論超高層建筑電氣消防安全技術(shù)

摘 要：超高層建筑人員分布密集、疏散困難、電氣設(shè)備繁多，一旦發(fā)生火災(zāi)安全隱患，將造成嚴(yán)重的社會影響和經(jīng)濟(jì)損失。為此，結(jié)合超高層建筑建筑特點，探討了超高層建筑消防安全難點，分析空氣采樣系統(tǒng)、智能型感煙感溫探測系統(tǒng)、智能應(yīng)急疏散系統(tǒng)等超高層建筑消防報警系統(tǒng)新技術(shù)，對超高層建筑消防體系建設(shè)具有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；消防報警；雙鑒式成像；應(yīng)急指揮管理

中圖分類號：TU976.5 " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2022）10-0101-03

0 引言

超高層建筑由于電氣設(shè)備繁多，線路布置復(fù)雜，極易引起電氣系統(tǒng)消防安全隱患，且超高層建筑人員密集、垂直疏散困難，一旦發(fā)生火災(zāi)隱患，將嚴(yán)重威脅使用者人身、財產(chǎn)安全。構(gòu)建完善的超高層建筑電氣消防報警和消防應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)，對保障建筑消防安全意義重大。為滿足超高層建筑對消防安全的嚴(yán)格需求，本文結(jié)合超高層建筑特點，研究了超高層建筑電氣消防安全新技術(shù)，對超高層建筑消防安全建設(shè)具有重要意義。

1 項目概述

超高層建筑由于樓層較高、電氣設(shè)備繁多，遭遇火災(zāi)隱患時，若火災(zāi)預(yù)警、人員疏散不到位，將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會損失。超高層建筑消防難點如下：①建筑樓層高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，垂直疏散能夠大；②電氣設(shè)備增多，電路復(fù)雜，火災(zāi)隱患發(fā)生風(fēng)險大；③建筑內(nèi)人員密集，疏散難度大；④一旦遭遇火災(zāi)，會發(fā)生煙囪效應(yīng)，加劇火災(zāi)蔓延。

為滿足超高層建筑消防安全需求，在構(gòu)建超高層建筑消防安全系統(tǒng)時，除了不斷加強(qiáng)和完善智能型感煙感溫探測系統(tǒng)功能外，還應(yīng)積極采用空氣采樣系統(tǒng)、光纖測溫探測系統(tǒng)等新技術(shù)，保障超高層建筑消防安全[1]。

2 超高層建筑消防報警系統(tǒng)新技術(shù)

2.1 空氣采樣系統(tǒng)

通常超高層建筑都會采用空間分隔的形式，實現(xiàn)建筑功能和結(jié)構(gòu)分區(qū)，展示超高層建筑風(fēng)格。高大空間劃分的方式，雖然提升了超高層建筑使用空間布置的靈活性，但火災(zāi)煙氣在大空間蔓延時，煙氣溫度、濃度等易被空間內(nèi)低溫空氣稀釋，使感煙、感溫報警器無法及時預(yù)警火災(zāi)警情，導(dǎo)致火災(zāi)消防報警延誤，火勢規(guī)模擴(kuò)大[2]。為此，應(yīng)積極采用空氣采樣系統(tǒng)，提升火災(zāi)預(yù)警的時效性，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時及時組織人員疏散，阻止火災(zāi)蔓延?？諝獠蓸酉到y(tǒng)構(gòu)成、特點如下。

2.1.1 空氣采樣系統(tǒng)構(gòu)成

空氣采樣系統(tǒng)主要由空氣探測器和采樣管網(wǎng)兩個主要部分構(gòu)成。探測器由吸氣泵、過濾器、接收器等模塊構(gòu)成，吸氣泵會持續(xù)采集空間空氣樣品，通過采樣管網(wǎng)輸入探測器，感煙元件及其控制電路，將煙霧濃度信息轉(zhuǎn)化為電信號，在顯示模塊上顯示煙霧濃度值，并根據(jù)火災(zāi)報警控制器設(shè)置的報警閾值，決定是否執(zhí)行報警[3]。搭建空氣采樣系統(tǒng)時，應(yīng)合理配置火災(zāi)報警控制器數(shù)量，確保每臺控制器控制的探測器數(shù)量在3 200臺以內(nèi)；每一總線回路，配置探測器數(shù)量應(yīng)在額定配置量的90%以下，數(shù)量應(yīng)在200臺以下，留出10%的冗余量；同時，應(yīng)做好消防聯(lián)動控制器地址和模塊數(shù)量配置，確?？偭坎怀^消防控制器額定控制量的90%，總數(shù)控制在1 600個以下，留出10%的冗余量；消防報警分區(qū)圖如圖1所示。

2.1.2 空氣采樣系統(tǒng)特點

空氣采樣系統(tǒng)特點：①采樣系統(tǒng)能夠主動、持續(xù)對空間空氣進(jìn)行采樣；②保護(hù)范圍廣，且可各空間范圍內(nèi)的消防聯(lián)動控制；③系統(tǒng)敏感度高，可實現(xiàn)火災(zāi)隱患的早期報警。

消防控制中心可通過通信線，將所有空氣采樣探測器聯(lián)接，形成一個環(huán)形空氣和設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實時采集空氣煙霧信息和探測器故障信息，為火災(zāi)隱患早期報警提供系統(tǒng)支撐[4]。

2.2 分布式線型光纖測溫探測器

光纖測溫傳感器是利用光波特征參量對外界環(huán)境變化敏感的特性制造的一種非接觸式測溫儀器。在光纖所處溫度發(fā)生變化時，光纖內(nèi)表涂覆的溫敏材料，會使光纖內(nèi)光信號的光譜和折射率發(fā)生變化，通過分析光的光譜變化情況，可以獲知檢測區(qū)域內(nèi)溫度變化情況。折射率發(fā)生變化的情況下，會有部分光信號反射回探測器，對這部分光信號進(jìn)行采集和分析，可定位光折射發(fā)生地點，獲知光纖溫度分布情況[5]。

利用分布式線型光纖測溫探測器，可實現(xiàn)對超高層建筑電力設(shè)備和線路溫度的實時、精準(zhǔn)監(jiān)控，系統(tǒng)報警主機(jī)設(shè)置在變電所值班室，保障超高層建筑電力設(shè)備和線路安全。系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2.3 超高層建筑智能型感煙感溫探測系統(tǒng)

超高層建筑不同功能和空間區(qū)域的消防要求存在差異，因此，針對不同功能和空間區(qū)域，應(yīng)采用不同的消防感知策略。常規(guī)功能區(qū)域人員分布密集，應(yīng)以感煙探測為主，著重探測區(qū)域內(nèi)煙霧信息；車庫區(qū)域，應(yīng)以溫度感應(yīng)檢測為主；電氣設(shè)備用房，機(jī)電設(shè)備、電路管線繁多，應(yīng)進(jìn)行氣體滅火設(shè)計，防止液體滅火造成短路，加劇火情蔓延。智能型感煙感溫探測系統(tǒng)，可有效應(yīng)對超高層建筑不同功能、空間區(qū)域的消防探測要求[6]。

探測器設(shè)置要求如下：①針對電氣設(shè)備間等無法采用單一型探測器監(jiān)控火災(zāi)警情的空間，應(yīng)合理布置多種單一功能探測器，或采用復(fù)合探測器；②層高超過5.2 m的空間，均應(yīng)根據(jù)空間火災(zāi)預(yù)警需求布設(shè)探測器；③電氣豎井、電氣間等，無論空間大小，均應(yīng)單獨設(shè)置探測器；④避難層消防專用電話分機(jī)布設(shè)間距應(yīng)不超過20 m；⑤建筑邊角應(yīng)做到全面覆蓋；⑥疏散樓梯位置，應(yīng)根據(jù)感煙探測器探測空間半徑合理設(shè)置。

2.4 智能應(yīng)急疏散系統(tǒng)

超高層建筑火災(zāi)預(yù)警難度大，災(zāi)情蔓延速度快，且具有人員集中、垂直疏散難度大的特點，因此應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)急疏散系統(tǒng)設(shè)計。火災(zāi)一旦發(fā)生，在超高層建筑煙囪效應(yīng)作用下，煙霧蔓延極快，一旦疏散引導(dǎo)不到位，將嚴(yán)重影響人員撤離速度[7]。因此應(yīng)加強(qiáng)智能應(yīng)急疏散系統(tǒng)建設(shè)，確保在災(zāi)情發(fā)生時，能夠向建筑內(nèi)人員提供動態(tài)的安全引導(dǎo)，提升人員疏散效率。

智能應(yīng)急疏散系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)特點如下：①系統(tǒng)由3部分構(gòu)成：系統(tǒng)主機(jī)，能夠?qū)AS預(yù)警信息進(jìn)行分析和處理，并根據(jù)分析結(jié)果確定應(yīng)急疏散方案；路由器，主要作用是傳輸系統(tǒng)控制信號，控制指示燈具；疏散指示燈具、標(biāo)牌，主要提供疏散引導(dǎo)；②系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速度快，CRC校驗機(jī)制和數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制完善[8]。

2.5 剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

超高層建筑電氣設(shè)備繁多，傳統(tǒng)的漏電保護(hù)裝置，無法應(yīng)對剩余電流監(jiān)控需求也無法觸發(fā)漏電保護(hù)，因此，應(yīng)通過剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，對剩余電流進(jìn)行有效監(jiān)控和預(yù)警，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。系統(tǒng)功能及任務(wù)如下：①對配置的剩余電流探測器運行狀態(tài)進(jìn)行自動監(jiān)測，對探測器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；②在剩余電流出現(xiàn)異常時及時預(yù)警，并定位異常位置；③實現(xiàn)自動化的剩余電流監(jiān)控[9]。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為3個層次：①控制中心，作為系統(tǒng)中樞，對剩余電流探測器、通信管理機(jī)進(jìn)行自動化管理，記錄和分析設(shè)備運行狀態(tài)，異常報警及定位；②探測器及其輔助設(shè)備，對各樓層配電柜、設(shè)備間配電柜、機(jī)房配電柜剩余電流進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控信息反饋給控制中心；③通信管理機(jī)，提供通信通道和系統(tǒng)通信管理[10]。

2.6 消防應(yīng)急救援無線通信設(shè)計

超高層建筑一旦發(fā)生電氣火災(zāi)，有效通信往往難以有效發(fā)揮作用，難以有效進(jìn)行消防救援通信和協(xié)調(diào)指揮，為此，應(yīng)做消防應(yīng)急救援無線通信設(shè)計，保障消防救援通信[11]。具體做法有幾點：①建筑內(nèi)部應(yīng)設(shè)置兩個或兩個以上常時通信頻道，以便火災(zāi)發(fā)生時，可將救援信息隨時擴(kuò)散至整個建筑；②救災(zāi)頻道通信，宜采用微功率天線，并采取分布式設(shè)計，確保建筑內(nèi)部及周圍的通信覆蓋，同時避免對周圍其他建筑或消防區(qū)域的信號干擾；③做好消防應(yīng)急通信和日常物業(yè)通信的融合設(shè)計，在各自滿足通信要求的前提下，降低通信系統(tǒng)成本；④為切實保證火災(zāi)隱患發(fā)生時的應(yīng)急通信能力，宜采用分線傳輸設(shè)計，保證在分支線路故障或破壞的情況下，系統(tǒng)仍具有完整的通信能力[12]。

2.7 超高層建筑應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)

在火災(zāi)或其他災(zāi)害發(fā)生時，通過完善的應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)，可以顯著提升消防救援效率，有效降低災(zāi)害損失。系統(tǒng)通過建筑內(nèi)部骨干網(wǎng)絡(luò)，將建筑消防、安防、應(yīng)急通信等應(yīng)急子系統(tǒng)進(jìn)行集成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)通過集成建筑內(nèi)各個應(yīng)急系統(tǒng)，可顯著提升建筑應(yīng)急指揮能力，實現(xiàn)各應(yīng)急系統(tǒng)的有機(jī)管理及應(yīng)急聯(lián)動，幫助管理者、消防人員根據(jù)應(yīng)急事件嚴(yán)重程度、緊急程度等，做出及時、有效應(yīng)對管理，實現(xiàn)突發(fā)事件的及時預(yù)警及應(yīng)對處理。

3 結(jié)語

結(jié)合超高層建筑建筑特點，探討了超高層建筑電氣消防安全技術(shù)，結(jié)論如下：①超高層建筑樓層較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且垂直疏散困難，且一旦發(fā)生火災(zāi)，在煙囪效應(yīng)作用下，火災(zāi)蔓延快，救災(zāi)困難，應(yīng)建立完善的火災(zāi)預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)；②超高層建筑宜采用多種電氣消防安全技術(shù)，做到火災(zāi)安全隱患的全方位預(yù)警；同時，應(yīng)根據(jù)各電氣消防安全技術(shù)特點，做好細(xì)節(jié)設(shè)計；③構(gòu)建囊括各應(yīng)急子系統(tǒng)的應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)，能夠有效發(fā)揮各應(yīng)急子系統(tǒng)功能，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的應(yīng)急聯(lián)動，提升建筑整體突發(fā)事件應(yīng)急處理能力。

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