment in high-rise buildings， such as fire load distribution， fire-fighting cables and cables and laying fire protection， and taking the fire lighting and indication system， electrical fire monitoring system and fire hydrant pump wiring fire protection as examples to study the fire protection design scheme of the wiring of fire-fighting equipment.

Keywords：high-rise buildings; fire-fighting equipment wiring; fire protection design; fire supervision