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高層建筑中火災報警控制系統的設計及應用

作者：建筑鋼結構網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
摘要：對火災自動(dòng)報警控制系統及智能火災報警控制系統的特征進(jìn)行了分析，在高層建筑設計中采用智能火災報警控制系統的主—從式網(wǎng)絡(luò )結構，解決了高層建筑與大型建筑中探測區域廣、探測器數量多、原有系統不能適
    摘要：對火災自動(dòng)報警控制系統及智能火災報警控制系統的特征進(jìn)行了分析，在高層建筑設計中采用智能火災報警控制系統的主—從式網(wǎng)絡(luò )結構，解決了高層建筑與大型建筑中探測區域廣、探測器數量多、原有系統不能適應等問(wèn)題。


    關(guān)鍵詞：高層建筑 火災自動(dòng)報警 探測器 智能控制 聯(lián)動(dòng)控制
    　　隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，現代高層建筑及重要建筑的防火問(wèn)題引起了國家消防部門(mén)及設計院等社會(huì )各界的高度重視。國家制定了一系列防火規范，從而促進(jìn)火災自動(dòng)報警設備的研究和推廣使用。高層建筑建設規模大，裝修標準高，人員密集，各種電氣設備使用頻繁，因而存在著(zhù)火災隱患，在建筑電氣設計中必須嚴格依照規范要求設計火災報警控制系統。但選擇何種控制系統，使該系統充分有效地發(fā)揮功能，是設計中十分重要的問(wèn)題。

    1　火災自動(dòng)報警系統的主要部件及特征

    　　火災自動(dòng)報警系統的基本形式有三種，即：區域報警系統、集中報警系統的控制中心報警系統。高層建筑和大型建筑主要采用控制中心報警系統，這是一種復雜的火災自動(dòng)報警系統，主要由觸發(fā)器件、火災報警裝置、消防控制設備及電源組成。該系統從通報火災到啟動(dòng)滅火系統和控制各種消防設備，基本實(shí)現自動(dòng)化。
    　　觸發(fā)器件　主要包括火災探測器和手動(dòng)火災報警按鈕?；馂奶綔y器是對火災參數（如煙、溫、光、火焰輻射、氣體濃度等）響應，并自動(dòng)產(chǎn)生火災報警信號的器件。按響應火災參數的不同，火災探測器分為感溫火災探測器、感煙火災探測器、氣體火災探測器、感光火災探測器和復合火災探測器五種基本類(lèi)型。
    　　火災報警裝置　在火災自動(dòng)報警系統中用以接收、顯示和傳遞火災報警信號，并能發(fā)生控制信號和具有其它輔助功能的控制指標設備。
    　　火災報警裝置　在火災自動(dòng)報警系統中用以發(fā)出區別于環(huán)境聲、光的火災警報信號的裝置，如火災警報器，它是一種基本的火災警報裝置，以聲、光音響方式向報警區域發(fā)出火災警報信號。
    　　消防控制設備　在火災自動(dòng)報警系統中當接收到來(lái)自觸發(fā)器件的火災報警信號，能自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)消防設施并顯示其狀態(tài)的設備。主要包括：火災報警控制器；自動(dòng)滅火系統的控制裝置；室內消火栓系統的控制裝置；防排煙系統及空調通風(fēng)系統的控制裝置；常開(kāi)防火門(mén)、防火卷簾的控制裝置；電梯回降控制裝置以及火災應急廣播、火災警報裝置、消防通信設備、火災應急照明與疏散指示標志的控制裝置等十類(lèi)控制裝置。每個(gè)系統根據工程的需要應具有十類(lèi)控制裝置的部分或全部。
    　　電源　火災自動(dòng)報警系統屬于消防用電設備，主電源采用消防電源，備用電源采用蓄電池，保證不間斷供電。
    　　設計中消防控制設備主要設置在消防控制中心，便于實(shí)行集中統一控制，有些消防控制設備可設在消防設備現場(chǎng)，而動(dòng)作信號必須返回消防控制中心，實(shí)行集中與分散相結合的控制方式。但該探測器有誤報現象、控制器容量較小。

    2　智能火災報警控制系統工作原理

    　　智能火災報警控制系統與火災自動(dòng)報警系統不同之處在于：將發(fā)生火災期間所產(chǎn)生的煙、溫、光等，以模擬量形式連同外界相關(guān)的環(huán)境參量一起傳送給報警器，報警器再根據獲取的數據及內部存貯的大量數據，利用火災判據來(lái)判斷火災是否存在。
    　　智能火災報警器中編址單元包括：智能控測器、智能手動(dòng)按鈕、智能模塊、探測器并聯(lián)接口、總線(xiàn)隔離器和可編程繼電器卡等。新型的智能火災探測器，又稱(chēng)模擬量火災探測器，這種探測器給出的輸出信號是代表被響應的火災參數值的模擬量信號或其等效的數字信號。傳統探測器稱(chēng)為有閾值火災探測器，而智能火災探測器沒(méi)有閾值，卻設有專(zhuān)用芯片，智能火災探測器的應用提高了報警系統的準確性和智能化程度。
    　　在火災報警時(shí)，報警控制器通過(guò)控制模塊啟動(dòng)相應的外探設備，如排煙閥、送風(fēng)閥、卷簾門(mén)等，需要接受外控設備的反饋信號時(shí)，應加一個(gè)監視模塊，控制模塊和監視模塊一樣，聯(lián)接在報警回路總線(xiàn)上，安裝在所控設備的附近。模塊內設十進(jìn)制編碼開(kāi)關(guān)，可現場(chǎng)編號，各占用回路總線(xiàn)上一個(gè)地址。通過(guò)報警控制器顯示控制模塊和監視模塊的具體地址，用聲、光報警可反映聯(lián)動(dòng)設備的工作狀態(tài)。
    　　可編程繼電器卡，通過(guò)編程可實(shí)現對風(fēng)機、水泵等大型設備的二級聯(lián)動(dòng)控制。智能控制是一種無(wú)需人的干預就能夠自主地驅動(dòng)智能機器實(shí)現其目標的過(guò)程。

    3　工程實(shí)例

    3.1　火災自動(dòng)報警系統的設計應用

    　　筆者1992～1993年參與設計的海南省物資局金屬大廈，該大廈是座地下1層，地上22層，建筑高度70多米，建筑面積1.2萬(wàn)平方米的寫(xiě)字樓。根據《高層民用建筑設計防火規范》的規定，建筑高度超過(guò)50 m的辦公樓屬于一類(lèi)防火建筑，因此該大廈要設火災自動(dòng)報警系統。
    　　設計中選擇了國產(chǎn)火災自動(dòng)報警系統，這種系統在當時(shí)較普遍，僅有一臺主機控制器，因而適用于中、小型建筑。

    　　大廈消防控制中心設在1層，每層設層顯示器。地下室作設備用房有變電室、空調機房、水泵房，機房?jì)仍O有防排煙風(fēng)機、消防水泵等消防設備，當火災發(fā)生時(shí)，溫度達到一定值排煙風(fēng)機自動(dòng)啟動(dòng)，并打開(kāi)排煙閥，開(kāi)始排煙（圖1）。

    該工程地下室是消防聯(lián)動(dòng)控制的集中點(diǎn)，將地下室的防排煙風(fēng)機、排煙閥等控制線(xiàn)均引至消防中心的聯(lián)動(dòng)控制器。消防泵、噴淋泵、正壓風(fēng)機、排煙風(fēng)機、消防電梯等卻屬于外控設備，均由聯(lián)動(dòng)控制器控制。整個(gè)火災自動(dòng)報警系統設計合理、運行可靠。

    3.2　智能火災報警系統的設計應用

    　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能火災報警系統問(wèn)世，從傳統型走向智能型是國內外火災報警系統技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，工程設計人員必須予以充分重視。
    　　徐州某大型建筑群由三棟塔樓組成，一棟為25層，一棟13層和一棟12層的塔樓由4層裙樓連接而成，建筑面積6萬(wàn)平方米，建筑高度85 m，主要功能：1至4層為商場(chǎng)，5層以上為寫(xiě)字樓。由于該大廈建筑面積大，探測區域廣，探測器數量非?？捎^(guān)。傳統的火災自動(dòng)報警系統已無(wú)法滿(mǎn)足需要，因此，在設計中，經(jīng)過(guò)反復的方案比較，選擇了采用主—從式網(wǎng)結構的智能火災報警控制系統，該系統利用大容量的控制矩陣交叉查尋軟件包，以軟件編程代替硬件組合，滿(mǎn)足了大型工程的適用性，提高了消防聯(lián)動(dòng)的靈活性和可修改性。系統由主機、從機、復示器等構成。該工程消防控制中心設于1層，主機和消防聯(lián)動(dòng)控制柜設在消防中心，從機與復示器分設于樓層內。
    　　智能探測器數量的確定　設計時(shí)先根據《火災自動(dòng)報警器系統設計規范》的規定確定探測器的布局和設置。其規定探測區域內的每個(gè)房間至少應設置一只火災探測器。感煙、感溫探測器的保護面積和保護半徑應按表1確定。表中列出的是一個(gè)感煙探測器或感溫探測器的保護面積和保護半徑。建筑物內往往一個(gè)探測區域的面積較大，超過(guò)一只探測器的保護面積，這時(shí)需要計算一個(gè)探測區域內所需設置的探測器數量，可按下式計算：

    式中：N為一個(gè)探測區域內所需設置的探測器數量（只），N取整數；S為一個(gè)探測區域的面積（m2）；A為探測器的保護面積；K為修正系數，重點(diǎn)保護建筑取0.7～0.9，非重點(diǎn)保護建筑取1.0。
    　　根據上式計算結果，可確定一個(gè)探測區內的智能探測器的安裝數量。
    　　選擇控制器容量計算　該系統控制器為主—從式網(wǎng)絡(luò )結構，每個(gè)主—從機系統，只能有一臺主機，從機數量根據工程要求確定，一般按探測器數量計算，從機數量最多為15臺。

    　每臺控制器最大有四個(gè)回路，每個(gè)回路容量均為198個(gè)地址，其中99個(gè)智能探測器，99個(gè)編址模塊。因此一臺主機或從機的最大容量為4×99=396個(gè)智能探測器，4×99=396個(gè)編址模塊。
    　　該工程經(jīng)過(guò)計算，選用了一臺主機和四臺從機，每臺控制器都按四個(gè)回路設計。主機N控制1～4層商場(chǎng)內的所有探測器，手動(dòng)報警按鈕，控制按鈕，水流指示器等消防設備，從機N1控制地下室的所有探測器、送風(fēng)閥、排煙閥、防火閥等消防設備，從機N2控制13層和12層兩座連通塔樓的5～13層的消防設備，N3、N4分別控制25層塔樓的5～13層和14～25層的消防設備。
    　　整個(gè)大廈智能火災報警控制系統設計比較合理，充分考慮到建筑群的特點(diǎn)，選用一臺主機、四臺從機控制了6萬(wàn)平方米的建筑，如果用傳統火災自動(dòng)報警系統則需要幾套控制系統分別控制，現有系統設計即經(jīng)濟實(shí)用，又準確可靠。
    4　結論

    　　綜合上述工程設計與實(shí)踐研究，可以得出以下幾點(diǎn)認識與結論。
    　　1）傳統的火災自動(dòng)報警系統適合于中、小型建筑，它的特點(diǎn)是探測器屬于閥值型，控制器僅有主機一臺。而智能火災報警控制系統，采用模擬量探測器，控制系統采用主—從式網(wǎng)絡(luò )結構，適應性強，尤其適合大型建筑的火災報警系統。
    　　2）智能火災報警系統，克服了傳統火災自動(dòng)報警系統存在的漏報和誤報的難題，提高了報警系統的準確性、可靠性。在設計中可靈活應用，根據工程需要選擇適當的從機數量，使工程設計最經(jīng)濟、最合理。
    　　3）為了防患于未然，火災報警系統的設計和應用十分重要，設計人員應根據不同的建筑工程，優(yōu)化設計方案。

    參考文獻：

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