火灾自动报警及消防联动控制系统设计.doc

一、 前言：由于城市现代化的发展，高层建筑越来越多，根据有关规范的要求，在这些建筑里要设火灾自动报警系统。在此，本人仅以火灾自动报警和消防联动控制系统设计方面谈一下个人对这类设计的一些看法。二、工程实例概况：中基财富花园位于北京亚运村附近，整个工程由主楼和附楼组成，地下二层为人防，地下一层为停车库和设备用房，1层4层为商场，5层22层为住宅，附楼设有水泵房、变电所、锅炉房、行政办公室等，总建筑面积50000平方米。三、火灾自动报警及消防联动控制系统的设计：1. 方案的确定：在设计火灾自动报警及消防联动控制系统时，首先明确建筑物本身建筑特点和功能特点，了解该建筑的防火工程设计中其它专业的设施，尤其是设备（通风、水）专业对于电气专业的设计要求，然后根据有关规范对建筑物定性，确定系统的总体结构。根据高层民用建筑设计防火规范和火灾自动报警系统设计规范，该工程为二类高层建筑，是二级火灾自动报警保护对象。本建筑的火灾自动报警及消防联动控制系统采用集中报警系统，它有下列部分组成:a. 消防控制室（设于首层）：内设集中报警控制器，总线联动控制盘和多线联动控制盘，消防电话总机、火灾广播设备。b. 探测回路：1.感温探测器：设于地下停车库和其它平时有烟场所。2.感烟探测器：设于住宅部分的电梯前室、公共走道、疏散楼梯，商场的经营大厅及除卫生间外的所有房间、消防泵房、变配所、电梯机房、值班室等所有公建用房。3. 消火栓按钮：所有消火栓（水道专业提供）内。4. 手动报警按钮：地下车库存、商场及住宅部分的公共区域。5. 水流指示器和湿式报警阀：水道专业提供位置。c. 控制回路：1.消防广播和声光报警器：设置部位同探测器。2.防火卷帘门：设于地下车库和商场。3.正压送风机：调于屋顶。4.排烟风机：由通风专业提供，含排烟口和防火阀。d其它：应急照明和疏散指示照明，设置部位如下：1.消防电梯：由建筑专业提供。地下车库、商场、住宅部分的公共走廊、电梯前室和疏散楼梯。该自动报警和消防联动控制系统所要完成的任务为：控制中心对探测回路进行巡测，当某一探测区域内着火，该处探测器采集到现场信号，并立即把信号发回控制中心的控制器，控制器将此信号进行判断，确认着火后，向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播；另外联动控制向需要联动的消防设备发出执行信号，包括点燃应急照明和疏散指示器照明；启动消防护泵和正应送风机；启动火灾现场的排烟风机，打开相关的排烟口和防火阀；迫降电梯并使消防电梯处于待命状态；切断非消防电源，消灭初期火灾。2.控制中心的组成、功能、特点：控制中心设于首层，双路电源供电，末端自动切换，其组成前面已述。在本设计中选用的火灾报警控制器为san040型智能火灾报警控制器，8回路设计，每回路127个地址编码，只需一台控制器。系统结构简单，可靠性高，将san100型联动控制盘通过内部标准rs232口与本控制器连接，可组成全总线式报警联动控制器，一改过去报警、联动双总线的控制模式，联动控制模块、监视模块与各探测器使用同一总线，其联动点可在8个回路中任意分配，使工程布线大为简化，其主要特点有：a.采用微电脑控制，配置32kbyte高性能监控软件，总线数据传输采用pwm方式，抗干扰性强；b.与探测器及模块的连接采用无极性二总线方式，用树枝或环形结构均可；c.内设运行存贮器（即黑匣子）且不会因断电而丢失，为分析火灾原在提供可靠依据；d.自动检测功能；e.可对任意数量的探测器进行“开启”或“隔离”操作。本设计中选用的联动控制为san100型，其特点为：a.插箱式结构，可根据受控设备的数量任意组合；b.联动设备通过模块与探测器挂接在同一总线上，实现全总线控制方式；c.“自动”、“手动”及“禁止”转换开关的设计，可杜绝误操作。本设计选取用的多线制动控制盘采用san110型，专门用来控制消防系统中的主要消防设备，如消防泵、排烟机、送风机等，与san040控制器配接后，通过联动逻辑关系实现对联动设备的自动联动控制，也可利用联动控制盘上的启动按键对联动设备进行手动控制。3.探测回路：探测回路包括探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、水流指示器、压力开关等，其产口的选型在此不再赘述，需要强调的是手动报警按钮应设在各层出入口明显位置，高度1.5米，并满足在一个防火分区内任何位置到最邻近的手报按钮的步行距离不大于25米（在这一点上执行的是jgj/t1692,国标gb5011698要求的是30米）。4.消防广播系统和警报装置：本设计装置了总线消防广播系统，消防广播平时兼作背景音乐和正常广播，发生火灾时，由控制中心输出单元通过信号线相关声光报警驱动模块或总线消防广播模块发出指令，若地下室发生火灾，则接通地下各层及首层；若首层发生火灾，则接通地下各层，首层及二层；若二层或二层以上发生火灾，应先接通火灾层及相邻的上、下层，以帮助现场人员疏散逃生，消防广播扬声器不应低于3w，且应满足在一个防火分区内任何位置到邻近的扬声器的步行距离不大于25米的要求。根据各层建筑的格局，每层设置了若干数量的总线消防广播模块，对各层的扬声器分区域进行控制。为确保在火灾时报警区域发送火灾警报信叫，本设计除了设置灭火应急广播系统外，还在各报警区域内主要通道进出口、楼梯口、电梯前室、手报按钮及消火栓按钮旁设置了一定数量的火灾警报装置，如电铃声光讯响等。5.消防电话系统：消防电话系统为多线制消防电话系统，根据工程需要的数量来确定电话主机的容量，按照规范要求，设计中在消防水泵房、变配电所、主要通风和空调机房、电梯机房、值班室、控制中心设置了消防电话分机；在各层的手动报警按钮处设电话插孔，由控制中心电话总机以放射式布线，引至消防电话分机和电话插孔。消防电话总机与电话分机或电话插孔之间呼叫方式是直通的，线路为独立布线，是独立的消防通信网络。由于地上各层的层面积并不是很大，根据建筑的格局部分的电话插孔合用一个电话回路，控制中心电话主机的容量要求为大于60路，最后选取用主机容量为80路。6. 消防联动控制系统：消防联动控制系统就是控制中心输出单元，是消防设备，非消防设备发出控制信号的。是在对火灾确认后的处理单元，消防联动控制系统这一职能决定了它工作可靠性是相当重要的，直接关系到消防灭火工作的成败。本设计的消防联动控制系统是总线制联动系统与多线系统相接合的联动控制系统。在对火灾确认后，由它们根据水流指示器、湿示报警阀、消火栓按钮的动作情况启动消防水泵、喷淋泵、正压送风机、防排烟系统，启动报警装置，切换消防广播，迫降所明电梯，点燃应急照明，切断非消防电源等一系列消防措施。需要特别强调的是，不管是总线联动系统的还是多线联动系统，设计时都必须和各个联动设备的一、二次线路的设计紧密结合，考虑该设备的控制需要控制中心发出几个命令，向控制中心返回几个状态信号，然后再选择满足上述要求的控制模块。同时，根据有关规范要求，控制中心和消防泵、正压送风机、防排烟风机、应急照明、配电箱之间须有硬线连接，以保证控制中心对这些重要的消防设备，即可以进行逻辑自动的联动控制，又可以手动操作即一对一直观的控制操作，并可以在控制盘上直接反映设备实时的工作状态，各个联动设备就地均设置手动操作按钮，以防消防控制中心操作失灵等意外情况发生时，就地仍然能有效对联动设备进行操作。随着建筑业的发展，高层建筑如雨后春笋般出现，高层建筑因其自身特点，火灾的隐患较大，一旦发生火灾，火灾蔓延迅速，人员疏散困难，救援难度大，极易造成人员伤亡和财物损失。在紧急情况下，如果仅靠消防人员人工灭火，显然是不够及时和迅速的。高层建筑火灾自动报警和消防联动控制系统是人们早期发现、通报并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾的有效手段。如何使消防联动控制系统的设计更加科学呢?这需要工程设计人员在设计中更好地理解和执行规范，下面就消防联动控制系统的设计中应注意的问题，着重谈论一下。一、与给排水系统设计的配合 1用消火栓按钮直接启动消防水泵。高层民用建筑设计防火规范(以下简称高规)gbj004595第7.4.6.7条规定：临时高压供水系统的每个消火栓应设直接启动消防水泵的按钮。有些工程设计人员认为，通过手动报警按钮一样可以启动消防水泵，因此在设计时用手动报警按钮取代消防栓按钮。实际上，手动报警按钮和消防栓按钮两者的作用是不同的，消火栓按钮的作用是直接启动消防水泵，并返回信号至消防中心，而手动报警按钮的作用是通知消防中心发生火警。并由消防中心根据实际情况联动相关消防设备。在工程设计中应注意消防栓按钮不能直接采用ac220v或ac380v电源，因为民用建筑电气设计规范(以下简称民规)jgjt1692第24.6.2.1条规定：消火栓按钮控制回路应采用50v以下安全电压，在实际应用中一般采用dc24v及dc36v电源。另外，在消防控制室应能用手动按钮直接启动消防水泵，因为民规和火灾自动报警系统设计规范(以下简称火规)gb5011698均规定：在消防控制室应设有“控制消防水泵的启、停”功能，同时，火规还规定当采用总线制通过模块控制消防水泵，喷淋水泵时应另设专线进行直接启动。 2自动喷淋系统与湿式、于式喷水灭火系统的配合。湿式和干式喷水灭火系统由于工作原理不同，与火灾自动报警系统的配合也有所不同，火规6.3.3.3条规定：消防控制设备对自动喷水灭火系统应有“显示水流指示器、报警阀、安全信号阀的工作状态”的功能，当前工程设计时一般采用总线制火灾自动报警系统，因此火灾自动报警系统设计时应在报警总线上通过信号模块接受水流指示器、安全信号阀上发出的信号，并传送至自动报警控制器上显示其工作状态。设计时应注意水流指示器与安全信号阀应由不同的信号模块连接，因为他们的作用不同，传输信号不能混淆；对于湿式喷淋系统火规第5.3.2条及自动喷水灭火系统设计规范(gb500842001)110.1条均规定：湿式报警阀压力开关的接点和消防控制室手动按钮应能直接延时起泵。在工程设计无消防自动控制系统时，应把湿式报警阀压力开关的接点线路直接引至湿式喷水灭火系统喷淋泵的控制箱内，实现延时起泵和显示信号功能。 3与雨淋灭火系统、水幕灭火系统的配合。雨淋灭火系统为开式系统。其工作过程为：当火灾自动报警系统发出报警信号、控制开启雨淋报警阀，由火灾自动报警控制器将自动控制信号传输至联动控制台，在联动控制台实现自动和手动启动供水泵。开启雨淋报警阀有两种控制方式：由灭火系统保护区内的感烟、感温探测器组成“与”门，当两者均动作后，开启雨淋报警阀，并返回动作信号。由灭火系统保护区内任意火灾探测器报警，并确认火灾后，由火灾自动报警控制器发出控制信号，至输入、输出模块，开启雨淋报警阀，并返回信号，一般因在火灾确认后才能开启雨淋报警阀，因此，从可靠性考虑，宜采用第二种控制方式。二、与防火卷帘的配合 火灾确认后，应关闭有关部位防火卷帘。根据火规第63.8条规定：疏散通道上的防火卷帘，应分两次下降，感烟探测器动作后，卷帘下降至地(楼)面18米。感温探测器动作后，卷帘下降到底；用作防火分隔的防火卷帘，火灾探测器动作后，卷帘应一次下降到底。疏散通道防火卷帘，两侧应设置手动控制按钮，并且探测器的报警信号及防火卷帘的关闭信号应传至消防控制室。在实际工程设计中，由于有些场所仅适合安装一种探测器，如地下车库，在汽车库、修车库、停车厂设计防火规范gb5006797第907条文说明中解释：由于汽车库内通风不良，又受车辆尾气的影响，故安装烟感报警设备经常发生故障，因此，在汽车库安装何种自动报警设备，应根据车库的通风条件而定，在通风条件较好的车库内，可采用感烟报警设备，在一般的车库内可采用感温报警设备，地下停车库由于通风不良，所以一般只采用感温探测器，此时，防火卷帘两侧只能设置同一种探测器形成“与”门，对于用做防火分隔的防火卷帘，可由此信号控制防火卷帘，一次下降到底。对于疏散通道上的防火卷帘，可由此信号控制卷帘下降到18米处，再由防火卷帘控制箱内的时间继电器延时控制卷帘降底。三、与空调系统，防排烟系统的配合 当火灾确认后，自动控制系统应能通过模块关闭有关系统的空调机，新风机，送风机，并关闭本层电控防火阀，在未设火灾自动报警系统的工程中，防火阀70c温控关闭时，可直接联动关闭该系统的空调机或新风机，送风机。火规639规定：火灾报警后，消防控制设备应能停止有关部位的空调送风，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号；启动有关部位的防烟和排烟风机，排烟阀等，并接收其反馈信号。笔者认为，火灾报警后，应关闭相关区域的空调风机和送、排风机，而防火阀则采取定温保护装置直接动作关闭阀门，并接收其反馈信号。火规532条还规定：当防烟和排烟的控制设备采用总线编码模块控制时，还应在消防控制室设置手动直接控制装置，因此，应采用多线制联动防排烟风机。以便在联动控制屏能自动和手动控制防排烟风机的启、停，并显示其工作状态。按照高规gb5004595 2001年版8411条和汽车库、修车库、停车场设计防火规范gb5006797 827条规定，高层建筑内设置机械排烟的地下室和汽车库内无直接通向疏散出口的防火分区，当设置机械排烟系统时，应同时设置通风系统，并且该送风机的电源应按消防电源要求供电。四、与气体灭火系统的配合 气体灭火系统按其结构形式可分为有管网形与无管网型。火规634条对有管网气体灭火系统规定如下，联动控制台应能显示系统的手动，自动工作状态；在报警，喷射阶段，控制台应有相应的声，光警报信号，并能手动切除声响信号，在延时阶段，应自动关闭防火门、窗，停止通风空调系统，关闭有关部位防火阀，并显示气体灭火系统防护区的报警，喷放及防火门(帘)，通风空调等设备的状态。上述功能均可通过信号模块接人总线系统来实现，需要指出的是，气体灭火系统的启动需要探测器组合的“与”门确认或人工确认后方可启动，并在现场设手动启停按钮，以确保系统可靠。火规仅规定在消防中心显示系统的工作状态，并未要求在消防中心控制气体灭火系统的启、停。对于无管网型的自动气体灭火装置，规范未作具体规定