《楼宇智能化》课件-第9章 消防及联动控制技术

楼宇智能化技术第9章授课重点（4学时）内容:如何构建智能消防系统、火灾探测的技术、自动化灭火及联动控制技术。教学目标:对智能建筑发生火灾的威胁有清醒认识，在智能化建筑的消防系统设计时，应该将留给人们逃生的时间和逃生的环境条件放在首位。技术难点:需要更准确可靠的早期火灾探测技术，更早期的火灾报警，更有效的能延缓火势蔓延的自动化灭火装置。补充知识(行业概况)总体而言，本行业是相对独立和严格规范的，消防系统的设计单位、消防工程的承建商和监理商均需要相关的资质及认证。《消防设施专项工程设计证书》分为甲、乙两级，统一由建设部颁发，公安部是消防设施专项工程设计证书的专业审查部门。因此本行业受建设部门和公安部门的双重管理，相对垄断。必须经公安消防机构进行消防验收；未经验收或者验收不合格的，不得投入使用。补充知识(法律法规)《中华人民共和国消防法》《高层民用建筑设计防火规范》(2001年版)(GB50045)《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-1998)《火灾自动报警系统施工及验收规范》(GB50166-2007)《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261-2005)《城市消防远程监控系统技术规范》(GB50440-2007)第十条

按照国家工程建筑消防技术标准需要进行消防设计的建筑工程，设计单位应当按照国家工程建筑消防技术标准进行设计，建设单位应当将建筑工程的消防设计图纸及有关资料报送公安消防机构审核；未经审核或者经审核不合格的，建设行政主管部门不得发给施工许可证，建设单位不得施工。

经公安消防机构审核的建筑工程消防设计需要变更的，应当报经原审核的公安消防机构核准；未经核准的，任何单位、个人不得变更。

按照国家工程建筑消防技术标准进行消防设计的建筑工程竣工时，必须经公安消防机构进行消防验收；未经验收或者验收不合格的，不得投入使用。《中华人民共和国消防法》1998年9月1日起施行

第四十条

违反本法的规定，有下列行为之一的，责令限期改正；逾期不改正的，责令停止施工、停止使用或者停产停业，可以并处罚款；

(一)建筑工程的消防设计未经公安消防机构审核或者经审核不合格，擅自施工的；

(二)依法应当进行消防设计的建筑工程竣工时未经消防验收或者经验收不合格，擅自使用的；

(三)公众聚集的场所未经消防安全检查或者经检查不合格，擅自使用或者开业的。

单位有前款行为的，依照前款的规定处罚，并对其直接负责的主管人员和其他直接责任人员处警告或者罚款。《中华人民共和国消防法》1998年9月1日起施行

补充知识(国内顶级研究机构)补充知识(国内顶级研究机构)火灾的威胁及其发展特征室内火灾的发展特征生命在火灾面前是极其脆弱的燃烧大量消耗氧气会使人窒息。许多物质燃烧时所产生的烟雾和有害有毒气体对人体有窒息、麻醉、中毒等作用。燃烧产生的大量烟雾会大大影响人的视线，使人睁不开眼，给人们逃生、救援带来困难。燃烧产生的高温通过对流、辐射会对人体灼烫伤。客观而论，由于各种物质燃烧的机理非常复杂，就当前的消防技术而言，人们在与火灾的斗争中尚处于下风。

智能化建筑对消防系统的要求由此可见人的生命在火灾面前是极其脆弱的。所以，在智能化建筑的消防系统设计时，应该将留给人们逃生的时间和逃生的环境条件放在首位。我们认为，智能化的消防系统会给建筑物内的人们多一些逃生的时间以及更好的逃生环境。如何能做到这一点？需要更准确可靠的火灾探测技术，更早期的火灾报警，更有效的能延缓火势蔓延的自动化灭火装置。智能消防系统的功能和组成报警功能:

当某区域出火灾时,该区域的火灾探测器探测到火灾信号,输入到区域报警控制器,再由集中报警控制器送到消防控制中心,控制中心判断了火灾的位置后立即向当地消防部队发出119火警。自动灭火功能：在报警的同时打开自动喷洒装置、气体或液体灭火器进行自动灭火。避难诱导功能：与此同时,紧急广播发出火灾报警广播,照明和避难诱导灯亮,引导人员疏散。此外,还可起动防火门、防火阀、排烟门、卷闸、排烟凤机等进行隔离和排烟等。智能化建筑消防系统的构成消防体系中的核心应该是火灾自动报警系统，由火灾探测、报警控制和联动控制三部分组成火灾自动报警系统的构成火灾探测器火灾探测器是一种在火灾发生后能依据火灾所产生的理化现象（烟雾、火焰、高温、CO,等），将火灾信号转变为电信号，并输入火灾报警控制器，由报警控制器以声、光信号向人发出警报的器件。严格意义上的火灾探测器是具有人工智能的，因为火与火灾是相对于人的控制能力而言的。要判别一个燃烧现象是火还是火灾需要人的智慧。目前的火灾探测器实际上是“燃烧探测器”，是通过检测燃烧过程中所产生的种种物理或化学现象来探测燃烧现象。要真正实现对火灾的探测还需要做许多研究工作。火灾探测器的原理分类

火灾探测器算法分类

火灾探测器算法基本处理算法阈值法变化率检测法趋势算法钭率算法持续时间算法统计检测算法功率谱检测算法复合传感器信号算法人工智能算法神经网络算法机器视觉算法感烟探测器离子感烟型光电感烟型线型红外光束型激光型点型散射型逆光型感温探测器线型差温定温管型电缆型半导体型点型差温定温差定温双金属型膜盒型易熔金属型半导体型感光探测器型紫外光型红外光型可燃性气体探测器型催化型半导体型复合式火灾探测器型感温感烟、感光感烟、感光感温等火灾探测器的系统组成方式(多线制系统结构)

多线制系统特点是火灾控制器采用信号巡检且火灾探测器和火灾控制器之间采用硬线对应连接关系。多线制系统由于设计、施工和维护复杂，己逐步淘汰火灾探测器的系统组成方式(总线制系统结构

)

区域火灾自动报警系统结构

火灾参数的有效采集、变换和传输火灾判定和消防设备联动分区声光报警火灾参数的有效采集、变换和传输分区声光报警火灾探测器（1）火灾探测器（2）火灾探测器（3）火灾探测器（4）火灾探测器（5）火灾探测器（6）火灾探测器的漏报、误报和迟报的现象火灾探测器把火灾当成了火就发生漏报，把火当成了火灾就发生误报，火灾发生己经到了发展阶段才报警就是迟报。火灾自动报警系统的漏报、误报和迟报都会造成不可预计的严重后果。人们对于火灾探测器期望在于:首先要求能早期发现火灾，其次是消除误报和降低成本。智能型火灾探测器是一个发展方向。常用火灾探测器-感烟式探测器

这是一种能探测物质燃烧所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度的探测器，有根据散射光、透射光原理工作的光电感烟探测器和电离原理工作的离子感烟探测器，是一种点型火灾探测器。离子感烟探测原理

由于烟雾离子的直径大小超过被电离的空气离子的直径，会对空气离子产生阻挡作用，同时也会因“电荷异性相吸”原理而与异性空气离子相结合产生吸附作用，最后导致的结果就是离子电流减小放射源Am241不断放出α射线光电感烟式探测器原理

-

遮光型探测器

光电感烟式探测器的基本原理是，利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在当光敏电流减小到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号线型遮光感烟探测器

光电感烟式探测器原理

-散射型探测原理

当光敏电流增大到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号感温式探测器

物质在燃烧过程中释放出大量的热，使环境温度升高，通过检测环境温度及其变化量可以探测火灾发生。与感烟及其他类型探测器相比，其可靠性高但灵敏度略低，反应时间滞后，不太合宜早期火灾的探测。采用热敏电阻作温度检测元件的电子式差定温探测器是目前的主流。线型定温式探测器

红外火焰探测器利用火焰的红外辐射和闪烁现象(火焰闪烁频率在3～30Hz的范围)来探测火灾。红外光的波长较长，烟雾粒子对其吸收和衰减远比紫外光及可见光弱。所以，即使火灾现场有大量烟雾，并且距红外火焰探测器较远，红外探测器依然能接收到红外光.紫外式火焰探测器对易燃、易爆物（汽油、酒精、煤油、易燃化工原料等）引发的燃烧，在燃烧过程中它们的氢氧根在氧化反应（即燃烧）中有强烈的紫外光辐射。在这种场合下，紫外式火焰探测器可以很灵敏地探测这种紫外光。防爆复合式红外紫外火焰探测器

使用高灵敏度的传感器，能迅速、准确地探测火灾发生时放射的紫外线（UV)、红外线（IR)波长.探测距离:25M材质:铝合金铸造粉沫涂漆工作环境温度:-40℃∼+80℃工作环境湿度:RH85%视角:90°(左右45°)感应波长:紫外线185㎚

∼

260㎚,

红外线4.3㎛感应速度:0.1sec∼10sec火灾探测器的发展

(1)复合探测器现代火灾探测器发展的一方向是多传感器/多判据技术，多个传感器从火灾不同现象获得信号，并从这些信号寻出多样的报警和诊断判据。(2)空气采样感烟探测技术是一种通过管道抽取被保护空间的空气样本到中心检测室，以监视被保护空间内烟雾存在与否的火灾探测器。(3)多探测器协同探测每一只探测器在进行其模拟量报警判定时，要参照其相邻探测器的读数，可用于抑制某些误报现象，并对真实的火灾作出较快的响应。火灾探测器的发展-多参量多判据复合探测技术现代火灾探测器发展的一方向是多参量/多判据技术，多个传感器从火灾不同现象获得多个信号，并从这些信号寻出多样的报警和诊断判据。例如，探测器中装有3只传感器：光学、热敏和化学传感器火灾探测器的发展-多参量多判据复合探测技术将多种探测与报警功能复合在一体,内置CPU分析数据，真正分布智能，是一个发展趋势。例如四合一智能探测器包括：双光电烟温复合探测器带声音、语音及闪灯报警。抽气式烟雾探测器抽气式烟雾探测器2无线探测器智能探测器9.2.5火灾探测器的选用及维护

1.火灾类型及形成规律与探测器的关系对于第一类火灾，必须采用可燃气探测器实现灾前报警，或采用感光式探测器对爆燃性火灾瞬间产生的强烈火焰光辐射作出快速报警反应。一般性火灾初始的阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很弱的火光辐射，此时应选用感烟式探测器。2.根据建筑物的特点及场合的不同选用探测器3.探测器的定期试验和清洗维护依据《火灾自动报警系统施工验收规范》，要求严格对火灾自动报警系统进行定期检查和试验，尤其是“在火灾探测器投入使用二年后，应每隔三年全部清洗一遍，并作响应阈值及其它必要的功能试验，合格者方可继续使用，不合格者严禁重新安装使用。”

复习与思考题通常火灾探测器有哪几种?各有哪些主要参数?如何理解消防系统设计时必须坚持以人为本的方针?第9章第二讲内容重点提要1)火灾报警控制器及火灾报警系统

2)自动喷水灭火系统3)自动气体灭火系统4)消防设备的联动控制5)消防系统的智能化

火灾报警控制器及火灾报警系统

火灾自动报警控制器给火灾探测器供电，接收来自探测器的火灾信号，声光报警并将火灾信息传送到上一级监控中心，同时能自动输出控制指令到其他联动设备，控制它们作出相应动作。根据工程规模的大小,分为三种基本形式:1)区域报警系统2)集中报警系统3)控制中心报警系统区域报警系统区域报警系统(LocalAlarmSystem)应用于小区域的火灾报警(几十个报警点),由区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾报警控制器和火灾探测器等组成，是功能简单的火灾自动报警系统。集中报警系统(RemoteAlarmSystem)

应用于中等区域的火灾报警(几百个报警点),由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器组成，或由火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，是功能较复杂的火灾自动报警系统。控制中心报警系统(ControlCenterAlarmSystem)应用于大区域的火灾报警(成千上万个报警点),由消防控制室的消防控制设备、集中火灾报警控制制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，是功能复杂的火灾自动报警系统。区域火灾报警系统结构图

区域火灾报警系统应用于小区域的火灾报警,如住宅、营业所等区域火灾报警系统应用

无线火灾报警系统结构图

无线火灾探测器应用在难以布线的场合，如大理石墙面的建筑、文化遗产、博物馆、图书馆等环网式集中火灾报警系统结构

将若干个区域报警控制器连成一体，组成一个更大规模的火灾自动报警系统总线式集中火灾报警系统结构

除了具有声光报警、自检及巡检、记时和电源等主要功能外，还具有扩展了的外控功能，如消防设备联动控制、火警广播、火警电话、火灾事故照明等9.3.1灭火的基本原理

灭火的基本方法就是根据起火物质燃烧的状态和方式，为破坏燃烧必须具备的基本条件而采取的一些措施。不管采用哪一种方法，只要能去掉一个燃烧条件，火就可被扑灭。

1.冷却灭火法(喷水)2.隔离灭火法（咆沫）

3.窒息灭火法（气体）

4.抑制灭火法（沙土）自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统已有一百多年的历史，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统闭式自动喷水灭火系统:有湿式、干式、和预作用自动灭火系统之分开式自动喷水灭火系统:有雨淋喷水、水幕和水喷雾灭火系统之分。

湿式自动喷水灭火系统这种系统由于其供水管路和喷头内始终充满有压水，故称为湿式自动喷水灭火系统。特点是：灭火速度快，适用于设置在室内温度不低于4℃且不高于70℃的建筑物、构筑物内。闭式自动喷水灭火系统的主要组件玻璃球动作温度：57,68,79,93,141,182,227,260°C

（橙，红，黄，绿，兰，紫，黑）由感温元件控制开启的常闭喷头常用闭式喷头色标和公称动作温度值

工作液色标喷头公称动作温度℃使用环境最高温度℃橙色5727红色6838黄色7949绿色9363蓝色141111干式自动喷水灭火系统原理

其管路和喷头内平时没有水，只处于充气状态，故称之为干式系统。其主要特点:不怕冻结，不怕环境温度高。因此，该系统适用于环境温度低于4℃和高于70℃的建筑物和场所，如不采暖的地下停车场、冷库等等预作用自动喷水灭火系统

由火灾探测器探测到火灾，通过火灾报警控制箱开启预作用阀，向灭火管网充水，使管道充水呈临时湿式系统。当火源处温度继续上升，喷头开启迅速出水灭火。要求火灾探测器的动作先于喷头的动作，而且应确保当闭式喷头受热开放时管道内已充满了压力水。工程实例工程实例雨淋系统

雨淋系统为开式自动喷水灭火系统的一种，系统所使用的喷头为开式喷头。雨淋系统反应迅速，它是由火灾探测报警控制系统来开启的。雨淋系统灭火控制面积大，用水量大。适用于燃烧猛烈，蔓延迅速的严重危险建筑物或场所开/闭式系统的对比响应速度：开快，闭慢（动作温度）

稳定性：开式系统误动作多，闭式系统稳定。

气体灭火系统的结构有些场所不能采用水来灭火，这是因为在这些场所中放置的设备和物品是忌水的气体灭火系统的工作原理大型计算机房、通信机房、图书资料档案库、博物馆文物保管库等。适用气体灭火系统。气体灭火系统

(1)CO2气体灭火系统，CO2的灭火机理是通过向一个封闭空间喷入大量的CO2气体后，将空气中氧的含量由正常的21%降低到15%以下，从而达到窒息中止燃烧的目的。

(2)烟烙尽气体灭火系统，虽然烟烙尽的灭火机理与CO2一样，也是把药剂喷放到封闭空间内，降低氧的浓度，窒息燃烧扑灭火灾。但是烟烙尽药剂是由52%氮气.40%氩气和8%的CO2气体组成，它掺入了合适的气体混合物，使得人们在缺氧的气氛中能呼吸，它实际上增强了人吸收氧气的能力。

(3)七氟丙烷气体灭火系统，七氟丙烷（HFC-227ea）在常温常压下为无色、几乎无味、不导电的气体，其密度大约是空气的6倍；在其自身压力下为无色透明的液体，无毒不燃，无腐蚀性，具有良好的热稳定性和化学稳定性。一体化气体灭火系统实物图

气体灭火装置实例图智能楼宇的消防联动控制

智能消防体系有多种消防设备,在发生火灾时需要由消防联动控制系统进行全局的优化控制。

室