超高层建筑的消防安全问题是个难题，由于其结构的特殊性，一旦发生火灾，外部救援可能无法发挥作用，楼体的消防设计就显得十分重要。
《陕西建筑》陕西省建筑期刊，办报宗旨:宣传党和国家对建筑业的方针政策,及时交流与传播陕西建筑行业两个文明建设的成就与经验,介绍与推广建筑施工新技术、新工艺、新材料，为推动我省建筑业改革与发展服务。杂志于1975年创刊，由陕西省建设厅主管，陕西省建筑科学研究院主办，面向国内外公开发行，是我省建设行业唯一的一份国家级刊物，陕西省一级期刊。
针对超高层建筑火灾具有火势蔓延快、疏散困难、扑救难度大、火灾隐患多等特点，根据国家“预防为主，防消结合”的方针，从项目全局出发，结合超高层建筑的自身特点研究选用可靠的消防措施，保证安全。本文结合工程设计实例-昆明金尚俊园10、11栋(设计项目名“新发村10、11栋”)，对超高层住宅配电系统、配电干线及电缆选择、住户火灾探测器设置、避难层强弱电系统、应急疏散照明设计等方面内容进行简要的介绍和探讨。
前言
在消防术语中，超高层建筑是指高度超过100米的建筑。高耸入云的超高层建筑，可以说是给消防部门带来不小的考验。据说如何顺利将消防用水送达几百米高度上出现的火情点，是令消防人员最为头痛的问题。超高层建筑不同于一般的低矮建筑，火灾发生时，超高层建筑主要依靠自身的消防措施来保障安全。消防部门云梯车所能达到的高度一般不超过100米，如果超高层建筑出现火灾，很难靠外部力量救援。所以，在超高层住宅消防设计中，应遵循“预防为主、防消结合”的方针，合理进行总体布局，严格遵守相关规范，设计合理、可靠的消防安全措施，以保障人民的生命和财产安全。
1、 负荷等级划分
本工程为大底盘地下室之上的两栋44层住宅塔楼，建筑高度136.6米，为一类超高层住宅楼，按规范规定划分，其电梯及消防设备、应急疏散照明、公共通道照明、避难间照明等用电负荷为一级负荷，其中11栋消防监控室(转为10、11栋配置，兼作视频安防监控机房)用电负荷为一级特别重要负荷，其余则为三级负荷。
2、 供配电系统设计
本工程综合考虑设计规范要求，以及城市供电电网的实际情况，由附近城区变电所引两路独立10KV高压电源向设于地下一层的多座小区10KV变电所(分地块规模设置)供电，承担工程中全部动力照明、消防设备、弱电机房等的全部用电负荷，二路电源同时供电，分列运行，互为备用，满足非消防一级负荷(如客梯、生活加压泵、公共通道照明等)的供电可靠性要求。对于消防一级负荷，其备用电源为地下室附设的消防专用柴油发电机组，以确保消防设备供电更高可靠性要求。消防设备配电系统设计采用放射式或树干-放射式(竖向公共通道照明、应急疏散照明主干)混合供电模式，末端均采用双电源切换箱、屏，对所有消防动力设备负荷采用两路独立电源电缆末级切换方式供电，并满足消防规范规定的消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间的设计要求。对11栋消防监控室设备负荷则在机房另外增设一台15KVA UPS电源(供电持续时间要求不少于3小时)，以确保不间断供电。配电系统除消防动力设备设置仅设短路非过载及火灾漏电监测保护外，其余均设过载、短路、漏电、分励、过压等配电保护。
3、 配电干线电缆选择与敷设
由于超高层建筑发生火灾的因素较多，扑救难度大，因此超高层建筑应立足于自防自救，采取可靠的防火措施，选用可靠的防火电缆，以达到预防火灾、逃生自救的目的。现行 GB 50045—95(2005年版)《高层民用建筑设计防火规范》及 JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》对超高层民用建筑电气防火电缆的选择作了严格的规定，对建筑高度超过100m的高层建筑，消防供电干线及支线要求采用矿物绝缘电缆、耐火电缆;对于消防设备如消防水泵、消防送风机、排烟风机、消防电梯及应急照明等，在火灾发生时必须继续工作，相应的供电线路敷设应保证安全可靠，避免因供电线路的损坏而影响消防设备的正常功能。
本工程根据消防规范要求，所有消防设备供电干线及分支干线采用BTTZ-750V矿物绝缘电缆、耐火电缆，沿吊架明敷、防火电缆桥架或钢管(防火电缆明敷时，涂防火涂料;暗敷时，要求有30mm混凝土保护层)敷设。竖向正常照明分两段供电(各栋供电负荷设备容量达2400KW，故按1~23层及24~44层两段供电较为经济可靠)，其主干及分支干线采用三防(防水、防腐及一定防火性能)固体母线槽及低烟无卤阻燃电缆;竖向公共照明及应急疏散照明采用双主干BTTZ-750V矿物绝缘电缆分三段(对应15、30层避难层分隔分段)供电，每三层通过于电气竖井中的专用双电源切换箱分回路向各楼层应急疏散照明灯具配电;15、30层避难间照明及应急疏散照明、消防水泵，则独立由配电室及柴油发电机房直接引来电源电缆，通过其双电源切换箱供电。供电干线电缆对应配电系统，主次分明、重点突出，在合理造价内，尽量提升设备抗灾性能及可靠性，降低电气线路火灾事故隐患。所有电缆桥架、管线穿越楼层(含电气竖井)、地下室防火分区、人防单元围护结构位置按设计规范及国标图集做密闭防火封堵，整体确保系统供电的可靠性。
4、防火剩余电流动作报警系统设计
本工程同时为配电系统设计总线式防火漏电监控系统，在塔楼各楼层照明集中表箱总开关、一级负荷双电源切换箱、消防配电箱等处装设电气火灾监控探测器，设置适当的防火漏电报警动作整定值(500mA或300mA)，对消防设备进行防火漏电报警监测，对非消防用电设备进行漏电监测报警及故障电源强切控制(一般通过现场漏电监控模块控制配电断路器跳闸，本项目设计采用一体化防火漏电监测断路器，消除设备间协调控制的不可靠问题)，并在消防控制中心装设独立控制主机，通过信号传输总线对各回路漏电电流状态统一密切监控、协调管理，并储存各种故障信息(存储时间要求不少于12个月)，有效消除电气火灾故障隐患，保障火灾扑救现场消防人员的生命安全。
5、火灾探测器设置
根据《高层民用建筑防火设计规范》GB50045-95(2005版)9.4.1强制性条文规定要求，建筑高度超过100m的高层建筑，除卫生间外均应设火灾自动报警系统。在超高层住宅建筑中，住宅房间(由卧室、起居室、书房、厨房等组成的住户单元) 占大多数面积，且有燃气火源，其他辅助部位(门厅、楼梯、前室、走道、设备管线竖井等)占较少面积，同样，由住宅房间内燃起的火灾占超高层住宅建筑火灾的大部分，要做好这类建筑的消防自动报警系统的设计，就应该把迅速发现住宅房间内燃起的火灾放在首要考虑的位置。
火灾探测器最重要的作用，其一是为了及时发现初期火灾，其二是为消防联动设备提供联动信号。防烟楼梯、消防电梯的前室及合用前室本身没有什么可燃物质，在这里安装火灾探测器起不到发现初期火灾的作用，但这里常有需要联动控制的防排烟设施、防火阀等装置，设置火灾探测器是必要的，但当防烟楼梯间、消防电梯前室及合用前室采用自然防烟，而不采用机械防烟，没有联动设施时，安装在这里的火灾探测器只是起到监测火灾发展的作用。如果住宅房间内没有安装火灾探测器，而仅在防烟楼梯间、公共走道、消防电梯的前室及合用前室安装了火灾自动探测器，对于住宅内发生的火灾，就不能够通过火灾自动报警系统及时发现，当住宅房间内发生火灾时，烟气很难穿过住户门(一般都为防火密闭门)和消防电梯前室的防火门(或防烟楼梯前室的防火门)使安装在那里的探测器动作，发出火灾信号，这很不利于在火灾初期阶段就将火情控制住，等到这些探测器动作的时候，火势已经很强，扑灭火灾的最佳时期已经错过了，并且，这时烟火已经蔓延到消防通道，如果消防通道被火势阻断，人员就无法逃离火场，只能困守待援。
本工程按消防设计规范规定，为特级消防保护对象建筑物，火灾自动报警及联动控制系统采用控制中心报警保护方式进行设计。每栋塔楼各层公共通道区域各分为一个报警区域，避难间、电梯合用前室、封闭楼梯间、走道及各住户划分为不同探测区域。除在设备夹层、公共走道、楼梯间、电梯前室、电梯机房等共用区域设置感烟探测器外，还在住宅卧室、起居室、餐厅、书房设置感烟探测器，厨房则设感温探测器、可燃气体探测器及联动切断燃气阀的消防控制模块，探测器灵敏度均为II级，亦可由报警控制器根据现场测试设置(智能型)。本次设计还在各户内入口处设置一个手动报警按钮(规范没规定，笔者认为有必要设置，有利及时发现救援火场人员)，各户火灾自动报警控制总线均单独由户外走道消防弱电防火桥架引入，对应产权，互不串通，避免住户二次装修户间影响，方便管理维护。建议消防主管部门在修编消防规范时加入此细则规定要求。笔者亦在此呼吁一贯主张：一类以上高层住宅(二类高层住宅消防扑救相对容易)户内起居室应设置感烟探测器、厨房应设置感温探测器、可燃气体探测器，以较低的社会可承受成本，消除大部分住宅火灾人员伤亡事故，亦可适应未来向老龄化社会发展的安全需求。即使部分高层住宅按现行消防规范标准达不到火灾自动报警系统设置要求，也应鼓励通过联网型楼宇对讲系统等其它方式实现起居室感烟探测、厨房可燃气体探测的基本安全保障功能。
6、应急疏散照明设计
本工程照明系统分为正常照明、事故照明、应急疏散照明三部分，按规范在楼内公共走道、楼梯间、疏散口、电梯前室及合用前室、避难间及电梯机房设置应急事故、疏散照明灯具，均采用双电源切换箱供电，并自配蓄电池。设计保证在市电停电时，不间断维持不少于60分钟部分或全部应急事故照明，满足消防人流疏散及正常操作的需要。在设计过程中须注意以下问题：
1)公共通道应急、疏散照明采用带蓄电池的应急照明灯并由双电源切换箱供电时，应配置强制旁路点亮消防联动控制模块及充电线，否则电源可靠时，反而无法点亮应急、疏散照明灯具。带金属外壳消防应急及疏散指示灯，一般距地面安装高度都低于2.4米(走道疏散指示灯规范要求1m以下)，须配置接地PE线，以保障安全。发生火灾时，消防扑救要求局部切断相关层的非消防照明等电源，以防止电源短路、漏电引起二次火灾及电击事故，同时消防控制室自动开启应急照明及疏散指示灯。最好应急时方用，否则应急灯具的蓄电池经常充放电，会对电池造成较大损耗，加速应急灯蓄电池的报废，增加维护管理费用。
2)配电房、消防水泵房、消防电梯机房、消防控制室、排烟机房、自备发电机房、电话总机房等，发生火灾时仍需正常提供工作场所的消防应急照明(备用照明)，应保证正常照明照度，其电源均由其房间内双电源切换箱分回路供电，其中少量灯具配置蓄电池，作为电源转换时的过渡照明。
3)避难间入口应设置明显应急标志灯，以引导上下附近层居民进入。但目前消防楼梯间传统疏散指示灯方向固定，仅能引导人员往下出口疏散，甚至引至着火点，与消防逃生、避难间疏散存在部分矛盾，目前只能靠现场消防广播引导解决。造价允许情况下，笔者建议装设智能声光疏散引导系统(目前综合造价达1500~2000元/点，是传统疏散指示灯造价的7~8倍)，可圆满解决此一问题。亦请国家消防主管部门修编规范时予以引导。
7、避难间消防电气设计
根据我国现行国标《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第6.1.13条规定：建筑高度超过100米的公共建筑、应设避难层或避难间，对住宅建筑则无要求。为加强消防安全措施，昆明市消防主管部门要求在超高层住宅设置避难层(间)，具体要求基本同《高规》规定。
避难间(层)可以说是超高层建筑中相对安全的安全岛、救生方舟，应是具备较高生存能力独立环境，消防电气设计应与此设置初衷对应，以保障避难间(层)设备运行、环境安全的高可靠性。本项目具体设计措施为：各(15、30层)避难间正常照明及应急照明、消防水泵、生活供水泵、消防正压风机，均分别采用双电源切换箱以末级切换方式供电，其双回路电缆直接由配电室市电及柴油发电机应急母线段引来。其消防应急广播、消防电话、火灾自动报警系统独立回路均直接由消防监控室引接，并设置一套消防无线对讲呼救通信装置备用，充分保障各避难间的独立安全性。
8、结语
随着国内城镇化进程的加快，城市超高层住宅日益增多，超高层住宅防火日渐进入国内公共安全视野，美国的“9・11”事件以及央视新址大火就曾给人们留下了深刻的印象。超高层住宅消防电气设计，与人民生命财产安全息息相关，设计时若考虑不周，会产生各类消防安全隐患，因此条理清晰、重视细节的消防电气设计对超高层住宅消防安全显得尤为重要。
