淺談某車間火災自動報警系統的設計

◎ 劉玉蘋，劉雙安

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001 )

近年來，我國經濟飛速發展，居民生活環境顯著改善，但火災事故卻屢禁不止，嚴重威脅人們的生命安全，并造成極大的經濟損失。因此，對消防安全保障工作的要求不斷提高，依照“預防為主，防消結合”的方針，設置火災自動報警系統，做到火情早發現、早預警、快處理，對保證消防安全至關重要。

1 系統形式的選擇

給排水專業在車間內設置了預作用式自動噴水滅火系統，在一層配電間、二層MCC室和三層控制室內設置了柜式七氟丙烷氣體滅火系統，暖通專業在二層參觀走廊設置了機械排煙系統，排煙風機、自噴系統、氣體滅火設備等均需通過輸入、輸出模塊對設備進行聯動控制，依據《火災自動報警系統設計規范》有關條文規定，工程采用集中報警系統。

2 消防控制室

2.1 消防控制室的設置

車間一層設置消防控制室，面積約為35 m2，控制室內設置有UPS電源、火災報警控制器（聯動型）、圖形顯示裝置、消防應急廣播總機、消防電話總機、消防設備電源監控主機、電氣火災監控器、應急照明控制器以及手動控制盤等設備，同時控制室還設有用于報警的119專用外線電話[1]。

系統火災報警控制器為聯動型，依據規范規定，其所連接的設備點數不應超過3 200點，其中聯動點數不超過1 600點；一個總線回路相連的地址數不應超過200點，其中，聯動點數不超過100點；同時，為了靈活應對后期的修改和變更，報警控制器所連接的設備總數及每個總線回路所連接的設備總數都應該留有10%的余量，如圖1所示。

圖1 火災報警控制器連接設備點數示意圖

2.2 消防控制室的供電

車間室外消防用水量為35 L·s-1，依據《建筑設計防火規范》第10.1.1條相關規定，工程消防負荷為二級負荷，因此消防控制室內備用照明、消防應急疏散照明及火災自動報警設備均為二級負荷，需采用雙電源供電，在消防控制室內設置雙電源切換箱XFAP，兩路電源分別引自配電間變壓器下低壓配電柜及柴油發電機組，并在配電箱XFAP處實現末端切換。火災報警系統除了采用XFAP雙電源切換箱為其提供電源外，還在消防控制室設置了UPS電源裝置，作為火災報警設備的備用電源，UPS的應急工作時間在180 min 以上。

3 火災探測器的選擇

3.1 點型火災探測器

點型火災探測器以煙霧為主要探測對象，適用于火災初期有陰燃階段的場所。目前，應用最廣的火災探測器就是點型感煙探測器，在大多數場所，點型感煙探測器和感溫探測器都能及時預警火災的發生，再加上穩定的性能、后期維護的便利性及物美價廉等因素，使其成為目前市場上最受歡迎的火災探測器。依據規范，點型感煙、感溫探測器適用的安裝高度和保護范圍如表1所示，從表中可以看出，點型感煙探測器不適用于房間高度大于12 m的場所，點型感溫探測器不適用于房間高度大于8.0 m的場所。

表1 點型火災探測器選擇表

3.2 線型光束感煙探測器

此類探測器適用于高層建筑群、文物保護建筑設施、廳堂場所及倉庫群等大空間場所，由發射器和接收器組成，安裝簡單方便。探測器的工作原理決定了日光和人工光源對接收端的直接照射會影響探測器的正常運行甚至導致誤報警。如果有高濃度煙霧粒子出現在在探測器接收端，探測器可能誤判為遮擋故障，因此，應該合理設定靈敏度和報警閾值，在一定程度上避免漏報誤報的發生[2]。

3.3 光截面感煙探測器

包括發射器和接收器，每一個接收器都可以對應多個發射器，利用光截面圖像感煙火災探測技術，可實現對任意被保護區域實施的曲面式覆蓋，環境適應性強，對各種干擾光源具有較好的分辨能力[3-4]。

3.4 管路采樣式吸氣感煙火災探測器

管路采樣式吸氣感煙探測器主要由主機、采樣管、采樣孔組成。主機通過抽氣泵把空氣吸入探測器主機內的采樣室，進行分析判斷，有火情發生時，控制器會發出報警信息，并利用中繼器把報警信息上傳至消防控制室的火災報警器[5]。管路采樣式吸氣感煙火災探測器具有主動探測性、靈敏度高、性能可靠、可擴展性強以及維護成本低等特點，主要用于冷庫、潔凈廠房、高大空間及高溫、高濕場所。

3.5 OSID雙鑒式成像感煙探測器

每一個OSID感煙探測器由一個成像器和多個發射器組成，發射器通過成像器連續發射一系列波長不同的紫外（UV）光和紅外（IR）光來探測大小顆粒，波長較長的紅外光探測大顆粒，波長較短的紫外光探測小顆粒。同時，OSID內裝有一個光學成像陣列，它可提供一個更寬廣的視角對探測區域進行定位并捕捉圖像。故而，使得系統安裝、調準都更輕松[6]。

與傳統對射探測器相比，OSID具有以下優點。①強大的防誤報能力。紫外線和紅外線雙波長顆粒探測，有效區分真正煙霧和干擾源，避免干擾引起的報警。②真正實現一對多，有效降低成本。單個OSID成像器即可同時對應探測7個發射器，打破了傳統紅外對射一對一的局限，有效降低了設備采購成本。③安裝容易，調試輕松。OSID系統由最多7個發射器和1個安裝在對面的成像器組成，每個部件都可以直接安裝在安裝面表面，也可以通過附帶的安裝托架進行固定， 10 min內完成自動調試。④維護簡單易行。OSID系統具有較高的防止灰塵和污物能力，實際操作中很少需要維護。

3.6 車間不同區域火災探測器的選擇

綜合比較以上幾種火災探測器的性能特點，對本系統的火災探測器進行合理選擇和設置，分為以下3種情況來討論。

（1）高度小于12 m的場所。綜合考慮穩定性、可靠性、經濟性等各因素，本系統在車間內高度小于12 m的房間設置點型感煙探測器，探測器在頂棚吸頂安裝，且每只探測器的探測半徑小于等于5.8 m，且每個被隔開的區域至少安裝一只感煙探測器。

（2）高度大于12 m的場所。依據規范，高度大于12 m的場所應選擇兩種不同參數的探測器，比較各種探測器的優劣性和適用場合后，系統在高度大于12 m 的成品庫區域設置吸氣管式感煙探測器和OSID雙鑒式成像感煙探測器。OSID探測器的布置采用1對4的形式，即1個成像器對應4個發射器，成像器和發射器之間的距離為35 m。

吸氣管式感煙探測器設置在距地1.3 m處，采樣管在保護區內頂部安裝，在采樣管上開取采樣點。依照規范要求，一個采樣孔的保護半徑相當于一個點型感煙探測器的保護半徑，因此采樣孔按照保護半徑5.8 m進行設置，且每根采樣管上的采樣點小于25個，采樣管布置示意圖如圖2所示，圖中，采樣管總長度L=L1+L2+L3≤200 m，采樣管單管長度L1、L2、L3≤100 m，單管（L1、L2、L3）上的采樣孔數量≤25個，采樣管（L）上的采樣孔數量≤100個。

圖2 吸氣式感煙探測器布置示意圖

（3）變配電間、MCC室、控制室。依據規范規定的氣體滅火系統聯動控制要求，變配電間、MCC室、控制室內應同時設置點型感煙探測器和點型感溫探測器，其中感煙探測器的探測半徑為5.8 m，感溫探測器的探測半徑為3.6 m，兩種探測器均在頂棚吸頂 安裝。

4 火災自動報警系統的聯動設計

4.1 消火栓系統

可通過水箱流量開關動作、低壓壓力開關動作直接啟動消火栓泵，也可通過人員按下消火栓按鈕的動作信號、探測器或手動按鈕的報警信號組成的“與”邏輯信號聯動控制消火栓泵的啟動，其聯動控制示意圖如圖3所示。

圖3 消火栓泵聯動控制示意圖

4.2 自動噴水滅火系統

車間自噴系統為預作用式系統，聯動控制器確認火災后，聯動開啟預作用式報警閥，使系統轉為濕式系統。轉為濕式系統后，可由壓力開關直接連鎖啟泵，也可在壓力開關信號反饋給消防聯動控制器后，由消防聯動控制器在“與”邏輯判斷后通過輸出模塊控制啟泵，其聯動控制示意圖如圖4所示。自噴泵的啟停按鈕、預作用報警閥均通過專用線路連接至消防控制室的手動控制盤，以實現控制室手動控制。

圖4 濕式自噴系統聯動控制示意圖

4.3 排煙系統

暖通專業在車間二層走廊區域設置了機械排煙系統，需要聯動控制。火災報警控制器接收到報警信號，確認火災后，應能聯動控制排煙口、排煙閥的開啟。消防控制室控制盤可手動控制排煙閥、排煙口的啟停；排煙風機通過專用控制線接入消防控制室手動控制盤，可直接手動控制排煙風機的啟停。

4.4 氣體滅火系統

氣體滅火系統采用氣體滅火控制器直接連接火災探測器的方式，氣體滅火控制器設置在防護區（變配電間、MCC室、控制室）外值班室內，并通過通信總線與火災報警控制器（聯動型）相連。防護區每個出入口門內均設置火災警報器，防區每個出入口門外均設置手動/自動轉換開關、緊急啟停按鈕及氣體噴灑指示燈，氣體噴灑指示燈帶聲警報功能，其聲信號明顯區別于防護區內的聲光報警器。氣體滅火系統的聯動控制示意圖如圖5所示。

4.5 消防應急照明系統

車間設置有火災自動報警系統，依據《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309—2018）相關規定，車間應急疏散系統采用集中電源集中控制型，由應急照明控制器、應急照明集中電源和A型應急照明燈具組成，其中應急照明控制器位于車間消防控制室。火災報警器的發出火警信號后，由應急照明控制器能按照預設程序自動、手動控制系統集中電源和燈具工作狀態，同時將工作狀態信息反饋給火災報警控制器[7]。應急疏散照度為疏散走道為1.0 lx，樓梯間為5.0 lx。

圖5 氣體滅火系統聯動控制示意圖

4.6 其他相關聯動控制

（1）車間內消防應急廣播系統獨立設置，不與普通廣播系統合用。火災確認后，聯動型火災報警器發出命令，向全車間進行廣播，且廣播和火災聲光報警器應交替播放。

（2）確認火災后，聯動型火災報警控制器應發出命令，控制車間內電梯停于首層。

（3）為防止電氣火災，在變電所低壓配電回路設剩余電流式電氣火災監控裝置，以及時報警或跳閘，剩余電流報警值設置為300 mA。

5 系統布線

依據規范，系統報警總線、消防應急廣播線采用ZNRVS-2×1.5阻耐型雙絞線；系統24 V電源線采用NHBV-2×2.5阻耐電線；220 V供電線采用ZNYJV-3×4阻耐電纜；消防專用電話線采用ZRRVVP-2×1.5阻燃屏蔽雙絞線；直接控制線在室內采用ZNKVV型阻耐控制電纜，室外采用ZNKVV22型鎧裝電纜。

火災自動報警系統線路在室內均穿熱鍍鋅SC管敷設，暗敷時，保護層厚度應大于等于30 mm；明敷時，外刷防火涂料[8]；在室外均采用鎧裝線纜直埋敷設，敷設時應該做波狀敷設，留有余量。其中，不同電壓等級、不同防火分區的線纜不能共管敷設，線路電壓等級及穿管敷設要求見表2。

表2 火災自動報警線路敷設匯總表

6 系統接地

車間電氣工作接地、弱電接地和防雷接地共用同一接地體，接地電阻不得大于1 Ω，火災自動報警系統接地裝置利用車間的共用接地體。在消防控制室內設置防靜電地板和局部等電位連接端子箱LEB，LEB通過兩根BVR-25 mm2的銅芯軟導線與接地體鋼筋連通，消防控制室內的金屬管道、火災自動報警設備金屬外殼及設備機架均通過LEB做等電位連接。

7 結語

本文介紹了某車間火災自動報警系統的設計，分析比較了集中常用火災探測器的特點，綜合考慮系統及時性、穩定性、準確性和經濟性各方因素。為車間不同區域選擇了合適的探測器，提出了系統聯動控制要求、系統布線、接地要求，供今后此類項目火災自動報警系統設計借鑒。