高层建筑火灾报警与消防联动控制系统设计.doc

高层建筑火灾报警与消防联动控制系统设计摘要：通过工程实例，比较详细的阐述高层建筑内火灾自动报警和联动控制系统设计。对总线与多线消防联动控制、消防电话、应急广播、自备电源提出了应注意的问题也作了较详尽的分析。 关键词：火灾自动报警探测回路联动控制 一、 前言 由于城市现代化的发展，高层建筑也越来越多，由于高层建筑都有建筑高度高、建筑面积大、用电设备多、供电要求高、人员集中等特点，这些都给建筑的防火提出了很高的要求，在此，本人仅从火灾自动报警和消防联动控制系统设计方面，粗浅表在个人对这类设计的一些看法。二、 工程实例概况 绿洋酒店位于珠海市情侣南路，整个工程由主楼和附楼组成，地下一层为汽车库、保龄球官、桑拿房，主楼一三层为中、西餐厅、多功能厅等。四层以上为客房，楼高十一层。附楼一层为水泵房、配电房空调机房等。二层为行政办公室、员工餐厅、更衣间。三层为天台花园，夹层为管道层，四层十一层为客房，天面安装热水锅炉、空调冷却塔、排烟风机等。高附楼建筑高度为55米，总建筑面积28000平方米。三、 火灾自动报警及消防联动控制系统的设计情 1火灾自动报警及消防联动控制系统方案的确定 在设计火灾自动报警及消防联动控制系统时，首先是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，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，它的基本构成方框图。 该火灾自动报警及消防联动控制系统的基本职责为：控制中心对探测回路进行巡测，当某一探测区域内着火，该处的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，若确认着火，控制器则向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播。另外很重要的是必须有效地通过联动控制器向需要联动的消防设备发出执行信号，并切断非消防电源，消灭初期火灾。 2 控制中心的组成、功能、特点 控制中心设于地面层。根据规范要求控制中心为双电源供电，以确保供电可靠。控制中心内主要设备为火灾报警控制器、多线消防联动控制器、总线消防联动控制器、消防电话总机、火灾广播设备、消防联动电源、自备电源等。 在本设计中，选用的火灾报警控制器为ZA128K（H）系列智能中文火灾报警控制器。从原理上讲，无论是区域报警控制器还是集中报警控制器，都是遵循一工作模式，既收集探测源信号输入单元自动监控单元输出单元。火灾报警控制器主机部分的基本原理。报警控制器从职能上分为输入单元既探测系统和输出单元既控制系统两大部分。 火灾报警控制器的输入单元，是通过信号线与探测回路联络的，它不停地对建筑物里每一个探测区域进行巡测，读取现场信息，并进行数据分析，判断是否有火灾发生。从工作原理上讲，ZA128K（H）的自动报警是模拟量传输式分布智能系统，其主机智能与探测器智能两者相接合，又称为全智能系统。所谓全智能系统也就是在整个系统中，不仅控制器具有分析能力，探测器也具有一定的分析能力，它先经过自己的分析后，再把这些信息发给控制器。控制器收到探测回路发来的信息后，再作进一步的分析、处理，完成更复杂的判决并显示出来。由于各探测器使用环境不同，使用一段时间后所受污染不同，不可避免地产生了误报的因素。为减少甚至避免上述情况影响，配合智能探测器，控制器运用了模糊控制的相关技术，实现了自动测试功能，也就是控制器并没有一个固定的报警预设阈值，系统能对探测器回路送来的火灾探测参数进行分析运算，自动去除环境影响，同时控制器还具有存储火灾参数变化规律曲线的功能，并与现场采集的火灾探测参数比较，来确定是否报警。ZA128K（H）是无阈值模拟量火灾报警控制器。 ZA128K（H）的信号数据传输方式为二总线制。探测信号回路为432路，根据实际工程的现时需要和发展方便地增减容量，每一回路最大可设定256个探测地址和31个联动模块（联动模块不占用探测地址号）所以整个系统最多可监视8192个探测地址，及输出992个控制接点。 根据本工程的建筑平面，各层的探测点数、联动点数，火灾自动报警控制系统共给出14个探测信号回路，其中附楼3个，主楼11个。每个回路使用容量控制在8085之间，这样有两个好处，对于控制器运行会较稳定，对于建筑物内的格局在二次装修发生变化时可能导致探测点数增加时，整个系统的变动不大。 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、压力开关等在设计中选用的感烟探测器是中安的智能型感烟探测器，它是点型光电式减光型探测器，它与以往的开关和模拟量探测器不同。以往的探测器仅仅根据探测器探测的参数是否达到某一阈值来确定是否报警，起触发器件的作用，而这种智能型感烟探测器是基于新型单片机而出现的一种新型智能型探测器，此探测器内置单片机，具有现场参数采集能力，不再起触发器件的作用，而是产生一个与火灾现象成正比的测量值，提供给控制器分析火情、判别，从而降低误率，同时具有自诊功能，可以根据应用场合不同随时修改探测器的报警灵敏度觉阈值，另外光电式探测器内没有放射元素的存在，因此杜绝了探险测放射泄漏，对人体的伤害及环境的污染，故是一种环保型产品。 中安公司的感温探测器均为点型温式感温探测器，当火灾发生时探测区域空气温度达到一定温度时，向控制器发出报警信号，它不是智能型的探测器。 手动报警按钮在火灾报警系统中是探测器的补充。主要用来当火灾自动报警系统失灵时，采用人工手动报警方式向消防控制室报火警。 设计中主要设置在各层出入口明显位置高度15米处，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。(民用建筑电气设计规范JGJ/T1692的24.5.4.1条要求不大于25米，火灾自动报警系统规范GB5011698的8.3.1条要求不大于30米，设计时按前者)。 中安公司的手动报警按钮作为手动报警与其他同类产品相同。但利达公司产品ZA2000DH型编码手动报警按钮附带了一个电话接口，以满足火灾自动报警系统设计规范5.6.3.2条中所述报警按钮旁宜设置电话插孔。4消防广播系统和警报装置 本建筑设置了总线制消防广播系统，干线共8根线包括信号线、联动、电源线、背景广播线、事故广播线平时用于正常广播，发生火灾时（甚至在其它意外事事故时），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ZA6804发出指令.如地下室发生火灾，则接通地下各层及首层.若首层与二层具有大的共享空间时，也应接通二层；如首层发生火灾时，应先接通本层、二层及地下各层；如二层或二以上发生火灾，应先接通火灾层及其相邻的上、下层，以帮助现场人员疏散逃生.设计院中主要在各层走道、电梯前室外、大厅、地下车库、主要设备房等设置了吸顶式大或壁挂式扬声器，满足在一个防火分区内任何位置到邻近的扬声器步行距离不大于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ZA6804，对各层的扬声器分区域进行控制.对附楼四、五、六层客房内床头柜广播的切换，是通过该层的ZA6807声光报警驱动模块.各报警区域的扬声器基本上共用一个驱动模块控制，每层客房内床头广播共用一个驱动模块控制.这样做，一可以减少控制模块数量，减少了该层广播系统的平面布线根数；二控制中心控制方便很多，当需要对那个报警区域进行报警时，只要联动控制该区的一个模块就达到由背景音响切换到事故广播的目的，同时减少了控制中心主机软件工作量。 为确保在火灾时报警区域发送火灾警报信号，本设计的火灾自动报警及消防联动控制系统除了设置火灾应急广播系统，还在各报警区域内主要通道进出口、楼梯口、电梯间、手动报警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。各报警区域的警报器基本也是共用一个ZA6807声光报警驱动模块控制。 5消防电话系统 消防电话系统为多线制消防电话系统。它的核心为ZA8000多线制消防电话主机，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、发电机房、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。消防专用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。由于地面层以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40路，最后选用主机容量为60路。 6消防联动控制系统 消防联动控制系统就是前面提到的控制中心输出单元，是它向消防设备、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可靠性是相当重要的，直接关系到消防工作灭火工作的成败。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和系统，在对火灾确认后，由它们根据水流指示器、压力开关、消火栓按钮的动作情况启动设在地下层设备房内相关的消防水泵，启动设在主楼天面的两台、裙楼顶的一台正压送风机，启动报警装置，切换消防广播，迫降所有电梯，控制各个防烟和排烟风机，切断非消防设备的配电箱，停相关范围内的空调风机及其送、排烟风机等等一系列消防措施。 不管是总线联动系统还是多线联动系统，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，这是非常重要的。实际设计过程中，按照有关规范要求，根据每个动控制设备的电控箱二次线路，先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。 在消防控制室内还设置了总线联动控制盘和多线联动控制盘，可以对一些重要设备进行逻辑自动的联动控制，也可以手动操作既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.什么是正压送风机:向逃生楼道里送风的风机，在意外发生的时候向逃生楼道里送风，利于逃生，同时送风时楼道内处于正压，也就是说楼道的气压比别的地方高，烟雾不会渗进来而引起人员窒息，以保证安全 排烟风机：意外发生时候用来将建筑物内烟雾抽走的风机，以提高建筑物内视野，驱除烟雾，便于灭火防火阀是一种防火辅助设备，安装于风管中间，当出现火情时能阻断风管，起到两个作用：1.不往火灾现场输送空气，避免助燃；2.阻止火源从风管往其它地方扩散。防火风口的功能同上。防火阀安装在通风、空调系统管道的相关部位上。平时常开，火灾时当管道中气体温度达到70c时能自动关闭，同时输出阀门关闭信号，停止通风、空调系统内机，能有效阻止火势沿空调、通风管道和气流方向蔓延，保证放火分区的安全，起隔烟阻火作用。消防设施联动关系及施工应注意问题 联动控制系统是建筑自动消防设施的灵魂，直接影响到建筑自动消防设施的防灭火效能，因此越来越受到施工、使用单位及消防监督部门的重视。目前，联动关系混乱不清、设置错误的工程为数不少，这严重影响到建筑自动消防设施的正常运行。这些情况存在的原因，大都是因为设计和施工单位对消防设备的联动控制方式认识不正确造成的。本文就常见的几个问题与大家共同研究。 1.切断非消防电源、电梯迫降的控制消防工程中切断非消防电源和对电梯的控制一般都与火灾探测器进行联动，在火警情况下，联动切断非消防电源、联动电梯迫降。但大多数的消防设备使用单位担心探测器的误动作后，切非、电梯迫降及其它相关设备的动作引起恐慌造成事故，不敢把联动设备设置为自动状态。因此自动控制这种方式在实际应用中，往往因为联动系统一直处于手动控制状态而不能够真正实现其价值。但在火灾情况下 切断非消防电源、电梯迫降于首层是非常必要的，既然这样，能不能在设计、施工中就把切断非消防电源、电梯的迫降直接定为手动控制呢?答案是可以的! GB501 16-1998火灾自动报警系统设行规范第6318条规定：消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源，并接通警报装置及火灾应急照明和疏散指示标志灯；第6318条规定：消防控制室在确认火灾后，应能控制电梯全部停于首层，并接收其反馈信号。规范并没有强制要求必须以自动方式来实现切非和迫降，可见对于切断非消防电源和电梯迫降可以用自动方式也可以用手动方式来实现，但是需要注意的是，采取手动控制时，应选择合理、方便的方式，并在消防控制室内能够直接进行操作。 对于切断非消防电源，应当控制在着火的楼层或防火分区，局部发生火灾，没有必要将整座建筑内非消防电源全部切掉。其切断方式可以在消防控制室设置手动控制开关，在火灾状态下，首先联动或手动切断起火层的非消防电源，然后根据人员疏散情况和火灾蔓延程度，按楼层和防火分区的顺序依次切断相关部位的非消防电源。 对于电梯的控制，可采用三种方式：可用电梯前室的烟感火灾探测器联动电梯；也可以把电梯的控制、显示系统设于消防控制室，火灾确认后，由消防控制室值班人员手动控制电梯；或在消防控制室内设电梯迫降按钮，按钮与电梯控制室直接连接，可强制电梯下降后停止于首层。需要强调的是：这里所讲的电梯并不是专指消防电梯，而是整个工程中使用的全部电梯。另外扶梯应视为非消防设施，切断非消防电源时应包含自动扶梯。工程中经常遇到只对消防电梯进行控制，忽略其它电梯的情况，这与规范明显不符，实际应用时也很可能够成严重事故，是不可取的。而对于消防电梯，在火灾情况下不仅能迫降至首层，还要具备供消防队员使用的功能。 2.水流指示器的作用要恰当在自动喷水灭火中，民用建筑电气设计规范(JGJTl6-92)第24622第(2)项：“自动喷水灭火系统中设置的水流指示器，不应作为自动启动消防水泵的控制装置，报警阀压力开关、水位控制开关和气压水罐压力开关等可控制消防水泵自动启动”。自动喷水灭火系统施工及验收规范(GB50261-96)中第7251条规定：“湿式报警阀调试时，在其试水装置处放水，报警阀应及时动作，水力警铃应发出报警信号，水流指示器应输出报警信号，压力开关应接通电路报警，同时启动消防水泵。” 所以，水流指示器与压力开关的作用是不同的。水流指示器只起到报警并指示具体区域的作用，可将其视为一个报警信号点，与消防水泵的动作无直接联系；压力开关能起到报警的作用，并能启动消防水泵：不能把两者同等对待，水流指示器的作用应低于压力开关。出现错误的工程中，水流指示器与压力开关有的是与关系，有的是或关系，还有水流指示器直接启动水泵的，这些都是不应该采取的方式。 3.防火卷帘的控制非常重要GB50116中638指出，疏散通道上的防火卷帘两侧，应设置火灾探测器组及其警报装置其两侧应设置手动控制按钮。感烟探测器动作后，卷帘下降至地面18m；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，卷帘下降到底。 因此，首先应把防火卷帘的使用性质确定好，到底是用在防火分隔还是疏散通道，然后再进行联动关系的设置；其次，相应的探测器动作后，同一防火分区内用作防火分隔的卷帘应同步动作；第三，用作疏散通道上的卷帘，应分清通道的具体情况，一般也应该在卷帘两侧分别设置感烟和感温火灾探测器；第四，按照GA386防火卷帘控制器新标准要求，在防火卷帘自动下降过程中，通过手动控制装置应能够优先插入急停操作，卷帘急停延时(30300s，可调)后，输出控制信号控制防火卷帘自动下降至下限位置。如急停防火卷帘处于中限以下位置，应首先自动控制防火卷帘升至中限位置后延时。此功能能重复进行。在实际应用中，为保证卷帘可靠运行、防止误动作，可以把两个探测器的“与”关系作为控制信号。 4.应急照明灯不应受开关控制火灾情况下，应急照明灯应当无条件点亮。同时为了扑救火灾方便，联动或手动切断非消防电源，这时候，建筑内依靠连接到消防电源或内部带蓄电池的应急照明灯和疏散指示灯照明。 但在不少工程中，应急照明灯受开关控制，平时状态和火灾情况下都是如此，这类情况在写字楼性质的建筑中尤其普遍。还有的工程中的应急照明灯是与建筑内平时照明灯合用，在火灾情况下才由集中消防电源供电。一般情况下各种灯具都处于关闭状态，火灾时，切断非消防电源后，开关仍处于关闭状态，应急照明灯仍然不能点亮，那就不能叫做应急照明灯了，这种情况应通过调整应急供电线路来解决。 5.总结建筑自动消防设施联动关系设计中存在的问题较多，本文只是提出几个比较常见的情况。在对建筑自动消防工程进行设计和施工时既要谈消防联动控制系统设计2006年10月23日 星期一 下午 05:12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