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高層建筑中火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:46:58 [收藏]
摘要：對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)及智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的特征進(jìn)行了分析，在高層建筑設(shè)計(jì)中采用智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的主—從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了高層建筑與大型建筑中探測(cè)區(qū)域廣、探測(cè)器數(shù)量多、原有系統(tǒng)不能適
    摘要：對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)及智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的特征進(jìn)行了分析，在高層建筑設(shè)計(jì)中采用智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的主—從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了高層建筑與大型建筑中探測(cè)區(qū)域廣、探測(cè)器數(shù)量多、原有系統(tǒng)不能適應(yīng)等問(wèn)題。


    關(guān)鍵詞：高層建筑 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警 探測(cè)器 智能控制 聯(lián)動(dòng)控制
    　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，現(xiàn)代高層建筑及重要建筑的防火問(wèn)題引起了國(guó)家消防部門(mén)及設(shè)計(jì)院等社會(huì)各界的高度重視。國(guó)家制定了一系列防火規(guī)范，從而促進(jìn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的研究和推廣使用。高層建筑建設(shè)規(guī)模大，裝修標(biāo)準(zhǔn)高，人員密集，各種電氣設(shè)備使用頻繁，因而存在著火災(zāi)隱患，在建筑電氣設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格依照規(guī)范要求設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)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(shè)計(jì)中十分重要的問(wèn)題。

    1　火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主要部件及特征

    　　火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本形式有三種，即：區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、集中報(bào)警系統(tǒng)的控制中心報(bào)警系統(tǒng)。高層建筑和大型建筑主要采用控制中心報(bào)警系統(tǒng)，這是一種復(fù)雜的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，主要由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、消防控制設(shè)備及電源組成。該系統(tǒng)從通報(bào)火災(zāi)到啟動(dòng)滅火系統(tǒng)和控制各種消防設(shè)備，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
    　　觸發(fā)器件　主要包括火災(zāi)探測(cè)器和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕?；馂?zāi)探測(cè)器是對(duì)火災(zāi)參數(shù)（如煙、溫、光、火焰輻射、氣體濃度等）響應(yīng)，并自動(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的器件。按響應(yīng)火災(zāi)參數(shù)的不同，火災(zāi)探測(cè)器分為感溫火災(zāi)探測(cè)器、感煙火災(zāi)探測(cè)器、氣體火災(zāi)探測(cè)器、感光火災(zāi)探測(cè)器和復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器五種基本類型。
    　　火災(zāi)報(bào)警裝置　在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中用以接收、顯示和傳遞火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，并能發(fā)生控制信號(hào)和具有其它輔助功能的控制指標(biāo)設(shè)備。
    　　火災(zāi)報(bào)警裝置　在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中用以發(fā)出區(qū)別于環(huán)境聲、光的火災(zāi)警報(bào)信號(hào)的裝置，如火災(zāi)警報(bào)器，它是一種基本的火災(zāi)警報(bào)裝置，以聲、光音響方式向報(bào)警區(qū)域發(fā)出火災(zāi)警報(bào)信號(hào)。
    　　消防控制設(shè)備　在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中當(dāng)接收到來(lái)自觸發(fā)器件的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，能自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)消防設(shè)施并顯示其狀態(tài)的設(shè)備。主要包括：火災(zāi)報(bào)警控制器；自動(dòng)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(fēng)系統(tǒng)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(zāi)應(yīng)急廣播、火災(zāi)警報(bào)裝置、消防通信設(shè)備、火災(zāi)應(yīng)急照明與疏散指示標(biāo)志的控制裝置等十類控制裝置。每個(gè)系統(tǒng)根據(jù)工程的需要應(yīng)具有十類控制裝置的部分或全部。
    　　電源　火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)屬于消防用電設(shè)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(shè)計(jì)中消防控制設(shè)備主要設(shè)置在消防控制中心，便于實(shí)行集中統(tǒng)一控制，有些消防控制設(shè)備可設(shè)在消防設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，而動(dòng)作信號(hào)必須返回消防控制中心，實(shí)行集中與分散相結(jié)合的控制方式。但該探測(cè)器有誤報(bào)現(xiàn)象、控制器容量較小。

    2　智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)工作原理

    　　智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同之處在于：將發(fā)生火災(zāi)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(bào)警器，報(bào)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(zāi)判據(jù)來(lái)判斷火災(zāi)是否存在。
    　　智能火災(zāi)報(bào)警器中編址單元包括：智能控測(cè)器、智能手動(dòng)按鈕、智能模塊、探測(cè)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(zāi)探測(cè)器，又稱模擬量火災(zāi)探測(cè)器，這種探測(cè)器給出的輸出信號(hào)是代表被響應(yīng)的火災(zāi)參數(shù)值的模擬量信號(hào)或其等效的數(shù)字信號(hào)。傳統(tǒng)探測(cè)器稱為有閾值火災(zāi)探測(cè)器，而智能火災(zāi)探測(cè)器沒(méi)有閾值，卻設(shè)有專用芯片，智能火災(zāi)探測(cè)器的應(yīng)用提高了報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和智能化程度。
    　　在火災(zāi)報(bào)警時(shí)，報(bào)警控制器通過(guò)控制模塊啟動(dòng)相應(yīng)的外探設(shè)備，如排煙閥、送風(fēng)閥、卷簾門(mén)等，需要接受外控設(shè)備的反饋信號(hào)時(shí)，應(yīng)加一個(gè)監(jiān)視模塊，控制模塊和監(jiān)視模塊一樣，聯(lián)接在報(bào)警回路總線上，安裝在所控設(shè)備的附近。模塊內(nèi)設(shè)十進(jìn)制編碼開(kāi)關(guān)，可現(xiàn)場(chǎng)編號(hào)，各占用回路總線上一個(gè)地址。通過(guò)報(bào)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(bào)警可反映聯(lián)動(dòng)設(shè)備的工作狀態(tài)。
    　　可編程繼電器卡，通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等大型設(shè)備的二級(jí)聯(lián)動(dòng)控制。智能控制是一種無(wú)需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過(guò)程。

    3　工程實(shí)例

    3.1　火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

    　　筆者1992～1993年參與設(shè)計(jì)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(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定，建筑高度超過(guò)50 m的辦公樓屬于一類防火建筑，因此該大廈要設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
    　　設(shè)計(jì)中選擇了國(guó)產(chǎn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)較普遍，僅有一臺(tái)主機(jī)控制器，因而適用于中、小型建筑。

    　　大廈消防控制中心設(shè)在1層，每層設(shè)層顯示器。地下室作設(shè)備用房有變電室、空調(diào)機(jī)房、水泵房，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有防排煙風(fēng)機(jī)、消防水泵等消防設(shè)備，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度達(dá)到一定值排煙風(fēng)機(jī)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(jī)、排煙閥等控制線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(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯等卻屬于外控設(shè)備，均由聯(lián)動(dòng)控制器控制。整個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠。

    3.2　智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

    　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問(wèn)世，從傳統(tǒng)型走向智能型是國(guó)內(nèi)外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，工程設(shè)計(jì)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(cè)區(qū)域廣，探測(cè)器數(shù)量非?？捎^。傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已無(wú)法滿足需要，因此，在設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)反復(fù)的方案比較，選擇了采用主—從式網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能火災(zāi)報(bào)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(dòng)的靈活性和可修改性。系統(tǒng)由主機(jī)、從機(jī)、復(fù)示器等構(gòu)成。該工程消防控制中心設(shè)于1層，主機(jī)和消防聯(lián)動(dòng)控制柜設(shè)在消防中心，從機(jī)與復(fù)示器分設(shè)于樓層內(nèi)。
    　　智能探測(cè)器數(shù)量的確定　設(shè)計(jì)時(shí)先根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定確定探測(cè)器的布局和設(shè)置。其規(guī)定探測(cè)區(qū)域內(nèi)的每個(gè)房間至少應(yīng)設(shè)置一只火災(zāi)探測(cè)器。感煙、感溫探測(cè)器的保護(hù)面積和保護(hù)半徑應(yīng)按表1確定。表中列出的是一個(gè)感煙探測(cè)器或感溫探測(cè)器的保護(hù)面積和保護(hù)半徑。建筑物內(nèi)往往一個(gè)探測(cè)區(qū)域的面積較大，超過(guò)一只探測(cè)器的保護(hù)面積，這時(shí)需要計(jì)算一個(gè)探測(cè)區(qū)域內(nèi)所需設(shè)置的探測(cè)器數(shù)量，可按下式計(jì)算：

    式中：N為一個(gè)探測(cè)區(qū)域內(nèi)所需設(shè)置的探測(cè)器數(shù)量（只），N取整數(shù)；S為一個(gè)探測(cè)區(qū)域的面積（m2）；A為探測(cè)器的保護(hù)面積；K為修正系數(shù)，重點(diǎn)保護(hù)建筑取0.7～0.9，非重點(diǎn)保護(hù)建筑取1.0。
    　　根據(jù)上式計(jì)算結(jié)果，可確定一個(gè)探測(cè)區(qū)內(nèi)的智能探測(cè)器的安裝數(shù)量。
    　　選擇控制器容量計(jì)算　該系統(tǒng)控制器為主—從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)主—從機(jī)系統(tǒng)，只能有一臺(tái)主機(jī)，從機(jī)數(shù)量根據(jù)工程要求確定，一般按探測(cè)器數(shù)量計(jì)算，從機(jī)數(shù)量最多為15臺(tái)。

    　每臺(tái)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(cè)器，99個(gè)編址模塊。因此一臺(tái)主機(jī)或從機(jī)的最大容量為4×99=396個(gè)智能探測(cè)器，4×99=396個(gè)編址模塊。
    　　該工程經(jīng)過(guò)計(jì)算，選用了一臺(tái)主機(jī)和四臺(tái)從機(jī)，每臺(tái)控制器都按四個(gè)回路設(shè)計(jì)。主機(jī)N控制1～4層商場(chǎng)內(nèi)的所有探測(cè)器，手動(dòng)報(bào)警按鈕，控制按鈕，水流指示器等消防設(shè)備，從機(jī)N1控制地下室的所有探測(cè)器、送風(fēng)閥、排煙閥、防火閥等消防設(shè)備，從機(jī)N2控制13層和12層兩座連通塔樓的5～13層的消防設(shè)備，N3、N4分別控制25層塔樓的5～13層和14～25層的消防設(shè)備。
    　　整個(gè)大廈智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較合理，充分考慮到建筑群的特點(diǎn)，選用一臺(tái)主機(jī)、四臺(tái)從機(jī)控制了6萬(wàn)平方米的建筑，如果用傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(shè)計(jì)即經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又準(zhǔn)確可靠。
    4　結(jié)論

    　　綜合上述工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究，可以得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)與結(jié)論。
    　　1）傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)適合于中、小型建筑，它的特點(diǎn)是探測(cè)器屬于閥值型，控制器僅有主機(jī)一臺(tái)。而智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，采用模擬量探測(cè)器，控制系統(tǒng)采用主—從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適合大型建筑的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
    　　2）智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)存在的漏報(bào)和誤報(bào)的難題，提高了報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性。在設(shè)計(jì)中可靈活應(yīng)用，根據(jù)工程需要選擇適當(dāng)?shù)膹臋C(jī)數(shù)量，使工程設(shè)計(jì)最經(jīng)濟(jì)、最合理。
    　　3）為了防患于未然，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用十分重要，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)不同的建筑工程，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

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