摘要：住宅建设是一个规模庞大的产业，关系到老百姓的切身利益，本文以抛砖引玉为目的，希望能引起更多的讨论，形成行业共识，提高设计及审查工作的效率；也希望有关部门能出台更有针对性的设计措施
关键词：高层住宅楼；应急照明；电能表；消防设施专线供电；火灾自动报警系统
随着我国国民经济的飞速发展，城市建设也日益欣欣向荣。特别是这几年来，由于土地竞拍制的实施，在沿海的中小城市中以往以多层住宅为主的楼盘开发，全面转向以高层住宅为主的楼盘开发。高层住宅楼的设计和审查便成为很多电气设计师的日常工作。但是，在
这项工作中设计师常发现不同的规范、标准之间对有一些问题的规定不是很一致，给理解和执行造成很大的困难，发生争议也在所难免。本文试图就高层住宅电气设计中易引起争议的问题做一个粗浅的探讨。
1. 高层住宅楼的设计依据
高层住宅楼是指十层及十层以上的住宅建筑。高层住宅楼按建筑层数又分为一类高层和二类高层：其中十九层及十九层以上的住宅为一类高层住宅，十至十八层为二类高层住宅。在二类高层住宅中，由于十层、十一层（含十一复十二层）住宅的特殊性：如不需设消防电梯、不需设封闭楼梯间等，又有不同于其他二类高层住宅楼的特点。
高层住宅楼的性质既属于住宅楼，又属于高层建筑。因此，设计中首先应遵守的国家规范包括高规、GB 50368- 2005《住宅建筑规范》和GB 50096-1999（2003）《住宅设计规范》，可参照执行的行业标准有JGJ/T 16-1992《民用建筑电气设计规范》（以下简称为“民规”）和《全国民用建筑工程设计技术措施（2003）》（以下简称为“技术措施”）。此外，涉及到照明方面应遵守GB50034 -2004《建筑照明设计标准》，涉及到火灾自动报警系统时应遵守GB 50116-1998《火灾自动报警系统设计规范》等。不同的规范标准之间有的规定不是很一致，如关于住宅公共空间应急照明的设置和控制，在不同的规范中就有不同的规定。
2．关于应急照明
2.1.应急照明的控制
表1是有关规范中关于高层住宅楼公共空间照明设置及控制规定的对照表。
由表1可以看出，有关应急照明的设置，不同的规范间基本上没有矛盾，但有关应急照明的控制，不同规范间有很大的不同。《住宅设计规范》及《建筑照明设计标准》中规定：“高层住宅的应急照明不需设置节能自熄开关”，在《住宅设计规范》的条文说明第6.5.3条中，还明确指出：“应急照明不能采用节能自熄开关”。而《住宅建筑规范》却以强制性条文的形式规定：“住宅的公共部位应采用节能控制措施”。并存的规范间有这样大的反差，是节能和环保观念成为主流意识的结果。设计和审查应符合强制性标准的规定，对住宅公共部位的应急照明采用节能控制措施。
对何为“节能控制措施”，有关规范都没有明确的规定。节能控制措施通常指对灯具设置节能自熄开关控制。节能自熄开关市场上常见的有：触摸延时开关、声光控延时开关和人体自动感应开关。已经有厂家开发出带消防线（消防触点），并能带节能灯负载的节能自熄开关。但根据《住宅建筑规范》第10. 1.4条的条文说明，对于有天然采光的场所，在照明系统中设置定时或光控设备也是节能控制措施。并且，根据《住宅建筑规范》第8. 5. 3条的规定，仅当应急照明采用节能自熄开关时才必须采取应急时自动点亮的措施；若采用其他控制措施（如在照明系统中设置定时或光控设备），则对应急照明的自动点亮不作要求。
根据上述分析可以得出结论，高层住宅公共部分的应急照明适用的节能控制措施有两种，一种为在灯具旁设置就地节能自熄开关，配以火灾时由火灾自动报警系统联动控制将应急照明自动点亮措施。有些设计师认为采用声光控延时开关或人体自动感应开关可以认为已具有火灾疏散时自动点亮的功能，不需由火灾自动报警系统联动。但是这种作法在有关规范和技术措施中均无据可查，是否可行尚无定论。第二种为对于有天然光采光的场所，给照明系统设置定时或光控设备。这种方式的特点是：白天应急照明关闭，白天发生火灾时，依靠天然采光窗作排烟和人员疏散；夜间应急照明常亮，保证火灾发生在夜间时人员的安全疏散。
例如，对于十层或十一层（含复十二层）的小高层住宅楼，根据“高规”第6. 2. 3. 1条，这类建筑不设封闭楼梯间，并且楼梯间靠外墙，能直接天然采光和自然通风。若采用在该建筑的应急照明系统中设置定时或光控设备作为节能控制措施，可以避免设置节能自熄开关控制时，因未设置火灾自动报警系统而无处取得联动控制信号的弊端。这种方案符合《住宅设计规范》第8. 5. 3条及10. 1. 4条的规定，但缺点是会在夜间很少有人通行的公共部位造成“长明灯”，浪费电能，节能效果差。同时可以采用在各层设置应急照明手动起动按钮，并在旁边设置蓄光型的醒目标志“应急照明手动起动按钮，发现火灾时请立即按下”，作为应急照明的自动点亮措施。这种手动起动按钮可以采用消防栓破玻按钮（AC 220 V），设置在各层电梯厅的出入口处。这种应急照明自动点亮方式如图1所示。
2.2. 应急照明的供电
应急照明的电源和供电系统也是设计和审查工作中争议较多的一个问题。《照明设计标准》第7.2.2条规定应急照明的电源可采用下列方式之一：
2.2.1接自电力网有效地独立于正常照明电源的线路。
2.2.2蓄电池组，包括灯内自带蓄电池、集中设置或分区集中设置的蓄电池装置。
2.2.3应急发电机组。
2.2.4以上任意两种方式的组合。
实际上，对应急照明的电源的基本要求应该有两个，不管采用上述何种供电方式都必须能够满足：①电源的供电可靠性问题。②应急电源的转换时间和连续供电时间问题。“高规”和GB50016-2006《建筑设计防火规范》（以下简称“建规”）对于应急照明的连续供电时间都有明确规定，却未规定应急照明电源的转换时间。仅“民规”附录C. 3. 1给出了量化的规定：火灾疏散应急照明电源的转换时间应≤15s。
对于单栋的高层建筑物来说，直接引接城市低压电网的电源作为应急照明的电源是一个很理想的方案，无论在供电可靠性和电源转换时间等方面都可以满足规范的要求，并具有很好的性价比。但对于高层住宅楼群而言，常采用的是第2，3种方式的应急电源。
（1）采用蓄电池组供电
采用蓄电池组做为应急照明电源可分为灯内自带蓄电池和集中设置（或分区集中设置）蓄电池装置这两种方式。灯内自带蓄电池方式对于配线线路的敷设要求低，但对于后期的维护管理要求高。实际工程中，这些分散设置的应急灯完好率低，万一发生火灾时将造成无应急照明的状况，影响人员快速安全地疏散，势必造成严重的后果。因此，规范更倾向于后一种方式。在“建规”第11. 1. 3条的条文解释中指出：“集中设置蓄电池装置的应急照明系统的可靠性较高，设计时应尽可能采用集中供电方式”。虽然集中设置蓄电池组（当层数较多时，应急照明的蓄电池组宜采用分区集中设置的方式）的供电方案可能价格较贵一些，但这是事关火灾安全疏散的重大问题，并且现在房地产的价格较高，开发商也应该为安全设施多
投人一些。
采用集中供电方式应注意两个非常关键的问题：①对配电线路的要求很高，应采取防火防机械损伤等措施保护配电线路，即要求“暗敷设时，应穿管应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30 mm"。②虽然应急照明的灯具由集中设置的蓄电池组供电，灯具不需自带蓄电池，但灯具仍应符合应急照明灯具的要求，即设计图样必须明确要求“应设玻璃或其他不燃烧材料制作的保护罩”。这一点是设计中容易疏漏的，但对集中供电的应急照明系统却至关重要。因为若采用可燃材料制作的应急灯具，当火灾烧毁某个灯具时，势必也烧毁灯头内的应急照明线路，这将导致整个应急照明支路中断供电。上述两点都是国家强制性标准的条文内容（后者的强制性要求在“建规”中体现）。设计选型还应注意标明蓄电池的连续供电时间，这也是强制性的条文内容。
集中设置的蓄电池组的电源和自带蓄电池灯具的电源均可取自平时电源配电箱的专用支路上，但不应与其他非应急照明混接在同一供电支路。“民规”第11. 8. 9条对此作了规定：“疏散照明采用带有蓄电池的应急照明灯时，正常供电电源可接自本层（或本区）的分配电盘的专用回路上，或接引自本层（或本区）的防灾专用配电盘”。但设计中，应急照明与非应急照明混接的情况很多。比如说有些高档楼盘，电梯前室除应急照明灯具外，还有许多装饰性筒灯、花灯等，应急照明灯具若与这些灯具混接同一支路，不便于火灾时非
消防电源的切断。
（2）采用应急柴油发电机组供电
对于高层住宅楼内有大用电量消防设施（如消防电梯），而需要引接应急柴油发电机组作备用电源的高层住宅楼，应急照明可纳入消防配电系统。应急照明系统中应急电源与正常电源的切换位置在不同的规范中也有不同的规定，这也是设计和审查工作中有较多争议的地方。“民规”第24. 9. 9条规定：“对于火灾应急照明……若采用分散供电，在各层（或最多不超过3一4层）应设置专用消防配电屏（箱）”。同时该规范第24. 9. 10条又指出：“消防用电设备的两个电源宜在……火灾应急照明配电箱处作自动切换”。按照这两条规定，就需要每隔3一4层设置应急照明配电箱，并且需要在每个应急照明配电箱中作双电源自动切换。但实际上，高层住宅楼中，各层的应急照明负荷很小，有时一层可能只有几个应急照明灯具，采用这种方式需要使用更多的耐火电缆和多个双电源自动切换箱，造成不必要的投资浪费。根据“高规”第9. 1. 2条的条文解释，双电源末端切换的重点是消防控制室、消防电梯机房、防排烟机房和水泵房等，应急照明可以不需要末端自动切换。因此，笔者认为高层住宅楼的应急照明系统，
可根据实际情况采用如图2所示的供电方式。
鉴于应急柴油发电机组的起动和带负荷稳定运行需要有一个过程。“高规”第9. 1. 2条规定：“一类高层建筑自备发电设备，应设有自起动装置，并能在30 s内供电。二类高层建筑自备发电设备，……可采用手动起动装置。”在这种情况下，采用应急柴油发电机组作为应急照明的电源不能满足转换时间应小于15s的要求，除非采用能在巧s内自起动的应急柴油发电机组。而对于仅设置手动起动装置的应急柴油发电机组，则完全不可以作为应急照明的电源。
采用应急柴油发电机组供电的方式要注意的问题仍然是对配电线路的耐火要求和对应急照明灯具不燃性的要求，这同蓄电池组集中供电方式是一样的。
3.高层住宅楼配电系统的构建
高层住宅楼的配电系统较为简单，但是设计和审查中还常对住户电表的安装位置和消防设施专线供电的问题存在较大的争议。
3.1.高层住宅楼住户电表的安装位置
在《住宅设计规范》第6. 6. 5条指出：“应合理确定各种计量仪表的设置位置，以满足能源计量和物业管理的需要”。“技术措施”第22. 2. 7条指出：“电能表宜集中安装在单元首层（适用于多层住宅）或每层配电间（适用于高层住宅）”。根据上述规定，高层住宅楼适合采用插接母线、预分支电缆或干线电缆绝缘穿刺技术作主干，电能表分楼层设置的供电方案（下称树干式方案）。但工程设计图样中，常见的是在住宅底部设置总计量电能表柜，然后由电能表柜各引一根电缆进各住户配电箱的供电方案（下称放射式方案）。有些20多层的住宅楼也采用这种供电方式。
显然，与树干式配电方案相比较，放射式配电方案具有以下几个优点：①采用放射式配电可以减少配电级数。②方便电能表的抄收。③方便物业与供电部门划清分界点，因为根据供电管理部门的规定，小区电能表归供电部门管理，电能表下几公分处为物业与供电部门的分界点。④造价较采用插接母线或预分支电缆低，特别是层数不高用户不多的情况下，可以节约不少投资。放射式配电的缺点是：在楼层较高住户较多时，由于分支电缆数量多，造价将大大提高，并且挤占了强电井的有限空间。使用放射式配电方案还应注意以下问题：
3.1 采用小截面电缆长距离敷设，线路上的电能损耗和电压降都比较大，这将影响末端用户的电压质量
以一座二十层住宅楼为例，设由底层总电能表柜至第二十层最远端的用户开关箱的线路长度为70 m，用户按8 kW/40 A计，采用YJV-3 x 16电缆供电，那么满负荷时该段电缆上的电压损失将达到3%。若该建筑物离小区变配电所较远，则可能造成该住户内家用电器端的电压偏差超过5%。这将不能满足《供配电系统设计规范》第4. 0. 4条关于用电设备端子处电压偏差的规定。因此，采用这种方式应做最远端用户电压损失校验。但实际工程中，做电压损失校验的很少。原因是很多施工图审查时，小区总图尚未设计，室外电缆的路径和长度还不明确，电压损失校验无从谈起。
3.2 放射式供电方式中大量的电缆电线并列敷设也是值得重视的问题
在上面提到的二十层住宅楼（一梯两户为例）采用放射式配电的例子中，将有40根电缆沿电缆托盘或电缆梯架敷设在大楼的强电井内，其载流量的折减系数如何取值成为一个难点。民规表8. 4. 5. 5给出电缆沿托架及托盘敷设的载流量校正系数（本文略），根据该表此系数与电缆层数和电缆的同时工作系数有关。GB 50217-1994《电力工程电缆设计规范》表C.0.5给出电缆沿梯架及托盘敷设的载流量校正系数（见表2），根据该表此系数仅与电缆层数有关。而国家标准GB/T16895. 15-2002《布线系统载流量》（idt IEC 60364一523；1999）表52一E1，52 - E4中给出的电缆托盘及电缆梯架中成束敷设电线电缆的载流量降低系数（部分数据见表3及表4）不仅与电缆桥架的层数及同一层中电缆的根数有关，还与电缆桥架水平或垂直安装的方式有关。可见，不同规范之间有较大差异，使设计和审查很难掌握载流量降低系数的取值。笔者认为，为与国际接轨的需要，应按照等同采用IEC标准的国家标准《布线系统载流量》的规定来执行。
但使用表3、表4应注意以下几个问题：
（1）只适用于单层成束敷设的电缆，不适用于多层相互接触（电缆叠置的电缆）。
（2）电缆桥架的安装应符合要求：电缆桥架间垂直距离为300 mm，与墙之间净距不小于200 mm，保证空气流通。
（3）电缆的根数多于9根时的系数不再减少。
（4）所对应的电缆载流量为空气中敷设的数据。
根据表3、表4可以得出一个经验数字，即对高层住宅楼的住户采用放射式配电，电缆无间距沿
有孔托盘或电缆梯架垂直敷设时，只要将电缆在空气中的载流量直接乘以0. 7的载流量校正系数，并且在敷设方式上符合上面（1），（2）点的要求，就可以认为载流量校正能满足规范的要求。
图3a所示的配电方案将电能表集中布置在几个楼层的电能表箱内，是一种放射式与树干式相结合的方法。比较图3a与图3b，可以初略估算出前者使用的YJV-3 x 16电缆的数量将比后者少350 m，需要的电缆桥架CT-400 x 100的数量也将减少约50 m，但多出约80 m的YJV-4 x 50电缆。根据某厂家的信息价，YJV-3 x 16电缆价格约50元/m，YJV-4 x 50 + 1 x 25电缆的价格约220元/m，CT-400 x 100的电缆桥架约80元/ma由此可知采用图3a比图3b在电缆和桥架上将节约投资约5 000元，当然图3a在电器和箱体上会增加置火灾自动报警系统的问题，考虑到十层或十一层（含复十二层）的小高层住宅楼，一般除公共部位的应急照明外无其他消防负荷，如果应急照明的配电设计可以不需由火灾自动报警系统在火灾疏散时将应急照明自动点亮的话，那么笔者认为这类小高层住宅楼可以不设置火灾自动报警系统。
工程设计中，对于十二层及以上三十五层以下的高层住宅楼一般都设置火灾自动报警系统以实现消防联动控制。高层住宅楼消防联动控制内容包括：火灾确认后，相关区域的非消防电源应能自动切断；应急照明应自动点亮；指定楼层的送风口应开启；正压送风机应起动；消防电梯应降落到一层等。在一个高层住宅小区中，消防控制中心常设置在物业管理楼。这样，为实现上述的报警及联动的需要，就必须由小区的消防控制中心的火灾自动报警设备引电源总线、信号总线及多线联动线等至各栋建筑单体。对于小规模的住宅小区，这是很容易实现的。但现在的楼盘常常很大，占地宽广，由小区消防控制中心引出的消防报警的管线不仅很多而且线路很长。例如，以每栋楼平均需要一根100 m长的19芯控制电缆KVV-19 x 1. 5为例，该型电缆的工程信息价为25元/m，再加上电缆敷设的费用，单一根进楼的控制电缆就需要花费数千元。若采用NH-KVV型时，价格就更贵了。可见对于大一些的楼盘，采
用这种方式并不理想，并且还有施工及维护管理麻烦的缺点。
本文认为，对于规模较大的高层住宅小区，可以采用在各楼栋底层电梯厅设置区域火灾报警控制器的方式。住宅楼内在消防电梯、防烟楼梯的前室及合用前室和电缆竖井等处设置火灾探测器，所有探测器的输出信号均进人区域火灾报警控制器中，为楼内的消防设施提供消防联动信号。该区域火灾报警控制器应带1一2个直接输出控制按钮以实现对正压送风机的多线控制，并采用485总线与消防控制中心的报警控制器联络，便于小区消防控制中心的值班管理人员监控各栋楼消防设施的运行状态。当然，这种设计方案仍应按《火灾自动报警规范》的要求，在消防电梯机房、消防电梯轿厢和正压送风机房内设置消防电话分机，消防电话专线仍由小区消防控制中心的专用消防电话总机引接。
有些设计师认为正压送风机是重要的消防设备，其多线联动应在小区消防控制中心实现。但是本文认为这种做法的可靠性反而不高，因为多线联动控制线与其他消防线路不同（如报警总线），长期处于不通电状态，当线路有故障或接触不良时，不易被发现。另一方面，当多线联动控制线线路很长超过电缆的制造长度时，还会有中间接头，使可靠性降低，电阻增大。因此在各栋住宅楼底层设置区域火灾报警控制器进行多线直接联动控制，是一个很便捷的方法。在国家标准图集04DX003第24、31页中，正压送风机也是通过在各层消防电梯前室设置起动按钮直接手动控制的。如果正压送风机采用多线联动和总线联动两种方式相结合的控制方式，还可以在正压送风机被人为起动之前，实现与火灾报警信号联动的自动控制。
有些设计师还认为设置了火灾自动报警系统后就应设置手动火灾报警按钮及火灾应急广播（或火灾警报装置），否则就违反了《火灾自动报警规范》第5. 5. 1条“未设置火灾应急广播的火灾自动报警系统，应设置火灾警报装置”及第8. 3. 1条“每个防火分区应至少设置一个手动火灾报警按钮”的规定。但笔者认为，三十五层以下的高层住宅楼设置火灾自动报警仅是为了能够给消防设施提供联动控制信号，根据“高规”及《住宅建筑规范》的精神，手动火灾报警按钮及火灾应急广播（或火灾警报装置）可以不需设置。
4．结束语
高层住宅楼的设计看起来并不复杂，但是设计和审查工作中存在争议的问题不少。住宅建设是一个规模庞大的产业，关系到老百姓的切身利益，本文以抛砖引玉为目的，希望能引起更多的讨论，形成行业共识，提高设计及审查工作的效率；也希望有关部门能出台更有针对性的设计措施，用以规范设计和审查。本文提出的观点可能浅陋，不足之处敬请各位同仁指正。
论文作者:卢焯艺
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/1
标签：火灾论文; 电缆论文; 住宅楼论文; 高层论文; 电源论文; 蓄电池论文; 方式论文; 《防护工程》2018年第17期论文;