高層建筑消防電梯設計探究

■鄧道 廣州市花都區消防救援大隊

現如今高層建筑在城市中的規模不斷擴大，消防電梯能在火災發生時為消防員提供便利，避免消防員因攜帶裝備爬樓浪費過多體力，在提高滅火效率上起著重要的作用。因此提高消防電梯的設計和施工質量，是高層建筑在建設過程中需要重點考慮的內容。

一、消防電梯的設置范圍與數量要求

根據建筑建設的消防安全規范，高層建筑設置消防電梯存在嚴格范圍要求。針對32m 以上的建筑住宅、一類建筑或面積在3000m2且五層以上的養老居所、高層建筑地下室（建筑規定安裝消防電梯）、在建筑地平面深埋10m以上且大于300m2的非地下室建筑，設置的數量要求是每個防火分區不應少于1 臺。在設置消防電梯時，結合防火分區的部署來考慮，防止火災發生后，消防員的滅火活動范圍受到制約。在對電梯位置進行設計時，需要與救援疏散區分隔開，確保人員逃生與消防員工作不產生沖突。首層的消防電梯應設置直通室外的出口，或經過長度不超過30m 的通道通向室外，這樣一來，消防員或救援人員使用電梯就可以直接通往安全區域。同時消防電梯應考慮貨梯、客梯的具體位置來設計，如果客梯貨梯符合要求，可以用它代替消防電梯，也可以根據具體要求，將對應位置的客貨梯進行調整，確?？稍诓煌恢脤ο嗤阑鸱謪^展開滅火救援工作。

二、影響消防電梯正常使用的因素

（一）消防電梯易受火災破壞

在高層建筑的頂部，通常會裝載消防電梯機房，為降低機房的火災隱患，依照標準規范，需要設置防火分區。而在具體使用環節中，電纜、風管在安設時需要穿透墻體，導致機房墻面存在縫隙，而防火門經常會處于打開狀態，這種情況下如果發生火災，其高溫很容易對維持消防電梯功能運轉的核心設備產生影響，進而破壞電梯功能。另外，如果消防電梯沒有根據相關規定來獨立設置井道，像是與客梯、貨梯合用井道，防火分隔未設置或消防前室缺失，就會導致火災發生后對電梯造成破壞，進而使消防電梯無法在火災中發揮作用。

（二）消防電梯易受煙氣侵害

高層建筑發生火災后，其內的消防電梯常會受到煙氣的影響而無法正常使用。首先，前室設置的防火分隔容易受到煙氣影響，這主要是由于墻體縫隙、防火門常開等問題導致的。其次，如果前室所設置的加壓送風系統功能失常，也會導致煙氣侵入到消防電梯中[1]?，F階段，一些高層建筑所安設的消防電梯前室由于一些原因未設置科學合理的采光通風結構，需要使用加壓送風系統來防止火災煙氣進入到電梯間，但由于防火門無法及時關閉的問題導致加壓送風系統功能受阻。另外，如果未設置科學的加壓送風口，也會導致風傳送階段出現渦流，導致煙氣無法有效排出。最后，高層建筑在設計環節未根據相應規范設置科學的消防電梯機房、未設置獨立的防火分隔與其他機房進行區分、電梯轎廂活塞效應等情況出現，就會導致電梯機房侵進大量煙氣，并將其帶到電梯井道，最終進入轎廂，令在其中的人們受到安全威脅。

（三）消防電梯易受水侵害

現階段，消防電梯仍然存在材質缺陷問題，特別是在防水方面仍需要進一步來研究解決。通常情況下建筑在發生火災時，水是主要的撲救工具，但消防電梯的防水功能差，即使根據標準規定設置相應的防水措施，依舊難以保持長時間運轉。

三、高層建筑消防電梯的設計問題

（一）環境布局依據

在設置消防電梯時，首先需要考慮建筑內的環境布局。消防電梯為一種豎向管井形式，如果建筑發生火災，火勢在這種豎向管井中主要是以上下擴散的方式蔓延，并且通道會產生煙囪效應。根據火勢蔓延的狀態，建筑可以設置具有良好防火功能的防火分隔，防止煙火以及高溫迅速蔓延，加大滅火救援的壓力以及火災風險程度。同時需要單獨設置消防電梯井，現階段一些設計者會將電梯井和其他電梯廳、走廊等連通，如果其內存在電纜、易燃可燃裝修材料，就會導致建筑缺失安全保障，火災發生后，還會連帶其他管井出現問題。因此單獨設置消防電梯井是必要的。消防電梯與機房以及相鄰電梯井之間，需要用防火隔墻隔開，而要在墻體安裝門，應選擇甲級防火門。消防電梯井中不應存有可燃氣體、液體管道。消防電梯應敷設自用的電線、電纜，以此降低危險系數，并不要在井壁設置出電梯門洞、通氣孔之外的其他洞口。

（二）消防電梯的電源和電纜設計

在高層建筑發生火災后，消防電梯需要將電源進行切換，確保正常使用。根據相關的建筑法規，設置消防電梯應從變配電室敷設兩條電纜，安裝到建筑頂層的電梯機房。為得到可靠供電效果，在使用配電線路的過程中，消防電梯對電纜有著嚴格要求，兩電需要使用銅皮防火電纜的配電線路。在敷設配電線路時，應沿著電氣豎井垂直方向進行。如果在相同電纜井敷設阻燃電纜，需要用耐火材料將兩者在中間進行隔離[2]，這種方式可以降低火災對電纜的影響。電氣線路在吊頂的敷設工作，主要使用材料為金屬管和金屬線槽布線，而天花板則是具有阻燃型硬質特點的塑料管材料。在敷設電線、電纜時，其主要線路為配電間- 電梯井道- 電梯機房，而在配置末端和中間的切換裝置以及配電箱之前，需要考慮火災發生時可能對電氣設備和線路產生的損害，確保線路為消防電梯提供安全用電。

（三）防煙設計

消防電梯的防煙設計能夠確保發生火災后，為人員提供無煙的安全區域，促進安全疏散工作的順利進行。根據要求，為避免樓梯和消防電梯進入煙氣，應將防排煙裝置布設在前室位置，對于建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工業建筑和建筑高度小于或等于100m 的住宅，可考慮在外墻側安裝相應的窗口來排煙，達到自然通風的目的，保護消防電梯。對于建筑高度大于50m 的公共建筑、工業建筑或建筑高度大于100m 的住宅建筑，應采用機械加壓送風系統，達到對消防電梯防煙的效果。防煙電梯間及其前室排煙設計如圖1所示。

（四）堵、排水設計

在設計高層建筑的消防電梯時，確保堵、排水的合理性對消防電梯的正常運行有非常重要的作用。首先如果上述問題設計不合理，會導致火災發生后，電梯流入大量水，進而影響使用，進而無法幫助消防員快速救援，人員的生命和財產安全難以得到保障。針對消防電梯的堵、排水，應考慮兩個位置：一是前室門口宜設置擋水設施和設置下水坡，電梯口也應安裝排水槽，并布設科學實用的排水通道。二是井底應設置排水設施，排水井的容量不應小于2m3，排水泵的排水量不應小于10L/s[3]。

四、消防電梯設計建議

高層建筑的消防電梯主要作用是承載消防員到達指定滅火區域，以此完成滅火救援工作。不過在實際應用中，消防電梯的作用有限，在火災中后期難以產生作用，也加大了消防員的工作難度。因此應對這個問題進行改善，并嚴格要求消防電梯的結構以及相關配套裝置。

（一）消防電梯和前室結構獨立

在設計消防電梯時，應考慮火災發生后建筑可能發生的坍塌問題，因此消防電梯井和前室應獨立于建筑結構中，井壁不應開設孔洞，并為其設置單獨的支撐裝置，同時內部的結構鋼筋也應獨立存在，使其在建筑中形成獨立結構，加強消防電梯與前室的穩定性，防止受倒塌影響，而導致其功能受到影響。需保證電梯井的耐火性能，可在各種類型火災情況下為消防救援提供支持，井壁耐火等級通常大于2.5 ～3h。電梯井轎廂必須具備承載8 ～10 名消防員的重量，即至少能承重800kg，凈面積不小于1.4m2。轎廂的裝修也需要使用耐火材料，防止煙熱導致電梯轎廂失去作用。

（二）提高前室的耐火等級

消防電梯的前室發揮著重要作用，能夠承載消防員到達著火層，并順利出行，之后消防員在通過其內安裝的消火栓等安全設施來實施滅火工作。而消防電梯想要代替消防云梯車，就需要前室在其中發揮作用，因此強化電梯前室的耐火級別就非常必要了。通常高層建筑的火情在3h 以上，就會產生坍塌現象，而在這個時候再去樓層中滅火就沒有多大的實際作用了，普通18cm 厚黏土磚通常能夠承受火燒3.5h，所以前室應保證耐火水平在3h 之上，應選擇甲級防火門作為隔墻門[4]。

（三）室內消火栓供水系統應獨立存在

消防員在高層建筑的滅火救援行動中，會利用消防電梯前室的消火栓來展開工作，以此提高效率。其內的消火栓供水系統能為滅火救援工作提供充足的水源與水壓，支撐滅火工作的順利進行。因此在具體設計時，應確保系統能夠正常供水，例如在前室的消火栓中裝設獨立供水管網，而管網的供水源應設置在水泵房、室外地點，確保直接供水而不受其他因素干擾。不要將供水管網和其他場所滅火裝置的管網連接。另外想要提高供水的可靠性，可以在管網中裝設水泵接合器，如果管網供水出現問題，就可以使用消防車來加壓。同時在消防井座中設置排水口，如此即使地下層無法通電梯，井底水也可以向室外排出。由于高層建筑還存在雨季水倒灌問題，因此在排水管外墻要安設單流閥，如果難以向室外直接排水，也可以在電梯井旁邊建造水池，并確保面積在2m2以上，并利用水泵排水[5]。

（四）獨立設置線路，增加供電保障

在設置高層建筑的消防電梯時，應確保其自身的供電線路相互獨立，以此保障順利供電。因此其供電線路的系統不應連接其他設施線路，消防電梯與前室應具有專用供電系統，并且配置兩路獨立的供電電源，確保電梯用電正常運行，避免出現電力中斷，導致電梯滯留的現象發生。在供電消防電梯專用應急電源中還應使用專用供電回路，并設置專用標志，便于火災發生時快速識別。針對消防電梯首層的操作按鈕，要設置消防人員專用按鈕，并將其設置在消防電梯門旁的開鎖裝置內，充當萬能按鈕，以此來強迫消防電梯降至任一指定的樓層，同時火災發生時，將工作電梯停用，打開消防電源，開啟排煙風機。

另外，需保證兩路電源可以相互轉換，如果一路電源產生故障，可以自動投入另一路電源，之后再進行維修工作。而如果出現范圍性區域停電或者遭遇意外事故，導致兩路電源無法使用，可以將柴油發電機作為第三電源進行使用，或者考慮高容量的UPS 或帶電動機類型的EPS。

五、結語

綜上所述，高層建筑的消防電梯對消防安全有著重要作用，因此在設計環節，要注重電梯在建筑中的合理性應用，并考慮多方面的影響因素。同時在安設消防電梯時，應確保電梯的質量與安全性，確保環境結構布局的科學合理，使其能夠獨立于建筑的其他空間設施，尤其注意，消防電梯需要和群眾的逃生通道相隔離。