火灾自动报警及其联动系统的设计

火灾自动报警及其联动系统的设计

1.与其他系统的集成中国的自动消防救援行业已经发展了30多年，行业总体水平达到或接近世界水平，但在目前的情况下，也存在一些问题。例如，作为一个相对独立的系统，它是否与其他系统的有机结合得到更好的实现。另外我国目前从事火灾自动报警设计的设计师往往是兼顾强电和弱电设计,无法做到对其中的每一个子系统都做到深入了解,导致有了很好的报警设备却没有合理的系统设计。本文正是研究火灾自动报警系统中各子系统的功能要求及设计方式及火灾自动报警系统与智能建筑的联系。2.自动自动报警系统的设计2.1智能建筑产品选型火灾自动报警系统探测火灾隐患,肩负安全防范重任,是智能建筑中建筑自动化系统(BA)的重要子系统。火灾自动报警系统设计首先必须符合《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98(以下简称《规范》)的要求,同时也要适应智能建筑的特点,合理选配产品,做到安全适用、技术先进、经济合理。火灾自动报警系统一般分三种形式设计:区域火灾自动报警系统,集中火灾自动报警系统和控制中心报警系统。就智能建筑的基本特点,控制中心报警系统是最适用的方式。智能建筑中火灾自动报警系统的设计要点是:根据被保护对象发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型;根据所需防护面积部位;按照火灾探测器的总数和其他报警装置(如手报)数量确定火灾报警控制器的总容量;按划分的报警区域设置区域报警控制器;根据消防设备确定联动控制方式;按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系;最后还要考虑火灾自动报警系统与智能建筑“3AS”(建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统)的适应性。2.2划分的科学性报警区域的按照智能建筑的保护等级、耐火等级,合理正确的划分。规范规定“报警区域应根据防火分区或楼层划分。”也就是说在报警区域,也可以将同层的几个防火分区划为一个报警区域。2.3火灾自动报警控制器容量火灾自动报警控制器是火灾自动报警系统的中枢,它接受信号并做出分析判断,一旦发生火灾,它立即发出火警信号并启动相应的消防设备。计算机技术的发展使传统的开关量多线制火灾自动报警系统被模拟量总线制火灾自动报警系统所代替,目前智能火灾自动报警系统也得到了广泛应用,模拟量总线制火灾自动报警系统和智能火灾报警系统都是在计算机技术基础上发展起来的,都可以被智能建筑所选用。区域火灾报警控制器一般按防火分区设置,其容量的确定,主要取决于本报警区域内编址探测设备的数量。报警区域编址探测设备,不单指感烟感温或其它种类火灾探测器的数量,还包括该报警区域内手动报警按钮,消火栓报警按钮以及通过控制模块转换信号的水流批示器,水压力开关等。例如某型号火灾报警控制器的容量为4回路×128探测点,即每个控制回路可控制128个编址探测点,智能建筑中某报警区域编址设备总数为400个,则该火灾自动报警控制器正好满足区域报警要求。假设该报警区域内有600个探测编址点,显然需要二台该型号控制器(一般这种情况下,应选用单台容量满足600个探测编址点要求的产品作区域报警控制器)。一般火灾报警控制器标示容量都是单台控制器的最大容量,为了保证火灾自动报警系统既能高效率又能高可靠性的工作,实际设计各回路探测点时要考虑一定的信息余量。关于这一点,G50106-98第5.1.2条有明确规定。综合考虑建筑结构与建筑施工等因素影响,火灾自动报警系统中区域火灾报警器每回路实际设计容量应为标称容量的80~50%。2.4火灾探测器的设计和选择2.4.1火灾探测器分类火灾探测器是火灾自动报警系统对象分为感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾烟温复合式火灾探测器以及气体火灾探测器,按其测控范围又可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器两大类。点型火灾探测器只能对警戒范围中某一点周围的温度、烟等参数进行控制,如点型离子感、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等,线型火灾探测器则可以对警戒范围中某一线路周围烟雾、温度进行探测,如红外光束线型火灾探测器,激光线型火灾探测器,缆式线型感温火灾探测器等,常用火灾探测器性能特点及适用范围如表1所示。智能建筑中应以感烟火灾探测器选用为主,个别不宜选用感烟火灾探测器的场所,应该选用感温火灾探测器。2.4.2根据是否涉及的探测区域设置探测标准规定:火灾探测区域一般以独立的房间划分探测区域内的每个房间内至少应设置一只探测器。在敞开或封闭的楼梯间、消防电梯前室、走道、坡道、管道井、闷顶、夹层等场所都应单独划分的探测区域,设置相应探测器、内部空间开阔且门口有灯光显示装置的大面积房间可划分一个的探测区域,但其最大面积不能超过1000m2。探测器的设置一般按保护面积确定,每只探测器保护面积和保护半径确定,要考虑房间高度、屋顶坡度、探测器自身灵敏度三个主要因素的影响,但在有梁的顶棚上设置探测器时必需考虑到梁突出顶棚影响,如表2所示。另外,在设置火灾探测器时,还要考虑智能建筑内部走道宽度、至端墙的距离、至墙壁梁边距离、空调通风口距离以及房间隔情况等的影响。2.4.3探测器保护面积计算首先确定一个探测区域所需设置的探测器数量,其计算公式为:式中:N—探测器数量(只),取整数;S—-该探测区域的面积(m2)A—-探测器的保护面积(m2)K—-修正系数;特级保护对象取0.7~0.8;一级保护对象取0.8~0.9;二级保护对象取0.9~1.0.注:感烟和感温探测器均以此公式计算。智能建筑内全部探测区域所需和即为该建筑需要配置的探测器总数量。2.5智能建筑自动报警系统联动控制的应用火灾时,火灾报警控制器发出报警信息,消防联动控制根据火灾信息联动逻辑关系,输出联动信号,启动有关消防设备实施防火灭火。消防联动必须在“自动”和“手动”状态下均能实现。在自动情况下,智能建筑中的火灾自动报警系统按照预先编制的联动逻辑关系,在火灾报警确认后,输出自动控制指令,启动相关设备动作,同时向BA系统及时传输、显示火灾报警信息,且能接收必要的其它信息,这样也能更好地监控火灾现场情况、消防联动设备的运行状态、消防疏散通道情况等等。联动控制的对象有防、排烟设备、机电设备、灭火系统,通过火灾报警信号传至消防控制器发出指令,使设在现场的联动控制模块动作。操作方式有自控、远控、现地三种。消防设备及其联动要求见表32.5.2开发自动排放控制系统水喷淋灭火系统中湿式报警阀的压力开关、水流指示器、安全信号阀、喷淋泵等设备的选择,均需要与火灾自动报警系统进行配合设计。火灾发生时,自动开启湿式报警阀和启动供水泵后,向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统。开式喷水灭火系统的一个显著特点为:需要火灾自动报警系统的火灾探测器发出报警信号,控制开启湿式报警阀,由火灾自动报警控制器将自动控制信号传输至联动控制台,在联动控制台实现自动和手动启动供水泵等。开启湿式报警阀有两种控制方式:第一种是由灭火系统保护区内就近的感烟、感温探测器组成“与”门,当其均动作时,通过控制电路控制开启湿式报警阀并返回动作信号;第二种是由喷水灭火系统保护的防火分区内任意火灾探测器报警,并确认火灾后,由火灾自动报警控制器发出控制信号至输入输出模块,开启湿式报警阀,并返回动作信号。2.5.3防烟和烟风机关闭建筑物防烟设备的作用是防止烟气侵入安全疏散通道,而排烟设备的作用是消除烟气大量积聚并防止烟气扩散到安全疏散通道。因此防、排烟设计是综合防灾的必要组成部分。防烟和排烟系统主要由防烟防火阀、防烟与排烟风机、管路、风口等组成。现在防烟和排烟风机总管道上的防烟防火阀温度达到280℃时,其阀门自动关闭,并输出电接点信号的功能,行程开关输出接点可直接联动防烟和排烟风机关闭。按照《规范》规定,在电动防火阀处设置控制模块,火灾报警后用控制模块开启相应防烟分区内的加压送风口或排烟口的电动防火阀,关闭有关部位的空调送风系统,并返回动作信号。防烟和排烟风机的开启,应将自动联动控制信号经联动控制线传输至联动控制台,同样按照《规范》的规定,联动控制台上除设自动控制外还应设手动直接控制装置。联动控制台与防烟和排烟风机控制箱之间应设多线制联动控制线,做到在联动控制台能自动和手动控制防烟和排烟风机的启、停,显示风机状态信号和消防供电电源的工作状态。设计中应注意以下问题:(1)各类阀门的操作机构一般应为电磁铁,工作电压为直流24V,动作电流须限制在700mA以内,直接由火灾自动报警系统的有源联动模块驱动。否则不仅易损坏联动模块,还会影响系统的正常供电,因此事先须向设备厂提出要求,到货时进行检验。(2)控制方式采用一个联动模块控制一个阀或一个联动模块顺序控制多个阀门两种方式,但后者若某一只阀门的微动开关接触不良则影响到后面的阀门均无法打开,从而降低了控制回路的可靠性。虽然一对一方式所需的联动模块多、造价高,但安全可靠。对于一对一控制方式中出现的同时动作问题,可在联动控制程序软件中加以解决。2.5.4器组防火卷的控制两个防火分区之间设置防火卷帘和防火门,是阻止烟、火势蔓延的防火隔断设备。根据《规范》规定,在疏散通道上的防火卷帘应在卷帘两则设感烟、感温探测器组,在其任意一侧感烟探测器动作后,通过报警总线上的控制模块控制防火卷帘降至距地面1.8m,感温探测器动作后,防火卷帘下降到到底;作为防火分区分隔的防火卷帘,当任一侧防火分区内火灾探测器动作后,防火卷帘应一次下降到底。防火卷帘两侧都应设置手动控制按钮,在探测器组误动作时,能强制开启防火卷帘。当防火卷帘旁设有水幕喷水系统保护时,应同时启动水幕电磁阀和喷淋泵。火灾探测器的动作信号及防火卷帘的关闭信号应送至消防控制室显示。2.5.5音频传输网络控制火灾事故广播系统通常采用独立的广播系统。该系统配置有专用的广播扩音机、广播控制盘、分路切换盒、音频传输网络及扬声器等。控制方式有自动播音和手动播音两种方式。手动播音控制方式对系统调试和运行维护较方便。当火灾事故广播与建筑物内广播音响系统合用时,可通过联动模块将火灾疏散层的扬声器和广播音响扩音机等强制转入火灾事故广播状态,即停止背景音乐广播,播放火灾事故广播。2.5.6联动控制模块若大楼内设有多部客梯和消防电梯,在发生火灾时,由火灾自动报警系统的联动模块发出指令,不管客梯处于任何状态,电梯上按钮将失去控制作用,客梯全部降到首层,客梯门自动打开,待梯内人员疏散后,自动切断客梯电源,同时将动作信号反馈至消防控制室。消防电梯降到首层后供消防人员使用。2.5.7非消防电源的切切电路《规范》规定:“消防控制室在火灾确认后,应能切断有关部位的非消防电源……”在实际工作中,火灾报警后,通过联动模块不仅需切断本层,还需切断其上下层的非消防电源。2.6与其它网络的融合由于火灾自动报警系统的特殊地位,使得它的布线安装方面有别与智能建筑的其它控制系统,火灾自动报警系统的传输线路的线芯截面选择,除了应满足自动报警装置的技术条件外,还应满足机械强度的要求,还要采取穿管保护,暗敷或采取阻燃措施,此外更重要的是宜与其它电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置,要使其传输网络不与其它传输网络共用。目前智能建筑内,火灾自动报警及消防控制系统还不能完全融合于结构化综合布线内,即使某些综合布线产品支持火灾报警与消防控制系统,也必须加以认真分析和测试,甚至要获得国家消防产品监测部门的认可,为了更好地满足智能建筑功能要求,能使所有弱电系统均纳入结构化综合布线中,应尽快开发研制出满足各种线径和不同传输信号要求的综合布线系列产品。同时,火灾自动报警及消防控制系统标准化方面也应当考虑与综合布线系统模块连接方式,以及信息传输和信号处理方式的标准化。2.7增设合资控制室消防控制室可单独设置,但智能建筑为了实现整个建筑弱电系统的信息共享和集中统一管理,整个集成系统按实际工作要求设置多个用户操作管理中心,如保安监控中心,主要设备有数据采集服务器、系统服务器、闭路监视器、火灾自动报警及消防联动控制器、设备运行自动化管理系统主机等,智能建筑消防控制室往往与BA、SA系统合用控制室。采取合用控制室设计,有利于集中统一地进行监控和管理,即可节省大量人力,又可提高管理水平。在智能建筑中消防控制室的设计除了应当满足《规范》的有关要求外,如采用合用控制室,消防设备在室内应占有独立的区域,且相互间不会产生干扰。并且还应当具有以下功能:(1)可以访问系统中每个监控点;(2)可以完成报警和报警处理;(3)可以监视网上所有设备运行状态;(4)安设定的程序完成联动控制功能;(5)报警事件分析及处理纪录;(6)火警建筑物图形显示操作,或火灾现场的图像监控;(7)保安巡更功能;(8)可建立完整的设备运行档案,制定检修计划。综上所述,目前,火灾自动报警系统由于特殊的管理要求,其报警线、联动线、通信线基本自成体系。但是,随着智能建筑的发展,火灾自动报警系统日趋成熟,二者在应用上的集成将越来越密切,在智能建筑中设计火灾自动报警系统时,一定要使二者在连接界面上相适配,使智能建筑和火灾自动报警及消防联动系统在设计、施工、运行等方面以最佳方式结合起来。3.火灾自动报警系统在我