大型賣場火災自動報警及消防聯動系統的設計分析

馬春英 王亞慧

（1.北京大龍義盛建筑設計所有限公司 北京 100044 2.北京建筑大學電氣與信息工程學院 北京 100044）

1 引言

電氣專業是設計火災報警的主導專業，但是需要其他專業的配合，其中暖通、給排水和電氣專業配合最多，防排煙系統，加壓送風系統，噴淋和消防泵系統的控制都需要水暖專業給電氣專業提條件，防火卷簾，防火分區等的控制都需要建筑專業配合完成，最后由電氣專業匯總成施工圖，所以電氣專業設計人員要熟悉火災報警系統各個環節的控制和聯動要求。

本文結合了北京某服裝大廈的消防系統設計的有關內容。以火災自動報警系統為出發點，結合了聯動控制系統，探測器的選擇，從消防電話，防排煙，系統供電等幾個方面對火災報警系統進行了論述。

2 工程概況及設計原則

本建筑為北京某服裝賣場，地上10 層，地下1層，為消防系統改造工程，對大樓原有消防系統管網進行局部改造。設計范圍包括:中部裝修區域的火報系統，消防聯動控制系統，火災應急廣播系統，消防專用電話系統。消防控制中心設在首層。

建筑智能化系統的應用越來越廣泛，火報系統是其重要的組成部分，火報系統在保障人民生命和國家財產安全方面起到了關鍵性作用。在進行該系統設計時，應嚴格執行以下規范的要求。

(1)《建筑設計防火規范》GB50016-2014；

(2)《火災自動報警系統設計規范》GB50116-2013；

火災自動報警系統的設計，必須依據國家現行規范和政策進行設計，做到安全有保障。

3 火災自動報警與消防聯動系統

3.1 火災自動報警與消防聯動概述

在火災自動報警系統的消防安全保護區內，根據環境因素的變化，報警系統的敏感原件響應報警。消防電梯、消火栓、消防泵、噴淋泵、排煙風機、防火卷簾等消防聯動系統都與自動報警系統配套聯動，由系統內部預置的程序可以進行一系列連續的動作，以啟動自動滅火設施滅火，減輕火災危害。

火災自動報警系統由觸發器件（火災探測器）、火災報警配置等構成了火災自動報警系統，如圖1所示。

圖1 火災自動報警系統圖Fig.1 Automatic fire alarm system

3.2 火災自動報警系統的基本設計

3.2.1 火災探測器的工作原理

火災探測器分類如表1 所示，本工程局部火災探測器布置圖如圖2 所示。

圖2 火災探測器布置圖Fig.2 Setting of fire detector

表1 探測器分類及適用范圍表Tab.1 Classification and application scope of fire detector

多線控制盤設置在首層消防控制室內，以方便控制，本工程部分總線報警圖如圖3 所示。

圖3 總線報警圖Fig.3 Alarm of bus

3.2.2 火災探測器的數量計算

感煙、感溫探測器的保護面積和保護半徑，應該按照表2 確定執行。

表2 感煙、感溫探測器的保護面積和半徑Tab.2 Monitoring area and radius of smoke and temperature detector

感煙探測器、感溫探測器的安裝間距，應根據探測器的保護面積A 和保護半徑R 確定。

一個探測區域內所需設置的探測器數量，不應小于下式（1）的計算值:

式中 N——應設置的探測器數量（只），取整數；

S——探測區域面積；

A——探測器的保護面積；

K——安全修正系數.

3.3 消防聯動控制系統聯動種類

聯動控制系統的作用是完成對消防系統中重要設備的可靠控制。消防聯動控制系統可以分為總線式和多線式。總線式的優點是布線少、監控設備多。不足之處是報警總線探測了建筑物內的各個角落，火災一旦發生，報警總線并不可靠，當火勢擴大時，線路基本癱瘓。

總線式對于火災后期探測與聯動沒有保障。相比總線式，多線式屬直接控制，其布線較多、監控設備少。多線式消防聯動控制系統與火災自動報警系統總線是相互獨立的，增加系統響應的可靠性。多線控制盤設置在首層消防控制內，以方便控制。本工程部分總線報警圖如圖3 所示

3.4 消防聯動控制系統聯動種類

控制中心的輸出單元是聯動控制系統，消防聯動控制系統的可靠性是非常重要的，是消防滅火成敗的直接因素。火災發生時，火災報警控制器接收到火災現場探測裝置發出的報警訊息，然后消防聯動控制器通過通訊線等聯動相應消防設備。

消防聯動應在“自動”和“手動”兩種狀態下同時實現。在自動模式下，根據來自敏感探測原件的報警信號，火災自動報警系統輸出控制指令，然后打開相應的消防設施。在手動模式下，應根據手工操作，實現相應的控制。聯動控制系統包括以下消防控制設備的全部或部分:

（1）火災警報裝置與應急廣播。

（2）消防專用電話。

（3）切斷非消防電源控制，火災應急照明和安全疏散指示燈控制。

（4）室內消火栓泵和噴淋水泵。

（5）消防電梯運行控制。

（6）防火門，防火卷簾控制。

（7）防煙、排煙風機，空調通風設備，送風閥、排煙閥。

根據規范GB50016-13，消防設備及其聯動要求見表3。

3.5 關于聯動的具體說明

3.5.1 自動噴水滅火系統

自動噴水滅火系統按噴水管道內是否有水，分為濕式和干式兩種。首先由水暖專業確定用哪個系統，然后根據控制要求，給電氣專業提條件，電氣專業再做相應配合的控制。本工程采用濕式滅火系統。

干式系統不用考慮溫度問題，在北方適用于不采暖的廠房等，噴水管網平時沒有水，里面充滿空氣，當發生火災時，在收到預作用閥發出的報警信號后，火報系統控制其動作，先排出管網中的空氣，再開閥向管網內充水。干式系統適用于火災危險性小的場所，其缺點是:一旦火災，接收到報警信號后，充水產生了延時，降低了效率。濕式系統平時是充滿了水，南方大多數用此系統，北方有采暖的房間也可采用，因為需要保證室溫在5 度以上，才能保證水不凍，確保水流通暢性，當火災發生時，溫度上升到噴頭的溫度控制件限值，噴頭爆破噴水，此時水流指示器聯動動作，消防中心控制主機接收到此信號，發出報警信號。

本工程噴淋泵房設置在地下一層，濕式報警閥設置在噴淋泵房內，通過模塊控制，濕式報警閥通過報警線與樓上各層信號蝶閥和水流指示器聯動報警。在消防控制室設置噴淋泵的直接控制線。

表3 消防設備及聯動要求Tab.3 Fire equipments and requirement of automatic control

3.5.2 防火門

按照規范要求，當火災發生時，防火卷簾上方的控制裝置是否開啟是根據防火卷簾兩側探測器的動作決定的，探測器報警動作，使卷簾下降到距地1.8m 處，延時后自動下降到底，以達到控制火災蔓延的目的。

本工程防火卷簾控制如上所述，局部防火卷簾兩側探測器布置圖如圖4 所示。

圖4 防火卷簾兩側探測器布置圖Fig.4 Setting of fire detector for fire roller shutter

3.5.3 疏散緊急廣播、警鈴控制

疏散廣播系統可獨立設置，也可與建筑物內的其余廣播系統合并設置，非火災情況下常規廣播節目，當確認發生火災時，系統應能保證立即將正常的廣播系統強制切換至緊急廣播系統，并能用話筒廣播。

本工程局部消防廣播的設置圖如圖5 所示。

3.5.4 疏散誘導照明、火災緊急通話系統

一般疏散誘導燈自帶鎳銅電池，當外部電源中斷時可以保持疏散照明0.5～2.0h。緊急通話插孔一般設置在消防控制室、消防泵房等主要場所，緊急通話多采用集中式對講電話，主機設在消防中心。應急照明與備用照明的供電一般出自應急照明配電箱，并且火災時可以強制開啟，應急照明箱應保證有雙電源供電，火災時可以繼續使用。

圖5 疏散樓梯廣播布置圖Fig.5 Setting of the sounder equipment for stair

本工程疏散樓梯疏散燈布置圖如圖6 所示。

圖6 疏散樓梯疏散燈布置圖Fig.6 Setting of fire emergency lighting for stair

3.6 防排煙系統聯動邏輯關系

對于本次設計，防排煙系統的設計不作為主要部分，但是作為我重要理解的部分，以下為防排煙系統的聯動邏輯關系:在自動控制方式下，消防聯動控制器接收到報警信息，隨即聯動觸發信號，依據預置控制邏輯，發出聯動控制信號，控制有關消防設施。聯動觸發信息有不同的組合方法，消防聯動控制器根據不同的聯動觸發信號，發出控制不同自動消防設備工作的聯動控制信號。

排煙系統的聯動邏輯關系是:同一個防煙分區內2 個及以上獨立的火災探測器或者一個火災探測器及一個手動報警按鈕等設備報警后，消防聯動控制器通過控制280 度防火閥開啟排煙口，防火閥平時處于常閉狀態，可以由消防聯動控制器聯動開啟，也可以手動開啟，但均應能聯動啟動排煙風機。開啟防火閥的同時，為了避免火災進一步擴大，立即停止該防煙分區的空氣調節系統，作為聯動觸發信號的排煙閥（口）動作信號，傳輸至消防聯動控制器，隨即聯動控制排煙風機的啟動。

排煙風機房入口處的聯動控制與排煙系統的聯動控制有所區別:入口處的排煙防火閥在 280°C自熔關閉后，直接聯動控制風機停止工作，以提高系統的可靠性。排煙防火閥和風機的動作信號應反饋至消防控制室。

3.7 系統供電

（1）根據火規2013 版10.1.1 條的要求:火災自動報警系統應設置交流電源和蓄電池備用電源。強調了消防用電的重要性。

（2）根據火規2013 版10.1.2 條的要求:火災自動報警系統的交流電源應采用消防電源，備用電源可采用火災報警控制器和消防聯動控制器自帶的蓄電池電源或消防設備應急電源。

（3）根據火規2013 版10.1.4 條的要求:火災自動報警系統主電源的保護開關不應設置剩余電流動作保護和過負荷保護裝置。主要考慮的是消防用電的可靠性。

本工程消防系統供電采用雙市電供電，排煙風機、加壓風機、（消防）電梯、噴淋泵、消防泵等消防設備均設置雙電源末端切換裝置。

本工程部分消防設備雙電源切換系統圖如圖7所示。

圖7 雙電源切換系統圖Fig.7 Switch of duplicate supply

4 結論

設計一個完善的、技術先進的、符合建筑物本身特點的火災報警和聯動控制系統，以下是我的一些粗淺建議:

（1）熟悉有關設計規范。在國家所頒布的《建筑設計防火規范》、《民用建設電氣設計規范》、《火災自動報警系統設計規范》、《自動噴水滅火設計規范》、《采暖通風設計規范》等，對消防都作了明確的規定，作為工程設計人員必須熟悉掌握規范，不斷深入學習及時了解規范的修訂情況，從而全面準確地應用規范。

（2）增強專業之間的合作，熟悉各專業所選用的消防設施的運行特點、控制要求。

（3）了解各類消防報警和控制系統產品的特征。現有許多國內外生產的各種不同品牌、消防報警系統的制造商，產品特性甚至價格都應該是設計人員有所了解的，設計人員應該進行正確的采選編匯，根據工程實際選型。

（4）火災自動報警系統中應用的信號模塊沒有規律可言，在設計過程中很容易遺漏，所以在平時的設計中應該注意積累，熟能生巧。

（5）在設計火災報警系統時，常用的的線型有:信號報警總線、電源線、消防電話線路等，在平面圖中，應做到畫圖清晰，路徑明了。管線選型符合相關規范要求，另外，還要按規范要求強調管線敷設方式，一般是走專用的消防線槽或管路，不宜與其它弱電系統合用。

（6）要做到和消防施工單位及時溝通，做到施工圖與工藝相配合，做到施工圖紙與現場施工條件相配合。

（7）消防新技術和新產品的推廣與使用。作為設計人員，應及時了解新產品的性能，選用設備時合理經濟，符合建筑物本身的要求。近年來推出的高壓細水霧滅火系統、冷卻水幕噴頭、球體滅火裝置、消防機器人等新技術，都需要設計人員反復琢磨，更準確的應用到建筑火災報警系統中。

[1]GB50116-13《火災自動報警系統設計規范》,中國計劃出版社.

[2]GB50166-07《火災自動報警系統施工及驗收規范》,中國計劃出版社.

[3]GB50016-14《建筑設計防火規范》,中國計劃出版社.

[4]楊連武.火災報警及聯動控制系統施工[M].北京：電子工業出版社,2006.

[5]孫景芝,韓永學.電器消防[M].北京：中國建筑工業出版社,2000.

[6]劉海燕.火災自動報警系統原理及聯動應用[M].測控技術,2005,3.Liu Haiyan.Principle of fire auto-alarm system and application of linkage control[M].Measurement&Control Technology,2005,3.

[7]徐文興.完善消防報警及聯動控制系統設計需注意的問題[M].電工技術雜志,2004,5.Xu Wenxing.Problem required of attention to improve the fire alarm and linkage control system[M].Electric engineering,2004,5.

[8]陳澤梅.淺談火災自動報警及消防聯動控制系統的設計[M].科技風,2011,4.Chen Zemei.Design Analysis of Automatic Fire Alarm and Fire Linkage System[M].Technology wind，2011,4.

[9]佚名.大型商場消防報警系統設計 筑龍網

[10]http：//www.doc88.com/p-24086550862.html.

[11]MA Qian-li,HUANG Ting-lin.Analysis of and Study on the Difficulties in the Fire Protection Design of Large Commercial Complex.Procedia Engineering,Volume 11,2011,Pages 302-307.

[12]Xing Zhi-Xiang,Zhao Xiao-Fang,Song Hua,Gao Wen-Li.Applied Research of Perfirmance-based Fire Protection Design in a large Building.Procedia Engineering,Volume 11,2011,Pages 566-574.

[13]Zhang Qing-shun,Wei Hong-yang The Characteristic Fire Protection Design of Mountainous City and Hillside Building Illustrated by the Example of Chong.Procedia Engineering,Volume 11,2011,Pages 701-709.