高層建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計及聯(lián)動問題探討

摘要:高層建筑預(yù)防發(fā)生火災(zāi)，合理及有效的火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)是非常重要的。筆者簡單介紹高層建筑火災(zāi)的特點，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循的國家相關(guān)規(guī)范，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保護對象的分級及系統(tǒng)形式的選擇。最后，筆者結(jié)合自己在設(shè)計過程中遇到的有關(guān)火災(zāi)自動報警聯(lián)動控制系統(tǒng)的幾個問題進行探討。

關(guān)鍵詞:高層建筑火災(zāi)自動報警聯(lián)動控制系統(tǒng)

1高層建筑火災(zāi)特點

1.1火勢兇猛且蔓延極快

現(xiàn)代高層建筑以多功能且裝飾豪華而著稱，從而使大量有機材料或可燃易燃物擁進大廈，一旦著火，這些遍布全樓的可燃材料便是火災(zāi)猛烈燃燒的極好物質(zhì)條件，同時這些可燃材料也是火災(zāi)高速蔓延的良好途徑。大樓內(nèi)布滿了各種管道及豎井，象一個個直立的煙囪，使火焰及煙霧在其中迅速向上升起，形成極其兇猛的“煙囪效應(yīng)”。所以，“煙囪效應(yīng)”是火災(zāi)迅速燃燒、快速蔓延的重要途徑。風(fēng)對煙火傳播速度同樣有十分重要的影響。資料表明，隨著建筑物高度的增加，風(fēng)速也就越大。高層建筑由于高度高，一旦發(fā)生火災(zāi)，勢必形成火仗風(fēng)勢助火威，猛烈燃燒又快速蔓延的局面。

1.2火災(zāi)時樓內(nèi)人員疏散困難

由于樓內(nèi)人員眾多且集中，加上樓內(nèi)疏散設(shè)施又相對不多，交通工具(如電梯)又被迫停止運行，僅有的疏散通道(樓梯)又免不了遭到煙火的襲擊，所以在短時間內(nèi)疏散完畢，就顯得十分困難。人為的因素，在慌亂中難免產(chǎn)生擁擠，碰傷，煙熏中毒，甚至相互踩踏而造成人身傷亡等事故，這就更增加了疏散難度。

1.3火災(zāi)撲救十分困難

高層建筑火災(zāi)的撲救難度比一般建筑物大得多，消防人員借助的登高云梯只能達到一定的高度，滅火水槍的噴水揚程也有一定的限制。在裙樓圍繞主樓的情況下，一旦主樓發(fā)生火災(zāi)消防車難以接近，由以上特點可以看出，高效的自動消防系統(tǒng)在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時的重要性，它將對火災(zāi)的撲滅起著決定性的作用。

2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循的規(guī)范

目前設(shè)計者應(yīng)該熟悉和把握的與高層建筑消防電氣有關(guān)的設(shè)計規(guī)范主要有“高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范”、“火災(zāi)自動警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范”、“民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范”等。前兩部是國家標(biāo)準(zhǔn)，后者是國家建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。三部規(guī)范對高層建筑中一、二類建筑的劃分以及對火災(zāi)警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)置與要求總體來講是一致的，但從各自不同角度三部規(guī)范也各有側(cè)重，有所區(qū)別。對設(shè)計者來說，國標(biāo)是帶有強制性的，必需嚴(yán)格遵守，部標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)服從國標(biāo)。

3火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保護對象的分級及系統(tǒng)形式的選擇

3.1 保護對象分級

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，按照保護對象的使用性質(zhì)、火災(zāi)危險性、疏散和撲救難度等分為特級、一級和二級。

3.1.1特級保護對象

建筑高度超過100m的高層民用建筑劃為特級保護對象。

3.1.2一級保護對象

下列高層建筑屬一級保護對象:(1)十九層及十九層以上的住宅;(2)建筑高度超過50m或24m以上部分的任一樓層的建筑面積超過1000 m2的商業(yè)樓、展覽樓、綜合樓、電信樓、財貿(mào)金融樓。(3)建筑高度超過50m或24m以上部分的任一樓層的建筑面積超過1500m2的商住樓。(4)建筑高度超過50m的教學(xué)樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等。

3.1.3二級保護對象

下列高層建筑屬二級保護對象:(1)十層至十八層的住宅;(2)建筑高度不超過 50m的教學(xué)樓和普通旅館、辦公樓、科研樓、檔案樓等。

3. 2系統(tǒng)形式的選擇

目前，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分為區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)、控制中心報警系統(tǒng)三種形式。

3.2.1區(qū)域報警系統(tǒng)

該系統(tǒng)宜用于二級保護對象。區(qū)域報警控制器應(yīng)設(shè)置在有人值班的房間或場所，一個報警區(qū)域宜設(shè)置一臺火災(zāi)報警控制器，且系統(tǒng)中控制器不應(yīng)超過兩臺。該系統(tǒng)可設(shè)置消防聯(lián)動控制設(shè)備。

3.2.2集中報警系統(tǒng)

該系統(tǒng)宜用于一級和二級保護對象。集中報警控制器應(yīng)設(shè)置在有專人值班的消防控制室或值班室內(nèi)，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置一臺集中報警控制器和兩臺以上的區(qū)域火災(zāi)報警控制器，或設(shè)置一臺火災(zāi)報警控制器和兩臺以上的區(qū)域顯示器。該系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置消防聯(lián)動控制系統(tǒng)。集中火災(zāi)報警控制器應(yīng)能顯示火災(zāi)報警部位信號和控制信號，亦可進行聯(lián)動控制。

3.2.3控制中心報警系統(tǒng)

該系統(tǒng)宜用于特級和一級保護對象。系統(tǒng)中至少應(yīng)設(shè)置一臺集中報警控制器、一臺專用消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺及以上的區(qū)域火災(zāi)報警控制器;或設(shè)置一臺火災(zāi)報警控制器、一臺消防聯(lián)動控制設(shè)備和兩臺以上的區(qū)域顯示器。系統(tǒng)應(yīng)能集中顯示火災(zāi)報警部位信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號。

3.2.4形式選擇

隨著電子技術(shù)迅速發(fā)展和計算機軟件技術(shù)在現(xiàn)代化消防技術(shù)中的大量應(yīng)用，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形式越來越靈活多樣，很難精確劃分成幾種固定的模式。火災(zāi)自動報警技術(shù)的發(fā)展趨勢是智能化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可組合成任何形式的火災(zāi)自動報警網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它既可以是區(qū)域報警系統(tǒng)，也可以是集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)形式，它們無絕對明顯的區(qū)別，設(shè)計人員可任意組合設(shè)計成自己需要的形式。但在當(dāng)前，這三種基本形式的劃分仍是適用的，在設(shè)計中的要求也不同。特別是對聯(lián)動功能要求有簡單、較復(fù)雜和復(fù)雜之分，對報警系統(tǒng)的保護范圍要求有大、中、小之分。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)項目的具體情況分析，選擇適宜的系統(tǒng)。

4火災(zāi)自動報警聯(lián)動控制問題的探討

4.1 消防聯(lián)動控制制式問題

消防聯(lián)動控制有采用多線制的，有采用總線制的。多線制是電源驅(qū)動線與信號線分開，電源、檢測、控制分別占用導(dǎo)線的制式。多線制一般有五線制、四線制。總線制是基于計算機技術(shù)中控制總線的原理，采用信號線與電源驅(qū)動線分時復(fù)用的方式，利用計算機編程技術(shù)來達到監(jiān)測與控制目的，總線制有三總線制和二總線制。總線制比多線制有布線少，監(jiān)測控制設(shè)備多等優(yōu)點，目前大中型項目多采用總線制。在具體設(shè)計中選擇采用哪種制式可結(jié)合工程的具體情況而定。

4.2線路的敷設(shè)問題

許多電氣設(shè)計消防線路采用穿塑料管保護，并從吊頂內(nèi)走線。而“民規(guī)”規(guī)定:消防聯(lián)動控制、自動滅火控制、通信、應(yīng)急照明及緊急廣播等線路，應(yīng)穿金屬管保護，并暗敷在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，其保護層厚度不應(yīng)小于30mm。當(dāng)必需明敷時，應(yīng)在金屬管上采取防火措施。在布線的技術(shù)要求上，“民規(guī)”與“報警規(guī)范”基本一致，只是根據(jù)“報警規(guī)范”線路在暗敷時可采用金屬管或經(jīng)阻燃的硬質(zhì)塑料管保護。從實際情況可以看出，很多設(shè)計人員對這一條有所疏忽。

筆者理解，本條之所以沒有包括火災(zāi)探測器線路，是因為探測器線路只是在火災(zāi)初燃生煙發(fā)熱階段起作用，而條文中規(guī)定的消防聯(lián)動控制、自動滅火控制、通信、應(yīng)急照明及緊急廣播線路，在火災(zāi)發(fā)生后一段時間內(nèi)還需起作用，在這段時間內(nèi)，這些線路應(yīng)保證安全使用。 敷設(shè)在吊頂內(nèi)的線路，在發(fā)生火災(zāi)時并不安全，而且吊頂內(nèi)下是火災(zāi)多發(fā)地段。設(shè)計人員應(yīng)對規(guī)范條文給予足夠的重視，在實際操作中，凡是新設(shè)計的建筑，對該條文規(guī)定的線路，一律穿金屬管或阻燃PVC管保護并在現(xiàn)澆板內(nèi)、墻內(nèi)等處暗敷走線。而在改造工程中，由于條件限制不能暗敷時，應(yīng)對保護鋼管或金屬線槽采取防火措施，如刷防火涂料等。

4.3消防水泵的控制啟停問題

消防水泵(包括消火栓泵、噴淋泵)是滅火手段中的重要設(shè)施，對消火栓系統(tǒng)而言，根據(jù)“高規(guī)”的要求，在消火栓處應(yīng)能直接啟動消火栓泵。根據(jù)“報警規(guī)范”的要求，在消防控制室處也應(yīng)能手動控制消火栓泵的啟、停。這兩部規(guī)范從各自不同角度提出要求。此外，在水泵房消火栓泵附近還有一個控制箱直接控制水泵電機啟停，這樣消火栓泵的啟動就有三處地方可控制，因此，存在這樣兩個問題，一是消火栓泵的控制權(quán)，二是消火栓泵的啟動方式。

消火栓泵的啟動控制權(quán)即是消防中心控制室、消火栓動作按鈕與泵房控制箱的主從控制關(guān)系。一般來講應(yīng)以消防控制室為主。目前很多大廈消火栓的控制方式是在泵房控制柜上設(shè)置手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，通常情況下置于自動位置。這樣設(shè)置有一個好處，就是一旦自動控制失靈，工作人員可在水泵房將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動位置，直接起動消防泵，且就地維修也很方便。但是，這樣一來，將會帶來負面影響。在水泵房設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，容易引起人為的操作失誤，因為一般情況下泵房是無人值班的，萬一工作人員或其他人員將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動位置，而消防中心未能及時發(fā)現(xiàn)，就會出現(xiàn)重大的消防隱患(此時消防中心和消火栓按鈕均無法啟動消防泵)。為了有效解決以上矛盾，在實際設(shè)計中，消防控制室的手動起停按鈕可不經(jīng)過泵房設(shè)置的轉(zhuǎn)換開關(guān)，而直接啟動消防泵，既能解決直接起動問題，又便于消防中心統(tǒng)一監(jiān)控。

消防控制室與消火栓動作按鈕啟動關(guān)系與消火栓泵的啟動形式有關(guān)。消火栓泵的啟動方式一般分為兩種，第一種啟動方式是在總線制聯(lián)控方式下，消火栓動作按鈕的起動可通過設(shè)在消火栓旁的聯(lián)動接口模塊將其要求的啟動信號送至消防控制室控制臺，再從此處輸出使消火栓啟動的開關(guān)量觸點。第二種起動方式，是直接將消火栓動作按鈕的開關(guān)量觸點輸出到消火栓泵啟動箱。這兩種啟動方式在實際設(shè)計中都可以運用，前一種方式接線省，但需在總線制下，對消火栓聯(lián)動模塊進行地址編碼編程來達到監(jiān)測大量消火栓的目的。后一種啟動方式簡單可靠，但還需要把消火栓動作信號返給消防控制室。設(shè)計者在具體設(shè)計中可根據(jù)實際工程規(guī)模大小來選用，工程規(guī)模大、建筑形式復(fù)雜可采用前一種啟動方式，規(guī)模小可采用后一種啟動方式。

噴淋泵的自啟動是通過各保護區(qū)的管網(wǎng)噴嘴玻璃球高溫下爆碎，引起管網(wǎng)水流流動，從而聯(lián)動報警閥壓力開關(guān)動作，達到自啟動噴淋泵的目的。通過水流指示器聯(lián)動模塊或報警閥壓力開關(guān)引線至控制室，消防控制室能準(zhǔn)確反映其動作信號，同時控制室應(yīng)能直接控制噴淋泵啟停。

4.4 消防控制室反應(yīng)消火栓泵和噴淋泵的工作和故障狀態(tài)

根據(jù)“報警規(guī)范”的要求，消防水泵啟動后要返回已工作的信號，有兩種做法。其一是取電路信號即接觸器的合閘輔助接點，其二是取物理量信號即取供水管網(wǎng)上的水流壓力傳感器，后者目前使用較少。關(guān)于故障信號的返回，電源斷電故障信號的反應(yīng)比較清楚，其它故障信號的反應(yīng)，“報警規(guī)范”、“民規(guī)”都沒有明確說明。比如消防水泵過負荷故障信號應(yīng)該反應(yīng)到消防控制室，但具體如何反應(yīng)是在設(shè)計中應(yīng)予考慮的一個問題。

4.5防火閥、排煙閥的控制及返回信號

“報警規(guī)范”要求在消防控制室能夠關(guān)閉防火閥。在實際設(shè)計中，選用的基本是280℃易熔環(huán)熔斷的防火閥，建議將防火閥做成電磁閥的形式，至于信號返回是一對一返回還是成組返回要視具體工程情況來定。

“報警規(guī)范”也要求在消防控制室能夠啟動排煙閥。以何種方式啟動排煙閥也值得探討。所有的排煙閥都可裝上編碼接口聯(lián)動模塊，由消防控制室聯(lián)動控制器來達到控制啟動排煙閥的目的。其次還可由就近的感煙探測器組成的控制線路啟動即可，消防控制室只接收其工作后返回的信號。如要求先打開著火層排煙閥，再打開屋頂層排煙機，這種情況下采用后一種做法較妥。

結(jié)束語

在目前高層建筑消防系統(tǒng)的電氣設(shè)計中，隨著電氣設(shè)備性能的日趨完善和微型處理機技術(shù)的普及與廣泛應(yīng)用，使消防報警及聯(lián)動控制設(shè)備的智能化程度越來越高，同時也使消防電氣專業(yè)與相關(guān)專業(yè)的聯(lián)系更加密切。今后的發(fā)展前景是分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模塊化的設(shè)計、靈活的系統(tǒng)配置、透明的管理方式。

參考文獻

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