某航站樓火災自動報警系統(tǒng)設計與施工小結

沈 丹， 李 軍

(中南建筑設計院股份有限公司，武漢 430071)

0 引言

本項目為某機場航站樓工程，屬特大型交通建筑。從可研立項到項目完工交付，設計團隊經(jīng)歷了從項目前期消防性能化設計、系統(tǒng)方案比選、與消防及運維部門溝通、初步設計與施工圖設計、消防專項審查、施工及竣工驗收、轉(zhuǎn)場投運等多道程序，期間又遇到了《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》、《建筑設計防火規(guī)范》等規(guī)范的改版更新、施工配合調(diào)整，消防驗收整改等困難，故筆者總結了項目設計和施工過程中出現(xiàn)的一些值得關注的問題，如消防控制室的供電、探測器的選擇、聯(lián)動的邏輯關系等，以供同類型項目參考。

1 工程概況

航站樓建筑面積約50萬m2，其中地上42.5萬m2，地下6.96萬m2，建筑總高41.4m。航站樓由中部的4層航站主樓和兩翼的2層指廊和連廊組成，采用混流設計。航站樓主樓從上到下分別為：辦票大廳和國際/國內(nèi)出發(fā)層(14.0m標高)、國際到達層(9.5m標高)、國內(nèi)候機、到達層和行李提取廳(5.1m標高)、旅客集散廳(±0.0標高)，地下室主要是設備用房及行李處理房。本建筑耐火等級為一級，防雷等級為二類。

2 系統(tǒng)及消防控制室的確定

消防控制室作為火災撲救時控制、管理中心，是航站樓安全保障的重要設備用房，故消防控制室位置的選擇非常重要。航站樓由航站樓主樓加東西兩側指廊、與T2連廊組成，建筑物總長為1 188m(包括主樓及兩側指廊的總長)，寬354.6m，連接T2的總連廊長366.2m。

根據(jù)航站樓建筑平面布局及功能分區(qū)、機場公安管理需求，并結合火災自動報警系統(tǒng)設備特點，在一層航站樓主樓區(qū)域設置一間消防控制室，東西連廊區(qū)域各設置一間消防分控室(消防控制室選擇的位置直通室外，且消防車均可直接到達)。

位于主樓區(qū)域的消防控制室主要負責管轄區(qū)域內(nèi)的火災報警及消防水泵、風機等消防設備的聯(lián)動及控制，并將兩個分控室的報警及聯(lián)動信號通過通信線路傳至消防控制室內(nèi)的火災報警主機及聯(lián)動控制器，以實現(xiàn)對整個航站樓內(nèi)所有火災報警信號處理和集中顯示,并對消防聯(lián)動設備進行集中控制、監(jiān)視、顯示和檢測。

設置在東、西連廊區(qū)域的消防分控室，分別負責東、西兩側指廊及連廊區(qū)域內(nèi)的火災報警及消防風機、電磁閥等消防設備的聯(lián)動控制，其報警及聯(lián)動信息均通過光纖傳至主樓內(nèi)的消防控制室。

航站樓火災自動報警系統(tǒng)形式為控制中心報警系統(tǒng)，為確保主控室與分控室之間報警主機的可靠通信，設計采用光纖環(huán)網(wǎng)連接方式(火災自動報警系統(tǒng)構架圖如圖1所示)，即通信線路任何一點發(fā)生故障，對整個航站樓內(nèi)的火災自動報警系統(tǒng)無影響。

圖1 火災自動報警系統(tǒng)構架圖

航站樓火災自動報警系統(tǒng)中報警點位約13 000個，監(jiān)視和控制點約8 000個，除了火災自動報警主機、聯(lián)動控制器等設備外，與消防聯(lián)動相關的系統(tǒng)設備(如消防炮控制器及顯示裝置、智能應急疏散照明系統(tǒng)主機、漏電火災報警主機、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)主機、防火門監(jiān)控系統(tǒng)主機、空氣采樣系統(tǒng)報警主機、安防系統(tǒng)監(jiān)控終端等)均設置在消防控制室內(nèi)；消防分控室內(nèi)僅設置火災自動報警主機、聯(lián)動控制器、手動控制盤及消防圖像顯示裝置。因此消防控制室面積需根據(jù)各系統(tǒng)設備來確定。設計時應考慮各設備的布置擺放，明確各控制室面積。本工程主樓區(qū)域設置的消防控制室面積約120 m2，東西連廊設置的消防分控室面積約80 m2。消防控制室的位置示意圖如圖2所示。消防控制室(總控)的平面布置圖如圖3所示。

圖2 消防控制室位置示意圖

3 系統(tǒng)電源設置

3.1 消防控制室內(nèi)電源的設置

火災自動報警系統(tǒng)供電是整個系統(tǒng)設計最容易忽略的部分。根據(jù)GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》10.1.1條規(guī)定，火災自動報警系統(tǒng)應設置交流電源和蓄電池備用電源。設計初期常規(guī)做法是在消防控制室設置一個雙電源切換箱，出線回路開關及線纜均預留，后期由施工方進行深化實施。由于本項目跟消防有關的系統(tǒng)設備種類多，對電源可靠性要求高，故設置在消防控制室內(nèi)與消防有關的設備電源均采用UPS電源裝置供電，還需考慮應急電源的輸出功率為消防系統(tǒng)設備全負荷功率的1.2倍。經(jīng)過計算，在消防控制室設置一臺20kVA的UPS電源裝置，兩個分控室分別設置一臺10 kVA的UPS電源裝置，供電時間3h。

圖3 消防控制室平面布置圖

3.2 直流24V電源的設置

火災自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)DC 24V電源設置與建筑規(guī)模、供電距離、消防設備數(shù)量有關，為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)電源的配置應從以下幾個方面考慮。

(1)線路滿載需保證末端設備電壓足夠。當導線長、線路電流大時，導線上壓降就非常顯著，所以導線選擇不當會使消防設備因電壓不足而無法啟動。配置電源時，應保證線路末端電壓大于用電設備的最小工作電壓?？梢酝ㄟ^增大線徑的方式減少末端電壓損失，還可以利用火災報警控制器延時輸出功能，通過軟件編程的方式，對同一回路上的設備進行分時控制，即同一時間內(nèi)外控設備數(shù)量減少。在此項目中，為確保系統(tǒng)線路的可靠性，電源線采用截面4mm2的銅芯線纜，經(jīng)實際測試，電源線長達250m時電壓損失不明顯。

(2)確保提供足夠電源電流容量。防火卷簾門、風機、水泵都是通過中間繼電器來控制的，選用的繼電器阻值一般在500Ω以上，此類設備不是產(chǎn)生壓降的主要原因，而排煙閥、風口、氣體滅火啟動鋼瓶等電磁閥類聯(lián)動設備動作電流比較大，如電磁閥的電阻值一般為36Ω，動作電流為0.65A，門口執(zhí)行機構電流多在1～2A，故這類設備的啟動電流大，對線路壓降造成的影響也很大。在這些區(qū)域，可以通過設置區(qū)域直流電源箱。通過單獨設置直流電源箱，把外部設備電源與模塊的電源分開，更能保證模塊的正常工作，也減少了外部電源對系統(tǒng)的干擾。本項目采用了分區(qū)域設置直流電源箱的方式對末端聯(lián)動設備進行供電。

4 火災探測器的選擇及布置

航站樓的火災探測器分為以下幾類。

(1)點式感煙及感溫探測器的設置：在高度<12m的空間如辦公室、門廳、設備用房等部位設置點式智能感煙探測器，吸煙室、發(fā)電機房、廚房等空間設置感溫探測器，有可靠聯(lián)動要求或分步動作的場所同時設置感煙及感溫探測器。設計時應注意無吊頂區(qū)域結構梁高對探測器的影響，需提前與建筑結構專業(yè)進行溝通確認，對無吊頂區(qū)域梁高數(shù)據(jù)進行復核，探測器的布置需滿足GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》6.2.3條的規(guī)定。

本項目強弱電間、行李設備平臺層、行李用房、高度小于2m的設備夾層等部位，梁高均大于600mm以上，初設階段按照有簡單吊頂?shù)姆绞竭M行設計估算，但在后期實施過程中取消了吊頂，則需要考慮梁高對探測器布置的影響，后期較初步設計階段增設了近3 000只火災報警探測器。

(2)高大空間火災探測器的設置：四層出發(fā)層，建筑高度14～24.5m，對高大空間的保護目前設計上采用的火災探測器主要有紅外光束感煙探測器、光截面圖像探測器、空氣采樣早期煙霧探測器和雙波段圖像探測器這幾種，各探測器的適用場所如下。

1)紅外光束探測器適用場合

紅外光束感煙探測器安裝示意圖如圖4所示。

圖4 紅外光束感煙探測器安裝示意圖

該探測器適合火災陰燃階段，且高度>12m，在探測器光路上無固定遮擋物、無大量粉塵、干粉、水霧和蒸汽等環(huán)境比較潔凈的高大空間場所；無強磁場、高溫和較大振動干擾繞的高大空間場所。

2)光截面圖像探測器適用場合

光截面圖像探測器安裝示意圖如圖5所示。

該探測器適用于大空間和其他特殊空間，可以對保護空間實施任意曲面式覆蓋，適合火災陰燃階段，光截面探測器采用非接觸式探測，對環(huán)境適應能力強、可用于有一定震動及干擾光線較強的場所。

圖5 光截面圖像探測器安裝示意圖

3)空氣采樣早期煙霧探測器適用場合

空氣采樣早期煙霧探測器安裝示意圖如圖6所示。

圖6 空氣采樣早期煙霧探測器安裝示意圖

該探測器適合火災陰燃階段，且無大量粉塵、干粉、水霧和蒸汽等環(huán)境比較潔凈的高大空間場所；有較強的電磁輻射容易引起其他探測器誤報的高大空間場所；有固定遮擋物和移動遮擋物的高大空間場所；有高速空氣流、低溫、人員不宜進入的場所。

4)雙波段圖像探測器適用場合

雙波段圖像探測器安裝示意圖如圖7所示。

圖7 雙波段圖像探測器安裝示意圖

該探測器適用于火災發(fā)展迅速產(chǎn)生大量的煙和火焰輻射的高大空間場所；無大量粉塵、蒸汽、水霧、油霧等環(huán)境相對潔凈的場所；無強光、白熾燈等光源直接或間接照射的場所。

根據(jù)規(guī)范要求，高度>12m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數(shù)的火災探測器。設計初期考慮使用雙波段圖像型、紅外光束探測器作為高大空間火災自動探測裝置，同時雙波段圖像型火災探測器還作為自動消防水炮的定位裝置。

但實際上，對航站樓這樣具有高大空間、大跨距(18m×18m)特點的建筑，在四層出發(fā)層使用線型光束感煙探測器是不合適的。因設計中要考慮煙氣分層的影響(通過實驗可得知，煙氣上升過程中，在6～7m出現(xiàn)第一次分層，上升至11～12m處開始出現(xiàn)第二次分層)，故在煙氣分層區(qū)域設置火災探測器有利于火災的早期探測。

航站樓主樓區(qū)域長為414.5m，寬354.6m，若采用紅外光束感煙探測器，則需要在煙氣分層區(qū)域進行兩行探測器的安裝，紅外光束感煙探測器安裝要求間距≤14m，接收器和發(fā)射器之間的距離≤100m，此方案難以操作，受限較多。原因之一是影響頂棚的美觀，分層安裝需從頂棚往下安裝吊桿；其次頂棚在不同部位懸掛廣告牌、引導屏等，對探測器有很大干擾。

故設計采用空氣采樣早期煙霧探測器作為早期探測的預警，安裝時探測器主機裝設與四層馬道夾層上，采樣管根據(jù)頂棚天花的模數(shù)，按8m×8m的間距進行安裝，在高于16m的空間采樣管沿鋼柱往下敷設，每隔3m設置一個采樣點，保證16m以下區(qū)域至少有兩個采樣孔設置在開窗或空調(diào)對流層下1m處。

本項目高大空間采用雙波段圖像探測器加空氣采樣早期煙霧探測器的方式進行保護。如圖8所示，采樣孔在頂棚天花的拼縫處設置，整個頂部空間美觀整潔，即使有遮擋物也不會對火災探測器的使用效果造成影響。

圖8 空氣采樣早期煙霧探測器現(xiàn)場效果圖

5 消防設備的聯(lián)動控制

本工程消防系統(tǒng)多而全、控制邏輯復雜，四層高大空間區(qū)域超出國家消防技術標準，屬于消防性能化的范圍，這些區(qū)域不能按常規(guī)的防火分區(qū)實現(xiàn)聯(lián)動控制，故需對此區(qū)域內(nèi)的消防設備聯(lián)動控制要求進行相應的調(diào)整。重點討論以下幾個系統(tǒng)。

5.1 門禁釋放按鈕及消防聯(lián)動邏輯設置原則

規(guī)范要求火災時消防聯(lián)動控制器具有打開疏散通道上由門禁系統(tǒng)控制的門的功能。對航站樓這樣的特大型建筑，單層面積大，功能復雜，部分區(qū)域門禁還涉及到安檢及安全，一旦火災時釋放所有疏散通道上的門禁，勢必帶來很大的安全隱患，給航站樓的管理造成極大的難度。

經(jīng)過與消防、航站樓管理部門的溝通，對性能化區(qū)域，采用了虛擬防火分區(qū)的方式。在虛擬防火分區(qū)內(nèi)，按照功能區(qū)域進行設置門禁釋放按鈕，具體設置原則為：根據(jù)不同樓層、不同功能分區(qū)(如指廊區(qū)、行李提取大廳、迎客大廳)分為12個區(qū)域。發(fā)生火災時，釋放相應區(qū)域的門禁即可，也不會對其他區(qū)域造成較大的影響，航站樓管理部門可就以上設置原則制定相應的應急策略。

5.2 FA系統(tǒng)與行李系統(tǒng)(BHS)的接口及聯(lián)動關系

在行李系統(tǒng)穿越防火分區(qū)處，裝設有防火卷簾門?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)與卷簾門、BHS的關系如下：火災確認后，通過模塊將報警信息傳遞給BHS系統(tǒng)的PLC，然后PLC控制BHS動作，清空皮帶上的行李并停止，把卷簾門可以動作的信號返給火災報警系統(tǒng)。系統(tǒng)主機得到認可消息后發(fā)布命令給卷簾門，卷簾門開始動作，下降到底后，返回信號給BHS。其他如開、關門請求信號，開、關門到位請求信號等， BHS系統(tǒng)負責把BHS子系統(tǒng)與卷簾門之間的連鎖信號線由防火卷簾門控制箱引至BHS各子系統(tǒng)的遠程I/O控制箱處(詳圖9)。

由此可知，行李系統(tǒng)不能直接控制卷簾門，必須要通過與火災報警系統(tǒng)的對接后，間接控制卷簾門，并獲得反饋信息。本項目的具體做法為在防火卷簾門控制箱處設置模塊箱，內(nèi)設3只控制/反饋模塊(2只模塊用于防火門控制箱，1只報警并接入行李系統(tǒng)PLC)完成上述聯(lián)動功能。

需要強調(diào)的是，施工時尤其要注意要求機電安裝承包商在消防卷簾門附近提供消防報警信號源接口，從該接口到行李系統(tǒng)PLC控制的線纜連接，接口信號連接、控制處理等工作均由行李系統(tǒng)承包人負責。

圖9 BHS系統(tǒng)與防火卷簾門之間的連鎖信號示意圖

5.3 超細干粉滅火系統(tǒng)的聯(lián)動控制

航站樓內(nèi)設有超細干粉的設備間近300間。按照常規(guī)做法，超細干粉的聯(lián)動控制同氣體滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)此功能必須設置單區(qū)氣體滅火控制盤、緊急啟停按鈕、放氣信號燈、聲光報警器等設備。

在本項目中，若超細干粉系統(tǒng)的聯(lián)動控制也按此方法進行設計和實施，則僅此一項控制系統(tǒng)的設備造價就高達400多萬。因設備間數(shù)量較多，且均為無人值守機房，經(jīng)過與相關部門的溝通，在滿足功能和現(xiàn)場實施的前提下，設計采用了簡化方案:設計采用一只控制/反饋模塊與超細干粉滅火裝置的電控閥連接，控制/反饋模塊接入火災自動報警系統(tǒng)中(火災報警系統(tǒng)主機可顯示具體滅火的區(qū)域)，以此方式實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制；在強弱電間的門外設置一只啟動按鈕，按鈕與電控閥通過硬線直接連接，以實現(xiàn)現(xiàn)場手動操作功能。采用此方案，可實現(xiàn)消防控制室對超細干粉系統(tǒng)的遠程控制、信號反饋、手自動控制功能，節(jié)省造價300多萬元，也通過了消防部門的驗收許可。簡化后的超細干粉滅火系統(tǒng)聯(lián)動控制圖如圖10所示。

圖10 超細干粉聯(lián)動控制系統(tǒng)圖(簡化)

6 設計與施工中應注意的問題

6.1 模塊的設置

根據(jù)規(guī)范要求，每個報警區(qū)域內(nèi)的模塊宜相對集中設置在本報警區(qū)域內(nèi)的金屬模塊箱中。但本項目消防設備多、位置比較分散，如果將模塊集中設置在配電間內(nèi)，雖然便于維護管理，但出線回路長，提高了工程造價。因此，本設計采用相對集中的方式，如在配電間、空調(diào)機房等設備間內(nèi)設置模塊箱，同時對聯(lián)動回路單獨設置探測回路和電源線路，可有效節(jié)省造價，也便于后期維護。

6.2 消防廣播系統(tǒng)

本項目利用航站樓公共/業(yè)務廣播系統(tǒng)作為火災應急廣播。系統(tǒng)采用IP系統(tǒng)廣播，設計時應注意廣播線纜的選擇，光纖及銅纜均要求采用阻燃型線纜，設備需符合國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗的選用標準，能提供檢驗報告。

根據(jù)GB 50116-2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》4.8.8條要求，火災確認后，應同時向全樓進行廣播。施工單位在實施過程中容易對此條文產(chǎn)生誤解，實施時沒有按照防火分區(qū)/消防聯(lián)動分區(qū)進行編碼，僅僅用了七只模塊分別對四個指廊、一層、二層、四層進行分區(qū)，這不符合規(guī)范4.8.10條中提到的消防控制室能手動或按預設控制邏輯聯(lián)動選擇廣播分區(qū)。故設計時需明確要求在消防控制室將各個防火分區(qū)/消防聯(lián)動分區(qū)的報警信號接入消防廣播應急切換裝置，實現(xiàn)分區(qū)廣播，并能在火災時全樓播放應急廣播。

6.3 消防設備的手動控制功能

消防設備的手動控制功能分為兩種，一種是采用專用線路直接連接至設置在消防控制室內(nèi)的消防聯(lián)動控制器的手動控制盤實現(xiàn)手動功能；另一種是通過消防聯(lián)動控制器上的按鈕實現(xiàn)手動功能。

采用專用線路進行實現(xiàn)手動控制方式的設備有：防排煙風機、消防水泵、預作用閥組和快速排氣閥前的電動閥、雨淋閥組；采用消防聯(lián)動控制器上的按鈕實現(xiàn)手動控制方式的設備有：排煙系統(tǒng)、防煙系統(tǒng)中加壓送風口、電動檔煙垂壁、排煙口、排煙窗、排煙閥，非疏散通道上設置的防火卷簾門、電動窗、門禁系統(tǒng)。故設計時需要提出在消防聯(lián)動控制器實現(xiàn)以上設備的手動控制功能，以防設備采購和安裝時漏掉此部分。

6.4 與其他專業(yè)的配合

手動報警按鈕、聲光報警裝置的安裝高度，要與裝飾專業(yè)配合；大空間消防水炮控制盤的安裝位置，注意要設置在方便消防管理人員操作，且能觀察水炮動作的位置。

6.5 大面積大空間消防聯(lián)動策略

根據(jù)區(qū)域功能特點、防火分隔條件等因素合理劃分火災聯(lián)動控制分區(qū)，每個控制分區(qū)面積不大于5 000m2，標高不同的層分別作為不同的控制分區(qū)。

當火災發(fā)生時，對于聯(lián)動控制分區(qū)的主要控制要求如下。

(1)將與控制分區(qū)進行防火分隔的防火卷簾降落到底。

(2)應切斷火災控制區(qū)域與消防無關的各種設備電源。

(3)接通火災區(qū)域應急照明及疏散指示照明系統(tǒng)。

(4)緊急廣播轉(zhuǎn)入火災狀態(tài)，按疏散預案首先通知火災控制區(qū)域人員進行疏散，并逐步通知其他區(qū)域。

(5)與防排煙無關的送風機與回風機的連鎖關系解除，合用設備和各種風閥轉(zhuǎn)為火災控制狀態(tài)。啟動防煙分區(qū)的風口，并啟動排煙風機；與該火災控制區(qū)域內(nèi)火災排煙相關的送風機開始動作。

(6)消防電梯待命，電動扶梯立即停止工作。

6.6 消防通信

項目驗收階段，消防部門提出航站樓未設置消防無線通信系統(tǒng)。在航站樓弱電設計中已設置機場公安專用的350M無線通信系統(tǒng)，可作為消防統(tǒng)一指揮、調(diào)度的分支，此方案雖技術上具有可操作性，但需要得到消防部門的認可。

7 結束語