地下車庫(kù)聯(lián)絡(luò)道火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)線路遠(yuǎn)距離傳輸壓降分析

王 微 微

(上海城市空間建筑設(shè)計(jì)有限公司, 上海 200092)

0 引 言

隨著地下空間的開(kāi)發(fā)不斷加快,其項(xiàng)目規(guī)模向大型化、深層化、復(fù)雜化發(fā)展,結(jié)合地下空間建設(shè)的地下車庫(kù)聯(lián)絡(luò)道(環(huán)路)作為連接地面道路與地下空格地塊的重要交通設(shè)施也得到空前的發(fā)展。地下環(huán)路在具備凈化地面車流、疏導(dǎo)交通擁堵等優(yōu)勢(shì)的同時(shí),也進(jìn)一步增加了對(duì)防火防災(zāi)能力的挑戰(zhàn)。環(huán)路具有車速慢、匝道多、設(shè)備用房多、排煙分區(qū)短等特點(diǎn),其火災(zāi)具有火場(chǎng)溫度高、煙氣大、不易排出、人員疏散困難等地下構(gòu)筑物火災(zāi)的通用特性,易造成人員傷亡和較大的財(cái)產(chǎn)損失。因此,火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)作為保障群眾人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要設(shè)施之一,在環(huán)路項(xiàng)目中顯得尤為重要。一個(gè)可靠穩(wěn)定的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可通過(guò)感煙探測(cè)器、感溫光纖等火災(zāi)探測(cè)器盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并報(bào)警,并及時(shí)起動(dòng)相關(guān)消防設(shè)施進(jìn)行排煙,引導(dǎo)人員疏散,起動(dòng)相關(guān)噴水或氣體滅火設(shè)施,撲滅或有效防止火災(zāi)蔓延。

1 工程概述

某大型地下環(huán)路,共5個(gè)主環(huán),總長(zhǎng)度約13 km,設(shè)計(jì)速度為20 km/h。地下環(huán)路按隧道劃分定義為一類隧道,耐火極限不應(yīng)低于2 h。地下環(huán)路內(nèi)的地下設(shè)備用房、風(fēng)井和消防救援出入口應(yīng)為一級(jí),地面的重要設(shè)備用房及其他地面附屬設(shè)備用房的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

環(huán)路部分采用兩總線制式的火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)一體化主機(jī),火災(zāi)報(bào)警控制器(聯(lián)動(dòng)型)、圖形顯示裝置、手動(dòng)控制盤(pán)和分布式感溫光纖報(bào)警主機(jī)均設(shè)置在消防控制室(兼管理中心)內(nèi)。在各設(shè)備用房?jī)?nèi)設(shè)置區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器,每主環(huán)選取一處設(shè)備用房區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器接環(huán)路內(nèi)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備。

1.2 系統(tǒng)設(shè)備設(shè)置的基本情況

在設(shè)備用房公共區(qū)及各設(shè)備用房?jī)?nèi)均采用點(diǎn)式感煙探測(cè)器,在變電所及監(jiān)控機(jī)房等氣體滅火保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置點(diǎn)式感煙探測(cè)器和感溫探測(cè)器。環(huán)路車行區(qū)內(nèi)火災(zāi)探測(cè)器采用分布式感溫光纖報(bào)警系統(tǒng)和火焰探測(cè)器。在環(huán)路每個(gè)行車方向的三車道處設(shè)置2根感溫光纖,兩車道處設(shè)置1根感溫光纖,通過(guò)安裝支架沿環(huán)路頂部敷設(shè);火焰探測(cè)器設(shè)置環(huán)路側(cè)壁,間距約為50 m。

在環(huán)路車行區(qū)內(nèi)設(shè)置防水防潮型手動(dòng)報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警器,設(shè)置間距約為50 m。在設(shè)備用房公共走廊設(shè)置手動(dòng)報(bào)警按鈕和聲光報(bào)警器。在變電所及監(jiān)控機(jī)房等氣體滅火保護(hù)區(qū)內(nèi)外均設(shè)置聲光報(bào)警器,在保護(hù)區(qū)門上設(shè)置氣體噴放指示燈。環(huán)路入口前方100～150 m內(nèi)設(shè)置指示環(huán)路內(nèi)發(fā)生火災(zāi)的聲光報(bào)警裝置。

在環(huán)路車行區(qū)內(nèi)將I/O模塊集中安裝在模塊箱內(nèi),便于管理及維修,設(shè)置間距約為50 m。

2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)線纜傳輸要求及壓降計(jì)算

GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《火規(guī)》)第4.1.2條規(guī)定消防聯(lián)動(dòng)控制器的電壓控制輸出采用直流24 V,主要考慮的是設(shè)備和人員安全問(wèn)題,24 V也是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用最普遍的電壓。除容量滿足受控消防設(shè)備同時(shí)起動(dòng)所需的容量外,還要滿足傳輸線徑要求,當(dāng)線路壓降超過(guò)5%時(shí),其直流24 V電源應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)提供[1]。

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版)》表9.4-3[2]中接相電壓的單相負(fù)荷線路壓降的計(jì)算方法,做適當(dāng)變形,直流線路用負(fù)荷矩Pl(kW·km)表示,電壓降為

P=UNI×10-3

式中: Δu%——線路電壓損失百分?jǐn)?shù);

Unph——標(biāo)稱相電壓;

γ——電導(dǎo)率(導(dǎo)線工作溫度為50 ℃時(shí)取51.91);

S——線芯標(biāo)稱截面;

P——有功功率;

l——線路長(zhǎng)度;

C——直流線路電壓降的計(jì)算系數(shù);

UN——直流線路電壓;

I——同時(shí)起動(dòng)的消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備的起動(dòng)電流。

電壓24 V、工作溫度為50 ℃時(shí)銅導(dǎo)體計(jì)算系數(shù)取0.15;電壓110 V、工作溫度為50 ℃,時(shí)銅導(dǎo)體計(jì)算系數(shù)取3.14。

3 環(huán)路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)線纜傳輸校驗(yàn)

3.1 消防電話線傳輸校驗(yàn)

消防電話額定電壓采用直流24 V,經(jīng)比選多家常見(jiàn)消防電話生產(chǎn)廠參數(shù),其工作電壓允許范圍約為18～28 V,通話時(shí)電流約為25 mA。環(huán)路消防電話設(shè)計(jì)在設(shè)備用房的消防機(jī)房及重要機(jī)房?jī)?nèi),所在設(shè)備用房?jī)?nèi)均存在區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器,環(huán)路內(nèi)間隔150 m設(shè)置弱電綜合箱,最不利點(diǎn)為75 m。本項(xiàng)目采用UTP-Cat3作為電話線,能夠滿足最遠(yuǎn)傳輸距離要求。

3.2 消防廣播線傳輸校驗(yàn)

地下環(huán)路內(nèi)消防廣播系統(tǒng)采用定壓120 V總線傳輸,揚(yáng)聲器選用30 W防水防塵阻燃型號(hào)角揚(yáng)聲器,音區(qū)長(zhǎng)度按150 m計(jì),布置間距為50 m。號(hào)角揚(yáng)聲器采用WDZBN-BYJ-2×1.5線,代入壓降計(jì)算式中,線纜壓降為

能夠滿足規(guī)范要求。

3.3 信號(hào)二總線

本項(xiàng)目地下環(huán)路火災(zāi)報(bào)警總線及電源線每條干線帶14處模塊箱,每處模塊箱附近設(shè)置圖像型火焰探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器、消火栓按鈕,間距均約50 m。常見(jiàn)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備廠家系統(tǒng)設(shè)備的起動(dòng)電流如表1所示。

表1 常見(jiàn)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備廠家系統(tǒng)設(shè)備起動(dòng)電流 mA

取最不利點(diǎn)情況進(jìn)行二總線電壓校驗(yàn),該干線回路共計(jì)帶載短路隔離模塊、圖像型火焰探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器、消火栓按鈕各14個(gè),感煙探測(cè)器5個(gè),感溫探測(cè)器10個(gè),I模塊28個(gè)(用于圖像型火焰探測(cè)器及手動(dòng)報(bào)警按鈕監(jiān)視信號(hào)),O模塊14個(gè)(用于聲光報(bào)警器輸出信號(hào)),I/O模塊2個(gè)(無(wú)源輸出用于防火卷簾控制),回路平均負(fù)載長(zhǎng)度約900 m?？紤]該總線處發(fā)生火災(zāi)后,總線攜帶所有設(shè)備均同時(shí)開(kāi)啟,產(chǎn)品選用以利達(dá)為例,代入表1計(jì)算總起動(dòng)電流值為840.5 mA。

本項(xiàng)目信號(hào)二總線采用WDZBN-RYJSP-2×1.5。代入數(shù)據(jù)后,線纜壓降為

不滿足規(guī)范要求。

3.4 電源總線傳輸校驗(yàn)

本項(xiàng)目最大設(shè)備用房選取24 V電源回路,該回路共計(jì)帶載火災(zāi)顯示盤(pán)1個(gè),聲光報(bào)警器4個(gè),I/O模塊5個(gè)(無(wú)源輸出用于風(fēng)機(jī)控制),I/O模塊2個(gè)(有源持續(xù)用于電動(dòng)閥動(dòng)作,每處電動(dòng)閥按0.5 A計(jì)算),回路平均負(fù)載長(zhǎng)度約50 m?？紤]該總線處發(fā)生火災(zāi)后,總線攜帶所有設(shè)備均同時(shí)開(kāi)啟,產(chǎn)品選用以利達(dá)為例,代入表1計(jì)算得總起動(dòng)電流值為1 282 mA。

本項(xiàng)目24 V電源線采用WDZBN-BYJ-2×1.5。代入數(shù)據(jù)后,線纜壓降為

可以滿足規(guī)范要求。

4 建 議

根據(jù)環(huán)路項(xiàng)目的特點(diǎn),分開(kāi)考慮環(huán)路部分及設(shè)備用房部分的各類線纜的情況。結(jié)合計(jì)算分析結(jié)果,可以得到如下結(jié)論。

(1) 環(huán)路的弱電綜合箱按150 m間距設(shè)置,且設(shè)備用房?jī)?nèi)均設(shè)置弱電箱。環(huán)路和設(shè)備用房?jī)?nèi)的電話及廣播系統(tǒng)因距離弱電綜合箱較近,均能夠滿足傳輸要求,同時(shí)設(shè)備用房?jī)?nèi)的廣播數(shù)量也較少(平均為十幾只),可以不考慮此兩種線路的傳輸及壓降影響。

(2) 在設(shè)備用房?jī)?nèi),風(fēng)機(jī)和電動(dòng)閥集中設(shè)置,供電距離近。在環(huán)路內(nèi),除聲光報(bào)警器及無(wú)源I/O模塊外,基本無(wú)其他設(shè)備,供電距離遠(yuǎn)。計(jì)算24 V電源線傳輸情況,結(jié)果能夠滿足規(guī)范要求。

(3) 環(huán)路內(nèi)信號(hào)二總線所帶設(shè)備較多且總線距離遠(yuǎn),最不利點(diǎn)可能會(huì)產(chǎn)生不滿足規(guī)范壓降要求的情況?？梢圆捎萌缦麓胧?① 對(duì)距離較遠(yuǎn)的回路增加導(dǎo)線截面,采用2.5 mm2導(dǎo)線可解決大部分問(wèn)題;② 合理地規(guī)劃火災(zāi)報(bào)警二總線的路由,適當(dāng)增加回路數(shù)或報(bào)警回路與控制模塊回路分開(kāi);③ 可考慮將四線制系統(tǒng)替換為二線制系統(tǒng),因其省去電源線,增強(qiáng)了信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)能力,降低設(shè)備的功耗[3]。

根據(jù)《火規(guī)》要求,消防設(shè)備直啟線均需直接接入消防控制室手動(dòng)控制盤(pán),本項(xiàng)目最遠(yuǎn)處消防設(shè)備距離消防控制室約2 km,利用上述加粗線纜及中繼器的方案均難滿足要求。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn),施工方提出利用風(fēng)機(jī)配電箱面板直接起動(dòng)按鈕接線端子處,并接2根交流220 V電源線至消防控制室,此做法雖能夠?qū)崿F(xiàn)消防控制室手動(dòng)起動(dòng)要求,但并非利用火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。合理的方式是利用光纖對(duì)消防水泵、防排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備,一對(duì)一進(jìn)行傳輸。光纖傳輸具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)點(diǎn)。手動(dòng)控制盤(pán)控制輸出的信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后,通過(guò)光纖將信號(hào)傳輸至消防水泵、防排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備處,在控制箱內(nèi)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換回電信號(hào)接入控制線二次聯(lián)動(dòng)控制回路。值得注意的是,如采用光纖方案,其光纖設(shè)備(如熔接盒、尾纖等)均應(yīng)滿足規(guī)范中耐火等級(jí)要求,以保障其在火災(zāi)工況下的可靠性和安全性。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目,詳細(xì)分析校驗(yàn)了地下環(huán)路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中各類線纜遠(yuǎn)距離傳輸最不利點(diǎn)產(chǎn)生的壓降,并針對(duì)不滿足規(guī)范要求的情況提出合理化建議,對(duì)今后環(huán)路火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的線纜選擇具有一定的參考意義。