民用建筑火災自動報警系統(tǒng)設計分析

杜 懿 凡

(中國中建設計集團有限公司, 北京 100037)

0 引 言

火災自動報警系統(tǒng)(簡稱火災報警系統(tǒng))是民用建筑諸多電氣系統(tǒng)中必不可少的一個子系統(tǒng)。能否及時、準確地警報火災事故的發(fā)生以及切實有效地聯(lián)動滅火設備,使火災事故控制、消滅在初期甚至是極早期是衡量一個火災報警系統(tǒng)設計優(yōu)劣的主要標準[1-2]。火災探測器的正確選用以及系統(tǒng)總線形式的合理采用是火災報警系統(tǒng)實現(xiàn)快速準確報警的前提,而對水、暖專業(yè)消防設備工作模式、控制原理、聯(lián)動方式等的理解掌握是火災報警系統(tǒng)切實可靠聯(lián)動滅火設備實現(xiàn)快速有效滅火的重要保障。因此,把握民用建筑中火災報警系統(tǒng)設計的要點和難點,是做好火災報警系統(tǒng)設計的關鍵。

1 系統(tǒng)形式的確立及系統(tǒng)組成

1.1 公共建筑

1.1.1 系統(tǒng)形式的確立

公共建筑火災報警系統(tǒng)的系統(tǒng)形式分為區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)以及控制中心報警系統(tǒng)3種。例如一些小型多層民用建筑,在自然排煙和防煙條件滿足,建筑物內(nèi)無需設置排煙風機、噴淋泵、消火栓泵等需要聯(lián)動控制的消防設備,僅需設置火災報警設備的建筑物,火災自動報警系統(tǒng)采用區(qū)域報警系統(tǒng),可不設置消防控制室。

一類、二類高層,如大型商業(yè)、餐飲、甲等劇場等這些大型民用建筑內(nèi),不僅需要設置火災報警設備,還需要設置聯(lián)動控制的消防設備,且這些報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)滿足一臺火災報警及聯(lián)動控制器時,火災自動報警系統(tǒng)采用集中報警系統(tǒng),此時相應的建筑物內(nèi)應設置一個消防控制室。

當建筑物內(nèi)的報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)超過一臺火災報警及聯(lián)動控制器的范圍,或建筑物因道路、河流等自然條件被明顯地分為兩部分,設置兩個消防控制室時,火災自動報警系統(tǒng)采用控制中心報警系統(tǒng)。

公共建筑火災報警系統(tǒng)的形式劃分和適用場所如表1所示。

1.1.2 系統(tǒng)組成

區(qū)域報警系統(tǒng)由火災探測器、手動火災報警按鈕、火災聲光警報器及火災報警控制器等組成。由于采用區(qū)域報警系統(tǒng)的建筑可不設置消防控制室,可將火災報警控制器放置在有人值班的場所,如值班室、警衛(wèi)室等。區(qū)域報警系統(tǒng)可設置消防控制室圖形顯示裝置,當系統(tǒng)未設置消防控制室圖形顯示裝置時應設置火警傳輸設備。

表1 公共建筑火災報警系統(tǒng)的形式及適用場所

集中報警系統(tǒng)由火災探測器、手動火災報警按鈕、火災聲光警報器、消防應急廣播、消防專用電話、防火門監(jiān)控器、消防設備電源監(jiān)控器、消防控制室圖形顯示裝置、火災報警控制器、消防聯(lián)動控制器等組成。系統(tǒng)中的火災報警控制器、消防聯(lián)動控制器和消防控制室圖形顯示裝置、消防應急廣播的控制裝置、消防專用電話總機、防火門監(jiān)控器主機、消防設備電源監(jiān)控器主機等起集中控制作用的消防設備,應設置在消防控制室內(nèi)[3]。

對于有兩個或以上數(shù)量消防控制室的控制中心報警系統(tǒng),應當確立主消防控制室和分消防控制室,通常把靠近重要消防設備如自動噴淋泵、消火栓泵等的消防控制室設置為主消防控制室。主消防控制室應能顯示所有火災報警信號和聯(lián)動控制狀態(tài)信號,各分消防控制室內(nèi)消防設備之間可互相傳輸、顯示狀態(tài)信息,但不應互相控制。公共建筑火災報警系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 公共建筑火災報警系統(tǒng)組成

1.2 居住建筑

1.2.1 系統(tǒng)形式的確立

居住建筑火災報警系統(tǒng)的形式分為A類、B類、C類、D類4種。大型居住小區(qū)、超高層居住建筑等有物業(yè)集中監(jiān)控管理且設有需聯(lián)動控制消防設施的住宅建筑應選用A類系統(tǒng);對于僅有物業(yè)集中監(jiān)控管理的住宅建筑可選用A類或B類系統(tǒng);沒有物業(yè)集中監(jiān)控管理的住宅建筑選用C類系統(tǒng);別墅式住宅和已投入使用的住宅建筑可選用D類系統(tǒng)。居住建筑火災報警系統(tǒng)的形式及適用場所如表2所示。

1.2.2 系統(tǒng)組成

A類系統(tǒng)可由火災報警控制器、手動火災報警按鈕、家用火災探測器、火災聲光警報器、應急廣播等設備組成;B類系統(tǒng)可由控制中心監(jiān)控設備、家用火災報警控制器、家用火災探測器、火災聲警報器等設備組成;C類系統(tǒng)可由家用火災報警控制器、家用火災探測器、火災聲光警報器等設備組成;D類系統(tǒng)可由獨立式火災探測報警器、火災聲光警報器等設備組成。

表2 居住建筑火災報警系統(tǒng)的形式及適用場所

2 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)形式

2.1 樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)

火災報警系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)形式分為樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)。樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的短路隔離器與短路隔離器之間通過總線連接作為系統(tǒng)的“樹干”,各報警設備、聯(lián)動設備之間通過總線連接作為系統(tǒng)的“樹枝”。一條“樹干”所連接報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)不宜超過200點,一條“樹枝”所連接報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)不應超過32點,即每一總線回路(每一樹干)一般連接的總線短路隔離器數(shù)量為6個[4]。樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)

火災報警系統(tǒng)的另一種總線結(jié)構(gòu)形式為環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)。環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的特點是短路隔離器與各報警設備、聯(lián)動設備之間通過手拉手式連接形成一個閉合的圓環(huán),即總線起始于消防端子箱又終止于消防端子箱。一個圓環(huán)所連接報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)不宜超過200點,其中每兩個短路隔離器之間所連接報警設備和聯(lián)動設備的總數(shù)不應超過32點,即每一總線回路(每一圓環(huán))一般連接的總線短路隔離器數(shù)量為6個。環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 兩種系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)的對比

樹形總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和環(huán)形總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在當前的設計和實際工程應用中都有采用,規(guī)范中也沒有對兩種系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)形式的應用場所做出明確的規(guī)定或限制。這兩種系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)在減小故障影響范圍和降低系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜程度上各有特點,樹形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)可以有效降低火災報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性,減小施工難度,節(jié)約工程成本,但由于樹形結(jié)構(gòu)其自身“不封閉”的特點,使得當短路隔離器所連接的某個報警設備或聯(lián)動設備故障時,故障設備后的其余設備無法正常使用。

環(huán)形系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)雖然在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上相比樹形結(jié)構(gòu)復雜,施工難度上略有增大,工程成本上略有增加,但由于環(huán)形結(jié)構(gòu)其自身“閉合”的特點,使得當短路隔離器所連接的某個報警設備或聯(lián)動設備故障時,故障設備后的其余設備可以通過環(huán)的另一側(cè)連接設備,使故障設備后的其余設備可以正常工作。

因此,火災報警系統(tǒng)的系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)形式的選用可以視項目重要程度、建筑規(guī)模大小而定。對于重要程度相對較低、建筑規(guī)模較小的項目,系統(tǒng)總線可采用樹形結(jié)構(gòu);對于重要程度相對較高、建筑規(guī)模較大的項目,系統(tǒng)總線可采用環(huán)形結(jié)構(gòu)。

3 高大空間場所火災探測器的選用

在民用建筑中常常會出現(xiàn)一些高大空間場所,如劇場建筑中的觀眾廳和舞臺空間、大型商業(yè)建筑的前廳、展覽建筑的展廳等,這些高大空間場所的層高通常都在12 m以上,有的甚至可以達到18 m,存在著使用功能、層高、空間形狀的差異,故選用的火災探測器也不同。

在劇場建筑中,演出時經(jīng)常會伴有一些舞臺燈光及舞臺機械設備吊桿的升降;在大型商業(yè)建筑中,考慮到重大節(jié)假日期間會在前廳等高大空間場所懸掛一些條幅、彩帶來增加節(jié)日氣氛,因此對于此類空間存在遮擋物的高大空間場所,線性光束感煙探測器不再適用,而應選用吸氣式感煙火災探測器或雙波段圖像型火災探測器。

展覽建筑、博物館建筑中的展廳,考慮到吸氣式感煙火災探測器的吸氣管會影響展廳的美觀和空氣采樣管布置時的一些難度,此時選擇線性光束感煙探測器顯得更合理。

因此,合理選擇高大空間場所的火災探測器,以便及時、可靠地探測火災發(fā)生。

4 高大空間場所火災探測器的設置

4.1 吸氣式感煙火災探測器的設置

吸氣式感煙火災探測器又稱為極早期感煙火災探測器,通過空氣采樣管把保護區(qū)的空氣吸入探測器進行分析從而進行火災早期預警的火災自動報警設備。吸氣式感煙火災探測器主要由吸氣泵、探測器和采樣管組成。采樣管一般采用水平和垂直結(jié)合的布管方式,并應保證至少有兩個采樣孔在16 m以下。吸氣式感煙火災探測器空氣采樣管布置示意圖如圖4所示。

圖4 吸氣式感煙火災探測器空氣采樣管布置示意圖

4.2 紅外對射感煙火災探測器的設置

紅外對射感煙火災探測器又稱為線性光束感煙火災探測器,包括紅外發(fā)射端與接收端,當其所屬發(fā)射器與接收器之間的紅外線被煙霧遮擋時,接收器所接收到的光強度會發(fā)生改變,報警器以此判斷煙霧的存在,并發(fā)出報警信號。探測器應設置在建筑頂部,采用分層組網(wǎng)的探測方式,當建筑高度不超過16 m時,在6～7 m增設一層探測器。當建筑高度超過16 m但不超過26 m時,在6～7 m和11～12 m處各增設一層探測器。紅外對射感煙火災探測器布置示意圖如圖5所示。

圖5 紅外對射感煙火災探測器布置示意圖

5 火災報警系統(tǒng)設計中爭議問題分析

每位設計人員對規(guī)范的解讀不同,在火災報警系統(tǒng)實際設計過程中對規(guī)范中的部分條款存在著一些爭議。針對設計過程中所遇到的一些爭議問題,提供一些行業(yè)內(nèi)大多數(shù)專家普遍認可的解決措施。

(1) 爭議問題一:如果建筑內(nèi)按規(guī)范可不設置火災自動報警系統(tǒng),但建筑專業(yè)設置少量防火卷簾門,電氣專業(yè)是否應設置火災自動報警系統(tǒng)。按照規(guī)范,此建筑物內(nèi)不設置火災自動報警系統(tǒng),可采用自帶火災探測器接口的卷簾門控制箱直接控制卷簾門動作,不需再額外設置火災自動報警系統(tǒng)。

(2) 爭議問題二:是否所有設置火災自動報警系統(tǒng)的建筑都要設置消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)和防火門監(jiān)控系統(tǒng)。對此問題,筆者認為火災自動報警系統(tǒng)形式為“集中報警系統(tǒng)”或“控制中心報警系統(tǒng)”,即設有消防控制室的項目應設置消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)和防火門監(jiān)控系統(tǒng)。因為標準GB 50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中附錄A表A中對防火門、消防電源的狀態(tài)要求監(jiān)控。

(3) 爭議問題三:是否可利用電力監(jiān)控系統(tǒng)替代消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)。筆者認為不可以用電力監(jiān)控系統(tǒng)來替代消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng),主要原因有以下方面:① 消防控制室需要監(jiān)測的是消防設備主、備電源的狀態(tài),而電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測點和參數(shù)較多,既包括消防設備電源的電氣參數(shù),又有非消防設備電源的電氣參數(shù),這樣不利于對消防設備電源的有效監(jiān)管;② 消防產(chǎn)品實現(xiàn)強制性產(chǎn)品認證,與電力監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的相關要求有所差別。

6 結(jié) 語

民用建筑中火災自動報警系統(tǒng)的設計優(yōu)劣直接關系到人們的生命、財產(chǎn)安全,只要從電氣設計安全、可靠的角度出發(fā),結(jié)合相應國家規(guī)范,抓住設計中的重點和難點,就可以把電氣設計做好。