高层建筑消防电梯设计探究

■邓道 广州市花都区消防救援大队

现如今高层建筑在城市中的规模不断扩大，消防电梯能在火灾发生时为消防员提供便利，避免消防员因携带装备爬楼浪费过多体力，在提高灭火效率上起着重要的作用。因此提高消防电梯的设计和施工质量，是高层建筑在建设过程中需要重点考虑的内容。

一、消防电梯的设置范围与数量要求

根据建筑建设的消防安全规范，高层建筑设置消防电梯存在严格范围要求。针对32m 以上的建筑住宅、一类建筑或面积在3000m2且五层以上的养老居所、高层建筑地下室（建筑规定安装消防电梯）、在建筑地平面深埋10m以上且大于300m2的非地下室建筑，设置的数量要求是每个防火分区不应少于1 台。在设置消防电梯时，结合防火分区的部署来考虑，防止火灾发生后，消防员的灭火活动范围受到制约。在对电梯位置进行设计时，需要与救援疏散区分隔开，确保人员逃生与消防员工作不产生冲突。首层的消防电梯应设置直通室外的出口，或经过长度不超过30m 的通道通向室外，这样一来，消防员或救援人员使用电梯就可以直接通往安全区域。同时消防电梯应考虑货梯、客梯的具体位置来设计，如果客梯货梯符合要求，可以用它代替消防电梯，也可以根据具体要求，将对应位置的客货梯进行调整，确保可在不同位置对相同防火分区展开灭火救援工作。

二、影响消防电梯正常使用的因素

（一）消防电梯易受火灾破坏

在高层建筑的顶部，通常会装载消防电梯机房，为降低机房的火灾隐患，依照标准规范，需要设置防火分区。而在具体使用环节中，电缆、风管在安设时需要穿透墙体，导致机房墙面存在缝隙，而防火门经常会处于打开状态，这种情况下如果发生火灾，其高温很容易对维持消防电梯功能运转的核心设备产生影响，进而破坏电梯功能。另外，如果消防电梯没有根据相关规定来独立设置井道，像是与客梯、货梯合用井道，防火分隔未设置或消防前室缺失，就会导致火灾发生后对电梯造成破坏，进而使消防电梯无法在火灾中发挥作用。

（二）消防电梯易受烟气侵害

高层建筑发生火灾后，其内的消防电梯常会受到烟气的影响而无法正常使用。首先，前室设置的防火分隔容易受到烟气影响，这主要是由于墙体缝隙、防火门常开等问题导致的。其次，如果前室所设置的加压送风系统功能失常，也会导致烟气侵入到消防电梯中[1]。现阶段，一些高层建筑所安设的消防电梯前室由于一些原因未设置科学合理的采光通风结构，需要使用加压送风系统来防止火灾烟气进入到电梯间，但由于防火门无法及时关闭的问题导致加压送风系统功能受阻。另外，如果未设置科学的加压送风口，也会导致风传送阶段出现涡流，导致烟气无法有效排出。最后，高层建筑在设计环节未根据相应规范设置科学的消防电梯机房、未设置独立的防火分隔与其他机房进行区分、电梯轿厢活塞效应等情况出现，就会导致电梯机房侵进大量烟气，并将其带到电梯井道，最终进入轿厢，令在其中的人们受到安全威胁。

（三）消防电梯易受水侵害

现阶段，消防电梯仍然存在材质缺陷问题，特别是在防水方面仍需要进一步来研究解决。通常情况下建筑在发生火灾时，水是主要的扑救工具，但消防电梯的防水功能差，即使根据标准规定设置相应的防水措施，依旧难以保持长时间运转。

三、高层建筑消防电梯的设计问题

（一）环境布局依据

在设置消防电梯时，首先需要考虑建筑内的环境布局。消防电梯为一种竖向管井形式，如果建筑发生火灾，火势在这种竖向管井中主要是以上下扩散的方式蔓延，并且通道会产生烟囱效应。根据火势蔓延的状态，建筑可以设置具有良好防火功能的防火分隔，防止烟火以及高温迅速蔓延，加大灭火救援的压力以及火灾风险程度。同时需要单独设置消防电梯井，现阶段一些设计者会将电梯井和其他电梯厅、走廊等连通，如果其内存在电缆、易燃可燃装修材料，就会导致建筑缺失安全保障，火灾发生后，还会连带其他管井出现问题。因此单独设置消防电梯井是必要的。消防电梯与机房以及相邻电梯井之间，需要用防火隔墙隔开，而要在墙体安装门，应选择甲级防火门。消防电梯井中不应存有可燃气体、液体管道。消防电梯应敷设自用的电线、电缆，以此降低危险系数，并不要在井壁设置出电梯门洞、通气孔之外的其他洞口。

（二）消防电梯的电源和电缆设计

在高层建筑发生火灾后，消防电梯需要将电源进行切换，确保正常使用。根据相关的建筑法规，设置消防电梯应从变配电室敷设两条电缆，安装到建筑顶层的电梯机房。为得到可靠供电效果，在使用配电线路的过程中，消防电梯对电缆有着严格要求，两电需要使用铜皮防火电缆的配电线路。在敷设配电线路时，应沿着电气竖井垂直方向进行。如果在相同电缆井敷设阻燃电缆，需要用耐火材料将两者在中间进行隔离[2]，这种方式可以降低火灾对电缆的影响。电气线路在吊顶的敷设工作，主要使用材料为金属管和金属线槽布线，而天花板则是具有阻燃型硬质特点的塑料管材料。在敷设电线、电缆时，其主要线路为配电间- 电梯井道- 电梯机房，而在配置末端和中间的切换装置以及配电箱之前，需要考虑火灾发生时可能对电气设备和线路产生的损害，确保线路为消防电梯提供安全用电。

（三）防烟设计

消防电梯的防烟设计能够确保发生火灾后，为人员提供无烟的安全区域，促进安全疏散工作的顺利进行。根据要求，为避免楼梯和消防电梯进入烟气，应将防排烟装置布设在前室位置，对于建筑高度小于或等于50m的公共建筑、工业建筑和建筑高度小于或等于100m 的住宅，可考虑在外墙侧安装相应的窗口来排烟，达到自然通风的目的，保护消防电梯。对于建筑高度大于50m 的公共建筑、工业建筑或建筑高度大于100m 的住宅建筑，应采用机械加压送风系统，达到对消防电梯防烟的效果。防烟电梯间及其前室排烟设计如图1所示。

（四）堵、排水设计

在设计高层建筑的消防电梯时，确保堵、排水的合理性对消防电梯的正常运行有非常重要的作用。首先如果上述问题设计不合理，会导致火灾发生后，电梯流入大量水，进而影响使用，进而无法帮助消防员快速救援，人员的生命和财产安全难以得到保障。针对消防电梯的堵、排水，应考虑两个位置：一是前室门口宜设置挡水设施和设置下水坡，电梯口也应安装排水槽，并布设科学实用的排水通道。二是井底应设置排水设施，排水井的容量不应小于2m3，排水泵的排水量不应小于10L/s[3]。

四、消防电梯设计建议

高层建筑的消防电梯主要作用是承载消防员到达指定灭火区域，以此完成灭火救援工作。不过在实际应用中，消防电梯的作用有限，在火灾中后期难以产生作用，也加大了消防员的工作难度。因此应对这个问题进行改善，并严格要求消防电梯的结构以及相关配套装置。

（一）消防电梯和前室结构独立

在设计消防电梯时，应考虑火灾发生后建筑可能发生的坍塌问题，因此消防电梯井和前室应独立于建筑结构中，井壁不应开设孔洞，并为其设置单独的支撑装置，同时内部的结构钢筋也应独立存在，使其在建筑中形成独立结构，加强消防电梯与前室的稳定性，防止受倒塌影响，而导致其功能受到影响。需保证电梯井的耐火性能，可在各种类型火灾情况下为消防救援提供支持，井壁耐火等级通常大于2.5 ～3h。电梯井轿厢必须具备承载8 ～10 名消防员的重量，即至少能承重800kg，净面积不小于1.4m2。轿厢的装修也需要使用耐火材料，防止烟热导致电梯轿厢失去作用。

（二）提高前室的耐火等级

消防电梯的前室发挥着重要作用，能够承载消防员到达着火层，并顺利出行，之后消防员在通过其内安装的消火栓等安全设施来实施灭火工作。而消防电梯想要代替消防云梯车，就需要前室在其中发挥作用，因此强化电梯前室的耐火级别就非常必要了。通常高层建筑的火情在3h 以上，就会产生坍塌现象，而在这个时候再去楼层中灭火就没有多大的实际作用了，普通18cm 厚黏土砖通常能够承受火烧3.5h，所以前室应保证耐火水平在3h 之上，应选择甲级防火门作为隔墙门[4]。

（三）室内消火栓供水系统应独立存在

消防员在高层建筑的灭火救援行动中，会利用消防电梯前室的消火栓来展开工作，以此提高效率。其内的消火栓供水系统能为灭火救援工作提供充足的水源与水压，支撑灭火工作的顺利进行。因此在具体设计时，应确保系统能够正常供水，例如在前室的消火栓中装设独立供水管网，而管网的供水源应设置在水泵房、室外地点，确保直接供水而不受其他因素干扰。不要将供水管网和其他场所灭火装置的管网连接。另外想要提高供水的可靠性，可以在管网中装设水泵接合器，如果管网供水出现问题，就可以使用消防车来加压。同时在消防井座中设置排水口，如此即使地下层无法通电梯，井底水也可以向室外排出。由于高层建筑还存在雨季水倒灌问题，因此在排水管外墙要安设单流阀，如果难以向室外直接排水，也可以在电梯井旁边建造水池，并确保面积在2m2以上，并利用水泵排水[5]。

（四）独立设置线路，增加供电保障

在设置高层建筑的消防电梯时，应确保其自身的供电线路相互独立，以此保障顺利供电。因此其供电线路的系统不应连接其他设施线路，消防电梯与前室应具有专用供电系统，并且配置两路独立的供电电源，确保电梯用电正常运行，避免出现电力中断，导致电梯滞留的现象发生。在供电消防电梯专用应急电源中还应使用专用供电回路，并设置专用标志，便于火灾发生时快速识别。针对消防电梯首层的操作按钮，要设置消防人员专用按钮，并将其设置在消防电梯门旁的开锁装置内，充当万能按钮，以此来强迫消防电梯降至任一指定的楼层，同时火灾发生时，将工作电梯停用，打开消防电源，开启排烟风机。

另外，需保证两路电源可以相互转换，如果一路电源产生故障，可以自动投入另一路电源，之后再进行维修工作。而如果出现范围性区域停电或者遭遇意外事故，导致两路电源无法使用，可以将柴油发电机作为第三电源进行使用，或者考虑高容量的UPS 或带电动机类型的EPS。

五、结语

综上所述，高层建筑的消防电梯对消防安全有着重要作用，因此在设计环节，要注重电梯在建筑中的合理性应用，并考虑多方面的影响因素。同时在安设消防电梯时，应确保电梯的质量与安全性，确保环境结构布局的科学合理，使其能够独立于建筑的其他空间设施，尤其注意，消防电梯需要和群众的逃生通道相隔离。