浅谈建筑物消防系统的智能化设计

浅谈建筑物消防系统的智能化设计浅谈建筑物消防系统的智能化设计 目前 我国大中城市中高档的宾馆客房和智能住宅小区 商业用楼等建筑的防火安全工作 由于开展较早 技术力量较 强 火灾自动报警及联动灭火系统已实现全过程智能化 而中 小城市中 由于这项工作起步较晚 各方面的技术力量都较弱 建筑中由于消防系统电气安装不合理而引起火灾或使小火蔓延 成灾的案例屡见不鲜 消防系统智能化除了具备火灾初期自动报警功能外 还要 在消防中心的报警器上附设有直接通往消防部门的电话 自动 灭火控制柜 火警广播系统等 当发生火灾时 立即在本层或 本区域火灾报警器上发出报警信号 同时在总服务台或消防中 心的报警设备上发出报警信号 并显示发生火灾的楼层 房号 或区域的代号 启动火警广播 组织人员安全疏散和启动消防 电梯 随后 报警联动信号驱动自动灭火控制柜工作 启动防 火门以封闭火灾区域 并在火灾区域自动喷洒水或灭火剂灭火 其次开动消防泵和自动排烟装置 在计算机程序的控制下 根 据火警探测器提供的现场火势信息 随机采取各种有效的自动 灭火措施 消防人员可根据火灾发生的情况 采取人工直接灭 火或人工操作固定式灭火设备灭火 1 火灾自动报警及联动灭火系统工作原理火灾自动报警及联动灭火系统工作原理 火灾自动报警及联动灭火系统是对建筑物内火灾进行监测 控制 报警 扑救的系统 其工作原理是 当建筑物内某一现 场着火或已构成着火危险时 各种对光 温 烟 红外线等反 应灵敏的自动触发器件 包括火灾探测器 水流指示器 压力开 关等 将现场检测到的实际状态信息 烟气 温度 火光等 以 电气或开关信号形式立即送到报警器 报警器将这些信息与现 场正常状态进行比较 若确认已着火或即将着火 则输出两路 信号 一路指令声光显示器动作 发出音响报警 并显示火灾 现场地址 楼层 房间 同时记录时间 通知火灾广播机工作 火灾专用电话开通向消防队报警等 另一路指令设于现场的执 行器 继电器 接触器 电磁阀等 开启各种消防设备 如喷淋 水 喷射灭火剂 启动排烟机 关闭隔火门等 为了防止系统 失灵和失控 在各现场附近还设有手动开关 用以报警和启动 消防设施 它是一种简单易行 报警可靠的触发装置 警报装 置是在确认火灾后 用警铃 警笛 高音喇叭等音响设备自动 或手动向外界通报火灾发生 供疏散人群 向消防队报警等用 对一些建筑平面比较复杂或特别重要的建筑物 为了使发 生火灾时值班人员能不假思索地确定报警部位 可采用火灾模 拟显示盘 它较普通火灾报警控制器的显示更为形象和直观 某些大型或超大型的建筑物 为了减少火灾自动报警系统的施 工布线 已广泛采用总线制火警系统 数据采集器或中继器 2 火灾自动报警及联动灭火系统电源及线路敷设火灾自动报警及联动灭火系统电源及线路敷设 电源是向触发装置 报警装置 警报装置提供电能的设备 火灾自动报警系统中的电源应由消防电源供电 还要由直流备 用电源 合理确定消防用电设备的负荷等级并保障其供电可靠 性是电气防火设计中的一个基本问题 高层建筑中的消防控制 室 消防水泵 消防电梯 防烟排烟设施 火灾自动报警 自 动灭火系统 应急照明 疏散指示标志和电动的防火门 窗 卷帘 阀门等消防用电的负荷等级 应符合现行国家标准 高 层民用建筑设计防火规范 的规定 此外还必须增设应急电源 常用的应急电源是独立于正常电源的发电机组 供电网络中有 效地独立于正常电源的专门馈电线路 即设置了三个电源 目 前我国生产的快速起动柴油发电机 可实现 15s 内自起动 能 满足疏散照明和备用照明转换时间要求 但不能满足安全照明 和需要快速转换的备用照明的要求 需和蓄电池组合使用 蓄电 池连续供电时间不应少于 20min 在大型 重要高层建筑中这 种方式较常见 高层建筑的消防控制室 消防水泵 消防电梯 防烟排烟风机等的供电 应在最末一级配电箱处设置自动切换 装置 在设计中应根据各工程的实际情况 按楼层或按防火分 区设置一台总的双电源自动切换装置 采用耐火耐热配线分别 引至各消防用电设备 消防用电设备的配电线路 除了有可靠的电源外 还要有 可靠的配电线路 才能保证对消防用电设备安全可靠供电 在 高层建筑中 电线 电缆的布线范围广 一旦着火 易形成 导 火链 作用 造成火势蔓延 因此在工程设计中 用于消防控制 消防通信 火灾报警以及用于消防设备 如消防水泵 排烟机 消防电梯等 的传输线路均应采取穿管保护 管线可使用金属管 pvc 聚氯乙烯 硬质或半硬质塑料管及封闭式线槽等 使系统有 较强的抵御火灾能力 即使在火情严重的情况下 仍能保证消 防系统安全可靠地工作 消防系统中对导线的耐热要求如图 1 所示 其中包括六个组成系统 所谓防火配线是指由于火灾影 响 室内温度高达 840 时 仍能使线路在 30min 内可靠供电 所谓耐热配线是指由于火灾影响 室内温度高达 380 时 仍能 使线路在 15min 内可靠供电 为了保证线路的耐热性能 许多 工程中都规定使用耐高温导线 一般使用耐 105 高温的导线 或使用阻燃型 防火型的线缆 提高消防用电设备配电线路的 供电可靠性 主要从两方面人手 首先是选择可靠的电缆 其 二是选择可靠的敷设方式及敷设路径 pvc 阻燃电缆 其耐受 温度为 110 140 此种类型电缆在受到火烧或高温作用时难 起火 难微燃 当火源移开后能停止燃烧或微燃 对预防初期 火灾有效 一般用于防火要求较低的线路 云母型耐火耐热电 缆 属无机电线电缆之一 它以云母作绝缘耐火层 在 900 1000 火烧或高温辐射作用下 1h 仍然有效 但在高温作用下 云母不粘结 耐火性能受到影响 为此一般用于高温生产车间 铜芯铜套氧化镁绝缘电缆 其缆芯为铜芯 绝缘物为氧化镁 护套为无缝铜管 由于铜熔点为 1083 氧化镁熔点为 2300 故能经受 1000 内火灾 火焰或辐射 热的作用 经 90min 燃烧 仍然有效 同时 铜套和氧化镁无老化 延燃性 不产生烟雾 和毒性气体 和同截面电缆相比 外径小载流量大 如 当 负荷电流为 70a 时 选用铜芯铜套氧化镁绝缘电缆 其截面为 10mm2 外径为 12 7mm 采用聚氯乙烯护套钢丝铠装电缆 截面为 25mm2 外径为 32mm 综上所述 可以看出铜芯铜套 氧化镁绝缘电缆是一种防火性能好 载流量大的电缆 虽然铜 芯铜套氧化镁绝缘电缆价格较贵 但综合考虑其敷设方式 载 流等原因 总投资增加有限 且防火性能大大提高 普通的电 线电缆由于老化 过负荷运行等原因 都易引起火灾 而且其 绝缘层和护套均是易燃物 燃烧时会产生有毒气体 危及人身 安全 笔者认为 在高层建筑中一般用电设备配电线路也宜选 用阻燃型电线电缆 对消防用电设备配电线路应优先选用铜芯 铜套氧化镁绝缘电缆 可在建筑吊顶内明设 在高层建筑的吊 顶内通常有风管 水管 电气管架等 采用铜芯铜套氧化镁防 火电缆 不仅可以减少电气管架在吊顶内占的空间 并可免去 由于采用普通电缆所需的防火桥架而导致吊顶底标高降低或楼 层层高增高的影响 而且敷设方便 防火性能好 综合布线系统是智能建筑消防系统的物理基础和骨架 它 可以将建筑物中各种信号探测 区域信号 消防设施控制设备 等联结在一起 通过智能化布线系统接受不同指令运行 同时 将运行状态和结果通过布线系统反馈智能消防系统控制中心 充分考虑一体化的布线方式 施工中要求统一布线安装 统一 调试 在设计中不仅要解决语音 资料 图像的信息传输线路 的设计 也要综合考虑各子系统的布线方式 目前国内高层建 筑中消防用电设备配电线路的敷设方式主要有以下几种 1 普通电线电缆穿在金属管或阻燃塑料管 氧指数 35 内并 埋设在不燃烧结构体内 这是一种比较经济 可靠的敷设方式 但采用此种方式的线路走向会受到限制 而且穿管暗敷的不燃 烧体保护层的厚度不宜小于 3cm 这主要是依据我国消防科研 所提供的钢筋混凝土构件内钢筋温度与保护层厚度的关系曲线 确定 2 将普通电线电缆穿金属管或金属线槽明敷 并在金属管 或金属线槽上涂上防火涂料 采用这种敷设方式要注意电缆电 线截面的选择 因为防火涂料当受到火星或火种的作用时 很 难被引燃 当受到高温和明火作用时 涂层能吸收热量 形成 致密的炭化泡沫 从而阻止热量的传递 防止火焰直接烧到电 缆 在一定条件下还可将火阻熄 同样道理 电缆的散热亦会 受到影响 要降容使用 3 绝缘和护套为不延燃性材料的电线电缆敷设在电缆井内 一般电缆井中不仅有消防用电设备的配电线路 还有其它用电 设备的配电线路 由于电缆井空间小 电缆集中 一般用电设 备的配电线路也应采用阻燃电缆 若选用非阻燃性电缆则必须 用防火隔板将其和消防用电电缆隔开 另外 由于竖井烟囱效 应 易使火势扩大 所以楼层间应采用防火隔板 防火材料密 封隔离 电缆电线在楼层间穿管时 两端管口空隙要用防火材 料封堵 3 各种火灾探测器原理特点及适用范围各种火灾探测器原理特点及适用范围 火灾探测器是整个报警系统的检测单元 可分为感温式 感烟式 光电式 可燃气体式和复合式 它们各有特点 但仍 有一定的局限和适用范围 要根据安装高度 预期火灾特性及 环境条件等选用 各种火灾探测器的原理 特点及适用范围如 表 1 所示 4 联动灭火系统火灾报警器种类联动灭火系统火灾报警器种类 1 一体化离子感烟式火灾报警器是将离子感烟式探测器与 报警控制器做成一体化典型火灾自动报警装置 这种报警器具 有温度 压力 湿度等影响的补偿性能及电路和电源的自检功 能 性能稳定可靠 它适用于家庭住宅的火灾预报 也适用于 商店 会议室 资料室 机房 仓库等场所的火灾报警 这种 报警器可以使用 9v 叠层电池供电 也可以使用直流电源供电 可以单机使用 也可以连接在一起使用 当一台报警器报警时 所有报警器都发出报警信号 这样可以使在其他房间的人也能 听到报警信号 此外 这种报警器还可以与区域报警器联网 2 通用型火灾报警器 通用型火灾报警器是专为小型商店 小仓库 饮食店 储蓄所 小型建筑工程等单位的需要设计的 它既可以与探测器组成为一个小范围内的独立系统 也可以成 为大型集中报警区的一个区域报警控制器 由于这种报警器采 用了先进的计算机技术 使报警系统具有一定的智能化功能 它可以接收来自 8 个回路中各个探测器发出的不同信号 并对 这些信号进行分析处理 根据不同信号 分别发出火灾报警信 号或故障报警信号 在建筑设计中非要并联不可的情况下 推 荐并联探测器数目最多为 3 只 以保证系统的可靠性 3 区域火灾报警器 区域火灾报警器按其接线方式的不同 分为分线制区域报警器和总线制区域报警器两种 区域报警器 既可以在一定区域内组成独立的火灾报警系统 也可以与集中 报警控制器连接起来 组成大型火灾报警系统 并作为集中报 警控制器的一个子系统 按其外形不同 分为壁挂式 柜式和 台式三种 分线制区域火灾报警器分为 10 20 30 50 100 个回路 等几种 根据需要 容量还可以扩充 分线制区域火灾报警器 由若干个电路单元组成 它的作用是将监视区域内探测器 手 动报警按钮 水流指示器等送来的电压或电流信号转换为声 光信号并报警 同时在显示板上以数字的形式显示出着火部位 它还为探测器提供 24v 直流稳压电源 并输出火灾报警信号给 集中报警器 还备有操作其他设备的输出接点 总线制区域报警器采用单片计算机技术 连接线少 安装 及开通方便 使用总线制接线方式时 探测器必须配用相应的 编码底座 使用分线制连接方式时 探测器使用普通安装底座 使用编码底座 区域报警器可与离子感烟式火灾探测器 感温 式火灾探测器 编码手动报警按钮等组成火灾报警系统 总线 制区域报警器最多可以连接上千个编码器件 4 集中火灾报警器 当建筑物中设置的区域火灾报警器数 量超过 3 台时 为便于管理和减少值班人员 需安装集中火灾 报警器 集中火灾报警器随时采集各区域火灾报警器火灾或故 障信号 使值班人员及时采取有效措施 扑灭火灾或排除故障 集中火灾报警器可以连接 1 32 个区域火灾报警器 连接 数万个编码元件 区域报警器与集中报警器的连接 分为分线 制 总线制 四总线制和六总线制等多种 分线制连接方法 这里所指为 n 4 方式 n 表示有几台探测器 每台引出一根独 立的信号线 4 表示有 4 条共用线 要接到各台探测器上 也 就是说每台探测器要接出 5 条线 常用的分线制连接方式还有 2n 2 方式 2n 表示每台探测器引出两条信号线 2 为两个电源 线 使用四线制探测器 当使用二线制探测器时 接线为 n l 方式 即共用一条电源线 每台探测器引出一条独立的信号线 多线制方式由于火灾报警控制器引出线较多 一般只用于探测 器数量少且位置分散的消防系统四总线制接线方式 所有探测 器都连接在总线上 没有独立的导线 该接线方式适用于四线 制探测器 当环中某部分线路出问题时 可以从闭环的另一方 向传输信号 不至于影响其余部分线路的工作 5 火灾自动报警及联动灭火系统控制模块用途火灾自动报警及联动灭火系统控制模块用途 在火灾报警与联动灭火系统中有各种类型的输入 输出控 制模块和信号模块 控制模块的作用是控制各种联动设备的启 闭 如 水泵 防火门 通风道 警铃 广播喇叭等 信号模 块的作用是 把各种开关的动作信号反馈到报警器 在报警器 上显示该开关设备的位置 从而了解火场的位置 各种控制模 块用途如图 3 所示 使用这些控制模块的目的 是利用模块的 编码功能 通过总线制接线 对设备进行控制 减少系统接线 这些模块也要占用报警器的输出端口 在这一点上与配用编码 底座的探测器相同 模块的连接方法与探测器的连接方法相同 6 火灾自动报警及联动灭火系统组成火灾自动报警及联动灭火系统组成 6 1 手动火灾报警按钮 手动火灾报警按钮可以起到确认火情或者人工发出火警信 号的特殊作用 报警区域内每个防火分区 应至少设置一只手 动火灾报警按钮 手动火灾报警按钮宜安装在建筑物内的安全 出口 安全楼梯口等便于接近和操作的部位 有消火栓的 应 尽量设置在靠近消火栓的位置 手动火灾报警按钮分为打破玻 璃式按钮和直接按压式按钮 有的火警电话插孔也设置在报警 按钮上 6 2 消火栓报警开关 消火栓报警开关安装于消火栓箱内 当发生火灾使用消火 栓灭火时 手动操作消火栓报警开关 向消防控制室发出火灾 报警信号 同时启动有关消防设备 6 3 总线制门灯 总线制门灯用于报警指示 门灯上有编码开关 编码开关 与同一探测总线上的一只探测器编为相同地址 当该探测器报 警时 门灯亮 门灯一般安装在房间门口 当房间内的探测器 发现火警时 门灯发出报警信号 6 4 短路隔离器 在系统总线发生短路时 短路隔离器将发生短路的部分与 总线隔离 保证未短路部分正常工作 一条探测总线可以接 1 4 只短路隔离器 短路隔离器的安装位置一般在探测总线干路 与支路的连接处 6 5 气体灭火系统 在不能用水灭火的场所 如配电室 汽车库等 要使用二氧 化碳 四氯化碳 卤代烷等气体灭火剂 由控制中心控制实施 灭火 6 6 消火栓灭火系统 室内消火栓灭火系统是建筑物内最基本的消防设备 该系 统由消防供水系统 包括给水管网 加压泵及阀门等 和电控系统 包括启泵按钮 连接导线 消防中心启泵装置及消防控制柜等 组成 消防中心对室内消火栓灭火系统应有下列控制及显示功 能 控制消防水泵的启 停 显示启泵按钮的位置和显示消防 水泵的工作状态 6 7 通风 空调 排烟系统 在有中央通风 空调系统的建筑物中 可以利用通风空调 系统进行排烟和送入新风 使未疏散的人群不被烟窒息死亡 但通风管道也是火灾蔓延的渠道 因此在通风管道内要设有防 火阀 用来封闭管道 当火灾区域内温度超过 280 时 再送风 和排烟也无必要 这时系统会自动关闭这一部分管道上的送风 机和排风机 这些动作都由联动控制系统完成 大型建筑物中还要设专门的排烟道和排烟窗 排烟道上要 装排烟机 所有通风排烟设施都是为了在火灾初起 人员疏散 时使用 一旦人员疏散完成 这些系统都要关闭 6 8 防火隔离系统 建筑物内要划分成若干防火分区 每个分区的面积一般在 1000m2 左右 这主要是为了控制火势的蔓延 防火分区间的墙 壁防火等级较高 密闭性较好 称为防火墙 防火墙上的通道 处要安装防火门 在发生火灾时关闭防火门 把火灾控制在一 定区域内 防火门可以是手动的也可以是自动的 自动防火门 由联动机构控制 比较大的通道要使用防火卷帘门进行封闭 一般采用电动卷帘 为了保证卷帘的耐火性能 在卷帘两侧要 装喷水装置进行喷水降温 6 9 火灾事故广播与警报系统 发生火灾后 要向建筑物内的人员发出火灾警报 提示人 员疏散撤离 这需要使用广播系统和警铃 火灾事故广播系统 一般与正常广播系统合一 通过控制模块进行切换 当发生火 灾时 广播系统被切换到消防广播中心 由它发出警报并指挥 人员撤离 6 10 自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统以其目的性强 直接面对着火点 效率 高 水渍少等诸多优点 已经成为国际公认的可以普及使用的 主动固定消防设施 在美国 自动喷水灭火系统不仅在高层建 筑 公共建筑 工厂和仓库中普遍使用 而且已经发展到在家 庭住宅中安装这一系统 自动喷水灭火系统按喷头形式 分为 闭式和开式两种 每一种形式又可分为多种类型 其中 湿式 喷水灭火系统应用最广泛 湿式喷水灭火系统的工作原理及配置如下 在建筑物的顶 棚下装有喷头 喷头口用玻璃球堵住 喷头上的玻璃球内装有 受热气化的液体 一般为醇类 酯类液体 当环境温度达到一 定值时 液体气化 把玻璃球胀碎 使水从喷头中喷出 玻璃 球上有色标 表示爆破温度 由于自来水压力低不能用来灭火 建筑物内必须有另一路用水泵加压供水的消防供水系统 当喷 头开始喷水时 加压水泵自动开机供水 喷水灭火系统的水管