摘要：电气防火消防设计是高层民用建筑中重要的内容，与业主的安全有着紧密关系。因此，必须得到合理的设计。本文中，首先分析高层民用建筑电气防火消防设计的要点，然后对具体设计工作的注意事项进行探究，目的是为相关人员提供借鉴。
关键词：高层民用建筑；电气防火消防设计
前言：在社会高速发展的背景下，人们的生活质量也在不断提高，各类电器设备的使用量不断增加，特别是高层建筑人员密集，疏散和救援难度大，给电气防火消防系统的设计带来了考验。为了生命和财产安全，必须依据《民用建筑电气设计规范》JGJ-2008规范和《建筑设计防火规范》GB 50016-2014(2018版)，合理设计电气消防系统，为保证高层民用建筑的消防安全提供保障。
一、高层民用建筑电气防火消防设计的要点分析
在高层民用建筑电气防火消防设计中主要有以下内容：1）供电负荷：一、二级负荷需要两路电源供电，特别是一级负荷需要两路独立的电源供电，一级负荷中特别重要的部分需要三电源供电；2）电线电缆的选择：电线电缆需要不仅需要满足负荷载流量的要求，还需要根据不同场所选择各类阻燃或耐火电缆，人员密集的场所宜选择低烟无卤电线电缆，消防电缆宜选用矿物绝缘电缆；3)火灾报警系统：根据建筑物特性，合理布置火灾报警系统，根据场所合理布置各类探测器，特别需要重视的是与大楼各个消防设备的联动控制（包括消防水泵、风机、防火卷帘门等），在消防水泵、消防风机控制上，强调手动结构和自动结构的搭配，自动化部分应能够精准感知室内温度、烟尘浓度的异常，发生火灾时快速投入联动设备的作业中。手动部分则作为补充，当火情严重自动投入失灵时可通过手动作业进行火情和隐患处理。4）电气火灾监控系统、消防电源监控系统、防火门监控系统及CO气体探测系统等：这些系统有效监控大楼的各类火灾火灾隐患，并且在火灾发生后为人员的逃生提供保障；5）应急照明系统：应急照明是大楼火灾逃生的重要组成部分，应急照明各个地方的实施中略有差异，以前常有的做法是楼梯间公共照明和紧急照明合用设计，2019.3.1日执行了新规范的《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》，对应急照明系统有了统一的规定，特别是设有火灾报警控制室的建筑，需要设置集中式应急照明系统，集中式应急照明系统，大大提高了火灾时应急照明系统的可靠性。
二、高层民用建筑电气防火消防设计注意事项探讨
结合案例：文科大厦项目工程为1幢地下4层、地上19层的高层综合楼，建筑面积约5万平方米，建筑高度95.6米。主要功能有地下车库、办公、商业、宿舍等。强电电气消防系统：1）变配电系统：一路10KV高压接两路2500KVA变压器作为常用电源，另设置一台800KW柴油发电机作为应急电源；2）防雷接地系统；3）普通照明和应急照明系统；4）防雷接地系统; 弱电电气消防系统：1）火灾报警系统；2）电气火灾监控系统；3）消防电源监控系统；4）防火门监控系统；5）CO气体探测系统
1.落实技术规范与技术要求
电气防火消防设计是整个建筑消防设计的一部分，提升电气防火消防设计的品质，首先应强调相关技术规范、要求的执行，并结合建筑、水暖等专业消防规范，使电气消防设计融入整个建筑消防的设计。如建筑的电能负荷设计，建议通过收集数据，了解同类建筑用电需求增长率等信息，同时结合设计对象的用电需求，确定峰值用电量信息，获取电能负荷设计参数规范和技术要求。在具体进行消防设计时，了解消火栓系统、喷淋系统、排烟系统、送风系统、防火分区的布置及消防逃生系统等内容。考虑到不同高层民用建筑的功能存在差异，也应在现有基础上针对不同建筑特点给出更具体的电气防火消防设计措施。如高层办公楼商业建筑，属于人员密集场所，根据其特点在满足规范的前提下，在重要电气消防设计节点上宜留有余量或按照上限设计，如消防电缆可选用矿物电缆，矿物质电缆的耐久性和可靠性是较传统电缆更具优势的地方，另外，矿物质电缆还具有耐火性，矿物电缆连续工作温度为250℃,在950℃-1000℃时可持续供电3小时,短时间或非常时期可接近铜的熔点1083℃工作，大大增加火灾时消防电源供电的可靠性。
2.提高火灾自动报警系统的水平
自动报警系统可更有效、更及时的发现电力火灾安全隐患，现代高层民用建筑中，主要以感应式报警器进行作业，拟在现有基础上引入大数据技术、分布式控制技术、CAN总线技术，实现自动报警系统工作能力的提升。思路上，强调收集建筑火灾的一般性信息，尽可能多的获取样本，之后采用降维分析法，对不同样本内的温度维度、烟尘浓度维度最大值、最小值进行统计，获取足够客观准确的一手资料，作为自动报警系统的核心工作参数。以温度参数为例，假定数据信息表明建筑内火灾的温度范围下限值为50摄氏度，可将该参数代入到自动报警器实现记忆。实际工作中，报警器面临的温度环境可能围绕安全温度（50摄氏度）上下波动，以X表达实际温度值，可呈现为一个非线性的数集：
X=[X-n……X-2;X-1;50;X1;X2……Xn]
当报警器通过传感器发现周围温度X已经达到50摄氏度时，即可发出警报提醒人员进行处理，做到防患于未然。分布式控制技术强调不同报警器的分别管理，CAN总线技术则能保证不同报警器的信息不会产生互扰，准备得到识别。
在火灾自动报警系统中，主要由探测器和报警主机组成。其中，在设置火灾探测器的环节中，需要综合考虑人流量、建筑结构等因素。探测器的选用：常用有烟感和温感。前者就是通过监测烟雾的浓度来实现报警的，其中离子式烟感技术先进，工作稳定可靠，比传统的气敏电阻式性能有很大提升。后者是对警戒范围中某一点或某一线路周围温度变化时响应来实现报警的。根据测定温度参数的不同，感温式火灾探测器有定温式、差温式、差定温式等几种。
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在安装探测器之中，相关人员还必须对火灾探测器的温感、烟感灵敏度进行测试，保证在发生火灾时能够及时获取信息。在安装火灾探测器以后，则可以进行火灾报警系统的设计，并选用具有防火性质的材料，避免火灾期间影响信号传输的质量。不仅如此，还应该及时做好报警系统线路敷设的工作中，并考虑环境中可能存在的干扰因素，否则将无法实现信号传输的目的[1]。
其次，设计消防联动控制系统。在高层建筑防火消防系统中，消防联动控制系统是其核心。为了确保系统能够发挥其自身的作用，必须保证其具有较高水平的智能性。在发生火灾的条件下，火灾自动报警监控系统便可以自动获取与火灾相关的信号，包括位置、火势等。然后将信号直接传输至报警系统之中。当智能系统完成对火灾信号的识别以后，便会触发消防控制系统中所有的消防设备，以此来实现消防灭火的目的。在消防联动控制设计中，需要熟悉各消防设备工作原理，如排烟风机与280°防火阀的配合，当温度为280°时，排烟风机关闭，同时将信号传到消防中心。这里的280°防火阀是指最靠近排烟风机的防火阀，而不是所有防火阀到280°时，关闭排烟风机。如气体灭火系统：在建筑物地下室变电所、柴油发电机房等地方通常需要设置气体灭火系统。气体灭火电气控制部分主要有探测器、声光报警器、气体灭火控制器和气体灭火控制盘组成,气体灭火控制器宜设置有人值班的消防控制室内,与火灾报警控制器联动。控制方式：1）自动控制；2）手动控制；3）应急机械启动。气体灭火区域需要设置感烟火灾探測器和定温式感温火灾探测器。自动状态时，当只有一种探测器发出火灾信号时，控制器发出火警声光信号，不启动灭火装置。当两种探测器同时发出火灾信号时，系统发出火灾声、光信号，人员撤离现场，发出灭火指令。手动时，当火灾探测器发出火警信号时，系统即发出火灾声、光报警信号，不启动灭火装置，值班人员确认火灾后，启动“紧急启动按钮”，实施灭火。当控制器失效时，值班人员在确定火灾后疏散现场所有人员后启动应急机械灭火。另外，消防风机、消防水泵等重要消防设备采用总线控制外还需设置独立的手动控制的方式，必要时可在消防控制室进行远程手动控制，否则很可能在发生火灾的过程中出现失灵现象，影响电气防火消防系统的性能。[2]
3.规范照明系统的设计方式
照明系统属建筑强电系统的组成部分，其设计的规范性，很大程度上影响高层民用建筑电气防火消防水平。设计方面，建议严格遵循国家标准规定，同时引入更多现代技术，包括节能高效光源，智能控制系统、集中应急照明系统等。随着LED光源技术的成熟，LED灯的高光效(发光效率在80LM/W以上)和低热效的特点，即满足了高层建筑节能的要求又降低了灯具发热引起的火灾隐患；智能控制包括平时各个区域的灯光智能控制和火灾时普通照明的自动切除和应急照明的自动点亮，合理设置智能控制系统，即降低大楼的能耗又能使火灾发生时，快速切断电源、线路，避免灾情蔓延，并且自动启动应急照明系统使人员快速有效疏散。集中式应急照明系统独立于常规照明系统之外，使大楼的应急照明更加安全可靠，特别是A类应照明灯具（36V以下）的使用，火灾时更加保障了人员的安全。
4.电气系统的防雷接地设计
防雷设计是电气防火消防系统中最为基础的项目，其主要的设计方式包括以下几点：
首先，对高层民用建筑的外部进行防雷设计。（1）设计接闪器。将接闪器安装在建筑的最高位置，采用滚球法对被保护建筑进行计算，使大楼处于大楼避雷网保护范围内，实现对建筑物的保护。（2）设计引下线。通过高层建筑自身带有的金属结构，可以有效实现防雷的目的。为了对引下线防雷效果的优化，在设计工作中可以对将三层划分为一个单元，并将其与均压环进行连接，从而对雷电流进行分流处理，避免雷电对建筑电气的影响。其次，对高层民用建筑的内部进行防雷设计。（1）安装高压避雷器和低压浪涌保护器。虽然已经在外部设置了接闪器、引下线，但如果雷击超过电压承受能力时，依然会发生严重的电气损坏问题,因此，户内避雷器的设置必不可少。（2）低压配电采用TN-S接地方式。凡电气装置正常时不带电的金属外壳及插座接地孔均应经接地线可靠接地，对讲、通信、电视系统分线箱、器件箱均应与接地装置联结。建筑采用联合接地系统。接地电阻小于1欧姆。
5.电气系统的节能设计
节能设计本身与建筑消防密切相关，在高层建筑的电气防火消防设计中，除了上述的防雷设计、防火设计之外，还应该重视系统的节能设计，减少系统运行的能耗。
首先，选择好供配电的线路。供配电线路的选择是电气防火消防设计的重点，影响着系统的有效性。在电气防火消防系统运行过程中，供配电的线路是输送电能的载体。但是，供配电的线路较长，则会产生更多的能耗、电耗，违背了节能降耗的原则与理念。因此，在实际的设计工作中，必须对供配电线路的设计需求，对其长度进行合理确定。首先变电所设置在负荷中心，选择低损耗高效变压器，同时，还要结合电气设备的供电距离、运行负荷等因素，选择适当粗细的供配电线路。基于此，最大程度缩短电线的实际长度，实现电气防火消防设计的节能目的[3]。
其次，做好照明系统的设计。照明系统是电气防火消防系统中重要的内容。在具体的设计环节中，也必须严格遵守节能的理念。因此，在采用大量高效节能光源的前提下尽可能使用自然光线进行照明。例如：使用具有较高透光率的门窗，以此来降低对电能力的消耗。
结语：高层民用建筑电气防火消防设计是一个系统的工程，随着新技术的不断运用，电气消防设计不断完善的同时，也增加了电气消防设计的复杂性，如何系统合理的进行消防设计需要我们抓住要点，遵守既定的规范与要求，做好个各子系统的设计工作，以此来保证系统的整体性能，实现设计工作的目标。
参考文献：
[1]罗慧娟,罗志明.分析建筑电气防火设计中电线电缆的应用[J].电子世界,2018(06):147.
[2]于弈.柴抗抗 电厂1301气体灭火系统运行 [J]科技视界，2017（07）：117.
[3][3]唐亮.高层建筑电气设计存在的问题与对策研究[J].建材与装饰,2016(11):82.
论文作者:俞洪泉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：火灾论文; 系统论文; 电气论文; 探测器论文; 高层论文; 建筑论文; 报警系统论文; 《电力设备》2019年第6期论文;