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高層建筑中火災報警控制系統(tǒng)的設計及應用

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
摘要：對火災自動報警控制系統(tǒng)及智能火災報警控制系統(tǒng)的特征進行了分析，在高層建筑設計中采用智能火災報警控制系統(tǒng)的主—從式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，解決了高層建筑與大型建筑中探測區(qū)域廣、探測器數(shù)量多、原有系統(tǒng)不能適
    摘要：對火災自動報警控制系統(tǒng)及智能火災報警控制系統(tǒng)的特征進行了分析，在高層建筑設計中采用智能火災報警控制系統(tǒng)的主—從式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，解決了高層建筑與大型建筑中探測區(qū)域廣、探測器數(shù)量多、原有系統(tǒng)不能適應等問題。


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

    1　火災自動報警系統(tǒng)的主要部件及特征

    　　火災自動報警系統(tǒng)的基本形式有三種，即：區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)的控制中心報警系統(tǒng)。高層建筑和大型建筑主要采用控制中心報警系統(tǒng)，這是一種復雜的火災自動報警系統(tǒng)，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(tǒng)從通報火災到啟動滅火系統(tǒng)和控制各種消防設備，基本實現(xiàn)自動化。
    　　觸發(fā)器件　主要包括火災探測器和手動火災報警按鈕。火災探測器是對火災參數(shù)（如煙、溫、光、火焰輻射、氣體濃度等）響應，并自動產(chǎn)生火災報警信號的器件。按響應火災參數(shù)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型。
    　　火災報警裝置　在火災自動報警系統(tǒng)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　在火災自動報警系統(tǒng)中用以發(fā)出區(qū)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(qū)域發(fā)出火災警報信號。
    　　消防控制設備　在火災自動報警系統(tǒng)中當接收到來自觸發(fā)器件的火災報警信號，能自動或手動啟動相關(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；自動滅火系統(tǒng)的控制裝置；室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的控制裝置；防排煙系統(tǒng)及空調(diào)通風系統(tǒng)的控制裝置；常開防火門、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控制裝置。每個系統(tǒng)根據(jù)工程的需要應具有十類控制裝置的部分或全部。
    　　電源　火災自動報警系統(tǒng)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，便于實行集中統(tǒng)一控制，有些消防控制設備可設在消防設備現(xiàn)場，而動作信號必須返回消防控制中心，實行集中與分散相結(jié)合的控制方式。但該探測器有誤報現(xiàn)象、控制器容量較小。

    2　智能火災報警控制系統(tǒng)工作原理

    　　智能火災報警控制系統(tǒng)與火災自動報警系統(tǒng)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(jù)獲取的數(shù)據(jù)及內(nèi)部存貯的大量數(shù)據(jù)，利用火災判據(jù)來判斷火災是否存在。
    　　智能火災報警器中編址單元包括：智能控測器、智能手動按鈕、智能模塊、探測器并聯(lián)接口、總線隔離器和可編程繼電器卡等。新型的智能火災探測器，又稱模擬量火災探測器，這種探測器給出的輸出信號是代表被響應的火災參數(shù)值的模擬量信號或其等效的數(shù)字信號。傳統(tǒng)探測器稱為有閾值火災探測器，而智能火災探測器沒有閾值，卻設有專用芯片，智能火災探測器的應用提高了報警系統(tǒng)的準確性和智能化程度。
    　　在火災報警時，報警控制器通過控制模塊啟動相應的外探設備，如排煙閥、送風閥、卷簾門等，需要接受外控設備的反饋信號時，應加一個監(jiān)視模塊，控制模塊和監(jiān)視模塊一樣，聯(lián)接在報警回路總線上，安裝在所控設備的附近。模塊內(nèi)設十進制編碼開關(guān)，可現(xiàn)場編號，各占用回路總線上一個地址。通過報警控制器顯示控制模塊和監(jiān)視模塊的具體地址，用聲、光報警可反映聯(lián)動設備的工作狀態(tài)。
    　　可編程繼電器卡，通過編程可實現(xiàn)對風機、水泵等大型設備的二級聯(lián)動控制。智能控制是一種無需人的干預就能夠自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)其目標的過程。

    3　工程實例

    3.1　火災自動報警系統(tǒng)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1.2萬平方米的寫字樓。根據(jù)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》的規(guī)定，建筑高度超過50 m的辦公樓屬于一類防火建筑，因此該大廈要設火災自動報警系統(tǒng)。
    　　設計中選擇了國產(chǎn)火災自動報警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在當時較普遍，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(diào)機房、水泵房，機房內(nèi)設有防排煙風機、消防水泵等消防設備，當火災發(fā)生時，溫度達到一定值排煙風機自動啟動，并打開排煙閥，開始排煙（圖1）。

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

    3.2　智能火災報警系統(tǒng)的設計應用

    　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展，智能火災報警系統(tǒng)問世，從傳統(tǒng)型走向智能型是國內(nèi)外火災報警系統(tǒng)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6萬平方米，建筑高度85 m，主要功能：1至4層為商場，5層以上為寫字樓。由于該大廈建筑面積大，探測區(qū)域廣，探測器數(shù)量非常可觀。傳統(tǒng)的火災自動報警系統(tǒng)已無法滿足需要，因此，在設計中，經(jīng)過反復的方案比較，選擇了采用主—從式網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能火災報警控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)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，滿足了大型工程的適用性，提高了消防聯(lián)動的靈活性和可修改性。系統(tǒng)由主機、從機、復示器等構(gòu)成。該工程消防控制中心設于1層，主機和消防聯(lián)動控制柜設在消防中心，從機與復示器分設于樓層內(nèi)。
    　　智能探測器數(shù)量的確定　設計時先根據(jù)《火災自動報警器系統(tǒng)設計規(guī)范》的規(guī)定確定探測器的布局和設置。其規(guī)定探測區(qū)域內(nèi)的每個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(nèi)往往一個探測區(qū)域的面積較大，超過一只探測器的保護面積，這時需要計算一個探測區(qū)域內(nèi)所需設置的探測器數(shù)量，可按下式計算：

    式中：N為一個探測區(qū)域內(nèi)所需設置的探測器數(shù)量（只），N取整數(shù)；S為一個探測區(qū)域的面積（m2）；A為探測器的保護面積；K為修正系數(shù)，重點保護建筑取0.7～0.9，非重點保護建筑取1.0。
    　　根據(jù)上式計算結(jié)果，可確定一個探測區(qū)內(nèi)的智能探測器的安裝數(shù)量。
    　　選擇控制器容量計算　該系統(tǒng)控制器為主—從式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，每個主—從機系統(tǒng)，只能有一臺主機，從機數(shù)量根據(jù)工程要求確定，一般按探測器數(shù)量計算，從機數(shù)量最多為15臺。

    　每臺控制器最大有四個回路，每個回路容量均為198個地址，其中99個智能探測器，99個編址模塊。因此一臺主機或從機的最大容量為4×99=396個智能探測器，4×99=396個編址模塊。
    　　該工程經(jīng)過計算，選用了一臺主機和四臺從機，每臺控制器都按四個回路設計。主機N控制1～4層商場內(nèi)的所有探測器，手動報警按鈕，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。
    　　整個大廈智能火災報警控制系統(tǒng)設計比較合理，充分考慮到建筑群的特點，選用一臺主機、四臺從機控制了6萬平方米的建筑，如果用傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)則需要幾套控制系統(tǒng)分別控制，現(xiàn)有系統(tǒng)設計即經(jīng)濟實用，又準確可靠。
    4　結(jié)論

    　　綜合上述工程設計與實踐研究，可以得出以下幾點認識與結(jié)論。
    　　1）傳統(tǒng)的火災自動報警系統(tǒng)適合于中、小型建筑，它的特點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(tǒng)，采用模擬量探測器，控制系統(tǒng)采用主—從式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，適應性強，尤其適合大型建筑的火災報警系統(tǒng)。
    　　2）智能火災報警系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)存在的漏報和誤報的難題，提高了報警系統(tǒng)的準確性、可靠性。在設計中可靈活應用，根據(jù)工程需要選擇適當?shù)膹臋C數(shù)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(tǒng)的設計和應用十分重要，設計人員應根據(jù)不同的建筑工程，優(yōu)化設計方案。

    參考文獻：

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