避难层电气设计探讨

发布于：2022-11-25 09:19:25 来自：电气工程/输变电工程 [复制转发]

目前建筑高度超过100 m的一类高层民用建筑越来越多，考虑使用人员多、竖向疏散距离长、人员疏散时间长等特点，按GB 50016 - 2014《建筑设计防火规范》（2018年版，以下简称《建规》）第5.5.23条、5.5.31条规定应设置避难层（间）。GB 51348 - 2019《民用建筑电气设计标准》（以下简称《民标》）不少条文涉及避难层、避难区的电气设计，设计人员必须引起高度重视。以下为笔者对避难层的设置、相关规范电气设计的条文、规范未明确的设计要求以及实际工程设计等方面进行梳理及探讨。由于电气规范未特别提到避难间，对《建规》中避难间的电气设计不进行探讨。

避难层的相关术语及设计

> > > > 避难层的定义

避难层是建筑内用于人员暂时躲避火灾及其烟气危害的楼层。

> > > > 耐火极限的定义

在标准耐火试验条件下，建筑构件、配件或结构从受到火的作用时起，至失去承载能力、完整性或隔热性时止所用时间，用小时（h）表示。

> > > > 燃烧性能的定义

燃烧性能是指建筑材料及制品燃烧或遇火时所发生的一切物理和化学变化，由表面的着火性和火焰传播性、发热、发烟、炭化、失重，以及毒性生成物的产生等特性来衡量。根据GB 8624 - 2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》分为A（不燃材料）、B ₁ （难燃材料）、B ₂ （可燃材料）、B ₃ （易燃材料）4个等级。

> > > > 避难层的设置要求（详《建规》第5. 5. 23条及5. 5. 31条）

建筑高度大于100 m的民用建筑，应设置避难层。避难层应符合下列规定：

a. 第一个避难层的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50 m，两个避难层之间的高度不宜大于50m。

b. 通向避难层的疏散楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开。

c. 避难区的净面积应能满足设计避难人数避难的要求，并宜按5.0人 / m2计算。

d. 避难层可兼作设备层。设备管理宜集中布置，其中的易燃、可燃液体或气体管道应集中布置，设备管道区应采用耐火极限不低于3.00 h的防火隔墙与避难区分隔。管道井和设备间应采用耐火极限不低于2.00 h的防火隔墙与避难区分隔，管道井和设备间的门不应直接开向避难区；确需直接开向避难区时，与避难层区出入口的距离不应小于5 m，且应采用甲级防火门。

e. 避难层应设置消防电梯出口。

f. 应设置消火栓和消防软管卷盘。

g. 应设置消防专线电话和应急广播。

h. 在避难层进入楼梯间的入口处和疏散楼梯通向避难层的出口处，应设置明显的指示标志。

i. 应设置直接对外的可开启窗口或独立的机械防烟设施，外窗应采用乙级防火窗。

> > > > 避难层实际工程案例（如图1所示）

案例概况：某工程项目为办公楼超高层建筑，建筑高度为320 m；主要功能包括塔楼办公、裙楼商业、地下车库（地下5层为人防）；总建筑面积16万m ² ；地下5层，地上54层，其中地上8层、17层、27层、37层、46层为避难层。

避难层具体设计说明如下：

a. 避难区的避难人数应按照所在避难层与上一避难层或下一避难层之间楼层全部疏散人数的较大者计算。

b. 当避难层所需避难区使用面积较小，不需要整个楼层作为避难区时，可采用其中的局部区域作为避难区，但避难区与其他区域之间应采用耐火极限不低于2.00 h且无任何开口的的防火隔墙分隔。

c. 避难层与上下层楼板的耐火极限没有特别规定，建筑高度大于100 m的建筑对楼板的耐火极限2.0 h要求即可，但对于建筑高度大于250 m的建筑，避难层上下层楼板的耐火极限不应低于2.50 h。

d. 避难层不应设置除火灾危险性比较小的设备用房之外与避难区相互连通的其他功能用房，且其他功能用房不应在避难层设置疏散口，避难层所在楼层不允许普通电梯停靠。

e. 避难区虽未单独设置防火分区，但本身具有较高的防火安全性能，避难层的避难区内不允许开设管道井和设备间的门，可将这些区域视为火灾时相对安全区域。火灾时尽管聚集的人数可能较多，但并不需要限制避难区的疏散距离。对于避难层中可能用于设备用房区域，其疏散距离仍应符合相应要求。

f. 耐火极限与燃烧性能属于两个不同概念，燃烧性能A级材料是不燃材料，但根据其材料不同其耐火极限也所不同，如钢柱和混凝土柱的耐火极限是不同的。

相关规范避难层电气设计探讨

涉及避难层电气设计的条文主要有《建规》《民标》、GB 50116 - 2013《火灾自动报警系统设计规范》（以下简称《火规》）、GB 55024 - 2022《建筑电气与智能化通用规范》等，这些规范条文中的避难层是指避难层整个楼层（含有避难区和设备用房区域等）还是特指避难区，值得设计人员探讨：

a. 《民标》第7.2.4条规定：“供避难场所使用的用电设备，应从变电所采用放射式专用线路配电。”这里避难场所明确是指避难区（避难层中的安全区域），但条文说明及规范编制组答疑又指避难层整个楼层（含有避难区和设备用房区域等），各地对此条文执行不一，让设计无所适从。如图1所示，避难层每层面积较大，避难区面积较小；除避难区外为设备用房区域，包括变电所、排烟机房、加压机房、空调机房、水泵房等设备机房。按GB 51251 - 2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第3.1.8条规定，避难层的防烟系统可根据建筑构造、设备布置等因素选择自然通风系统或机械加压送风系统；当避难区无法满足自然通风要求时，应设置机械加压送风系统，设备用房区域还包括为避难区服务的加压机房。根据《民标》表13.6.6，避难层的备用照明照度不小于正常照明照度的50%；为减少至避难层的专用供电回路，结合《民标》第10.4.4条第2款要求，建议避难层内（包括避难区及设备房区域走道）的正常照明全部兼作消防备用照明。

为避难区服务的消防用电设备包括避难区的加压送风机（如有）、消防备用照明、消防应急照明和疏散指示等，不包括安装在避难层避难区域外的消防水泵、楼梯间加压送风机、为其他楼层服务的排烟风机等。尽管为避难区服务的消防用电设备容量较小，但为避免出现争议，规避违反强条的风险，保证避难区的供电安全，笔者建议按《民标》标准正文要求设计（条文说明不具备与标准正文同等的法律效力），避难区消防设备应从变电所采用放射式专用线路配电。同理，避难层内非避难区（即设备房区域）的消防设备配电，因现行《建规》与《民标》对消防风机双电源切换电箱设置位置要求不一，笔者对此提供不同的设置方式，以供参考。避难层内避难区与非避难区的消防配电系统设计如图2 ~ 图4所示。

避难层设备用房区域如有消防水泵，按《民标》第13.7.5条及GB 50052 - 2009《供配电系统设计规范》第7.0.5条规定，消防水泵应从变电所采用放射式专用线路配电；避难层设备用房区域除消防水泵外的其它消防设备，应从变电所采用放射式专用线路配电。按以上要求设计，从变电所共采用至少6路放射式专用线路为避难层消防用电设备（除变电所外）配电，笔者也认为配电回路偏多，配电系统设计时是否应保证供电安全可靠并兼顾经济合理？

b. 《建规》第5.5.23条第7款规定，避难层应设置消防专线电话。若避难层消防设备用房内按规范均已设置消防专线电话，是否满足要求？笔者认为不满足：此条文避难层应特指避难区，按《建规》要求在避难区内应设置消防专线电话；且应满足《火规》第6.7.4条第3款规定，在避难区内应每隔20 m距离设置一个消防专用电话分机，而不是电话插孔。

c. 《建规》第5.5.23条第8款规定，在避难层进入楼梯间的入口处和疏散楼梯通向避难层的出口处，应设置明显的指示标志。如图1所示，避难区和设备用房区域共用疏散楼梯，此条文避难层应特指避难区，而不是指设备用房区域。此条文是否需电气专业设计，关键在于指示标志是否指灯光指示标志，规范并未明确，但《建筑防火通用规范》（送审稿）条文规定，在避难层进入楼梯间的入口处和疏散楼梯通向避难层的出口处，均应在明显位置设置标示避难层和楼层位置的灯光指示标志。因此，该灯光指示标志应由电气专业设计，避难区的入口标志灯、出口标志灯可参照国标图集19D702 - 7《应急照明设计安装》设计，且生产厂家应有相应的产品可供选型。

d. 除《民标》第7.2.4条及GB 55024 - 2022《建筑电气与智能化通用规范》第4.3.2条明确是指避难区外，其余相关条文设计时应进行梳理。笔者认为，《民标》第3.3.12条、第7.2.3条、第13.3.3条第2款及《火规》第3.1.7条可按避难层设计，其他条款按避难层的避难区设计。

目前规范未明确的设计要求

a. 封闭母线、电缆桥架等管线是否可以穿越避难区？笔者理解，《建规》虽未明确，但根据第5.5.23条第4款的规定，为了保证避难区的相对安全，避难区与其他区域之间应采用相应耐火极限且无任何开口的防火隔墙或楼板分隔，管道井和设备间的门不应直接开向避难区。根据《民标》第26.5.17条规定，当弱电配线管网明敷设穿越避难层防火墙、楼板时应采用相应措施：① 金属导管或槽盒穿越后，其孔隙应按照等同建筑构件耐火等级的材料封堵（配电线路布线类似条文详《民标》第8.1.10条）；② 金属导管或槽盒内部截面积大于或等于710 mm2时，应在线缆敷设后进行管槽内部防火封堵；③ 导管或槽盒内外防火封堵的材料应按照耐火等级要求，可采用防火胶泥、耐火隔板、填料阻火包或防火帽。笔者在参与编制《广东省建设工程消防设计、审查难点问题解析》的回复：封闭母线、电缆桥架原则上不应穿越避难层的避难区；确因建筑条件限制需穿越时，若采用燃烧性能A级电缆，穿越处（楼板或墙体）的孔隙应采用不低于穿越处耐火极限的材料封堵；若采用其他电缆及封闭母线，穿越段的电缆桥架及封闭母线应做满足穿越处（楼板或墙体）耐火极限要求的防火包覆或做防火夹层进行保护，且穿越处（楼板或墙体）的孔隙应采用不低于穿越处耐火极限的材料封堵，防止电缆着火殃及避难区。综上要求，电气设计同行尤其在避难层设置变电所时要注意，电气专业提资时应让建筑专业充分考虑避难层变电所引入强电间线路的路由，应尽量避免穿越避难区及前室（图1中部分管线已无法避免穿越避难区）。

实际项目设计中，因其他机电专业设备房较为分散，为这些设备供电的电气管线避免不了要局部穿越避难区进行敷设。故按上述要求需对穿越段的电气线路做好防火隔离措施，如沿管线路径由建筑设置土建夹层以供线路在夹层内安装敷设，或整个避难区采用防火天花板形式，或穿越段的电气线缆采用耐火槽盒等防火包裹措施敷设进行防火隔离。以上几种隔离做法的耐火极限可按《建规》第5.1.4条要求，建筑高度大于100 m的民用建筑，其楼板的耐火极限不应低于2.00 h（超过250 m的建筑不低于2.50 h）；若电气与其他机电管线集中水平铺设安装并作隔墙与避难区分隔，则隔墙的耐火极限需按《建规》第5.5.23条第4款规定，设备管道区应采用耐火极限不低于3.00 h的防火隔墙与避难区分隔。据了解，目前市场上已经有耐火槽盒满足耐火性能F1等级（≥ 90 min），耐火维持工作时间可达150 min；若采用耐火槽盒形式，设计需要同步考虑槽盒内的线缆降容因素。电气专业可与建筑专业协商方案以便确认采用合适的隔离措施。

b. 按《民标》第13.7.11条第1款规定，除消防水泵、消防电梯、消防控制室的消防设备外，各防火分区的消防用电设备，其末端配电箱应安装于防火分区的配电小间或电气竖井内。避难层内避难区与设备用房区域属于同一防火分区，避难区的照明配电箱、应急照明集中电源是否需要设置在防火分区的配电小间？

因管道井和设备间的门不应直接开向避难区，避难区内不建议单独设置配电小间。若要设，为避难区服务的配电小间需设置在避难区外，且为此增设不小于5 m的走道，可能会减少避难区有效面积。若避难区的照明配电箱、应急照明集中电源设置在避难区外本防火分区的配电小间，避难区消防设备要求从变电所采用放射式专用线路配电略显多余，且会造成较多配电分支线路穿越避难区防火隔墙需做封堵。笔者认为，避难区既然为相对安全区域，为避难区服务的照明配电箱、应急照明集中电源可直接设置在避难区内安装，箱体可采用内衬岩棉或采用不燃性绝热材料包裹进行防火保护措施。该避难区可集中设置一组消防双电源切换箱，再由其分别对避难区内不同消防设备的电源箱或控制箱进行放射式供电，设计如图3所示。

c. 避难区如设置加压送风机（避难区专用），如何联动？根据《火规》第4.5.1条第1款规定，由加压送风口所在防火分区内的两只独立的火灾探测器或一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号，作为加压送风机启动的联动触发信号。按条文理解，为避难区自身设置的加压风机是由本防火分区的消防设备信号进行触发联动，还是可通过其他防火分区（或楼层）的信号进行触发联动？笔者与暖通专业探讨过联动问题，上述联动是针对前室、楼梯间的加压送风机；避难区为火灾时人员暂时避难场所，应保证避难区的安全，若联动避难区的加压送风机存在风险。GB 51251 - 2017《建筑防烟排烟系统技术标准》对此也没有明确，但基于保守考虑，只要地上某楼层发生火灾，建议联动所有避难层避难区的加压送风机开启，以保证所有避难区的安全，但可能会增加应急电源柴油发电机组的容量。避难区的避难人数按照所在避难层与上一避难层或下一层避难层之间楼层上的全部疏散人数的较大者计算，笔者建议可参照避难人数计算方法，若某楼层发生火灾，联动该楼层上一避难层及下一避难层避难区的加压送风机即可。

d. 每个消防登高面的外幕墙为高空消防救援设置的固定窗（又称消防救援口），该窗口不需要借助钥匙，能从室外直接开启，并设置在室外易于识别的明显标志。该窗与避难区之间存在局部空间，是消防救援员进出经过的走道，此走道未纳入到避难区内，并用防火门与避难区作为分隔。鉴于此，此走道是否设置消防应急照明和疏散指示标志，如设置其供电电源取自何处等疑问，值得同行们进行探讨。

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