高层建筑电气设备的防火设计问题讨论
关键词：防火设计供电系统配电线路控制和保护应急照明柴油发电机组的防火
近年来，中国经济正在腾飞，建筑业发展飞速，高层建筑和超高层建筑在中国各大城市拔地而起。由于高层建筑内电气设备多且分散，人员杂且非常集中，引起火灾的几率大，而火灾中由于电气故障引起的火灾占一半，因此给建筑电气设计人员提出了新的课题，即高层建筑中如何防止电气设备的火灾，火灾时如何保证消防用电设备的可靠供电。
笔者在从事建筑电气设计工作中，接触到一些项目，发现仍有不少的消防电气设计存在这样或那样的缺陷和不足，给建筑工程留下隐患。在这里，笔者就火灾事故照明的问题作肤浅分析，提出个人的意见，与同业的设计人员商榷。
合理的供电系统是消防用电设备可靠运行的保证，在火灾发生时，虽然火灾自动报警系统及时发出报警，但没有可靠的电源来保证消防联动设备的运行，就不能有效的控制火灾和进行早期灭火。在建筑中，消防用电设备包括消防控制室、消防水泵、消防电梯防烟排烟设备、火灾自动报警设备、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动防火门、窗、卷帘门等，对这些消防用电设备的供电，规范中已明确根据建筑的分类分别按一级负荷和二级负荷供电，并且规定消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设备的供电应在最末一级配电箱处设置自动切换装置，以保证供电的可靠性。
当火灾发生时，只有正确的配电线路设计，才能保证消防用电设备的可靠和长时间供电。《高层民用建筑防火设计规范》9.1.4条明确，当采用暗敷时，应敷设在不燃烧体结构内，且保护层厚度不宜小于30mm；当采用明敷时应采用金属管或金属线槽上涂防火涂料保护；当采用阻燃电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在电缆井内。规范对明敷和暗敷方式下应采取的防火措施作了规定，但对电缆的防火特性未作要求。我认为配电线路的防火措施可从两个方面来解决，一是从敷设方式来解决，二是提高电缆或电线本身的防火特性。
在规范中明确“消防用电设备的保护装置不能装设过负荷功能”，主要目的是在火灾时，消防用电设备即使过负荷运行，但为了灭火的需要，控制设备不能动作跳闸。本人认为，第一，为什么会产生过负荷，设计的计算和设备的选择有问题；第二，电机和线路长期过负荷运行时，若保护电器不跳闸，会引起电气事故和新的电气火灾。因此，设计时应正确计算负荷容量，并在设备和线路的设计时预留足够的备用裕量，尽可能保证设备和线路在正常运行时不产生过负荷情况；在设备和线路过负荷运行时，控制保护装置首先发出报警信号，提醒人们注意，然后延时动作。
高层建筑发生火灾时，为了迅速组织人员疏散，必须在疏散通道和公共场所设置应急照明和疏散指示标志。应急照明和疏散指示标志的电源除正常电源外，还应考虑备用电源，备用电源方式有两种：自容式和集中式，自容式即灯具内带整流装置和蓄电池，集中为灯具内不带整流装置和蓄电池，而将它设置在楼层的电气管弄或大楼的总配电间。而《高层民用建筑设计防火规范》中“可采用蓄电池作备用电源”，因此目前应急照明和疏散指示标志产品的备用电源基本上采用自容式，由于蓄电池分散在大楼内的应急照明和疏散指示标志，管理复杂，有的工程竣工不久，蓄电池就坏了。由于应急照明灯不影响大楼功能的正常使用，应急照明灯损坏要由物业管理公司来维修，而不维修现象很普遍，若碰到火灾时损失就很大。因此，本人认为是否采用备用电源集中供电方式，即将蓄电池和电源整流装置集中设置在楼层配电管弄内，平时整流装置对应急照明灯供电和对蓄电池进行浮充电，当市电故障时，由蓄电池放电，另外，消防控制室还可以对各楼层的备用电源装置进行监控。备用电源集中供电的方式与传统的应急照明灯内带蓄电池方式比较，技术先进、安全可靠、成本低、便于管理。具体方案及做法在图集《集中型电源应急照明系统》（04D202-3）中已有详细说明。
照明灯具引起的火灾占相当大的比例，如何防止，规范中对照明灯具的防火要求很具体，但执行时有一定的难度。例如白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、镇流器等不应直接装在可燃装修材料或可燃构件上。因此，应积极开展防火灯具的研究，采用节能灯和防火型的灯具、防火镇流器。
对于一类高层建筑的供电电源应按一级负荷来设计，即二路电源和自备柴油发电机组。考虑防火的要求，规范上要求自备柴油发电机自设置在大楼的底层或地下室，但底层是建筑的黄金地方，不可能设置机房，因此目前均将它设置在地下室。从电气规范方面，因为一般高层建筑的大容量消防用电设备主要布置在地下室和屋顶，地下室有消防水泵、防排烟设备等，屋顶有消防电梯、正压送风机等，而建筑的中间层主要有些容量小的应急照明等设备，因此自备柴油发电机组设置在地下室符合深入负荷中心的原则，但地下室通风条件差，柴油发电机运行时要考虑排烟、冷却、噪音等问题。排烟方面要设计专门的排烟管道通往屋顶，冷却方面可采用风冷和水冷，水冷要有水冷却系统，风冷要有进风口和出风口，要设计通风管道直接通向地面。柴油发电机运行时产生的噪音要影响周围环境，机房要做降低噪音的处理。因此将柴油发电机设置在地下室存在许多问题要解决。据了解，国外有很多大楼将柴油发电机设置在屋顶上，由于屋顶是敞开的，柴油发电机可选择户外型，烟处理后直接排入空中，冷却采用自然空气，也没有复杂的降低噪音措施。油路系统处理较复杂，在地面上设置油库，用油泵将油通过油管沿建筑外墙的管弄送至屋顶油箱。在防火措施上可考虑设置水喷雾和气体灭火系统。因此国内的有关部门是否结合具体工程，探索一下柴油发电机设置在屋顶上的方案。
火灾发生时应及时控制火情，防止蔓延。电气设计时还应注意如下问题：
每层的电气管弄在电缆和母线安装结束后，要用钢板和与建筑相同耐火等级的防火堵料及时封堵，否则火灾时易形成烟囱效应。韩国汉城曾经发生过大然阁饭店二层火灾，通过管弄蔓延到屋顶，装饰和家具全部烧毁，死亡163人。
电缆桥架和管弄穿过不同的防火分区时要用防火堵料封堵，风管穿过不同的防火分区时要设置防火阀门。
消防电梯的电气设备、电缆等要有防水功能，防止灭火时由于浸水而消防电梯不能运行的情况发生。
参考文献：《民用建筑电气设计规范》JDJ16-2008
《高层民用建筑防火设计规范》GB50045-95(2005版)
《集中型电源应急照明系统》04D202-3